Строение вируса вич кратко
Обновлено: 04.07.2024
Морфология вируса иммунодефицита человека. Антигены вируса иммунодефицита человека.
Зрелые вирионы вируса иммунодефицита человека имеют сферическую форму, их размеры не превышают 100-120 им в диаметре. Геном вируса иммунодефицита человека образуют две нити +РНК; их связывают белки рб и р7 (цифра соответствует молекулярному весу в кД).
Капсид вируса иммунодефицита человека образует белок р24. Сердцевина вириона вируса иммунодефицита человека имеет цилиндрическую или конусовидную формы; её формируют белки р18 и р24.
В сердцевине вируса иммунодефицита человека располагаются РНК, внутренние белки (р7 и р9), обратная транскриптаза (димер из белков р66 и p51) и эндонуклсаза (р31). Матричный белок р17 формирует прослойку между сердцевиной вириона и внешней оболочкой.
Суперкапсид вируса иммунодефицита человека образован двойным липидным слоем, который пронизывают гликопротсиновыс шипы. Каждый шип состоит из белков gp41 и gp 120. Гликопротеины gpl20 локализованы в выступающей части шипа и взаимодействуют с молекулами CD4 на мембранах клеток.
Гликопротеины gp41 (белки слияния) вируса иммунодефицита человека располагаются внутри оболочки и обеспечивают её слияние с клеточной мембраной.
Антигенная структура вируса иммунодефицита человека
У вируса иммунодефицита человека главными антигенами выступают группо- и видоспецифичные антигены [сердцевинные (gag-) белки p24; типоспецифичные антигены [оболочечные (env-) белки gp41 и gp120].
В соответствии с их структурой выделяют два типа и более 10 сероваров вируса иммунодефицита человека. Вирус иммунодефицита человека отличается высокой антигенной изменчивостью, и в результате сбоев обратной транскриптазы из организма больного можно выделить серологически различные вирусы.
Главные антигены вируса иммунодефицита человека — поверхностные gp41 и gpl20, a также сердцевинный (ядерный) gp24.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Вирусы могут размножаться только внутри клетки-хозяина, перестраивая ее работу так, что клетка начинает производить новые вирусные частицы. Это серьезно нарушает работу самой клетки и в большинстве случаев ведет к ее гибели. Процесс проникновения и размножения вируса в ней сложный и содержит много стадий, а значит, специальные лекарства могут тормозить его на различных этапах.
В случае с ВИЧ это выглядит так.
по теме
Лечение
Лучшие научпоп-статьи 2018 года
После того как вирусная частица приклеилась к рецепторам CD4 и CCR5/CXCR4 и закрепилась на поверхности клетки, другой специальный белок вируса gp41 соединяет оболочку вируса с мембраной клетки-мишени и помогает вирусу проникнуть внутрь клетки (цифра 2 на схеме). На этом этапе остановить вирус может другая группа препаратов — ингибиторы слияния, например, энфувиртид. Препарат связывается с вирусным белком gp41 и нарушает его работу.
На этом этапе размножение вируса блокирует очень большое количество препаратов из двух классов — нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (НИОТ — ламивудин, абакавир, тенофовир) и ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (ННИОТ — эфавиренз, рилпивирин). Принцип действия у веществ из обеих групп похожий: молекула лекарства связывается с обратной транскриптазой вируса, нарушает ее работу и так блокирует перенос генов вируса из РНК в ДНК. Это не позволяет генам вируса встроиться в ДНК клетки-хозяина и начать производство новых вирусных частиц.
На следующем этапе инфицирования (цифра 4 на схеме) готовая вирусная ДНК проникает в ядро и встраивается в ДНК клетки-хозяина с помощью специального вирусного фермента — интегразы. Работу этого фермента блокируют ингибиторы интегразы, например, долутегравир, не позволяя ДНК вируса встроиться в наши гены.
После того как вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки-хозяина, клетка получает неправильную программу и начинает производить вирусные белки и РНК, необходимые для сборки новых частиц вируса (цифра 5 на схеме), используя для этого структуры, которые в норме производят собственные белки клетки. Такая перенастройка производства белка сильно нарушает работу клетки и через некоторое время вызывает ее гибель. Лекарств, которые бы влияли на этот этап размножения вируса, нет, так как здесь вирус использует собственные ферментные системы клетки-хозяина и блокирование их работы какими-то веществами навредит здоровым клеткам.
по теме
Лечение
Ошибка системы. Почему в регионах опять не хватает таблеток от ВИЧ
После синтеза вирусных белков клеткой-хозяином в работу вступает еще один фермент вируса — протеаза (цифра 6 на схеме). Дело в том, что белки ВИЧ синтезируются в виде длинных цепочек белков-предшественников, но они неактивные. Протеаза разрезает эти цепочки на более короткие фрагменты, которые становятся активными белками вируса: из одних собирается вирусная оболочка, другие выполняют функции ферментов (обратная транскриптаза, интеграза, протеаза, о которых мы говорили выше). Класс лекарств, нарушающих работу вирусной протеазы, включает большое количество препаратов от достаточно старого лопинавира до современного дарунавира. Основной недостаток препаратов этого класса — высокая степень перекрестной устойчивости: если вирус приобретает устойчивость к одному препарату, скорее всего, на него не подействует ни один другой препарат из этого класса.
На последнем этапе (цифра 7 на схеме) вирусные частицы собираются из готовых компонентов (синтезированных клеткой вирусных белков и РНК), как конструктор, и покидают клетку-хозяина. Лекарств, которые бы тормозили эти процессы, пока не существует.
ВИЧ имеет высокую склонность к мутациям, что позволяет ему быстро приобретать устойчивость к лекарствам. Мутации изменяют форму молекул ферментов вируса. Если при этом форма изменится существенно, то фермент не сможет нормально работать и такой вирус размножаться перестанет — это вредная для вируса мутация. Однако в некоторых случаях — при полезных мутациях — форма молекулы фермента меняется не сильно, а так, что сам фермент продолжает нормально работать, но молекула лекарства уже не может с ним связаться.
Поэтому для эффективного подавления размножения ВИЧ обычно назначают три разных препарата из разных групп, влияющих на разные ферменты вируса, блокируя его воспроизводство на разных этапах. Исключением является группа ингибиторов обратной транскриптазы (НИОТ и ННИОТ) — эти лекарства связываются с разными участками молекулы вирусного фермента, поэтому могут назначаться вместе, несмотря на то, что относятся к одной группе. В условиях такой терапии вирусу очень трудно выработать устойчивость, потому что одновременно должно произойти несколько полезных мутаций в разных генах вируса, а это бывает крайне редко.
Есть несколько перспективных технологий, например, CRISPR/Cas9, которые могут позволить полностью удалить вирусную ДНК из организма человека, но пока ни одна из них не прошла все необходимые исследования для подтверждения эффективности и безопасности. Исследования продолжаются.
В настоящее время описаны 2 серотипа вируса: ВИЧ-1 и ВИЧ-2, различающиеся по структурным и антигенным характеристикам. Наибольшее эпидемиологическое значение имеет ВИЧ-1, который доминирует в современной пандемии и имеет наибольшее распространение на территории Российской Федерации. По данным электронной микроскопии, вирионы ВИЧ имеют округлую форму диаметром 100-120 нм. Наружная мембрана вируса построена из белков клетки хозяина и пронизана собственными белками вируса, которые обозначены как оболочечные белки.
Вирусная частица представляет собой ядро (cor), окруженное оболочкой. Ядро содержит двойную вирусную РНК, обратную транскриптазу (ревертазу), интегразу, протеазу. Различают два основных белка оболочки - трансмембранный гликопротеин с молекулярной массой 41 кД (gр41) и внешний гликопротеин - 120 кД (gр120) (табл. 1).
Таблица 1. Группы белков ВИЧ-1 и ВИЧ-2
| Группа белков | ВИЧ -1 | ВИЧ -2 |
| Белки оболочки вируса | gр160, 120, 41 кД | gp140, 105, 36 кД |
| Белки сердцевины | p55, 24, 17 кД | p56, 26, 18 кД |
| Ферменты вируса | p66, 51, 31 кД | p68 кД |
Примечание. Молекулярная масса белков выражена в килодальтонах - кД; gp - гликопротеины; р - протеины.
Нуклеоид вируса имеет округлую форму, но принимает продолговатую после отпочковывания вирусной частицы от клетки. Оболочка нуклеотида содержит протеин с молекулярной массой 24кд (р24). Между наружной оболочкой вириона и нуклеоидом существует каркас, состоящий из матриксного белка 17кд (р17).
В естественных условиях ВИЧ может сохраняться в высушенном биосубстрате в течение нескольких часов в жидкостях, содержащих большое количество вирусных частиц, таких как кровь и эякулят - в течение нескольких дней, а в замороженной сыворотке крови активность вируса сохраняется до нескольких лет.
Нагревание до температуры 56°С в течение 30 мин приводит к снижению инфекционного титра вируса в 100 раз, при 70°- 80°С вирус гибнет через 10 мин; через 1 мин инактивируется 70% этиловым спиртом, 0,5% раствором гипохлорита натрия, 1% глутаральдегидом, 6% перекисью водорода. ВИЧ относительно мало чувствителен к УФ-облучению, ионизирующей радиации.
| env | gp120 | Самый наружный белок обеспечивает связывание с клетками-мишенями. Лиганды - молекула CD4 + ; галактозилцерамиды; рецепторы для цитокинов |
| gp41 | Обеспечивает интернализацию вириона в клетку | |
| gag | р24 | Составляет оболочку ядра вируса (нуклеокапсида) |
| р17 | Составляет матриксное вещество вируса | |
| р9 | Связан с геномной РНК | |
| р7 | То же | |
| pol | р66 | Обратная транскриптаза (синтез ДНК на матрице РНК) |
| р31 | Интеграза (встраивает ДНК вируса в клеточный геном) | |
| р10 | Протеаза (расщепляет большие белковые трансляты на дифинитивные белки вируса) | |
| tat | p14 | Существенен для экспрессии белков оболочки (Env) |
| nef | p27 | Может усиливать и ингибировать репликацию ВИЧ |
| vif | p23 | Необходим для выхода новорожденных вирусов из клетки-мишени (вероятно, участвует в фолдинге белков Env) |
| vpu | p16 | Необязателен для жизненного цикла вируса; усиливает отпочковывание вируса из клетки-мишени |
Гликопротеин gр120 обусловливает присоединение ВИЧ к рецепторам СD4 клеток человека. При попадании ВИЧ в клетку под действием обратной транскриптазы синтезируется ДНК ВИЧ, встраиваемая в ДНК клетки-хозяина, которая в дальнейшем начинает продуцировать вирусные частицы.
Основа естественного иммунитета - это действие неспецифических механизмов, в большинстве своем реагирующих на повреждение тканей воспалительными реакциями. Некоторые клетки (макрофаги - МФ) и гуморальные факторы (комплемент, лизоцим) направлены на уничтожение бактерий. Другие клетки могут секретировать интерферон, действие которого в основном направлено против вирусов.
Адаптивный иммунитет основан на свойствах Т- и В-лимфоцитов избирательно отвечать на чужеродные вещества (антигены) с образованием специфической памяти и продукцией антител.
Попадая в организм человека, ВИЧ поражает различные органы и ткани, но, в первую очередь, клетки, несущие маркер СD4 + . В таблице 3 приведены основные типы клеток, поражаемых ВИЧ. В цитоплазме пораженных клеток освобождается вирусная РНК, и с помощью фермента обратной транскриптазы на основе вирусной РНК синтезируется ДНК - копия, которая встраивается в ДНК клетки хозяина (провирус). При каждом новом делении клетки все ее потомство содержит ретровирусную ДНК. В пораженной клетке начинают создаваться структурные элементы ВИЧ, из которых при помощи другого фермента - протеазы, собираются новые полноценные вирусы, в свою очередь поражающие новые клетки-мишени. С течением времени большинство зараженных клеток погибает.
Таблица 3. Типы клеток, поражаемых ВИЧ
| Тип клеток | Ткани и органы |
| Т-лимфоциты, макрофаги | Кровь |
| Клетки Лангерганса | Кожа |
| Фолликулярные дендритные клетки | Лимфоузлы |
| Альвеолярные макрофаги | Легкие |
| пителиальные клетки | Толстая кишка, почки |
| Клетки шейки матки | Шейка матки |
| Клетки олигодендроглии, астроциты | Мозг |
Уменьшение клеток, несущих рецептор СD4 + , приводит к ослаблению цитотоксической активности CD8+ Т-лимфоцитов, уничтожающих инфицированные вирусом клетки. В результате теряется контроль за проникающими в организм возбудителями бактериальных, вирусных, грибковых, протозойных и других инфекций (оппортунистических), а также за клетками злокачественных опухолей. Одновременно происходит нарушение функции В-лимфоцитов, поликлональная активация которых приводит, с одной стороны, к гипергаммаглобулинемии, а с другой - к ослаблению их способности продуцировать вируснейтрализующие антитела. Повышается количество циркулирующих иммунных комплексов, появляются антитела к лимфоцитам, что еще больше снижает число CD4 + Т-лимфоцитов. Возникают аутоиммунные процессы.
Оппортунистические инфекции, как правило, имеют эндогенное происхождение и возникают за счет активации собственной микрофлоры человека вследствие снижения напряженности иммунитета (например, эндогенная активация микобактерий туберкулеза из очагов Гона).
Цитопатическое действие ВИЧ приводит к поражению клеток крови, нервной, сердечно-сосудистой, костно-мышечной, эндокринной и других систем, что определяет развитие полиорганной недостаточности, характеризующейся разнообразием клинических проявлений и неуклонным прогрессированием ВИЧ-инфекции.
СПИД (AIDS) — инфекционное заболевание, которое вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Диагноз ВИЧ-инфекции устанавливается при обнаружении антител к вирусу, вирусных антигенов, вирусной РНК или ДНК или при выделении культуры вируса.
Несмотря на огромные финансовые средства, потраченные в последние годы на борьбу с этим заболеванием, проводимые мероприятия пока не принесли ожидаемых результатов. Некоторый успех достигнут — в масштабе планеты эпидемическая ситуация стабилизируется, количество новых случаев ВИЧ-инфекции снизилось. Хотя эта болезнь перешла из смертельных заболеваний в разряд медленно текущих, управляемых инфекций, смертность во всем мире от СПИДа и связанных с ним болезней всё ещё остаётся высокой.
История открытия вируса и происхождение заболевания
Выявлено несколько основных типов ВИЧ: ВИЧ-1 широко распространён во всём мире, ВИЧ-2 обнаруживается преимущественно в Западной Африке. Основной причиной пандемии СПИДа в мире стал ВИЧ-1; этот вирус и был впервые выделен исследовательскими группами. ВИЧ-2 — менее вирулентный вирус, и, хотя он встречается в мире повсюду, широкое распространение его отмечено только в Африке. Вирусы имеют принципиальную общность структуры вириона и генома, однако значительно (до 25% генома) различаются последовательностями РНК и белков.
Вирус ВИЧ сходен с некоторыми вирусами обезьян, поэтому многие учёные предполагают, что он возник в результате изменчивости этих вирусов и был занесён в популяцию человека извне относительно недавно. ВИЧ-2 более близок к вирусам иммунодефицита обезьян и может заражать многие виды приматов, не вызывая при этом симптомов иммунодефицита. ВИЧ-1 заражает только человека и шимпанзе.
Различные штаммы вируса ВИЧ, выделенные в разных районах Африки, Карибского бассейна и США, были секвенированы.
Пути заражения
Источником инфекции являются инфицированные люди во всех клинических стадиях, включая инкубационный период. ВИЧ содержится в большой концентрации не только в крови, но и в первую очередь в сперме, а также в менструальных выделениях и вагинальном (цервикальном) секрете. Кроме того, ВИЧ обнаруживается в грудном молоке, слюне, слезной и цереброспинальной жидкости, в биоптатах различных тканей, поте, моче, бронхиальной жидкости, кале. Наибольшую эпидемиологическую опасность представляют кровь, сперма и вагинальный секрет, грудное молокоимеющие достаточную для заражения долю инфекта.
Заражение человека ВИЧ происходит при попадании вируссодержащего материала непосредственно в кровь или на слизистые оболочки.
- незащищенный половой контакт
- заражение плода и новорожденных при беременности и родах (от ВИЧ-инфицированных матерей)
- от матери ребёнку при вскармливании грудным молоком
- инъекционная наркомания
- инфицирование при медицинских манипуляциях
- при переливании крови и ее компонентов
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ; HIV) принадлежит к семейству ретровирусов — сложных РНК- геномных вирусов, образующих с помощью обратной транскриптазы ДНК-копию генома, которая, интегрируя с геномом хозяина, вызывает интегральную инфекцию.
Вирус поражает клетки иммунной системы. В результате работа иммунной системы угнетается и развивается синдром приобретённого иммунного дефицита (СПИД), организм больного теряет возможность защищаться от инфекций и опухолей.
Вирус инфицирует Т-лимфоциты класса хелперов. Вирусная частица присоединяется к Т-рецептору на наружной поверхности мембраны Т-хелпера, липидная оболочка вируса сливается с клеточной мембраной, и содержимое вирусной частицы оказывается в цитозоле. Инфицированные вирусом Т-хелперы постепенно гибнут из-за разрушения вирусом, апоптоза или уничтожения Т-киллерами.
В норме в 1 мл крови содержится около 1000 Т-лимфоцитов. У лиц, инфицированных ВИЧ, их содержание снижается в процессе развития инфекции. Когда количество Т-лимфоцитов уменьшается в 4-5 раз (через 7-10 лет после инфицирования), появляются явные и тяжелые симптомы недостаточности иммунной системы.
Организм уже не в состоянии противостоять возбудителям оппортунистических инфекций, которые неопасны или малоопасны для здоровых людей с нормально функционирующей иммунной системой. Главные из них — вирусные, грибковые и бактериальные инфекции (часто — туберкулез), а также злокачественные опухоли (часто — саркома Капоши, форма рака кожи). В отсутствие антиретровирусной терапии смерть пациента наступает не в результате размножения вируса, а по причине развития заболеваний, вторичных по отношению к ВИЧ-инфекции.
Строение и размножение ВИЧ
ВИЧ содержит РНК, которая служит матрицей для синтеза ДНК (ретровирус); фермент, необходимый для такого синтеза — обратная транскриптаза, — также содержится в вирусной частице. Образующаяся ДНК поступает в ядро, интегрируется с ДНК лимфоцита (при участии белков вируса) и служит матрицей для транскрипции — синтезируется вирусная РНК. В результате трансляции этой РНК образуются вирусные белки — обратная транскриптаза, белки оболочки вируса, а также регуляторные белки, стимулирующие по механизму положительной обратной связи транскрипцию и трансляцию вирусной РНК. Комплекс вирусной РНК и вирусных белков присоединяется к внутренней поверхности мембраны лимфоцита и покидает клетку вместе с частью мембраны лимфоцита, образующей липидную оболочку вируса. Размножение вируса в клетке истощает ее ресурсы, и она в конечном счете погибает.
Генетическая изменчивость ВИЧ
Ретровирусы способносы выполнять уникальную, ни у одного живого объекта более не встречающуюся реакцию — обратную транскрипцию. Обратная транскрипция, в отличие от многих других реакций матричного синтеза (например, ДНК–ДНК) — процесс, слабоподкрепленный специальными корректирующими механизмами. Репликация ВИЧ характеризуется чрезвычайно высокой частотой спонтанных мутаций.
Это означает, что всякая случайно возникшая в ходе обратной транскрипции мутация имеет большие шансы закрепиться в потомстве, что имеет важные последствия для жизни самих ретровирусов и их хозяев. В частности, одним из наиболее характерных свойств ВИЧ является его непревзойденная изменчивость (вариабельность).
Генетическое разнообразие ВИЧ подкрепляется быстротой его репликативного цикла, в результате которого в организме зараженного человека ежедневно образуются миллиарды новых вирусных частиц.
Стадии ВИЧ-инфекции
Инфицирование —>2-3 недели—> острый ретровирусный синдром —> 2-3 недели—>исчезновение клинических симптомов + сероконверсия —>2-4 недели—>бессимптомная хроническая ВИЧ-инфекция —>в среднем 8 лет—> симптоматическая ВИЧ-инфекция/СПИД —>в среднем 1.3 года—> смерть
При проведении антиретровирусной терапии продолжительность жизни пациента может быть продлена до 70—80 лет.
Лечение ВИЧ-инфекции
При проведении антиретровирусной терапии продолжительность жизни пациента значительно увеличивается. Антиретровирусные препараты мешают ВИЧ размножаться в клетках иммунной системы человека, блокируя внедрение вирионов в клетки и нарушая на разных этапах процесс сборки новых вирионов. Своевременно начатое лечение антиретровирусными препаратами в сотни раз снижает риск развития СПИДа и последующей смерти.
Анализы на ВИЧ
В нашем центре Вы можете сдать анализ на ВИЧ-инфекцию, комплексный анализ — на сифилис, ВИЧ, гепатиты В и С, а также анализы на другие инфекции.
Адрес: г. Москва, Ленинский проспект, дом 82/2
Часы работы: Пн - Пт: с 10.00 до 20.00; Сб - Вс, праздники: с 11.00 до 18.00
Как нас найти (схема проезда):
Читайте также: