Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

¬ирус —ѕ»ƒ — ћедицина

ѕосмотреть видео по теме –еферата

—анкт - ѕетербургский “ехнологический »нститут

(“ехнический ”ниверситет)

 афедра ’“ —Ѕј¬

‘акультет††††††††††† II

 урс†††††††††††††††††††† III

√руппа†††††††††††††††† 243

–еферат

“ема:†† ¬ирус синдрома приобретен-

ного иммунного дефицита.

—тудент :††††††††††††††††††††††††††††††† ††††††††† ††††††††† / Ўубин  .ћ. /

ѕреподаватель : †††††††††††††††††††††††††††† / —туденцов ≈.ѕ. /

††††††††† —дано:

—анкт - ѕетербург

1997

ќглавление.

†TOC o "1-3" ќглавление......................................................................................... PAGEREF _Toc433934183 h 2

1. ¬ведение......................................................................................... PAGEREF _Toc433934184 h 3

2. —троение и жизненный цикл вируса —ѕ»ƒа................................ PAGEREF _Toc433934185 h 5

3. Ётапы заражени€ клетки вирусом —ѕ»ƒа................................. PAGEREF _Toc433934186 h 12

4. ѕрепараты, противосто€щие —ѕ»ƒу.......................................... PAGEREF _Toc433934187 h 16

Ћитература....................................................................................... PAGEREF _Toc433934188 h 25


1. ¬ведение

††††††††† ≈ще каких-нибудь два дес€тка лет назад человечество пребывало в уверенности, что инфекционные болезни не больше не представл€ют опасности дл€ цивилизованного мира. ќднако с по€влением в начале 80-х годов синдрома приобретенного иммунного дефицита (—ѕ»ƒа) эта уверенность существенно поколебалась. —ѕ»ƒ не €вл€етс€ редким заболеванием, от которого могут случайно могут пострадать немногие люди. ¬едущие специалисты определ€ют в насто€щее врем€ —ѕ»ƒ как Углобальный кризис здоровь€Ф, как первую действительно всеземную и беспрецедентную эпидемию инфекционного заболевани€, которое до сих пор по прошествии первой декады эпидемии не контролируетс€ медициной и от него умирает каждый заразившейс€ человек.

—ѕ»ƒ к 1991 году был зарегистрирован во всех странах мира, кроме јлбании. ¬ самой развитой стране мира - —оединенных Ўтатах уже в то врем€ один их каждых 100-200 человек инфицирован, каждые 13 секунд заражаетс€ еще один житель —Ўј и к концу 1991 года —ѕ»ƒ в этой стране вышел на треть место по смертности, обогнав раковые заболевани€. ѕока что —ѕ»ƒ вынуждает признать себ€ болезнью со смертельным исходом в 100% случаев.

ѕервые заболевшие —ѕ»ƒом люди вы€влены в 1981 году. ¬ течении прошедшей первой декады распространение вирус-возбудител€ шло преимущественно среди определенных групп населени€, которые называли группами риска. Ёто наркоманы, проститутки, гомосексуалисты, больные врожденной гемофилии (так как жизнь последних зависит от систематического введени€ препаратов из донорской крови).

ќднако к концу первой декады эпидемии в ¬ќ« накопилс€ материал, свидетельствующий о том, что —ѕ»ƒ вышел за пределы названных групп риска. ќн вышел в основную попул€цию населени€.

††††††††† — 1992 года началась втора€ декада пандемии. ќжидают, что она будет существенно т€желее, чем перва€. ¬ јфрике, например, в ближайшие 7-10 лет 25% сельскохоз€йственных ферм останутс€ без рабочей силы по причине вымирани€ от одного только —ѕ»ƒа.

—ѕ»ƒ - разрушительна€ болезнь, вызываема€ инфекционным агентом, относ€щимс€ к группе ретровирусов. ѕугающе загадочна€ эпидеми€ только начиналась, но наука мгновенно отозвалась на нее. «а два года, с 1982 по 1984 г., была вы€снена обща€ картина болезни. ¬ыделен возбудитель - вирус иммудефицита человека (HIV - от англ. Human Immunodeficiency Virus), разработан метод анализа крови, вы€вл€ющий наличие инфекции, установлены специфические мишени вируса в организме.

’от€ уже €сна обща€ картина синдрома приобретенного иммунодефицита и св€занных с ним заболеваний, а также вы€влен и исследован вирус иммунодефицита человека, его происхождение остаетс€ загадкой. ≈сть убедительные серологические данные в пользу того, что на западном и восточном побережь€х —оединенных Ўтатов инфекци€ по€вилась в середине 70-х годов. ѕри этом случаи ассоциированных со —ѕ»ƒом заболеваний, известных в центральной јфрике, указывают на то, что там инфекци€, возможно по€вилась еще раньше (50-70 лет).  ак бы то ни было, пока не удаетс€ удовлетворительно объ€снить, откуда вз€лась эта инфекци€. — помощью современных методов культивировани€ клеток было обнаружено несколько ретровирусов человека и обезь€н.  ак и другие –Ќ -содержащие вирусы, они потенциально изменчивы; поэтому у них вполне у них вполне веро€тны такие перемены в спектре хоз€ев и вирулентности, которые могли бы объ€снить по€вление нового патогена. —уществует несколько гипотез:

1) воздействие на ранее существующий вирус неблагопри€тных факторов экологических факторов;

2) бактериологическое оружие;

3) мутаци€ вируса в следствии радиационного воздействи€ урановых залежей на предполагаемой родине инфекционного патогена - «амбии и «аире.

††††††††† ѕосле первого всплеска исследовани€, хот€ и несколько медленнее, но устойчиво продвигались вперед. “ем не менее в некоторых отношени€х вирус перегон€л науку. ƒо сих пор по сути нет средств лечени€ или предупреждени€ —ѕ»ƒа, а эпидеми€ тем временем продолжает распростран€тьс€. Ќа многие вопросы, св€занные с этой болезнью, ответа пока нет, но так же некоторые вопросы поддались успешному разрешению.

2. —троение и жизненный цикл вируса —ѕ»ƒа

††††††††† »нфекци€ вирусом иммунодефицита человека, вызывающим —ѕ»ƒ, многолика. ¬начале этот вирус обычно интенсивно размножаетс€, и свободные вирионы (вирусные частицы) по€вл€ютс€ в жидкости. «аполн€ющей полости головного и спинного мозга, а так же в кровотоке. ѕерва€ волна репликации HIV может сопровождатьс€ жаром, сыпью, €влени€ми, подобным симптомам гриппа, и иногда неврологическими расстройствами. «атем на несколько недель количество вируса, циркулирующего в крови и цереброспинальной жидкости, значительно уменьшаетс€. “ем не менее вирус по-прежнему присутствует в организме. ≈го можно обнаружить не только в “-4 лимфоцитах, которые в начале считались его единственной мишенью, но и в других клетках иммунной системы, в клетках нервной системы и кишечника, а так же, по всей веро€тности, в некоторых клетках спинного мозга.

«десь имеет смысл дать краткое описание той системы организма, которую он выводит из стро€, то есть системы иммунитета. ќна обеспечивает в нашем теле посто€нство состава белков и осуществл€ет борьбу с инфекцией и злокачественно перерождающимис€ клетками организма.

††  ак и вс€ка€ друга€ система, иммунна€ система имеет свои органы и клетки. ≈е органы - это тимус (вилочкова€ железа), костный мозг, селезенка, лимфатические узлы (их иногда неправильно называют лимфатическими железами), скопление клеток в глотке, тонком кишечнике, пр€мой кишке.  летками иммунной системы €вл€ютс€ тканевые макрофаги, моноциты и лимфоциты. ѕоследние† в свою очередь, подраздел€ютс€ на “-лимфоциты (созревание их происходит в тимусе, откуда и их название) и ¬-лимфоциты† (клетки, созревающие в костном мозге).

†† ћакрофаги имеют многообразные функции, они, например, поглощают бактерии, вирусы и разрушенные клетки. ¬-лимфоциты вырабатывают иммуноглобулины - специфические антитела против бактериальных, вирусных и любых других антигенов - чужеродных высокомолекул€рных соединени€х. ћакрофаги и ¬-лимфоциты обеспечивают гуморальный (от лат. humor - жидкость) иммунитет.

†† “ак называемые клеточный иммунитет обеспечивают “-лимфоциты. »х разновидность - “-киллеры (от англ.† killer - убийца) способны разрушать клетки, против которых вырабатывались антитела, либо убивать чужеродные клетки.

†† —ложные и многообразные реакции иммунитета регулируютс€ за счет еще двух разновидностей “-лимфоцитов: “-хелперов (помощников), обозначаемых также “4, и “-супрессоров (угнетателей), иначе обозначаемых как “8. ѕервые стимулируют реакции клеточного иммунитета, вторые угнетают† их. ¬ итоге обеспечиваетс€ нейтрализаци€ и удаление чужеродных белков антителами, разрушение проникших в организм бактерий и вирусов, а также злокачественных переродившихс€ клеток организма, иначе† говор€, происходит гармоническое развитие иммунитета.

††††††††† ¬ общих чертах жизненный цикл HIV, такой же, как у других вирусов этой группы. –етровирусы получили свое название в св€зи с тем, что в их развитии имеетс€ этап, на котором перенос информации происходит в направлении обратном тому, которое считаетс€ обычным, нормальным. √енетическим материалом клеток €вл€етс€ ƒЌ . ¬ ходе экспрессии генов сначала происходит транскрипци€ ƒЌ : образуетс€ копирующа€ ее м–Ќ , котора€ затем служит матрицей дл€ синтеза белков. √енетическим материалом ретровирусов служит –Ќ , и, чтобы произошла экспресси€ генов, должна по€витьс€ ƒЌ -копи€ вирусной –Ќ . Ёта ƒЌ  обычным путем обеспечивает синтез вирусных белков.

††††††††† ∆изненный цикл HIV начинаетс€ с того, что вирусна€ частица присоедин€етс€ снаружи к клетке и вводит внутрь нее свою сердцевину. —ердцевина вириона содержит две идентичные цепи –Ќ , а так же структурные белки и ферменты, нужные на последующих стади€х жизненного цикла. ‘ермент обратна€ транскриптаза, имеюща€ несколько ферментативных активностей, осуществл€ет† этапы переноса генетической информации вируса - синтез ƒЌ . Ќа первом этапе она синтезирует одноцепочечную ƒЌ  по –Ќ , затем расщепл€€ последнюю. «атем синтезируетс€ втора€ цепь, использу€ первую в качестве матрицы.

††††††††† √енетическа€ информаци€ вируса, теперь уже в форме двухцепочечной ƒЌ , проникает в клеточное €дро. — помощью интегразной активности того же фермента эта ƒЌ  встраиваетс€ в хромосомную ƒЌ . ¬ таком виде вирусна€ ƒЌ , называема€ провирусом, будет воспроизводитьс€ вместе с собственными генами при делении клетки и передаватьс€ следующим поколени€м.

††††††††† ¬тора€ часть жизненного цикла HIV - производство новых вирионов - совершаетс€ спорадически и только в некоторых зараженных клетках. ќна начинаетс€, когда т.н. длинные концевые повторы (LTR, от англ. long terminal repeat; это особые нуклеотидные последовательности на концах вирусного генома) инициируют транскрипцию вирусных генов; при этом ферменты, принадлежащие клетке-хоз€ину синтезируют –Ќ  - копии провируса.

†††††††††  ажда€ вирусна€ частица собираетс€ из множества копий двух различных белковых молекул, соотношение которых составл€ет примерно 20:1. —труктура вириона довольно проста и состоит из двух оболочек: внешней - сферической, и внутренней - пулевидной. ѕоследн€€ содержит в себе две цепи –Ќ  и ферменты: обратную транскриптазу, протеиназу и интегразу. Ќа внешней оболочке содержатс€ белки, молекулы которого выступают из мембраны наподобие шипов.  аждый шип образован двум€ или трем€ идентичными субъединицами, которые в свою очередь состо€т из двух св€занных компонентов, представл€ющих собой гликопротеины. ќдин компонент, обозначаемый gp120 (гликопротеин с молекул€рной массой 120000), выступает над поверхностью клетки, а другой - gp41 - наподобие стержн€ погружен в мембрану. Ёти гликопротеинные комплексы определ€ют способность HIV заражать новые клетки.

††††††††† ’итроумно организованные генетические регул€торы определ€ют, начнетс€ ли цикл репликации вируса, и какова будет интенсивность размножени€. ѕомимо трех генов дл€ белков сердцевины и оболочки в геноме HIV имеетс€ по меньшей мере шесть генов. Ќекоторые из них, а возможно и все, регулируют производство вирусных белков: один ген обеспечивает ускорение синтеза белков в целом, другой - только определенных белков, а третий - подавление синтеза белков. ѕоскольку регул€торные гены сами кодируют белки, каждый из них вли€ет не только на структурные гены, но и на регул€торные гены, в том числе и на самого себ€.

††††††††† –егул€торный ген tat (от англ. trans-activator of transcription) ответственен за вспышку репликации, котора€ наблюдаетс€, к примеру, в “-4 клетках, когда они активируютс€ при встрече с антигеном (чужеродной молекулой, вызывающей иммунный ответ). √ен tat необычен как по структуре, так и по своему действию. ќн состоит из двух нуклеотидных последовательностей, расположенных довольно далеко друг от друга. ¬ результате его транскрипции образуетс€ –Ќ  (первичный транскрипт), котора€ должна подвергнутьс€ сплайсингу (промежуточный сегмент вырезаетс€ и кодирующие последовательности соедин€ютс€), чтобы она превратилась в м–Ќ  и по ней синтезировалс€ белок. вли€ние белка - продукта гена tat очень велико: он может повысить уровень экспрессии вирусных генов в 1000 раз по сравнению с тем, что наблюдаетс€ у мутантов HIV без этого гена. —тимулирующий эффект распростран€етс€ на все вирусные белки - как на структурные компоненту вирионов, так и на регул€торные белки, включа€ белок кодируемый самим геном tat. Ѕлагодар€ такой положительной обратной св€зи, как только механизм с участием гена tat активировалс€, очень быстро образуетс€ огромное количество вирусных частиц.

††††††††† ¬ то врем€ как ген tat усиливает синтез всех вирусных белков без разбора, второй регул€торный ген, rev (от англ. regulator of virion-protein expression - регул€тор экспрессии белков вириона) обладает избирательным действием, благодар€ которому производ€тс€ либо регул€торные белки, либо компоненты вириона. Ѕелок - продукт гена rev, как и в случае гена tat, кодируетс€ разобщенными нуклеотидными последовательност€ми, которые соедин€ютс€ в результате сплайсинга –Ќ . ¬ регул€ции этим белком участвуют еще две последовательности. ќдна из них действует как репрессор: преп€тствует трансл€ции транскриптов, которые ее содержат. ƒруга€ последовательность взаимодействует с белком rev и снимает эффект первой последовательности.

††††††††† ѕоследовательность - репрессор, называема€ CRS (от англ. cis-acting repression sequence), имеетс€ в м–Ќ , по которым синтезируютс€ белки, формирующие вирионы - сердцевинные белки, ферменты репликации и белок оболочки; м–Ќ  регул€торных белков - продуктов генов tat и самого rev - не содержат CRS. ¬ отсутствие белка - продукта гена rev - последовательность CRS не дает накапливатьс€ длинным м–Ќ , по которым синтезируютс€ белки дл€ вирионов. Ќапротив, короткие м–Ќ , кодирующие регул€торные белки† не имеющие CRS, стабильны и транслируютс€.

††††††††† ¬ присутствии белка - продукта гена rev происходит УпереключениеФ. Ётот белок действует на последовательность CAR (от англ. cis-acting rev-responsive sequence), котора€ тоже содержитс€ в длинных м–Ќ . ѕри этом нейтрализуетс€ CRS и начинают накапливатьс€ полноразмерные м–Ќ , и вместо регул€торных белков синтезируютс€ белки, из которых собираютс€ новые вирионы. “аким образом , механизм с участием гена rev может определ€ть переход от скрытой инфекции к активному размножению вируса.

††††††††† ќднако в ходе репликации взаимодействие между механизмами rev и tat может сдерживать размножение вируса, нейтрализу€ друг друга. ѕродукт гена tat усиливает синтез самого себ€ и белка гена rev, тогда как продукт гена rev замедл€ет собственный синтез и синтез белка кодируемого геном tat. ¬ результате устанавливаетс€ своего рода гомеостаз, характеризующийс€ посто€нными уровн€ми белков, кодируемых генами tat и rev, и умеренным производством вирусных частиц. ќграниченна€ репликаци€ позвол€ет вирусу воспроизводитьс€ годами, не убива€ зараженные клетки, поэтому такой тип генетической регул€ции может быть адаптивным признаком ретровирусов, хоз€евами которых €вл€ютс€ виды с долгим временем жизни, такие как человек.

††††††††† ѕомимо активатора (tat) и избирательного регул€тора (rev) у HIV есть негативный регул€тор.  оторый замедл€ет транскрипцию вирусного генома. √ен негативного регул€торного фактора, обозначаемый nef (от англ. negative-regulatory factor), возможно, определ€ет способность HIV прекращать размножение и переходить в состо€ние поко€.

††††††††† ѕоследовательность, €вл€юща€с€ мишенью белка - продукта гена nef, расположена в начале вирусного генома в длинном концевом повторе. ќна называетс€ негативным регул€торным элементом (NRE, от англ. negative- regulatory element). NRE подавл€ет транскрипцию даже сама по себе; если вирусный LTR, лишенный этой последовательности, ввести в незараженную клетку, он обеспечивает повышенный уровень транскрипции клеточных генов. ѕродукт гена nef усиливает эффект NRE. но каким образом он достигает этого - загадка.

††††††††† —ложные механизмы регул€ции размножени€ HIV действуют не в изол€ции: они тесно св€заны с метаболизмом клетки-хоз€ина. Ќачать с того, что вирус использует клеточный аппарат дл€ транскрипции своих генов и синтеза белков. ¬ частности, клеточные факторы €вно играют роль во вспышке репликации HIV, происход€щей при участии гена tat, когда зараженна€ “-клетка стимулируетс€ антигеном. ќсобенности молекул€рного УклиматаФ клетки-хоз€ина также, веро€тно, как-то вли€ют на скорость размножени€ вируса, котора€ различна в различных типах клетки.

††††††††† ¬озможно, дл€ св€зи клеточных и вирусных процессов имеет значение св€зь клеточных белков с LTR в начале вирусного генома. ѕоследовательности в LTR определ€ют сайт инициации транскрипции вирусных генов - стартовую точку, в которой начинаетс€ синтез м–Ќ . ѕо крайней мере восемь белков, которые в норме участвуют в клеточной транскрипции, св€зываютс€ с клеточной ƒЌ  в сайте инициации транскрипции или р€дом с ним. ќни играют определенную роль в процессе транскрипции. ќдин из белков, который узнает инициаторные последовательности, играет специфическую роль в “-клетках и других лимфоцитах. Ётот белок активируетс€, когда лимфоцит стимулируетс€ антигенами и начинает размножатьс€. —читаетс€, что он способствует размножению клетки, усилива€ транскрипцию.  ак вы€снилось, при стимул€ции зараженных “-клеток усиливаетс€ св€зывание этого белка с геномом провируса. “аким образом активаци€ этого белка может быть одним из путей ускорени€ размножени€ HIV при стимул€ции “-клетки.

††††††††† ¬еро€тно, набор клеточных факторов, действующий на вирусный геном, варьирует в зависимости как от условий, так и от типа клетки-хоз€ина. Ќекоторые клетки, наход€сь в состо€нии поко€. ћогут просто не иметь белков, необходимых дл€ инициализации транскрипции, так что инфекци€ остаетс€ скрытой. ¬ других клетках скорость размножени€ вируса может быть ограничена из-за низкой концентрации инициаторных факторов или из-за избытка белков, ингибирующих синтез м–Ќ . “аким образом, клетка-хоз€ин при помощи собственных факторов транскрипции создает молекул€рное окружение, вли€ющее на регул€торные механизмы HIV.

††††††††† ѕосле того как в результате действи€ описанных выше механизмов началось производство вирусных частиц, в игру вступает последний ген. Ётот ген, названный vif (от англ. virion infectivity factor - фактор инфекционности вириона), кодирует небольшой белок, который обнаруживаетс€ в цитоплазме зараженных клеток и вокруг них в межклеточной среде, а так же в свободных вирусных частицах. Ѕелок - продукт гена vif каким-то образом усиливает способность отпочковавшегос€ вириона заражать другие клетки. ” штаммов HIV с мутаци€ми, инактивирующими vif, вирионы имеют нормальный вид, содержат полный набор –Ќ  и ферментов, но заражают клетки намного менее эффективно.

3. Ётапы заражени€ клетки вирусом —ѕ»ƒа

††††††††† ѕервый шаг любой вирусной инфекции - св€зывание вирусной частицы с компонентом мембраны заражаемой клетки. ƒл€ HIV роль такого рецепторного компонента играет белок, называемый антигеном CD4.(јнтиген - это молекул€рна€ структура, котора€ узнаетс€ антителом.) из этого следует, что распределение CD4 в организме должно соответствовать тропизму HIV, т.е. спектру клеток и тканей, поражаемых вирусом. јнтиген CD4 встречаетс€ главным образом на лимфоцитах, называемых “-4 хелперами, которые €вл€ютс€ важным элементом иммунной системы, а так же на некоторых других клетках.

†††††††††  ак было установлено, св€зывание происходит, если CD4 взаимодействует с белком оболочки вируса gp120, который распределен на внешней поверхности мембраны. ”далось определить специфические фрагменты молекул CD4 и gp120, участвующие в св€зывании. Ёти результаты открывают возможность двойной борьбы с HIV: преп€тствовать взаимодействию вируса с клеточным рецептором CD4 можно блокиру€ сам рецептор или экраниру€ вирусный белок gp120.

††††††††† ¬следствие поражени€ клеток крови, несущих антиген CD4, особенно “-4 лимфоцитов, по его концентрации можно судить о зараженности —ѕ»ƒом. ¬ клеточных культурах можно так же наблюдать еще один весьма удобный дл€ исследовани€ признак заражени€ - образование много€дерных синцитиев. —инцитий представл€ет собой гигантскую клетку, содержащую множество €дер внутри одной мембраны. ќн формируетс€ в результате сли€ни€ клеток, зараженных HIV, со† здоровыми клетками, несущими молекулы рецептора.

††††††††† Ќаиболее строгое доказательство такого механизма взаимодействи€ вируса с клеткой стал эксперимент, проведенный в 1984 г. в  олумбийском университете —Ўј. ”далось перенести ген, кодирующий CD4, в клетки HeLa - линию клеток раковой опухоли шейки матки. Ёти клетки не содержат CD4 и в норме не заражаютс€ HIV. “огда как измененные клетки HeLa, несущие CD4, могут быть заражены HIV, после чего они быстро сливаютс€ в гигантские синцитии.

††††††††† Ётот эксперимент дал, кроме того, один неожиданный результат, который до сих пор полностью не объ€снен. „еловеческий ген CD4 был введен в мышиные “-клетки, которые тем самым приобрели способность производить соответствующий белок. „астицы HIV св€зывались с этими измененными клетками, однако признаков инфекции не было: не образовывалс€ ни синцитий, ни инфекционные вирусные частицы. Ёто было удивительно, так как мышиные клетки вообще-то способны поддерживать размножение HIV при некоторых услови€х. ѕо всей видимости, мышиные клетки не могут быть заражены частицами HIV даже в присутствии рецепторов HIV.   заражению мышиных клеток оказались также неспособны некоторые родственные вирусы. Ёти факты позвол€ют предполагать, что необходим еще какой-то компонент клеточной поверхности дл€ того, чтобы вирус, прикрепившийс€ к клеточной мембране смог проникнуть внутрь клетки. ѕрирода такого дополнительного фактора пока не €сна.

††††††††† —в€зывание вирусного gp120 с клеточным CD4 - это только первый этап проникновени€ вируса в клетку. ѕоследующие этапы пока менее пон€тны. Ќапример, как попадает в клетку вирусный генетический материал? ѕростейша€ и наиболее веро€тна€ возможность состоит в том, что оболочка вириона сливаетс€ с клеточной мембраной и содержимое вирусной частицы (включа€ генетический материал) оказываетс€ внутри клетки. ƒругой возможный путь - эндоцитоз, т.е. образование небольшого вп€чивани€ клеточной мембраны, которое затем отпочковываетс€ внутрь, превраща€сь в замкнутый мембранный пузырек. ѕузырек полностью окружает вирусную частицу† и переносит ее внутрь клетки. “ам мембрана, образующа€ пузырек (теперь он называетс€ эндосомой), закисл€етс€. Ёто приводит к конформационным изменени€м, сли€нию ее с вирусной мембраной и освобождению содержимого вирусной частицы во внутриклеточное пространство.

††††††††† Ќезависимо от того, что на самом деле происходит - пр€мое сли€ние или эндоцитоз - вирусна€ мембрана должна претерпеть сли€ние с клеточной.  ак же это осуществл€етс€? —огласно одной из гипотез, представл€ющейс€ вполне правдоподобной, св€зывание gp120 с CD4 вызывает изменение конформации белка gp120, вследствие чего обнажаетс€ часть другого белка оболочки, gp41, в норме скрытого под молекулой gp120. Ёта область gp41 гидрофобна и потому должна внедр€тьс€ в мембрану, а не оставатьс€ снаружи, в водной среде, окружающей клетку. ќказавшись открытой, гидрофобна€ область gp41 взаимодействует с близлежащей частью клеточной мембраны и индуцирует ее сли€ние с вирусной мембраной. ѕока не €сно, нужен ли дл€ св€зывани€ с gp41 еще какой-то рецептор клеточной поверхности, помимо CD4, или же gp41 сам внедр€етс€ пр€мо в клеточную мембрану.

††††††††† ѕосле того, как HIV проник в клеточную среду и его генетический материал интегрировалс€ в клеточный геном, он может оставатьс€ неактивным и никак себ€ не обнаруживать, а может и про€витьс€ одним из трех способов.

††††††††† ¬о-первых, вирусный геном может вызвать персистирующую инфекцию; при этом образуетс€ некоторое количество вирусных частиц, но клеток погибает немного. ¬о-вторых, инфекци€ может привести к образованию синцити€, который вскоре гибнет. ѕо€вление синцитиев - главный результат воздействи€ HIV на культуру клеток. ¬ организме зараженного человека синцитии иногда можно наблюдать на поздних стади€х инфекции *особенно в мозге). Ќе€сно, однако, играют ли они какую-то роль в раннем патогенезе —ѕ»ƒа.

††††††††† “ретий веро€тный результат заражени€ HIV - быстра€ гибель клеток без образовани€ синцитиев.  аким образом HIV убивает клетки пока не €сно. ¬озможно, какие-то из продуктов, кодируемых генами HIV, обладают пр€мым токсическим действием. ¬озможно, также разрушение клеточной мембранной системы из-за того, что внедрившийс€ в нее gp120, синтезированный в результате инфекции, взаимодействует с имеющимс€ в мембране CD4. —удьба зараженной клетки зависит и от иммунного ответа, поскольку иммунна€ система способна узнавать вирусные белки на поверхности зараженных клеток и убивать эти клетки.

††††††††† –аспределение зараженных HIV клеток в организме обусловлено главным образом тем, как распределены клетки, несущие CD4. »значально этот антиген был идентифицирован по его присутствию на определенных “-лимфоцитах. » действительно, его нормальные функции, по-видимому, в основном св€заны со сложной сетью взаимодействий между клетками иммунной системы.

††††††††† “-лимфоциты, несущие CD4, способны взаимодействовать с клетками, представл€ющими антигены. Ёти последние наход€т чужеродные антигены и экспонируют их на своей клеточной мембране вместе со специфическими белками - гликопротеинами MHC класса II (от англ. Major Histocompatibility Complex - главный комплекс гистосовместимости).  огда “4-хелперы узнают комбинацию антигена и† гликопротеина MHC класса II, они инициируют иммунный ответ против чужеродных или зараженных клеток, несущих этот антиген. —читаетс€, что взаимодействие между антигенами CD4 на “-клетках и† гликопротеинами MHC класса II на клетках, представл€ющих антиген, важный элемент контакта этих клеток.

†††††††††  ак сейчас известно, “-лимфоциты не единственные клетки со встроенным в мембрану антигеном CD4. Ќе менее 40% моноцитов периферической крови (эти клетки €вл€ютс€ предшественниками макрофагов - клеток-УмусорщиковФ) и некоторые клетки, представл€ющие антиген в лимфатических узлах, коже и других органах, а также примерно 5% всех ¬-клеток организма (эти клетки производ€т антитела) несут CD4 и могут быть заражены HIV.

††††††††† Ќо некоторые виды клеток заражаютс€ HIV в культуре, а пр€мо выделить в них CD4 не удаетс€.   ним относ€тс€ глиальные клетки головного мозга, клетки р€да злокачественных опухолей мозга, а также определенные линии клеток из раковых опухолей кишечника. ќднако, хот€ эти клетки и не производ€т CD4 в экспериментально определимых количествах, они содержат немного информационной –Ќ , кодирующей белок CD4, а значит, способны синтезировать и сам CD4. ѕо-видимому, дл€ заражени€ HIV достаточно даже очень малого количества CD4.

4. ѕрепараты, противосто€щие —ѕ»ƒу

††††††††† ¬с€кое терапевтическое средство против инфекции независимо от природы патогена - будь то вирус, бактери€, грибок или простейшее - должно либо вызывать гибель патогена, либо прекращать его размножение. ѕри этом препарат не должен причин€ть существенного вреда зараженному организму.  ак правило, такие лекарства выполн€ют свою задачу, действу€ на биохимические процессы, характерные только дл€ патогена. ¬ случае бактерий это достигаетс€ сравнительно просто, так как по структуре и метаболизму клетки бактерий и клетки организма млекопитающего сильно различаютс€. Ќапример, пенициллин нарушает синтез клеточной стенки бактерий, а на клетки млекопитающих, у которых нет такой стенки, он не действует.

††††††††† — вирусами ситуаци€ гораздо сложнее. ¬ирусы представл€ют собой просто генетический материал, одетый в оболочку из гликопротеинов и липидов. ќни не способны размножатьс€ самосто€тельно и вместо этого заражают клетки другого организма и узурпируют их аппарат биосинтеза, который и обеспечивает воспроизведение вируса.  огда происходит активна€ репликаци€ вируса, часто бывает трудно различить вирусные белки, взаимодействующие с клеткой и белки самой клетки. “есна€ св€зь многих этапов жизненного цикла вируса с метаболизмом клетки-хоз€ина затрудн€ет создание препаратов, которые избирательно подавл€ют репликацию вируса и в тоже врем€ минимально воздействуют на клетку.

††††††††† —ущественно также, что практически любой препарат (в том числе и пенициллин) обладает в той или иной степени побочным действием и токсичностью. ѕоэтому всегда необходимо учитывать не только эффект воздействи€ на патоген, но и вред, причин€емый организму человека. ¬ажнейшей характеристикой потенциального терапевтического препарата €вл€етс€ его Утерапевтический индексФ: отношение токсичной дозы к эффективной дозе. ќднако в случае болезней , представл€ющих угрозу дл€ жизни, таких как —ѕ»ƒ, допустимо использовать и препараты со сравнительно низкими значени€ми терапевтического индекса по меньшей мере, пока не созданы более совершенные.

††††††††† —ложный жизненный цикл позвол€ет HIV заражать клетки иммунной системы и ускользать от их действи€. Ќо дл€ борьбы с инфекцией така€ сложность может быть не только бедствием, но и благом, поскольку она предоставл€ет много возможностей дл€ воздействи€ противовирусных средств.

††††††††† ѕерва€ стади€ - св€зывание вируса с клеткой (см. выше). —уществует несколько возможностей подавл€ть этот процесс. ћожно получить антитела, которые взаимодействуют с соответствующей частью оболочки вируса и тем самым нейтрализуют способность gp120 св€зыватьс€ с CD4. ћожно соединить такие антитела с молекулами какого-либо токсина, тогда они, св€зыва€сь с зараженными клетками, например с макрофагами, содержащими вирус и производ€щими его белки, будут убивать их. ћожно получить и антитела к CD4, но этот подход потенциально опасен, потому что такие антитела будут атаковать и здоровые клетки иммунной системы организма. ѕоэтому исследовани€ направлены главным образом на получение антител к gp120.

††††††††† ѕолучить эффективные антитела, нейтрализующие gp120, по р€ду причин трудно. Ќе все антитела против gp120 будут блокировать ключевой участок св€зывани€ с CD4. ” больных, в организме которых в процессе нормальной реакции на инфекцию HIV образуютс€ нейтрализующие антитела (обычно лишь в малом количестве), —ѕ»ƒ тем не менее развиваетс€. ќпределенного разрешени€ этой проблемы пока нет. ¬озможно одна из причин - высока€ скорость мутировани€ HIV. ” некоторых возникающих в организме вариантов вируса может быть изменен гликопротеин оболочки, и он не будет нейтрализовыватьс€ имеющимис€ антителами. ¬тора€ возможна€ причина заключаетс€ в том, что молекулы сахаров. ¬ход€щие в состав гликопротеина оболочки HIV, сходны с аналогичными структурами на поверхности клеток человека, поэтому на оболочке вируса недостаточно уникальных участков, которые будут распознаватьс€ иммунной системой как УчужиеФ и с которыми могли бы св€зыватьс€ антитела. ¬-третьих, в молекулах gp120 участок св€зывани€ CD4 расположен в углублении и потому мало доступен. Ќаконец, не исключено, что важные дл€ св€зывани€ участки gp120 открыты только в момент св€зывани€, а большую часть времени недоступны дл€ иммунной системы.

††††††††† „тобы преодолеть эти трудности примен€етс€ несколько подходов. ќдин состоит в получении моноклональных антител. ƒл€ этого нужно идентифицировать антитела, которые действительно св€зываютс€ с ключевым участком вирусного белка, клонировать производ€щие их лимфоциты и выращивать эти клетки in vitro.

††††††††† ¬торой подход использует антиидиотипические антитела, т.е. Уантитела против идиотипаФ; в данном случае это антитела против антител к CD4. »де€ заключаетс€ в том, что молекула моноклонального тела против CD4 по структуре может имитировать участок св€зывани€ CD4 в молекуле gp120, и поэтому антитело (антиидиотип) к этому участку должно св€зыватьс€ с gp120.

††††††††† “ретий подход заключаетс€ в создании растворимой, т.е. не св€занной с клетками формы CD4, котора€ способна взаимодействовать с HIV, занима€ его участки св€зывани€ и тем самым преп€тству€ его св€зыванию с CD4 на поверхности “4-хелперов. ¬ насто€щее врем€ растворимый CD4 был получен методами генной инженерии. Ётот препарат действительно блокирует участки св€зывани€ CD4 на оболочке HIV и подавл€ет заражение “-клеток. ¬еро€тно, вирусу трудно будет изменитьс€ таким образом, чтобы потер€ть сродство к CD4, сохран€€ при этом способность заражать другие клетки.

††††††††† ¬ будущем, возможно, удастс€ создать УхимерныеФ молекулы, в которых объедин€тс€ участок молекулы CD4, взаимодействующий с HIV, и константна€ часть молекулы иммуноглобулина человека. “акие антитела Уна заказФ должны обладать† р€дом преимуществ. ќпределенные участки т€желых цепей иммуноглобулина способны активировать другие компоненты иммунной системы, привод€ к разрушению вируса. ’имерна€ молекула действовала бы подобно полицейскому с ищейкой: часть CD4 будет выслеживать вирус, а часть иммуноглобулина - вызывать подмогу дл€ нападени€.  роме того, химерные молекулы могут дольше находитьс€ в кров€ном русле, чем просто растворимый CD4, потому что определенные иммуноглобулины обладают большим временем жизни в кровотоке.

††††††††† ¬ основе рассмотренных подходов лежит использование сложных биологических молекул, которые св€зываютс€ с поверхностным гликопротеином вируса. ќднако сходным образом могут действовать и другие молекулы. Ѕыло показано, что некоторые крупные отрицательно зар€женные соединени€, содержащие сульфатные группы, подавл€ют репликацию HIV. ѕрототипом может послужить декстрансульфат, молекулы которого с молекул€рной массой в пределах 7000 - 8000 дальтон подавл€ют репликацию HIV in vitro. ќдин из механизмов действи€ декстрансульфата, веро€тно, €вл€етс€ подавление св€зывани€ вируса. ”становлено также, что это соединение in vitro мешает образованию синцитиев, чего вполне можно ожидать дл€ агента, блокирующего св€зывание вируса. ќднако, токсичные и эффективные дозы этого препарата пока недостаточно изучены.

†††††††††  огда HIV св€залс€ с клеткой, вирусна€ мембрана сливаетс€ с клеточной мембраной, и содержимое вириона попадает в цитоплазму. «десь его сердцевинные белки частично удал€ютс€, обнажа€ –Ќ . јнтитела к gp41 могли бы предотвращать проникновение вируса в клетку. ¬озможны также реагента, преп€тствующие процессу Ураздевани€Ф –Ќ .

††††††††† ќднако в качестве мишени дл€ воздействи€ на вирус наибольшее внимание привлек к себе следующий этап жизненного цикла вируса - синтез вирусной ƒЌ  обратной транскриптазой. «десь вид€тс€ особые преимущества, поскольку этот этап характерен только дл€ ретро вирусов и не имеет отношени€ к клетке-хоз€ину. ¬ поисках средств против ретровирусов с самого начала удел€лось первостепенное внимание этой задаче. ¬ частности исследовались соединени€, называемые дидезоксинуклеозидами, которые €вл€ютс€ ингибиторами обратной транскриптазы. Ёто аналоги нуклеозидов, т.е. по структуре они очень близки к нуклеотидам, служащим мономерами ƒЌ  и –Ќ .

††††††††† ќдно из таких соединений - 3`-азидо-2`,3`- дидезокситимидин, или азидотимидин. ќн был синтезирован в 1964 г. и первоначально предназначалс€ в качестве противоракового препарата. ¬ 1985 г. было обнаружено, что он €вл€етс€ мощным ингибитором размножени€ HIV в культуре “-лимфоцитов в концентраци€х 1 - 5 мкћ (0,25 - 1,25 мкг/мл). ѕри этом не наблюдалось заметной токсичности азидотимидина при концентраци€х 20 - 50 мкћ или менее. ¬скоре было показано, что азидотимидин эффективно действует у больных —ѕ»ƒом при концентрации в организме 1 - 5 мкћ, как и предсказывалось на основании исследовани€ в культуре “-клеток.

†††††††††  аким образом это соединение защищает клетки от HIV? —уть состоит в том, что оно близко по структуре к нуклеозиду тимидину, вход€щему в состав ƒЌ . ¬ клетке азидотимидин подвергаетс€ ферментативному фосфорилированию: к нему присоедин€етс€ цепочка из трех фосфатных групп. јзидотимидин трифосфат и есть активна€ форма препарата. (¬водить в организм непосредственно азидотимидинтрифосфат нельз€, так как клетки не способны его поглощать.) јзидотимидинтрифосфат €вл€етс€ аналогом тимидинтрифосфата - одного из мономеров ƒЌ . ѕо-видимому, механизм подавлени€ синтеза вирусной ƒЌ  дво€кий: конкурентное ингибирование и терминаци€ синтеза цепи ƒЌ .

†††††††††  онкурентное ингибирование состоит в том, что азидотимидинтрифосфат св€зываетс€ с обратной транскриптазой в том участке, который в норме св€зывает обычные нуклеозидтрифосфаты. ѕри терминации синтеза цепи ƒЌ  обратна€ транскриптаза ошибочно включает азидотимидинтрифосфат в растущую цепь вирусной ƒЌ  вместо тимидинтрифосфата, но присоединение следующего нуклеотида невозможно, потому что в молекуле азидотимидинтрифосфата нет гидроксильной группы, котора€ необходима дл€ образовани€ св€зи со следующим нуклеотидом. ¬ирус не в состо€нии исправить эту ошибку и синтез дек прекращаетс€.

††††††††† ƒругие дидезоксинуклеозиды, обладающие активностью против HIV, действуют, по-видимому, таким же образом. ¬се эти соединени€ оказались эффективными против р€да ретровирусов (собственно всех, которые изучались на этот предмет), но только в форме трифосфатов. ѕоэтому их эффективность как терапевтических средств определ€етс€ тем, насколько легко они проникают в клетки и фосфорилируютс€ клеточными ферментами, называемыми киназами. Ќапример, фосфорилирование одних дидезоксинуклеозидов происходит лучше, чем других. “ак 2`,3` - дидезокситимидин, который отличаетс€ от азидотимидина тем, что вместо азидогруппы (N3) имеетс€ атом водорода, в клетках человека плохо фосфорилируетс€ и поэтому менее эффективен против HIV, чем азидотимидин.  роме того, процесс фосфорилировани€ этих соединений различаетс€ у разных видов, так что модели на животных могут быть неадекватными дл€ предсказани€ эффективности конкретного дидезоксинуклеотида в организме человека.

††††††††† ќчень важно, может ли обратна€ транскриптаза вируса изменитьс€ в результате мутаций таким образом, что больше не будет ингибироватьс€ азидотимидином. Ёто вопрос вовсе не праздный. јзидотимидин эффективен постольку, поскольку обратна€ транскриптаза HIV предпочитает азидотимидинтрифосфат тимидинтрифосфату, св€зывает его и включает в ƒЌ , в то врем€ как ƒЌ -полимеразы клеток млекопитающих не обладают таким сродством к азидотимидинтрифосфату, синтез клеточной ƒЌ  не нарушаетс€ и клетка продолжает успешно функционировать. Ќе исключено, что обратна€ транскриптаза могла бы утратить предпочтение к азидотимидинтрифосфату.

††††††††† ѕосле того как на вирусной –Ќ  синтезировалась цепь ƒЌ , начинаетс€ втора€ стади€ процесса обратной транскрипции - синтез второй нити ƒЌ , комплементарной первой. Ќа этом этапе также возможно действие лекарственных препаратов. Ќапример, можно попытатьс€ нарушить работу вирусного фермента –Ќ азы Ќ, €вл€ющегос€ частью обратной транскриптазы; –Ќ аза Ќ, после того как синтезирована перва€ нить ƒЌ , расщепл€ет вирусную –Ќ , освобожда€ тем самым место дл€ образовани€ второй нити. ¬озможно, удастс€ блокировать и другую часть фермента - интегразу, котора€, как полагают, разрезает ƒЌ  клетки-хоз€ина и вставл€ет в разрыв ƒЌ  вируса.

††††††††† —ледующее потенциально у€звимое место в цикле HIV по€вл€етс€ несколько позже, когда активируетс€ клетка-хоз€ин.  летка может начать синтезировать новые белки а также делитьс€. “от же процесс, который активирует клетку, может инициировать транскрипцию провируса и трансл€цию с образованием вирусных белков. —уществует возможность нарушить этот процесс, использу€ Уантисмысловые олигонуклеотидыФ. —уть этой идеи заключаетс€ в следующем. Ќужно получить олигонуклеотиды (короткие последовательности нуклеотидов), комплементарные части вирусной м–Ќ ; м–Ќ  - это смыслова€ последовательность, поскольку она непосредственно кодирует белок, а олигонуклеотиды называютс€ антисмысловыми, потому что они комплементарны м–Ќ . Ёти нуклеотиды способны св€зыватьс€ с вирусной м–Ќ ; происход€т, как говор€т, молекул€рна€ гибридизаци€: образуетс€ дуплекс, т.е. двухцепочечный участок молекулы, который, веро€тно, преп€тствует движению рибосом клетки вдоль вирусных м–Ќ  и тем самым блокирует синтез вирусных белков. “акой механизм называетс€ гибридизационным блоком трансл€ции.

††††††††† ¬ качестве лекарства олигонуклеотиды плохи тем, что многие из них могут расщепл€тьс€ в клетках под действием ферментов. ѕравда их можно сделать устойчивыми к ферментативному расщеплению, если модифицировать определенные фосфодиэфирные св€зи между нуклеотидами.

††††††††† ¬ принципе возможно предотвращать образование вирусных частиц, блокиру€ гены или белки, которые осуществл€ют регул€цию репликации HIV.

†††††††††  роме того, на репликацию HIV могут вли€ть белки самой клетки и даже вирусы, которые случайно заразили ту же клетку. Ќапример, было показано, что клеточный белок NF-kB, который играет роль внутриклеточного сигнала активации в некоторых лимфоцитах, способен инициировать репликацию HIV. ѕри заражении р€дом герпесвирусов в клетке образуетс€ белок, известный под названием ICPO, который также может быть инициатором репликации HIV. ѕоэтому у больных, зараженных одновременно и HIV и герпесвирусом, возможно, удастс€ задерживать развитие —ѕ»ƒа, контролиру€ герпесную инфекцию, например, с помощью препарата ацикловира.

††††††††† ¬ насто€щее врем€ исследовател€м не стоит св€зывать свои надежды† с каким-либо одним методом лечени€ или лекарственным препаратом - напротив, необходимо приложить все усили€, чтобы разработать множество различных агентов, способных атаковать HIV на различных этапах его жизненного цикла. ќпыт изучени€ азидотимидина сослужит хорошую службу при УдоведенииФ препаратов до стадии, когда их можно будет использовать дл€ лечени€ больных. — того момента, как была обнаружена активность азидотимидина против HIV до утверждени€ препарата дл€ применени€ в медицинской практике прошло около двух лет. Ќесомненно, столь быстрый прогресс объ€сн€етс€ тщательными, научно обоснованными клиническими испытани€ми.. “рудно переоценить значение метода испытаний с контрольной группой - как дл€ успеха будущих средств лечени€ —ѕ»ƒа, так и дл€ изучени€ этого заболевани€ в целом, без чего немыслима победа над ним.


†† Ћитература

1.

2.

3.

4.

—анкт - ѕетербургский “ехнологический »нститут (“ехнический ”ниверситет)  афедра ’“ —Ѕј¬ ‘акультет††††††††††† II  урс†††††††††††††††††††† III √руппа†††††††††††††††† 243 –еферат “ема:†† ¬ирус синдрома приобретен- ного имму

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный –еферат находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный –еферат по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru