Газета «Новости медицины и фармации» 20 (522) 2014

Статья опубликована на с. 24-28 (Мир)

Окончание.

Начало в № 18, 2014

Интересна роль эндогенных ретровирусов в размножении плацентарных животных и человека. В плаценте оболочечные белки эндогенных ретровирусов выполняют роль белков слияния. Они экспрессируются в синцитиотрофобластном слое (syncytiotrophoblast layer), образованном посредством слияния мононуклеарных цитотрофобластов, и образуют участки синцития в тех местах плаценты, где начинается взаимодействие матери и плода (Dunlap K. et al., 2006). Эти данные свидетельствуют о том, что информация, определяющая целостное развитие эмбриона человека, хотя и содержится в зиготе, но только как некая потенция, которая не реализуется без участия эндогенных ретровирусов матери.

Роль эндогенных ретроэлементов в эволюции и патологии человека

Большинство из «недавно» проявивших активность ретроэлементов составляют L1 и Alu. Пик их размножения в эволюционно предшествующих человеку видах имел место 60 млн лет назад (Deininger Р., Batzer М., 2002). Их активности предшествовала активность ДНК-транспозонов (рис. 1). Основная масса ДНК-транспозонов (85 %; примерно 291 тыс. элементов) распространилась среди млекопитающих — эволюционных предков человека еще в меловом периоде (135–66 млн лет назад), когда происходило вымирание рептилий. Исследователи не обнаружили в геноме приматов ДНК-транспозоны моложе 37 млн лет (Pace II J.K., Feschotte С., 2007).

Ретротранспозоны L1. Обнаруженные в геноме современного человека L1-ретротранспозоны имеют свою собственную эволюционную историю, насчитывающую не менее 100–150 млн лет (Furano A.V., 2000; Han K. et al., 2005); т.е. в известном нам виде они существовали у класса млекопитающих еще во времена господства рептилий. Образуют 16 различных семейств (L1PA16-L1PA1). Их активность в геноме человека значительно большая, чем HERV. Вставочная история L1-элементов генома человека в основном написана семейством Ta-1, составляющим до 90 % их популяции. Это семейство содержит значительно большее количество полноразмерных транспозонов, чем другие. Эффективно дуплицируя сами себя, L1 играют ключевую роль в увеличении генома вида посредством размножения нетранспозируемых Alu- и SVA-элементов и образования ретропсевдогенов.

Кроме увеличения генома, L1 способны управлять генами. Отдельные L1 имеют антисмысловые Pol-II-промоторы, которые влияют на экспрессию находящихся в непосредственной близости генов. Другие L1 могут выполнять функции энхансеров и регулировать гены, находящиеся на некотором расстоянии от них. Случайно вставившись в последовательность гена, L1 может блокировать его экспрессию и вызвать генетическую болезнь. Такой же эффект может иметь место в результате дупликации или делеции гена после неправильной гомологичной рекомбинации, спровоцированной активностью L1 (Ostertag E.M., Kazazian H., 2001).

Например, вставки L1 в интрон гена фукутина (fukutin gene), обнаруженные у пациента с мышечной дистрофией Fukuyama-типа, и в интрон CYBB-гена у пациентов с хроническим гранулематозом привели к альтернативному сплайсингу мРНК этих генов. Вставки полноразмерного L1 в интрон гена бета-глобина у пациентов с бета-талассемией и в ген RP2 у пациента с ретиноидным пигментозом (retinitis pigmentosa) привели к блокированию у них синтеза мРНК соответствующих генов. В большинстве патологических процессов L1-вставки имели место уже в зародышевой линии, однако такая хронология появления вставок не является правилом. Они могут происходить и в соматических клетках. Например, это установлено для случаев, когда вставка L1 в экзон адематозного полипоза кишечника (adenomatous polyposis coli, APC) привела к раку толстого кишечника (Ostertag E.M., Kazazian H., 2001).

Примером участия L1-ретротранспозонов в эволюции человека является образование секретируемых форм человеческого трансмембранного белка аттрактина (attractin). L1-ретротранспозируемый элемент обеспечил преждевременный стоп-кодон и полиаденилационный сайт, ответственные за синтез усеченного растворимого аттрактина. Обе формы, трансмембранный и растворимый белки, вовлекаются в клеточные взаимодействия в течение воспалительного процесса. Таким образом, вставки L1-ретроэлементов в данном конкретном случае создали для вида Homo sapiens более тонкие механизмы регуляции воспалительных ответов (Tang W. et al., 2000).

Alu-ретроэлементы. Среди других семейств ретроэлементов Alu наиболее многочисленны в геноме современного человека. Они представлены более чем 1,4 млн копий, которые соответствуют 10 % всей массы генома человека. Их число продолжает расти, и они встраиваются во все новые сайты генома с частотой примерно одно новое встраивание на 100–200 новорожденных (Аст Г., 2005).

Alu-ретроэлементы играют основную роль в процессе образования экзонов в интронных областях благодаря существованию у них участков (motifs), имеющих сходство с сайтами сплайсинга, или они образуют такой сайт посредством вариаций отдельных нуклеотидов интегрировавшимся в интрон Alu-элементом. Вставки Alu-экзонов также вводят преждевременные терминальные кодоны или рамки считывания, а сами Alu-элементы генома человека действуют как очень большой резервуар альтернативных экзонов. Сведения о патологических процессах, вызываемых перемещениями по геному человека Alu-элементов, обобщены в табл. 2.

Приведенные выше данные должны показать врачам, что ВИЧ/СПИД-пандемия — это не первая пандемия, в которой участвуют ретровирусы. Они сопровождали человека на протяжении всей его эволюции. К отдельным механизмам этого процесса мы вернемся ниже (см. «Ретровирусная эволюция»), а сейчас перейдем к основной надежде наших врачей в борьбе с ВИЧ — к многократно обещанной нам ВИЧ-вакцине (с помощью которой, разумеется, мы «…покончим со СПИДом, как с натуральной оспой»). Создатели таких вакцин пытаются нас приучить к мысли, что раз уж они получили иммуноглобулины, узнающие поверхностные белки ВИЧ, то дело осталось за малым — научить их блокировать ВИЧ-инфекцию. Вот поэтому мы сначала углубимся в эволюционную историю системы иммуноглобулинов человека.

Ретровирусы в эволюционной истории системы иммуноглобулинов человека

Суперсемейство иммуноглобулинов (Ig-SF) представляет собой огромное семейство белков адгезии, название которого более известно по названию одного из факторов иммунной системы позвоночных — иммуноглобулиновых антител, эволюционно появившихся в этом семействе последними. По данным, обобщенным В.Г. Галактионовым (2005), J. Klein и H. Nicjladis (2005), прародителем V-генов Ig-SF был ген белка Thy-1. Он образовался не менее 2 млрд лет назад в результате дивергенции какого–то другого, более древнего гена белка, послужившего прототипом V- и С-доменов легкой цепи иммуноглобулинов.

Но прежде чем возникло основное свойство Ig-SF — разнообразие специфического взаимодействия с высокомолекулярными структурами, должно было произойти другое важное эволюционное событие — фрагментация V-гена. Ждать его после появления гена белка Thy-1 пришлось всего 1,5 млрд лет. Главным «виновником» формирования современного Ig-SF вновь оказался ретровирус, внедрившийся в единый V-ген предков позвоночных животных около 450 млн лет назад. Это событие привело к расщеплению V-гена на собственно V-ген и D– и J-сегменты. Геномные участки, оказавшись самостоятельными, подвергались обычным генетическим процессам — в первую очередь транслокациям, тандемным дупликациям, рекомбинациям и случайным мутациям, инициируемым ретроэлементами.

Сначала многообразие таких структур увеличивалось за счет транслокаций (например, члены Ig-SF, имеющие V2-C2- и V1-C1-комбинации доменов) и тандемных дупликаций, включающих не только отдельные С- и V-гены, но и генные блоки V-C, в том числе те, которые усложнены включением D- и J-сегментов (V-D-J-C или V-J-C). В результате сформировался кластерный тип контроля над специфичностью антигенраспознающих молекул. Однако подобный тип формирования Ig-SF имел пределы, обусловленные величиной генома и невозможностью бесконечного наращивания кластерного типа организации генов.

Очередная ретровирусная атака какого–то предкового вида первых позвоночных привела к интродукции в их геном генов рекомбиназ ретровирусов RAG-1 и RAG-2, процесс реорганизации V-, D-, J-генных сегментов иммуноглобулинов и Т-клеточных рецепторов ускорился. Случайность объединения V-, D-, J-генных сегментов определила множественность синтезируемых V-доменов и возможность дальнейшей эволюции системы специфического иммунитета. Сколько потребовалось миллионов лет для реализации такой «случайности», неизвестно, но их уже не приходилось ждать миллиарды лет — эволюционный маховик начал раскручиваться. Возникло множество V-генов (у млекопитающих в настоящее время их более 500). С закреплением естественным отбором механизма V(D)J-рекомбинации стало возрастать количество структур, способных к специфическому узнаванию «своего» (гомофильное узнавание) и «чужого» (гетерофильное узнавание). Дупликации и перестановки экзонов генов Ig-SF дали естественному отбору больше альтернатив в выборе конкурентоспособных многоклеточных структур. Эволюция живых существ теперь могла идти не только по пути наращивания структур, устроенных по одному образцу, но и по пути их дифференциации. Следовательно, ретровирусы создавали иммунную систему человека не для того, чтобы она потом с ними боролась. Частным выводом из истории участия ретровирусов в создании Ig-SF может быть предположение, что иммунная система человека отвечает на инфекцию, вызванную ретровирусами, совсем не так, как, например, на ВНО. Давайте внимательно к ним присмотримся.

Иммунные ответы на вирус иммунодефицита человека

Основное объяснение неудач у создателей ВИЧ-вакцин — это то, что «вирус постоянно меняется». Однако ответов на вопросы, каким образом он меняется и кто его меняет, создатели ВИЧ-вакцин почему-то избегают.

R. Shankarappa et al. (1999) у так называемых умеренных прогрессоров (moderate progressors) ВИЧ-инфекции в пределах асимптоматической стадии ВИЧ-инфекции выделяют три фазы дивергенции и три фазы роста разнообразия ВИЧ. Под дивергенцией (divergence) они понимают различия между нуклеотидной последовательностью исходного вируса и последовательностью вируса, полученного от ВИЧ-инфицированного человека через какое-то время после инфицирования. Под разнообразием (diversity) — различия в нуклеотидных последовательностях ВИЧ в данной временной точке.

По их данным, на ранней фазе ВИЧ-инфекции развиваются оба процесса; промежуточная фаза характеризуется непрерывным увеличением дивергенции ВИЧ, но стабилизацией или даже снижением его разнообразия; поздняя фаза проявляется снижением темпа или даже стабилизацией процессов дивергенции и формирования разнообразия вируса (рис. 6).

Следовательно, именно активность иммунной системы человека способствует дивергенции и увеличению разнообразия ВИЧ и появлению наиболее опасных Т-тропных вариантов ВИЧ (T-tropic или X4), элиминирующих Т-клетки-хелперы, после чего болезнь входит в стадию СПИДа. Основным местом размножения ВИЧ становятся макрофаги с заблокированной им системой апоптоза, дивергенция вируса замедляется, его разнообразие поддерживается в основном за счет ошибок при обратной транскрипции.

Но каким образом активность иммунной системы человека способствует дивергенции и увеличению разнообразия ВИЧ на стадии бессимптомной инфекции? Дело тут в том, что у ВИЧ-инфицированного человека нейтрализующие антитела играют совершенно иную роль, чем у человека, инфицированного ВНО. До 90 % всех обнаруживаемых у ВИЧ-инфицированного человека антител направлены на консервативный участок домена V3 поверхностного гликопротеина gp120. Домен V3 состоит из тримера гетеродимеров (trimer of heterodimers), сформированных двумя гликопротеинами — gp120 и gp41. Гликопротеин gp120 представляет собой высокогликозилированный белок, приблизительно половину массы которого составляют карбонгидраты, присоединенные к N-концу молекулы (Poignard P. et al., 2001). Анализ последовательностей различных изолятов ВИЧ позволил установить у gp120 вариабельные (V1-V5) и консервативные (С1-С5) регионы (рис. 7).

Консервативность отдельных доменов гликопротеина ВИЧ не имеет ничего общего с консервативным белком L1 ВНО, антитела к которому блокируют инвазию ортопоквирусов в клетки (Su H. et al., 2005). Относительно консервативный сайт связывания гликопротеина ВИЧ с рецептором клетки CD4 «заглублен» и малодоступен для антител. А консервативный корецепторный сайт является наиболее недоступным для антител на мономерном gp120 (Zwick M.B. et al., 2004).

Казалось бы, шанс для разработчиков ВИЧ-вакцин дает консервативный участок домена V3 gp120. Его консервативность обусловлена ролью в процессе проникновения ВИЧ в клетку. Корецепторы CCR5 и CXCR4 посредством V3-домена gp120 катализируют слияние вируса с мембраной клетки-мишени (Berger E.A. et al., 1999). Но с иммунологической точки зрения он оказался более сложным явлением, чем простой линейный эпитоп с такой же аминокислотной последовательностью или консервативный белок L1 ВНО. Оказалось, что домен представляет собой «шарнир», у которого консервативный участок V3 может оставаться неизменным в ходе инфекционного процесса, но конформация самого домена многократно меняется из-за большого количества замен аминокислот молекулы gp120 как впереди, так и позади консервативного участка. В результате «поворачивания шарнира» валентность его взаимодействия со специфическим антителом снижается (Wei X. et al., 2003). Скорость появления как ВИЧ-нейтрализующих антител, так и избегающих их вирусов сильно варьирует у разных лиц, сам же цикл многократно повторяется на протяжении жизни ВИЧ-инфицированного и больного СПИДом (Frost S. et al., 2005). Данный феномен нейтрализационной резистентности известен уже не менее 30 лет и характерен для инфекционных процессов, в которых участвуют ретровирусы. Ранее был описан для близкородственных ВИЧ ретровирусов — вируса кошачьей лейкемии, вызывающего лейкемию у кошек (Nicolaisen-Strouss K. et al., 1987), и вируса висны, поражающего ЦНС овец (Stanley J.S., 1987).

Но может быть, тот относительно короткий период бессимптомного течения ВИЧ-инфекции, когда консервативный участок V3 доступен для нейтрализующих антител, станет решающим для блокирования ВИЧ-инфекции, если, например, путем добавления к вакцине иммуномодуляторов увеличить их количество? Это действительно прогрессивная идея, имеющаяся во всех учебниках по иммунологии, ее приверженца никто не заподозрит в ненаучности или в отсутствии здравого смысла. Такие антитела к различным белкам ВИЧ у мышей и добровольцев можно получать годами за счет денег налогоплательщиков и в иммуноблоте доказывать их специфическое взаимодействие с каким-либо белком ВИЧ, выдавая эти эксперименты за «создание и испытание кандидатных вакцин против ВИЧ/СПИДа» (например, см. работу Сидоровича И.Г. с соавт., 2010).

Но на пути реализации и этой «прогрессивной идеи» есть препятствие — блокирования ВИЧ-инфекции нейтрализующими антителами в условиях in vivo не происходит и не может происходить в принципе. Их нейтрализующее действие проявляется феноменом антителозависимого усиления инфекции (ADE). Суть феномена заключается в следующем. Фагоцитирующие клетки экспрессируют на своей поверхности Fc-рецептор (FcR), предназначенный для взаимодействия с Fc-областью иммуноглобулина G (Tirado S.M., Yoon K.S., 2003). Fc-область вирусспецифических антител взаимодействует с Fc-рецептором и/или рецепторами комплемента на поверхности фагоцитирующих клеток, стимулируя поглощение этими клетками интактного вируса, т.е. антитела образуют мост между вирусом и Fc-рецептором (рецепторами факторов комплемента) на поверхности фагоцитирующей клетки, облегчая ему взаимодействие со специфическим рецептором. Феномен наблюдается в двух вариантах: а) комплемент-опосредованное антителозависимое усиление инфекции (complement-mediated ADE; C-ADE); б) не зависящее от комплемента и связанное с Fc-рецептором усиление инфекции (Fc-receptor-mediated ADE; FcR-ADE). У ВИЧ-инфицированных людей соблюдается определенная очередность проявления вариантов развития ADE. На ранней стадии инфекции феномен реализуется через V3-петлю gp120 (по типу FcR-ADE). По типу C-ADE феномен проявляется перед клиническим прогрессированием ВИЧ-инфекции, в его реализации задействован иммунодоминантный регион gp41 (Fust G., 1997; Thomas H.I. et al., 1996).

В результате совпадения обоих явлений — проявления ADE на ранней стадии инфекционного процесса и шарнирного строения консервативного участка V3-петли gp120 — возникает феномен «инфекционно-эволюционных качелей». В низких концентрациях нейтрализующие ВИЧ антитела усиливают инфицированность фагоцитирующих клеток. Когда их количество достигает какого-то порога, «шарнир поворачивается», и валентность антител по отношению к консервативному участку V3-петли gp120 снижается, но при этом формируется новый консервативный эпитоп, в отношении которого иммунная система немедленно начинает вырабатывать новые нейтрализующие антитела, те, в свою очередь, вызывают феномен ADE. Цикл повторяется, клеточный тропизм ВИЧ, его антигенные свойства и вирулентность меняются, запускается механизм дивергенции и роста разнообразия ВИЧ (рис. 6). P. Nara et al. (1991) считают, что этот механизм лежит в основе способности ВИЧ приобретать тропность то к макрофагам, то к В- и Т-клеткам.

Данная схема подтверждается клинической практикой. Zhang H. et al. (2005) обнаружили, что увеличение генетического разнообразия вируса субтипа С у детей зависит от антител с широким нейтрализующим действием. Чем выше титр таких антител, тем больше на данный момент времени вирусы различаются между собой.

На пути разработчиков вакцин стоит еще и феномен антигенного импринтинга или первичного антигенного греха (phenomenon of original antigenic sin, OAS). Суть феномена заключается в следующем. Отдельные карбонгидратные антигены, антигены со структурной и функциональной гомологией (в их числе иммунодоминантные регионы gp41 и gp120 ВИЧ) индуцируют мало отличающиеся иммунные ответы. Когда в процессе повторной антигенной стимуляции таким антигеном активизируются В-клетки памяти, «запомнившие» предыдущий антиген (например, введенный человеку в результате вакцинации), имеющий аналогичную структурную и функциональную гомологию, то выработка антител происходит в отношении предыдущего антигена, хотя реально иммунная система с ним не контактирует. Выработка же специфических антител к новому для иммунной системы антигену тормозится из-за подавления «наивных» В-клеток активизировавшимися В-клетками памяти. Как заметили Kim J.M. et al. (2009), в данном случае В-клетки памяти формируют «слепое пятно» (blind spot) иммунной системы.

Феномен показан: 1) при исследовании защитного действия анти-ВИЧ-вакцин (Nara Р. et al.,1991); 2) при инфекционном процессе, вызванном ВИЧ (Muller S. et al., 1993). P. Nara et al. (1991) вышли на феномен OAS при ВИЧ-инфекции случайно. Первоначальной целью их экспериментов было расширение иммунного ответа на ВИЧ-вакцину на основе gp120 таким образом, чтобы нейтрализации антителами подвергались вирусы различного географического происхождения. Введя экспериментальным животным gp120, полученный из штамма ВИЧ-1 IIIB, они исследовали кинетику, напряженность и продолжительность штаммоспецифического иммунного ответа. Через 175 сут. они начали вторую серию опытов по иммунизации животных gp120 штамма ВИЧ-1 RF, имеющего другое географическое происхождение. После примирующей иммунизации (7–14 сут.) исследователи неожиданно для себя, так как они основывались «на представлениях о штаммоспецифическом гуморальном ответе на ВИЧ», обнаружили рост титров антител к gp120 штамма IIIB. Проведенный этими авторами ретроспективный анализ научной литературы показал, что феномен OAS уже был описан для других ретровирусных инфекций, в частности вызываемых вирусом висны у овец (Narayan O. et al., 1978) и вирусом инфекционной анемии у лошадей (Kono Y. et al., 1971).

У ВИЧ-инфицированных пациентов феномен антигенного импринтинга проявляется олигоклональным характером выработки антител к ВИЧ. Одновременно происходит нарушение соотношения k/y типов легких цепей антител, поддерживающееся в течение многих лет независимо от скорости прогрессирования заболевания. Ограниченные (restricted) и при этом стабильно поддерживающиеся антительные ответы на антигены ВИЧ у таких пациентов представляют собой одну из причин невозможности выработки антител к ВИЧ-1, которые бы эффективно связывали сероварианты вируса, образовавшиеся в ходе персистирующего инфекционного процесса (Muller S. et al., 1993).

Комплемент. В соответствии с представлениями о роли иммунной системы в защите макроорганизма от патогенных микроорганизмов, сложившимися в начале ХХ в. и до сегодняшнего дня переписываемыми из учебника в учебник, комплемент должен контролировать ВИЧ-инфекцию, как и любую другую. Тем более что процесс развивается медленно, не сопровождается симптомами шока (как, например, это происходит при натуральной оспе или чуме). Но и комплемент при ВИЧ-инфекции ведет себя «не так». Плазма крови человека усиливает инфекционность ВИЧ в отношении мононуклеарных клеток и моноцит-производных макрофагов почти в 30 раз (Wu S. et al.,1995). В более детальных исследованиях установлено непосредственное связывание СI-домена gp120 ВИЧ с фактором Н комплемента (негативный регулятор активности комплемента, синтезируется макрофагом) и увеличение формирования синтиция CD4-зависимым образом (Pinter C. et al., 1995).

Приведенные данные показывают, что иммунная система человека не воспринимает ВИЧ как нечто для нее чужое и не вступает в борьбу с ним, что действительно противоречит общепринятым взглядам на функционирование иммунной системы, однако это противоречие исчезает, если учитывать роль самих ретровирусов в ее эволюции. Но давайте посмотрим еще и на то, как функционируют так называемые антиретровирусные системы человека.

Антиретровирусные системы человека

Таких систем как минимум две: AID/APOBEC и TRIM5-альфа. Они самостоятельны и не зависят ни друг от друга, ни от иммунной системы человека. Ген APOBEC/3G (apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3G) кодирует белок, который упаковывается в ретровирусные частицы, где дезаминирует цитозин на урацил в минус цепи вирусной ДНК в процессе обратной транскрипции. В результате чего в плюс цепи кДНК гуанозин заменяется аденином и репликация ВИЧ останавливается (Wahl S. et al., 2006; Cullen B.G., 2006).

TRIM5-альфа (tripartite interaction motif5-альфа) является тримерным белком и взаимодействует с гексамерным капсидом вируса через пролиновые пептидные группы, находящиеся в cis-конформации. Формирование комплекса «вирус-TRIM5-альфа» блокирует этап «раздевания» вируса и перенос его нуклеиновой кислоты в ядро клетки. Инфекция блокируется еще до обратной транскрипции вирусной РНК.

На первый взгляд, существование таких систем в Т-клетках-хелперах и в макрофагах понятно, оно предполагает наличие у них защиты от ретровирусов. Но от каких? Белок, кодируемый локусом генов APOBEC 3G, работает только с ВИЧ, утратившим ген белка Vif (фактор инфекционности вируса), и не влияет на продукцию вируса с полноценным Vif (Wahl S. et al., 2006; Cullen B.G., 2006). Следовательно, его основная функция заключается в устранении не всех ВИЧ, а только тех, которые не могут распространяться по популяциям человека. А TRIM5-альфа отсекает от ядра клетки человека не ВИЧ-1, а чужие для него ретровирусы, например SIV и ВИЧ-2 (Li X. et al., 2007; Kaiser S.M. et al., 2007).

Обе системы можно рассматривать не столько как антиретровирусные, сколько как фильтры, отделяющие «свои» ретровирусы (т.е. ВИЧ-1 и, возможно, другие, еще нам неизвестные) от каких-то других, присутствие которых в геноме современного вида человека не предусмотрено эволюционным процессом задолго до его появления.

Почему так работают антиретровирусные системы человека? Причина, скорее всего, та же, что заставляет иммунную систему человека участвовать в размножении и распространении ВИЧ: эти системы созданы самими ретровирусами и предполагают существование каких–то механизмов конкуренции между ретровирусами за геном хозяина. Остатки ретровирусов с повторяющимися элементами (главным образом, LTR из ERV класса I) в сумме составляют до 19 % полного локуса APOBEC3 человека. Наиболее интенсивно они представлены в регионах, фланкирующих APOBEC3G и APOBEC3H (Conticello S.G. et. al., 2005).

Показательна эволюционная история TRIM5-альфа. Она изучена лучше, чем APOBEC3. По данным S.M. Kaiser et al. (2007), современный вариант этого белка унаследован человеком от какого–то его эволюционного предка, подвергшегося селективному давлению со стороны ретровируса PtERV1 не позднее 3–4 млн лет назад и представлявшего угрозу для австралопитеков. Эпизоотии, вызванные ретровирусом PtERV1, привели к отбору человекообразных приматов — носителей гена белка TRIM5-альфа, у которого в 332-й позиции находилась аминокислота аргинин. У более ранних предков человекообразных в этой позиции находилась аминокислота глютамин. Это предковое состояние сохранилось у гиббонов, орангутанов и горилл. Поэтому TRIM5-альфа человека эффективен против PtERV1, но бессилен против ВИЧ. В геномах шимпанзе и гориллы сохранились остатки провируса PtERV1. В геноме человека эндогенного варианта этого ретровируса нет. Возможно, селективное давление ВИЧ на популяцию людей в отдаленной перспективе и приведет к отбору каких-то человеческих линий с TRIM5-альфа предкового типа, как это предполагают S.M. Kaiser et al. (2007), но цену, которую заплатит наш вид за такую «эволюцию», трудно даже представить. Можно утверждать, что PtERV1 предопределил судьбу вида H.sapiens еще 3–4 млн лет назад, т.е. тогда, когда еще самого вида не было (!).

Сравнение инфекционных и эпидемических процессов, вызванных вирусом натуральной оспы и вирусом иммунодефицита человека

Оба инфекционных процесса сопровождаются диссеминацией вируса фагоцитирующими клетками по органам и тканям с выбросом молекул межклеточного общения (хемокинов и лимфокинов) в количествах, значительно превышающих физиологическую норму, и, соответственно, проявляющейся развитием патологических реакций (т.е. болезни). Но для инфекционного процесса, вызванного ВНО, его продолжительность лимитируется Т- и В-клеточными составляющими иммунной системы хозяина. При рассмотрении инфекционного процесса данного типа речь идет не о конкретном количестве суток, в течение которых начинается и прекращается инфекционный процесс, а о способности клеточной и гуморальной иммунной системы его контролировать. Для инфекционной болезни, развивающейся вследствие инфекционного процесса, лимитируемого клеточной и гуморальной иммунной системой, характерны следующие периоды: инкубационный, продромальный, нарастания симптомов, разгара болезни, угасания клинических проявлений болезни, выздоровления (реконвалесценции) с формированием стерильного иммунитета. Поэтому такие инфекционные процессы целесообразно назвать циклическими инфекционными процессами. Как правило, они представляют собой монопроцессы, т.е. вызываются одним микроорганизмом. Эпидемии, вызываемые микроорганизмами, использующими такую стратегию (стратегия первого типа), обычно прекращаются из-за формирования иммунной прослойки среди населения, угасания активности природного очага или в результате противоэпидемических мероприятий, направленных на разрыв эпидемической цепи. Они и есть те эпидемии, на борьбу с которыми направлены современные противоэпидемические мероприятия.

Ответы иммунной системы человека на ВНО и ВИЧ эффективны, но прямо противоположны по содержанию. В отличие от ВНО пролиферация ВИЧ не контролируется Т- и В-клеточными составляющими иммунной системы. Наоборот, иммунная система помогает вирусу расширить свой ареал за счет фагоцитирующих клеток. Вызываемый таким паразитом инфекционный процесс не блокируется Т- и В-клеточными составляющими иммунной системы. Поэтому он не носит циклического характера, не предполагает периода угасания клинических проявлений болезни и выздоровления больного (реконвалесценции). Передача паразита между хозяевами происходит растянутым во времени, но всегда реализуемым путем — половым, без которого вид не может размножаться. Такая стратегия (стратегия второго типа) дает преимущества паразиту среди особей малочисленных популяций хозяев, обитающих на обширных территориях.

По мере развития ВИЧ-инфекции фагоцитирующие клетки, утратившие контроль со стороны Т- и В-клеточных составляющих иммунной системы, начинают играть в инфекционном процессе ту же роль «мусорщиков», которую они играли у первых многоклеточных животных, что проявляется множеством вялых инфекционных процессов, называемых СПИД-ассоциируемыми. Взаимодействие вызывающих их возбудителей между собой, с ВИЧ и клетками иммунной системы носит специфический характер, прослеживаемый по крайней мере на надклеточном, клеточном и генетическом уровнях.

Как пример надклеточного специфического взаимодействия можно привести участие белка SP-A в развитии туберкулеза. Присутствующий в бронхоальвеолярной жидкости ВИЧ-инфицированных людей, он усиливает прикрепление M.tuberculosis к альвеолярным макрофагам (Downing J.P. et al., 1995).

Клеточное специфическое взаимодействие иллюстрируется следующими примерами: CDKN1A/p21 — классический ингибитор G1-фазы клеточного цикла индуцируется как ВИЧ, так и микобактериями, но одновременно он является стимулятором жизненного цикла и ВИЧ, и микобактерий в макрофагеальной клетке (Vazquez N. et al., 2005); индукция M.avium основного транскрипционного активатора воспалительных цитокинов, NF-кB, ведет к увеличению экспрессии CCR5 и цитокинов, стимулирующих репликацию ВИЧ (Wahl S.M. et al., 2000; Wahl S. et al., 2003; Vazquez N. et al., 2005); экспрессия генов ВИЧ, регулируемая посредством LTR, может быть трансактивирована регуляторными генами многих ДНК-вирусов; они же способны повысить чувствительность к ВИЧ у CD8+ T-клеток и NK-клеток, переключить тропность ВИЧ с корецептора CCR5 на корецептор CXCR4 (Urnovitz H.B., Murphy W.H., 1996; Lusso P. et al., 2007).

Очень сложны взаимоотношения между эндогенными и экзогенными ретровирусами на уровне генома. Эндогенные ретровирусы и ретроэлементы участвуют в комплементации нарушенных функций экзогенных ретровирусов. Отдельные HERV-K имеют транскрипционно активные открытые рамки считывания и кодируют собственную протеазу, идентичную протеазе ВИЧ. Протеаза HERV-K может комплементировать функцию протеазы ВИЧ у ВИЧ-инфицированных пациентов, подвергнутых лечению ингибиторами протеаз, и тем самым значительно снизить эффективность таких препаратов (Padow M. еt al., 2000). Экзогенные ретровирусы активизируют эндогенные ретровирусы и ретроэлементы. J.J. Goedert et al. (1999) показали усиление экспрессии генов эндогенного ретровируса K10 (HERV-K10) у ВИЧ-инфицированных людей и больных СПИДом и, соответственно, повышение риска развития у них тестикулярного рака (testicular cancer). ВИЧ индуцирует появление вирусных частиц HERV-K(HML-2) в сыворотке человека (Contreras-Galindo R. et al., 2006, 2007).

Следовательно, инфекционный процесс, вызванный ВИЧ, является многокомпонентным. Его сложность нарастает по мере ослабления контроля над фагоцитирующими клетками со стороны Т- и В-составляющих иммунной системы. Чтобы понятийно отделить такие процессы от инфекционных процессов, контролируемых Т- и В-составляющими иммунной системы, целесообразно ввести термин «многокомпонентный нециклический инфекционный процесс».

В табл. 3 представлен краткий сравнительный анализ биологических свойств ВНО и ВИЧ, показывающий, что проблема ВИЧ/СПИД-пандемии имеет принципиально иной характер, чем эпидемии периода «до ВИЧ», и читателю целесообразно самому себе задать вопрос: можем ли мы бороться с ВИЧ/СПИД-пандемией по лекалам, разработанным для борьбы с принципиально иными инфекциями?

Применимость опыта борьбы с натуральной оспой в борьбе с пандемией ВИЧ/СПИДа

При всем обилии лжи, окружающей анти-ВИЧ-мероприятия, самой удручающей является ложь о роли вакцинации в ликвидации натуральной оспы. Удручающей эта ложь является потому, что легко опровергается путем обращения к документам ВОЗ начала 1980-х гг., причем сами эти документы есть в медицинских библиотеках¹.

Фактически вся стратегия Программы ликвидации натуральной оспы в глобальном масштабе, провозглашенной ВОЗ в 1959 г., на ее первом этапе сводилась к массовой вакцинации населения. Но в реальных условиях ликвидации оспы в развивающихся странах использование только массовых прививок оказалось недостаточным. Например, начиная с 1962 г. кампания массовой вакцинации в Индии не привела к сколько-нибудь заметному снижению заболеваемости оспой к 1967 г. Наоборот, через пять лет после начала национальной кампании по ликвидации оспы в 1962 г. число регистрируемых случаев заболевания в Индии было больше, чем за любой год после 1958 г. В Индонезии на острове Ява, где охват вакцинацией населения превышал 90 %, продолжалась трансмиссия оспы (Глобальная ликвидация…, 1980; Маренникова С.С., Щелкунов С.Н., 1998).

На заседании научной группы по ликвидации оспы (октябрь 1967 г.) эксперты рассмотрели ход выполнения как отдельных национальных программ, так и программы в целом с обращением особого внимания на факторы, оказывающие отрицательное влияние на ее реализацию. Наиболее существенным было то, что эта научная группа впервые подчеркнула важное значение эпидемиологического надзора. Эпиднадзор стал основным компонентом второго этапа программы во всех ее фазах. Проведение систематической вакцинации населения стало рассматриваться как поддерживающая мера. Опыт ряда стран Западной Африки показал, что введение системы активного эпиднадзора позволяет быстро выявлять вспышки оспы и проводить эффективные меры по их ограничению и подавлению с помощью экстренной вакцинации населения этих районов. Новая для программы система оказалась более эффективной для прерывания трансмиссии оспы, чем поголовная вакцинация, даже в тех случаях, когда было вакцинировано менее половины населения на данной территории. С учетом этих данных Комитет экспертов определил эпиднадзор как краеугольный камень стратегии ликвидации оспы (Глобальная ликвидация…, 1980; Хендерсон Д.А., 1980; Маренникова С.С., Щелкунов С.Н., 1998).

Помимо переоценки роли эпиднадзора, сделанной научной группой в 1967 г. и Комитетом экспертов по ликвидации оспы в 1972 г., чрезвычайное значение имели рекомендация о необходимости введения оценки и контроля каждого компонента программы и развитие службы регистрации и оповещения о случаях заболевания. Именно контроль за результатами проведенной работы обеспечил реальную базу для принятия правильных решений. Через год, в декабре 1979 г., Глобальная комиссия по удостоверению ликвидации оспы пришла к выводу об успешном завершении программы в глобальном масштабе (Глобальная ликвидация…, 1980; Хендерсон Д.А., 1980; Маренникова С.С., Щелкунов С.Н., 1998).

Теперь давайте посмотрим, что на практике означает перенос этого опыта на борьбу с ВИЧ-пандемией. Возможно ли это в принципе? Сначала придется многократно исследовать сложными иммунологическими и молекулярно-биологическими методами (а не только путем осмотра санитаром кожных покровов) население каждого города или деревни на носительство ВИЧ. Затем выявленных ВИЧ-инфицированных жителей изолировать до конца их жизни (а не на 5–10 сут., как это делали в очагах натуральной оспы в Индии), и только потом оставшееся население многократно вакцинировать ВИЧ-вакциной, если такая вдруг будет создана. Можно ли «изъять» почти 50 млн ВИЧ-инфицированных людей из эпидемических цепочек? Нет. Тогда зачем «пускать пыль в глаза» бесконечными разговорами типа: «Вот создадим ВИЧ-вакцину и покончим с ВИЧ, как с натуральной оспой»? Не покончим! Не покончим с ВИЧ/СПИД-пандемией и путем ее тщательного замалчивания, как это имеет место в настоящее время.

Результаты последних экспериментов, проведенных на людях фирмой Merck в Южной Африке при изучении протективного эффекта ВИЧ-вакцины, предсказуемо катастрофичны. Из 741 вакцинированного добровольца 24 впоследствии инфицировались ВИЧ. В другой группе добровольцев, получивших плацебо, 21 из 762 участников также были инфицированы. Эксперимент, по результатам больше похожий на преступление, был досрочно прекращен². Исследователи из Merck предпочли не интересоваться тем, сколько ВИЧ-инфицированных будет в обеих группах через три, пять и более лет. Их не заинтересовало сравнение данных, как быстро болезнь переходит в стадию СПИДа у вакцинированных и невакцинированных. Как будто, прекратив эксперимент на бумаге, можно прекратить развитие антигенного импринтинга и антителозависимого усиления инфекции в случае контакта иммунной системы вакцинированного ВИЧ-вакциной африканца с ВИЧ.

В исследованиях ВИЧ-вакцин на людях есть моральный аспект, которым пренебрегают отечественные исследователи. Ведь феномен антителозависимого усиления инфекции при заражении ВИЧ открыт еще в 1988 г., а феномен антигенного импринтинга — в 1991 г. Следовательно, исход этих «экспериментов» 1990-х гг. был ясен. Их опасность для вакцинированных добровольцев тогда же совсем нетрудно было спрогнозировать. Но «разработчики» ВИЧ-вакцин 25 лет обманывают и налогоплательщиков, за счет которых идет их якобы разработка, и людей, согласившихся участвовать в таких экспериментах. К тому же потеряно время. Вместо того чтобы разрабатывать противоэпидемические мероприятия, исходя из реалий эпидемиологии и иммунологии ВИЧ/СПИД-пандемии, эти годы впустую потрачены на ожидание спасительной вакцины. Последствия катастрофичны. Если в 1994 г. в России было зарегистрировано 887 случаев ВИЧ-инфекции, то в конце 2013 г. ВИЧ обнаружен уже у 799 тыс. россиян. Нет никаких признаков прекращения ВИЧ/СПИД-пандемии. Каких-либо идей, кроме «создадим вакцину и покончим со СПИДом, как с натуральной оспой», тоже нет. Дальше-то что?

Отдаленные последствия применения антиретровирусных препаратов у ВИЧ-позитивных беременных женщин для профилактики ВИЧ-инфекции у детей

Оптимизм в медицинских работников вселяла возможность рождения ВИЧ-негативных детей от ВИЧ-инфицированных матерей, получающих высокоактивную антиретровирусную терапию (ВААРТ). Однако в более отдаленной перспективе этот способ профилактики ВИЧ-инфекции может создать новые проблемы для медицинской науки, первая из них заключается в ухудшении жизнеспособности родившихся детей; вторая — в трудно прогнозируемых эволюционных последствиях ВААРТ для человека как биологического вида.

В последние годы получены данные, свидетельствующие о том, что ребенок, родившийся от ВИЧ-инфицированной матери, получавшей ВААРТ, рождается с угнетенной иммунной системой, реагирующей на вакцинацию так же, как и у ребенка с ВИЧ-инфекцией на ранней ее стадии. Такие дети на пике вакцинального ответа слабее реагируют на дифтерийный анатоксин и коклюшный компонент АКДС-вакцины. У них синтезируется меньше антител изотипа IgG и всех его субклассов, а также IgA, но повышена продукция IgM. Их иммунный ответ отличается избыточной несбалансированной экспансией CD4+ T- и γδ Т-клеток (характерно для ранней стадии ВИЧ-инфекции). Они слабее формируют к анатоксинам гиперчувствительность как замедленного, так и немедленного типа. (Кузьмина М.Н. с соавт., 2010; Мац А.Н., 2013) Также установлено, что смертность среди таких детей в постнеонатальном периоде в 5,83 раза выше, чем у здоровых детей. У них имеют место снижение антропометрических показателей, задержка нервно-психического развития, хроническая белково–энергетическая недостаточность, анемия и угнетение иммунной системы с неясным механизмом развития (Котова Н.В., 2008).

На то, что рост количества детей, имеющих иммунологическую несостоятельность, связанную с внутриутробным экспонированием к ВИЧ/ВААРТ, представляет собой новую педиатрическую проблему и опасно недооценивать ее влияние на состояние общественного здравоохранения в будущем, первыми обратили внимание И.В. Богадельников с соавт. (2014). Они описали случай летальной респираторной вирусной инфекции (ОРВИ) у ребенка, рожденного от ВИЧ-позитивной матери, но не имеющего доказанной ВИЧ-инфекции. По их данным, иммунодефицитное состояние у ребенка развилось задолго до ОРВИ и без внешних провоцирующих условий. Результаты патологоанатомического и патогистологического исследования соответствовали картине ранней стадии ВИЧ-инфекции. Авторами высказано предположение, что не только ВААРТ влияет на функционирование иммунной системы ребенка, в ее подавлении возможно участие активизировавшихся эндогенных ретровирусов. Десятки тысяч детей, рожденных ВИЧ-положительными матерями, получавшими ВААРТ, не являются ВИЧ-инфицированными по тем критериям, которые сегодня приняты (!), но их нельзя считать и здоровыми. Такие дети длительное время должны быть под наблюдением в группе риска до достижения ими взрослого возраста. Для них должны быть разработаны отдельный календарь профилактических прививок и иммунокорригирующие мероприятия, учитывающие состояние их иммунной системы на момент вакцинации.

Эволюционную проблему представляют «молчащие педиатрические инфекции» (silent pediatric infections). По данным Р. Vаzquez et al. (2006), суть феномена заключается в обнаружении провирусной ДНК ВИЧ в мононуклеарных клетках крови серонегативных детей, родившихся от ВИЧ-инфицированных родителей три года назад и более. Эпидемическая опасность и масштабы распространения феномена неясны. Является ли такой тип течения ВИЧ-инфекции абортивным, или это проявление эндогенизации вируса, или еще что-то другое, станет окончательно ясно только через несколько десятилетий, когда удастся проследить наследование провирусной ДНК ВИЧ у следующих поколений людей.

Ретровирусная эволюция

Так индикатором какого процесса является ВИЧ/СПИД-пандемия? Эволюционное прошлое иммунной системы многоклеточных организмов свидетельствует о закреплении за ней естественным отбором резервуарной роли по отношению к ретровирусам. Благодаря клеткам иммунной системы происходит размножение и накопление в популяции вида экзогенных ретровирусов до какой-то критической массы, которая позволяет некоторым из них эндогенизироваться в зародышевой линии отдельных особей инфицированного вида и в дальнейшем передаваться вертикально, меняя его эволюционную траекторию в течение миллионов лет. Этот процесс приобрел глобальный характер среди нашего вида под маской ВИЧ/СПИД-пандемии.

Приведенные выше данные показывают, что эндогенизация экзогенного ретровируса — событие чрезвычайно редкое, но возможное. Пока неизвестно, имело ли оно место во время современной ВИЧ/СПИД-пандемии. Если ретровирус становится частью генома вида, то вид считается прошедшим через эндогенизацию. Утрата функции одного гена не отключает другие структурные и регуляторные гены ретровируса. Эндогенные ретровирусы активны в геноме вида и его видов-потомков миллионы лет. Они передаются вертикально, инициируя наращивание генетического материала своими новыми копиями; усложняют геном нового хозяина образованием новых экзонов из интронов и/или увеличивая количество генов, подвергающихся альтернативному сплайсингу.

Одновременно с образованием новых генетических структур эндогенные ретровирусы генерируют образование в геноме вида других ретроэлементов, играющих уже самостоятельную эволюционную роль (ретротранспозоны, ретропозоны). Этот процесс целесообразно назвать ретровирусной эволюцией. Он создает варианты видов, подвидов, аллелей генов, из которых естественный отбор выбирает наиболее приспособленные к данной среде обитания, либо вид, получивший неадаптивный признак, приспосабливается к жизни в той среде, где этот признак становится нейтральным. Причем сами ретровирусы являются не только творцами этих вариантов, но и фактором естественного отбора.

Следовательно, процессы типа наблюдаемой нами сегодня ВИЧ/СПИД-пандемии составляют основной механизм прерывистой эволюции видов, с чередованием в ней длительных периодов стабильности, когда основные черты вида сохраняются неизменными, и коротких периодов быстрых изменений (в геологических масштабах времени), в ходе которых вид преобразуется: либо целиком превращается в другой вид, либо делится на новые виды, либо отпочковывает их от себя.

Для описания инерционности процесса ретровирусной эволюции мы не нашли подходящего понятия в доступной литературе, поэтому предлагаем сделать это через условный образ «маховика эволюции». Представим себе его как вращение огромного и тяжелого чугунного колеса, запущенного каким-то сильным внешним воздействием (в рассматриваемом примере — эндогенизацией экзогенных ретровирусов и пролиферацией по геному их эндогенных производных) и накопившего кинетическую энергию при ускорении (начавшиеся процессы усложнения генома). Воздействие прекратилось, но колесо (ретровирусная эволюция) продолжает вращаться, отдавая кинетическую энергию на сопротивление кинематической цепи (естественному отбору). Инерционность процесса ретровирусной эволюции приводит к созданию генетического задела на будущее вида (таксона), предопределяющего его дальнейшую эволюцию. Остановка «маховика эволюции» приводит к остановке эволюции вида (таксона) и к его персистентному существованию в узких экологических нишах до тех пор, пока они не будут заняты другими видами.

Выводы

1. Надо признать поражение в борьбе с ВИЧ/СПИД-пандемией и начать открытое и честное обсуждение его причин.

2. Через процессы, воспринимаемые нами в привычном для нас масштабе времени как ретровирусные эпизоотии и пандемии, в масштабе времени геологическом осуществляется механизм прерывистой эволюции видов. ВИЧ/СПИД-пандемия — часть работающего эволюционного механизма в таксоне приматов. Поэтому, кроме медицинской проблемы, она еще представляет собой фундаментальную проблему эволюционной биологии.

3. Для борьбы с ВИЧ/СПИД-пандемией не могут быть применены противоэпидемические мероприятия, предназначенные для противодействия самоограничивающимся циклическим моноэпидемиям и монопандемиям. Вызываемый ВИЧ инфекционный процесс многокомпонентен, не носит циклического характера, не предполагает периода угасания клинических проявлений болезни, выздоровления больного и обрыва эпидемических цепочек. ВИЧ формирует бесконечные эпидемические цепочки. Передача вируса между людьми происходит всегда реализуемым путем — половым, без которого вид не может размножаться. Такая пандемия не имеет механизмов самоограничения и будет растянута во времени на весь период существования человечества, закончится она либо полным его инфицированием и гибелью, либо эндогенизацией ВИЧ в какой-то части современного вида человека с последующим изменением его эволюционной траектории.

4. Необходимо разработать стратегию борьбы с нециклическими многокомпонентными эпидемическими процессами. Ее разработка представляет собой уникальную и не имеющую аналогов в истории медицины задачу. Основные усилия в борьбе с пандемией ВИЧ/СПИДа необходимо перенести в плоскость борьбы за сохранение человека как биологического вида. Надо быть готовым к тому, что меры, которые могут сдержать ВИЧ/СПИД-пандемию, должны планироваться на сотни лет вперед и исходить из особенностей этой пандемии, а не из интересов лиц, не желающих изменять свое поведение, и лукавых соображений политиков.