Институт иммунологии
Микробициды для топической иммунопрофилактики ВИЧ-инфекции
Жернов Ю.В., Хаитов М.Р.
РЕЗЮМЕ
Микробициды являются антисептическими топическими лекарственными средствами, способствующими напрямую или опосредованно сдерживать проникновение инфекционного агента в организм человека, тем самым предотвращая половую передачу вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и других заболеваний, передающихся половым путем. Они обладают не только прямым местным противовирусным механизмом действия при половой передаче ВИЧ, но и влияют на компоненты мукозального иммунитета во влагалище.
В данной статье авторами рассмотрены фармацевтические и биомедицинские аспекты применения кандидатных микробицидов, представлены разнообразные классификации этих препаратов, описаны наиболее значимые представители каждой химической группы, указаны механизмы их действия. Помимо этого даны представления о структуре и функции мукозального иммунитета и показана значимость мукозального иммунного ответа на вирус при половой передаче ВИЧ-инфекции. Отдельно рассматриваются экспериментальные модели, которые применяются для тестирования кандидатных микробицидов. Для каждого описанного в статье химического соединения представлен краткий обзор доклинических и клинических исследований по разработке на его основе микро- бицида. Даны общие представления о таком новом разнообразном классе медицинских иммунобиологических препаратов, как микробициды, которые должны в ближайшем будущем уменьшить риск половой передачи ВИЧ и сдержать эпидемию ВИЧ-инфекции и синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).
Ключевые слова: ВИЧ-инфекция, СПИД, микробициды, топическая профилактика, мукозальный иммунитет.
Microbicides for topical immunoprevention of HIV infection
ABSTRACT
Microbicides are antiseptic topical drugs that help directly or indirectly inhibit the penetration of an infectious agent into the human body, thereby preventing the sexual transmission of HIV-infection and other sexually transmitted diseases. Microbicides have an antiviral mechanism of action in the sexual transmission of HIV and affect the components of mucosal immunity in the vagina. In this article, the pharmaceutical and biomedical aspects of microbicide application are examined and diverse classifications of microbicides are presented. For each group of chemicals, the most important representatives and their mechanisms of action are described.
This article also presents the structure and function of mucosal immunity, and shows the importance of the mucosal immune response in the sexual transmission of HIV. This work also exhibits the experimental models for testing of candidate microbicides. For each compound described, a review of preclinical research and clinical trials is provided, covering its development as a microbicide. This paper gives an overview of microbicides, a new class of chemically diverse immunobiological medications reducing the risk of sexual transmission of HIV. The use of microbicides is believed to curb the HIV/AIDS epidemic in the nearest future.
Key words: HIV infection, AIDS, microbicides, topical prevention, mucosal immunity.
ВВЕДЕНИЕ
По данным ЮНЭЙДС, в 2017 г. число живущих с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) в мире составило 36,9 млн, из которых около 10% являются детьми моложе 15 лет. В 2017 г. число новых случаев заражения ВИЧ составило более 1,8 млн человек. От оппортунистических инфекций при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД) в 2017 г. умерли более 940 тыс. человек При этом к концу 2017 г. уже более 35 млн больных СПИДом умерли во всем мире с момента фиксирования первых случаев заражения в 1981 г.
В 2017 г. в России зарегистрировано более 1,1 млн ВИЧ-инфицированных, в том числе 8 527 детей, из которых 6 532 рождены ВИЧ-инфицированными матерями [1]. Однако оценочно в России проживает не менее 1,5 млн ВИЧ-инфицированных граждан и 100 тыс. временно прибывших ВИЧ-инфицированных иностранцев. Борьба с ВИЧ-инфекцией и мониторинг ВИЧ-инфекции и СПИДа остаются важнейшими задачами российского здравоохранения [2].
Проблема ВИЧ-инфекции еще далека от своего разрешения. Однако первичная серодиагностика ВИЧ-инфекции в комбинации с высокоактивной специфической антиретровирусной терапией позволила приостановить распространение эпидемии и продлить жизнь инфицированных пациентов [3]. Стало понятным, что до момента появления эффективной вакцины необходим комплексный подход в борьбе с ВИЧ-инфекцией и СПИДом с применением всех средств терапии и профилактики. Более того, проведенные исследования достоверно показывают, что профилактика ВИЧ-инфекции в группах высокого риска является экономически более выгодной, чем терапия [4].
В макрорегионах мира эпидемия ВИЧ-инфекции и СПИДа является неоднородной. В развитых странах за последние 5 лет эпидемию удалось повернуть вспять за счет проведения единых государственных программ лечения, а также активной разработки учеными лекарственных препаратов и вакцин против ВИЧ-инфекции. В развивающихся странах наблюдается противоположная ситуация, происходит экспоненциальный рост числа новых случаев заражения ВИЧ, причем более 50% случаев регистрируются среди женщин [5]. Феминизация ВИЧ-инфекции характерна для поздних стадий эпидемий при заражении все большего числа людей. Наихудшая ситуация наблюдается в странах Южной Африки, где менее чем 7% женщин вступают в половые контакты с новым партнером с презервативом, при этом в Южной Африке проживает около 20% от числа всех инфицированных ВИЧ [6]. В связи с этим остро стоит вопрос разработки дополнительных средств профилактики, контролируемых женщиной, вне зависимости от полового партнера. Такими средствами профилактики стали микробициды.
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О МИКРОБИЦИДАХ
Под микробицидами следует понимать антисептические топические лекарственные средства, способствующие напрямую или опосредованно сдерживать проникновение инфекционного агента в организм человека, тем самым предотвращая заражение. Микробициды наряду с вакцинами и доконтактной профилактикой относятся к средствам биомедицинской профилактики ВИЧ-инфекции и СПИДа. В данной статье рассматриваются микробициды, защищающие от вируса иммунодефицита человека, хотя по определению возможна разработка микробицидов против всех известных заболеваний, передающихся половым путем.
В настоящее время в России, как и во всем мире, микробицидов на фармацевтическом рынке нет. Хотя на разных стадиях фармакологических испытаний находятся десятки препаратов, и более сотни потенциальных веществ тестируются на анти-ВИЧ-активность. Разработка и поиск эффективных микробицидов являются актуальной задачей биомедицинской профилактики ВИЧ-инфекции и СПИДа [7]. Использование работниками коммерческого секса микробици- дов с эффективностью 50-80% позволит снизить ежедневный риск заражения на 28%, а микроби- цидов с эффективностью 30-50% (подавляющее большинство современных тестируемых микро- бицидов) - на 17%. Микробицид с эффективностью 60%, используемый в 73 развивающихся странах, при учете, что только 20% женщин этих стран сексуально активны, сможет предотвратить заражение 2,5 млн людей ВИЧ-инфекцией за 3 года. Наиболее масштабные клинические испытания микробицидных препаратов на сегодняшний день проведены CAPRISA (1,0%-й вагинальный гель тенофовир) и VOICE (1,0%-й вагинальный гель тенофовир в комбинации с двумя оральными препаратами Viread и Truvada на основе тенофо- вира). Есть данные о том, что степень защиты от заражения ВИЧ среди исследуемых групп мужчин, практикующих секс с мужчинами, при использовании микробицидов составила более 90%, причем защита от заражения может быть близка к 100% при регулярном и достаточном применении Truvada [8].
Перед разработчиками микробицидов поставлены глобальные задачи: микробициды должны осуществлять первичную защиту от ВИЧ (в отсутствии презервативов), вторичную защиту от ВИЧ (при разрыве презерватива) и, что немаловажно, микробициды являются препаратами сдерживания эпидемии до момента разработки анти-ВИЧ-вакцин. Микробициды должны отвечать следующим требованиям: быть безопасными для человека и не разрушать эпителиальные барьеры в местах их нанесения, обладать высокой эффективностью и продолжительностью действия, кумулятивным эффектом, защищать от нескольких инфекционных агентов, оказывать спермицидный и ранозаживляющий эффекты, иметь низкую себестоимостью и отпускаться в аптеках без рецепта.
МУКОЗАЛЬНЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ ПРИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ
Так как микробициды созданы для профилактики половой передачи ВИЧ-инфекции, они способны влиять на мукозальный иммунный ответ во влагалище. Мукозальная иммунная система является сдерживающим фактором для инфекционных агентов при половом пути передачи, являясь автономной подсистемой иммунитета. Главной составляющей мукозальной иммунной системы наряду с эпителием барьерных органов является мукозо-ассоциированная лимфоидная ткань.
Дистальные отделы женских половых путей выстилает многослойный плоский неороговеваю- щий эпителий, эксперессирующий толл-подобные рецепторы и выделяющий слизь, включающий клетки Лангерганса и CD8aa+ gфT-клетки. В подслизистом слое находятся макрофаги, NK-клетки, интерстициальные дендритные клетки, CD4+ и CD8+ T-клетки, B-клетки [9--11]. Миграция клеток осуществляется в региональные лимфатические узлы, где происходит иммунный ответ.
Особенностями мукозальной иммунной системы дистальных отделов урогенитального тракта являются: преобладание иммуногобулина (Ig) G по сравнению с секреторным IgA (sIgA), отсутствие организованных лимфатических фолликулов в субмукозе, влияние половых гормонов на регуляцию иммунных процессов. Слизистый секрет содержит флору Дедерлейна: лактобациллы, бифидобактерии, пептострептококки, представляющие 80-95% всей микрофлоры, составляющие нормоценоз влагалища. Доля лактобацилл (палочек Дедерлейна) составляет не менее 80% от общего количества микроорганизмов (1081012 КОЕ/мл). Во влагалище присутствуют Н2О2, лизоцим, антимикробные пептиды и другие факторы антимикробной резистентности.
Однозначного механизма персистенции ВИЧ через эпителиальный барьер не описано. Известно, что не все вирионы могут проникнуть через слизистые оболочки [12-14]. То есть уже на первых этапах инфекционного процесса происходит селекция генотипа вируса, что отсутствует при парентеральном пути передачи, который, по-видимому, и определяет такое разнообразие циркулирующих рекомбинантных форм ВИЧ.
Мукозальный иммунный ответ на инфекцию ВИЧ-1 включает несколько этапов [15]. Инфекционные вирионы, как ассоциированные с клетками, так в виде свободных частиц, заражают хозяина по одному из вышеописанных путей. Вирусные частицы, не ассоциированные с клетками, могут быть связаны и нейтрализованы sIgA, молекулы которого секретируются В-клетками на поверхность слизистой [16, 17]. Активацию В-клеток поддерживают мукозные дендритные клетки, которые помогают в их переключении c выработки IgG на sIgA [18]. Не связавшиеся с sIgA вирусные частицы захватываются дендритными клетками и попадают в субмукозный эпителий, где заражают Т-клетки CD4+ и макрофаги. Однако ВИЧ, захваченный дендритными клетками, может быть блокирован по Fc-опосредованному механизму. ВИЧ-специфические нейтрализующие антитела могут ингибировать передачу вируса от дендритных клеток к Т-клеткам [19]. Существует, вероятно, еще множество неописанных механизмов ингибирования вируса в субму- козе, которые являются второй селективной системой для генетического разнообразия ВИЧ при половом механизме передачи.
После передачи ВИЧ СИ4 Т-клеткам микро- циркуляторного русла наступает системный иммунный ответ, при котором вирус-специфические антитела связывают вирионы и нейтрализуют их или связываются с Бе-рецепторами, опосредуя активацию антивирусного ответа другими клетками. Т-клетки СИ8+ продуцируют цитокины и лизируют зараженные Т-клетки СИ4+, а Т-клетки СИ4+ продуцируют цитокины и костимулируют эффекторные клетки, такие как цитотоксичные Т-лимфоциты [15]. Время наступления системного иммунного ответа от момента инфицирования варьирует в пределах 48-72 ч.
Учитывая описанное, при разработке микро- бицидов крайне важно понимать, что для обеспечения первой линии защиты от проникновения ВИЧ через слизистую необходимо не только, чтобы данные препараты обладали противовирусной активностью, но и не нарушали нормофлору влагалища, не разрушали эпителий и не приводили к большей возможности проникновения вируса. При этом конкурентным преимуществом при создании микробицидов является наличие у них способности к стимулированию мукозального иммунного ответа - второй линии защиты от проникновения ВИЧ, например способности вызвать эффективные В-клеточные ответы с продолжительно циркулирующими защитными №АЬб на слизистых оболочках.
КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ МИКРОБИЦИДОВ
Все современные кандидатные микробициды можно разделить на препараты быстрого действия, которые должны быть использованы в течение 1 ч до или после полового акта, и препараты, способные высвобождать активный компонент длительное время (пролонгированного действия). К первому типу можно отнести такие формы выпуска микробицидов, как гели, кремы, мази, лосьоны, аэрозоли, таблетки, жидкости для полоскания и аппликационные пленки. Преимуществом этих форм микробицидов является простота их нанесения или введения, недостатком - непродолжительный период действия активного компонента в связи с быстрым удалением с поверхности эпителия.
Ко второму типу препаратов относят ми- кробициды, форма выпуска которых сочетается со специальными приспособлениями - контрацептивными губками, вагинальными кольцами, маточными (цервикальными) колпачками, либо заключена в вагинальные или ректальные свечи. Преимуществом таких форм выпуска микроби- цидов будет являться более длительный период поддержания вирулицидной концентрации активного вещества (свечи - около 12 ч; губки, колпачки и кольца требуют замены только один раз в месяц). Недостатком форм микробицидов с длительным механизмом действия является их механическая установка, которая может потребовать гинекологического вмешательства.