Современный
взгляд на инициацию ВИЧ-1 инфекции и роль Гаг–белка в этом процессе
Гоженко А.И.,
Дивоча В.А., Голубев Д.Б., Букринская А.Г.
Одесский институт медицины транспорта Министерства здравоохранения Украины. Украина.
Несмотря на то, что возбудитель СПИДа – вирус иммунодефицита челoвека (ВИЧ) был окрыт 30 лет тому назад,
многие детали патогенеза ВИЧ инфекции остаются неопознанными. В частности, неясны механизмы
развития острой фазы инфекции (первые недели и месяцы после заражения человека
вирусом), а ведь именно эта фаза определяет последующее течение болезни и
прогрессию заболевания. Возможность успешного терапевтического вмешательства с
целью блокирования распространения вируса в организме с помощью антивирусных
веществ в решающей степени определяется тем, что это вмешательство должно
начаться именно в период острой инфекции – в течение первых недель после
заражения.
Что
же является ранней мишенью возбудителя ВИЧ инфекции в организме человека после
заражения? До последнего времени в этом вопросе ясности не было, но полученные
сейчас данные свидетельствуют о том, что самой ранней мишенью ВИЧ-1 в организме
инфицированного человека является лимфоидная ткань кишечника, эпителиальный
барьер которой содержит до 60% иммунных клеток всего организма, что делает
слизистую кишечника самым большим иммунным органом. Именно из этих клеток вирус
транспортируется в лимфатические узлы и другие участки скопления лимфоидной
ткани. В клетках лимфоидной ткани кишечника происходит начальная массивная
репликация вируса и возникает пик виремии. При этом до 80% клеток лимфоидной
ткани кишечника гибнет, постепенно разрушаются СД4+T клетки и наступает коллапс
всей иммунной системы.
Выяснено,
какие именно клетки кишечного эпителия и половых путей поражаются ВИЧ-1 в
первую очередь. Это Т клетки, содержащие рецепторы СД4 и ССR5, необходимые для
проникновения вируса. 98% таких клеток локализованы в пейеровых бляшках и
мезентериальных лимфатических узлах. Уже через 21-28 дней после первичного
заражения возникает локальная инфекция этих клеток. Дальнейшее распространение
вируса в организме человека осуществляется за счет поглощения вируса
макрофагами и дендритными клетками, которые разносят его в разные органы и
ткани.
Поражение
вирусом и последующая гибель большой массы клеток слизистой кишечника приводят
к утрате слизистой функции защитного барьера (1) и быстрого ответа на внедрение
в организм патогенных микроорганизмов, а также продукцию антимикробных
цитокинов и хемокинов. Тем не менее, антивирусные иммунные реакции за счет
ставшихся неповрежденными клеток слизистой кишечника и лимфатических путей и
активации адаптивной иммунной системы подавляют виремию и прогрессирование
инфекции затормаживается. В течение длительного времени (иногда вплоть до 10
лет) зараженные пациенты не ощущают каких-либо симптомов, хотя гибель иммунных
клеток и накопление вируса продолжаются. Со временем иммунные ресурсы организма
истощаются и болезнь начинает прогрессировать. Самоизлечения никогда не
происходит, и применение тех или иных антимикробных средств для продления жизни
ВИЧ инфицированного совершенно необходимо.
Каково же «поведение» вируса в этот период? У
него прямо противоположная «задача» - создание новых поколений вирусных частиц.
Решение этой задачи достигается весьма совершенным методом: интеграцией
вирусных генов в клеточные хромосомы и формированием в их составе так
называемого провируса. Провирус не только блокирует клеточную информацию, но и
использует совершенные молекулярные внутриклеточные механизмы и пути
внутриклеточного транспорта для создания нового поколения вирусных частиц.
Важнейшим
звеном возникновения нового вирусного потомства на всем протяжении инфекции
является создание участков сборки вируса на клеточной плазматической мембране.
Определяет и регулирует этот процесс, как и выход нового поколения вирусных
частиц из клетки, вирусный белок Гаг. После синтеза Гаг на клеточных полисомах
он мигрирует к участкам сборки вируса на клеточной мембране и плотно
закрепляется в липидах мембраны. Этот процесс осуществляется посредством
конечного фрагмента Гаг – матриксного белка (МА), обладающего мембранотропным
сигналом. Гаг прочно закрепляется в структуре клеточных липидов и формирует
центр, куда транспортируются все компоненты новых вирусных частиц, включая
вирусную геномную РНК. Эта важнейшая часть вируса – носительница его
генетического кода – синтезируется в клеточном ядре на матрице провируса и
транспортируется к очагу сборки. Механизм выхода вирусной РНК из ядра, взаимодействия
с ГАГ белком и встраивания в формирующуюся вирусную частицу пока окончательно
не выяснен. Согласно одной точке зрения, «встреча» Гаг белка с геномной
вирусной РНК происходит в клеточной цитоплазме сразу после выхода РНК из ядра
(2). Наши собственные данные позволяют нам высказать иное положение: экспорту
вирусной геномной РНК из клеточного ядра способствует отделившийся от Гаг
матриксный белок (МА) (3). Отделение МА от Гаг происходит под действием
вирусной протеазы на раннем этапе сборки вируса. Процесс раннего «нарезания»
Гаг был описан ранее (4), однако авторы этой работы полагали, что результатом
раннего нарезания является гибель клетки. Нами раннее нарезание Гаг белка было
также показано с помощью «пульс –чейз» эксперимента. Для этого в клетки СД4,
зараженные ВИЧ-1, через 20 часов после инфицирования на 20 ' вносили меченую радиоактивную аминокислоту (С-14
лейцин) («пульс») . Затем клетки
промывались и
инкубировались в течение 1-3 часов
(«чейз») . Затем клетки фракционировали на цитоплазму, мембраны и ядра. Белки
определяли с помощью авторадиографии. Опыты показали, что МА обнаруживается в цитоплазме даже в период
«пульса». В период «чейза» его количество увеличивается. Все это
свидетельствует о раннем отрезании МА
от Гаг предшественника вскоре после его синтеза. В отличие от данных (4) раннее
нарезание Гаг не приводило к гибели клеток. Оказалось, что МА, помимо своей функции в составе Гаг
белка, обладает индивидуальной активностью в процессе сборки вируса и может
проникнуть в ядро благодаря своему нуклеофильному сигналу. Таким образом, Гаг
белок уже на ранней стадии инфекции формирует очаги для сборки вирионов нового
поколения ВИЧ и их выхода из клеток (5). Такого рода данные имеют
первостепенное значение для поиска уязвимых точек в репродукционном цикле
вируса применительно к проблеме разработки новых химиопрепаратов для
ограничения репродукции ВИЧ в организме инфицированного человека.