Русский
В ходе изучения ВИЧ-инфекции было показано, что течение заболевания характеризуется большим разнообразием: при естественном течении у большинства (70–80%) пациентов присоединение вторичных заболеваний или снижение количества CD4+-лимфоцитов < 200 клеток/мкл развиваются в течение 6–10 лет после инфицирования (типичные прогрессоры), у 10–15% – в течение 2–5 лет (быстрые прогрессоры), и около 5% имеют нормальные показатели иммунного статуса либо незначительное снижение количества CD4+-лимфоцитов в течение 10 и более лет (медленные прогрессоры или непрогрессоры) [1, 2]. Появление высокоактивной антиретровирусной терапии (АРТ) позволило повлиять на течение ВИЧ-инфекции и значительно увеличить продолжительность и качество жизни пациентов [3].
На протяжении многих лет изучались факторы, влияющие на различные аспекты течения ВИЧ-инфекции: возраст на момент инфицирования, исходный уровень CD4+-лимфоцитов и РНК ВИЧ, сопутствующие заболевания, субтип ВИЧ [4, 5].
В ходе исследований стало очевидно, что для более глубокого понимания патогенеза ВИЧ-инфекции необходимо также изучение генетических особенностей организма человека. В течение последнего десятилетия все больше внимания уделяется влиянию генетических факторов на возможность инфицирования, характер и скорость прогрессирования заболевания, патологического процесса, эффективность и безопасность лечения, особенности возникновения и развития оппортунистических заболеваний [6].
Широкое исследование генетических факторов стало возможно благодаря развитию методов выявления однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms – SNPs), которые представляют собой однонуклеотидные замены в геноме представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом индивида. Когда две последовательности ДНК отличаются на один нуклеотид, говорят о наличии двух аллелей одного гена [7]. В обозначении SNP цифры означают положение нуклеотида, буквы — замену в этом положении, однако необходимо отметить, что определенная часть полиморфизмов все еще известна под своими нестандартными, исторически сложившимися аббревиатурами [8]. В международных базах данных SNPs идентифицируются по номеру rs (reference sequence – референсный сиквенс человека).
Несмотря на то что более 99% последовательности ДНК у всех людей одинаково, мутации, которые возникают, в том числе при замене одного нуклеотида на другой, обеспечивают изменчивость последовательностей ДНК и, как следствие, разнообразие организмов. Геном человека, по некоторым оценкам [9], содержит около 10 млн однонуклеотидных полиморфизмов.
Большое количество SNPs в геноме человека, достаточная плотность их расположения позволяют успешно использовать их в качестве генетических маркеров [10].
Развитие методов высокопроизводительного генотипирования привело к использованию сотен и тысяч полиморфных маркеров в рамках одного исследования. Данный подход – полногеномное ассоциативное исследование (genome-wide association study – GWAS) – позволяет провести комплексный анализ SNPs на большой выборке пациентов (10 000–100 000 человек) с последующей статистической обработкой и выявить связь определённых признаков или заболеваний с генетическими различиями людей [11].
Были определены гены-кандидаты, полиморфные маркеры которых ассоциируются с различными вариантами течения ВИЧ-инфекции.
Объектом иммуногенетических исследований являются гены, кодирующие основные звенья иммунного ответа, формирующегося на внедрение ВИЧ в организм человека.
Было выявлено несколько десятков генетических полиморфизмов, влияющих на разные стадии патогенеза ВИЧ-инфекции, коррелирующих с задержкой или ускоренным прогрессированием заболевания. Среди них гены, кодирующие хемокиновые рецепторы и их лиганды, гены главного комплекса гистотовместимости, цитокины, факторы клеточного иммунитета, принимающие участие в формировании иммунного ответа [12].
Большая часть исследований была посвящена изучению влияния генетических особенностей человека на процесс взаимодействия ВИЧ с клетками организма.
Проникновение ВИЧ в клетку-мишень – многоступенчатый процесс, начинающийся с взаимодействия вируса с первичным рецептором, в роли которого выступает CD4. В результате последовательных конформационных изменений белков вируса происходит его присоединение ко второму рецептору — CCR5 или CXCR4, за которым следует слияние вирусной и клеточной мембран. Естественными (в отсутствие ВИЧ-инфекции) лигандами CCR5 являются хемокины MIP-lα (макрофагальный воспалительный белок 1α), МIР-1β и RANTES (хемокин, экспрессируемый и секретируемый активированными Т-клетками), единственный природный лиганд CXCR4 – фактор SDF-1 (фактор стромальных клеток 1) [13].
В роли факторов, ограничивающих эффективность процесса присоединения, могут выступать как сами рецепторы, так и их лиганды. Те варианты генов, которые сообщают организму относительную устойчивость к заражению, часто одновременно защищают и от прогрессирования инфекции [12].
Исследования генетических полиморфизмов вторичных рецепторов начались с обнаружения широко известной на данный момент мутации гена CCR5, возникающей в результате делеции 32 пар нуклеотидов в кодирующей области гена. В зависимости от популяции частота гомозигот по аллелю ССR5Δ32 варьирует от 0 до 2%, гетерозигот – от 1 до 13% [14]. Наличие мутации ССR5Δ32 приводит к синтезу укороченного и функционально неактивного варианта рецептора. В результате у гомозигот по данному аллелю практически полностью отсутствует возможность ВИЧ-инфицирования. Механизм невосприимчивости к ВИЧ в этом случае объясняется простым отсутствием необходимого для присоединения вируса рецептора. Это открытие было первым доказательством существования генетически предопределенной устойчивости к заражению ВИЧ [13].
В ходе дальнейших исследований было показано, что полиморфизмы генов, кодирующих дополнительные рецепторы и хемокины, также влияют на скорость прогрессирования заболевания и концентрацию РНК ВИЧ-1 в плазме крови. Мутация дополнительного рецептора CCR2, при которой происходит замена валина на изолейцин в положении 64 аминокислотной цепи белка, в гомозиготном состоянии достоверно замедляет прогрессирование заболевания.
Среди мутаций в гене CCL5, кодирующем RANTES, встречаются как варианты, ускоряющие прогрессирование заболевания (In1.1T/C), так и протективные полиморфизмы (-403G/A и -28C/G) [15].
Мутация SDF-1 3’A гена CXCL12, кодирующего SDF-1, ассоциируется с замедленным развитием заболевания у гомозигот по данному аллелю, что, вероятно, связано с замедлением изменения тропности вируса с рецептора CCR5 на рецептор CXCR4 [16].
Анализ полиморфизмов генов цитокинов показал небольшое и в основном неподтвержденное влияние на развитие ВИЧ-инфекции. Показано, что интерлейкин-10 (ИЛ-10) является цитокином, оказывающим ингибирующее действие на репликацию ВИЧ. У белых североамериканцев и афроамериканцев была обнаружена связь между аллелем промотора -592A (5’A) ИЛ-10 и ускорением прогрессирования заболевания, что связано с уменьшением секреции ИЛ-10. Для варианта промотора ИЛ-4 -589T, который первоначально был обнаружен у сероположительных пациентов японского происхождения, впоследствии было показано благоприятное влияние на течение ВИЧ-инфекции (более низкая вирусная нагрузка и замедление снижения количества CD4+-лимфоцитов при наличии аллеля -589T) у ВИЧ-инфицированных европеоидов [17].
Внутриклеточные защитные механизмы, препятствующие репликации ВИЧ в клетке, обеспечивает полипептид типа 3G, каталитический фермент, корректирующий мРНК аполипопротеина В (apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-like 3G – APOBEC3G). Под воздействием APOBEC3G происходят гипермутации в вирусной ДНК, что приводит к ее деградации. Однонуклеотидные полиморфизмы гена APOBEC3G rs6001417, rs8177832 и rs35228531 наследуются сцепленно. Гаплотип GGT указанных генов ассоциируется с защитным эффектом против ВИЧ-инфекции, в то время как гаплотипы GGC и CGC повышают риск развития ВИЧ-инфекции в 2–5 раз [18].
Разнообразие механизмов ВИЧ-специфического иммунного ответа играет ключевую роль в сдерживании вируса, и это разнообразие во многом определяется молекулами главного комплекса гистосовместимости (HLA). CD8+-лимфоциты распознают «свой» антиген в комплексе с молекулами HLA класса I антигенпредставляющей клетки, а CD4+-лимфоциты – в комплексе с молекулами HLA класса II. Таким образом, специфический иммунный ответ на ВИЧ зависит от индивидуального, генетически обусловленного набора антигенов HLA [19]. Исследование влияния конкретных аллелей показало, что быстрое прогрессирование болезни наблюдалось при наличии некоторых аллелей, в частности HLA-B*35 Px. У лиц с HLA-B8, а также другими генетическими маркерами в области HLA, которые тесно связаны с этим аллелем, наблюдается ускоренное снижение количества CD4+-лимфоцитов [4].
Для аллеля HLA-B57, присутствующего у 11% населения США [4] и 5,67% населения Российской Федерации [20], была установлена связь с длительным периодом без прогрессирования заболевания, медленным увеличением вирусной нагрузки и менее выраженными симптомами первичной ВИЧ-инфекции.
В двух исследованиях с участием работниц секс-индустрии из Таиланда и Кении, многократно контактировавших с ВИЧ-инфицированными, было показано, что HLA-B18 является прогностическим фактором более медленного прогрессирования заболевания и также связан с защитой от заражения ВИЧ [21].
В то время как цитотоксические лимфоциты (ЦТЛ) являются ключевыми компонентами приобретенного иммунного ответа, клетки натуральных киллеров (NK) представляют собой эффекторное звено врожденного иммунного ответа. Клетки NK несут рецепторы подавления цитотоксичности (killer inhibitory receptor – KIR). Молекулы HLA класса I контролируют как приобретенный, так и врожденный иммунитет, осуществляя антигенную презентацию вирусных пептидов цитотоксических лимфоцитов через Т-клеточные рецепторы и стимулируя или подавляя активацию клеток NK за счет воздействия на их рецепторы KIR [22]. В то время как аллель HLA-B Bw4-80I сам по себе не оказывает влияния на прогрессирование ВИЧ-инфекции, аллель KIR3DL1 связан с умеренным увеличением скорости прогрессирования ВИЧ-инфекции. Тем не менее у пациентов с генотипом KIR3DL1 и HLA-В Bw4-801 наблюдается заметная задержка прогрессирования заболевания. Это позволяет предположить важность взаимодействия между приобретенным и врожденным иммунным ответом в контролировании инфицирования ВИЧ и патогенеза заболевания [19, 23].
Влияние доминантных аллелей на течение ВИЧ-инфекции представляет собой пример динамической взаимосвязи между распознаванием антигена, ограниченным HLA и способностью ВИЧ ускользать от иммунного надзора посредством мутаций. В геноме человека имеются мощные защитные аллели, такие как HLA-B57 и HLA-B27, и наравне с ними – аллели, белковые продукты которых могут распознать эпитопы с некоторыми ограничениями, что позволяет вирусу успешно мутировать и ускользать от иммунной системы хозяина (HLA-B35, HLA-B8-DR) [24].
Наблюдаемое в настоящее время разнообразие ВИЧ-1 обусловлено не только высокой скоростью мутационного процесса, но также рекомбинациями, которые происходят у инфицированных лиц на уровне каждой отдельной инфицированной клетки. Несмотря на отсутствие единого мнения, следует ли рассматривать изменчивость ВИЧ в качестве адаптивного механизма эволюции или просто в качестве «генетического шума»? Последние работы позволяют предположить, что отбор мутантных ускользающих форм вируса, опосредованный ЦТЛ, может происходить вскоре после инфицирования. Эти ускользающие от ЦТЛ мутантные формы ВИЧ-1 могут передаваться другим людям. Такая передача преимущественно происходит между людьми, имеющими определенные полиморфизмы генов HLA класса I, участвующих в презентации иммунодоминантных эпитопов (молекул антигена, к которым образуются антитела) ЦТЛ [25]. Например, вертикальная передача вируса от матери ребенку на фоне наличия у матери аллели HLA-B27 становится причиной развития у детей ускользающих вариантов ВИЧ с мутацией в эпитопе к ЦТЛ, который является иммунодоминантным у более чем 85% HLA-B27-положительных взрослых людей. Результаты исследований позволяют предположить, что селекция и, возможно, передача мутантов, ускользающих от ЦТЛ, является неотъемлемой частью патогенеза [26].
В ряде исследований [27] было показано, что гены системы HLA также имеют значение при развитии вторичных заболеваний.
Оппортунистические инфекции являются основной причиной смертности среди пациентов с ВИЧ-инфекцией. Однако не все пациенты одинаково восприимчивы к возбудителям вторичных заболеваний [28]. Недавние исследования [29–31] показали, что полиморфизмы генов, кодирующих факторы естественного иммунитета, играют важную роль в процессе развития оппортунистических инфекций [пневмоцистная пневмония, туберкулез (ТБ), цитомегаловирусная инфекция].
ТБ является одной из самых распространенных оппортунистических инфекций и основной причиной смерти среди ВИЧ-инфицированных пациентов [32]. Генетическая предрасположенность к нему в общей популяции хорошо изучена. Одним из генов-кандидатов подверженности ТБ является ген MBL2 маннозосвязывающего лектина (MBL), полиморфизмы которого, по данным ряда исследований, ассоциируются с повышенной заболеваемостью ТБ. Исследования MBL человека и грызунов выявили, что этот белок является активатором системы комплемента и, таким образом, значимым компонентом системы врожденного иммунитета. Кроме того, он действует непосредственно как опсонин, взаимодействуя с C1q-рецептором макрофагов. Снижение уровня MBL в крови обычно ассоциировано с частыми повторными инфекционными заболеваниями. Имеются данные о том, что нехватка MBL также значительно ускоряет прогрессирование ВИЧ-инфекции [33]. Мутантные аллели кодирующей части гена MBL2 принято объединять, поскольку каждая из мутаций приводит к выраженному снижению функции белка MBL, и обозначать как «O». При этом аллель дикого типа обозначается как «A». Мутация в промоторной области гена приводит к значительному снижению концентрации белка в плазме крови и обозначается «Y» [34]. В Индии было проведено исследование роли полиморфизмов MBL при коинфекции ВИЧ/ТБ. Pезультаты данного исследования позволяют предположить, что диплотип YA/YA является фактором, предрасполагающим ВИЧ-положительных пациентов к инфицированию ТБ. В то же время генотип O/O может ассоциироваться с повышенной восприимчивостью к ТБ пациентов без ВИЧ-инфекции [35].
Толл-подобные рецепторы (Toll-like receptor – TLR) также являются одним из ключевых факторов врожденного иммунитета. TLR 2, 4, 6 и 8 распознают лиганды на поверхности M. tuberculosis. Некоторые мутации в генах, кодирующих TLR, приводят к увеличению или уменьшению синтеза данных рецепторов, что отражается на эффективности иммунного ответа и степени риска развития активного ТБ. Так, в ряде исследований было показано, что генотип АА полиморфизма TLR2 G2258A ассоциируется с повышенным риском развития активного ТБ (OR для генотипа AA по сравнению с AG + GG составило 5,82; 95% CI 1,30–26,16; p=0,02) [36]. Влияние генетического полиморфизма TLR4 Asp299Gly на риск развития активного ТБ было изучено в исследовании с участием 468 пациентов, инфицированных ВИЧ. Помимо роли генетических факторов учитывался уровень CD4+-лимфоцитов, вирусной нагрузки, наличие коинфекции хроническим гепатитом С, внутривенное употребление наркотиков в анамнезе, проведение химиопрофилактики ТБ. В данном исследовании было показано, что генотип GG полиморфизма TLR4 Asp299Gly ассоциируется с повышенным риском развития ТБ независимо от других факторов (OR = 2,57; 95% CI 1,18–5,61) [37]. Генотип ТТ полиморфизма TLR6 C745T, наоборот, имеет защитный эффект: у пациентов с данным генотипом ТБ регистрировался значительно реже по сравнению с носителями генотипов CT и СС (OR = 0,61; 95% CI 0,39–0,97; p=0,04) [37]. Ген рецептора TLR8 находится на X-хромосоме. Было показано, что наличие полиморфизма TLR8 A1G способствует развитию активного ТБ у мужчин [38]. В то же время есть данные о том, что TLR8 распознает генетический материал РНК-содержащих вирусов и участвует в патогенезе ВИЧ-инфекции. Наличие полиморфизма TLR8 A1G у ВИЧ-инфицированных пациентов замедляет прогрессирование заболевания [39].
CARD8 (caspase recruitment domain family, member 8) – домен активации и рекрутирования семейства каспаз – еще один фактор врожденного иммунитета. Влияние белка CARD8 на патогенез ВИЧ-инфекции и ТБ до конца не изучено. Известно, что белки семейства каспаз играют важную роль в воспалении и процессе апоптоза. В исследовании «случай–контроль», проведенном в Бразилии среди пациентов с ВИЧ, было показано, что полиморфизм гена CARD8 48743469A>G ассоциируется с повышенным риском развития ТБ у пациентов с ВИЧ-инфекцией [40].
Ген SLC11A1 кодирует белок, относящийся к семейству ионных транспортеров, функцией которого является регуляция ионного баланса и создание в фаголизосомах условий, неблагоприятных для микобактерий ТБ. Доказана и широко известна ассоциация аллеля SLC11A1 D543N*G с развитием активного ТБ в общей популяции. В исследовании, проведенном в Камбодже [41], у ВИЧ-инфицированных пациентов-носителей аллеля SLC11A1 D543N*G с достоверно большей частотой развивался активный ТБ как проявление воспалительного синдрома восстановления иммунитета после начала АРТ.
Согласно результатам другого исследования, в котором изучались полиморфизмы генов CCR2, MIP-1, SDF-1a у ВИЧ инфицированных пациентов с ТБ и без него, было показано, что генотип GG полиморфизма SDF-1a 3’UTR повышает восприимчивость к ТБ у ВИЧ-положительных пациентов.
Несмотря на предварительный характер имеющихся данных, очевидно, что на развитие ТБ у ВИЧ-инфицированных пациентов помимо факторов окружающей среды и генетических особенностей микобактерии ТБ определенное влияние оказывают и генетические факторы организма хозяина [30].
При изучении влияния генетических факторов на развитие цитомегаловирусного (ЦМВ) ретинита у ВИЧ-инфицированных пациентов было показано, что геном ЦМВ содержит гомолог человеческого ИЛ-10, который ЦМВ использует, чтобы уклониться от иммунной системы человека. Мутация с изменением аминокислотных остатков (S420L) в цитоплазматической области рецептора ИЛ-10 (ИЛ-10R1) приводит к снижению заболеваемости ЦМВ-ретинитом у больных СПИДом [31].
В настоящее время при обследовании пациентов с ВИЧ-инфекцией применяется единственное рутинное исследование, связанное с выявлением генетических маркеров; анализ по выявлению аллеля HLA B*5701 используется для определения риска развития реакции гиперчувствительности на один из препаратов для лечения ВИЧ-инфекции – абакавир. Анализ генетических маркеров, указывающих на риск развития вторичных заболеваний у пациентов с ВИЧ-инфекцией, в широкой практике не проводится.
Несмотря на неоднозначность и разрозненность данных, полученных на данный момент для большинства генов-кандидатов, влияющих на те или иные аспекты течения ВИЧ-инфекции, дальнейшее изучение генетических полиморфизмов необходимо для выявления новых взаимосвязей, которые позволят глубже изучить патогенез ВИЧ-инфекции, усовершенствовать диагностику и выявить группы пациентов для целенаправленной профилактики и лечения вторичных заболеваний, что в целом будет способствовать повышению качества и продолжительности жизни ВИЧ-инфицированных.
