HIV-infection and AIDS. Molecular basis of pathogenesis

1. ВІЛВІЛ.. СНІДСНІД
Нагібін В.С.Нагібін В.С.
К.м.н., старший науковийК.м.н., старший науковий
співробітник Інституту фізіологіїспівробітник Інституту фізіології
імені О.Богомольцяімені О.Богомольця

2. ВІЛ-інфекціяВІЛ-інфекція
ПрогресПрогресуючеуюче інфекційне захворювання,інфекційне захворювання,
що характеризується специфічнимщо характеризується специфічним
ураженням імунної системиураженням імунної системи
За ВООЗ
I стадія — початкова (гостра) ВІЛ-інфекція
II стадия — персистуюча генералізована
лімфаденопатія
III стадия — СНІД-ассоційований комплекс
IV стадия —СНІД

3. Перша назва нозології введеної за 5-ма
випадками -
GRID (gey related immunodeficiency)
Існувала назва
4 H (Haiti, haemophilia, homosexual, heroin)
Термін СНІД введено в 1982-му році для
позначення нової хвороби, а з 1987-го року для
позначення кінцевої стадії ВІЛ-інфекції.

4. ІмунодефіцитІмунодефіцит
це порушення імунологічноїце порушення імунологічної
реактивності обумовлені нестачеюреактивності обумовлені нестачею
або повною відсутністю певногоабо повною відсутністю певного
компоненту імунної системикомпоненту імунної системи
 Первинні, або вродженніПервинні, або вродженні
 Вторинні, або набуті (імунодепресія)Вторинні, або набуті (імунодепресія)

5. Набутий імунодефіцитНабутий імунодефіцит
 Променева хворобаПроменева хвороба
 ХіміотерапіяХіміотерапія
 Лейкози, лімфомиЛейкози, лімфоми
 Вірусні захворювання (Вірусні захворювання (HTLVHTLV,, HIVHIV))

6.  Незнайома не під якими назвами клінічна картина йНезнайома не під якими назвами клінічна картина й
аналіз кровіаналіз крові
 На початку епідемії 90 % хворих – чоловіки, а післяНа початку епідемії 90 % хворих – чоловіки, а після
5 років – жінки і чоловіки 1:1 Отже вона не5 років – жінки і чоловіки 1:1 Отже вона не
персистувала давноперсистувала давно
 Велика соціальна значимість (ВІЛ-дисиденти,Велика соціальна значимість (ВІЛ-дисиденти,
дискримінація хворих, кошти виділені на боротьбу)дискримінація хворих, кошти виділені на боротьбу)
ВІЛ-інфекція – абсолютнеВІЛ-інфекція – абсолютне
нове захворювання. Ценове захворювання. Це
абсолютна нова пандеміяабсолютна нова пандемія

7. Розповсюдженість ВІЛ-інфекціїРозповсюдженість ВІЛ-інфекції
 35.4 мільйони людей (в 2006 – 40 млн (0,66 %35.4 мільйони людей (в 2006 – 40 млн (0,66 %
населення Землі))населення Землі))
 Більше 1 % в деяких країнах Африки (0,35 % по Європі)Більше 1 % в деяких країнах Африки (0,35 % по Європі)
 В 2012 році заново інфіковано 2,3 млн, 1,6 млн померлоВ 2012 році заново інфіковано 2,3 млн, 1,6 млн померло
 В Україні на 2014 рік – 0,9 %В Україні на 2014 рік – 0,9 %

8. Етіологія. ВІЛЕтіологія. ВІЛ
 Родина РетровірусиРодина Ретровіруси
 Рід ЛентівірусРід Лентівірус
 2 види: ВІЛ-1 (4 групи, 11 підгруп, всі небезпечні2 види: ВІЛ-1 (4 групи, 11 підгруп, всі небезпечні
для людини, але дуже різна ступінь епідемічності)для людини, але дуже різна ступінь епідемічності)
та ВІЛ-2 (8 груп, тільки дві епідемічні для людини)та ВІЛ-2 (8 груп, тільки дві епідемічні для людини)
 Походження (макаки, мангабеї (мартишки)) ВІЛ-2Походження (макаки, мангабеї (мартишки)) ВІЛ-2
ближче доближче до TLVTLV мангабемангабеїївв

9. Відкриття вірусуВідкриття вірусу
 1983 р., Франція, Люк Монтан1983 р., Франція, Люк Монтан’’є і майжеє і майже
одночасно Роберт Галло в США.одночасно Роберт Галло в США.
 Нобелівська 2008 року тільки французамНобелівська 2008 року тільки французам
Роберт ГаллоРоберт ГаллоФрансуаза Барре-Синусси,Франсуаза Барре-Синусси,Люк МонтанЛюк Монтан’’єє

10. Будова віріонаБудова віріона
Зовні БІЛІПІДНИЙ
ШАР отриманий при
відбруньковуванні з
клітини-хозяїна.
Отже:
Можуть бути
“шматки”
поверхневих
молекул, наприклад
МНС, що дозволяє
зв’язуватись з
різними клітинами

11. Геном ВІЛГеном ВІЛ
LTR - Кінцеві повтори
Gag (group specific antigen)
gp160
Pol (polymerase)
Revertase, integrase, protease
Env (envelope)p17, p24
Tat (transactivator)
Rev (Regulator of Virus)
Nef (negative
factor)
У ВІЛ існує 9 різних рамок зчитування, що дозволяє
генам «накладатися» в структурі геному
Vpr, Vpu, Vif – інші регуляторні вірусні
гени

12. Потрапляння вірусаПотрапляння віруса
ШЛЯХИ ПЕРЕДАЧІШЛЯХИ ПЕРЕДАЧІ
СтатевийСтатевий
Переливання кровіПереливання крові
ІнструментарійІнструментарій
Немедичні маніпуляціїНемедичні маніпуляції
ВІРУС ПОТРАПЛЯЄВІРУС ПОТРАПЛЯЄ
 КровКров
 Слизові оболонкиСлизові оболонки

13. На слизовихНа слизових
SSссavengeravenger-рецептор-рецептор – фагоцитоз– фагоцитоз
(макрофаги)(макрофаги)
ЛектиниЛектини – опсонізація і фагоцитоз або– опсонізація і фагоцитоз або
кліренскліренс
ТТ--лімфоцити –лімфоцити – γδγδ (?)(?)
ІІgg при повторному потраплянні (?)

14. Глікопротеїни оболонкиГлікопротеїни оболонки
віріонавіріонаПереважно
електростатична та
ван-дер-ваальсова
взаємодія з CD4,
тобто не така вже
й специфічність.
Походить з gp160,
що далі
розщеплюється
фуріном
Фурін – пропротеїн конвертаза, кальцій-залежна
серинова ендопептидаза. Його нормальні субстрати –
пропаратиреоїдний гормон, TGFβ, тощо. Переважно
працює в апараті Гольджі

15. Рецептори на клітинахРецептори на клітинах:: ССD4D4
СD4+ TL – це Т-хелпери

16. Рецептори на клітинахРецептори на клітинах:: ССССRR55
CXCRCXCR44
 С-кінцевий
домен
інтерлейкінів
містить цитеїн
(с). СС, CXC,
тощо
 Рецептори до
них ССR, CXCR,
тощо
Вони виконують корецепторну функцію, але можуть
бути і достатніми для потрапляння вірусу

17. Інвазія в клітинуІнвазія в клітину
Інші
корецептори
або рецептори:
Dendritic Cell-
Specific
Intracellular
Grabbed non-
Integrin (CD209),
Гепарансульфат
(HSPG)

18. Клітини-мішеніКлітини-мішені
 CD4+CD4+ Т лімфоцитиТ лімфоцити
 Моноцити/макрофагиМоноцити/макрофаги
 МікрогліяМікроглія
 ЕндотеліоцитиЕндотеліоцити
 АстроцитиАстроцити

19. Зворотня транскрипція таЗворотня транскрипція та
транспорт в ядро.транспорт в ядро.
pre-integration complexpre-integration complex
Vpr (Vpx)
вірусний
протеїн R,
що
взаємодіє
з нуклео-
поринами
і формує
преінтегра
ційний
комплекс

20. Інтегрування в ДНКІнтегрування в ДНК
 Відщеплення кінцевих 3’ нуклеотидів
 Розрив ДНК хазяїна (атака гідроксильними групами)
 Власне інтеграція (фосфодіефірні зв’зки)
 Репарація

21. Транскрипція ВІЛ провірусу.Транскрипція ВІЛ провірусу.
TAT-TARTAT-TAR
Вірус може самостійно
активувати свою
транскрипцію через
транскрипційний
фактор Тат.
Клітинна РНК
полімераза
POL II гальмується
негативним фактором
елонгації NELFТат з’єднується з петлею
новостворюваної РНК – Tar – і активує
подальшу транскрипцію залучаючи
positive elongation factor pTEFb, що
включає Cdk9 та CyclT1

23. Якщо клітина ділиться, то провірусна ДНК
реплікується. Під час цього провірусна ДНК не
транскрибується.
Для транскрипції вірусу необхідно багато
клітинних факторів, що працюють при активації
Т-хелперів (PIC, pTEFb, цикліни та cdk, тощо)
Отже вірусу вигідно самому активізувати клітину:
- інтерлейкіни
- прозапальні медіатори
- індукція апоптозу

24. ІНШІ ВІРУСНІ ПРОТЕЇНИ

25. NEF – активує Src (нерецепторна тирозинова протеїнкіназа) – активізація Т-
хелперних функцій
NEF – зв’язаний з ліпідними швами багатими на холестерин, участь в
відбруньковуванні
VPU – запуск убіквітинізації CD4 рецептора та деяких інших – ухилення від
функцій, попередження потрапляння інших віріонів
VPR – поєднується з нуклеопорінами і допомагає при вході і виході, а також
індукує фосфорилювання Cdk 1та 2 і арест клітини в G2/M. Поєднується з
мітохондріальною порою напряму і запускає апоптоз
VIF викликає убіквітинізацію APOBEC ("apolipoprotein B mRNA editing enzyme,
catalytic polypeptide-like") C-to-U editing enzyme викликає мутації в LTR і
блокує транскрипцію
VPX аналог VPR у ВІЛ-2
ІНШІ ВІРУСНІ ПРОТЕЇНИ

26. Сплайсінг нових вірусних РНКСплайсінг нових вірусних РНК
Фактор регуляції вірусуФактор регуляції вірусу REVREV
У цьому випадку
синтезується велика
молекула білку, яка в
подальшому
розщеплюється
вірусною протеазою
У цьому випадку будуть
синтезуватися одразу
готові вірусні білки
Цілі РНК вірусу
підуть на зборку
нових віріонів

27. Відбруньковування нових віріонів

28. CD4+ TL

29. CD4+ TL
Вторинний імунодефіцит наступає через
цитопатогенну дію вірусу
Загибель клітини-хазяїна від CD8 +TL
Розчинний gp120 на поверхні неінфікованих
клітин активує NK та FcR
Суперантигенна поліклональна гіперактивація

30. Макрофаги
 Збільшення продукції прозапальнихЗбільшення продукції прозапальних
цитокінів (tumor necrosis factor alpha, IL-1,цитокінів (tumor necrosis factor alpha, IL-1,
and IL-6)and IL-6)
 Пригнічення фагоцитозу, зокремаПригнічення фагоцитозу, зокрема
фагоцитозу апоптотичних тілець, щофагоцитозу апоптотичних тілець, що
індукуєтьсяіндукується NefNef
 Пригнічення злиття фагосом з лізосомамиПригнічення злиття фагосом з лізосомами
-Порушення хемотаксису-Порушення хемотаксису
-- Пригнічення ацидіфікаціїПригнічення ацидіфікації
лізосомлізосом
-- Зниження експресіїЗниження експресії FFс-с-
рецепторіврецепторів

31. Ураження ЦНСУраження ЦНС

32. Ураження ЦНСУраження ЦНС
Развитие слабоумия при
ВИЧ-инфекции
объясняется изменением
уровня микроРНК в
нервных клетках

33. ВІЛ та мікроРНК

34. ДіагностикаДіагностика
 Визначення АНТИТІЛ (переважно до gp120 та р24):
ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay),
Western blot (готові антигени ВІЛу можуть бути
вже на мембрані одразу), ELISA+WB.
 Швидкі тести (OraQuick) на принципі ELISA
 ELISA-dongle для смартфонів

35. ДіагностикаДіагностика
 ВизначенняВизначення АНТИГЕНІВАНТИГЕНІВ (переважно(переважно gpgp120120 та р24, ата р24, а
також інтеграза, протеаза у випадку колитакож інтеграза, протеаза у випадку коли
матеріалом є тканина, або клітиниматеріалом є тканина, або клітини):): Western blot,Western blot,
імунопреципітація тощоімунопреципітація тощо
 Повільні, трудомісні, дорогі – вже неПовільні, трудомісні, дорогі – вже не
використовуютьсявикористовуються

36. Визначення НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ:
- rt-PCR, qPCR
- transcription-based amplification system (TAS)
variation of PCR
ДіагностикаДіагностика
-Quantiplex
bDNA –
branched DNA
test

37. ДіагностикаДіагностика
 Визначення активності вірусної зворотньої
транскриптази шляхом додавання до отриманого
матеріалу LTR і флюорисцюючих антитіл до ДНК

38. Лікування:Лікування:
Інгібітори потрапляння вІнгібітори потрапляння в
клітинуклітину
 Антитіла доАнтитіла до CD4CD4
 АнтагоністиАнтагоністи CCR5 (CCR5 (Maraviroc,Maraviroc, AplavirocAplaviroc))
 ЗвЗв‘‘язуязуєється зться з gp41gp41 і не дає зливатисяі не дає зливатися
мембранам (мембранам (EnfuvirtideEnfuvirtide). Це поліпептид). Це поліпептид

39. ЛікуванняЛікування
Інгібітори зворотньоїІнгібітори зворотньої
транскриптазитранскриптази
 НуклеозидніНуклеозидні ((ZidovudineZidovudine – azidothymidine,– azidothymidine,
AbacavirAbacavir - циклопропіламіноПУРІН тощо- циклопропіламіноПУРІН тощо))
 НенуклеозидніНенуклеозидні – алостеричні інгібітори– алостеричні інгібітори
активного сайту (активного сайту (Nevirapine EtravirineNevirapine Etravirine ))

40. ЛікуванняЛікування
Інгібітори інтегразиІнгібітори інтегрази
Інтеграза має Mg2+ зв’язуючий домен, фосфодіестеразну активність.
Алостеричні інгібітори фосфодіестеразного активного центру –
клінічні дослідження
Єдиний вже впроваджений це Raltegravir , що сам приєднує магній і
блокує Mg2+ зв’язуючий домен

41. ЛікуванняЛікування
Інгібітори протеазиІнгібітори протеази
 Lopinavir
 Ritonavir (одночасно інгібує цитохром Р450,
що метаболізує інші інгібітори протеаз)
 Всі вони алостеричні регулятори активних
центрів.
 Всі вони small-molecules drugs

42. ЛікуванняЛікування
Пошук новихПошук нових
Молекулярний докінгМолекулярний докінг

43. Кумаріни– непрямі антикоагулянти
7-Chloro-5-(2-pyrryl)-3H-1,4-benzo7-Chloro-5-(2-pyrryl)-3H-1,4-benzo
diazepin-2(H)-one1'R,2'S,3')-9-diazepin-2(H)-one1'R,2'S,3')-9-
(2',3‘-Dihydroxycyclopentan-1yl)(2',3‘-Dihydroxycyclopentan-1yl)
-adenine (DHCaA)-adenine (DHCaA)
Difluoromethoxy-1-ethyl-6-fluoro-1,4-Difluoromethoxy-1-ethyl-6-fluoro-1,4-
dihydro-7-[4-(2-methoxyp hen yl)-1-dihydro-7-[4-(2-methoxyp hen yl)-1-
piperazinyl]-4-oxoquinoline-3-carboxylicpiperazinyl]-4-oxoquinoline-3-carboxylic
Речовини, що інгібують ТАТ-ТАR взаємодію
ЛікуванняЛікування
Пошук новихПошук нових

45. Феномен антителозависимого усиления инфекции (antibody-
dependent enhancement, ADE) – FcR-опосередковане зараження
Ограниченность антигенных эпитопов
Большое количество карбонгидратов, экранирующих эпитопы;
и/или ограниченные иммунодоминантные эпитопы
Перекрестно-реактивные детерминанты у семейств
малосвязанных патогенов
Излишняя и олигомерная презентация эпитопов иммунной
системе
Незначительные различия в аминокислотных
последовательностях или в форме антигена и гомологичных
белков хозяина (генетическая рестрикция)
ЩОДО ВАКЦИНИ

46. Білки та їх функціїБілки та їх функції
 Gp160Gp160 далі розщеплюється додалі розщеплюється до GpGp120 та120 та GpGp4141
 P17, p24P17, p24 – наповнювач матріксу та оболонка– наповнювач матріксу та оболонка
нуклеокапсидунуклеокапсиду
 RevertaseRevertase – зворотня транскриптаза– зворотня транскриптаза
 IntegraseIntegrase – вбудовування вірусної ДНК– вбудовування вірусної ДНК
 ProteaseProtease – процесінг білків після трансляції– процесінг білків після трансляції
 RevRev – сплайсінг вірусних мРНК– сплайсінг вірусних мРНК
 TatTat – транскрипційний фактор для вірусних– транскрипційний фактор для вірусних
генівгенів
 NefNef – вплив на– вплив на активацію лімфоцитівактивацію лімфоцитів
 Vpr (Vpx)Vpr (Vpx) -- взаємодія з нуклеопоринами,взаємодія з нуклеопоринами,
преінтеграційний комплекспреінтеграційний комплекс
 VpuVpu – регуляція– регуляція CD4CD4
 VifVif –– регуляцрегуляцііяя APOBECAPOBEC