Материал: Кузнецова Л.В., Бабаджан В.Д., Харченко Н.В. та ін. Імунологія

Хемокіни і їх роль в патогенезі ВІЛ-інфекції. Зовнішня клітинна мембрана може мати декілька рецепторів для різних типів вірусу, але саме конкретний вірус взаємодіє з певним рецептором.

Експериментальним шляхом встановлено, що одних CD4-рецепторов для проникнення вірусу в клітину недостатньо. Був зроблений висновок про існування додаткових рецепторів - корецепторів.

В 1996 р. опубліковані дані, згідно яким люди, що не мають рецептора CCR5 на моноцитах, можуть бути несприйнятливими до ВІЛ-інфекції, оскільки саме цей рецептор спільно з CD4 визначає здатність ВІЛ прикріплятися до клітин людини, а потім проникати в них з подальшим їх руйнуванням і розвитком синдрому імунодефіциту. Рецептор CCR5 є природним лігандом хемокіна.

Хемокіни - це низькомолекулярні молекули, які продукуються в основному клітинами запалення (лімфоцити, макрофаги, гранулоцити і еозинофіли) у відповідь на стимуляцію антигенами, мітогенами та іншими активаторами. Вони забезпечують направлений рух клітин, що мають хемокінові рецептори. Цей феномен називається хемоатракцією.

З біологічної точки зору, хемокіни є білками, що мають у складі 68120 амінокислот. Залежно від порядку цистеїнових послідовностей хемокіни діляться на С-Х-С (α-хемокіни), С-С (β-хемокіни) і С-хемокіни. Хемокіни гомологічні по структурі між собою і можуть зв'язуватися з одними і тими ж рецепторами.

У таблиці 78 приведені рецептори, їх ліганди і клітини, що несуть рецептори (по C.R. Machery).

Таблиця 78 Рецептори, їх ліганди і клітини, що несуть рецептори

атрактний білок; Eotaxin - хемоатрактант для еозинофілів; GRO - білок, що активує нейтрофіли, чинник зростання меланоми; NAP - білок, що атрактує нейтрофіли; ENA - епітеліальний білок, що активує нейтрофіли; IP-10 - білок, що індукує продукцію ін- терферону-γ (ІФН-γ); Mig - індуктор ІФН-γ; SDF - стромальний атрактуючий чинник.

Хемокіновий рецептор CXCR4 забезпечує проникнення ВІЛ, тропного до Т-клітин, CCR2 - до макрофагів, CCR3 - до еозинофілів, CCR5 - до Т- хелперів 1 типу. Еотаксин перериває зв'язок вірусу з рецептором CCR3, що указує на важливішу роль останнього в патогенезі ВІЛ-інфекції. Природні ліганди (MIP-1 (α, β) і RANTES блокують макрофаготропну ВІЛ-інфекцію, але не інфекцію, викликану вірусами, тропними до Т-клітин.

У природних умовах тільки CCR5 і CXCR4 рецептори здатні розпізнавати ВІЛ-1. В зв'язку з цим важливо відзначити, що генетичний дефект, пов'язаний з відсутністю CCR5, майже повністю виключає можливість зараження ВІЛ-1.

Імунопатогенез. Дендритні клітини, (клітини Лангерганса, спеціалізовані клітини шкіри і слизових оболонок) одними з перших стикаються з ВІЛ в слизових оболонках і, згідно своєму призначенню, захоплюють, переробляють і переносять його на свою поверхню. Після цього вони мігрують у лімфоїдну тканину, де представляють антиген Т-лімфоцитам, внаслідок чого відбувається активація останніх.

Оболонковий білок gp120 ВІЛ-1 зв'язується з CD4, а також хемокіновими рецепторами, і починається складний біологічний процес взаємодії вірусу з клітиною, що закінчується синтезом нового покоління віріонів.

Вірус і клітина-мішень зближуються, після чого вірус розпізнає специфічні для нього рецептори. Обов'язковою умовою є наявність двох рецепторів, причому вони повинні бути розташовані достатньо близько один від іншого.

СD4-зв’язуюча ділянка оболонкового білка gpl20 з'єднується з СD4рецептором клітини-мішені. Цей крок негайно приводить до конформаційних змін, а окремі ділянки білків міняють своє розташування одна відносно іншої. В результаті відкривається і стає доступна для взаємодії друга ділянка gpl20, призначена для пов'язання з корецептором CCR 5.

На наступному етапі відбувається взаємодія CCR5 з CCR5-зв'язуючою ділянкою gpl20. Після завершення цього процесу починаються конформаційні зміни gp41. Позамембранна частина gp41 включає дві б-спіралі: HR 1 і HR 2, які по черзі починають «закручуватися». В результаті молекула gp41 сильно коротшає, зближуючи вірусну і клітинну мембрани. Конформаційні зміни супроводжуються вивільненням енергії, яка ініціює змішування ліпідних шарів. В процесі злиття беруть участь 4-6 молекул CCR5, багато молекул CD4 і 3-6 Env-тримерів.

Після злиття вірусна мембрана втрачає білки gp41 і gp120. РНК вірусу в оточенні нуклеокапсидних і капсидних білків потрапляє в клітину, і віріон «приступає» до процесу «роздягання». В результаті ослаблення

міжмолекулярних зв'язків оболонки вірусу руйнуються. Під дією ферменту МАР-кінази відбувається фосфорилування матриксного білку.

Після «роздягання» вміст капсиду, і перш за все РНК, поступає в цитоплазму клітки, і починається зворотна транскрипція вірусної РНК за участю ферменту зворотної транскриптази.

У цитоплазмі інформація з вірусної РНК за допомогою зворотної транскриптази (ревертази) переписується на ДНК.

Провірусна ДНК, сформована в цитоплазмі, транспортується в ядро клітини у складі нуклеопротеїнового комплексу. Ядерна ДНК захищена двохшаровою мембраною. Вона є бар'єром для більшості ретровірусів. Під час мітозу мембрана розчиняється і ядро стає доступним для проникнення вірусного генетичного матеріалу.

Відмінністю ВІЛ-1 є його здатність транспортувати свою ДНК через інтактну ядерну мембрану. Це дозволяє вірусу заражати клітини, що не діляться, макрофаги і мікрогліальні клітини.

На наступному етапі провірусна ДНК вбудовується в хромосомний апарат клітини. Фермент інтеграза на трьох кінцях молекули провіруса видаляє по два нуклеотиди, а також надрізає хромосомну ДНК. Клітинні ферменти репарації ДНК «прибирають» зайві нуклеотиди на п'яти кінцях провіруса, добудовують «пропущені частки» і за допомогою інтегрази зшивають кінці провірусної і хромосомної ДНК. Після вбудовування провірусна ДНК служить матрицею для транскрипції.

Транскрипція. Фермент РНК-полімераза, використовуючи провірусну ДНК як матрицю, синтезує матричну вірусну РНК (мРНК). Знов утворена мРНК ВІЛ-1 транспортується з ядра в цитоплазму. Перед цим вона повинна пройти в ядрі процес дозрівання, або процесингу. Остаточне формування мРНК відбувається після приєднання послідовності з аденозинтрифосфатів.

Дозріла мРНК експортується в цитоплазму клітини, де виконує дві функції: служить матрицею для трансляції (синтезу білків) і вбудовується в нові вірусні частинки як геном РНК.

Вірусні білки в процесі трансляції синтезуються точно так, як і клітинні білки.

Збірка нових вірусних частинок відбувається поблизу плазматичної мембрани, після цього вони відокремлюються від клітинній поверхні.

В- і Т-лімфоцити - головні ефекторні клітини антиген-специфічної імунної відповіді. Їх функція залежить від дендритних клітин. Розпізнавання антигену Т-лімфоцитами можливо тільки після попередньої переробки і представлення пептидних фрагментів антигену дендритними клітинами.

З цієї миті запускається каскад імунопатологічних реакцій, що характеризуються порушенням роботи імунної системи, яке супроводжується розвитком клінічних симптомів.

Вірусна інфекція надає хронічну збудливу і стимулюючу дію на імунну систему. Ураження імунної системи носять кількісний і якісний характер: кількісні полягають в зміні чисельності клітин, якісні - в порушенні функції клітинних субпопуляцій.

Механізми зменшення кількості Т-лімфоцитів. Ключовим чинником в патогенезі ВІЛ-інфекції є зменшення популяції СD4+-лімфоцитів. Зникнення лімфоцитів CD4 з кровотоку має складний механізм і передбачає загибель клітин, недостатнє вироблення нових і перерозподіл наявних лімфоцитів в лімфоїдні тканини. Механізми знищення, які можна пов'язати з інфікованими Т-клітинами CD4+, називають прямими, а способи знищення неінфікованих T-хелперів об'єднують поняттям «Непрямі механізми».

Тільки 1% Т-клітин гине, будучи інфікованими ВІЛ-1, останні 99% - за іншими причинами. Однією з причин можна назвати пошкодження мембрани клітини, що відбувається при відокремленні вірусних частинок.

У міру розмноження вірусу в цитоплазмі відбувається накопичення вірусних білків і нуклеїнових кислот. Знов утворений вірус живе за рахунок клітини і використовує для власного розвитку всі її ресурси. Підсумком цього стає прискорене виснаження запасів живильних речовин і енергоресурсів клітини.

Взаємодія gpl20 ВІЛ-1 з мембраною СD4+-лімфоцитів приводить до програмованої клітинної загибелі - апоптозу зрілих СD4+-лімфоцитів або СD34+-гемопоетичних клітин-попередників навіть без інфікування їх вірусом.

Т-супресори, NК-клітини розчиняють інфіковані СD4+-лімфоцити, а разом з ними і вірус; цей прямий шлях називають ще цитотоксичним.

ВІЛ-інфіковані клітини в результаті злиття мембран утворюють групи (кількість клітин в них доходить до 500), що отримали назву синцитія. На поверхні клітин визначається молекула білка Env, який має спорідненість до СD4-рецептору і формує «містки» між сусідніми лімфоцитами. За зближенням клітин слідує їх злиття. Клітини, що потрапляють в таку мережу, стають досяжними для вірусу, а також втрачають свою функціональну активність і можуть знищуватися організмом.

Час напівжиття ВІЛ-1 - час, який потрібний 50% віріонів, щоб проникнути у клітини, розмножитися і заразити нову мішень, - за оцінками різних дослідників, він складає від півгодини до 1-2 днів. Це озна-

чає, що в організмі інфікованої людини щодня утворюються від 2000 до 20000 млн нових вірусних частинок.

Більше 99% вірусних частинок продукують СD4+-лімфоцити (близько 2,6x109 клітин щодня), решта частина припадає на макрофаги. Інфіковані Т-клітини живуть не більше 3 днів, а значить, мільярди нових СD4+-лімфоцитів повинні заповнювати нестачу приблизно з такою ж швидкістю. Близько 2% цих клітин потрапляє в кров, а останні населяють собою лімфовузли та інші тканини. Це відбувається протягом тривалого часу, поки імунна система в змозі підтримувати відносну рівновагу між руйнуванням і синтезом інфікованих клітин (тривалість складає в середньому 11 років). При природному перебігу ВІЛ-інфекції кількість лімфоцитів CD4+поступово знижується, тоді як концентрація ВІЛ в крові - збільшується. На певному етапі імунна система вже не в змозі самостійно поновлювати свої клітини, що приводить до розмноження вірусу і розвитку імунодефіциту.

Кількісні зміни в роботі клітинної ланки імунітету неминуче супроводжуються порушеннями якісного характеру - зниженням функціональної активності Т-лімфоцитів.

Клітинна імунна відповідь. В залежності від цитокінів, що секретуються, Т-хелпери діляться на два типи. Т-хелпери 1 типу виробляють в основному інтерлейкін 2 (IL-2) та інтерферон-α. Ці цитокіни підтримують ефекторні функції імунної системи (цитотоксичних Т-лімфоцитів, NK-лімфоцитів, макрофагів). Т-хелпери 2 типу виробляють переважно IL-4, IL-5, IL-6 і IL-10, які активують гуморальну відповідь. Т-лімфоцити втрачають здатність продукувати Т-клітинний ростовий чинник - IL-2, внаслідок цього порушується диференціювання Т-клітин в різні функціональні субпопуляції - CD4 і CD8, а також активність NK-клітин.

IL-6 відіграє головну роль в термінальному В-клітинному диференціюванні в імуноглобулін-секретуючі клітини. Оболонковий білок вірусу діє безпосередньо на CD4 клони Т-клітин, індукуючи синтез IL-6 і збільшуючи його продукцію. Зменшення субпопуляції Т-хелперів 1 типу супроводжується зниженням вироблення α- і γ-інтерферону. У свою чергу, функціональна активність NK-лімфоцитів знаходиться під безпосереднім впливом таких цитокінів, як IL-2 і γ-інтерферон.

В процесі розвитку ВІЛ-інфекції не тільки уражуються лімфоцити з СD4+-фенотипом, але і порушується функція лімфоцитів з СD8+-фено- тіпом, тобто Т-супресорів. Білок вірусу р15 надає супресивну дію на продукцію Т-клітинами IL-2 і γ-інтерферону.

З IL-2 та іншими цитокінами тісно пов'язана функція цитотоксичних