Ludzki wirus niedoboru odporności

Ludzki wirus niedoboru odporności
Ilustracja
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

dwie identyczne nici ssRNA

Polaryzacja kwasu nukleinowego

dodatnia

Nagi kwas nukleinowy

niezakaźny

Wywoływane choroby

AIDS

Multimedia w Wikimedia Commons

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

 Zobacz więcej w artykule Zespół nabytego niedoboru odporności, w sekcji Patogeneza.

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

 Zobacz więcej w artykule Zespół nabytego niedoboru odporności, w sekcji Transmisja wirusa.

Zakażenie wirusem HIV może nastąpić 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

 Osobny artykuł: 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

Przypisy

  1. ↑ HIV, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-07-30].
  2. ↑ a b c German Advisory Committee Blood, Human Immunodeficiency Virus (HIV), „Transfusion Medicine and Hemotherapy”, 43 (3), 2016, s. 203–222, DOI: 10.1159/000445852, PMID: 27403093, PMCID: PMC4924471 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  3. ↑ a b Gary Maartens, Connie Celum, Sharon R Lewin, HIV infection: epidemiology, pathogenesis, treatment, and prevention, „The Lancet”, 384 (9939), 2014, s. 258–271, DOI: 10.1016/S0140-6736(14)60164-1, PMID: 24907868 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  4. ↑ a b Collier, Kellam i Oxford 2016 ↓, s. 275.
  5. ↑ a b c Cianciara i Juszczyk 2007 ↓, s. 387.
  6. ↑ a b Hongjun Li: Radiology of HIV/AIDS: A Practical Approach. Springer Science & Business Media, 2014, s. 25-26. ISBN 978-94-007-7823-8.
  7. ↑ a b Kyuhei Tomonari: Kyuhei Tomonari. CRC Press, 1997, s. 174-177. ISBN 978-0-8493-7688-7.
  8. ↑ Simona Fiorentini i inni, Functions of the HIV-1 matrix protein p17, „The New Microbiologica”, 29 (1), 2006, s. 1–10, PMID: 16608119 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  9. ↑ G.K. Vorkunova, S.I. Lupandin, A.G. Bukrinskaya, HIV-1 assembly initiated by p17 matrix protein, „Molecular Biology”, 45 (5), 2011, s. 811–815, DOI: 10.1134/S0026893311050141, PMID: 22393785 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  10. ↑ a b Carla Kuiken i inni, HIV Sequence Compendium 2008 [online] [zarchiwizowane z adresu 2008-12-16].
  11. ↑ a b c d Cianciara i Juszczyk 2007 ↓, s. 388.
  12. ↑ Murray, Rosenthal i Pfaller 2011 ↓, s. 604.
  13. ↑ Moselio Schaechter: Encyclopedia of Microbiology. Academic Press, 2009, s. 394. ISBN 978-0-12-373944-5.
  14. ↑ Juan R. Perilla, Klaus Schulten, Physical properties of the HIV-1 capsid from all-atom molecular dynamics simulations, „Nature Communications”, 8 (1), 2017, DOI: 10.1038/ncomms15959, PMID: 28722007, PMCID: PMC5524983 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  15. ↑ a b c Edward M. Campbell, Thomas J. Hope, HIV-1 capsid: the multifaceted key player in HIV-1 infection, „Nature Reviews Microbiology”, 13 (8), 2015, s. 471–483, DOI: 10.1038/nrmicro3503, PMID: 26179359, PMCID: PMC4876022 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  16. ↑ Daniele Dionisio: Textbook-Atlas of Intestinal Infections in AIDS. Springer Science & Business Media, 2012, s. 35-36. ISBN 978-88-470-2091-7.
  17. ↑ Lee Ratner i inni, Complete nucleotide sequence of the AIDS virus, HTLV-III, „Nature”, 313 (6000), 1985, s. 277–284, DOI: 10.1038/313277a0, PMID: 2578615 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  18. ↑ a b D. K. Maheshwari: A Textbook of Microbiology. S. Chand Publishing, 1999, s. 478-480.
  19. ↑ Santiago Guerrero i inni, HIV-1 Replication and the Cellular Eukaryotic Translation Apparatus, „Viruses”, 7 (1), 2015, s. 199–218, DOI: 10.3390/v7010199, PMID: 25606970, PMCID: PMC4306834 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  20. ↑ Collier, Kellam i Oxford 2016 ↓, s. 276.
  21. ↑ a b W. Wang i inni, Distinct nucleic acid interaction properties of HIV-1 nucleocapsid protein precursor NCp15 explain reduced viral infectivity, „Nucleic Acids Research”, 42 (11), 2014, s. 7145–7159, DOI: 10.1093/nar/gku335, PMID: 24813443, PMCID: PMC4066767 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  22. ↑ a b c Vassil St. Georgiev, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIH: Volume 2: Impact on Global Health, Springer Science & Business Media, 2009, s. 338-340, ISBN 978-1-60327-297-1 [dostęp 2023-09-02].
  23. ↑ a b c Kyuhei Tomonari: Viral Superantigens. CRC Press, 1997, s. 175-176. ISBN 978-0-8493-7688-7.
  24. ↑ a b c d e f V.A. Chereshnev i inni, Pathogenesis and Treatment of HIV Infection: The Cellular, the Immune System and the Neuroendocrine Systems Perspective, „International Reviews of Immunology”, 32 (3), 2013, s. 282–306, DOI: 10.3109/08830185.2013.779375, PMID: 23617796 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  25. ↑ Suman Ranjan Das, Shahid Jameel, Biology of the HIV Nef protein, „The Indian Journal of Medical Research”, 121 (4), 2005, s. 315–332, PMID: 15817946 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  26. ↑ Kristine M Rose i inni, The viral infectivity factor (Vif) of HIV-1 unveiled, „Trends in Molecular Medicine”, 10 (6), 2004, s. 291–297, DOI: 10.1016/j.molmed.2004.04.008, PMID: 15177194 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  27. ↑ Mathieu Dubé i inni, Modulation of HIV-1-host interaction: role of the Vpu accessory protein, „Retrovirology”, 7 (1), 2010, DOI: 10.1186/1742-4690-7-114, PMID: 21176220, PMCID: PMC3022690 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  28. ↑ Stephan Bour, Klaus Strebel, The HIV-1 Vpu protein: a multifunctional enhancer of viral particle release, „Microbes and Infection”, 5 (11), 2003, s. 1029–1039, DOI: 10.1016/S1286-4579(03)00191-6, PMID: 12941395 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  29. ↑ A.L. de Goede i inni, Understanding HIV infection for the design of a therapeutic vaccine. Part I: Epidemiology and pathogenesis of HIV infection, „Annales Pharmaceutiques Françaises”, 73 (2), 2015, s. 87–99, DOI: 10.1016/j.pharma.2014.11.002, PMID: 25496723 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  30. ↑ a b Youdong Mao i inni, Subunit organization of the membrane-bound HIV-1 envelope glycoprotein trimer, „Nature Structural & Molecular Biology”, 19 (9), 2012, s. 893–899, DOI: 10.1038/nsmb.2351, PMID: 22864288, PMCID: PMC3443289 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  31. ↑ a b Sumit Chawla i inni, HIV: Is a vaccine the answer?, „Human Vaccines & Immunotherapeutics”, 10 (1), 2014, s. 238–240, DOI: 10.4161/hv.26243, PMID: 24056755, PMCID: PMC4181026 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  32. ↑ CDC: HIV Transmission. [dostęp 2016-12-29]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-12-29)].
  33. ↑ Steven L. Zeichner, Jennifer S. Read: Handbook of Pediatric HIV Care. Cambridge University Press, 2006, s. 450-452. ISBN 978-1-139-45304-2.
  34. ↑ Anna Rosiek i inni, Occupational HIV risk for health care workers: risk factor and the risk of infection in the course of professional activities, „Therapeutics and Clinical Risk Management”, 2016, s. 989, DOI: 10.2147/TCRM.S104942, PMID: 27366077, PMCID: PMC4913970 [dostęp 2023-09-02] (ang.).
  35. ↑ a b c d Cianciara i Juszczyk 2007 ↓, s. 391.
  36. ↑ Cianciara i Juszczyk 2007 ↓, s. 392.

Bibliografia

Informacje w projektach siostrzanych
 Wiadomości w Wikinews
 Definicje słownikowe w Wikisłowniku
  • Janusz Cianciara, Jacek Juszczyk, Choroby zakaźne i pasożytnicze, Lublin: Czelej, 2007, ISBN 978-83-60608-34-0.
  • Leslie Collier, Paul Kellam, John Oxford, 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.

Przeczytaj ostrzeżenie dotyczące informacji medycznych i pokrewnych zamieszczonych w Wikipedii.