Состояние и перспективы создания новых препаратов для терапии и профилактики ВИЧ-инфекции и СПИДа

Государственный научный центр по антибиотикам, НИИ вирусологии им. Д.И.Ивановского РАМН, Москва

В начало...

По данным медицинских экспертов ООН, вирусом иммунодефицита ежедневно на нашей планете заражается более 16000 человек. На сегодняшний день носителями вируса являются более 30,6 млн человек. Приблизительно 1600 детей до 15 лет ежедневно заражаются СПИДом и 1200 из них умирает. Основную группу взрослых носителей ВИЧ составляют люди в возрасте 28-30 лет, деятельные, активные, материально обеспеченные, склонные к употреблению наркотиков.

В ряде стран создаются механизмы управления эпидемией ВИЧ-инфекции на государственном уровне, ибо это не только медицинская проблема, но общегосударственная и социально-общественная. В России есть программа борьбы со СПИДом, обозначенная отдельным пунктом в бюджете и имеющая силу закона, однако за последние два года денег на эту программу практически не выделяют. В то время как в России применяются только 2-3 препарата, в США используются 12 препаратов, на базе которых можно составить 365 комбинаций, некоторые из которых весьма эффективны и значительно продлевают жизнь больных.

Для СПИДа характерен комплекс эколого-социальных проблем, обусловленных нижеследующими особенностями: количество мутагенных отходов жизнедеятельности человека достигло угрожающих размеров, что приводит как к микробным мутациям, так и нарушению иммунного статуса организма. В последние годы описано несколько новых вирулентных штаммов - возбудителей инфекций, особенно вирусной этиологии (примером служат вирусные гепатиты), Существует гипотеза об общем предшественнике ВИЧ человека и приматов. В результате мутирования этого предшественника и возникли высоковирулентный возбудитель и несколько менее вирулентный - ВИЧ-2.

ВИЧ - это абсолютный паразит. Его репродукция происходит только с использованием биосистем макроорганизма. Поэтому химиопрепараты, способные ингибировать те или иные стадии репродукции ВИЧ, являются токсичными для соответствующих биосистем макроорганизма.

ВИЧ характеризуется высокой генетической, а, следовательно, и антигенной изменчивостью. Штаммы ВИЧ, полученные даже от одного и того же больного, но на разных стадиях заболевания, могут отличаться по антигенным свойствам и нуклеотидным последовательностям. Такая же картина происходит и при смене климато-географических зон. Сказанное осложняет создание вакцин против СПИДа и иммунотерапию.

СПИД не имеет инкубационного периода в традиционном понимании: сразу после заражения вирус начинает интенсивно размножаться, постепенно уничтожая иммунокомпетентные клетки. И только после того, как уровень содержания этих клеток станет настолько низким, что иммунная система организма перестанет функционировать, незащищенный организм поражается оппортунистическими инфекциями или некоторыми видами опухолей, которые и становятся непосредственной причиной смерти. В бессимптомный период вирусоносители являются чрезвычайно заразными.

Источники инфекции и пути передачи СПИДа

Определены три основных передачи ВИЧ-инфекции: парентеральный, при сексуальном контакте - влагалищном или анальном и перинатальная передача ребенку во время беременности или родов.

ВИЧ более агрессивен при рН 7-8. Имеет тенденцию накапливаться в гнойно-воспалительных очагах половых органов, что является обычным осложнением СПИДа [4, 5]. У детей СПИД протекает более злокачественно, что связано с незрелостью их иммунной системы, а также, возможно, с наличием в эпидермисе детей повышенного числа дендритных макрофагов - клеток Лангерганса (КЛ). КЛ, возможно, обеспечивают перемещение ВИЧ непосредственно от одной КЛ к другой по отросткам и межклеточным контактам. У пожилых людей количество КЛ резко снижено и СПИД у них протекает более доброкачественно. Злокачественное течение СПИДа у больных сифилисом также связано с повышенным содержанием у них КЛ [6-8].

Темнокожие люди значительно чаще заболевают СПИДом, чем представители белой расы. Например, инфицирование негритянок и мулаток в 13,3 и 11,1 раза выше, чем белых женщин; у мужчин - соответственно в 3,1 и 3,4 раза [9]. Соотношение инфицированных мужчин и женщин в Европе 5,5:1; в США 7,3:1; в России 2,3:1 [10, 11].

Систематическое положение, структура и свойства ВИЧ

Для лентивирусов характерен длительный латентный период, высокая антигенная изменчивость и поражение иммунной системы вплоть до полной ее недееспособности за счет невосполнения погибших Т-лимфоцитов. Первичными клетками - мишенями для ВИЧ являются CD4⁺ T-лимфоциты, моноциты, макрофаги и КЛ. Молекула CD4⁺ служит первичным рецептором для ВИЧ [15]. Репликация ВИЧ в CD4⁺-клетках происходит только при их активации и делении. Обратная транскрипция вирусной РНК в двуспиральную провирусную ДНК с помощью обратной транскриптазы и дальнейшая интеграция ДНК-копий в геном хозяина при помощи фермента интегразы являются важными этапами в репликативном цикле ретровирусов. Зрелые вирионы ВИЧ почкуются с клеточной мембраны и становятся источником инфицирования незараженных клеток [16].

ВИЧ отличается значительной вариабельностью и в настоящее время уже обнаружено 7 субтипов (клейдов), обозначенных буквами алфавита от А до J [17-19]. Источником настоящей пандемии СПИДа является группа М (main - основной) ВИЧ-1.

Клинически СПИД проявляется оппортунистическими инфекциями, вызванными условно-патогенными для человека возбудителями, такими как Pneumocystis carinii, Mycobacterium avium, Candida albicans и др., вирусом простого герпеса, цитомегаловирусом, саркомой Капоши и поражением ЦНС [16, 20], которые у людей со здоровой иммунной системой заболеваний не вызывают, даже в случае их присутствия в организме человека.

ВИЧ является оболочечным вирусом. Вирион ВИЧ покрыт бислойной липопротеидной оболочкой, близкой по составу и строению к клеточной мембране. В оболочку погружено 72 гликопротеидных шипа, из которых гликопротеид gp120 у ВИЧ-1 (или gp105 - у ВИЧ-2) является рецептором и способен специфически взаимодействовать с клеточным гликопротеидным рецептором-мишенью CD4, а gp 41 вируса обеспечивает проникновение содержимого вириона в клетку-мишень. CD4-клетками являются Т-лимфоциты, макрофаги и дендритные макрофаги (клетки Лангерганса - КЛ). Каскадно размножаясь в CD4-клетках макроорганизма, ВИЧ приводит к иммунодефициту, развитию оппортунистических инфекций и гибели человека.

Однако не только прямое уничтожение иммунокомпетентных клеток приводит к потере иммунной защиты, но и аутоиммунные процессы, приводящие к дезинтеграции систем иммунитета и также дающие "зеленый свет" оппортунистическим инфекциям [6]. Это объясняется тем, что специфический белок-антиген gp120, легко слущиваясь с поверхности вириона и присоединяясь к рецептору CD4, превращает CD4-клетки в гетероантигенные объекты, которые и подвергаются иммунологической атаке со стороны лимфоцитов-киллеров, уничтожающих CD4⁺ Т-лимфоциты и макрофаги. Кроме того, аутоиммунный процесс при СПИДе усугубляется еще и тем, что фиксация на поверхности клеток-мишеней гликопротеидов ВИЧ (gp120 или gp105) является сигналом для присоединения близлежащих лимфоцитов, что приводит к образованию многоклеточных конгломератов (синцитий), которые и становятся "братской могилой" для иммунокомпетентных клеток.

В липидную оболочку ВИЧ заключена конусовидная сердцевина вириона, содержащая две молекулы РНК, которые необходимы для осуществления процесса обратной транскрипции. В сердцевине вириона также находятся ферменты вируса: ревертаза (p66), РНКаза Н (р51), интеграза (p11) и протеаза (р15). После проникновения вируса в цитоплазму с участием обратной транскрипции (ОТ) на РНК ВИЧ происходит сборка ее ДНК-копии. Последняя проникает в ядро и встраивается в ДНК клетки-мишени. Дальнейшее созревание и размножение ВИЧ в клетке в организме человека происходит в условиях абсолютного паразитизма этого вируса с использованием биосистемы макроорганизма.

Лечение ВИЧ-инфекции и СПИДа

- стадия инкубации - от момента заражения до появления реакции организма в виде клинических проявлений "острой инфекции" и/или появления вирусспецифических антител (1);

- стадия первичных проявлений, в которой выделяют период острой инфекции (2А), фазу бессимптомной инфекции (2Б) и фазу персистирующей генерализованной лимфоаденопатии (2В);

- стадия вторичных заболеваний, где выделяют период 3А, для которого характерны бактериальные, грибковые и вирусные поражения слизистых оболочек и кожных покровов, заболевания верхних дыхательных путей, период 3Б с более глубокими поражениями кожи, заболеваниями внутренних органов, возможным появлением саркомы Капоши, поражением периферической нервной системы; период 3В, когда развиваются тяжелые угрожающие жизни вторичные заболевания, в том числе поражения ЦНС;

- терминальная стадия, когда возникшие поражения органов носят необратимый характер.

Вопрос о лечении СПИДа стоит весьма остро. На данный момент не найдено радикально эффективное средство лечения ВИЧ-инфекции и СПИДа. Однако развитие заболевания может быть замедлено рядом препаратов, подавляющих репродукцию ВИЧ, а также активным лечением оппортунистических бактериальных, вирусных, грибковых и протозойных инфекций и саркомы Капоши. Имеются также ограниченные терапевтические возможности лечения и других новообразований. Такой комплексный подход позволяет повысить продолжительность жизни и улучшить самочувствие пациентов.

Исследованы десятки тысяч соединений различной природы, у которых в ряде случаев обнаружена выраженная анти-ВИЧ активность in vitro. К сожалению, наличие анти-ВИЧ активности не всегда подтверждается в организме. Следует заметить также, что в настоящее время пока отсутствует экспериментальная модель исследования анти-ВИЧ препаратов in vivo. Использование ВИЧ-инфицированных обезьян является слишком дорогим и экзотическим и в массовых экспериментах in vivo пока практически не применяется.

Возможные перспективы создания новых препаратов для химиотерапии и химиопрофилактики ВИЧ-инфекции

- адсорбция вируса на клетке-мишени, взаимодействие рецептора gp120 ВИЧ-1 (или gp105 ВИЧ-2) с рецептором CD4 клетки-мишени, проникновение вируса в клетку с помощью гликопротеина gp41;

- синтез вирусной ДНК с участием ревертазы ВИЧ; - процессинг (созревание) структурных вирусных белков с участием протеазы ВИЧ.

В отношении первого пункта механизма следует отметить, что именно взаимодействие рецепторов ВИЧ gp120 и gp41 с рецептором CD4 клетки-мишени является самым начальным этапом развития ВИЧ-инфекции. При этом взаимодействие рецепторов ВИЧ и клетки-мишени сопровождается их активизацией и является пусковым механизмом для всех остальных этапов репродукции вируса в организме. Таким образом, поиск и создание соединений, нарушающих указанные механизмы первоначального взаимодействия, следует рассматривать не только в качестве средств химиотерапии, но и в качестве средств предупреждения развития ВИЧ-инфекции на самой ранней стадии инфицирования, что безусловно представляет собой новый подход к профилактике СПИДа.

Успехи в химиотерапии ВИЧ-инфекции связаны в настоящее время в основном с созданием и применением в клинике ингибиторов обратной транскриптазы (ревертазы, РНК-зависимой-ДНК-полимеразы). Есть достижения, связанные с применением ингибиторов протеазы ВИЧ.

Ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ часто имеют нуклеозидную природу, то есть являются соединениями, молекула которых состоит из остатков пуриновых и пиримидиновых оснований, связанных N-гликозидной связью с остатками D-рибозы. Нуклеозиды близкородственны нуклеотидам (каковыми являются РНК и ДНК) и поэтому, как правило, токсичны.

Ингибиторами обратной транскриптазы ВИЧ нуклеозидной природы являются используемые в клинике азидотимидин (АЗТ), диданозин, зальцитабин, ставудин, ламивудин. Ненуклеозидными ингибиторами обратной транскриптазы являются невирапин, делавердин.

Обратная транскриптаза ВИЧ обеспечивает синтез ДНК на матрице вирионной РНК, то есть осуществляет обратную транскрипцию с образованием провируса, интегрирующего затем в вирусный геном. Она же полимеризует ДНК на матрице геномной РНК, используя в качестве затравки гибрид т-РНК с РНК, затем разрушает последнюю (РНК) с помощью рибонуклеазы, оставляя при этом олигорибонуклеиновую затравку для синтеза ДНК ВИЧ.

Далее...