ГЛАВА 20. РЕТРОВИРУСЫ

Большая группа ретровирусов — семейство Retroviridae— представляет собой довольно компактную группу вирусов,, построенную по одному плану [Matthews R., 1982]. Геном их состоит из инвертированного димера — линейных одноните- вых PHR с позитивной полярностью, связанных б'-концами с помощью водородных связей между парами нуклеотидов.

У всех вирусов этого семейства геном устроен одинако­во ,и содержит 3 гена и соответственно 3 открытые рамки считывания. Вблизи б'-конца расположен ген, кодирующий синтез внутренних белков (gag),затем — ген, кодирующий синтез обратной транскриптазы (pot),и около З'-конца— ген, кодирующий синтез поверхностных белков (env).Ген'роїретровирусов птиц содержит также ген для синтеза эн­донуклеазы (32 000), которая играет определенную роль в. процессе интеграции, удаляя нуклеотиды с концов LTR [Grandgenett D. et al., 1986]. У разных групп ретровирусов могут быть и другие гены: у онкогенных вирусов обычно вблизи З'-конца — онкогены, у лентивирусов (СПИД) между генами роїи env — ген фактора трансактивации. В целом же геном ретровирусов напоминает транспозоны прокарио­тов. PHK ретровирусов неинфекционна.

Вирионы имеют сферическую форму, диаметр 80—IOO нм. Капсид икосаэдрический, содержит спиральный рибонуклео­протеид, заключенный во внутреннюю белковую мембрану, окружен наружной липидной оболочкой, в которую встроены наружные гликопротеиды в виде выступов с диаметром 8 нм.

Репродукция вирусов осуществляется следующим обра­зом. Гликопротеиды внешней оболочки взаимодействуют C рецепторами клеточной мембраны, и вирионы проникают в клетку в результате слияния вирусной и клеточной мембран. ■Затем происходит обратная транскрипция вирионной PHK в двунитевую ДНК в результате синтезов PHK — ДНК, ДНК — ДНК и разрушения исходной матрицы РНК, в ре­зультате чего образуется линейная ДНК с большими терми­нальными повторами (5'3'— 3'5') • ДНК приобретает цирку­лярную форму и интегрирует в ДНК хромосом клетки напо­добие транспозонов прокариотов. После этого происходит транскрипция интегрированной ДНК с помощью клеточной РНК-полимеразы II, в результате чего образуются как до­черняя вирионная РНК, так и мРНК. Последние проходят сплайсинг, после чего взаимодействуют с рибосомами, ко­дируя синтез вирусспецифических белков. Первичные поли­протеиды расщепляются, в результате этого образуются зре­лые функционально активные белки (рис. 30). Нуклеоид формируется путем самосборки, внешние оболочки форми­руются на клеточной мембране, и выход вирионов происхо­дит путем почкования.

Семейство Retroviridaeподразделяется на три подсемей­ства — Oncovirinae(РНК-содержащие опухолеродные виру­сы), Spumavirinae(пенящие вирусы) и Lentivirinae(мед­ленные вирусы группы maedi∕visna). В свою очередь Onco- virinaeподразделяются на 3 рода — вирусы типа С, В и D. В группах онковирусов типа Cвыделяют вирусы млекопита­ющих, птиц и рептилий. Однако это подразделение весьма условно, поскольку между онковирусами С, В и Dсуществу­ют серологические связи, а между некоторыми вирусами ти­па Cсерологическое родство отсутствует. Неясно также, куда следует отнести вирусы HTL^VΛ, HTLVAl(о HTLVAII/ LAVбудет сказано ниже).

Одним словом, классификация ретровирусов еще далека от завершения и уже требует пересмотра.

Неясно и происхождение всей в общем довольно ком­пактной группы ретровирусов.

Рис. 30. Репликация генома ретровирусов и синтез вирусных белков (схема).

1 — структура вирусного РНК-генома (одноиитевая РНК); R— концевые повторы, U3, U5 — уникальные последовательности; 2 — структура иеинтегрированной (свобод­ной) линейной ДНК (двунитевая); 3 —структура неиитегрированной (свободной) кольцевой ДНК (двуиитевая); 4 — структура иитегрироваииой ДНК (провируса); 5 — вирусная PHK (геномная и мРНК); 6 —первичные продукты трансляции; 7 —зрелые- белки.

позвоночных — пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.. Можно поэтому заключить, что эти вирусы возникли отно­сительно недавно — не ранее, чем появились пресмыкающие­ся. На самом же деле это не совсем так. У дрозофилы обна­ружены сходные с ретровирусами частицы, содержащие

PHK длиной 5 кб, гомологичную подвижным генетическим элементам (транспозонам) copia,находящимся в хромосо­мах [Shiba T., Saigo K-, 1983]. Цитированные исследовате­ли предполагают, что эти вирусоподобные частицы (VLP) представляют собой дефектный вирус дрозофилы, их геном интегрирован в ДНК хромосомы «хозяина». Характерно, что PHK этих частиц может индуцировать синтез полипеп­тидов, которые преципитируются анти-1/АР-сывороткой, в частности, главный белок с молекулярной массой 31 000. В этих частицах обнаружена активность обратной транс­криптазы. Фермент функционирует в присутствии двухва­лентных катионов, стимулируется poly (гА) ■oligo (dT)и его активность снижается в присутствии рибонуклеазы. Что же касается генетического элемента copia,то он состоит из внутреннего сегмента длиной 4,5 кб с длинными терминаль­ными повторами, ограниченными динуклеотидами 5'-TG— СА-3' и фланкированными короткими повторами «хозяйс­кой» ДНК. Также обнаружено, что подвижный генетический элемент дрозофилы 17,6 высокогомологичен PHK вирусов птичьих лейкозов — саркомы [Kugimiya W.

При исследовании библиотеки ДНК человека оказалось, что имеется 30—40 копий родства (52% гомологии) гену ,pol MMTV [Deen К., Sweet R., 1986].

Согласно H. Temin (1982), длинные терминальные пов­торы (LTR),находящиеся на обоих концах проретровируса: ■клетка — U3 R U5 — кодирующая последовательность — U3RU5 — клетка — выполняют несколько функций: обеспе­чение синтеза вирионной РНК, синтеза вирусной мРНК, об­ратной транскрипции вирионной PHK обратной транскрип­тазой и интеграции вирусной ДНК в клеточную ДНК. LTR

образуется во время обратной транскрипции путем копиро­вания регионов U5и Rот б'-конца вирусной PHK и перено­са их к 3^z-κo∙H∏y вирусной РНК. Затем они действуют как праймер для копирования региона на З'-конце вирусной РНК, делая одну копию LTR.Затем эта копия служит мат­рицей для синтеза другой копии LTR,которая переносится к 5'-концу вирусной PHK [Temin H., 1981] (рис. 31); LTR имеет гомологию с б'-некодирующим и З'-некодирующим регионам эукариотических генов, что указывает на возмож­ную их роль в транскрипции РНК.

Гипотеза H. Temin критикуется. Оппоненты исходят из того, что эндемичные ретровирусы являются нормальными компонентами клеток, предназначенными для переноса ге­нетической информации в организме, они способны соби­раться в вирусный геном. А. Д. Альштейн и H. В., Каверин (1980) считают, что все ретровирусы имеют общее происхож­дение и дивергировали в ходе эволюции.

Можно предположить, что вирусы, имеющие РНК-геном и реплицирующиеся через обратную транскрипцию, возни­кали на разных этапах развития органического мира и ис­точником их возникновения явились мобильные генетические элементы (транспозоны). Вряд ли можно вести происхож­дение ретровирусов позвоночных от вирусоподобных образо­ваний насекомых, обнаруженных у дрозофил; скорее речь здесь может идти о полифилетическом их происхождении и молекулярной конвергенции. Их транспозонобразующаяся структура, свойство мобильности и интеграбельности яви­лись исходным свойством, объединяющим транспозоны про­кариотов, мобильные генетические элементы растений и животных. Вероятно, решающим моментом их эволюции явилось формирование гена обратной транскриптазы и воз­можность появления PHK как автономной генетической структуры.

Обратная транскрипция присуща и нормальным клеткам эукариотов, особенно растениям, ее наличие у животных было спорным. В этом плане заслуживают упоминания другая группа вирусов — гепаднавирусы и их аналоги среди вирусов растений, что будет специально рассмотрено в со­ответствующей главе. Поэтому ретровирусам не надо было «изобретать» обратную транскрипцию, достаточно было усовершенствовать предшествовавшую в клетках систему. Такое событие могло происходить неоднократно, как на бо-

Рис.

лее ранних (насекомые), так и более поздних (позвоночные) этапах эволюции органического мира. Но возможны и дру­гие пути эволюции ретровирусов, например, передача их от насекомых позвоночным. Специальные исследования, на­правленные на поиски ретровирусов у насекомых и в других группах беспозвоночных, а также на изучение гомологии их геномов, позволят выяснить возможные пути их происхожде­ния.

В некоторых работах были суммированы данные о виру­сах и других генетических элементах, с которыми связана активность обратной транскриптазы. Круг их оказался ши­роким, включая ретровирусы, гепадна- и каулимовирусы, внутрицистернальные частицы А, гены VL30,транспозонооб­разные элементы Ту дрожжей, гены дрозофилы, генетические элементы Bslи Cinlкукурузы. Все эти структуры сходны с интегрированными ретровирусами. На рис. 32 [Hull, Covey, 1986] схематически представлены некоторые из этих эле­ментов. ,

Теперь остановимся на возможных путях эволюции раз­ных групп ретровирусов и прежде всего наиболее изученной группы онковирусов.

Рис. 31. Этапы репликации генома ретровирусов от PHK до свободной дву- нитевой линейной ДНК.

.tb — участок связывания тпРНК, Pp_tплюс-нитевая затравка; 1 — структура геномной РНК, стрелками показаны минус-иить, тРНК-затравки и плюс-иить затравки; 2 — син­тез минус-нити ДНК; 3 — РНКаза Hразрушает 5'7?РНК в гибриде PHK * ДНК; 4 — минус-инть ЯДНК связывается с З'ЯРНК; 5 — синтез минус-иити ДНК от З'-коица PHK матрицы; 6 — начало синтеза плюс-иити ДНК (LTR+fb)∙_t7 —синтез минус-нити ДНК через tb∖ 8 — РНКаза Hразрушает tb PHK в гибриде РНК: ДНК; 9 —минус- нить tbсвязывается с плюс-нитью tb∖10 —синтез второй (левой) мииус-нити LTRна матрице плюс-нити ДНК; 11 — синтез плюс-нмти ДНК.

Происхождение ретро-, гепадна- и каулимовирусов про­анализировано Hull и Covey (1986). Авторы обратили вни­мание на сходство РНК-геномов (или соответственно РНК- стадий ДНК-содержащих вирусов) названных вирусов с геномами внутрицистернальных частиц А позвоночных, а также некоторых транспозабельных элементов типа эле­ментов copiaдрозофилы, DIRS-I,элементов дактиостелий, элементов кукурузы Bslи Cinlи элементов Ту дрожжей. Для всех них характерны обратная транскрипция PHK в ДНК и наличие в геноме этих вирусов элементов обратной транскриптазы. На рис. 33 представлена генетическая орга­низация этих транспозонов, плазмид и вирусов. Как видно, общими для них являются два сцепленных, а иногда пере­крывающихся гена — ген gag,кодирующий синтез белка (или белков), связывающегося с геномом (РНК или ДНК), а также ген полимеразы, обеспечивающий либо копирова­ние генома, либо его транскрипцию, либо обратную транс­крипцию (все эти функции обеспечиваются продуктом гена рої,в составе которого имеется протеаза и эндонуклеаза или активные сайты, обеспечивающие эти функции). У транс­позабельных элементов copiaдрозофилы и элементов Ту. дрожжей геном больше ничего не содержит, так как эти элементы распределяются между дочерними клетками при их делении, а у дрозофилы — также по клеточным анасто­мозам. Отметим также, что у всех сравниваемых вирусов и транспозабельных элементов, за исключением, может быть, копиеобразных элементов 17,6 дрозофил, на обоих кон­цах молекулы PHK (ДНК) имеются терминальные повторы.

Уже у элементов 17,6, а также у всех вирусов появляет­ся третий ген — enυ,кодирующий синтез белков, которые взаимодействуют с рецепторами клеточных мембран и поэто­му обеспечивают возможность горизонтального (из клетки в клетку, из организма в организм) перехода вируса или соответственно транспозона. У различных сравниваемых представителей этот процесс происходит по-разному. У тран­спозонов 17,6 появляется дополнительный ген, аналогичный генам enυретровирусов. У онковирусов (вируса саркомы Рауса), помимо него, обычно захватывается и усваивается также ген one(хотя, как это показано на примере вируса лейкемии Молони, не обязательно). Более сложные соотно­шения наблюдаются у вирусов Т-клеточного лейкоза (допол­нительная область X) (рис. 34) и особенно у вируса имму­нодефицита человека (ВИЧ). У последнего имеется трансак­тивирующий ген (tat-IIT),экопрессирующийся путем слож­ного механизма сплайсинга. Не менее сложно устроен от­носительно крупный геном вируса цветной мозаики капусты* у которого тандему gag — рої — enυпредшествует группа

Рис. 33. Организация геномов вирусов мозаики цветной капусты (1), гепа­тита земляной белки (2), саркомы Рауса (3), лейкемии мышей Молони (4), HTLV-W (5), HTLV-Wl (6), Ту-элемента дрожжей (7), соріа-зле'ментов дрозофилы 17,6 (8) и copia дрозофилы (9).

¹7^vι1'^А’„5>^x∙S^ag, p°l> env, src — гены; а — концевые повторы; б — гидрофобные ооласти; JfT — обратная транскриптаза; Ш — интеграза; стрелками показаны области связывания; P— фосфопротеид; субгеиомиые PHK показаны под геиомиыми РНК.

четырех генов (VII, I, II, III),обеспечивающих структуры, в области которых происходит обратная транскрипция и сборка вирионов (рис. 35). '

В свете этих данных происхождение ретровирусов И’ ДНК-содержащих вирусов с обратной транскрипцией в на­стоящее время представляется значительно и более древ­ним, и более всеобщим, чем в недавнем прошлом, когда предполагалось, что они поражают лишь позвоночных, при том преимущественно теплокровных. Вместе с тем обратная транскрипция в свете этих данных является столь же древ­ней, как простейшие эукариоты.

Рис. 35. Строение ДНК н PHK геномов ретровируса и вируса мозаики цветной капусты (схема).

1 - плюс-нить затравки; 2 — минус-нить в области связывания затравки.

Онковирусы

Онковирусы выделяются среди других ретровирусов вы­раженными потенциями вызывать неопластическую транс­формацию клеток позвоночных животных — млекопитаю­щих, птиц, пресмыкающихся. Строение генома онковирусов типично для такового других ретровирусов. На нити PHK последовательно располагаются три гена: 5'-gag— рої — env-3'.Стратегия генома включает обратную транскрипцию PHK в линейную двунитевую ДНК, причем происходит фор­мирование длинных терминальных повторов. Линейная ДНК образует «кольцо», которое интегрирует в геном клет­ки «хозяина»; все дальнейшие события происходят, как и у других ретровирусов.

Синтез белков, кодируемый указанными тремя генами, осуществляется через образование полипротеидов и после­дующее их расщепление. Ген gagкодирует полипротеид Pr65^^as,продуктами двустадийного расщепления которого являются белки Pr27⅛^az (pl5+pl2)и Pr40⅛^az (p30+pl0). Протеолитическое расщепление обеспечивается вирионной протеазой, которая у онковирусов птиц ассоциируется с белком р!5, «закодированным» у З'-конца РНК. У онкови­русов мышей протеаза закодирована в области gag — рої, состоит из 125 аминокислотных остатков и имеет молекуляр­ную массу 13 315. Ее СООН-конец примыкает к NH₂-KOHny обратной транскриптазы, a NH₂-KOHep — к С-концу белка ρlθ.В целом же этот участок генома выглядит следующим образом [Yoshinaka Y. et al., 1985]: 5'-pl5—р12—рЗО—

р10 — протеаза — обратная транскриптаза — эндонуклеаза — enυ-3'.Подобному расщеплению подвергаются и другие по­липротеиды; полипротеид, кодируемый геном etw,нарезает­ся на гликопротеиды наружной оболочки.

Онковирусы обладают некоторыми особенностями, выде­ляющими их среди других ретровирусов, — способностью за­хватывать клеточные гены, с функционированием которых связан канцерогенез. C этой точки зрения онковирусы под­разделяются на две группы — вирусы лейкоза, не имеющие онкогенов, и вирусы саркомы, имеющие онкогены. Причем нередко захват клеточных онкогенов сопровождается деле­ниями вирусных генов, и такие вирусы являются дефектны­ми, способными реплицироваться в присутствии полноценно­го родственного вируса-помощника. Не вдаваясь в подроб­ности, напомним, что в вирусной теории рака .[Зильбер Л. А. и др., 1975; Huebner R., Todaro G., 1969] постулировано, что все неопластические процессы вызываются вирусами, в то время как другим факторам (канцерогены, радиация) при­надлежит вспомогательная роль. Несмотря на ошибочность

этой посылки, данная теория сыграла большую положитель­ную роль как в современном понимании молекулярных ме­ханизмов канцерогенеза, так и в выяснении механизмов трансформации, вызываемой онкогенными вирусами, в част­ности онковирусами.

Онковирусам придавалось особое значение в канцероге­незе, особенно после того, как было установлено существо­вание наряду с экзогенными эндогенных онковирусов, инте­грированных в виде провирусов во все клетки (включая половые) того или иного биологического вида и передаю­щихся по закону Менделя. Эти провирусы в ходе эволюции могут стать дефектными по полимеразе или другим генам вследствие мутаций и в этом случае они уже не могут дать начало экстрахромооомным вирусам. Вместе с тем при вве­дении в клетки сходных экзогенных вирусов, имеющих де­фект по другим генам, возможны процессы рекомбинации между ними и появление таким образом полноценного по репликации рекомбинанта [Schwarteberg' P. et al., 1985].

Полный эндогенный провирус человека (ERV-3)был вы­делен из библиотеки генома человека с помощью гибридиза­ции его с ДНК эндогенного вируса павианов и субклоном pol-envэндогенного провируса шимпанзе [O’Connell С. et al., 1984]. Он имеет выраженную гомологию с другими ретрови­русами типа C и занимает один локус в хромосоме 7.

Несмотря на различия в онкогенных взаимодействиях с клеткой онковирусов и других ретровирусов, вероятно, лю­бые из последних могут обладать онкогенными потенциями, и наоборот, такие типичные онкогенные вирусы, как вирус _ мышиного лейкоза Молони, может вызвать нейродегенера- тивные процессы [Bilello J. et al., 1986].

В дальнейшем было показано, что онковирусы могут быть ксено- и эктотропными. Первые поражают собственный вид, так как каждая клетка этого вида содержит провирус и не способна реинфицироваться этим же вирусом. Вторые являются вариантом первых, способным инфицировать клет­ки собственного вида. Затем было выявлено существование амфотропных вирусов [Cloyd M., Chattopadhyay S., 1986].

Развитие исследований онковирусов привело к идее о существовании онкогенов, продукты которых вызывают трансформацию клеток. P. Duesberg и P. Vogt (1973) обна­ружили, что в геноме вируса саркомы птиц в отличие от ге­нома вируса лейкоза птиц имеется дополнительный ген — фрагмент ДНК, который впоследствии был обозначен как ген src.Аналогичные гены были открыты у всех онковиру­сов, вызывающих трансформацию клеточных культур и раз­витие опухолей у экспериментальных животных. Обычно, но не всегда, они локализированы вблизи З'-конца генома он­

ковирусов. Функциональные свойства продуктов этих генов разнообразны: одни из них обладают фосфопротеинкиназной активностью, другие сходны с рецепторами эпидермального фактора роста, третьи связывают ди- и тригуанидинфосфа­тазу, четвертые сходны с тромбоцитарным фактором роста, пятые локализируются в ядре. В табл. 15 приведены некото­рые сведения об изученных онкогенах РНК-содержащих ви­русов. Было также показано [Duesberg P., 1983], что сход­ные гены, обладающие трансформирующей активностью, есть в нормальных клетках и, таким образом, онкогены РНК-содержащих вирусов имеют клеточное происхождение, что предполагалось и раньше [Vogt P., 1972].

Некоторые онковирусы обладают повышенной способ­ностью захватывать клеточные гены. Так, высокоонкогенный вирус ретикулоэндотелиоза птиц за счет делений генов enυ, gagи роївключает в состав своего генома разные фрагмен­ты клеточной ДНК, действуя в этом случае как сильный транспозон [Miller C.₁ Temin H., 1986]. В отличие от кле­точных сложно устроенных генов вирусные онкогены пост­роены более просто и содержат только кодирующие после­довательности. В дальнейшем была показана не только вы­сокая гомология между онкогенами онковирусов и онкогенами раковых и нормальных клеток, но и выраженный их консерватизм. Это было выявлено при сравнении онкоге­нов эволюционно отдаленных видов, например, птиц и мле­копитающих и даже дрозофилы [Parada L. et al., 1982; Boy­le W. et al., 1986].

При изучении вирусных и клеточных онкогенов оказа­лось, что они, возможно, играют определенную роль в диф­ференциации и трансформации. C этой точки зрения боль­шой интерес представляет исследование онкогена, обнару­женного у птиц и человека, который оказался эволюционно высококонсервативным [Sheiness D., Bishop J., 1979].

Сходный с ним ген с-тус был обнаружен в клеточной ли­нии HL-60,полученной от больного острым промиелоцитным лейкозом. В культуре этих клеток происходит дифференци­ация в макрофаги или гранулоциты под воздействием неко­торых веществ. C помощью гена тус удалось показать экс­прессию гена с-тус как в неопластических, так и профили­рующих нормальных клетках человека. В культуре клеток HL-60этот ген амплифицирован до 16 копий с-тус, то же наблюдается и в первичных лейкемических клетках самого больного.

После открытия многочисленных вирусных онкогенов (v-onc)и установления их клеточного происхождения были обнаружены аналоги вирусных онкогенов — клеточные онко­гены (с-опс). Естественно, что эти онкогены имеют нор-

T а б л и ц а 15, Вирусные онкогены и их продукты

Продолжение

мальные, пока недостаточно изученные функции. В некото­рых случаях удалось показать, что клеточные онкогены играют существенную роль в эмбриональном развитии [Miiller J. et al., 1982]. Это было продемонстрировано на примере вируса мышиной остеосаркомы (FBJ),онкоген кото­рого (v-fos)имеет клеточный аналог (c-fos).Продуктами обоих генов является белок с молекулярной массой 55000. Экспрессия гена c-fosбыла обнаружена в периоде прена­тального развития плаценты у мышей, в частности, в накоп­лении трофобластов, которые рассматриваются как псевдо- злокачественные клетки. Наконец, было показано, что при инъекции миелоидных лейкемических клеток мышей в мы­шиные 10-дневные эмбрионы эти клетки участвуют в эмбри­огенезе. В результате развиваются нормальные животные,, их гранулоциты содержат маркеры, присущие введенным лейкемическим клеткам.

Так называемые онкогены на редкость консервативны. Так, белок pp60^srcвируса саркомы Рауса перекрестно реа­гирует с клеточными белками ppb(F^rcтканей птиц и млеко­питающих [Parsons S. et al., 1984].

У дрожжей были обнаружены гены raslи ras2,обладаю­щие высокой степенью гомологии с генами rasмлекопитаю­щих. У патогенных онковирусов эти гены вызывают транс­формацию клеток, изменяя их пролиферативные свойства.. В опытах с перемещением генов raslи ras2показано, что сами они не являются существенными генами. Однако спо­ры, содержащие гены rasl~и ras2~,не способны к вегета­тивному прорастанию [Kataoka Т. et al., 1984].

Хотя считалось, что онковирусы типа Cобнаруживаются в эволюционном ряду начиная с пресмыкающихся, недавно- частицы типа Cбыли выявлены у щуки с эпидермальной гиперплазией, вызванной герпесвирусом [Yamamoto H. et al., 1984]. Морфология и морфогенез их («почкование») ти­пичны для онковирусов типа С.

В ДНК клеток человека обнаружены два семейства род­ственных ретровирусам последовательностей: сходные с гено­мами ретровирусов типа С, генами роївирусов А и В мле­копитающих и C(птиц), а также D [Horn Т. et al., 1986]. При изучении трансформирующего гликопротеида вируса саркомы обезьян (SSK) была показана иммунологическая близость его к тромбоцитарному фактору роста человека [Thiel H., Hafenrichter R., 1984]. Показано также, что белок сердцевины ретровирусов имеет области гомологии и- анти­генного родства с фактором стимуляции предшественников эритроцитов (EPA)и тканевым ингибитором металлопроте- аз (TIMP). При исследовании 6 ретровирусов птиц, млеко­питающих и человека были найдены 4 консервативных до­

мена, соответствующих EPAи TIMP [Patarca R., Hasel- tine W., 1985]. В связи с этими находками сложились новые представления о канцерогенезе и роли протоонкогенов (нор­мальных клеточных генов), активных клеточных и вирусных онкогенов в канцерогенезе [Георгиев Г. IL, 1981; Дуби­нин В. Б., 1984; Жданов В. M., 1984; Заборовский Е. Д., 1985; Cairns J., 1981; Bishop J., 1983].

В соответствии с этими представлениями, протоонкоге­ны, являясь генами нормальных клеток, выполняют разно­образные функции, регулирующие рост и развитие клеток, которые находятся под строгим контролем. Причиной пре­вращения их ∣B онкогены, вызывающие злокачественную трансформацию клеток, являются мутации, перенос или встраивание под сильные промоторы, встраивание в транс­позоны или онкогенные вирусы, где они выходят из-под контроля клетки.

Интеграция, экспрессия и туморогенез детально изучены на модели вируса рака молочных желез мышей [Ponta Н. et al., 1985], который передается вертикально и горизонталь­но. У мышей имеется, до 20 локусов в хромосомах, содер­жащих этот провирус или его отдельные гены. Провирус, как и у других ретровирусов, содержит гены gag, роїи envи ограничен LTR (1328 нуклеотидов), включающими в себя регулирующие элементы и кодирующими синтез белка с мо­лекулярной массой 36 000. Провирусная ДНК не содержит онкоген, и трансформация клеток происходит непрямым пу­тем. Экспрессия провирусов регулируется клеткой, и поэто­му большинство провирусов неактивно. Активация отдель­ных провирусов может «обеспечиваться» гормонами и стать цепью событий, завершающихся туморогенезом.

Несбалансированный синтез продуктов онкогенов превра­щает нормальную клетку в злокачественную, причем этот процесс может происходить в два этапа: сначала имморта­лизация, затем злокачественная трансформация. Встраива­ние генов под транспозоны является, таким образом, основ­ным механизмом канцерогенеза. Кроме того, онковирусы по структуре сходны с транспозонами.

Мы намеренно упростили представления о молекулярных механизмах канцерогенеза, так. как он не является предме­том настоящего обсуждения. Отметим далее, что протоон­когены и сходные с ними белки не только широко распрост­ранены в клетках высших животных, но и аналоги их обна­ружены у насекомых [Shilo В. et al., 1981; Lev Z. et al., 1985], а также в митохондриях [Gay N. et al., 1983]. Меж­ду прочим, эти данные свидетельствуют, во-первых, о выра­женном консерватизме протоонкогенов, важной роли их в метаболизме организмов. Гены позвоночных возникли более

300 млн лет назад, если же учитывать сходные гены бес­позвоночных, то время их возникновения отдаляется на 800 млн — 1 млрд лет назад.

Прежде чем рассматривать возможные пути эволюции отдельных групп онковирусов, следует высказать соображе­ния о темпах их эволюции. При сравнении клеточных и вирусных одноименных онкогенов было показано, что ско­рость замены на сайт в год составляет для c-mos 1,71 ? IO⁹, а для v-mos 1,31 XlO³, иными словами, скорость мутаций вирусного гена в IO⁶раз больше [Goiobari Т. et al., 1985]; Это и понятно, поскольку клеточный ген не только уника­лен, но и необходим для нормального функционирования клетки и поэтому его мутации, большинство из которых нарушает функции этого гена, детальны и отбор стабилизи­рует эти гены, чем и обусловлена их крайняя консерватив­ность. Этого не происходит с геном, захваченным провиру­сом, на механизм которого естественный отбор не оказыва­ет стабилизирующего действия, с чем и связаны быстрые темпы его изменчивости.

Как указывалось, онковирусы образуют несколько групп, различающихся по морфологии вирионов, серологически, а также по особенностям цикла репродукции и другим био­логическим свойствам. Была предпринята попытка на осно­вании гомологии гена для синтеза полимеразы вирусов ти­па А, В и C(птиц и млекопитающих), D, HTLV-Jсоставить филогенетическое древо этих вирусов исходя из предположе­ния о монофилетическом их происхождении (табл. 16) [Ono М. et al., 1985]. Для сравнения были взяты ретровирус бе­личьей обезьяны (SMRV) D,вирус опухолей молочной желе­зы (MMTV) В, интрацистерный- вирус сирийского хомяка (JAP) А, вирус саркомы Рауса (RSV) С, вирус лимфатиче­ского лейкоза человека (HTLV-I)и вирус лейкемии мышей

Таблица 16. Гомология аминокислот в области эндонуклеазы, кодируемой геном роїретровирусов

Примечание. Гомология последовательностей аминокислот определена как процент идентичных остатков.

Рис. 36. Распределение общих антигенных детерминант онко­вирусов (схема). Эллипсоиды обозначают общие антигенные детерминанты.

(MuLV) С. Однако эти данные нуждаются в коррективах, так как мажорные структурные белки онковирусов типа В, CnZ) имеют межвидовые антигенные детерминанты, причем перекрестные серологические реакции сложны и неоднознач­ны. Так, имеются несколько перекрестов: один из них объ­единяет вирусы типа В и D,другой — вирусы типа C мле­копитающих и вирусы типа D [Barbacid М. et al., 1930]. На рис. 36 показаны перекресты между вирусами В (MMTV)_i D (MPMV)и C[эндогенный вирус лонгура P-I-Lu, SMPV, вирус морской свинки (GPV),змеиный вирус (V^rBV), вирус саркомы Раушера (PMuLV), саркомы обезьян (SSΛV), вирус гиббона (GaLV),вирусы лейкемии кошек (FeLV, PD114),эндогенный вирус павиана (BEV), вирусы птиц типа C (PSV, AMV),вирус лейкоза коров (BoZ-V)]. Как видно из рис.. 36, взаимоотношения между разными вируса­ми достаточно сложны и, помимо дивергентной эволюции, здесь возможны рекомбинационные процессы, приведшие к обмену генами у разных вирусов. C этой точки зрения заслу­живают внимание данные, указывающие на высокую степень гомологии гена роївируса лейкоза коров с соответствующим геном птичьих, но не мышиных онковирусов, в то время как ген для синтеза белка gp30имеет большую степень гомоло­гии с мышиными, но не птичьими онковирусами. Величина и организация генома вируса лейкоза коров сходна с тако­вой генома вируса HTLV-Iчеловека [Sagata N. et al., 1985].

Особый интерес в последнее время привлекают вирусы Т-клеточного лейкоза человека. [Киселев Ф. JI., 1986]. Вна­чале был открыт вирус, получивший в последующем обозна-

Рис. 37. Провирусный геном лимфотропного вируса н белки. «Ветвистые» линии обозначают гликозилированные области.

чение IITLV-I [Poiesz В. et al., 1980], который оказался рас­пространенным в ряде стран. Затем был обнаружен отлич­ный от него иммунологически и по нуклеотидной последо­вательности вирус HTLV-II [Chen S. et al., 1984]. В осталь­ном геномы этих вирусов весьма сходны. Размер их состав­ляет около 8800 пар нуклеотидов, на обоих концах геномов имеются длинные терминальные повторы. При различных нуклеотидных последовательностях геномов этих вирусов длинные терминальные повторы (области U3, Rи U5)ока­зались крайне консервативными. Так, штаммы вируса HTLV-I,выделенные в США и Японии, имели различия лишь в 15—16 из 754 оснований, составляющих терминаль­ные повторы [Josephs S. et al., 1984]. Оба вируса лейкоза взрослых больных передаются здоровым людям половым путем, через молоко матери, препараты крови и при тесном бытовом контакте (повреждения кожи, слизистых оболочек). Существуют бессимптомные формы болезни. Основными ан­тигенами, определяющими иммунитет у больных, являются белки внутренних компонентов вирионов (р24) и наружной оболочки (gρ6Γ), а также минорные gp68, р54, р46 и р12.

Инфекция может поражать обезьян (японских макак). До 20—30% животных имеют антитела против вируса серо­типа I. В общем вирус серотипа I вызывает более тяжелые заболевания, нежели вирус серотипа II. Структура их гено­ма показана на рис. 37 [Yamamoto N., Hinuma Y., 1985].

Как видно из рис. 37, она сходна со структурой генома дру­гих онковирусов, но отличается наличием области рХ у3'- конца генома. Эта область гомологична геномной ДНК нор­мальных крыс и. мышей, что может свидетельствовать о про­

исхождении этого гена от грызунов, как равным образом и вируса от вируса грызунов [Fukui К. et al., 1984]. Эта об­ласть, являющаяся длинной открытой рамкой считывания (LOR),кодирует синтез белка с молекулярной массой 42 000. Последний служит трансактиватором транскрипции вирусных генов [Goh W. et al., 1985]. При секвенировании генома HTLV-II₁провирус которого содержит 8952 пар нук­леотидов, был обнаружен ген, кодирующий протеазу. Этот ген частично захватывает области генов gagи роїи имеет соответственную рамку считывания. Таким образом, гены в геноме расположены следующим образом [Shimotohuo К. et al., 1985]: LTR— gag-—ген протеазы — рої — env—х— LTR.Сходную структуру генома имеют вирусы лейкоза ко­ров и СПИДа, а также, по-видимому, еще один вирус этой группы, ассоциирующийся с множественным склерозом [Koprowski H. et al., 1985], и Т-лимфотропный вирус афри­канских обезьян (STLV) [Watanabe Т. et al., 1986].

К вирусу HTLV-Iблизок вирус обезьян PT-STLV,выде­ленный из свинохвостой обезьяны: гомология нуклеотидных последовательностей этих провирусов составляет 90% [Ino­ue J. et al., 1986]. Любопытно, что нуклеотидная последова­тельность рируса HTLV-Iобнаруживает с геномом T-лим­фотропного вируса африканских обезьян (95%) большую гомологию, чем с вирусом азиатского подтипа (90%). C ви­русом Т-клеточного лейкоза человека сходны два Т-лимфо- тропных вируса обезьян (STLV),имеющих с ним высокую степень гомологии LTR.Один из этих вирусов поражает ма­как в Азии, другой — зеленых мартышек и шимпанзе в Африке [Watanabe Т. et al., 1986]. Вирус человека более родствен африканскому, нежели азиатскому подтипу. (О свя­зи этих вирусов со СПИД см. ниже.)

В эволюции онковирусов можно обнаружить две проти­воречивые тенденции. C одной стороны, их эволюция про­исходит сопряженно с эволюцией «хозяев», онковирусы как бы заключены в рамки эволюционирующей ветви живот­ных. C другой стороны, онковирусы «перескакивают» на отдаленные ветви эволюции органического мира. Первая тенденция хорошо иллюстрируется данными, полученными при изучении эндогенных вирусов типа. Cмлекопитающих. У обезьян Старого Света, человекообразных обезьян, а так­же у человека в геномах клеток имеются последовательнос­ти, родственные PHK эндогенного вируса павианов.' Степень гомологии при исследовании образцов разных видов про­грессирует [Benveniste R., Todaro G., 1976]. Как видно из рис. 38, эволюционный ряд приматов представляет собой дивергентно’эволюционную ветвь, в которой прослеживается прямая ветвь от приматов к человеку через азиатских обе-

Рис. 38. Гибридизация ДНК- зонда вируса павиана типа C с клеточными ДНК приматов. Степень гибридизации опреде­ляли после обработки гибридов S∕-Hyκπea3θft. По оси орди­нат— ΔΓ_m (⁰C) для ДНК-гиб­ридов относительно гибрида [³Я]-ДНК вируса павиана с гомологичной клеточной ДНК; по оси абсцисс — количество гибридов после обработки фер­ментом (%).

зьян (гиббона и орангу­танга), в то время как горилла и шимпанзе «об­разуют» самостоятельную ветвь. Сделано заключе­ние, что большая часть эволюции человека про­исходила вне Африки, вероятно, в Азии.

Другую тенденцию можно видеть при изуче­нии гомологии онковиру­сов, поражающих разные виды животных. Принци­пиальная возможность перехода онковирусов на эволюционно отдаленные виды была показана в опытах по заражению грызунов вирусами саркомы птиц. Реали­зация ,этих возможностей встречается на каждом шагу. Так, онковирусы кошек весьма близки к онковирусам грызунов. Как уже упоминалось, иммунологические перекресты имеются поч­ти у всех онковирусов млекопитающих и птиц. Есть веские ос­нования предполагать, что многие из них являются рекомби­нантами. Мы хотели бы возможность переходов онковиру­сов в новые виды организмов проиллюстрировать на приме­ре вируса RD114.Этот вирус является вторым эндогенным вирусом кошек; первый из них, вернее, первая группа эндо­генных вирусов, произошла явно от вирусов грызунов. Ви­рус RD114весьма близок к эндогенному вирусу павианов, и его иммунологическая близость к нему свидетельствует о сравнительно позднем происхождении вируса. При исследо­вании геномов семейства кошек было установлено, что про­вирус RD114имеется у мелких кошек и отсутствует у круп­ных кошек (львов, тигров, леопардов й др.). Поскольку кб-

шачьи разделились на крупных и мелких кошек 3—4 млн лет назад, то и заселение вирусами организма мелких ко­шек не могло произойти раньше. Этот небольшой срок был достаточен не только для перехода вирусов болезней обезь­ян в новую экологическую нишу, но и для заселения ими организма всех особей этой эволюционной ветви кошачьих, для которых вирус RD114является эндогенным.

Возникает вопрос, когда возникли онковирусы и почему они получили столь широкое распространение, ставши эндо­генными. На этот вопрос можно ответить предположительно. Тот факт, что онковирусы обнаружены у позвоночных начи­ная с рыб или пресмыкающихся, свидетельствует о сравни­тельно позднем их происхождении, хотя, как уже было ука­зано, структуры, сходные с ретровирусами, обнаружены и у беспозвоночных (насекомые). Среди ретровирусов онковиру­сы выделяются способностью захватывать клеточные гены, в то же время они, как и другие ретровирусы, имеют струк­туру транспозонов (наличие терминальных повторов, содер­жащих промоторы). В силу этого ретровирусы в целом и особенно онковирусы можно трактовать как транспозоны [Жданов В. M., 1984].

Какую роль они могут играть в эволюции позвоночных и какие факторы способствуют их сохранению, а не элимина­ции? Как транспозоны онковирусы, безусловно, полезны, и, чтобы не повторяться, мы отошлем читателя к разде­лам книги, в которых описана эволюция генетического ма­териала. Не следует забывать, что интеграция провируса создает иммунитет клетки против сходного экзогенного ви­руса, — отсюда возникает ксенотропность многих онковиру­сов. Что же касается неоплазий, вызываемых онковирусами, то они поражают старых особей, потерявших способность к репродукции, и поэтому онкогенность вируса вряд ли нано­сит вред популяции. В то же время онковирусы, вернее, их интегрированные провирусы, могут играть определенную роль в процессах дифференциации и регенерации.

Установлено, что антигены дифференциации (лучше все­го изучены антигены вилочковой железы) или по крайней мере часть их детерминируется онковирусами типа С. Не случайно поэтому активация эндогенных онковирусов на­блюдается в эмбриогенезе. Основываясь на этих данных, А. С. Шевелев (1977) выдвигает предположение, что у эука­риотов существует феномен трансгрессии, т. е. передача онковирусами генетической информации, детерминирующей полезные для вида физиологические функции клеток.

Об особой роли онковирусов в распространении генети­ческой информации могут служить наблюдения С. Bergmann и соавт. (1981). Они обнаружили в ДНК всех позвоночных

филогенетически высших, чем рыбы, нуклеотидные последо­вательности, около 1000 нуклеотидов, общих с таковыми трансформирующего гена вируса миелобластоза птиц. Кон­серватизм этих последовательностей указывает либо на ста­билизирующий отбор данного гена на протяжении сотен миллионов лет эволюции, либо о векторном их распростра­нении онковирусами, как это имело место, например, в слу­чае вируса RI)114кошек, происшедшего от вируса приматов.

C этими данными согласуются соображения R. Dulbecco (1985) о роли ретровирусов в природе. Он считает ретрови­русы транспозонами особого вида, у которых транспозиция основана на обратной транскрипции. Их биологическая роль как и других транспозонов, использующих обратную транскрипцию, связана с эволюцией. Будучи интегрирован­ными в геном клеток, они передаются по законам Менделя, в то же время в результате активации и образования вирио­нов они могут передаваться горизонтально. Однако имеются ретрогены, которые никогда не генерируют полных внекле­точных вирионов, хотя находятся в сотнях копий в геномах мышиных клеток — интрацистернальные частицы типа А. Наличие в длинных терминальных повторах ретровирусов промоторов, терминаторов, энхансеров, полиаденилатных сайтов, а также мобильность делают их важными регулято­рами работы клеточного генома. Мобильность их приводит к тому, что они могут активировать функционирование кле­точных генов или, наоборот, разрушать их. Но эти же свой­ства, а также способность захватывать клеточные гены мо­гут явиться причиной неопластической трансформации кле­ток. Наконец, указанные свойства ретровирусов делают возможным перенос генов от одного вида другому (что от­ражается в сложных серологических отношениях), а также родство онкогенов, обнаруженных у разных онковирусов, которые поражают разных животных.

Мы лишены возможности рассматривать пути эволюции подсемейства спумавирусов. Что же касается лентивирусов, то возможные пути эволюции их будут рассмотрены на при­мере вирусов СПИД.

Вирусы иммунодефицита человека^[II]

Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) был выделен в самостоятельную нозологическую единицу в 1981 г. Центром по контролю болезней США, который тогда

же признал эпидемическую природу заболевания [CDC, 1981]. Болезнь была выявлена в связи с увеличением числа случаев пневмоцистных заболеваний и саркомы Капоши. Ранее эти заболевания регистрировались у лиц, получав­ших иммунодепрессивную терапию, а с 1978 г. были обна­ружены у здоровых людей, у которых отмечались нарушения в системе клеточного иммунитета, не врожденные, а приоб­ретенные и не связанные с применением иммунодепрессан­тов.

В основе СПИД лежит избирательное поражение одной из популяций T-клеток, а именно T-хелперов (Г^-лимфоци- тов). В результате поражения и гибели популяции T-хелпе­ров абсолютное число их уменьшается и отношение T-хел­перы: Г-супрессоры (ОКТ4:ОКТ8), которое в норме состав­ляет 1,5—2,0, падает до долей единицы. Поскольку T-хелперы играют важную роль в активации клеточного им­мунитета, а Т-супрессоры угнетают его, нарушается вся система клеточного иммунитета. C этим патогенетическим механизмом СПИД связаны и его проявления: увеличение лимфатических узлов и нарушение их структуры; развитие пневмонии, вызываемой Pneumocystis carinii,генерализация саркомы Капоши, длительная диарея, продолжительная ли­хорадка, большая потеря массы тела, а также разнообраз­ные оппортунистические инфекции вирусной, грибковой и бактериальной природы. Болезнь протекает тяжело и около 50% заболевших умирают в течение первого года после по­явления выраженных признаков заболевания. Более под­робное определение СПИД дано в сводке ВОЗ [WHO, 1986].

Ретровирусная этиология заболевания была установлена группой ученых под руководством L. Montagnier, обозначив­шими выделенный вирус Lymphadenopathy-associated virus— LAV [Barre-Sinoussi P. et al., 1983], и подтверждена амери­канскими исследователями, обозначившими вирус human T Iymphotropic virus III — HTLV-III [Gallo R. et al., 1984] и AIDS-related virus — ARV-2 [Levy J. et al., 1984]. Вирус из­бирательно поражает популяцию Г-хелперов [Sarin P., Gal­lo R., 1986]. Вирус обнаружен также в сперме, костном моз­ге, лимфатических узлах, мозговой ткани и даже в моче [Salahuddin S. et al., 1985]. Однако в наибольшей концен­трации вирус выявляется в крови и сперме, в связи с чем и определяется эпидемиология СПИД как кровяной и поло­вой (венерической) болезни. Позже Международным коми­тетом по номенклатуре вирусов вирус был обозначен HIV (ВИЧ) — вирус иммунодефицита человека.

Пожалуй, ни одна из болезней не вызвала столь паниче­ских настроений у населения, как СПИД. Это и неудиви-

Таблица 17. Время удвоения числа случаев СПИД в США (данные приводятся на 13 января 1986 г.)

тельно: со времени регистрации первых заболеваний число их в США и некоторых странах Европы удваивалось каж- ι

дне полгода, а смертность среди зарегистрированных боль­ных достигла 50% или лаже превысила эту величину.

В табл. 17 представлены данные по США, где к тому вре- !

мени регистрировалось основное число (до 90%) заболева­ний. Возрастной и социальный профиль заболевших весьма ¹

характерен (табл. 18). За этот же период в остальных го­сударствах Америки' было зарегистрировано 1685 случаев, в том числе в Бразилии 540, в Канаде 435 и в Гаити 377 і

случаев.

Число заболеваний в Европе [WHO, 1986] за это время превысило 2000 человек, умерли 1005 человек (50,1%). Наи­большее число заболеваний зарегистрировано во Франции (573), ФРГ (377), Великобритании (287), Италии (140), Бельгии (131). Выходцы из Африки составляют небольшую часть заболевших (175 человек, 8,8%). Среди заболевших преобладают мужчины (91%) и примерно те же группы на­селения — гомо- и гетеросексуалисты, наркоманы, проститут­ки и в меньшей мере лица, получившие гемотрансфузию, и больные- гемофилией. В разных странах удельный вес этих групп колеблется в довольно широких пределах [Curran J. et al., 1985; Dowdle W., 1985]. В этом отношении интересны наблюдения, проведенные в Испании [WHO, 1986] (табл. 19). Среди групп риска наиболее пораженными оказались больные гемофилией, наркоманы, дети «серопозитивных» матерей и только на 4-м месте гомо- и гетеросексуалисты, хотя во всех этих группах йроцент пораженных оказался необычайно вы­соким. Возможно, однако, что имели место ложноположитель­ные реакции, связанные с применением иммуноферментного метода.

В США при первичном обследовании с использовани- \

ем этого теста 593831 донора положительные результаты

217

Таблица 19. Число случаев обнаружения антител против вируса СПИД у лиц, принадлежащих к различным группам риска, в Испании

(по данным на 1985 г.)

были получены в 0,80%, а при повторном—. результаты сов­пали в 0,25% случаев. В связи с этим были предприняты по­пытки усовершенствовать методы определения антител против вируса СПИД, в частности, было введено применение под­тверждающих тестов типа метода иммуноблотта.

СПИД обнаружен' в Африке, особенно в. государствах Центральной Африки. В отличие от Северной Америки и Ев­ропы здесь мужчины и женщины болеют одинаково часто, велика заболеваемость среди детей, у которых нередко раз­вивается саркома Капоши. Главным путем заражения явля­ются половой и семейный контакты. В Азии заболевания СПИД относительно редки [Kapita В., 1986].

О все более возрастающем значении СПИД как проблемы здравоохранения красноречиво свидетельствовали цифры, при­веденные G. Mahler (1986). К концу 1985 г. было зарегистри­ровано более 20 000 больных СПИД, из которых более 50% умерли. Из них 45% зарегистрировано в 1985 г. и более 75% за 1984—1985 гг. Ко времени конференции в Париже (июнь 1986 г.) 22 025 случаев были в Америке, 2283 — в Европе, 379 —в Африке, 214 —в Океании и 50 — в Азии. Хотя число заболеваний, зарегистрированных в Африке, пока невелико, по данным В. Kapita (1986), антитела против вируса обна­руживаются при обследовании населения в 4—6% (Сенегал, Заир) до 18—23% (Руанда, Уганда) случаев. Еще более- устрашающие цифры были приведены в докладе J. Curran (1985). По расчетным данным, хорошо совпадающим со ста­тистикой в США, к 1991 г. будет 1,5 млн инфицированных, из которых заболеют до 270 000 человек (возможные колеба­ния от 201 000 до 311 000). Из них умрут 179 000 (колебания

от 141 000 до 201000) и в 1991 г. заболеют 74 000 человек. При расходе на лечение одного больного 46 000 долларов стоимость лечения больных СПИД достигнет 8 млрд дол­ларов.

Учитывая это, имеются веские основания предполагать, что инфекция чаще всего протекает бессимптомно, реже в вы­раженной форме, а та статистика, по данным которой 50% заболевших умирают в течение ближайшего года, является своего рода вершиной айсберга. В этом смысле можно пони­мать оценки, согласно которым в США поражены 1—2 млн человек, а в Африке — до 10 млн человек.

При СПИД наиболее часто появляются антитела против белков наружной оболочки {gp41^en'°)и нуклеокапсида [p24z^a8).При этом частота реакций с внутренним белком за­висит от тяжести болезни: она велика при выраженных при­знаках болезни и меньше — маловыраженных. По-видимому, антиген выходит в кровь и вызывает образование антител при массовом разрушении лимфоцитов, что характерно для дале- козашедшей болезни. Для инфицированных вирусом СПИД характерно образование антител не только против процесси­рованных белков, но и против предшественников. При этом спектр антител зависит от стадии развития и выраженности болезни.

О малой заразности свидетельствует редкость заболеваний среди медицинских работников; единичные заражения описа­ны только после уколов иглами при взятии крови у больных СПИД.

Однако вернемся к вирусу СПИД, который, напомним, по­лучил обозначение LAV/HTLV-III,отражавшее сложный ха­рактер приоритетов, а затем унифицированное наименование HIV(ВИЧ)—вирус иммунодефицита человека {human immunodeficiency virus).Спор между Р. Галло и Л. Монтанье окончился в пользу последнего, и ВИЧ теперь относят к лен- тивирусам, к которым также относятся вирус инфекционной анемии лошадей и вирус Висна овец [Montagnier L., 1985]. Однако ближайшими родственниками ВИЧ (теперь его обо­значают как ВИЧ-I) являются серологическая разновидность ВИЧ, распространенная в Западной Африке (ВИЧ-I распро­странен в Центральной Африке) и обозначаемая как ВИЧ-П а также вирус иммунодефицита обезьян STLV-III.Все три вируса имеют иммунологически родственные антигены coreи отличаются по антигенам env,причем вирусы ВИЧ-I и ВИЧ-П менее, а вирусы ВИЧ-П и STLV-IIIболее родственны между собой. Вирусы иммунодефицита человека и обезьян имеют отдаленное родство с 3 другими лентивирусами (инфекцион­ной анемии лошадей, Висна и артроза — энцефалита коз) по внутренним антигенам, включая гены полимеразы и регуля­

торные гены [Pyper J. et al., 1986]. На основании молекуляр­ной} структуры было составлено [Gonda М. et al., 1986] генеа­логическое древо лентивирусов.

Структура генома ВИЧ и родственных им вирусов изучена достаточно детально. На геноме размещены гены в следующем порядке: r>'-LTR — gag — рої — sor — tat — trs∕art — env — Orf­s'.Продуктом гена gagявляется пропептид Pr55,который подвергается расщеплению с помощью вирусной протеазы сначала на промежуточные продукты Pr42и Prl5,а затем на конечные полипептиды р17, р24 и р7/р9. Продуктом гена enυ служит гликозилированный белок Pr 160,расщепляющийся на gρl20и gp41.Продуктами гена роїявляются белки комплек­са полимеразы (обратная транскриптаза) p66∕p51и эндонук­леазы р34. Возможно, их предшественником служит продукт Prl50,расщепляющийся на p22, ρ64∕p53и р34. Предположи­тельные продукты генов sorи Orf — это белки р23 и р27. Про­дуктом гена tatявляется р13 — трансактивирующий фактор транскрипции 1 atJJJ, присутствие которого увеличивает уро­вень синтеза вирусной PHK в 20—IOO раз. Белок IatIIIкоди­руется двумя участками ДНК в области 5376—5590 и 7936— 7979 (табл. 20).

Необходимо отметить, что в отличие от всех ранее описан­ных механизмов регуляции транскрипции эукариотических и вирусных генов область LTR,находящаяся под контролем tatIII,расположена правее стартовой точки инициации син­теза мРНК и обозначена TAR. У некоторых больных обнару­жены антитела против, белка tat.Есть данные' о том, что трансактиватор, продукт гена tat,действует не только на уров­не транскрипции, но и на посттранскрипционном уровне. В, отличие от этого белка продукт гена trs∕art,также являю­щийся трансактиватором, действует только на посттранскрип­ционном уровне. Третий трансактиватор, продукт гена sor, действует на поздних стадиях репродукции, предположитель­но на стадии сборки вирусных частиц. Таким образом; все 3 трансактиватора действуют последовательно, активируя раз­ные стадии инфекционного цикла.

Как уже указывалось, основные проявления патогенеза СПИД связаны с поражением популяции Т-хелперов, в кото­рых происходит размножение ВИЧ, сопровождающееся ги­белью клеток этой популяции. Однако эта первоначальная схема нуждается в серьезных коррективах. Действительно, рецепторами ВИЧ являются 74-рецепторы лимфоцитов, с ко­торыми взаимодействуют ' поверхностные гликопротеиды (gpl20)вируса. Но для гибели лимфоцитов не обязательно размножение в них вируса, так как трансмембранные глико­протеиды {gpl20∕gp41)могут вызывать образование сим- пластов и гибель клеток и без размножения [Maddon H. et al.,

Таблица 20. Продукты генов ВИЧ

1986]. Кроме того, чувствительны к вирусу макрофаги [Gen­delman H. et al., 1986], которые первично поражаются виру­сом, поскольку на поверхности также имеют рецепторы для ВИЧ. Между прочим, причиной частого поражения СПИД гомосексуалистов является не только высокая концентрация вируса в сперме, но и обилие скоплений макрофагов-в стен­ках прямой кишки. Что же касается поражений мозга, то и в этом случае вирус размножается преимущественно в макро­фагах [Koenig R. et al., 1986].

Поражение макрофагов приводит к нарушению синтеза и процессинга СЗ-компонента комплемента, причем это являет­ся ранним симптомом: у инфицированных ВИЧ характерная полоса СЗ-компонента комплемента исчезает задолго до про­явления заболевания и инверсии отношения Т4 : Т8. Таким образом, поражение Т-хелперов является вторичным, хотя и решающим проявлением патогенеза СПИД. В противополож­ность этому В-лимфоциты активируются, с чем, по-видимому, связано раннее появление специфических антител при СПИД.

Для изучения вариабельности генома ВИЧ были сравнены нуклеотидные последовательности генов env,а также участ­ков генов gagи рої.Оказалось, что небольшим вариациям подвержены участки молекулы гена enυ,выступающие сна­ружи ободочки вириона, которые кодируют потенциальные антигенные сайты. В то же время значительные участки этого гена, а также генов gagи роїв, высокой степени консерватив­ны, что позволяет сдержанно относиться к предвзято негатив­ной оценке возможности получения вакцин против этой ин­фекции.

По ряду свойств ВИЧ сближается с другим лентивиру- сом — вирусом инфекционной анемии лошадей. Его гликопро­теиды gρ90и gρl5меняют антигенную структуру в ходе ин­фекционного процесса, чем обусловлены особенности течения этой инфекции — длительные ремиссии, сменяющиеся обост­рениями. Внутренние белки (pl5, р26, р9) такой изменчиво­стью не обладают [Salinovich О. et al., 1986].

Как уже указывалось, ВИЧ имеет четко выраженный тро­пизм к Т-хелперам, что связывают с тропизмом вируса к Т-4-рецепторам, которые в то же время являются рецепторами для интерлейкина-2 [Dalgleish A. et al., 1984].

Существенным компонентом рецепторов для ВИЧ является антиген СД4 (Т4)—антиген популяции Т-хелперов. Это было показано в опытах с инфекцией клеток псевдотипом вируса везикулярного стоматита и ВИЧ и нейтрализацией этих ан­тигенов, препятствующей развитию инфекции [Dalgleish А. et al., 1984].

По-видимому, репликация ВИЧ мало отличается от реп­ликации других ретровирусов, за исключением того, что ВИЧ

имеет выраженные цитолитические свойства, буквально ист­ребляя популяцию Т-хелперов. Пока что не вызывают опти­мизма попытки химиотерапии СПИД (начиная от иммуности­муляторов и кончая ингибиторами обратной транскриптазы) [Rouvray D. et al., 1985; Lane H. et а!., 1985; Norman C., 1985; Fox J., 1986]. Поэтому большое значение придается изменению социального поведения лиц, относящихся к группам повышен­ного риска.

У шимпанзе ВИЧ вызывает персистентную инфекцию [Fultz P. et al., 1986] с поражением центральной нервной сис­темы [Gajdusek D. et al., 1985], сходным с поражением ее у людей [Snider W. et al., 1983]. Похожие на СПИД человека заболевания у низших обезьян (макак) вызываются разными вирусами, в частности, онковирусами типа Д, отличными от вируса Мезона —Пфайзера [Marx P. et al., 1984]. Однако для проблемы СПИД человека не эти вирусы представляют ин­терес, а вирусы иммунологически родственные ВИЧ. От аф­риканских зеленых мартышек [CerropHthe cus Ciethiops)был выделен вирус, серологически близкий LAV∣HTLV-III [Kan- ki P. et al., 1985]. Проблема вирусов, вызывающих СПИД у обезьян, явилась предметом специального обсуждения ВОЗ [WHO, 1985]. Было показано, что наряду с вирусами, родст­венными Т-лимфотропному онковирусу человека [HTLV-I) и вирусу Мезона — Пфайзера, от обезьян с признаками СПИД были выделены вирусы, иммунологически родственные виру­су Lavihtvl-IIL

Теперь после изложения элементарных данных о вирусе и вызываемых им заболеваниях можно рассмотреть проблему происхождения и эволюции СПИД. Прежде всего следует отбросить как неверное утверждение о том, что СПИД — но­вая болезнь, возникшая если не в 1981 г., то, скажем, в 1978 г. Она так же «нова», как болезнь легионеров, которую до из­вестной вспышки не диагностировали, или как инфаркт мио­карда, который в прошлом столетии называли разрывом серд­ца. Рассмотрим СПИД в СССР, который начали изучать только в 1984 г.

Первой выявленной и зарегистрированной больной оказа­лась девочка 11 лет, которая в возрасте около 2 лет получала гемотрансфузии, а в 5 лет заболела лимфоаденопатией. Диаг­ноз СПИД был установлен с помощью серологических и им­мунологических тестов. Девочка заболела в 1977 г., а зара­зилась в 1974 г. А когда же был инфицирован один из доно­ров, чью кровь она получила? Наверное, ранее 1974 г. Аналогично можно рассуждать и в отношении случаев СПИД в США и в любой другой стране. Таким образом, совершенно ясно, что СПИД начал существовать не в 80-е и не в 70-е го­ды, а значительно раньше. Или, например, в Африке эпиде­

миология СПИД наиболее «натуральна», так как заражение происходит путем естественного полового и бытового контак­та и характерные проявления болезни в виде саркомы Капо- ши часто и давно встречаются у детей. Нет решительно ни­каких оснований говорить о СПИД как о новой болезни для Африки.

Нам представляется СПИД такой же древней болезнью, как и человечество. Вероятно, «колыбель» его — Африка — явилась местом происхождения, там был и источник проис­хождения вируса. Сходный вирус макак резусов или зеленых мартышек [Montagnier L., 1986] имеет гомологию нуклеотидов и серологическое родство с вирусом СПИД. Возможно, что речь идет о дивергентном развитии нескольких вирусов, один из которых эволюционировал вместе с человеком, возможна и рекомбинантная природа этого вируса на основе взаимо­действия онковирусов типа В и C [Toh H., Miyata T., 1985]. «Становление» этого вируса могло произойти 3—5 млн лет назад, и с тех пор он проделал определенную эволюцию как в месте своего происхождения (Африка), так и на других континентах, где расселился человек. Обращает на себя вни­мание отсутствие «собственных» заболеваний в Юго-Восточ­ной Азии. Что это — низкая восприимчивость монголоидной расы к вирусу, или низкая заселенность вирусом этой эколо­гической ниши, или просто отсутствие достоверных сведений о распространенности СПИД в этом регионе?

Применительно к СССР можно оценить автохтонную по­раженность порядка 1 : IOO 000. Если исходить из этой цифры, то ежегодно заражаются около 2500 человек, а за 10 лет «кумулируется» 25 000 инфицированных. У значительной ча­сти (80%), по-видимому, инфекция бессимптомная или в суб­клинической форме. Поэтому если даже будет обследовано 10% населения, то будет выявлено не более 2500 инфициро­ванных, а среди них только 500 больных. Конечно, эти расче­ты весьма произвольны, но цель их — поставить вопрос: а мог ли при такой небольшой интенсивности эпидемического про­цесса выжить вирус? Думается, что мог, так как невысокая заразительность инфицированного компенсируется длитель­ным, иногда пожизненным носительством вируса. Таким об­разом, имеются и «медленный» вирус, и «медленная» инфек­ция, и «медленная» эпидемиология. Вероятно, этот тип эпи­демического процесса был характерен для первой половины нашего столетия в странах Европы и Америки. Во второй половине XX в. многие страны освободились от колониальной зависимости и общение между людьми резко интенсифициро­валось. В частности и в особенности это относится к странам Африки, где, несомненно, существуют свои «естественные» очаги СПИД, мужчины и женщины поражаются с примерно

одинаковой частотой, среди населения 3—7% человек имеют антитела против вируса СПИД, а у проституток частота их обнаружения доходит до 35—30% [Georges А., 1985]. Отме­тим, что гомосексуализм в этих местах относительно редок.

Для колониальных стран процесс реинтродукции вируса СПИД начался раньше — во второй половине прошлого сто­летия, и население именно этих стран, владевших колониями в Африке (Франция, Бельгия и др.), оказалось наиболее по­раженным СПИД.

В особом положении оказались США, так как, во-первых, ввоз рабов в США и страны Карибского бассейна начал ин­тенсивно проводиться еще с конца XVIII в., во-вторых, в на­чале 60-х годов в США произошла так называемая «сексуаль­ная» революция (она охватила и ряд стран Западной Евро­пы), легализировавшая промисквитет и гомосексуализм и другие аналогичные проявления «свободной личности». Все это не могло не привести к взрыву эпидемии СПИД, приняв­шей характер национальной катастрофы. Быть может, реин- тродуцированные африканские штаммы вируса СПИД обла­дали повышенной вирулентностью по сравнению с эндемиче­скими штаммами Европы и Северной Америки. Уже говорят об обратном оттоке СПИД из США и Европы в Африку [Biggar R., 1986].

Перспективы борьбы со СПИД пока не слишком оптими­стичны, поскольку эффективных лечебных средств пока не найдено [Fox J., 1986], а выраженная изменчивость вируса ставит препятствия на пути получения эффективных вакцин. Впрочем, оценки темпов изменчивости этого вируса некото­рыми авторами [Haseltine W., 1986] нам представляются явно завышенными. Не следует также недооценивать санитарных мер, диагностики СПИД у доноров и, наконец, изменения уклада общественной жизни вплоть до необходимости «ущем­ления» юридическими законами прав «свободных личностей», угрожающих здоровью и жизни народа. В этом отношении здравый смысл советского народа и юридических законов является залогом того, что нашей стране СПИД не угрожает катастрофой, хотя и остается серьезной проблемой медицины и здравоохранения.

Дополнение к авторскому тексту'. Немногим более двух лет прошло со времени написания настоящей кни­ги, а уже появились новые данные о возбудителе СПИД, бо­лезни, принявшей характер пандемии. Если учесть, что ВИЧ был открыт в 1983 г., а его этиологическая роль при СПИД окончательно доказана в 1984 г., то период исследований из­меряется 5—6 годами. За такой короткий срок был достигнут

¹Раздел написан А. Г. Букринской.

поразительный прогресс в этой области знаний. Большую роль- сыграли молниеносная перестройка научных исследований,, создание новых лабораторий и даже институтов, установление широких научных международных контактов, которые обес­печили высокий темп научных исследований. Нет сомнения в том, что ВИЧ является наиболее сложным среди других, патогенных для человека -вирусов. Однако в настоящее время о нем известно больше, чем о многих других патогенных аген­тах. На примере ВИЧ были открыты новые классы явлений: и механизмы патогенности, а некоторые из них впоследствии были обнаружены и у других вирусов.

Несомненно, ошеломительные успехи в изучении возбуди­теля СПИД оказались возможны благодаря высокому мето­дическому уровню исследований по молекулярной биологии, и генной инженерии. Следует упомянуть, что всего лишь 3 го­да назад рядом ученых высказывалось мнение о том, что че­ловечество не подготовлено к решению такой сложной проб­лемы, как СПИД, и на фоне наших скудных знаний о моле­кулярных основах жизнедеятельности клетки едва ли? возможно выявить причины многочисленных и необычных патологических изменений при СПИД [Haseltine W. А., 1986]. По мнению У. Хазелтайна, любой успех в области контроля СПИД будет случайной удачей исследователя и «подобен* удачному в-ыстрелу в темноте» (так и называется его статья: «Выстрелы в темноте», 1986 г.), поскольку не будет основан: на научных знаниях. Однако пессимизм ведущего специалиста в области молекулярной биологии СПИД оказался чрезмер­ным, и за короткий срок, через 2—3 года, были получены, ответы на большинство поставленных им вопросов. К сожа­лению, в настоящее время приобретенные знания не получили непосредственного выхода в область профилактики и лечения СПИД. Это положение отражает сказанная на III междуна­родной конференции по СПИД в 1988 г. крылатая фраза: «Блестящие победы в лаборатории и полный провал на ули­це». Тем не менее нет сомнения в том, что эти неудачи вре­менные и вскоре будут выработаны меры борьбы с пандемией СПИД такие же не тривиальные, как и сам вирус.

.Не будет преувеличением сказать, что В. М. Жданов, как. опытный эпидемиолог (одна из его основных специальностей)-, первый в нашей стране распознал ту угрозу, которую несет- СПИД для населения страны. На фоне общего благодушия прозвучал его тревожный голос со страниц центральных газет и научных журналов как предупреждение о том, что нам не- избежать эпидемии СПИД и на нашу страну неуклонно на­двигается ее угроза. В своей последней статье он писал: «Хотя число заболеваний СПИД в СССР невелико и большая часть их приходится на лиц иностранного происхождения, было бы-

величайшей и непростительной беспечностью полагать, что пандемия СПИД пройдет мимо нас стороной... СПИД — не «национальная, а глобальная проблема, требующая для своего решения объединения международных усилий под эгидой Все­мирной организации здравоохранения, необходима наступа­тельная стратегия и тактика борьбы со СПИДом. Здесь может пригодиться опыт, накопленный при искоренении оспы. Но ■борьба со СПИДом значительно сложнее, потребует несрав­ненно больше сил и средств, займет не одно десятилетие. Нельзя допустить, чтобы СПИД стал чумой XXI века, истреб­ляющей сотни миллионов» [Жданов В. M., 1987]. В. М. Жда­нов настаивал на том, что необходимы безотлагательные ме­ры для заслона ввоза вируса в нашу страну, пока еще не поздно. Вскоре после смерти В. М. Жданова принят ряд со­ответствующих правительственных указов.

В последние годы жизни В. М. Жданова СПИД стал ос­новной проблемой, над которой он работал и в которую вло­жил много сил и здоровья. В Институте вирусологии им. Д. И. Ивановского АМН СССР, который он возглавлял, очень оперативно были развернуты научные исследования по изу­чению вируса и созданию двух диагностических тест-систем, по получению рекомбинантных вирусных белков и монокло­нальных антител. В. М. Жданова волновал вопрос о про­исхождении вируса и его эволюции, о взаимоотношении его с другими ретровирусами и лентивирусами животных.

Вскоре после открытия возбудителя СПИД появились со­общения, в том числе и в нашей стране, об искусственном происхождении вируса «и его создании в лабораториях Пента­гона как вида биологического оружия. Эта кампания, исполь­зуя неубедительные аргументы, нанесла большой вред науч­ным контактам СССР и США и на несколько лет затормозила начало совместной работы советских и американских ученых. В. М. Жданов категорически выступал против этой концепции. По его мнению, чрезмерно сложная структура генетического аппарата вируса полностью исключает возможность создания вируса с помощью человеческих рук. Правота этого сообра­жения подтвердилась позже. Лишь совсем недавно стали из­вестны генетические элементы вирусного генома, функциони­рующие в сложном взаимодействии друг с другом и с други­ми вирусными генами.

Во время работы В. М. Жданова над книгой появились первые сообщения о выделении на территории Западной Аф­рики вируса иммунодефицита обезьян (ВИО), которым были заражены африканские зеленые мартышки, а вскоре и вируса иммунодефицита человека типа 2(ВИЧ-2), который занимает промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО. В. М. Жда­нов немедленно оценил значение этих вирусов для понимания

эволюции ВИЧ и использовал данные о первичной структуре их геномов для трактовки эволюционных представлений. Каю оказалось, помимо 3 структурных генов gag, роїи env,нахо­дящихся в составе всех ретровирус'ов, ВИЧ имеет в своем: составе еще 6 неструктурных генов, продукты 4 из них явля­ются трансактиваторами. Это новая группа регуляторных белков, обладающих уникальной способностью активировать, функцию структурных и неструктурных генов, в том числе и самих себя. C экспрессией этих генов в значительной степени связаны активация и экспрессия провируса. Функции данных генов были изучены и уточнены лишь в последнее время, в связи с чем они получили новые названия, не фигурирующие в предыдущем разделе книги.

Эти гены следующие: 1) tat(от англ, trans,-activator of transcription),название гена сохранено; 2) гео (от англ. regulator of expression of virus proteins),прежнее название art, trs∖ 3) vif (от англ, υirion Infectivity factor),старое на­звание sor; 4) пе) (от англ, negative regulatory factor),преж­нее название 3'-orf.Гены с неизвестными функциями — vpr и vpu.Наиболее активным регуляторным геном является tat, включение которого способно в 1000 раз усилить репликацию вируса. Его действие обусловлено связыванием продукта гена с областью TAR,находящейся в месте транскрипционного старт-сигнала в LTRи распространяющейся на 70—80 нук­леотидов в лидерную область. Стимулирующий эффект рас­пространяется на все вирусные гены, как на структурные, так и регуляторные, и приводит к их одновременной транскрип­ции, благодаря чему начинается взрывообразное образование вирусных частиц.

Второй регуляторный ген revприводит к избирательной активации синтеза структурных белков, замедляя синтез ре­гуляторных белков. Продукт гена revвзаимодействует с кэп- структурой в составе длинных мРНК.

Третий регуляторный ген nefявляется негативным регу­лятором, который замедляет транскрипцию вирусных генов¹. Вторично он обеспечивает состояние равновесия, устанавли­вающееся между вирусом и организмом. Продукт гена nef взаимодействует с начальной последовательностью в LTR, негативным регуляторным элементом NRE.Взаимодействие механизмов, включающихся генами nefи tat,может приво-

дить к стационарному состоянию, при котором вирус может лишь ограниченно реплицироваться и не вызывать гибели клеток. Взаимодействие продуктов генов nefи revтакже будет угнетать синтез регуляторных и структурных белков, и провирус будет находиться в негативном состоянии. Ско­рее всего взаимодействие этих 3 генов обеспечивает ответ по принципу «все или ничего». Четвертый ген vifкодирует синтез белка, который повышает способность зрелой вирус­ной частицы заражать клетку. Механизм действия этого белка пока не выяснен. Остальные два гена vprи vpu,по-видимому, также кодируют синтез регуляторных белков, однако их функ­ции еще не установлены [Хазелтайн У., Вонг-Стааль Ф., 1988].

ВИЧ-2 имеет сходную с ВИЧ-1 организацию генома, что указывает на их общее эволюционное происхождение. Не очень высокая гомология генома подтверждает, что оба виру­са являются различными членами группы ВИЧ, а'-не вариан­тами одного и того же вируса [Guyader М. et al., 1987]. По структурной организации генома ВИЧ-2 ближе к ВИО, чем к ВИЧ-1. Длина генома ВИЧ-2 и ВИО несколько больше, чем у ВИЧ-1 (соответственно 9671 и 9200 нуклеотидов). В составе генома ВИЧ-2 и ВИО есть ген vpx,отсутствующий у ВИЧ-1, и в то же время нет гена vpu.Гомология ВИЧ-1 и ВИЧ-2 по наиболее консервативным генам gagи potравна соответст­венно 56 и 60%, по другим генам она не превышает 30—40% [Guyader М. et al., 1987], ВИЧ-2 имеет более высокую гомо­логию генома с геномом ВИО и более широкие антигенные перекресты не только по антигенам роїи gag,но и епо. Антигенные связи ВИЧ-1 и ВИЧ-2 ограничиваются антигена­ми роїи gag.

В. М. Жданов придерживался точки зрения, что источни­ком происхождения ВИЧ является сходный вирус африкан­ских обезьян резусов или зеленых мартышек, который сохра­нил гомологию нуклеотидов и серологическое родство C ВИЧ, и все 3 вируса произошли от общего предка. В настоящее время это мнение является общепринятым, но оно вызвало немало нареканий, когда впервые несколько лет назад В. М. Жданов опубликовал ряд журнальных и газетных статей.

Почти одновременное появление очагов инфекции ВИЧ-1 в Центральной Африке и ВИЧ-2 в Западной Африке едва ли можно объяснить одновременными мутациями в предшеству­ющем непатогенном ретровирусе или случайным возникнове­нием двух новых для человека вирусов, В. М. Жданов пола­гал, что СПИД — столь же древняя болезнь, сколь древне человечество, и местом происхождения его является Африка, а источником происхождения — сходный вирус обезьян резу­сов или зеленых мартышек. Вирусы могли возникнуть 3—

5 млн лет назад и с тех пор проделали определенную эволю­цию как в месте своего происхождения (Африка), так и на других континентах. Эта точка зрения, впервые высказанная В. M.. Ждановым, имеет своих последователей. М. Фуказава и соавт. (1988) также полагают, что ВИЧ и ВИО дивергиро- вали миллионы лет назад и эволюционировали постепенно с эволюцией приматов. Авторы определили нуклеотидные последовательности ВИО, выделенного от африканских зеле­ных мартышек, и провели их сравнение с геномами ВИЧ-1, ВИЧ-2 и ВИО азиатских макак. ВИО, выделенный от афри­канских зеленых мартышек, отличается от других вирусов иммунодефицита, хотя он несколько ближе к ВИЧ-2 и ВИО азиатских макак, чем к ВИЧ-1. В то же время ВИО макак очень сходен с ВИЧ-2, а ВИО зеленых мартышек значитель­но отличается от ВИО макак. Определение нуклеотидных последовательностей ВИО, выделенного от мандрил, также показало, что этот вирус отличается от других ВИЧ и ВИО, включая ВИО африканских зеленых мартышек, и почти в равной степени «удален» от ВИЧ-1, ВИЧ-2, ВИО макак и зеленых мартышек. М. Фуказава и соавт. трактуют эти дан­ные как доказательства дивергенции вирусов в период ди­вергенции приматов и появления в. результате эволюции при­матов видоспецифических вирусов. Если и произошла меж­видовая трансмиссия вируса, полагают авторы, это случилось в древние времена. Что касается ВИЧ-1 и ВИЧ-2, они также отделились в то время, дивергировали в процессе эволюции человека, по-видимому, в различных изолированных популя­циях и различных ареалах. Такой же точки зрения придержи­вался К. Мульдер (1988). Сравнивая первичную структуру геномов ВИЧ и ВИО, он приходит к выводу, что их сущест­венные отличия отвергают возможность цроисхождения ВИЧ от вирусов африканских зеленых мартышек в обозримом про­шлом и лентивирусы произошли от общего предшественника вирусов приматов Старого Света и человека и эволюциони­ровали вместе со своими «хозяевами».

Несомненно, эта концепция вызывает ряд вопросов. Если ВИЧ-1 и ВИЧ-2 дивергировали в результате эволюции чело­века, почему ВИЧ-2 имеет большее генетическое родство с ВИО? Почему ВИО вызывает болезнь лишь у азиатских ма­как, содержащихся в неволе? Каким образом ВИЧ сохранил­ся в организме человека до 60-х годов? Сомнения в. правоте этой концепции у некоторых авторов вызывает то, что болезнь не регистрировалась и вирус не проявлял себя. Однако и это может иметь ряд объяснений. В. М. Жданов предполагал, что патогенность вируса была невысокой и вирус не вызывал клинических форм заболеваний благодаря установившемуся равновесию между вирусом и организмом, вызванному как

низкой вирулентностью вируса, так и относительной устойчи­востью организма. В настоящее время появилась материаль­ная основа для такого предположения: наличие в составе ВИЧ и ВИО гена nefс негативной регуляцией, продукт кото­рого способен подавлять функции структурных и неструктур­ных генов. Такую ситуацию можно сравнить с зараженностью обезьян ВИО. Эти вирусы были выделены от разных видов обезьян в Африке и Азии.

ВИО широко распространен среди африканских зеленых мартышек, заражая 30—70% популяции, однако он лишен патогенных свойств и у этих обезьян не вызывает заболева­ния. При этом вирус способен к активной репликации в лим­фоцитах крови зеленых мартышек, но не вызывает цитоли­тического эффекта. Однако вирус иммунодефицита, выделен­ный от содержащихся в неволе азиатских макак, обладает патогенными свойствами и вызывает у обезьян заболевания, сходные со СПИД человека. Он заражает ту же популяцию Т-лимфоцитов — Т-помощников, рецептором для него также являются молекулы CD4на поверхности Т-клеток, он вызы­вает состояние иммунодефицита, обусловленное, так же как и у человека, снижением количества 7Жклеток и нарушением их функции. Животные погибают от вторичных инфекций, похожих на оппортунистические инфекции при СПИД. Одна­ко вирус не был обнаружен у диких азиатских макак. Пред­полагалось, что больные макаки были заражены в неволе и источником их заражения были африканские зеленые мар­тышки, содержащиеся в том же питомнике. Но при изучении геномов вирусов, выделенных от азиатских макак и африкан­ских зеленых мартышек, показаны существенные различия между ними, свидетельствующие о независимой эволюции этих вирусов [Fukasawa М. et al., 1988].

В то же время обнаружено и большое сходство в органи­зации геномов ВИЧ и ВИО и их серологических свойствах. Есть данные о том, что по вирулентности для людей ВИЧ-1 и ВИЧ-2 также существенно различаются. При заражении ВИЧ-2 заболевание протекает менее остро, чем при зараже­нии ВИЧ-1, и не ведет к столь неотвратимому и быстрому концу. Генетический аппарат этих вирусов имеет различия. Например, в составе ВИЧ-2 и ВИО отсутствует ген vpu,про­дукт которого, возможно, повышает патогенность вирусов. Напротив, у ВИЧ-2 и ВИО есть ген vpx,продукт которого может обладать функцией репрессора активаторов- и умень­шать патогенность вирусов. Вирулентность изолятов ВИЧ-1 также может варьировать в широких пределах. Можно до­пустить возможность длительного сосуществования вируса и организма, тем более что сама биологическая природа ретро- вирусов — обязательный этап интеграции вирусного генома

с геномом клетки-хозяина, образование провируса и наследо­вание его вместе с хромосомной ДНК, наличие непатогенных эндогенных ретровирусов, передающихся вертикально — обос­новывает возможность сосуществования представителей этого семейства с клеткой без губительных последствий для «хо­зяина».

Подтверждением этой возможности является, например, более высокий уровень антител против ВИЧ-2 у старших по возрасту африканских проституток по сравнению с таковым у молодых. Следовательно, с возрастом увеличивается число случаев контакта с вирусом и инфекция не заканчивается летальным исходом. Известны случаи заражения обоими ви­русами. Например, проститутки Западной Африки, заражен­ные ВИЧ-2, часто позже заражались ВИЧ-1. В том случае, если эта инфекция будет протекать не столь тяжело и не вы­зывать губительных последствий, могут быть определены новые подходы к созданию вакцины против СПИД с «участи­ем» ВИЧ-2.

Аналогичные соображения об эволюции ретровирусов вы­сказывались и по поводу происхождения Г-лимфоцитарных вирусов человека HTLV-Iи HTLV-ILКак и в случае возбу­дителя СПИД, вскоре после открытия HTLVбыл выделен близкий ему по свойствам вирус у обезьян (японских макак), который обозначен как STLV.Организация генома обоих вирусов идентична, а их нуклеотидные последовательности почти одинаковы, гомология достигала 90—95%. Вирус обезь­ян вызывал у макак рак лимфоидной ткани подобно тому, как вирус человека вызывал лейкоз. Вскоре было обнаруже­но, что STLVзаражает и африканских, и азиатских обезьян Старого Света; уровень зараженности варьирует от 1 до 40%. При этом вирус человека более родствен вирусу, выделенно­му от африканского шимпанзе и африканской зеленой мар­тышки (95% гомологии), чем вирусу азиатской макаки (90% гомологии). На этом основаны гипотезы о происхождении HTLVот вирусов обезьян. Большую роль в возникновении и эволюции вируса человека сыграл вирус, заражающий афри­канских обезьян. В соответствии с одной из гипотез HTLV произошел от вируса, заражавшего общего предка крупных человекообразных приматов в эпоху эоцена, т. е. около 40 млн лет назад. Это заключение основано на том, что 5% различие в нуклеотидных последовательностях вирусов человека и обезьян достаточно существенно и свидетельствует о дивер­генции вирусов параллельно с дивергенцией линии приматов Нового и Старого Света. После этого вирусы обезьян и чело­века проделали параллельную эволюцию вместе со своими «хозяевами» [Эссекс M., Канки Φ., 1988].

В то же время при такой длительной независимой эволю­

ции двух вирусов едва ли могла сохраниться столь высокая степень гомологии, как 95%. Поэтому другая концепция про­исхождения HTLVпредполагает, что HTLVвозник в менее отдаленные времена. Например, он мог возникнуть в Африке, когда один из вариантов вируса обезьян приобрел способ­ность циркулировать среди людей, а затем этот вариант рас­пространился в страны Нового Света в результате работор­говли и в Японию, куда его завезли португальские торговцы- мореплаватели.

Как и в случае HTVL,альтернативная изложенной выше точка зрения на происхождение вирусов иммунодефицита основывается на том, что эти вирусы дивергировали' не мил­лионы лет назад, в далекие доисторические времена, а в обо­зримом прошлом, менее 1000 лет назад. Срок возникновения вирусов у разных авторов варьирует от 40 [Smith Т. et al., 1988] до 140 [Sharp P., Vi W.-H., 1988] и 280 [Yokoyama S. et al., 1988] лет. Эта концепция основана на том факте, что нуклеотидные замены в геномах ретровирусов накапливаются в миллионы раз быстрее, чем в ядерных ДНК высших организ­мов. Огромная скорость мутационного процесса обусловлена высокой скоростью ошибок при репликации вирусных PHK и синтезе ДНК на РНК-матрице. В результате возможна одна ошибка на IO³или IO⁴оснований, в то время как для ДНК скорость ошибки не превышает одной на IO⁹[Реппу D., 1988]. Поэтому эволюция у ретровирусов могла протекать в милли­он раз быстрее, чем в случае ДНК-геномов.

Для определения филогенетической истории возникнове­ния вирусов иммунодефицита были использованы традицион­ные подходы, основанные на расчете числа мутаций в вирус­ных геномах. В основе такого расчета лежит определение времени по скорости замен нуклеотидов на один сайт за один год. Однако для ВИЧ такой подход оказался осложненным по нескольким причинам: недостаточное число изолятов с из­вестной структурой генома, высокая вариабельность извест­ных штаммов ВИЧ-1, которая затрудняет идентификацию гомологичных последовательностей, и, главное, отсутствуют данные о временных соотношениях штаммов как калибровоч­ных точек из-за короткой эпидемиологической истории виру­сов. Наиболее старый изолят ВИЧ-1, выделенный в Заире из хранившегося образца крови, относится всего лишь к 1976 г. [Smith Т. et al., 1988].

Т. Смит и соавт. (1988) построили эволюционное древо для вирусов иммунодефицита, используя 5 изолятов ВИЧ-1, два ВИЧ-2 и два ВИО. Сравнения проводили по наиболее вариабельному гену envс целью выявления наиболее консер­вативных сайтов и исключения недостоверных различий. В гене envимеются 3 консервативные области, связанные с

функцией белка: цистеиновые остатки, сайты гликозилирова­ния и сайт протеолитического нарезания. Авторы исходили из того, что скорость мутаций была постоянной в течение всей филогенетической истории вирусов (теория молекуляр­ных часов). У всех изолятов отличие ВИЧ-1 1976 г. от более «свежих» изолятов составляет 11,6 + 2,0 замен на 1000 в год для 3-го нуклеотида кодона. У двух изолятов ВИЧ-2, выде­ленных с разницей в 1¹∕₂года, обнаружено 21+5 замен на 1000 в год. Это позволяет определить период дивергенции ВИЧ-1 и ВИЧ-2 в 37 лет, что совпадает, как полагают авто­ры, с началом эпидемии в Африке, на Гайте и в США. Дей­ствительно, серологические и клинические данные указывают на распространение ВИЧ-инфекции в Африке в середине 50-х годов [Plot P. et al., 1988; Curran J. W. et al., 1988], а в США в 1969 г. [Smith Т. et al., 1988]. На основании полу­ченных данных построено эволюционное древо, которое, одна­ко, показано без корней. Эта схема не исключает того, что вирусы обезьян могли произойти от вирусов человека, а не вирусы человека от вирусов, обезьян.

Анализируя данные Т. Смита и соавт., Д. Пенни (1988) пытается выявить те корни эволюционного древа, которые позволили бы определить происхождение вирусов. Если Т. Смит и соавт. уравнивают скорости эволюции ВИЧ-1 и ВИЧ-2, то Д. Пенни останавливается скорее на том варианте эволюции, при котором корень древа ближе к ВИЧ-2, по­скольку скорость мутационного процесса у ВИЧ-1, как у бо­лее вирулентного штамма, должна быть выше.

М. Мак-Клюре и соавт. (1988) построили эволюционное древо для 17 ретровирусов, включая ВИЧ, по скорости мута­ций в наиболее консервативном гене роїи наименее консер­

вативном гене env.Как и следовало ожидать, в первом слу­чае было получено более однородное древо, чем во втором.

Срок эволюции ВИЧ, равный 280 годам, был определен исходя из предположения, что наиболее консервативный ген роїлентивирусов мутирует с той же скоростью, как и вирус­ные онкогены, т. е. 500 замен на один сайт в год [Yokoyama С. et al., 1988]. Однако другие авторы исходят из более высокой скорости замен в гене рої —960 и полагают, что ВИЧ-1 и ВИО дивергировали примерно 150 лет назад, ВИЧ-2 и ВИО —ⁱ 30 лет назад, а лентивирусы приматов отделились от вирусов Висна около 300 лет назад [Sharp P., Li W.-H., 1988].

Авторы эволюционных теорий не исключают возможности, что ВИЧ-1 и ВИЧ-2 возникли независимо друг от друга от ВИО. Рассматривается возможность того, что ВИЧ-1 произо­шел от ВИЧ-2 как особо вирулентный штамм в соответствии с более коротким инкубационным периодом и, следовательно, с большей скоростью эволюции в связи с большим количест­вом мутаций [Penny D., 1988].

Подобные расчеты вызывают критику некоторых эволю­ционистов. Так, К. Мульдер (1988) считает эти определения

ошибочными, так как они основаны на ложной идентичности. Поскольку вирус африканских зеленых мартышек значитель­но отличается от ВИЧ, вирусы человека не могли произойти от вирусов обезьян в недавнем прошлом. Скорее всего эти вирусы имели общего предшественника среди вирусов прима­тов. Таким образом, К- Мульдер полностью разделяет точку зрения В. М. Жданова. В. М. Жданов полагал, что все 3 ви-

руса, ВИЧ-1, ВИЧ-2 и ВИО, дивергировали от общего предка и все они были патогенны, но вирус африканских зеленых мартышек утратил патогенность после дивергенции. Возмож­на и другая трактовка: все 3 вируса были непатогенны и ВИЧ-1 и ВИЧ-2 приобрели патогенность после дивергенции. Возможно, вирус стал возбудителем иммунодефицита лишь после того, как произошли изменения в его генетической структуре и активировались гены-регуляторы, в несколько сотен раз усиливающие репродукцию вируса и патологический процесс.

Благодаря продуктам этих генов происходят активация провируса в Т-лимфоцитах и переход из латентной стадии в клиническую, при этом механизмы активации провируса мо­гут быть многообразными. Включение активной экспрессии генов может произойти в результате взаимодействия транс­активатора— продукта гена tat — с последовательностью TAR.Активация может произойти в результате образования клеточного белка NF-kBв Т-лимфоцитах, стимулированных иммуногеном. В этом случае механизм включения провируса

отличается от предыдущего, так как белок NF-kB связывает­ся с другой областью LTR— усилителем (в составе LTR ВИЧ-1 этот белок связывают две последовательности, а у ВИЧ-2 — одна). Форболовые эфиры, образующиеся при акти­вации Т-лимфоцитов, активируют провирус, связываясь с об­ластью LTR,синергичной с tat.Трансактиваторы других ви­русов — вируса гепатита В, аденовируса, герпесвирусов — обладают иным механизмом действия. Например, активация ВИЧ белком аденовируса EIAзависит от TATA box,а акти­ваторы вируса простого герпеса работают по другому меха­низму. Хотя еще далеко не все пути активации провируса известны, очевидно, что этот процесс может быть вызван мно­гими факторами, взаимодействующими с разными регулятор­ными элементами самого вируса -и друг с другом. Изучение механизма их действия может способствовать созданию новых подходов к лечению и профилактике СПИД, а данные о мень­шей патогенности ВИЧ-2 по сравнению с ВИЧ-1 могут опре­делить новые подходы к созданию вакцины против СПИД. Таким образом, изучение взаимоотношений вирусов иммуно­дефицита, их происхождения и эволюции может быть не от­влеченной абстракцией и игрой ума, а проблемой, тесно свя­занной с пониманием эпидемиологии СПИД и перспективой контроля болезни.

Интерес к происхождению _и эволюции возбудителей СПИД возрастает с каждым годом, накапливаются новые научные факты, увеличиваются возможности, позволяющие обосновать эволюционные теории. Несомненный вклад в эту проблему при ее зарождении внес В. М. Жданов.