Вирус иммунодефицита человека устойчив к температуре

Обновлено: 22.04.2024

Категории МКБ: Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека [вич], проявляющаяся в виде других состояний (B23), Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека [вич], неуточненная (B24), Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека [вич], проявляющаяся в виде других уточненных болезней (B22), Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека [вич], проявляющаяся в виде злокачественных новообразований (B21), Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека [вич], проявляющаяся в виде инфекционных и паразитарных болезней (B20), Острый ВИЧ-инфекционный синдром (B23.0)

Общая информация

Краткое описание

ВИЧ-инфекция - инфекционная болезнь, развивающаяся в результате многолетнего персистирования в лимфоцитах, макрофагах и клетках нервной ткани вируса иммунодефицита человека (далее - ВИЧ), характеризующаяся медленно прогрессирующим дефектом иммунной системы, который приводит к гибели больного от вторичных поражений, описанных как синдром приобретенного иммунодефицита (далее - СПИД) [1].

B20 Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), проявляющаяся в виде инфекционных и паразитарных болезней;

B21 Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), проявляющаяся в виде злокачественных новообразований;

B22 Болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), проявляющаяся в виде других уточненных болезней;

Пользователи протокола: инфекционисты, терапевты, врачи общей практики, клинической лабораторной диагностики, фтизиатры.

Класс I - польза и эффективность диагностического метода или лечебного воздействия доказана и и/или общепризнаны

Класс III - имеющиеся данные или общее мнение свидетельствует о том, что лечение неполезно/ неэффективно и в некоторых случаях может быть вредным

Когортное или исследование случай-контроль или контролируемое исследование без рандомизации с невысоким риском систематической ошибки (+).

Результаты которых могут быть распространены на соответствующую популяцию или РКИ с очень низким или невысоким риском систематической ошибки (++ или +), результаты которых не могут быть непосредственно распространены на соответствующую популяцию.

Классификация

• нейтропения (

• хронический герпес (оролабиальный, генитальный или аноректальный длительностью более месяца или висцеральный любой локализации);

Диагностика

II. МЕТОДЫ, ПОДХОДЫ И ПРОЦЕДУРЫ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ

• число лимфоцитов CD4 (абсолютное и процентное содержание) - двукратное измерение с интервалом не менее 7 дней;

Минимальный перечень обследования, который необходимо провести при направлении на плановую госпитализацию: не проводится.

Заболевание начинается постепенно.

• половые контакты (гетеро- или гомосексуальные; тип контактов: оральный, вагинальный, анальный) с ВИЧ-статус партнерами (если известно);

• патологическое увеличение лимфатических узлов, персистирующая генерализованная лимфоаденопатия.

Ротоглотка: стоматит, язвенно-некротические поражения, разрастание слизистой полости рта, преимущественно боковой поверхности языка.

Мочеполовая система и перианальная область: признаки следующих заболеваний: нефропатия, инфекция, вызванная вирусом папилломы человека (остроконечные кондиломы половых органов и заднего прохода, рак шейки матки).

Неврологический и психический статус: нарушение когнитивных функций (Приложение 1), парезы, симптомы нейропатии, нарушение сознания, менингеальные синдром.

Биохимический анализ крови: повышение уровня креатинина и мочевины в крови, гипонатриемия, гипокалиемия (при развитии ОПП).

• полимеразная цепная реакция РНК ВИЧ: определяемая вирусная нагрузка.

МРТ/КТ головного мозга: отек головного мозга, признаки менингоэнцефалита, дисциркуляторная энцефалопатия, объемные процессы;

• консультация невропатолога: при признаках/подозрении на криптококковый менингит, ВИЧ-энфефалопатию, токсоплазмоз ЦНС, ПМЛ, лимфомы головного мозга, периферической полинейропатии;

• консультация психиатра: при признаках/подозрении психического расстройства. ВИЧ-энцефалопатии/деменции;

Дифференциальный диагноз

Дифференциальный диагноз: проводится с оппортунистическими инфекциями и другими вторичными заболеваниями по результатам консультаций специалистов.

Лечение

Курс лечения АРТ – пожизненный, применяется тройная схема, кратность приема АРВ препаратов зависит от формы выпуска.

• эмтрицитабин (FTC) 200 мг, капсула; 200 мг 1 раз в сутки.

• рилпивирин* (RPV) 25 мг таблетка; 25 мг 1 раз в сутки.

• дарунавир (DRV) 400 мг, 600 мг, 800 мг таблетка; 600 мг 2 раза в сутки в комбинации с ритонавиром в дозе 100 мг 2 раза в сутки;

• типранавир* (TPV) 250 мг капсула; применяется усиленный ритонавиром, 2 раза в сутки 500 мг+200 мг ритонавира.

ИИ с целью: блокирования фермента ВИЧ, участвующий во встраивании провирусной ДНК в геном клетки-мишени.

• долутегравир (DTG) 50 мг таблетка; 50 мг 1 раз в сутки.

• элвитегравир 150 мг/кобицистат 150 мг /эмтрицитабин 200 мг /тенофовир 300 мг* 1 таблетка 1 раз в сутки;

* При регистрации в Республике Казахстан.

В приоритетном порядке АРТ назначается всем пациентам в 3-4 стадии ВИЧ-инфекции или пациентам с количеством CD4+ лимфоцитов ≤ 350 кл/мкл.

− ВИЧ-позитивным лицам в дискордантных парах (для снижения риска трансмиссии ВИЧ неинфицированным партнерам), при условии предварительного консультирования обоих партнеров;

− при подготовке ВИЧ-инфицированного пациента к применению вспомогательных репродуктивных технологий.

Схема АРТ состоит не менее, чем из трех антиретровирусных препаратов. Предпочтение отдается комбинированным препаратам в фиксированных дозировках.

b NVP использовать у лиц с низким числом лимфоцитов CD4 (у женщин с СД4 менее 250/мкл, у мужчин с СД4 менее 400/мкл)

с вместо AZT при умеренной анемии или гранулоцитопении (уровень гемоглобина> 90 г/л или количество нейтрофилов> 1000 клеток/мкл) рекомендуется назначать ABC, или TDF, а при более выраженной анемии или гранулоцитопении – АВС или TDF.

d использование комбинированного препарата фиксированной дозировки DRV/c (при регистрации)

При невозможности использования вышеперечисленных препаратов ddI может быть назначен в качестве НИОТ в комбинации 3TC/FTC +EFV.

• пациенты, получающие противотуберкулезные препараты.

− при количестве CD4+ лимфоцитов от 50 до 250 клеток/мкл и нормальном уровне АЛТ или АСТ – NVP в сочетании с АВС, или TDF, или AZT + 3ТС, или FTC;

− при любом количестве CD4+ лимфоцитов – LPV/r или DRV/r или ATV/r в сочетании с АВС, или TDF, или AZT + 3ТС, или FTC.

Рекомендуемые схемы АРТ: назначается схема из предпочтительных АРВП – 2 НИОТ + 1 ИП/r, или 2НИОТ + 1 ННИОТ, или 2 НИОТ + 1 ИИ.

LPV/r в сочетании с AZT/3TC. В качестве третьего компонента схемы АРТ являются LPV/r в таблетках (400/100 мг 2 раза в сутки).

При непереносимости LPV/r можно использовать (в порядке приоритетности) – DRV/r (600/100 мг 2 раза в сутки), NVP (при CD4 < 250 клеток/мкл и нормальном уровне АЛТ и АСТ). Частота назначения LPV/r и DRV/r – не реже 2 раз в сутки.

При непереносимости LPV/r и DRV/r, можно назначить ATV/r или другие ИП/р. В качестве нуклеозидной основы рекомендуется ZDV/3TC. Применение EFV не рекомендуется в I триместрe беременности.

Для лечения пациентов с низким уровнем CD4+-лимфоцитов рекомендуется применять схемы, включающие бустированный ИП.

В качестве нуклеозидной основы рекомендуется применять комбинацию ABC с 3TC или TDF с 3TC в стандартных дозах (или комбинированный препарат TDF/FTC). Однако у пациентов с ВН более 100 000 копий/мл препараты, содержащие ABC, применять не рекомендуется.

В качестве альтернативы третьим препаратом можно назначить FPV/r из-за минимального влияния на функцию почек либо LPV/r.

ТDF не рекомендуется больным с почечной недостаточностью.

более чем в 2,5 раза выше верхней границы нормы (ВГН) – EFV или RPV (при наличии противопоказаний к приему EFV и при уровне РНК ВИЧ < 100000 копий/мл) в сочетании с TDF+3TC или TDF/FTC;

• при уровне активности АЛТ или АСТ более чем в 2,5 раза выше ВГН – DTG, бустированный RTV ИП (DRV/r или LPV/r) в сочетании с TDF+3TC или TDF/FTC.

При снижении числа CD4+ лимфоцитов менее 500 клеток/мкл рекомендуют начать АРТ одновременно с терапией ХГС.

При количестве CD4+лимфоцитов менее 350 клеток/мкл начинают лечение ВИЧ-инфекции, а затем присоединяют терапию ХГС.

Не рекомендуется сочетание рибавирина с зидовудином (увеличивается частота развития анемии), диданозином (повышается вероятность декомпенсации заболевания печени).

Оптимальным сочетанием НИОТ является TDF + 3TC или FTC в стандартных дозировках. При невозможности применять TDF назначают АВС.

• при нормальном уровне активности АЛТ/АСТ или повышении его не более чем в 2,5 раза выше ВГН – EFV, RPV (при наличии противопоказаний к приему EFV и при уровне РНК ВИЧ < 100000 копий/мл) или DTG (при наличии противопоказаний к приему EFV и при уровне РНК ВИЧ >100000 копий/мл) в сочетании с АВС или TDF + 3TC или TDF/FTC.

• при уровне активности АЛТ/АСТ более чем в 2,5 раза выше ВГН – DTG или бустированный ИП (LPV/r или DRV/r) в сочетании с АВС или TDF + 3TC или TDF/FTC.

У больных при сочетании ВИЧ-инфекции и ХГС, не получающих лечения ХГС, в состав схемы АРТ может быть включено сочетание ZDV+3TC.

Все ЛЖВ с диагностированным туберкулезом нуждаются в лечении ТБ и ВИЧ-инфекции, независимо от числа лимфоцитов CD4.

Первым начинают противотуберкулезное лечение, а затем как можно быстрее (в первые 8 недель лечения) назначают АРТ.

Больным ВИЧ/ТБ, имеющим выраженный иммунодефицит (число лимфоцитов CD4 менее 50 клеток/мкл), необходимо начать АРТ немедленно – в течение первых 2 недель после начала лечения ТБ.

При наличии туберкулезного менингита начало АРТ следует отложить до завершения фазы интенсивной терапии ТБ.

В начале АРТ у больных, получающих противотуберкулезное лечение, предпочтительным ННИОТ является EFV, который назначают вместе с двумя НИОТ.

При отсутствии EFV рекомендована схема лечения - 3TC (или FTC) + ZDV + ABC (или TDF).

В таблице 3 представлены варианты замены антиретровирусных препаратов при развитии нежелательныхэффектов.

Неудача лечения определяется как постоянно выявляемая вирусная нагрузка более 1000 копий/мл по результатам двух последовательных измерений, проведенных с интервалом в 2-4 недели, но не ранее, чем через шесть месяцев после начала использования АРВ-препаратов.

Основные лекарственные средства, имеющие 100% вероятность применения: см пункт Медикаментозное лечение, оказываемое на амбулаторном уровне.

• эмтрицитабин (FTC) 200 мг, капсула;

• рилпивирин* (RPV) 25 мг таблетка;

• дарунавир (DRV) 400 мг, 600 мг, 800 мг таблетка; 600 мг в комбинации с ритонавиром в дозе 100 мг 2 раза в сутки;

• типранавир* (TPV) 250 мг капсула; применяется усиленный ритонавиром, 2 раза в сутки 500 мг+200 мг ритонавира.

• элвитегравир 150 мг/кобицистат 150 мг /эмтрицитабин 200 мг /тенофовир 300 мг* 1 таблетка 1 раз в сутки;

• элвитегравир 150 мг/кобицистат 150 мг* 1 таблетка 1 раз в сутки.

Хирургические вмешательства: нет.

• туберкулеза (при исключении у пациента активного туберкулеза) –однократно изониазид (5 мг/кг), но не более 0,3 г в сутки + пиридоксин (при наличии) в дозе 25 мг/сут не менее 6 месяцев;

• пневмоцистной пневмонии в случае CD4 < 200 клеток/мкл, токсоплазмоза, в случае CD4 < 100 клеток/мкл – котримоксазол (960 мг 3 раза/неделю). Отменить профилактику если у пациента более 3 месяцев количество CD4+ - лимфоцитов стабильно превышает 200 кл/мкл, возобновить при падении количества CD4+ - лимфоцитов

• Диспансерное наблюдение пациентов получающих АРТ осуществляется совместно ПМСП и территориальным центром СПИД с кратностью посещений не менее 1 раза в 3 месяца.

• Вирусная нагрузка определяется перед началом АРТ. В дальнейшем следует измерять ВН первый раз не позднее 3 месяцев, затем 1 раз в 6 месяцев, при достижении неопределяемого уровня ВН.

• В случае отсутствия снижения ВН через 6 месяцев от начала лечения на 1 lоg10 или последовательного двукратного повышения ВН после исходной супрессии, следует провести генотипический тест на определение резистентности ВИЧ к антиретровирусным препаратам.

• Число лимфоцитов CD4 нужно измерять через 3 месяца, затем каждые 6 месяцев, при необходимости чаще в течение 1-го года АРТ, далее не реже 1 раз в год (за исключением случаев неэффективности лечения).

• Лабораторные исследования необходимо проводить не менее одного раза в 6 месяцев.

Таблица 4. Сроки проведения лабораторных исследований

х - лабораторное исследование показано независимо от используемых АРВ-препаратов;
x (АРВ-препарат) - исследование показано пациентам, которые получают указанный в скобках препарат.
b Пациентам с хроническими гепатитами биохимические показатели определяют согласно клиническому протоколу диагностики и лечения хронического вирусного гепатита В и С у взрослых в РК.

Через 3 месяца после начала приема АРВ-препарата клинически проявляющиеся побочные эффекты должны отсутствовать (а также субклинические, которые со временем могут проявиться клинически )

b Вирусная нагрузка уменьшается постепенно: у большинства пациентов (за исключением имеющих изначально высокую вирусную нагрузку) через 24 недели АРТ она должна быть < 50 копий/мл либо демонстрировать выраженную тенденцию снижения до этого уровня.

При расхождении между вирусологическими и иммунологическими показателями, приоритет за вирусологическими.

Число лимфоцитов CD4 необходимо определять каждые 3 месяца, по стабилизации СД4 лимфоцитов на фоне АРТ - 1 раз в 6 месяцев.

Цель АРТ - снижение ВН до неопределяемого уровня (пороговый уровень

При показателях ВН от 200 до 400 коп/мл – развитие резистентности возможно, необходимо усилить работу по соблюдению приверженности к АРТ.

Госпитализация

III степень (тяжелая) - повседневная жизнь существенно нарушена, часто требуется дополнительная помощь близких, медицинская помощь и лечение, возможно в стационаре;

IV степень (крайне тяжелая, жизнеугрожающая) - нормальная повседневная жизнь невозможна, требуется постоянная помощь посторонних, серьезное лечение, чаще всего в стационаре.

Информация

Источники и литература

Информация

5) Трумова Жанна Зиапеденовна – доктор медицинских наук, профессор РГП на ПХВ «Казахский национальный медицинский университет имени С.Д.

Указание условий пересмотра протокола: пересмотр протокола через 3 года после его опубликования и с даты его вступления в действие или при наличии новых методов с уровнем доказательности.

Оценку нарушений познавательной деятельности (когнитивных функций) целесообразно проводить у всех ВИЧ-инфицированных пациентов без отягощающих факторов(тяжелые психиатрические заболевания, злоупотребление психоактивными веществами, в том числе алкоголем, текущие оппортунистические инфекции центральной нервной системы, другие неврологические заболевания) в течение 6 мес. со времени постановки диагноза. Данный подход позволяет точно определить исходные показатели и, соответственно, более точно оценить дальнейшие изменения. Для раннего скрининга когнитивных функций необходимо задать пациенту 3 вопроса (S.Simionietal. AIDS 2009, EACS 2012):

1. Часто ли у Вас бывают случаи потери памяти (например, Вы забываете значительные события, даже самые недавние, назначенные встречи и т.д.)?

Нейропсихологическое обследование должно включать в себя тесты для изучения следующих характеристик познавательной деятельности: слухоречевая и зрительная память, счет, скорость восприятия информации, внимание, , двигательные навыки. (Antinorietal.Neurology, 2007). В случае выявления патологии требуется обследование пациента у невролога, проведение МРТ головного мозга и исследовании спинномозговой жидкости (СМЖ) на вирусную нагрузку и, если есть к тому показания, провести исследование генотипической резистентности к препаратам в двойной пробе СМЖ и плазмы крови. Если у пациента выявлена патология нейрокогнитивных функций на этапе скрининга или при дальнейшем нейропсихологическом обследовании, необходимо рассмотреть возможность включения в схему препаратов, потенциально воздействующих на центральную нервную систему. К ним относятся либо те препараты, проникновение которых в СМЖ было продемонстрировано в исследованиях, проведенных у здоровых ВИЧ-инфицированных пациентов(концентрация выше IC90 у более чем 90% обследуемых пациентов), либо те, для которых доказана краткосрочная (3–6 мес.) эффективность воздействия на когнитивные функции или на снижение ВН на СМЖ, при условии, что оценка проводится в отсутствие каких-либо других совместно принимаемых препаратов или в рамках контролируемых исследований, результаты которых рецензируются экспертами (EACS 2012).

Егор Анатольевич Воронин — доктор философии (PhD) по биологии, старший научный сотрудник Международной компании по созданию вакцины против ВИЧ (Global HIV Vaccine Enterprise, Нью-Йорк, США). Автор и соавтор 18 научных работ.

Дело в том, что когда вирус ВИЧ попадает в организм, он стремится проникнуть в лимфоциты — важнейшие иммунные клетки крови, участвующие в защите организма от инфекций. Чтобы суметь проникнуть в лимфоцит, белок оболочки на поверхности вируса должен связаться с двумя клеточными белковыми рецепторами на поверхности лимфоцитов, одним из которых и является белок CCR5 (Deng et al., 1996). Оказалось, что некоторые люди являются носителями мутации, которая предотвращает синтез СCR5, и, соответственно, их лимфоциты оказываются устойчивыми к заражению большинством вариантов ВИЧ.

Конечно, в первую очередь возник вопрос — а был ли пациент действительно инфицирован, или исследователи столкнулись с редкой диагностической ошибкой? Однако дополнительные анализы показали, что факт заражения имел место: в его крови были обнаружены антитела к ВИЧ и отдельные фрагменты вирусных белков, а также ничтожные количества вирусной ДНК, которую удалось определить лишь с использованием высокочувствительных методов.

Возможный ключ к объяснению этого феномена был найден в тех небольших количествах вирусной ДНК, которые все же удалось выделить из крови пациента. Анализ их нуклеотидной последовательности показал, что этот вирусный геном просто напичкан мутациями. Мутированными оказалось около четверти кодонов * , кодирующих аминокислоту триптофан, которые в результате превратились в стоп-кодоны, останавливающие синтез белка.

Обычно ВИЧ удается обойти этот уровень защиты: у него имеется специальный белок, который атакует и уничтожает APOBEC3G. Но почему-то на сей раз этого не случилось, и весь жизнеспособный вирус оказался мутирован до состояния полной потери функциональности.

Литература:
1. Colson P., Ravaux I., Tamalet C. et al. HIV infection enroute to endogenization: two cases // Clin. Microbiol. Infect. 2014. V. 20. № 12. P. 1280–1288.
2. Sheehy A. M, Gaddis N. C., Choi J. D., and Malim M. H. Isolation of a human gene that inhibits HIV-1 infection and is suppressed by the viral Vif protein // Nature. 2002. V. 418. P. 646–650. DOI: 10.1038/nature00939.
3. Deng H., Liu R., Ellmeier W. et al. Identification of a major co-receptor for primary isolates of HIV-1 // Nature. 1996. V. 381. P. 661–666.

* Кодон — единица генетического кода, представляющая собой тройку нуклеотидных остатков в ДНК или РНК, кодирующих одну аминокислоту.

Вирус иммунодефицита человека может спокойно существовать только в определенных средах человеческого организма, к которым относятся: кровь, грудное молоко, сперма и интимные выделения. В какой-либо другой среде ВИЧ быстро погибает. У вируса отсутствует способность размножаться за пределами организма человека. Вирус иммунодефицита человека довольно быстро погибает при температуре выше 57⁰C и моментально при 100⁰C. Но, например, в крови, которая предназначена для переливания, ВИЧ может пережить годы, а в замороженном виде выживаемость составляет до 10 лет.

Давайте попробуем разобраться, в каких условиях и при каких обстоятельствах вирус иммунодефицита погибает, а в каких выживает.

Начнем с того, где выживает ВИЧ:

В шприцах. Вирус сохраняется в шприцах при температуре от 27⁰C до 37⁰C до семи дней. Срок выживаемости ВИЧ в шприцах после находившейся там инфицированной крови может доходить до месяца. Исследование крови, которая была собрана более, чем из 800 шприцев с сохранившимися там в разные промежутки времени остатками крови, показало любопытные результаты. Спустя 11 дней вирус удалось выделить из 10% шприцев из объема крови менее 2 микролитров. На срок выживаемости ВИЧ внутри шприца оказывают влияние определенные факторы: объем крови в игле, количественные показатели вируса в крови, а также температура окружающей среды.
В крови. ВИЧ чувствует себя вполне комфортно в капле крови при комнатной температуре. Он может целую неделю сохраняться в высохшей крови при температуре 4⁰C.
В воде. Вирус способен в течение нескольких дней выживать в канализации. Канализационные и сточные воды не опасны, поскольку за всю историю существования заболевания вирус никогда не выделялся из мочи или кала.
В трупах. Вирус иммунодефицита может выживать до двух недель в органах и умерших людях. ВИЧ выделили из трупов людей между 11 и 16 днями после смерти. Трупы хранились при температуре 2⁰C. Остается неизвестным, как долго вирус может сохраняться в разлагающихся трупах при комнатной температуре. Однако его удалось выделить из органов, которые находились при температуре 20 ⁰C, до 14 дня хранения после смерти. Спустя 16 дней хранения вирус не обнаружили в достаточном объеме для заражения. Это означает, что опасность таких трупов для патологоанатомов не столь велика.
PH-кислотность. Вирус иммунодефицита человека может выжить только при pH от 7 до 8, оптимальным для него является 7,1. Именно по этой причине ВИЧ плохо выживает в моче, насморке и рвоте.
На морозе. Вирус не погибает от холода – чем ниже температура, тем выше вероятность выживания ВИЧ. Вирус иммунодефицита человека сохраняется как при очень низких температурах, так и при глубокой заморозке. Например, ВИЧ отлично сохранялся при минус 70⁰C.

Солнце и УФ-излучения. Вирус боится солнца.
Высокие температуры. Вирус иммунодефицита человека чувствителен к высоким температурам.
Щелочная и кислая среда. При рН ниже 7 или выше 8 ВИЧ постепенно уничтожается. Именно поэтому риск заражения вирусом здоровой женщины снижается при соответствующей степени кислотности вагинальной жидкости. Также по этой причине инфекция не выживает в сладких газированных напитках, поскольку их рН составляет около 3.
Морская вода. В отличии от других вирусов в морской воде погибает значительно быстрее.

Несмотря на то, что выживаемость вируса во внешней среде все же не столь велика, важно выбирать такие салоны красоты и другие учреждения, где инструменты обрабатываются в специальном дезинфицирующем растворе и очищаются ватными дисками или латунной щеткой. Поскольку можно заразиться не только ВИЧ, но и другими инфекционными заболеваниями. Более подробно ознакомиться с тем, как следует выбирать салон красоты, можно в нашем материале.

Подводя итог всему вышесказанному, хотелось бы отметить несколько моментов, на которые важно обратить внимание при определении потенциального риска инфицирования.

Вариант капсида, изображенный справа, состоит из 186 гексамеров и 12 пентамеров. Вариант, изображенный слева, включает 216 гексамеров и 12 пентамеров — это самая большая биомолекулярная структура, когда-либо определенная экспериментально и загруженная в базу данных Protein Data Bank: он имеет молекулярную массу 34 853 кДа (35 миллионов единиц молекулярной массы!) и состоит из 1356 (216*6 + 12*5 = 1356) одинаковых белковых цепей.

Вирус иммунодефицита человека относится к подтипу оболочечных вирусов, то есть его капсид заключен в дополнительную липидную оболочку, состоящую из фрагментов мембраны клетки-хозяина (см. Вирусная оболочка). Таким образом вирус прячется от иммунной системы: благодаря наличию оболочки поверхность вируса становится похожа на поверхность обычной клетки. Главный же недостаток липидной оболочки состоит в том, что она гораздо более чувствительна к изменениям внешней среды, чем жесткий белковый капсид безоболочечных вирусов, поэтому оболочечные вирусы (в том числе и ВИЧ) гораздо быстрее разрушаются при высыхании, перепаде температур и воздействии дезинфицирующих средств.

Жизненный цикл вируса хорошо показан в анимированном видео:

На нем видно, как при инфицировании новой клетки липидная оболочка вируса сливается с мембраной клетки-хозяина, высвобождая во внутриклеточное пространство содержащийся внутри нее капсид с геномом. Капсид ВИЧ не только защищает заключенный в нем генетический материал и вирусные белки, но и взаимодействует с некоторыми белками клетки-хозяина, обеспечивая перемещение вирусных частиц внутри клетки вдоль микротрубочек и их транспортировку внутрь клеточного ядра, где вирусный геном встраивается в геном клетки-хозяина.

Вирусы сильно отличаются друг от друга по размеру (от 10 до 500 нм), форме и наличию дополнительной внешней оболочки. Капсиды вирусов бывают разной формы, но чаще всего встречается икосаэдрическая (в виде симметричного многогранника) как, например, у аденовирусов и герпесвирусов, и спиралевидная, как у вируса Эбола или коронавируса SARS-CoV, где множество одинаковых белковых молекул укладывается по спирали и образует длинную трубку вокруг цепи ДНК или РНК. У большинства вирусов, включая ВИЧ, капсид образован одним-единственным белком, что экономит место в вирусном геноме.

Первым этапом в изучении структуры капсида ВИЧ было решение структуры отдельной молекулы белка CA. Рекомбинантный белок нарастили в бактериальных клетках, очистили, получили его кристаллы и определили его структуру методом рентгеноструктурного анализа. Оказалось, что он состоит из двух доменов, N-концевого и С-концевого, соединенных между собой гибким линкером. Также методом рентгеноструктурного анализа была определена структура гексамеров и пентамеров. То, что один и тот же белок может образовывать и пентамеры, и гексамеры, объясняется гибкостью его молекулы. Вообще, такая ситуация, когда большой и не идеально симметричный капсид состоит всего лишь из одного вида белка, часто встречается в мире вирусов и возможна как раз благодаря тому, что молекулы белка капсида достаточно гибкие и могут принимать разные конформации.

Чтобы детально изучить то, как гексамеры стыкуются между собой, исследователи разработали экспериментальный метод, когда очищенные гексамеры in vitro соединяются между собой и образуют трубчатые структуры (в отсутствие пентамеров структура не может замкнуться). Полученные трубки были исследованы методом электронной микроскопии, и их структура была определена с высоким разрешением. Для того чтобы определить структуру целого капсида, у зрелых вирусных частиц ВИЧ разрушили внешнюю оболочку и исследовали очищенные от оболочки капсиды методом криоэлектронной томографии, когда с помощью электронного микроскопа делаются снимки образца под разными углами и на их основе определяют трехмерную структуру (по такому же принципу, только на макроскопическом уровне, работает компьютерная томография, широко применяемая в медицинской диагностике). Затем, на основании всех вышеперечисленных данных, методом компьютерного моделирования (методом молекулярной динамики) были построены две модели капсида ВИЧ, изображенные на главной картинке.

А — cтроение пентамера и гексамера белка СА. Структуры из базы данных Protein Data Bank визуализированы с помощью программы PyMOL. B — белок СА состоит из двух доменов, соединенных гибким линкером. Если сравнить конформации белка СА в составе пентамера и в составе гексамера, то видно, что домены по-разному расположены относительно друг друга, так как белок способен изгибаться и скручиваться. Если сравнить разные гексамеры в составе одной структуры, то их форма может слегка отличаться, опять же из-за гибкости белковых молекул

При сравнении большого количества вирусных частиц становится заметно, что капсиды неоднородны по форме. Они могут содержать разное число гексамеров (обычно от 170 до 220), но всегда включают 12 пентамеров, необходимых для образования замкнутой структуры. Поэтому структуры, показанные на главной картинке, — это лишь два из множества возможных вариантов формы капсидов, существующих в природе.

Разнообразие форм частиц ВИЧ. Длина масштабного отрезка — 100 нм. Фото из статьи J. A. G. Briggs et al., 2003. Structural organization of authentic, mature HIV-1 virions and cores

Изучение структуры капсида полезно не только для фундаментального понимания того, как функционирует вирус, но и для создания нового класса противовирусных препаратов. На данный момент существует восемь различных классов препаратов против ВИЧ (нуклеозидные и не-нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы, ингибиторы вирусной протеазы, ингибиторы слияния и т.д.), отличающихся друг от друга тем, с каким белком они связываются и какой этап жизненного цикла вируса они блокируют. Но все они обладают одним существенным недостатком: вирус со временем вырабатывает к ним устойчивость и препараты перестают действовать. Вирус иммунодефицита человека уникален тем, что в его геноме очень часто, гораздо чаще, чем у других болезнетворных вирусов, происходят мутации. Через некоторое время в организме пациента может появиться форма вируса с мутацией, делающей его устойчивым к действию принимаемого препарата. Эта форма получает эксклюзивную способность размножаться и передает эту мутацию дочерним вирусным частицам. В результате количество жизнеспособного вируса в крови пациента (вирусная нагрузка) увеличивается, иммунная система снова начинает разрушаться, и приходится подбирать новую схему лечения с другими препаратами. Поэтому создание новых лекарств, к которым вирус пока не выработал устойчивость, остается важной и актуальной задачей.

На момент написания этого текста (май 2021 года) GS-6207 (Lencapavir) проходит клинические испытания фазы 2/3 среди пациентов с формами вируса, устойчивыми к другим препаратам. Судя по предварительным результатам, Lencapavir хорошо переносится и вызывает снижение вирусной нагрузки у большинства пациентов. Большим его плюсом является то, что для эффективной борьбы с вирусом достаточно делать инъекции раз в полгода, в этом плане он гораздо удобнее большинства других антиретровирусных препаратов, которые нужно принимать каждый день. Возможно, его удастся применять не только для терапии ВИЧ-инфекции, но и для предотвращения заражения; клинические испытания по профилактике заражения в группах риска планируются в ближайшем будущем. Теоретически, и к Lencapavir’у вирус может со временем выработать устойчивость (хотя у пациентов, участвующих в клинических испытаниях, этого пока не произошло), но знания о его структуре и механизме действия помогут создать на его основе препараты следующего поколения, продолжив гонку, в которой медицинские химики соревнуются с эволюцией.

Рисунок Екатерины Кузиной, структуры из базы данных Protein Data Bank визуализированы с помощью программы PyMOL.

Читайте также: