ВІЛ/СНІД Туберкульоз
на головну
UA / RU
Загальнонаціональна гаряча лінія
з питань ВІЛ/СНІД та туберкульозу
0 800 500 451
Графік консультування спеціалістів
Задати питання в чаті Написати листа на e-mail

Корисна інформація

Перегляд статті


Теорії походження ВІЛ: дослідження і гіпотези


04.03.2006
Питання про походження ВІЛ 1-го і 2-го типів є одним з ключових в сучасному розумінні проблеми СНІДу, оскільки його рішення значною мірою визначає напрями діагностики, лікування і профілактики даної патології.

Отже, відомі наступні збудники СНІД:

  • вірус імунодефіциту людини (ВІЛ) — LAV/HTLV-3 (HIV, ВІЛ-1), поширений в основному в Америці, Європі, центральних, східних і південних районах Африки;
  • споріднені мавпячим віруси підгрупи західно-африканських Т-лімфотропних ретровірусів (LAV-2, HIV-2, ВІЛ-2), виділені групою Л.Монтанье в 1986 р. від хворих на СНІД африканців із Гвінеї;
  • вірус HTLV-4, виділений американськими ученими від представників груп підвищеного ризику (Сенегал). Поширений, в основному, в Африці.

Описані випадки одночасного існування в організмі людини ВІЛ-1, ВІЛ-2 і HTLV-4 у різних поєднаннях.

 

З приводу походження вірусів імунодефіциту людини в літературі представлено багато даних, часом суперечливих і не завжди повних. Суперечки продовжуються. В міру накопичення матеріалу виникли гіпотези походження ВІЛ, основні з яких будуть приведені нижче.

 

Вірус створений штучно в кінці 70-х років поточного сторіччя за допомогою методів генної інженерії на основі нових знань про вплив різного роду випромінювань, імунодепресантів і мононуклеарних антитіл на різні ланки імунної системи.

 

У природних умовах вірус імунодефіциту людини може мати антропогенне походження, а саме:

  • ВІЛ — типовий екзогенний ретровірус, що існував у людей із стародавніх часів і що еволюціонував разом з людиною підчас її розселення на Землі;
  • у глухих куточках Центральної Африки ВІЛ циркулював і викликав ендемічні захворювання на СНІД тривалий час, потім через о.Гаїті потрапив в США і в подальшому досить швидко розповсюджувався на всі континенти;
  • ВІЛ — не африканського походження, а виник і до нинішньої пандемії існував в країнах помірного клімату (Північна Америка, Європа), через слабку патогенність викликаючи окремі захворювання, що практично не діагностуються як СНІД;
  • на початку 50-х років нашого сторіччя конструювання ВІЛ відбулося при генетичних рекомбінаціях (мабуть, випадкових) вірусу лейкозу людини і тварин (ретровірусу типу С) з вірусом пухлини молочної залози мишей (ретровірус типу В) або з вірусом мавпячого СНІД (ретровірус типу D);
  • у стародавні часи мутанти вірусу імунодефіциту зеленої мавпи трансформувалися і знайшли нового господаря — людину;
  • за структурою геному та біологічними властивостями ВІЛ близький до лентивірусу вісна і вірусу інфекційної анемії коней, відмічається виражена спільність їх внутрішніх (серцевинних) білків.

Ряд авторів стверджують, що пробіл в структурі і властивостях між вірусами імунодефіциту мавп і людини вже частково заповнений схожими вірусами HTLV-4, ВІЛ-2, а також недавно відкритим шведським вченим вірусом SBL, і процес цей буде продовжуватись.

 

Проте проблема СНІДу сьогодні представляється настільки нетривіальною і багатоплановою, що традиційний епідеміологічний підхід до вказаного захворювання як до звичайної антропозоонозної інфекції навряд чи може бути вичерпним в трактуванні генезу ВІЛ. Для пояснення цього необхідно відзначити, що в еволюційному аспекті ретровіруси (в першу чергу онкогенні) часто і абсолютно виправдано розглядаються в нерозривному зв'язку з мобільними клітинними елементами геному еукаріот. Примітним є факт дивовижної структурної схожості провірусних нуклеотидних послідовностей і (можливо рухливих) елементів еукаріотичних геномів, що переміщуються.

 

В першу чергу звертає на себе увагу той факт, що як проретровіруси, так і мобільні генетичні елементи обмежені з обох боків регуляторними послідовностями — довгими кінцевими повторами (LTR).

 

Більш того, LTR проретровірусов і рухомих генетичних елементів самі характеризуються схожістю молекулярної організації. У всіх перерахованих полінуклеотидних послідовностей LTR несуть на кінцях інвертовані кінцеві повтори. Поява коротких кінцевих повторів по краях проретровірусів і елементів геному еукаріот, що переміщаються, пов'язана з подвоєнням сусідніх ділянок ДНК, тобто вказує на загальний механізм їх інтеграції з клітинним геномом. Однією із загальних характеристик процесу інтеграції в геном мобільних елементів (ретропозонів) і ретровірусів є використання зворотної транскрипції.

 

Схожим чином здійснюється і їх пряма транскрипція: як провіруси, так і мобільні генетичні елементи транскрибуються у вигляді повнорозмірної РНК від початку одного LTR до кінця іншого. Обидва види транскриптів, що утворюються, мають майже однакову довжину.

 

Приведені вище і деякі інші ознаки структурно-функціональної схожості ретровірусів та мобільних генетичних елементів дали підставу Х.Теміну висунути гіпотезу про походження ретровірусів з мобільних клітинних елементів еукаріотичного геному.

 

Згідно припущенню Теміна, еволюція ретровірусів починалася з того, що два невеликі мобільні елементи, перемістившись до країв гену ДНК-полімерази, надалі, у вигляді єдиного транспозона, мігрували спільно з названим геном, причому останній поступово трансформувався в ген РНК-залежної ДНК-полімерази (зворотної транскриптази), а фланкуючі послідовності перетворилися в LTR. Надалі подібний новоутворений мобільний елемент в процесі транспозиції міг захопити і включити в свій склад інші структурні гени, характерні для ретровірусів (gag, env).

 

Одним з переконливих сучасних підтверджень Теміна можуть служити дані, які вказують на високу ступінь структурно-функціональної близькості ретровірусів і мобільного елементу геному дріжджів Ту. Ретротранспозон Ту володіє довгими кінцевими повторами і двома структурними генами: Ту А і Ту В. При цьому ген Ту А є аналогом гену gag ретровірусів, який кодує синтез серцевинних білків віріона, а Ту — аналогом гену pol, що керує синтезом зворотної транскріптази і протеази.

 

Якщо визнати правомочним припущення, що витікає з викладеного, про походження ВІЛ з ретротранспозонів лімфоїдних клітин людини, то наступним закономірним етапом було б вирішення питання про механізми активації визначених ретротранспозонів і набуття ними автономності з подальшим функціонуванням у формі ВІЛ.

 

Необхідно відзначити, що ідея зв'язку імунодефіцитних станів в цілому з нестабільністю геному вже набула достатньо широкого поширення в клінічних спостереженнях і експериментальних дослідженнях. Проте як характеристика нестабільності геному в більшій частині проаналізованих робіт розглядається тільки рівень хромосомної аберації, що є показником грубих порушень структури хроматіну. Конкретні молекулярні механізми лабілізації геному в згаданих дослідженнях не висвітлені.

 

Одним з таких принципових механізмів можна вважати неспецифічні реакції клітинного стресу, що супроводжуються синтезом білків теплового шоку. Переконливо показано, що тепловий шок і деякі хімічні індуктори клітинного стресу, що приводять до екстреного синтезу стресових білків, різко активують експресію довгих кінцевих повторів ВІЛ в культурі клітин.

 

Більш того, зона LTR ВІЛ, яка пов'язує білки, що розпізнають ДНК, виявляється гомологічною відповідній зоні у складі генів синтезу білків теплового шоку. Це вказує на виразний взаємозв'язок експресії генетичних елементів ретровірусу (ретротранспозону?) з клітинним стресом. Якщо подібні явища мають місце in vivo, то це дозволило б наблизитися до розуміння не тільки самих внутріклітинних процесів, але і природи конкретних біохімічних медіаторів (типу білків теплового шоку), що сприяють збільшенню лабільності геному.

 

Серед чинників-індукторів клітинного стресу особлива роль належить ультрафіолетовому випромінюванню. Продемонстроване інтенсивне напрацювання мРНК, гибрідизуючою з ДНК гена білка теплового шоку hsp 70, під впливом ультрафіолету in vivo.

 

Отже, УФ, індукуючи синтез білків теплового шоку в опромінених клітинах, повинно було б тим самим підсилювати експресію елементів геному ВІЛ. Дійсно, в експериментах встановлений факт більш ніж 150-кратного збільшення експресії ВІЛ-специфічних LTR, інтегрованих в геном клітин HeLa, після опромінювання їх УФ. Більш того, ступінь її інтенсифікації виявився пропорційним дозі випромінювання.

 

Під час аналізу результатів досліджень постійно виникало питання про конкретні механізми дії УФ-випромінювання як чинника геномного стресу, що приводить до активації експресії LTR ВІЛ. Особливу увагу привернула гіпотеза участі в названому процесі УФ-ендонуклеази - ферменту, що каталізує утворення однониткових розривів ДНК під впливом УФ- випромінювання та ініціює її репарацію.

 

Після ряду експериментів для підтвердження даної гіпотези був зроблений висновок, що лімфоцити крові хворих на ВІЛ-інфекцію характеризуються підвищеною лабільністю геному, ступінь якої зростає з розвитком захворювання. Одним з ключових патобіохімічних механізмів дестабілізації геному лімфоцитів в цих умовах є процеси вільнорадикального окислення. Атака ДНК лімфоцитів вільними радикалами викликає утворення однониткових розривів, що одночасно слугує ініціюючим сигналом для репарації вказаних пошкоджень.

 

УФ-ендонуклеаза, що активується під впливом УФ-міметичної дії активних форм кисню, ініціює репараційні процеси, які через свою надмірну інтенсивність приводять до формування олігонуклеотидних послідовностей набагато більшої протяжності, ніж це необхідно для репарації розривів ДНК. Можливо, що послідовності, що утворюються, можуть служити або чинниками регуляції продукції і експресії ретротранспозонів (залежно від сайтів їх вбудовування в репаруючу ДНК), або навіть структурними їх елементами. На користь даного припущення непрямим чином свідчать результати роботи, згідно яким тепловий шок і окислювальний стрес істотно підсилюють транскрипцію ретротранспозонів у дрозофіли.

 

Подальша автономізація ретротранспозонів в лімфоїдних клітинах (зокрема в процесі пасирування через організм реципієнта генетичного матеріалу лімфоцитів) за допомогою відповідних реаранжировок і сплайсингу, згідно представленій гіпотезі, приводить до поступової трансформації ретротранспозонів у ВІЛ.

 

Поза сумнівом, значення факту значної лабілізації геному лімфоцитів в умовах ВІЛ-інфекції може бути інтерпретовано неоднозначно. Можна припустити, що дестабілізований геном лімфоїдної клітини є набагато сприйнятливішим до інтеграції в нього ДНК-транскриптів ВІЛ і, таким чином, подібні лімфоцити є лише “благодатним ґрунтом” для розповсюдження ВІЛ-інфекції. Проте є ряд результатів, які можуть свідчити на користь запропонованої вище гіпотези.

 

Під час обстеження семи пацієнтів, в клітинах яких був відсутній генетичний матеріал ВІЛ (за даними дослідження методом ДНК-зондів), а в сироватці були відсутні антитіла до білку ВІЛ, було встановлено, що після переливання донорської крові (яка не мала ніяких маркерів ВІЛ) і подальшої процедури реінфузії аутокрові, опроміненої ультрафіолетом, терміном від 1 до 3 місяців в сироватці цих пацієнтів з'являються антитіла до білку р17 і р24 ВІЛ. Результати виявлення провірусних послідовностей за допомогою ДНК-зондів у лімфоцитах обстежених до дійсного моменту оцінюються як невизначені.

 

Безумовно, ці дані ще складно трактувати як однозначні, однак в цілому вони можуть стати підтвердженням положення: проблема СНІДу як в фундаментальних, так і в прикладних її аспектах не може бути вирішена в рамках традиційних підходів до даної патології як до тривіальної вірусної інфекції.

 

Очевидно, що багато з наявних відомостей і гіпотез про природу збудника синдрому набутого імунодефіциту людини вимагають уточнення, додаткових досліджень та всебічного аналізу.

Джерело: За матеріалами http://www.policlinica.ru/


Головна -> Корисна інформація -> Перегляд статті

Проект «Загальнонаціональна Гаряча лінія з питань ВІЛ/СНІД та туберкульозу» реалізує Благодійна організація «Фонд профілактики хімічних залежностей та СНІДу» за фінансової підтримки ВБО «Всеукраїнська Мережа ЛЖВ» за кошти Глобального фонду по боротьбі зі СНІДом, туберкульозом та малярією.