Definicja pojęcia:

wirus HIV

Wirus HIV, ludzki wirus niedoboru odpornościgatunek wirusa z rodzaju lentiwirus (Lentivirus) zaliczanego do rodziny retrowirusów (Retroviridae) w obrębie rzędu Ortervirales cechujący się sferycznym wirionem o średnicy 80-120 nm, składającym się z rdzenia, kapsydu i osłonki lipidowej. Rdzeń wirionu zawiera genom wirusa w postaci dwóch identycznych cząsteczek jednoniciowego RNA o dodatniej polarności (+ssRNA), trzy rodzaje enzymów wirusowych – odwrotną transkryptazę (RT), integrazę (IN) i proteazę HIV (PR) oraz białka rdzenia (p7 i p9). Rdzeń wirionu wraz z białkiem kapsydu (p24) budującym płaszcz białkowy (kapsyd) tworzy nukleokapsyd o dwudziestościennej symetrii. Nukleokapsyd otacza dwuwarstwowa osłonka lipidowa z zakotwiczonymi od wewnątrz białkami macierzy (p17) i zewnętrznymi wypustkami złożonymi z glikoproteiny transbłonowej (gp41) i glikoproteiny zewnątrzbłonowej (gp120). Wirus HIV przenoszony jest głównie drogą płciową (w wyniku kontaktu seksualnego z osobą zakażoną), drogą zakażonej krwi (podczas transfuzji krwi i preparatów krwiopochodnych lub używania zanieczyszczonych igieł i strzykawek) bądź drogą wertykalną (transmisji wirusa od zakażonej matki do dziecka). Wirus HIV odpowiada za postępujące upośledzenie czynności układu odpornościowego prowadzące, w przypadku braku podjęcia leczenia, do rozwoju zespołu nabytego niedoboru odporności (AIDS, ang. acquired immunodeficiency syndrome).
  1. Cechy charakterystyczne ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV)
  2. Transmisja i namnażanie (replikacja) wirusa HIV
  3. Zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS)

Cechy charakterystyczne ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV)

Ludzki wirus niedoboru odporności (HIV, ang. human immunodeficiency virus) stanowi jeden z gatunków wirusów z rodzaju lentiwirus (Lentivirus) zaliczanych do rodziny retrowirusów (Retroviridae) w obrębie rzędu Ortervirales, których cechą wyróżniającą są kuliste (sferyczne) wiriony o średnicy 80-100 nm otoczone osłonką lipidową z wypustkami glikoproteinowymi, materiał genetyczny (genom) w postaci dwóch cząsteczek jednoniciowego RNA o dodatniej polarności (+ssRNA) i obecność enzymu odwrotnej transkryptazy (rewertazy) przepisującej informację genetyczną z RNA na DNA, czyli w kierunku odwrotnym niż procesie transkrypcji (łac. retro – z powrotem). Lentiwirusy wykazują wysoką wrażliwość na zmiany pH (ulegają dezaktywacji w silnie kwaśnym i zasadowym środowisku), wysoką temperaturę, działanie detergentów, alkoholi i innych środków odkażających, np. formaldehydu, podchlorynu sodu (niszczących ich osłonkę lipidową wraz z białkowymi wypustkami) oraz promieniowanie ultrafioletowe (UV) (uszkadzającego ich genom). Ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) wraz z innymi gatunkami lentiwirusów, m.in. wirusem niedoboru odporności małp (SIV), wirusem niedoboru odporności kotów (FIV), wirusem niedoboru odporności bydła (BIV), wirusem zapalenia stawów i mózgu kóz (CAEV), wirusem Maedi-Visna owiec i kóz (MVV), wirusem niedokrwistości zakaźnej koni (EIAV), są wirusami cechującymi się długim okresem inkubacji (łac. lente – powoli), które odpowiedzialne są wywoływanie zakażeń skutkujących rozwojem chorób o przewlekłym przebiegu, co w konsekwencji może prowadzić do śmierci organizmu.

Wirus HIV posiada wirion o kulistym (sferycznym) kształcie, osiągający przeważnie średnicę 80-120 nm. Wirion składa się z rdzenia i płaszcza białkowego (kapsydu), czyli nukleokapsydu otoczonego przez zewnętrzną osłonkę lipidową z wypustkami białkowymi. Rdzeń wirionu stanowi  genom w postaci dwóch identycznych cząsteczek jednoniciowego RNA o dodatniej polarności (+ssRNA), z których każda połączona jest z enzymami wirusowymi – cząsteczką polimerazy DNA zależnej od RNA (odwrotnej transkryptazy, rewertazy, RT) oraz cząsteczką integrazy (IN). Rdzeń zawiera ponadto trzeci rodzaj enzymu, proteazę HIV (PR), oraz białka rdzenia – nukleoproteiny związane z RNA (p7 i p9). Genom wirusa HIV ma długość ok. 9,7 tys. nukleotydów; składa się z dziewięciu genów: genu gag kodującego białka strukturalne wirusa – białko kapsydu (p24), białko macierzy (p17) i nukleoproteiny (p7 i p9), genu pol kodującego enzymy niezbędne w procesie replikacji (odwrotną transkryptazę, inwertazę i proteazę HIV), genu env kodującego glikoproteiny osłonki (gp120 i gp41) oraz sześciu genów pełniących funkcję regulatorowe (tat, rev, nef, vpr, vif, vpu). Rdzeń osłonięty płaszczem białkowym zbudowanym z białka kapsydu (p24) tworzy nukleokapsyd o symetrii dwudziestościennej. Nukleokapsyd otoczony jest przez dwuwarstwową osłonkę lipidową z zakotwiczonymi od wewnątrz białkami macierzy (p17), na której zewnętrznej powierzchni znajdują się wypustki zbudowane z glikoproteiny transbłonowej (gp41) zakotwiczonej w osłonce i połączonej z nią glikoproteiny zewnątrzbłonowej (gp120). Białka macierzy (p17) stabilizują strukturę wirionu; glikoproteina zewnątrzbłonowa osłonki (gp120) uczestniczy w adsorpcji wirusa do komórki gospodarza dzięki interakcji ze specyficznymi receptorami komórkowymi. Wirus HIV cechuje się dużą zmiennością; na podstawie różnic genetycznych i antygenowych wyróżnia się dwa główne typy wirusa – HIV-1 oraz HIV-2.
Budowa wirionu wirusa HIV. Źródło: shutterstock

Transmisja i namnażanie (replikacja) wirusa HIV

Transmisja ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV) polega na przeniesieniu cząstek wirusowych bądź zakażonych komórek za pośrednictwem płynów ustrojowych organizmu, takich jak krew, nasienie, preejakulat, wydzielina pochwy oraz mleko matki. Cząstki wirusa pojawiają się w płynach ustrojowych w ciągu pierwszych kilku tygodni od momentu infekcji, czyli znacznie wcześniej od możliwości wykrycia obecności swoistych przeciwciał we krwi (pojawiających się w przeciągu 3-8 tygodni). Częstym źródłem infekcji są więc niedawno zakażone osoby, które nieświadomie przyczyniają się do rozprzestrzeniania się wirusa HIV. Do zakażenia wirusem HIV dochodzi drogą płciową (w wyniku kontaktu seksualnego z osobą zakażoną), przez zakażoną krew (w wyniku transfuzji krwi lub preparatów krwiopochodnych,  używania zanieczyszczonych igieł i strzykawek podczas dożylnej iniekcji narkotyków) i drogą wertykalną, czyli transmisji wirusa od zakażonej matki do dziecka (przez łożysko w okresie ciąży, w wyniku kontaktu dziecka z krwią matki w trakcie porodu bądź podczas karmienia dziecka piersią). Wirus HIV wyewoluował w Afryce z wirusa niedoboru odporności małp (SIV) występującego u szympansów – SIVcpz (HIV-1) oraz mangab szarych – SIVsmm (HIV-2); międzygatunkowa transmisja wirusa nastąpiła najprawdopodobniej w wyniku kontaktu człowieka z krwią upolowanych małp na początku XX w. Wirus HIV-1 cechujący się wysoką patogennością rozprzestrzenił się następnie w Afryce i całym obszarze kuli ziemskiej; wirus HIV-2, cechujący się niższą patogennością, występuje głównie w zachodniej części Afryki. Pierwszy przypadek zakażenia człowieka wirusem HIV odnotowano w 1959 r. na obszarze ówczesnego Konga Belgijskiego (obecnie Demokratycznej Republiki Konga); pierwszej izolacji wirusa HIV (HIV-1) z węzła chłonnego pobranego od pacjenta z limfadenopatią (przewlekłym uogólnionym powiększeniem węzłów chłonnych) dokonał zespół Luca Montagniera w 1983 r.

Cykl replikacyjny wirusa HIV rozpoczyna się w momencie adsorpcji wirusa na powierzchni komórki gospodarza zachodzącej dzięki oddziaływaniu glikoproteiny zewnątrzbłonowej (gp120) ze specyficznymi receptorami komórkowymi (CD4) obecnymi na powierzchni limfocytów pomocniczych (Th) (oraz makrofagów, komórek dendrytycznych, komórek ośrodkowego układu nerwowego, komórek prekursorowych limfocytów T szpiku i grasicy). Dochodzi do fuzji osłonki wirusa z błoną komórkową limfocytu Th; nukleokapsyd przenika następnie do jego wnętrza na drodze endocytozy. Zachodzi trawienie kapsydu prowadzące do uwolnienia genomu wraz z enzymami i białkami strukturalnymi do cytoplazmy. Odwrotna transkryptaza katalizuje proces syntezy dwuniciowej cząsteczki DNA (dsDNA) – pierwszej nici DNA komplementarnej do nici wirusowego RNA i drugiej nici DNA komplementarnej do nici DNA utworzonej na matrycy wirusowego genomu. Nowo powstała cząsteczka DNA wirusa przemieszcza się do jądra komórkowego, gdzie przy udziale integrazy ulega integracji z DNA gospodarza.

Zintegrowany DNA wirusa (prowirus) może ulegać transkrypcji pod wpływem polimerazy RNA gospodarza, w wyniku której powstają cząsteczki RNA stanowiące genom nowych cząstek wirusowych bądź pełniące funkcję mRNA w procesie syntezy białek wirusa. Prekursor białek strukturalnych wirusa (poliproteina Gag) i prekursor enzymów wirusowych (poliproteina Pol) powstają w cytozolu; prekursor glikoprotein osłonki (gp160) powstaje w retikulum endoplazmatycznym, skąd transportowany jest do aparatu Golgiego, gdzie ulega rozszczepieniu na glikoproteiny osłonki (gp41, gp120). Poliproteiny (Gag, Pol), glikoproteiny osłonki oraz cząsteczki RNA transportowane są następnie do błony komórkowej gospodarza, gdzie zachodzi składanie nowych cząstek wirusowych. Poliproteina Gag ulega proteolizie pod wpływem proteazy HIV (PR) na białko kapsydu (p24), białko macierzy (p17) i nukleoproteiny (p7 i p9); poliproteina Pol na odwrotną transkryptazę (RT), inwertazę (IN) i proteazę (PR). Genom wirusowy otaczany jest kapsydem; powstały nukleokapsyd zyskuje osłonkę lipidową z glikoproteinami podczas przechodzenia przez błonę komórkową. Nowe cząstki wirusowe opuszczają komórkę gospodarza w procesie pączkowania.
Objawy ostrej choroby retrowirusowej. Źródło: shutterstock
Cykl replikacyjny wirusa HIV. Źródło: shutterstock

Zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS)

Ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) odpowiedzialny jest za wywoływanie u człowieka zakażeń prowadzących do ubytku limfocytów pomocniczych (Th) oraz osłabienia humoralnej i komórkowej odpowiedzi immunologicznej, co w konsekwencji prowadzi do rozwoju zespołu nabytego niedoboru odporności (AIDS, ang. acquired immunodeficiency syndrome). Pierwszą fazę infekcji stanowi ostra choroba retrowirusowa (ang. acute HIV infection) rozwijająca się przeważnie w przeciągu kilku dni bądź kilku tygodni po zakażeniu. Pierwsza faza zakażenia może mieć przebieg bezobjawowy bądź objawowy z objawami grypopodobnymi (gorączka, bóle mięśni i stawów, bóle głowy, wymioty, biegunka, powiększone węzły chłonne, wysypka plamisto-grudkowa). Choroba ustępuje po upływie ok. 2 tygodni. Drugą fazę infekcji stanowi faza bezobjawowego zakażenia wirusem HIV (faza latentna) trwająca przeważnie 8-10 lat. Etap ten cechuje się ciągłym spadkiem liczby limfocytów pomocniczych (Th) i postępującym upośledzeniem czynności układu odpornościowego. Trzecią fazę stanowi faza objawowa, czyli zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS), cechująca się zwiększoną podatnością zakażonego organizmu na infekcje oportunistyczne, nowotwory oraz zespoły chorobowe (tzw. choroby wskaźnikowe AIDS). W fazie objawowej występują zakażenia pasożytnicze (toksoplazmoza, kryptosporydioza), bakteryjne (gruźlica, mykobakterioza, bakteryjne zapalenie płuc), wirusowe (cytomegalia, opryszczka pospolita, ospa wietrzna i półpasiec) oraz grzybicze (kandydoza, kryptokokoza, pneumocystoza), nowotwory (mięsak Kaposiego, chłoniaki) i zespoły chorobowe (encefalopatia HIV, zespół wyniszczenia spowodowany HIV). Choroby wskaźnikowe AIDS stanowią główną przyczynę śmierci osób zakażonych wirusem ludzkiego niedoboru odporności.

Zakażenie wirusem HIV jest zakażeniem nieuleczalnym; celem leczenia osób zakażonych jest więc zahamowanie cyklu replikacyjnego wirusa, obniżenie ryzyka rozwoju nabytego zespołu niedoboru odporności (AIDS) i chorób wskaźnikowych oraz transmisji wirusa, podtrzymanie prawidłowej czynności układu odpornościowego, poprawę jakości i wydłużenie życia. Terapia antyretrowirusowa (ART, ang. antiretroviral therapy) polega na jednoczesnym stosowaniu kilku leków skierowanych przeciwko wirusowi HIV – nukleozydowych inhibitorów odwrotnej transkryptazy (NRTI), nienukleozydowych inhibitorów odwrotnej transkryptazy (NNRTI), inhibitorów proteazy (PI), inhibitorów fuzji (FI) oraz inhibitorów integrazy (InI). Profilaktyka zakażeń przenoszonych drogą płciową polega głównie na unikaniu ryzykownych zachowań seksualnych oraz stosowaniu zabezpieczenia podczas stosunku. Zapobieganie infekcji drogą zakażonej krwi wśród osób uzależnionych od narkotyków obejmuje używanie jednorazowych igieł i strzykawek wykorzystywanych do iniekcji dożylnej narkotyków oraz programy leczenia substytucyjnego (np. osób uzależnionych od opioidów); profilaktyka zakażeń wśród osób zawodowo pracujących z potencjalnym materiałem zakaźnym obejmuje stosowanie środków ochrony osobistej (rękawiczki, maseczki, okulary) i dezynfekcję sprzętu skażonego płynami ustrojowymi. Profilaktyka zakażeń wertykalnych skupia się na ograniczeniu ryzyka zakażenia dziecka przez matkę poprzez wykonywanie badań kobiet ciężarnych w kierunku wirusa HIV (dwukrotne badanie w I i III trymestrze ciąży), w przypadku potwierdzenia zakażenia matki – stosowanie terapii antyretrowirusowej (u matki i dziecka), rozwiązanie ciąży przez cesarskie cięcie (wykonywane przed rozpoczęciem akcji porodowej, w 38 tygodniu ciąży), ograniczenie kontaktu dziecka z płynami ustrojowymi matki (dokładne umycie noworodka, odśluzowanie górnych dróg oddechowych) oraz całkowitą rezygnację z karmienia dziecka piersią.
Transmisja, leczenie i profilaktyka zakażeń wirusem HIV. Źródło: shutterstock

Bibliografia

  1. Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson; “Biologia Campbella”; Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020. ;
  2. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. I, VI, VII, IX, XI”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998-2000.;
  3. Leslie Collier, Paul Kellam, John Oxford; “Human Virology”; Oxford University Press, 2016. ;
  4. N.J Dimmock, Andrew J. Easton, Keith Leppard, ; “Introduction to Modern Virology”; Blackwell Publishing, 2007;
  5. Teri Shors; “Understanding Viruses”; Jones and Bartlett Publishers, 2008;
  6. Anna Goździcka-Józefiak ; “Wirusologia”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2019.;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 5.0
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź