Генетически обусловленная устойчивость к ВИЧ инфекции

На сегодняшний день известно, что несмотря на многочисленные сексуальные контакты с высокой степенью риска экспозиции ВИЧ, некоторые люди остаются неинфицированными. Некоторое время причина данного феномена оставалась неясной. Учеными ряда лабораторий из различных стран интенсивно изучался данный аопрос.. В настоящее время эти успешно завершенные исследования позволили на молекулярном уровне расшифровать один из механизмов устойчивости к ВИЧ-инфицированию и прояснить некоторые аспекты патогенеза ВИЧ-инфекции.

Практически одновременно тремя группами ученых были опубликованы результаты независимых исследований о том, что устойчивость к инфицированию ВИЧ генетически обусловлена и может передаваться по наследству.

Как было ранее выявлено, у ВИЧ-1 существуют изоляты, отличающиеся по тропности к макрофагам и Т-лимфоцитам. Ряд изолятов вируса иммунодефицита человека, называемых М-тропными, поражают макрофаги, но не трансформированные Т-клеточные линии. Они относятся к необразующим синцития вирусам (NSI). Т-тропные изоляты ВИЧ-1 (SI-образующие синцитии вирусы) инфицируют Т-лимфоциты. При этом оба типа ВИЧ-1 изолятов эффективно инфицируют мононуклеарные клетки периферической крови. М-тропный NSI ВИЧ-1 передается главным образом при половых контактах и доминирует у первично инфицированных лиц. Т-тропный SI вирус обычно выявляется позднее в процессе развития клинических симптомов заболевания.

Достаточно давно известно, что необходимым условием для инфицирования клетки ВИЧ-1 является наличие на ее поверхности определенной белковой молекулы - СD4 рецептора. Этот рецептор, присутствующий в клетках в количестве до 10 000 копий, и опосредует ряд их функций в системе клеточного иммунитета. Однако ВИЧ использует СD4 рецептор для проникновения в клетку.

Репликация ВИЧ инициируется прикреплением вируса к клеточной поверхности путем высоко аффинного связывания его оболочечного гликопротеина (Env) с рецепторами CD4. Однако в проведенных позднее исследованиях было показано, что наличия СD4 недостаточно для инфицирования клетки ВИЧ. Для проникновения вируса через клеточную мембрану в цитоплазму и освобождения его ядра необходимо взаимодействие ВИЧ с дополнительными корецепторами. Такой корецептор, выявленный у CD+ Т-лимфоцитов, был назван Fusin. Ген, кодирующий Fusin, локализован на 2 хромосоме в области 2q21. На CD+ макрофагах обнаружен корецептор СKR-5. Таким образом, различия в свойствах Т-тропных и М-тропных вирусов обусловлены способностью Env-белков ВИЧ-1 взаимодействовать с разными корецепторами: первые используют Fusin, вторые - взаимодействуют с CKR-5.

Ген, кодирующий CKR-5, локализован на хромосоме 3 в области 3p21. Генетический кластер 3p21 включает так же гены, кодирующие рецепторы CKR-1 и CKR-2b. Показано, что CKR-5 является клеточным трансмембранным рецептором для b -хемокинов RANTES, MIP-1a, MIP-1b - регуляторов, посредников межклеточных взаимодействий. Существуют данные о действии этих веществ в качестве природных супрессоров репликации М-тропных ВИЧ-1.

В свете имеющихся данных возможны следующие механизмы устойчивости некоторых людей к инфицированию М-тропными ВИЧ-1:

1. Конкурентное ингибирование - блокирование корецептора CKR-5 избытком эндогенных хемокинов в результате их гиперпродукции. В литературе описаны устойчивые к инфицированию ВИЧ-1 лица с гиперпродукцией в-хемокинов, превышающей норму в 10 раз.

2. Генетически обусловленные изменения:

А) структуры самого корецептора CKR-5, блокирующие проникновение ВИЧ-1 в клетки;

Б) уровня транскрипционной активности гена CKR-5.

Уровень транскрипционной активности генов, кодирующих корецепторы, был определен у устойчивых к инфицированию ВИЧ-1 пациентов и контрольной группы доноров методом RT-PCR (обратная транскрипция - полимеразная цепная реакция) с использованием эквивалентных количеств РНК, выделенной из охарактеризованных Т-клеточных клонов. Результаты этих исследований показали, что уровень транскрипции генов CKR-5, CKR-1 и Fusin не отличается от нормы во всех клеточных клонах.

От лиц, устойчивых к инфицированию ВИЧ-1, и нормальных доноров методом RT-PCR была выделена кДНК, кодирующая CKR-5, на основе которой были сконструированы экспрессирующие вектора, использованные для трансфекции специальной линии клеток человека. В экспериментах по инфицированию таких трансформированных клеток М-тропным ВИЧ-1 было показано, что от устойчивых к ВИЧ-1 лиц экспрессируется функционально неактивный CKR-5, не позволяющий проникать вирусу в клетку. В то же время другие корецепторы - Fusion и CKR-1 остаются у этих лиц функционально активными. Эти данные дали возможность исследователям предположить, что устойчивость к инфицированию ВИЧ обусловлена генетическими нарушениями гена CKR-5, приводящими к трансляции функционально неактивного корецептора CKR-5. Действительно при анализе первичной структуры гена, кодирующего CKR-5 у устойчивых к ВИЧ-1 лиц, была выявлена делеция в 32 пары нуклеотидов в позиции 794- 825. Таким образом, было показано, что устойчивость к инфицированию ВИЧ-1 обусловлена мутацией гена, кодирующего структуру трансмембранного корецептора CKR-5. Таким образом, делеция 32-х пар нуклеотидов в гене СКR-5 обусловлена не результатом “сплайсинга” мРНК после транскрипции, а присутствует именно в геномной ДНК, передается по наследству и не связана с признаком пола.

У каждого человека в клетке имеется две копии продуцирующего молекулу CKR-5 гена (на отцовской и материнской хромосоме). Таким образом, наличие или отсутствие данной мутации у человека можно представить следующим образом:

+/+ - нет делеции ни в одном из генов: экспрессируется нормальный уровень активного корецептора;

+/d - делеция в одном из генов: уровень экспрессии активного корецептора вдвое ниже;

d/d - делеция в каждом гене: экспрессируется только дефектный корецептор, не позволяющий ВИЧ-1 проникать в клетку.

Наличие двух дефектных копий каких-либо генов может обуславливать наследственные заболевания. Однако в данном случае не обнаружено каких либо фенотипических изменений как в случае d/d, так и в случае +/d.

Данные, полученные при исследованиях, проведенных в США и западной Европе на группе риска (больные гемофилией, внутривенные наркоманы, гомосексуалисты) на наличие делеции в гене CKR-5, представлены в таблицах 19., 19:

Таблица 19.4