Ludzki wirus niedoboru odporności

Ludzki wirus niedoboru odporności,
ludzki wirus upośledzenia odporności

Zdjęcie wirusów HIV-1 (wykonane mikroskopem elektronowym)
Systematyka
Grupa	Grupa VI (ssRNA-RT)
Rodzina	retrowirusy
Rodzaj	lentiwirusy
Cechy wiralne
Skrót	HIV
Kwas nukleinowy	RNA
Liczba nici	ss-RT
Nagi kwas nukleinowy	niezakaźny
Wywoływane choroby	AIDS

Ludzki wirus niedoboru odporności, ludzki wirus upośledzenia odporności, HIV (z ang. human immunodeficiency virus) – wirus z rodzaju lentiwirusów, z rodziny retrowirusów, wywołujący AIDS^[1].

Wirus HIV zakaża komórki posiadające receptor CD4 znajdujący się na powierzchni limfocytów pomocniczych Th, a także na powierzchni komórek dendrytycznych, makrofagów, monocytów, eozynofilów i komórkach mikrogleju. Do zakażenia dochodzi za pośrednictwem kontaktu seksualnego, okołoporodowo albo w konsekwencji ekspozycji na wydzieliny albo tkanki zawierające wirusa. Materiałem zakaźnym jest krew, nasienie, preejakulat, wydzielina z pochwy, wydzielina z odbytu, mleko ludzkie i nieutrwalone tkanki.

Klasyfikacja

Wirus HIV należy do rodzaju lentiwirusów, będących częścią rodziny retrowirusów. Na podstawie cech genetycznych i różnic antygenowych wyróżnia się dwa typy wirusa: HIV-1 i HIV-2. Wirusy HIV-1 i HIV-2 pod względem morfologicznym są nierozróżnialne. Wirus najprawdopodobniej wyewoluował od małpiego wirusa niedoboru odporności (simian immunodeficiency virus, SIV)^[2].

Wirus HIV-1 jest dzielony na kilka typów: M, N, O i P. Typ M zróżnicował się na 9 podtypów A-D, F-H, J i K^[2][3]. Podtyp C dominuje w Afryce i Indiach, podtyp B dominuje w Europie, Ameryce Północnej i Południowej oraz Australii^[3]. Z kolei w przypadku wirusa HIV-2 wyróżnia się 8 typów A-H^[2].

Budowa

Schemat budowy wirusa

Kapsyd HIV, tworzony przez p24

Wirion jest kształtu kulistego i w przybliżeniu ma średnicę 100–150 nm^[4]. Wirus posiada podwójną (czyli dwuwarstwową) otoczkę lipidową z zakotwiczonymi w niej glikoproteinami przezbłonowymi (gp41) i połączonymi z nimi glikoproteinami powierzchniowymi (gp120)^[5][6][7]. Monomery złożone z połączonych gp120 i gp41 tworzą trimery^[4]. Od wewnętrznej strony otoczki lipidowej są przytwierdzone p17 (matrix protein, MA), które stabilizują wirion^[5][6]. Ponadto p17 pełni rolę w kotwiczeniu białek otoczkowych (gp41 i gp120) oraz w montażu wirionu^[8][9][10]. Osłonka lipidowa zawiera liczne białka błonowe pobrane z komórki gospodarzowej podczas procesu pączkowania, szczególnie istotne są cząstki MHC, cząsteczki adhezyjne i inhibitory dopełniacza^[11][7].

Osłonka lipidowa otacza kapsyd zawierający dwie kopie dodatnio spolaryzowanego RNA^[12]. Kapsyd jest stożkowatego kształtu^[13], buduje go około 1300–1500 kopii p24 połączonego głównie w heksamery albo w mniejszym stopniu w pentamery położone w górnej i dolnej części kapsydu ułatwiając powstanie koniecznych krzywizn tej struktury^[14][15]. Kapsyd ma za zadanie chronić genom wirusa i utrzymywać odwrotną transkryptazę w zamkniętym środowisku, co może pomagać inicjować odwrotną transkrypcję oraz podtrzymywać elongację powstałego DNA wirusowego, oraz chronić zawartość kapsydu przed czynnikami gospodarza mających za zadanie hamowanie infekcji^[15].

Wewnątrz kapsydu poza materiałem genetycznym znajdują się odwrotna transkryptaza (RT), integraza (IN), proteaza HIV, białka nukleokapsydu i wirusowe białka regulacyjne^[15]. RNA wirusa ma 9,7 tysięcy par nukleotydów (kb)^[16][17]. Na końcu 5' RNA posiada czapeczkę, z kolei na końcu 3' kilka otwartych ramek odczytu^[18][19][20]. W skład genomu HIV wchodzą następujące geny: gag, pol, env, tat, rev, nef, vif, vpu, tev, które kodują łącznie 19 białek^[18].

NC (nucleocapsid protein, p7) jest chaperonem wiążącym się z materiałem genetycznym wirusa, pełni rolę w odwrotnej transkrypcji oraz integracji, ponadto ułatwia formowanie wironów^[21]. Nukleoproteina występuje w trzech odmiennych formach NCp15 (p9+p6), NCp9 (p7+SP2) i NCp7^[21].

Geny wirusowe

Schemat struktury genomu HIV-1

gag

Gen gag (group-specific antigen) koduje prekursorowy glikopeptyp (p55), który ulega enzymatycznemu pocięciu przez proteazę wirusową. W wyniku działania proteazy wirusowej powstają p24 (CA), p17 (MA), p7 (NC) oraz p6. p24 buduje kapsyd wirusa. p17 (MA) jest przymocowany do wewnętrznej strony podwójnej otoczki lipidowej i bierze udział w stabilizacji struktury wirionu. Część p17 znajduje się w głębszych częściach wirionu i odpowiada za transport wirusowego DNA do gospodarzowego jądra komórkowego. p7 wiąże się z materiałem genetycznym wirusa umożliwiając jego upakowanie, ułatwia przeprowadzenie odwrotnej transkrypcji oraz pełni rolę w integracji wirusowego materiału genetycznego^[22].

env

Gen env koduje prekursorową glikoproteinę gp160, która w aparacie Golgiego pod wpływem proteaz jest przekształcana w gp120 i gp41. Obie glikoproteiny są połączone niekowalencyjne i biorą udział w zakażaniu komórek posiadających receptor CD4^[22].

pol

Gen pol koduje prekursor enzymów wirusowych: odwrotnej transkryptazy (RT), integrazy (IN) i HIV proteazy (PR). Proteaza HIV (PR) ma za zadanie pocięcie białek prekursorowych gag i pol na docelowe funkcjonalne białka^[23]. Odwrotna transkryptaza (RT) na podstawie nici wirusowego RNA tworzy komplementarną nić DNA, a następnie drugą nić i ostatecznie dając dwuniciowy DNA^[11]. Integraza (IN) rozpoznaje odpowiednie sekwencje nukleotydowe zlokalizowane na końcach regionów LTR U3 oraz U5 w wirusowym DNA i katalizuje włączenie go do chromosomu gospodarzowego^[24].

tat

Gen tat koduje czynnik transkrypcyjny o nazwie tat, który zwiększa wydajność transkrypcji materiału genetycznego wirusa^[24][23].

rev

Gen rev koduje czynnik transkrypcyjny o nazwie rev regulujący powstawanie białek strukturalnych i enzymatycznych^[24][23].

nef

Białko nef kodowane przez gen o tej samej nazwie hamuje ekspresję cząstek MHC klasy I oraz II przez komórki prezentujące antygen i komórki docelowe, a także hamuje ekspresję CD4 oraz CD28 w limfocytarnych pomocniczych. Białko stymuluje stałą aktywację immunologiczną i stan zapalny, a także promuje przetrwanie zakażonych komórek^[25].

vif

Białko vif hamuje aktywność APOBEC3G posiadającej zdolność do dezaminacji deoksycytydyny do deoksyurydyny w ujemnej nici prowirusowego DNA i przerwania cyklu życiowego wirusa. Białko vif wiąże APOBEC3G i sprzyja jego ubikwitynacji, a następnie degradacji^[26].

vpu

Białko vpu wpływa na degradację w retikulum endoplazmatycznym receptora CD4 oraz promuje uwalnianie wirionów HIV z zakażonej komórki^[10][27][28].

tev

Gen tev składa się z części genów tat, env i rev, kodowane białko posiada wiele właściwości białka tat, ale niewiele lub brak aktywności rev^[22].

Cykl replikacyjny

Wirus HIV zakaża komórki posiadające receptor CD4, który występuje na powierzchni limfocytów pomocniczych Th, ale również innych komórek takich jak komórki prekursorowe limfocytów T w szpiku i grasicy, komórki dendrytyczne, makrofagi, monocyty, eozynofile i mikroglej^[5]. Cykl replikacyjny rozpoczyna przyłączenie wirusowej glikoproteiny gp120 ze swoim receptorem komórkowym CD4⁺ przy udziale koreceptorów^[29][24]. Połączenie gp120 z CD4 wywołuje kaskadę zmian komformacyjnych gp120 i odsłonięcie miejsca wiązania gp120 z koreceptorami, których rolę pełnią CCR5 (receptor β-chemokin) oraz CXCR4 (receptor α-chemokin)^[30]. Dalsze zmiany konformacyjne gp120 po związaniu z koreceptorami powoduje odsłonięcie hydrofobowej domeny gp41^[30]. Dochodzi do fuzji osłonki wirusowej z błoną komórkową i przemieszczenia otoczonego przez kapsyd RNA wirusa do cytoplazmy komórki gospodarzowej^[24]. RNA wirusa ulega odwrotnej transkrypcji przy udziale wirusowego enzymu odwrotnej transkryptazy^[11]. Następnie DNA wirusowy związany z różnymi białkami jest transportowany do jądra komórkowego i integraza katalizuje włączenie go do chromosomu gospodarzowego^[24]. Dochodzi do translacji materiału genetycznego wirusa, a ostatecznie do powstania białek wirusowych i powstania zakaźnego wirionu, który w wyniku pączkowania opuszcza komórkę gospodarzową, powodując jej zniszczenie (lizę)^[11].

Transmisja wirusa

Zakażenie wirusem HIV następuje za pośrednictwem kontaktu seksualnego, poprzez skażony sprzęt do wstrzykiwań, okołoporodowo oraz w konsekwencji ekspozycji na wydzieliny albo tkanki zawierające wirusa^[31]. Materiał zakaźny zawierający wirusa musi kontaktować się z nieuszkodzoną lub uszkodzoną błoną śluzową pochwy, odbytnicy, prącia lub jamy ustnej albo z uszkodzoną skórą, albo zostać przeniesiony bezpośrednio do krwiobiegu^[32].

Materiałem zakaźnym jest krew, sperma, preejakulat, wydzielina pochwy, wydzielina odbytnicy, mleko i tkanki nieutrwalone formaliną^[33]. Potencjalnym źródłem wirusa może być również płyn mózgowo-rdzeniowy, maź stawowa, płyn opłucnowy, płyn otrzewnowy i płyn osierdziowy, choć zakażenie za ich pośrednictwem jest bardzo mało prawdopodobne^[34]. Niezanieczyszczone krwią ślina, plwocina, pot, łzy, mocz, kał i wymioty nie są uważane za materiał zakaźny^[31].

Zakażenie wirusem HIV i zespół nabytego niedoboru odporności

U części chorych w ostrej fazie zakażenia obserwuje się chorobę o niecharakterystycznym przebiegu nazywaną ostrą chorobą retrowirusową, która może przybierać przebieg bezobjawowy lub objawowy podobny do mononukleozy zakaźnej, grypy albo przeziębienia^[35].

Po ostrej fazie zakażenia niezależnie od wystąpienia ostrej choroby retrowirusowej następuje okres bezobjawowy zakażenia HIV trwający przeciętnie 8–10 lat. W tym czasie dochodzi do replikacji wirusa i powolnego, postępującego spadku liczby limfocytów CD4⁺ i pogorszenia funkcji układu odpornościowego^[35]. U niektórych chorych pod koniec okresu bezobjawowego może pojawić się powiększenie różnych grup węzłów chłonnych nazywane przewlekłą limfadenopatią uogólnioną^[35].

Po okresie bezobjawowym początkowo pojawiają się zakażenia głównie o charakterze oportunistycznym o jeszcze stosunkowo łagodnym przebiegu, które nie spełniają definicji zespołu nabytego niedoboru odporności^[35]. Dalsze pogarszanie się funkcji układu immunologicznego skutkuje pojawieniem się zakażeń oportunistycznych, nowotworów złośliwych oraz zespołów chorobowych bardzo rzadko występujących u osób z prawidłową funkcją układu immunologicznego, dowodzących głębokiego deficytu odporności i pozwalających rozpoznać AIDS^[36].

Zobacz też

• berliński pacjent

Przypisy

Bibliografia

• Janusz Cianciara, Jacek Juszczyk: Choroby zakaźne i pasożytnicze. Lublin: CZELEJ, 2007. ISBN 978-83-60608-34-0.
• Leslie Collier, John Oxford, Paul Kellam: Human Virology. Oxford University Press, 2016. ISBN 978-0-19-871468-2.
• Patric R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michale A. Pfaller: Mikrobiologia. Wrocław: Elsevier Urban & Partner, 2011. ISBN 978-0-323-05470-6.