РЕЗЕРВУАР ВИЧ У БОЛЬНЫХ ВИЧ-ИНФЕКЦИЕЙ
Е. И. ВЕСЕЛОВА, Г. Д. КАМИНСКИЙ, А. Г. САМОЙЛОВА, И. А. ВАСИЛЬЕВА
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний» МЗ РФ, Москва, РФ
Резервуар ВИЧ представляет собой совокупность ДНК ВИЧ в клетках-мишенях в организме больного ВИЧ-инфекцией. Резервуар ВИЧ у больных ВИЧ-инфекцией препятствует эрадикации возбудителя и излечению от заболевания. В обзоре представлены данные литературы о структуре резервуара ВИЧ, его формировании и изменении размера резервуара на разных стадиях заболевания в зависимости от сроков начала лечения. Приведены результаты исследований, в которых изучалось влияние антиретровирусной терапии на размер резервуара и возможность использовать размер резервуара ВИЧ в качестве клинически значимого показателя течения заболевания. Рассмотрены современные стратегии воздействия на резервуар ВИЧ, конечной целью которых является выздоровление от ВИЧ-инфекции.
На сегодняшний день, несмотря на возможность достижения длительной ремиссии, полное излечение ВИЧ-инфекции невозможно. У абсолютного большинства пациентов с ремиссией, в дальнейшем прервавших АРТ, вновь определяется РНК ВИЧ.
Одной из причин этого является резервуар ВИЧ, представляющий собой общую совокупность ДНК ВИЧ в клетках-мишенях организма человека. К клеткам-мишеням относятся клетки, несущие на своей поверхности рецептор CD4, ‒ субпопуляции Т-лимфоцитов, моноциты, макрофаги, эозинофилы, дендритные клетки, клетки микроглии центральной нервной системы.
Изучение патогенеза ВИЧ-инфекции показало, что цикл развития вируса в организме человека представляет собой два параллельно текущих процесса:
- продуктивная инфекция: образование новых копий вируса в активированных CD4 Т-лимфоцитах и
поражение новых клеток-мишеней с последующей их активацией;
- формирование латентного резервуара: внедрение ДНК ВИЧ в клетки-мишени без их активации.
ДНК ВИЧ, внедренная в клетки-мишени, может переходить из латентного состояния в активное с синтезом РНК ВИЧ и сборкой новых копий вируса, обусловливая реактивацию ВИЧ-инфекции после отмены терапии. Скорость повторного развития продуктивной инфекции тем выше, чем больше размер резервуара.
Размер резервуара наиболее часто оценивается по количеству общей ДНК ВИЧ – всей ДНК ВИЧ в пораженных клетках-мишенях.
В организме человека после инфицирования ВИЧ в клетках-мишенях происходит синтез ДНК ВИЧ. Вирусная ДНК представлена неинтегрированной ДНК и интегрированной ДНК. Неинтегрированная ДНК ВИЧ ‒ кольцевые длинные концевые повторы и линейная ДНК, расположенные вне генома клет- ки. Интегрированная ДНК ВИЧ – генетический материал вируса, встроенный в геном клетки.
В начале инфекционного процесса интегрированная ДНК ВИЧ состоит преимущественно из интактного провируса, который в случае прерывания АРТ активируется, и происходит синтез вирионов ВИЧ. На фоне течения ВИЧ-инфекции увеличивается количество дефектного провируса, доля его может составлять 90% всего резервуара ВИЧ. Дефекты в ДНК вируса происходят за счет гипермутаций, малых вставок/делеций, делеций большой протяженности.
Дефектный провирус в свою очередь представлен: «мертвыми» провирусами – ДНК ВИЧ с выраженными генетическими поломками; дефектными трансляционно активными провирусами, с которых синтезируется информационная РНК ВИЧ и происходит экспрессия вирусных белков.
Несмотря на невозможность инфицирования других клеток-мишеней, клетки, пораженные трансляционно активными дефектными провирусами, участвуют в патогенезе заболевания. Белки, синтезируемые в клетках, пораженных провирусом, стимулируют избыточную иммунную активацию, способствуя развитию хронической неспецифической патологии у больных ВИЧ-инфекцией.
В эксперименте показано, что клеточная линия, зараженная дефектным трансляционно активным провирусом с мутацией в сайте связывания CD4gp120, многократно клонированная, в течение нескольких лет сохраняла на своей поверхности антиген р24, т. е. имела признаки, характерные для продуктивной инфекции, в отсутствие синтеза вирионов ВИЧ. Дефектный трансляционно активный провирус также имел мутации, приводящие к развитию резистентности к нуклеозидным и ненуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы.
Интегрированная ДНК ВИЧ обнаруживается в эффекторных CD4 Т-лимфоцитах, наивных Т-клетках, предшественниках Т-клеток памяти и субпопуляциях Т-клеток памяти: центральных Т-клетках памяти, переходных Т-клетках памяти (описаны только для CD4-лимфоцитов), эффекторных Т-клетках памяти. При проведении секвенирования установлено,что количество интактного провируса снижается в цепочке: эффекторные Т-клетки памяти, переходные Т-клетки памяти, наивные Т-клетки, центральные Т-клетки памяти.
В целом основной объем интегрированной ДНК ВИЧ приходится на центральные и переходные Т-клетки памяти.
В исследованиях показано, что у пациентов «длительных непрогрессоров» или с ранним началом лечения центральные Т-клетки памяти составляют основу резервуара ВИЧ. У пациентов с поздним началом лечения и низким уровнем CD4 Т-лимфоцитов ДНК ВИЧ преимущественно выявляется в переходных Т-клетках памяти. Переходные Т-клетки памяти обладают большей пролиферативной активностью, поэтому отсроченное начало лечения повышает вероятность роста резервуара за счет размножения переходных Т-клеток.
На сегодняшний день возможно определение размеров вирусного резервуара и его составляющих различными методами: полногеномное секвенирование ВИЧ, секвенирование сайтов интеграции ВИЧ, Alu-ПЦР, ПЦР в режиме реального време- ни, определение концентрации внутриклеточной РНК ВИЧ.
Для решения научных и практических задач наиболее часто измеряется количество общей ДНК ВИЧ методом ПЦР в режиме реального времени. Количество ДНК ВИЧ делится на число клеток (чаще всего мононуклеаров крови). Обычно в литературе размер резервуара представляется как количество копий ДНК ВИЧ на 1 × 106 клеток или значение десятич- ного логарифма на 1 × 106 клеток.
Формирование резервуара ВИЧ происходит в первые дни недели после инфицирования. Полностью предотвратить это процесс невозможно даже сверхранним началом терапии.
Влияние АРТ на размер резервуара.
Пациенты с естественным контролем за ВИЧ (длительные непрогрессоры и элитные контроллеры) имели резервуар ВИЧ малого размера – от 30 до 200 копий ДНК ВИЧ на 1 × 106 клеток. Сходный показатель (в среднем около 70 копий ДНК на 1 × 106 клеток) имели пациенты, начавшие лечение в период острой ВИЧ-инфекции, у которых после прерывания терапии длительное время сохранялась неопределяемая вирусная нагрузка в крови.
Несмотря на малый размер резервуара, уровень интегрированной ДНК у элитных контроллеров возрастает с течением времени, как и у прогрессоров.
Назначение АРТ приводит к стабилизации ко- личества интегрированной ДНК ВИЧ. Чем раньше начата АРТ, тем ниже уровень интегрированной ДНК ВИЧ и у прогрессоров, и у элитных контроллеров.
В исследованиях продемонстрировали возможность уменьшения размера резервуара на фоне эффективной АРТ. Изменение размера резервуара оценивали на основании продолжительности периода полужизни резервуара времени, за которое вдвое сокращается число провирусной ДНК ВИЧ в долгоживущих клетках-мишенях или по абсолютному снижению количества ДНК ВИЧ в сроки, установленные дизайном исследования.
Анализ результатов в первом исследовании показал, что уменьшение размера резервуара происходило в две фазы вне зависимости от сроков начала лечения. В первой фазе в течение 2 лет – быстрое уменьшение количества ДНК ВИЧ при сопоставимом периоде полужизни резервуара у пациентов как с ранним, так и с поздним началом АРТ (113 и 146 дней соответственно). Во второй фазе количество ДНК ВИЧ снижалось значительно медленнее, период полужизни резервуара у пациентов с ранним и поздним началом АРТ значимо отличался. После 4 лет наблюдения на фоне эффективной АРТ средний размер резерву- ара ДНК ВИЧ у пациентов с ранним и поздним началом АРТ составил 140 копий /106 клеток и 690 копий /106 клеток соответственно.
Во втором исследовании сравнивали размер резервуара в двух группах. Первая группа – пациенты с преимущественно стадиями I-II по Fiebig, не получавшие лечения. Вторая группа – пациенты со стадиями I-II или III-IV по Fiebig в приблизительно равном соотношении, начавшие лечение сразу после выявления ВИЧ. Количество общей ДНК ВИЧ на момент включения пациентов в исследование было ниже в первой группе (без лечения), что связано со сроком постановки диагноза. На 2-й нед. количество общей ДНК ВИЧ было в 20 раз ниже у пациентов второй группы (с лечением) по сравнению с пациентами первой группы (без лечения), на 48-й нед. – в 50 раз ниже, а к концу наблюдения на 144-й нед. – в 316 раз ниже. Количество интегрированной ДНК на 2, 48, 144-й нед. наблюдения было ниже в 25, 32, 100 раз соответственно. Во второй группе (с лече- нием) количество общей и интегрированной ДНК снижалось относительно стартового показателя в течение всего времени наблюдения [17].
Также в одном исследовании сравнивали отноше- ние количества интегрированной ДНК ВИЧ к ко- личеству общей ДНК ВИЧ у пациентов, начавших лечение в разные сроки от момента инфицирования. Коэффициент соотношения интегрированная/общая ДНК ВИЧ был наименьшим у пациентов с началом АРТ в периоде острой ВИЧ-инфекции и наибольшим при позднем начале АРТ у пациентов с быстрой прогрессией заболевания. Полученные результаты позволяют предположить, что в периоде ранней инфекции значительную часть резервуара составляет неинтегрированная ДНК ВИЧ и резервуар еще нестабилен. Старт АРТ в периоде острой ВИЧ-инфекции дает возможность контролировать образование неинтегрированной ДНК ВИЧ.
Размер резервуара до назначения АРТ является значимым фактором прогрессии заболевания.
У пациентов среднее время от первичного обследования до прогрессии ВИЧ-инфекции (снижение уровня CD4 Т-лимфоцитов до 350 кл/мкл или возникно- вение показаний к немедленному назначению АРТ) составило при низком уровне общей ДНК ВИЧ 187 мес. против 77,9 мес. при высоком уровне, при низком и высоком уровне интегрированной ДНК ВИЧ ‒ 187,7 и 52 мес.
У пациентов, не получавших лечение, количество общей ДНК ВИЧ, определенное через 6 мес. после сероконверсии, было прогностическим фактором скорости уменьшения числа CD4 Т-лимфоцитов вне зависимости от уровня вирусной нагрузки.
При количестве ДНК ВИЧ 2 000 копий/106 клеток и более отмечалась высокая скорость снижения уровня CD4 Т-лимфоцитов, при количестве ДНК ВИЧ около 1 000 копий/106 клеток низкая.
При исследовании размера резервуара в сроки от 19 до 24 мес. после сероконверсии показано, что ко- личество ДНК ВИЧ, превышающее 1 000 копий/106 клеток, увеличивает риски:
- развития вторичных заболеваний, характерных для III-IV стадии по классификации Всемирной организации здравоохранения 2002 г.
- снижения уровня CD4 Т-лимфоцитов ниже 200 кл/мкл;
- смерти (более чем в 2 раза)
При большом резервуаре происходит более быстрое восстановление уровня РНК ВИЧ после отмены терапии. У пациентов, начавших получать АРТ при уровне CD4 Т-лимфоцитов более 350 кл/мкл и вирусной нагрузке менее 50 000 копий/мл, про- должительность периода от момента прерывания лечения до нарастания вирусной нагрузки зависела от количества общей ДНК ВИЧ при прерывании терапии: при ДНК ВИЧ более 150 копий/106 клеток этот период был статистически значимо более коротким.
Выявлена взаимосвязь между размером резервуара и Т-клеточной активацией. У пациентов больший размер резервуара до начала АРТ обусловливал более высокий уровень CD38+CD8 T-лимфоцитов, являющихся маркерами хронического воспаления. Большой размер резервуара через 6 мес. после начала лечения коррелировал с высокой частотой экс- прессии маркера пролиферации (антигена Ki-67) на поверхности CD8 T-лимфоцитов
Размер резервуара ВИЧ влияет на развитие ВИЧ-ассоциированных заболеваний. Показана связь между количеством ДНК ВИЧ и развитием у пациентов ВИЧ-ассоциированной деменции или иных неврологических расстройств. Большой ре- зервуар ВИЧ у пациентов с неопределяемой вирусной нагрузкой являлся значимым фактором риска развития неврологической патологии.
Резервуар ВИЧ не дает возможности излечить человека от ВИЧ-инфекции. Комбинированная АРТ позволяет уменьшать размер резервуара, более значимо при начале лечения на ранних сроках заболевания, но не позволяет полностью элиминировать провирусную ДНК.