Ihmisen immuunikatovirus (HIV, englanniksi HIV) on HIV-infektion aiheuttaja, joka aina päättyy AIDSin kehittymiseen - hankittu ihmisen immuunikato-oireyhtymä, jossa kehittyy vakavia infektiosairauksia ja kasvainprosesseja.
Virusten lähde on vain sairas ihminen. Hänen veressään, siemennesteessään ja emättimen eritteissä on tartuntamateriaalin pitoisuus, joka on riittävä infektioon. Seksuaalinen, parenteraalinen ja transplacentaalinen ovat tärkeimmät tartuntareitit. Ihmisen immuunikatovirus 1 on virulenttein. Hän aiheuttaa epidemioita monissa maissa ympäri maailmaa.
HIV löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1983 kahdessa riippumattomassa laboratoriossa: Pasteur-instituutin Luc Montagnyn laboratoriossa (Ranska) ja National Cancer Institutessa Robert Gallon (USA) laboratoriossa.
Riisi. 1. Luc Montagnier (kuva vasemmalla) ja Robert Gallo (kuva oikealla).
Ihmisen immuunikatovirukset infektoivat soluja, joiden pinnalla on CD4+-reseptorit:
T-lymfosyytit (tunnistavat ja tuhoavat vieraita antigeenejä kantavat solut),
kudosmakrofagit ja monosyytit (sieppaa ja sulattaa bakteereja ja vieraita hiukkasia),
Kun niiden T-lymfosyyttien pitoisuus on alle 200 1 μl:ssa, soluimmuniteetti lakkaa suojaamasta potilaan kehoa. Infektoituneet solut kuolevat. AIDS kehittyy.
Riisi. 2. HIV poistuu kohdesolusta. Nyt sitä kutsutaan virioniksi.
HIV-luokitus
Ihmisen immuunikatovirus kuuluu perheeseen retrovirukset, perhe lentivirukset. Se on lymfotrooppinen. Immuunikatoviruksia on kahta päätyyppiä - HIV-1 ja HIV-2. HIV-3- ja HIV-4-lajit ovat harvinaisia. Niiden rooli tartunnan leviämisessä on hienovarainen.
Retrovirukset (latinasta retro - käänteinen) kuuluvat RNA-virusten perheeseen, joka infektoi selkärankaisia. HIV, toisin kuin onkovirukset, johtaa infektoituneet solut kuolemaan, eikä aiheuta niiden proliferatiivista kasvua, kuten onkovirukset. Retrovirukset aiheuttavat pahanlaatuisten prosessien kehittymistä sarkooman ja leukemian muodossa useilla eläimillä, ja vain yksi laji aiheuttaa lymfosarkooman ihmisillä.
Lentivirukset (latinasta lentus - hidas) aiheuttavat sairauksia, joilla on pitkä itämisaika ja hidas mutta tasaisesti etenevä kulku. Lentivirukset kuljettavat merkittävän määrän geneettistä materiaalia isäntäsoluun ja niillä on kyky replikoitua (uusiutua) jakautumattomissa soluissa.
Riisi. 3. Kun uusi virus tulee ulos, sitä kutsutaan virioniksi. Kuvassa on epäkypsä virioni. Nukleokapsidi ei ole rakentunut. Ulkokuori on leveä ja löysä.
Ihmisen immuunikatovirukset eroavat toisistaan geneettisesti ja antigeenisiltä ominaisuuksiltaan. Nykyaikainen luokittelu tunnistaa kaksi päätyyppiä viruksia: ihmisen immuunikatovirus 1 (HIV-1) ja ihmisen immuunikatovirus 2 (HIV-2). Kuitenkin tunnetaan myös HIV-3 ja HIV-4 - harvinaisia lajikkeita, joilla on hienovarainen rooli epidemian leviämisessä. Uskotaan, että HIV-1 syntyi immuunikatoviruksen siirtämisen seurauksena ihmisiin simpanssien toimesta ja HIV-2:n punatukkaisten mangabeiden välityksellä.
Molemmat virustyypit aiheuttavat immuunikatoa joutuessaan ihmiskehoon. Taudin kliinisessä kulussa on eroja.
Riisi. 4. Uskotaan, että HIV-1 syntyi immuunikatoviruksen siirtämisen seurauksena ihmisiin simpanssien toimesta ja HIV-2:n punatukkaisten mangabeiden välityksellä.
Ihmisen immuunikatovirus 1 (HIV-1)
HIV-1 kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1983. Se on kaikista HIV-viruksista patogeenisin ja laajimmin levinnyt. Pienet muutokset tämän tyyppisen viruksen genomissa johtavat suuren määrän uusien kantojen syntymiseen, mikä antaa taudinaiheuttajalle mahdollisuuden kiertää potilaan immuunijärjestelmää ja saada lääkeresistenssin viruslääkkeitä vastaan.
Juuri HIV-1:stä tuli maailmanlaajuisen epidemian syyllinen.
Ihmisen immuunikatovirukset - 1 on jaettu useisiin ryhmiin: M, N, O ja P, joista 90 % on ryhmää M. Ryhmä M puolestaan on jaettu 11 alatyyppiin, jotka ovat hallitsevia tietyissä osissa maailmaa.
HIV-1-alatyyppi A on laajalle levinnyt Venäjällä ja Afrikassa. Tällä hetkellä on ollut sekoitus kantaa A, joka on tällä hetkellä hallitseva, ja kanta AG, joka on tuotu Keski-Aasiasta. Näin syntyi vaarallisempi HIV-1A63-kanta.
HIV-1-tartunnan saaneena tauti etenee usein AIDS-vaiheeseen.
AIDS-vaiheessa kehittyy usein suun kandidiaasi, Kaposin sarkooma ja krooninen kuume.
Kaikissa tapauksissa, joissa ei ole viitteitä viruksen tyypistä, oletetaan ihmisen immuunikatovirus-1:tä.
Immuunikatovirus-2 (HIV-2)
HIV-2 syntyi immuunikatoviruksen tarttumisesta ihmisiin punatukkaisista mangabeyistä. Tunnistettiin vuonna 1986. 8 virusryhmää on kuvattu, mutta epidemian kannalta vain ryhmät A ja B ovat vaarallisempia.
HIV-2 on vähemmän virulentti kuin HIV-1.
Kun HIV-1 ja HIV-2 saapuvat ihmiskehoon samanaikaisesti, HIV-2 tarjoaa, vaikkakin pienen, suojan soluja HIV-1-tartunnalta.
Sairaus kestää pidempään ja etenee harvoin AIDS-vaiheeseen.
Taudin aikana 1 μl:ssa verta on huomattavasti vähemmän viruksia kuin HIV-1-tartunnan aikana.
HIV-2:n yhteydessä kehittyy useammin infektioita, kuten krooninen ripuli, kolangiitti, enkefaliitti ja vakavat sytomegalovirusinfektiot.
Virusta, joka sijaitsee solun ulkopuolella, kutsutaan virion. Virionit ovat viruksen kehityksen viimeinen vaihe. Näihin mikrokosmoksen edustajiin virusten luokittelu ja systematisointi perustuu.
HIV-1:llä ja HIV-2:lla on ydin (luodin muotoinen nukleokapsidi), joka koostuu RNA:sta ja entsyymeistä sekä vaippa (kalvo tai superkapsidi). Kypsät virionit sisältävät jopa useita tuhansia erityyppisiä proteiinimolekyylejä, ja niillä on pallomainen muoto, jonka halkaisija on 100-180 nm.
HIV-nukleokapsidin rakenne
HIV:n sisällä on 2 yksijuosteista virus-RNA:ta ja 3 entsyymiä: käänteiskopioija (revertaasi), integraasi ja proteaasi, jotka ovat tiukasti sitoutuneita (pakattu) kapsidiproteiineihin p24, p7 ja p9.
Kapsidin ulkopuolella on 2000 matriisin p17-proteiinia, joiden paksuus on 5-7 nm. Ne sijaitsevat viruksen kapsidin ja ulkokuoren välissä.
p7- ja p9-nukleokapsidiproteiinit tarjoavat yhteyden genomisen RNA:n kanssa.
HIV-1-kapsidiin liittyy 200 kopiota syklofiliini A:ta, joka osallistuu virionin kokoamiseen.
Virionin kapsidin sisällä (vai ulkopuolella?) on Vhr-proteiini.
Joidenkin symbolien selitykset
Viruksen genomi on joukko geenejä, jotka sisältävät biologista tietoa, jota tarvitaan mikro-organismin rakentamiseen ja elämään. Genominen nukleiinihappo itsessään ei ole tarttuva tekijä.
Käänteinen transkriptaasi(käännä) on entsyymi, joka osallistuu DNA:n synteesiin RNA-templaatissa. Nimi "käänteinen" tulee siitä tosiasiasta, että suurin osa näistä prosesseista tapahtuu toiseen suuntaan, kun RNA:ta syntetisoidaan DNA-templaatista.
Integraza on entsyymi, joka nopeuttaa (katalysoi) HIV-DNA:n liittymistä (integroitumista) isäntäkromosomiin. Viruksen DNA sulkeutuu renkaaksi ennen integroitumista.
Proteaasi on entsyymi, joka hajottaa proteiineissa olevien aminohappojen välisiä peptidisidoksia.
Riisi. 6. Elektronimikrokuvassa näkyy selvästi jo kypsien virionien nukleokapsidit (kuva vasemmalla).Valokuva "D" näyttää makrofagien vangitsemia viruksia.
HIV-kuoren rakenne
HIV-kuoret (kapsidit ja superkapsidit) suojaavat geneettistä materiaalia kemiallisilta, fysikaalisilta ja mekaanisilta vaurioilta. Ulkokuori auttaa virusta vuorovaikutuksessa kohdesolureseptorien kanssa.
Kuori muodostuu orastavan aikana ja koostuu fosfolipidikerroksesta, jonka läpi kulkee 72 glykoproteiinikompleksia ja isännän kalvosoluja.
Vaipan glykoproteiinien ansiosta virukset pyrkivät vain tiettyihin isäntäsoluihin, jotka kantavat pinnallaan erityisiä CD4-reseptoreita+ — T-lymfosyytit, monosyytit, kudosmakrofagit, follikulaariset dendriittisolut, neuroglia, Langerhans-solut, suolen ja kohdunkaulan epiteelisolut, jotka määräävät HIV-infektion ilmentymien kehittymisen.
Kun kohtaavat isäntäsoluja, transmembraaniset glykoproteiinit gp41 ja pintaglykoproteiinit gp120 insertoidaan niiden kalvoihin. Virukset, joista puuttuvat nämä proteiinit, eivät pysty tunkeutumaan kohdesoluihin.
Riisi. 7. Kuvassa on HIV:n 3D-malli.
Riisi. 8. Oikeanpuoleisessa kuvassa on poikkileikkaus HIV:stä.
HIV-genomi koostuu kahdesta identtisestä RNA-juosteesta. Kunkin juosteen pituus on noin 10 tuhatta nukleotidia. Genomi sisältää 3 tärkeintä rakenteellista ja 7 säätely- ja toiminnallista geeniä, jotka koodaavat 15 erilaista proteiinia.
HIV:n rakenteellisia (kapsidi- ja superkapsidi-) proteiineja koodaa Gag-genomi.
Geenit Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu ja Vpr koodaavat proteiineja, jotka säätelevät virusten lisääntymis- ja kokoonpanoprosesseja, tukahduttavat solujen antiviraalisten järjestelmien toimintaa.
Riisi. 9. Normaali lymfosyytti (kuva vasemmalla), joka on saanut HIV-tartunnan (kuva oikealla).Infektoituneen solun pinnalle muodostuu useita kuplia.
Heti kun virioni on päässyt isäntäsoluun (nykyään virukseksi kutsuttu), genomin DNA-kopio syntetisoidaan käyttämällä käänteiskopioijaentsyymiä, joka on integroitu isäntäsolun genomiin. Näin provirus muodostuu.
Seuraavaksi entsyymien avulla syntetisoidaan uusia viruksen RNA-molekyylejä provirusmatriisiin sekä rakenteellisia ja sääteleviä proteiineja, jotka suorittavat virusten kokoamisen ja orastumisen. Viruksen sisällä, samoin kuin sen pinnalla, on genomin koodaamien proteiinien lisäksi proteiineja, jotka viruspartikkeli vangitsee isäntäsoluista.
Gag-, Pol- ja Env-geenit vastaavat tärkeimpien HIV-proteiinien synteesistä.
HIV:n rakenneproteiinit
Gag-geeni on vastuussa HIV:n rakenneproteiinien synteesistä. Rakenteelliset proteiinit ovat osa itse viruspartikkelia. Ne muodostavat kapsidin ja viruskuoren.
HIV:n kapsidiproteiinit
Kapsidiproteiinit muodostavat säiliön (kotelon) nukleiinihapolle, ovat osa genomisia proteiineja ja muodostavat entsyymejä. Kapsidikuori ei ole koottu yksittäisistä proteiineista, vaan alayksiköistä. Sen kokoonpano on ohjelmoitu RNA:han.
P24-proteiini muodostaa nukleokapsidivaipan.
p17-proteiini muodostaa matriisiaineen.
Proteiini p9 ja p7 tarjoavat yhteyden genomisen RNA:n kanssa.
Riisi. 10. HIV-tartunnan saaneet lymfosyytit. Pidentyneet rakenteet solun pinnalla johtuvat Gag-proteiinin ylituotannosta. (NIBSC-valokuva).
Superkapsidiproteiinit
Env-geeni vastaa HIV:n vaippaproteiinien synteesistä. Tämän ryhmän proteiinit ovat osa virionin ulkokalvoa, joka koostuu fosfolipidikerroksesta, jonka läpi kulkee 72 glykoproteiinikompleksia. Glykoproteiinikompleksin vapaa (ulompi) osa sisältää aminoryhmän DO-päässä.Lipidikerrokseen upotettu pää sisältää hydroksyyliryhmän C-päässä. Glykoproteiinikompleksien ansiosta virionit kiinnittyvät isäntäsoluun. Niitä kutsutaan kiinnitysproteiineiksi.
Evoluution aikana virukset saivat kohdistetun toiminnon - etsivät tarvittavia isäntäsoluja monien muiden solujen joukosta, joiden pinnalle ilmestyi erityisiä proteiineja, jotka tunnistavat herkät solut ja niiden reseptorit.
Virionin ulkokuori koostuu proteiinikomplekseista (proteiini gp120 ja gp41) ja isäntävaippasoluista, jotka virukset vangitsevat orastuessaan.
Ei-rakenteellisia proteiineja koodaa Pol-geeni. Ne palvelevat viruksen lisääntymisprosesseja sen eri vaiheissa. Pol-geeni koodaa entsyymejä, jotka osallistuvat virusgenomin integroitumiseen isäntäsolun genomiin, ja entsyymejä, jotka osallistuvat viruksen lisääntymisprosessiin.
Seuraavat HIV:n ei-rakenteelliset proteiinit ovat tällä hetkellä eniten tutkittuja:
p10 on proteaasi (katkaisee peptidisidokset aminohappojen välillä suurissa proteiinimolekyyleissä).
Muut HIV-geenit
Geenit, kuten Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu ja Vpr, koodaavat proteiineja, jotka säätelevät virusten lisääntymis- ja kokoontumisprosesseja ja tukahduttavat solujen antiviraalisten järjestelmien toimintaa.
Riisi. 11. Vasemmalla oleva kuva näyttää virionien orastumisen. Nukleokapsidi ei ole vielä rakentunut, ulkokuori on paksumpi kalvoproteiinien läsnäolon vuoksi.Oikealla olevassa kuvassa näkyy kypsiä virioneja solunulkoisessa tilassa (elektronimikroskooppi). Nukleokapsidit saivat katkaistun kartion muodon. Kuori on ohut, koska osa ulkokuoren proteiineista on kadonnut.
Ihmisen immuunikatovirukset - 1 on jaettu useisiin ryhmiin: M, N, O ja P, joista 90 % on ryhmää M. Ryhmä M puolestaan on jaettu 11 alatyyppiin, jotka ovat hallitsevia tietyissä osissa maailmaa. Ne eroavat toisistaan proteiiniensa aminohappokoostumuksessa.
Ihmisen immuunikatoviruksen tärkeimmät antigeenit ovat:
ryhmä- ja lajispesifiset antigeenit: proteiinit, jotka muodostavat nukleokapsidikuoren - p24;
tyyppispesifiset antigeenit: proteiinit, jotka tarjoavat viestintää kohdesolujen kanssa - gp120 ja proteiinit, jotka varmistavat virionien tunkeutumisen soluihin - gp41.
HIV:llä on korkea biologinen aktiivisuus ja geneettisten muutosten esiintymistiheys (suuri vaihtelevuus), joita tapahtuu itsensä lisääntymisprosessissa, mikä luo suuria esteitä rokotteen ja tehokkaiden lääkkeiden luomiselle.
HIV:n replikaatio (lisääntyminen) tapahtuu isäntäsolussa vaiheittain.
Häkin tapaaminen. Virionit ihmiskehossa ovat kaikissa biologisissa nesteissä, mutta epidemiologisesta näkökulmasta suurimman vaaran muodostavat veri, emättimen eritteet ja siemenneste, joissa tartunnan aiheuttavaa materiaalia on riittävästi tartunnan saamiseen.
Riisi. 12. HIV saastuttaa immuunisolun (merkitty keltaisella).
Fuusio kohdesolun kanssa. Kohdesolun etsimisen jälkeen virionit yhdistyvät solukalvoon CD4-reseptorien kautta ja tunkeutuvat syvälle soluun.
Käänteinen transkriptio. Solun sisällä viruksen RNA vapautuu kapsidista. Käänteistranskriptaasin osallistuessa DNA syntetisoidaan yksijuosteisen RNA:n perusteella.
DNA:n integrointi isäntäsolun genomiin. Syntetisoitu DNA siirtyy kohdesolun tumaan, jossa se integroituu kromosomiin. Solukromosomiin upotettua virus-DNA:ta kutsutaan provirukseksi.
Proteiinimolekyylien synteesi. Seuraavaksi entsyymien avulla syntetisoidaan uusia virus-RNA-molekyylejä provirusmatriisiin sekä rakenteellisia ja sääteleviä proteiineja, jotka suorittavat virionien kokoamisen ja silmujen muodostumisen.
Virionin kokoaminen ja orastaminen. Virionit kerätään solun sytoplasmaan, eivätkä ne alun perin ole tarttuvia, koska ne muodostuvat esiastepolyproteiineista. Virionin kypsyessä prekursoriproteiinit pilkkoutuvat toiminnallisiksi komponenteiksi virusproteaasien vaikutuksesta. Kypsät virionin silmut solusta vangitsevat osan solukalvon proteiineista rakentaakseen sen ulkokuoren.
Riisi. 13. Virionit kerääntyvät solun ulkokalvon alle. Näkyvissä on epätavallisia ulkonemia - paikkoja, joissa virionit ilmestyvät.
Poistuessaan solusta virionit vangitsevat osan ulompaa solukalvoa (virionin "jalka" näkyy). Epäkypsissä virioneissa nukleokapsidi on rakenteeton (näyttää mustalta puoliympyrältä). Kypsän virionin kapsidi on kartiomainen.
Virionin elämä tartunnan saaneesta isäntäsolusta lähtemisen jälkeen. Virioni elää veriplasmassa enintään 8 tuntia. Puolet virioneista kuolee 6 tunnin kuluessa. Muissa biologisissa nesteissä virionien elinikä on paljon lyhyempi. Virukset saastuttavat CD4:n+ lymfosyytit, monosyytit, makrofagit, Langerhans-solut (iho), alveolaariset makrofagit (keuhkot), paksusuolen ja munuaisten epiteelisolut, kohdunkaulan solut, oligodendrogliasolut ja astrosyytit (aivot). T-lymfosyytit ovat ihmisen immuunikatovirusten päävarasto.
Riisi. 15. Kuva "b" (kuva vasemmalla) esittää epäkypsät virionit. Nukleokapsidi on muodostumisvaiheessa (pyöristetty), kuoriproteiinit työntyvät ulospäin ulkonemien muodossa. Kuvassa "a" (kuva oikealla) näkyy kypsä virioni. Nukleokapsidikuori on menettänyt suurimman osan proteiineistaan ja siitä on tullut ohuempi ja tiheämpi, ja nukleokapsidi on saanut katkaistun kartion muodon, mikä erottaa sen monista muista viruksista.
Riisi. 16. Infektoituneen solun pinnalla on näkyvissä useita kuplia, joiden väliin on ilmaantunut vasta muodostuneita viruksia. Rakkulat ovat paljon suurempia ja vähemmän tiheitä kuin HIV.
HIV on kaikista viruksista patogeenisin ja laajalle levinnyt. Pienet muutokset sen genomissa johtavat suuren määrän uusien kantojen syntymiseen, minkä ansiosta taudinaiheuttaja voi kiertää potilaan immuunijärjestelmää ja saada lääkeresistenssin viruslääkkeille. HIV:n antigeeninen vaihtelevuus on useita kertoja suurempi kuin influenssa- ja SARS-virusten, joiden mutaatiotaajuus on 10-5 nukleotideja päivässä. Sen transkriptionopeus on korkeampi kuin muiden virusten, ja se on noin 20 miljoonaa viruspartikkelia päivässä. Kaikki tämä vaikeuttaa sekä diagnoosia että tämän kauhean taudin spesifisten ehkäisymenetelmien etsimistä.
Tartunnan saaneen potilaan kehossa käydään armotonta taistelua hänen immuunijärjestelmän ja HIV:n välillä. Immuniteetin vaikutuksesta virus mutatoituu.Mutta kuten tiedemiehet ovat todenneet, jatkuvat mutaatiot johtavat mikro-organismin heikkenemiseen: sen vaurioittava kyky vähenee ja AIDSin kehittymisen aikakehys pitenee.
Riisi. 17. Kuvassa "B" näkyy normaaleja virioneja: 4 orastavaa (varressa) ja 1 kypsä. Kuvissa "C" ja "E" näkyy mutatoituneita virioneja. Kuvassa "C" näkyy epäkypsiä virioneja, jotka aiheutuvat proteaasientsyymin mutaatioista. Kuvassa "E" näkyy kypsä virioni, mutta se ei voi koota normaalia kapsidia.
Ihmisen immuunikatoviruksen herkkyys ulkoisille vaikutuksille
Kuumentaminen 56 °C:seen inaktivoi viruksen 30 minuutin kuluessa.
Taudinaiheuttaja on herkkä kaikille desinfiointiaineille: vetyperoksidille, lysolille, eetterille, asetonille, natriumhypokloriittille, etyylialkoholille, kloramiinille, valkaisuaineelle jne. Inaktivoituminen tapahtuu 3–5 minuutissa.
Viruksen kuolema tapahtuu, kun ympäristön pH muuttuu - alle 0,1 ja yli 13.
Ultravioletti ja ionisoiva säteily ovat tuhoisia.
Ihmisen immuunikatoviruksen pysyvyys
HIV elää veressä ja sen osissa verensiirtoa varten vuosia.
Nestemäisessä väliaineessa lämpötilassa 23-27 °C - 25 päivää.
Jäädytetyissä siittiöissä - useita kuukausia, veriseerumissa - jopa 10 vuotta.
HIV kuolee jäätyessään alle 70 °C:seen;
Kuivattuna ne pysyvät elinkelpoisina veriseerumissa ja siittiöissä 24 tuntia.
Riisi. 18. Monet kypsät virionit ovat valmiita infektoimaan muita soluja.
