Клинико-иммунологическая характеристика ВИЧ-инфекции и СПИДа
Примерно у 50-70 % ВИЧ-инфицированных пациентов уже через несколько недель после заражения наблюдается мононуклеозоподобный синдром, включающий лихорадку, лимфоаденопатию, фарингит и сыпь. Эта острая фаза инфекции длится от нескольких недель до нескольких месяцев. Для нее характерно существенное снижение количества CD4+-лимфоцитов и отношения CD4+/CD8+, перераспределение лимфоцитов между внутрисосудистым и экстравазальным пулами, а также выраженная виремия. Затем - возможно, в результате развития иммунного ответа против ВИЧ и сероконверсии - симптомы разрешаются, число CD4+-лимфоцитов возрастает (хотя и не достигает уровня, имевшегося до инфекции), а виремия исчезает. Наступающий затем бессимптомный период может длиться от нескольких месяцев до 11 и более лет, после чего число CD4+-лимфоцитов падает ниже критического уровня, и резко повышается риск развития оппортунистических инфекций, аутоиммунных и опухолевых заболеваний.
Резкое падение числа CD4+-лимфоцитов в крови в острой фазе инфекции может объясняться либо прямым цитопатогенным действием вируса, либо перераспределением CD4+-лимфоцитов в лимфоидные органы, либо и тем, и другим одновременно. Цитопатогенное действие вируса, выделенного от больных в острой фазе инфекции, достаточно подробно исследовано in vitro на перевиваемых линиях чувствительных к ВИЧ Т-клеток. Показано, что в начале инфекции популяция ВИЧ относительно гомогененна, однако затем она дает начало целому ряду новых вариантов. При этом, возникновение наиболее цитопатогенных вариантов ВИЧ совпадает с началом развития СПИДа. Была установлена взаимосвязь между степенью цитопатогенности штамма ВИЧ и его способностью формировать синцитий, с одной стороны, и скоростью перехода инфекции ВИЧ в СПИД - с другой: а именно, массовое появление SI-вариантов (от англ. - Syncytium Inducing) вируса является маркером неблагоприятной динамики.
Поскольку 98 % пула лимфоцитов находятся в лимфоидных органах и тканях, и лишь 2 % - в периферической крови, снижение числа циркулирующих CD4+-лимфоцитов может быть результатом их миграции из крови в лимфоидные органы - например, в ответ на захват вируса в лимфоузлах, необходимый для развития иммунного ответа на ВИЧ. Однако, мигрируя в лимфоузлы, CD4+-лимфоциты могут оказаться инфицированы и уничтожены вирусом. Через 2-4 недели после возникновения симптомов, когда развивается иммунный ответ против ВИЧ, число CD4+-лимфоцитов в крови стабилизируется, однако не достигает уровня до инфекции, что может быть связано с их разрушением вирусом или же секвестированием в гипертрофированных лимфоидных органах.
Прогрессивное истощение пула CD4+-лимфоцитов, наблюдающееся и после завершения острой фазы инфекции даже в тех случаях, когда больные получают противоретровирусные препараты, позволяет предположить, что инфекция ВИЧ нарушает нормальные процессы возобновления CD4+-лимфоцитов. Действительно, при инфекции ВИЧ отмечается угнетение кроветворения (тромбоцитопения, гранулоцитопения, анемия, лимфопения, панцитопения), а стволовые клетки, выделенные из крови и из костного мозга инфицированных, обладают значительно меньшей способностью к колониеобразованию, чем в норме. Хотя частично это может быть обусловлено сопутствующими оппортунистическими инфекциями или противоретровирусной терапией. Часть гематологических нарушений, судя по всему, связана именно с ВИЧ.
Хотя in vitro возможность инфицирования очищенных стволовых CD34+-клеток костного мозга ВИЧ была продемонстрирована непосредственно, изучение ее влияния на способность к колониеобразованию дало противоречивые результаты. Столь же разноречивы данные о наличии инфицированных ВИЧ стволовых клеток в организме носителей ВИЧ. В экспериментах in vitro было показано, что инкубация стволовых клеток костного мозга с гликопротеинами оболочки ВИЧ вызывала снижение их жизнеспособности, а угнетение пролиферации стволовых клеток изолятами ВИЧ, выделенными от больных, полностью нейтрализовалось антителами к gp120.
Нарушение восстановления пула CD4+-лимфоцитов могут быть связаны и с инфицированием клеток-предшественников в тимусе. In vitro была продемонстрирована возможность инфицирования незрелых CD4+/CD8+-лимфоцитов, клеток эмбрионального тимуса человека, зрелых тимоцитов новорожденных и детей, а также тимических клеток-предшественников с фенотипом CD3-CD4-CD8-. Несмотря на CD4--фенотип последних, было показано, что их инфицирование блокируют антитела к CD4. Это подтверждает, что для заражения достаточно чрезвычайно низкой экспрессии CD4 на мембране, не выявляемой обычными методами - феномен, описанный и при заражении ВИЧ других типов клеток.
Ранние клинические проявления СПИДа состоят в симптомах общего характера: головная боль, усталость, недомогание, миалгия, лихорадка, ночные поты, анорексия, диарея, потеря веса. Генерализованная лимфоаденопатия также может сохраняться. Снижение ее выраженности может свидетельствовать о повышении риска прогрессирования заболевания, а дальнейшее увеличение лимфоузлов - о возможности развития неходжкинской лимфомы или туберкулеза. У больных СПИДом могут развиваться самые разнообразные заболевания кожи и слизистых, что должно насторожить врача в плане возможной инфекции ВИЧ.
Головная боль характерна для СПИДа и может наблюдаться на всех стадиях заболевания. Необходимо дифференцировать постоянные головные боли от инфекций или опухолей центральной нервной системы. При подозрении на опухоль рекомендуется сделать компьютерную томографию или магнитнорезонансное исследование головного мозга, при подозрении на менингит - спинномозговую пункцию из поясничного отдела. Головная боль может также быть следствием системной инфекции или лекарственной гиперчувствительности.
Для клинической картины СПИДа характерны жалобы на усталость и быструю утомляемость. Прогрессирующая или изнурительная усталость должна насторожить врача в плане наличия сопутствующей оппортунистической инфекции.
Лихорадка может быть как симптомом СПИДа, так и проявлением его осложнений, включая оппортунистические инфекции и злокачественные опухоли. У больных с содержанием CD4+ Т-лимфоцитов 100-200 кл/мм3 при развитии лихорадки необходимо провести исследования на наличие туберкулеза, пневмоцистной пневмонии, бактериальной инфекции и неходжкинской лимфомы. Ночные поты обычно неспецифичны. Если они сочетаются с лихорадкой, следует подозревать наличие оппортунистической инфекции или туберкулеза.
Присоединение целого ряда вирусов и бактерий на фоне ВИЧ могут привести к нарушениям гемопоэза. Так, ЦМВ и герпес-вирус шестого типа (HHV-6), способствуют развитию миелосупрессии и гранулоцитопении. Манифестация Staph. aureus, а также других инкапсулированных бактерий вызывают разные сосудистые (васкулярные) расстройства. У пациентов с длительным течением ВИЧ-инфекции при длительном применении внутривенных катетеров (для проведения парентеральной терапии) часто наблюдаются так называемые внутривенные (катетерные) бактериальные инфекции.
Диарея также характерна для СПИДа и может быть как его проявлением, так и свидетельством различных кишечных, паразитарных и оппортунистических инфекций. Для определения ее причины следует тщательно исследовать стул. В начале СПИДа причиной часто бывают кишечные патогены (Salmonella sp., Shigells sp., Campylobacter sp.) и паразиты (Giardia lamblia, Entamoeba histolytica), а в разгаре заболевания обычно обнаруживаются Cryptosporidium, Isospora belli, Mycobacteria, Candida и инфекция цитомегаловирусом.
Для начальных проявлений СПИДа характерно повышение частоты ряда заболеваний кожи и слизистых. Диагноз стандартных кожных заболеваний ставится обычно по клинической картине. Биопсию или культивирование следует проводить при нетипичной картине, при отсутствии ответа на лечение и при подозрении на бактериальный ангиоматоз или саркому Капоши.
Характерным для СПИДа является вовлечение слизистых оболочек и, прежде всего - кандидоз слабо выраженный на ранних стадиях и более тяжелый на поздних стадиях заболевания. Кандидоз может затрагивать как только ротовую полость, так и распространяться на пищевод, желудочно-кишечный тракт, включать анально-генитальную зону, слизистую влагалища и шейки матки. Вовлечение кожных покровов наблюдается редко. Проявляется кандидоз ротовой полости обычно в появлении на слизистой белых пятен или бляшек и гладких эритематозных бляшек, реже - в гиперкератозе и ангулярном хейлите.
Волосистая лейкоплакия характерной для инфекции вирусом Эпштейна-Барр может развиваться на ранних стадиях СПИДа и служить его индикатором. Она проявляется в развитии белых, безболезненных очажков по бокам языка, реже - на слизистой щек. По мере прогрессирования СПИДа возрастает частота развития афтозных стоматитов, лечить которые рекомендуется местным нанесением раствора кортикостероидов. Могут развиваться герпетические поражения, захватывающие губы, небо и десны. Язвы ротовой полости, вызванные цитомегаловирусной инфекцией, обычно встречаются при диссеминированном заболевании.
Поражения в анально-генитальной зоне включают остроконечную кондилому, инфекцию вирусом простого герпеса, кандидоз и саркому Капоши. Могут наблюдаться и проявления ряда заболеваний, передающихся половым путем - сифилиса, гонореи и хламидиоза. Диагноз обычно ставится по клиническим проявлениям. Однако при нетипичной картине, устойчивости к лечению, подозрении на злокачественное новообразование или заболевание, передающееся половым путем, необходимо проводить биопсию, серологическое исследование или культивирование.
Характерными являются анемия, лейкопения, лимфопения и тромбоцитопения. Протеинурия, гипоальбуминурия и повышение уровня креатинина или азота мочевины в сыворотке крови свидетельствуют о нефропатии, связанной со СПИДом. Часто наблюдается небольшое повышение трансаминаз сыворотки, не являющееся специфичным. Более выраженное их повышение может свидетельствовать о наличии вирусного гепатита,оппортунистической инфекции, злокачественного новообразования или о побочном действии лекарственного препарата.
Механизмы ВИЧ-индуцированного снижения количества CD4+-клеток
Основным нарушением в организме инфицированных ВИЧ является прогрессивное уменьшение числа CD4+-лимфоцитов, играющих ключевую роль в развитии иммунного ответа. Принципиальным этапом жизненного цикла и одновременно существенным фактором иммунопатогенеза ВИЧ является связывание оболочечного гликопротеина ВИЧ gp120 с рецептором CD4, присутствующим на поверхности Т-хелперов и других клеток иммунной системы. Однако точные механизмы, посредством которых ВИЧ вызывает резкое снижение числа CD4+ Т-клеток, что ведет к выраженной иммуносупрессии, до сих пор окончательно не ясны и являются предметом интенсивных исследований.
Взаимодействие между молекулой CD4 на поверхности Т-клеток и молекулами из главного комплекса гистосовместимости II-го класса (MHC II; от англ. - Main Histocompatibility Complex type II) антигенпрезентирующих клеток (АПК) необходимо для эффективной презентации антигена. Это взаимодействие стабилизирует комплекс, состоящий из МНС II на АПК и CD3-рецептора (TCR-рецептора; от англ. – T Cell Receptor) на Т-лимфоцитах, требующийся для активации гуморального иммунного ответа. Следовательно, наряду со снижением числа CD4+-клеток, ВИЧ может вызвать и нарушение их функции путем связывания gp120 с CD4 и блокирования взаимодействия между CD4 и MHC II. Кроме того, взаимодействие CD4 с gp120 может вызвать и анергию Т-лимфоцитов.
Первоначально полагали, что число вирионов ВИЧ в организме невелико и, следовательно, ВИЧ не играет непосредственной роли в разрушении CD4+-клеток. Однако в дальнейшем, с разработкой количественных вариантов ДНК- и РНК-ПЦР( полимеразной цепной реакции), было показано, что число вирусных частиц в организме ВИЧ-инфицированных пациентов существенно выше, чем предполагалось сначала. При этом, на всех стадиях заболевания содержание ВИЧ в лимфоидных органах значительно превышает таковое в периферической крови.
Главной особенностью иммунопатогенеза СПИДа является способность вируса подрывать основные механизмы, направленные на защиту организма от ВИЧ и других патогенов. Например, одной из важных функций лимфоузлов является захват чужеродных антигенов (например, патогенных микроорганизмов) из периферической крови и связывание их с отростками фолликулярных дендритных клеток, что позволяет В-клеткам герминальных центров и Т-клеткам паракортикальных зон подвергаться антигенной стимуляции, необходимой для запуска иммунного ответа. В то же время, становится все более очевидным, что захват ВИЧ в лимфоузлах может играть важную роль в нарушениях иммунного ответа СПИДа.
Еще одним примером сложности взаимовлияний ВИЧ и иммунной системы является использование молекулярных механизмов активации клеток. А именно, при активации Т-клеток синтезируется белок NF-κB, который связывается с промотором гена интерлейкина-2 (ИЛ-2) и индуцирует его транскрипцию, что приводит к синтезу ИЛ-2, необходимого для размножения Т-клеток. Однако геном ВИЧ также содержит области, связывающие NF-κB, поэтому при активации Т-клеток, сопровождающейся синтезом NF-κB, последний вызывает и активацию экспрессии ВИЧ.
Апоптоз, или программируемая клеточная гибель, - это физиологический механизм, используемый, в частности, при элиминации аутореактивных Т-клеток в процессе их дифференцировки в тимусе.
Считается, что усиление апоптоза – запрограммированной гибели – Т-клеток вирусом иммунодефицита является важным фактором патогенеза ВИЧ-инфекции. Последние же исследования в этой области поставили это утверждение под сомнение, представив апоптоз как мощную противовирусную защиту, основанную на уничтожении инфицированных клеток. Эти работы пролили новый свет на роль апоптоза в развитии ВИЧ-инфекции. Пока клеточные и иммунологические механизмы «вычищают» с помощью апоптоза популяцию ВИЧ-инфицированных лимфоидных клеток, ВИЧ мешает апоптозу миелоидных клеток, в частности моноцитов/макрофагов. Хотя терапия протеазными ингибиторами ВИЧ частично компенсирует этот процесс в лимфоидных клетках, это лечение не в состоянии очистить миелоидные клетки
от персистирующего вируса. Таким образом, апоптоз Т-клеток – это, возможно, тщетная попытка организма хозяина остановить распространение вируса, тогда как инфекция «тлеет» в моноцитах/макрофагах.
Истощение пула и проявление дисфункции Т-клеток во многом объясняется в повышении способности клеток активировать программу апоптоза под воздействием факторов, которые не вызывают подобного процесса в физиологических условиях. Лимфоциты ВИЧ-инфицированных пациентов способны активировать программу клеточной гибели in vitro под действием Th2-лимфокинов – ИЛ-4 и ИЛ-10 (хотя известно, что данные лимфокины являются физиологическими ингибиторами апоптоза). При этом, апоптозу подвергаются как CD4+-, так и CD8+-клетки уже через несколько часов после культивирования in vitro. Некоторые из этих клеток с низким уровнем bcl-2 содержали маркеры CD45RO.
Апоптоз, или запрограммированная клеточная гибель лежит в основе дисфункции нервной системы, включая атрофию нейронов и ВИЧ-ассоциированную деменцию. Важной проблемой остается нарушение программы апоптоза при ВИЧ-ассоциированных неоплазиях. Механизм этого феномена в настоящее время неизвестен.