Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
Патогенез и иммунитет В общем плане заболевание, вызываемое ВИЧ, может быть охарактеризовано как иммунодефицитное состояние инфекционной природы, возникающее вследствие способности вируса паразитировать непосредственно в клетках иммунной системы Практически с такой же частотой, как иммунная, поражается при ВИЧ-инфекции и нервная система. Патогенез ВИЧ-инфекции представляет собой сложный процесс многолетнего взаимодействия возбудителя с организмом хозяина от момента первичной инфекции до последней смертельной стадии за болевания. Заражение человека происходит при попадании вируссодержащих материалов на слизистые гениталий или прямой кишки, непосредственно в кровь, атак же через инфицированную плаценту. Прямыми клетками-«мишенями» для ВИЧ являются клетки, имеющие на своей поверхности CD4 рецепторы, которые более всего представлены на мембране Т-лимфоцитов-хелперов. Многие другие клетки также имеют CD4 рецепторы (моноциты и их тканевые формы — макрофаги, клетки Лангерганса, фолликулярные клетки лим фоузлов, альвеолярные макрофаги легких, клетки микроглии и др. Однако известно, что ВИЧ также может инфицировать клетки, не имеющие CD4 рецепторы (астроциты, эндотелиальные и эпителиальные клетки. Новейшие исследования по изучению тропности вируса к разнообразным хемокиновым рецепторам, очевидно, внесут дополнительную информацию о механизмах развития ВИЧ-инфекции. Дендритные клетки (особенно клетки Лангерганса при инфицировании слизистых) и моноциты / макрофаги инфицируются одними из первых и через циркуляцию доставляют вирус в кровь ив ближайшие лимфоидные органы, представляя вирус Т4-лимфацитам. При парентеральном заражении вирус может непосредственно инфицировать Т4-лимфоциты. Показано, что вирусы, изолируемые на начальных стадиях заболевания, относятся в основном к макрофаготропным. ВИЧ реплици руется в макрофагах/моноцитах с умеренной интенсивностью ивы ходя из клетки, не оказывает на нее цитолитического действия. Эти клетки являются хроническим резервуаром вируса и дополнительным фактором распространения ВИЧ в органах и тканях. В частности, инфицированные макрофаги уже на самых ранних стадиях заболевания преодолевают гематоэнцефалический барьер и переносят вирус в центральную нервную систему и др. органы. На стадии первичной инфекции заражение Т4-лимфоцитов сопровождается взрывным всплеском вирусной репликации (2-3 недели от момента инфицирования. Это способствует дальнейшему распространению вируса в лимфоидных органах (лимфатические узлы, селезенка, миндалины. Количество Т4-лимфоцитов в крови уменьшается, а вирусная нагрузка (количество копий РНК ВИЧ) может достигать 1 млн. Частичное купирование острой ретровирусной инфекции корректируется иммунным ответом организма в основном за счет цитоток- сических лимфоцитов и нейтрализующих антител, выявляемых на 3 12 неделе (сероконверсия). Это сопровождается восстановлением числа Т4-лимфоцитов (ноне до исходного уровня) и постепенным снижением уровня репликации вируса (концентрация РНК в периферической крови снижается на 3-5 Обычно к 6-8-му мес. после инфицирования достигается определенное плато (setpoint) в уровне репликации, которое отражает то равновесие, которое достигается между организмом и вирусом и заболевание переходит в стадию бессимптомной хронической инфекции. Количественные параметры этого равновесия, выражаемые количеством Т4-лимфоцитов и уровнем вирусной нагрузки, индивидуальны. Термин бессимптомная в названии стадии относится только к клиническим проявлениям. Репликация вируса в пределах плато продолжается, погибшие Т клетки еще восполняются адекватным количеством новых. Лимфатические узлы перегружены внеклеточными внутриклеточным вирусом, что проявляется (ноне у всех) персис- тирующей генерализованной лимфоаденопатией. Длительность цикла репродукции одной генерации вируса 2,6 дня. Половина новых вирионов погибает каждые 6 ч, но вирусемия поддерживается постоянными, повторными циклами реинфекции и репродукции в продуктивно инфицированных Т клетках. Полагают, что каждый день в организме появляется 10 биллионов вирионов, число генераций вируса за года залет более 1400. Рассчитано, что любая мутация в любой позиции генома может происходить много разв день, а при использовании лекарственных средств может быть генерирован почти любой резистентный мутант. Продолжительность периода клинически бессимптомной инфекции для 80% пациентов составляет 8-12 лет. В конце этого периода равновесие, столь длительно поддерживавшееся иммунной системой, нарушается. Следующая симптоматическая фаза инфекции характеризуется прогрессирующей активизацией репликации вируса, повышением содержания ВИЧ РНК в плазме, а также прогрессирующим усилением деструкции иммунной системы, проявляющимся в снижении количества Т клеток и дискоординацией многих других показателей. Клинические симптомы и синдромы нарастают с переходом в тяжелые прогрессирующие болезни, манифестирующие наступление собственно СПИДа. Большинство этих болезней проявляются в таких формах, которые не встречаются у человека с нормально функционирующей иммунной системой. Эти болезни, которые называются СПИД-индикаторными, включают опухоли, инвазии, грибковые, вирусные ив меньшей степени бактериальные инфекции, вызываемые условно патогенными возбудителями. Механизм дисфункции иммунной системы при ВИЧ-инфекции многообразен. Аномалии клеточного звена, в первую очередь, связаны с Т4-лимфоцитами. Снижение их абсолютного количества определяется не только прямым цитопатическим действием вируса. Один из механизмов состоит в том, что зараженные клетки, продуцирующие gpl20, сливаются со здоровыми клетками, в мембране которых имеется антиген CD4 (образование синцитиев). Точно также и свободный g p l20, циркулирующий в крови, может связываться с CD4 молекулами неповрежденных клеток, которые распознаются иммунной системой как чужеродные и разрушаются. Предложена гипотеза, согласно которой гибель Т4-лимфоцитов при ВИЧ- инфекции связана с физиологической гибелью клеток (апоптоз), запускаемой взаимодействием g p l20 с CD4 рецепторами. Существуют и другие механизмы патогенеза ВИЧ, объясняющие гибель Т4-лимфоцитов. Известно, что Т4-лимфоцитам отводится центральная роль в регуляции иммунного ответа, которая осуществляется через систему клеточных медиаторов-цитокинов. При ВИЧ-инфекции нарушается синтез цитокинов, продуцируемых субпопуляциями Т4-лимфоцитов (Тх-1 и Тх-2). Секреция ИЛ и у-интерферона, участвующих в реализации клеточного иммунитета, непрерывно уменьшается, а ИЛ и ИЛ, участвующих в реализации гуморального иммунитета, — по вышается. Инфицированные ВИЧ макрофаги претерпевают ультраструктур- ные изменения, нарушается хемотаксис и зависимый фагоцитоз. Из-за постоянной активации мононуклеаров наблюдается гиперфункция противовоспалительных цитокинов (ФНО-а, ИЛ -ір, ИЛ-6). В результате нарушений в синтезе цитокинов Т-клеточного и макрофагального происхождения, регулирующих функцию В-лимфо- цитов, происходит их поликлональная активация, сопровождающаяся спонтанной продукцией неспецифических иммуноглобулинов. Одной из гипотез о ведущих патологических факторах при ВИЧ- инфекции являются аутоиммунные патологические процессы в связи с перекрестной реактивностью ряда эпитопов вирусных белков и белков организма человека. Это лишь некоторые из множества элементов иммунопатогенеза ВИЧ-инфекции. В целом можно сказать, что ВИЧ, внедряясь в клетки иммунной системы, или разрушает их с помощью различных механизмов или видоизменяет их функции, инициируя разнонаправленные изменения в синтезе цитокинов, что, в конечном счете, нарушает все звенья иммунитета. Это является той патологической основой, на которой развивается симптомокомплекс СПИДа В тоже время ВИЧ сам подвергается действию иммунной системы, поскольку в организме человека формируется защитный ответ на его внедрение. С самого начала инфекции начинается продукция специфических анти-ВИЧ- антител (сначала Ig М, а далее IgG и IgA), которая сохраняется на протяжении всех стадий болезни с некоторыми изменениями в распределении антител к отдельным белкам ВИЧ. Однако эти антитела в лучшем случае являются лишь свидетелями инфекции, ас помощью ряда механизмов могут ее даже усиливать. Антитела к гликозилированной форме g p l20 обладают вируснейтрализу- ющими свойствами in vitro, ноне контролируют развитие уже начавшейся инфекции. Одной из причин является высокий темп репродукции вируса и, как следствие, быстрота вовлечения в патологический процесс все новых клеток. Специфическая антителозависимая клеточная цитотоксичность, осуществляемая моноцитами или нормальными киллерами в присутствии анти-ВИЧ- антител в отношении клеток, на которых экспрессированы антигены ВИЧ, достаточно выражена in vitro, однако защитное значение этого феномена не доказано. Наиболее важным фактором, сдерживающим репликацию ВИЧ, являются Т цитотоксические лимфоциты, которые могут непосредственно лизировать вируссодержащие клетки или действовать опосредованно через синтезируемые ими цитотоксины (CD8 антивирусный фактор) и Р-хемокины. Считают, что высокая активность Т- лимфоцитов является основным фактором длительного сохранения фазы асимптоматической инфекции у ВИЧ-инфицированных долго жителей. В общем итоге ответ на ключевой вопрос патогенеза ВИЧ-инфек ции — чем регулируется репликация вируса — состоит в том, что эта роль отводится организму хозяина, которая реализуется через сеть эндогенных цитокинов. Противовоспалительные цитокины, свидетельствующие о хронической иммунной активации (ФНО-а, ИЛ, ИЛ- 6) усиливают репликацию ВИЧ. В тоже время другие цитокины, такие как ИЛ, ИЛ, ИНФ-у, CD8 антивирусный фактора также- мокины угнетают экспрессию ВИЧ. Все эти факторы вносят свой вклад в баланс между супрессией и репродукцией вируса, а следовательно, ив течение заболевания. Дополнительную роль играют многочисленные кофакторы со стороны организма хозяина, вируса, а также сопутствующие оппортунистические инфекции. Эпидемиология. Источником инфекции является ВИЧ-инфициро ванный человек на всех стадиях заболевания. Вирус содержится в крови, сперме, влагалищном и цервикальных секретах, в грудном молоке, которые являются факторами передачи инфекции. Предполагается, что инфицирующая доза вируса составляет около 10 тыс. ви рионов. Слюна, моча, слезная жидкость также содержат вирус, но количество его недостаточно для заражения Пути передачи инфекции — половой, парентеральный и верти кальный. С передачей вируса при половых контактах связано около 85-90% всех случаев ВИЧ-инфекции в мире, что позволяет отнести ВИЧ инфекцию к группе болезней передаваемых половым путем. При этом в глобальном масштабе гетеросексуальные отношения являются причиной случаев заражения, гомосексуальные — 5-10% случаев ВИЧ-инфекции в мире связывают с инфицированием при гемотрансфузиях. Инъекционные наркоманы составляют до 10%, причем эта цифра продолжает увеличиваться. Вертикальная передача ВИЧ от инфицированной матери плоду и последние месяцы беременности, при рождении ребенка или при грул ном вскармливании в Африканских странах происходит в 40-50% случаев, а в экономически развитых странах — Эксперты полагают, что интенсивное распространение ВИЧ-им фекции в мире началось в конце х годов, масштабы эпидемии ужг более 10 лет расценивают как пандемию. По данным ВОЗ, в конце апреля 1999 г. насчитывалось более 33 млн. людей, инфицированных ВИЧ, и 16,3 млн. погибших от СПИДа. В настоящее время на каждые 100 человек, находящихся в сексу ально-активном возрасте (15-49 лет, приходится один носитель ВИЧ В некоторых регионах СПИД является главной причиной смертности среди взрослого населения. Сначала пандемии СПИДа было заражс но около 4,8 млн. детей, из которых погибло около 3,6 млн. В Африке, южнее Сахары, проживает две трети зараженных ВИЧ, доминирует гетеросексуальное распространение вируса. В остальных регионах мири картина эпидемического процесса смешанная. Типичной моделью является первоначальная концентрация вируса в группах с рискованным в отношении заражения ВИЧ поведением (гомосексуалисты, внутривенные наркоманы, проститутки) последующим распространением вируса через их половых парі неров в основную популяцию населения. В России дог. вирус медленно распространялся половым путем, в равной степени гомо- и гетеросексуальным. С 1996 г. эпидемический процесс резко активизировался за счет быстрого распространения вируса среди лиц, употребляющих психоактивные веществн внутривенно. В России на апрель месяц 1999 г. было зарегистрировано 36 133 случая ВИЧ-инфекции, из которых погибло 279 взрослых и 88 детей ВИЧ характеризуется сравнительно низкой устойчивостью квот действию химических и физических факторов. Нагревание при 56° н течение 30 мин. приводит к снижению инфекционного титра вирус враз, а более высокие температуры быстро и полностью его инактивируют. Вирус быстро погибает под воздействием дезинфицирующих веществ, используемых в лабораторной практике (70% этиловый спирт, 3% р-р перекиси водорода, 5% р-р лизола, 0,2% р-р гипохлорита натрия и др. ВИЧ в тоже время достаточно устойчив при комнатной температуре как в сухой, таки жидкой среде (4-6 дней, а также к Уф облучению и ионизирующей радиации. Есть основание утверждать, что СПИД — исторически новое заболевание человека, а его возбудитель сформировался за последние десятилетия. По-видимому ретровирусы иммунодефицита человека и обезьян произошли от одного итого же вируса, который в процессе эволюции в результате мутаций и рекомбинаций адаптировался либо к человеку, либо к определенным породам обезьян. Лабораторная диагностика Современная лабораторная диагностика ВИЧ-инфекции основывается на использовании многих методов, направленных на выявление анти-ВИЧ-антител, детекцию вирусного антигена и геномного материала, а также выделение вируса. Для практического здравоохранения по доступности, точности, простоте использования первостепенное значение имеет серодиагностика ВИЧ-инфекции, ориентированная на выявление специфических антител. Сегодня она базируется на иммуноферментном анализе (ИФА) и обеспечена тест-системами 3 -4 поколений, позволяющих выявлять суммарные антитела классов IgM и IgG к ВИЧ и к ВИЧ с чувствительностью и специфичностью не менее 99%. Кроме классических (планшетных) тестов существуют простые/быстрые тесты, позволяющие устанавливать серостатус пациента через 10-15 мин. Конечным методом вцепи серологических исследований является им- муноблотинг, с помощью которого в испытуемых сыворотках определяют антитела к отдельным структурным белкам ВИЧ. ПЦР-диагностика (качественное определение ДНК ВИЧ в моно- нуклеарах периферической крови) в сочетании с изоляцией вируса являются стандартной схемой для лабораторной диагностики инфи- цированности детей, родившихся от серопозитивных матерей. Разработка метода количественного определения РНК ВИЧ в крови (обратная ПЦР) и воплощение его в коммерческих тестах произвело подлинную революцию в диагностике ВИЧ-инфекции. Врачи получили возможность следить за уровнем вирусной репликации при естественном течении ВИЧ-инфекции, а также контролировать эффективность противовирусной терапии. Химиотерапия. Целью терапии ВИЧ-инфекции является предотвращение прогрессирования болезни, с целью поддержания функции иммунной системы. К этиотропным анти-ВИЧ лекарственным средствам относятся препараты, которые по механизму действия делятся на два класса. К первому классу относят ингибиторы обратной транскриптазы — ти- мидиновые (азидотимидин, ставудин) и не тимидиновые (диданозин, зальцитабин, ламивудин) модифицированные аналоги нуклеозидов Нуклеозидные аналоги были первыми специфическими анти-ВИЧ препаратами. Они имитируют естественные нуклеотиды и конкурируют сними при синтезе цепей вирусной ДНК на этапе обратной транскрипции. К этому же классу относят не нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (невирапин, делавиридин и др, которые обладают способностью непосредственно связываться с обратной транскриптазой. Второй класс лекарственных средств включает ингибиторы другого вирусного фермента — протеазы (саквинавир и др. Эти препараты взаимодействуют с активным центром ВИЧ-протеазы, тормозя процесс нарезания длинных цепочек вновь синтезированных Gag- Pol протеинов в полностью функциональные белки, что приводит к образованию незрелых неинфекционных вирусных частиц. В настоящее время препараты обоих классов используют как компоненты комбинированной тритерапии, которая пришла на смену моно- и дитерапии. Оптимальным считается сочетание ингибитор протеазы с тимидиновым и не тимидиновым нуклеозидным аналогом, ингибитором обратной транскриптазы. Эта терапия в клинических испытаниях позволяет снизить количество вируса в крови до уровня ниже чем 500 копий/мл, а в части случаев — ниже 20 -5 0 копий/мл (предел чувствительности методов определения вирусной нагрузки. Это не только улучшает иммунный статус пациента, его самочун ствие, но даже возвращает работоспособность (в 50-70% случаев. Однако важна непрерывность лечения, поскольку при его отмене активная репликация вируса возобновляется. Выработка вирусом лекарственной резистентности и кросс-резистентно сти, сложные схемы приема лекарств и их обилие, лекарственные взаимодеи ствия и осложнения в сочетании сочень высокой стоимостью являются причинами ограниченного применения комбинированной анти-В И Ч терапии Следующим этапом в терапии является разработка стратегий для санации вирусных депо длительно живущих макрофагов, дендритных клеток, латен тно инфицированных лимфоцитов в лимфоидных органах. Важным подходом к восстановлению иммунной системы являются иг следования по использованию для лечения ВИЧ-инфекции иммуномодулиру ющих средств цитокинов (ИЛИ ЛИЛ) ингибиторов фактора некроза опухоли. В комплексную тактику лечения ВИЧ-инфекции входит такж* тщательное лечение и профилактика оппортунистических инфекций Профилактика ВИЧ-инфекции. Пандемия ВИЧ/СПИДа продолжается, при этом 90% из числа всех случаев инфицирования связаны со странами развивающегося мира, где по экономическим причинам применение дорогостоящего лечения недоступно. В связи с этим очс видна необходимость эффективной стратегии вакцинопрофилактики Однако для исследователей с самого начала было очевидно, что ВИЧ инфекция непохожа на другие вирусные заболевания, контролирус мые вакцинацией. Хроническое течение, состояние вирусоносителі. ства, интеграция провирусной ДНК в геном клетки, заражение не только свободными вирионами, но и инфицированными клетками, высокая изменчивость вируса, неуклонное прогрессирование болезни на фоне специфического иммунного ответа, необходимость инду цирования Т-эффекторного ответа при вакцинации и обеспечение иммунитета слизистых, отсутствие лабораторных моделей — это неполный перечень проблем, которые затрудняют создание вакцины. В тоже время новые данные об обнаружении ВИЧ-инфицирован ных долгожителей, а также индивидуумов, которые остаются сероне гативными, несмотря на неоднократную экспозицию ВИЧ (семейные пары, где один из супругов инфицирован) свидетельствуют о потенциальной возможности резистентности. К настоящему времени на основе классических подходов и их комбинаций создано более 50 препаратов, рассматриваемых в качестве потенциальных кандидатов профилактических вакцин. Более 20 из них (субъединичные/рекомбинантные, пептидные, живые векторные, ДНК-вакцины и вирусоподобные частички) прошли первичные испытания на добровольцах. Наиболее перспективным представляется подход с первичным использованием живых векторных вакцин с последующей ревакцинацией субъединичными вакцинами. Из-за отсутствия единства во мнениях исследователей компромиссное решение, поддерживаемое Программой ООН/ВОЗ, состоит в продолжении фундаментальных исследований для разработки новых концепций с параллельным переходом к полевым испытаниям наиболее перспективных кандидатов. К таковым в первую очередь относится рекомбинантная вакцина с использованием в качестве вектора поксви- русов птица также субъединичная вакцина g p l20 (Vax Другим аспектом противодействия ВИЧ-инфекции является подход к ней как социально обусловленной болезни, связанной с характером поведения человека и социально-экономическим и политическим устройством общества. На международном уровне уже показана эффективность социальных профилактических программ, включающих широкое распространение знаний о ВИЧ- инфекции, обучение безопасному половому поведению, лечение других болезней, передаваемых половым путем (кофакторы заражения ВИЧ, анонимное тестирование и консультирование, внедрение политики снижения вреда среди наркоманов, организацию не только медицинской, но и социальной поддержки ВИЧ-инфицированным и их семьям, внимание к проблеме наго сударственном уровне. Семейство тогавирусов (В семействе тогавирусов (лат. |