Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Новобытовская средняя общеобразовательная школа
с углубленным изучением отдельных предметов
Чеховского муниципального района
Московской области
Исследовательская работа
СПИД – проблема XXI века
Выполнили:
Чебан Екатерина Максимовна,
Шахина Юлия Евгеньевна,
ученицы 8а класса
Руководитель:
Фирсова Светлана Александровна,
учитель биологии
Чехов, 2018
Содержание
Введение ………………………………………….……………………………………………3
Основная часть ………………………………………………………………………….….....4
1. Глава I. История появления ВИЧ………………………….....…………………………....4
2. Глава II. Пути заражения ВИЧ ……………………………………………………….……5
3. Глава III . Симптомы ВИЧ и СПИД.……………..…………………….……………..….…6
4. Глава IV . Лечение и прогнозы…….……………..…………………….……………..….…7
5. Глава V . ВИЧ-дискриминация как социальная проблема…….……………..……..….…8
6. Глава VI . Мифы о ВИЧ-инфекции…………………………………………………………9
7. Глава VII . Практическая часть…….……………..…………………….……………..…...11
Заключение ……………………………………………………………………………..….….20
Список литературы ………………………………………………………………………...…21
Введение
Тема «СПИД – проблема XXI века»
Проблема: Люди плохо владеют информацией о путях заражения инфекцией, что приводит к риску заражения большего количества людей.
Актуальность темы: Распространение ВИЧ-инфекции стало проблемой номер один для Всемирной организации здравоохранения и ООН, оттеснив на второе место рак и сердечно-сосудистые заболевания. Это обусловлено несколькими основными причинами. Во-первых, до сих пор не найдено действенное лекарство (вакцина) против вируса; во-вторых, как следствие стремительно растет количество зараженных людей.
Гипотеза: Если мы предоставим информацию о ВИЧ (СПИД) сегодняшним школьникам, которые вероятней всего плохо осведомлены о проблемах ВИЧ-инфекции, то в будущем, возможно, снизится число заболевших.
Цель: Изучить проблемы, связанные с ВИЧ (СПИД)
Задачи:
Выяснить, что знают о ВИЧ (СПИД) ученики и учителя нашей школы.
Определить пути заражения ВИЧ и симптомы.
Определить, какие существуют способы лечения ВИЧ(СПИД).
Выполнить наглядный отчёт в виде мультимедийной презентации
Объект исследования: здоровье человека
Предмет исследования: ВИЧ-инфекция
Методы исследования:
Исследовательский – работа с источниками
Метод опроса – опросы учеников и учителей Новобытовской средней школы
Интерактивный – работа в интернете, создание презентации, диаграммы.
Глава I. История появления ВИЧ
ВИЧ – это целая группа различных ретровирусов, которых также именуют ленвирусами или «медленными». Такое название обусловлено их характерной особенностью – с момента проникновения их в организм, до появления признаков патологии, проходит очень длительное время. Данный процесс может затянуться не на один год. После передачи ВИЧ человеку, он проникает в кровеносное русло и прикрепляется к тем клеткам крови, которые непосредственно отвечают за реактивность организма, то есть за полноценную работу иммунной системы. Внутри таких клеток ВИЧ активно размножается, и прежде чем возникнет иммунный ответ, инфекционные агенты распространятся по всему телу человека. Первая «мишень» - лимфоузлы, так как именно в них содержится большое количество лимфоцитов. Во время протекания заболевания от организма не поступает ответной реакции на присутствие в нём ВИЧ. Обусловлено это тем, что поражённые иммунные клетки не могут нормально функционировать. Также стоит отметить и тот факт, что ВИЧ может изменять свою структуру со временем, поэтому иммунная система просто не может идентифицировать вирус и уничтожить его.
Стоит сразу отметить, что два термина «СПИД» и «ВИЧ» отличаются между собой. Это не синонимы, как считает большинство людей. СПИД – это термин, обозначающий дефицит иммунитета, который может развиться вследствие длительного воздействия радиации, хронических недугов, приёма сильнодействующих фармацевтических препаратов. Но в последнее время этот термин используют только для обозначения последней стадии ВИЧ.
Существует несколько теорий о его происхождении:
Теория Роберта Галло. Этот ученый считает, что первоначальными носителями ВИЧ-инфекции были зеленые мартышки, обитающие в Африке. В какой-то момент опасный ретровирус смог преодолеть межвидовый барьер и передался людям. Кроме зеленых мартышек, в группу риска попали и некоторые другие виды приматов, например, мангабит африканский и шимпанзе, так как в их крови были выявлены антитела к ВИЧ. А вот откуда взялся этот ретровирус у обезьян, пока никто не знает.
ВИЧ - ошибка ученых. Некоторые считают, что этот смертельно опасный вирус является результатом неудачного эксперимента, в ходе которого ученые в семидесятых годах 20-го века пытались создать прививку от гепатита и полиомиелита. Именно в это время в США были впервые зарегистрированы случаи СПИДа у людей. Кстати, вакцины против полиомиелита и гепатита создаются именно из биологического материала шимпанзе. И тут нельзя не заметить связь с предыдущей теорией.
ВИЧ - такого заболевания нет! Есть противоретровирусная терапия, которая в дальнейшем и вызывает у человека СПИД. Получается, что ВИЧ - это всего лишь сказка фармацевтических компаний, которые хотят таким образом заработать больше денег.
ВИЧ - это биологическое оружие, которое создали американские ученые для того, чтобы подорвать позиции СССР в мире.
Последние исследования показывают, что человек приобрел этот вирус в Западной Африке примерно в 1926 году. До 1930-х годов вирус никак не проявлял себя. В 1959 году в Конго умер мужчина. Позднейшие исследования медиков, проанализировавших его историю болезни, показали, что, возможно, это был первый зафиксированный в мире случай смерти от СПИДа.
1981 г. - первые публикации о СПИДе в США.
1982 г. - рабочее название СПИД (AIDS, SIDA). Первые случаи заболевания в Европе.
1983 г. – открытие возбудителя. Люк Монтанье (Институт Луи Пастера, Франция) Роберт Галло (Национальный институт здоровья, США)
1985 г. - первые случаи заболевания в Юго-Восточной Азии.
1986 г. - ООН утвердила программу ВОЗ по борьбе и профилактике СПИД. Международный комитет по таксономии дал современное название возбудителя. Описание случаев в Африке.
1987 г. - первый больной СПИДом в СССР.
1995 г. - начало эры специфического лечения ВИЧ-инфекции.
1996-1997 гг. – подъем заболеваемости в России.
В России за 2017 год официально выявлено 85 тысяч новых ВИЧ-инфицированных, заболеваемость (соотношение числа случаев на население) ВИЧ составила 57,9 случаев на 100 тысяч населения РФ. Каждый час в России появляется 10 ВИЧ-инфицированных.
Общее число зарегистрированных ВИЧ-инфицированных, за все годы наблюдения на 1 ноября 2017 года составило 1 193 890 человек, из них умерли 269 282.
И как итог, показатель пораженности населения России ВИЧ – 629,8 инфицированных ВИЧ граждан на 100 тыс. населения. Если пересчитать в процентах, то окажется, что 0,6% населения РФ инфицированы ВИЧ.
Россия занимает 3-е место, после ЮАР и Нигерии, по скорости появления новых случаев, ВИЧ-инфицированных в единицу времени (темпу роста).
Глава II. Пути заражения ВИЧ
Существует несколько путей заражения ВИЧ:
– Половой - к здоровому человеку ВИЧ может передаться при половом контакте, независимо от сексуальной ориентации.
– Инъекционный (инструментальный) - при использовании загрязнённых вирусом шприцев, игл, катетеров.
– Гемотрансфузионный - после переливания инфицированной крови или её компонентов.
– Перинатальный - от инфицированной матери (антенатальный, трансплацентарный) или при прохождении ребёнка по инфицированным родовым путям матери (интранатальный).
– Трансплантационный - при пересадке инфицированных органов, костного мозга, искусственной инсеминации инфицированной спермой.
– Молочный - заражение ребёнка инфицированным молоком матери.
– Профессиональный и бытовой - заражение через повреждённые кожные покровы и слизистые оболочки людей, контактирующих с кровью или некоторыми секретами больных ВИЧ-инфекцией.
Заразиться СПИДом нельзя:
ВИЧ не может выжить вне тела человека, и не во всех физиологических жидкостях выживают клетки вируса (они не найдены в кале или моче). Таким образом, заразиться этим заболеванием невозможно через рукопожатие, объятия и прикосновение. Нельзя заболеть и от обмена столовыми приборами и даже зубными щетками, и уж тем более воздушно-капельным путем - при чихании и кашле. Во время поцелуя крайне сложно заразиться вирусом иммунодефицита человека. Заражение возможно, только если во рту есть большие раны или язвы или если десны кровоточат. Пока не было зарегистрировано ни одного случая заражения через слюну.
Глава III. Симптомы ВИЧ и СПИД
ВИЧ протекает в три стадии: острая лихорадочная; бессимптомная; СПИД или развёрнутая стадия.
ОСТРАЯ ЛИХОРАДОЧНАЯ
Данная стадия проявляется через 1–2 месяца после заражения. Она проявляется не у всех больных, а только у 50–70%. У остальных же инкубационный период сменяется бессимптомной фазой.боль в горле; незначительная гипертермия; диарея; тошнота и рвотные позывы; боль в суставных сочленениях; возможно появление на коже различных элементов сыпи.
БЕССИМПТОМНАЯ
Протекает на протяжении длительного промежутка времени. У половины больных она длится до 10 лет. На скорость прогрессирования этой стадии существенно оказывает влияние скорость размножения вируса в клетках. Симптомы недуга при бессимптомной фазе не отмечаются, но в редких случаях возможно увеличение некоторых групп лимфоузлов.
СПИД ИЛИ РАЗВЁРНУТАЯ СТАДИЯ.
Для этой стадии характерна активация условно-патогенных микроорганизмов, которые обитают в теле каждого человека. Симптомы СПИДа у женщин и мужчин одинаковы. Весь патологический процесс можно разделить на две стадии.
Первые признаки СПИДа (1 стадия):
снижение массы тела на 10%; стоматит; часто появляется герпес; волосатая лейкоплакия рта – характерный симптом СПИДа у мужчин и женщин. На боковых поверхностях языка скапливается налёт белого цвета; опоясывающий лишай; снижение концентрации тромбоцитов в крови. Это обуславливает появление геморрагической сыпи на конечностях; у пациента часто возникают гаймориты, синуситы, фарингиты и прочее; увеличение нескольких групп лимфоузлов; повышенная потливость в ночное время; снижение зрительной функции. На второй стадии недуга наблюдается снижение массы тела более чем на 10%. К указанным выше патологическим процессам присоединяются такие инфекции: лимфома; гипертермия; диарея; гельминтоз кишечника; туберкулёз; токсоплазмоз; саркома Капоши.
ТЕРМИНАЛЬНАЯ СТАДИЯ
Присущи необратимые изменения, лечение неэффективно. Количество Т-хелперов (СD4-клетки) падает ниже 0,05х109/л, пациенты умирают через недели либо месяцы от начала стадии.
У наркоманов, которые используют психоактивные вещества уже в течение нескольких лет, уровень СD4 может оставаться почти в пределах нормы, но тяжёлые инфекционные осложнения (абсцессы, пневмонии и т.д.) развиваются очень быстро и приводят к летальному исходу.
Глава IV . Лечение и прогнозы
На сегодняшний день стали доступными методы лечения, позволяющие инфицированному человеку прожить полную жизнь до глубокой старости, при этом встретить смерть от самого обычного недуга. Излечить ВИЧ полностью все еще нельзя, тем не менее, его можно удерживать под контролем. Для этого необходимо регулярно принимать специальные препараты и предпринимать меры, для предотвращения заражения другого человека, поскольку подобные случая понесут за собой уголовную ответственность. Несмотря на это, жизнь инфицированных людей нельзя назвать самой легкой. Заразившись, человек становится носителем ВИЧ на всю жизнь. Бороться с ней можно, но избавиться нельзя, так же, как и еще целый ряд хронических болезней. Однако это не значит, что лечиться не имеет смысла. Существует комбинированная противовирусная терапия, подавляющая размножение ВИЧ в организме и не допускающая наступление стадии СПИДа. Принимая препараты, воздействующие на вирус, человек может чувствовать себя здоровым. Поэтому очень важно, как можно быстрее выявить заболевание, обратиться к врачу и принять необходимые меры.
Условно лечение ВИЧ-инфекции можно разделить на такие виды:
Этиотропное. Действует непосредственно на возбудителя и способствует уменьшению его патогенного влияния на организм.
Патогенетическое. Направлено на предупреждение или замедление изменений, возникших в организме в результате влияния вируса иммунодефицита.
Симптоматическое. Такое лечение СПИДа направлено на устранение признаков вторичных заболеваний, которые возникают на фоне иммунодефицита.
В большинстве случаев применяются сразу все вышеуказанные методы лечения ВИЧ, так как важно не только замедлить прогрессирование СПИДа, но и устранить симптомы заболеваний внутренних органов, которые возникли под влиянием вируса, ведь именно от них заражённый человек страдает чаще всего.
Принципы лечения ВИЧ-инфекции, исходя из вышеуказанного, определить несложно. Они заключаются в следующем:
Снижение контагиозности вируса иммунодефицита.
Улучшение общего состояния пациента.
Борьба со вторичными патологиями внутренних органов, спровоцированными СПИДом.
Глава V. ВИЧ-дискриминация как социальная проблема
Дискриминация ВИЧ-инфицированных - следствие неверного представление о путях передачи вируса. Дело в том, что на протяжении длительного времени этот недуг считался болезнью асоциальных элементов. Отношение к больным СПИДом сформировалось именно на основе этой информации. Однако болезнью маргиналов этот недуг перестал считаться уже давно. Сегодня заразиться вирусом иммунодефицита может каждый. Любой человек может заразиться через нестерильный инструмент при хирургическом вмешательстве, непроверенную донорскую кровь и массу других фактором, которые никак не связаны с аморальным образом жизни. Поэтому, прежде чем подвергать дискриминации инфицированных людей, следует помнить о том, что никто не застрахован от страшной болезни под названием СПИД.
Толерантное отношение к ВИЧ-инфицированным людям - это важный момент не только в плане социального взаимодействия. Дискриминация зараженных страшным вирусом людей может привести к увеличению уровня эпидемической опасности. Дело в том, что подверженные негативному воздействию общества, инфицированные стараются скрыть свой диагноз. Они не рассказывают о страшном недуге коллегам по работе, родным и близким, а иногда даже и медицинским работникам. Естественно, это может стать причиной случайного заражения других людей.
Отношение людей к ВИЧ-инфицированным должно быть адекватным. Ведь этот недуг не является проказой, чумой или другим заболеванием, передающимся контактно-бытовым или воздушно-капельным путем. С инфицированным человеком можно общаться, обниматься, держаться за руки, не рискуя заразиться. Отношение общества к ВИЧ-инфицированным - катализатор морали и нравственности социума. Каждый человек должен понимать, что такая беда - не всегда показатель аморального поведения больного. Именно поэтому так важно выработать правильную стратегию общения с такими людьми. Те, кто не владеет в достаточном объеме информацией о путях передачи вируса, нередко задают вопросы о том, можно ли общаться с ВИЧ-инфицированными. Не нужно быть специалистом в области иммунологии и вирусологии, чтобы ответить на них положительно. Конечно, данный недуг изучен не до конца. Но то, что бытовым и воздушно-капельным путем он не передается, ученым удалось выяснить давно. Как общаться с ВИЧ-инфицированными - вопрос, который также интересует многих. Никаких исключений делать не следует. Важно помнить, что люди с положительным статусом такие же, как все. Они живут такой же жизнью, посещают общественные места и даже заводят семьи. Заразиться страшным недугом непосредственно от носителя можно только половым путем или через кровь. Как вести себя с ВИЧ-инфицированным человеком - личное дело каждого. Принудить к нему никто не вправе. Но, выбирая политику в плане отношения к зараженным, не стоит забывать, что на их месте может оказаться любой человек.
Глава VI. Мифы о ВИЧ-инфекции
1. Анализы на ВИЧ часто показывают неправильный результат
Иногда можно услышать, что анализ на ВИЧ может не показывать наличие вируса чуть ли не несколько лет. Это не так. ВИЧ-инфекция может не давать о себе знать несколько лет, это правда. Но тест на ВИЧ становится положительным в течение первых недель. У 95% людей анализ становится положительным уже через 3 месяца, у остальных этот процесс занимает до 6 месяцев.
2. ВИЧ распространяют через иглы в кинотеатрах (дискотеках, транспорте)
Все слышали о пресловутых «уколах иглами». И в газетах писали, и по Интернету ходят «письма счастья» про это, и у подруги друга был друг, которого вроде бы так укололи. Одна лишь проблема: за много лет эпидемии не было зафиксировано ни одного случая, когда так кому-то попытались передать ВИЧ. Иглы в перилах неизменно оказываются проделками местных хулиганов, уколы в клубах – происками конкурентов или избыточным воображением подвыпивших посетителей.
3. Если у беременной женщины ВИЧ, он обязательно передастся ребенку
В отношении беременности при ВИЧ преувеличений более чем достаточно. Счтается, что ВИЧ может передаться ребенку от матери во время беременности, родов или вскармливания грудью. Если женщина кормит грудью, и во время беременности и родов не были приняты защитные меры, то риск для ребенка составит 20-30%. Искусственное вскармливание и специальный противовирусный препарат во время беременности уменьшит этот риск до 1-5%. В развитых странах, таких как США или Великобритания, уровень передачи ВИЧ детям уже давно составляет менее 1%. Именно поэтому во время беременности женщины сдают анализ на ВИЧ – чтобы можно было принять все меры для защиты ребенка.
4. ВИЧ-инфекцию распространяют комары
ВИЧ живет в клетках иммунной системы организма человека, но не животного. Поэтому никакие кровососущие – комары, блохи, вши, клещи – в этом плане не страшны.
5. ВИЧ передается при поцелуях и бытовых контактах между людьми
ВИЧ не может выжить вне тела человека, и не во всех физиологических жидкостях выживают клетки вируса.
Глава VII. Практическая часть
Для того чтобы определить уровень осведомлённости о вич-инфекции, мы провели соцопрос среди учащихся 8-11 классов и учителей нашей школы. Анкета включала в себя следующие вопросы:
Любой человек может заразиться ВИЧ-инфекцией?
ВИЧ/СПИД можно лечить, но нельзя до конца вылечить?
ВИЧ-инфекция может передаваться через воздух (во время разговора, кашля)?
Можно самостоятельно определить свой ВИЧ-статус без тестирования?
Для ВИЧ-инфицированных требуется отдельное рабочее место/ кабинет для обучения?
ВИЧ-инфекция передается при использовании общей иглы, шприца?
Можно заразиться ВИЧ, если целоваться с ВИЧ-инфицированным человеком?
Через укус комара можно заразиться ВИЧ-инфекцией?
ВИЧ передается через незащищенные (т.е. без презерватива) половые отношения?
Женщина, инфицированная ВИЧ, может родить здорового ребенка?
Вы проходили тестирование на ВИЧ на протяжении последних 12 месяцев?
Если близкий вам человек заболеет СПИДом, вы будите поддерживать его/ее, помогать и ухаживать за ним/ней?
На вопросы анкеты ответили 83 школьника и 13 учителей. Результаты исследования показали имеющиеся пробелы в знаниях по профилактики ВИЧ-инфекции среди учащихся и четко сформированные знания учителей о путях и факторах передачи возбудителя ВИЧ-инфекции. Вопрос №5 «Для ВИЧ-инфицированных требуется отдельное рабочее место/ кабинет для обучения?» показывает уровень толерантного отношения к ВИЧ-инфицированным. К сожалению, только половина учащихся допускают совместное обучение с ВИЧ-инфицированными.
Результаты опроса учащихся:
Результаты опроса учителей:
Заключение
Вывод:
Наша гипотеза, что подростки недостаточно информированы о путях распространения заболевания и мерах его профилактики нашла свое подтверждение в нашем исследовании. Опрошенные часто проявляли неосведомленность в вопросах о возможных путях заражения ВИЧ-инфекцией.
Для предотвращения распространения ВИЧ-инфекции наиболее действенным путем остается только профилактика, основанная на знании особенностей самого вируса, а также путей его передачи. Поэтому, важнейшие аспекты профилактики ВИЧ-инфекции - пропаганда здорового образа жизни.
По результатам исследования мы пришли к выводу, что необходимо проведение профилактической работы среди обучающихся нашей школы, что приведет к сохранению их здоровья. Мы планируем провести выступления с презентацией для учащихся нашей школы. Получив необходимые знания, молодые люди перестанут бояться общения с ВИЧ-инфицированными людьми, приобретут уверенность в завтрашнем дне и в борьбе с таким серьезным заболеванием как СПИД.
Сайт Всемирной организации здравоохранения (электронный курс) – режим доступа:
Сайт Федерального научно-методического центра по профилактике и борьбе со СПИДом (электронный курс) – режим доступа:
01 Декабря 2008НЕПРОБИВАЕМЫЕ
Некоторое количество россиян являются носителями генетической мутации, делающей их невосприимчивыми к вирусу иммунодефицита
Анализ совсем не страшный. Илья Кофиади, научный сотрудник лаборатории генетики гистосовместимости человека Института иммунологии Федерального медико-биологического агентства России, протягивает мне тщательно запечатанный стерильный зонд. Сейчас я открою упаковку и поскребу палочкой за щекой - собственноручно, чтобы на зонд не попала чья-нибудь чужая ДНК. Потом ученый опустит зонд в пробирку со специальным реактивом. Нужно будет немножко подождать. Всего через два часа я узнаю, отношусь ли к числу счастливчиков. В канун 1 декабря - Всемирного дня борьбы со СПИДом - это было бы кстати. Ученые выяснили, что около одного процента жителей Старого Света благодаря генетической мутации невосприимчивы к вирусу иммунодефицита. Существуют и другие полезные мутации, позволяющие даже при заражении ВИЧ на многие годы отодвинуть развитие болезни.
Вход для вируса
О том, что люди по-разному реагируют на ВИЧ, стало известно вскоре после появления СПИДа. "Ученые выяснили, что существует иммунный рисунок, который делает людей более или менее чувствительными к вирусу иммунодефицита, - говорит заведующий лабораторией молекулярной биологии Института иммунологии, руководитель лаборатории иммунохимии НИИ вирусологии РАМН им. Д. И. Ивановского, член координационного совета Глобального вакцинового проекта Эдуард Карамов. - Примерно 7-10 процентов носителей ВИЧ относятся к группе "долгоживущих" - они заболевают -СПИДом спустя 15-18 лет после заражения, притом что обычно этот срок составляет 7-8 лет. Есть так называемые быстрые прогрессоры, которых 15-20 процентов, - у таких симптомы СПИДа появляются уже через год-два". Объектом особого интереса ученых стали люди из другой группы - многократно подвергавшиеся опасности заражения ВИЧ, но так и не получившие инфекцию. Пытаясь ответить на вопрос, почему они не заболели, исследователи решили "покопаться" в их ДНК.
Под подозрение попали гены-кандидаты, кодирующие белки, которые находятся на поверхности лимфоцитов, атакуемых вирусом. Ученые рассуждали так: чтобы внедриться в клетку, вирус должен зацепиться за белок-рецептор на клеточной мембране. Неполадки с этими рецепторами, возникающие из-за мутаций в генах, могут привести к тому, что вход в клетку для вируса будет затруднен. В 1996 году, обследуя людей, оказавшихся неспособными к заражению ВИЧ, американские ученые обнаружили у подавляющего большинства "поломки" в гене белка-рецептора CCR5. Этот рецептор находится преимущественно на поверхности иммунных клеток и настроен на хемокин - низкомолекулярный белок, активирующий лимфоциты и помогающий рекрутировать их в место инфекции или воспаления. Однако ВИЧ использует этот рецептор с другой целью - для того, чтобы проникнуть в клетки организма. Конечно, мутация в гене, кодирующем белок, чаще всего связана с каким-то дефектом. Но выяснилось, что иногда новый вариант гена может оказаться полезным. В случае CCR5 выпадение из генетической цепочки 32 нуклеотидов приводит к тому, что белок-рецептор, образующийся в результате, сильно укорочен и не появляется на поверхности клетки, а значит, вирус иммунодефицита не может эффективно использовать его для атаки.
"Каждая хромосома у человека имеет свою пару, - говорит Илья Кофиади. - Мутация может возникнуть одновременно в обеих парных хромосомах или только в одной. Если выпадение 32 нуклеотидных оснований из гена CCR5 происходит сразу в обеих хромосомах, то носители такой мутации практически невосприимчивы к ВИЧ. По крайней мере, среди них до сих пор не зафиксировано ни одного случая заражения. Ведь рецептора CCR5 на поверхности клетки в таком случае просто нет". Во втором случае, когда соответствующая мутация возникает только в одной хромосоме из пары, возможность распространения ВИЧ в организме тоже уменьшается. Белки-рецепторы CCR5 отсутствуют ровно в половине клеток: значит, вирусу иммунодефицита труднее проникнуть в них.
Поморы под защитой
Обнаружив полезную мутацию, ученые сразу же захотели определить, у каких народов и как часто она встречается. Сравнив результаты генетического анализа людей, принадлежащих к разным этносам, они поняли, что истоки мутации CCR5delta32 нужно искать где-то на севере Европы, в Скандинавии. Чем дальше от этих мест, тем реже она появлялась, а во многих максимально удаленных от названной точки странах, таких, как Япония или Венесуэла, ее не было совсем. Европейцы же оказались более удачливыми. Носителями мутации CCR5delta32 в обеих парных хромосомах являются около одного процента жителей Старого Света - в принципе, не так уж мало. Ведь это означает, что каждый сотый из них невосприимчив к ВИЧ. Еще у 18 процентов европейцев есть мутация только в одной из парных хромосом. Природа защищает и их, хотя не так эффективно. Инфицирование вирусом иммунодефицита может произойти, но наступление тяжелой болезни, СПИДа, отодвинется как минимум на два года.
Откуда же обитатели Европы получили полезную мутацию? Мнения ученых разделились. Кто-то считает, что жителям Старого Света ее подарила приблизительно семьсот лет назад свирепствовавшая тогда эпидемия чумы. Ведь возбудитель этой болезни, Yersinia pestis, для атаки на человеческий организм по сути использует те же самые белки-рецепторы, что и ВИЧ. Возможно, в Европе, которая больше всего пострадала от чумы, происходил селективный отбор людей, обладавших этой мутацией CCR5. При эпидемии чумы они имели больше шансов выжить. Другие исследователи спорят с такой точкой зрения: по их мнению, частота мутации CCR5delta32 в бронзовом веке ничуть не отличалась от той, что наблюдается сейчас.
Так или иначе, удачная мутация постепенно расходилась кругами от места своего первоначального зарождения, но ушла оттуда не очень далеко. До недавнего времени было неясно, как эта мутация распространена на территории России и сопредельных стран, однако сотрудники Института иммунологии закрасили белое пятно на карте.
"Наши исследования показывают, что у казахов, киргизов, чеченцев, тувинцев мутация CCR5delta32 почти не встречается, - рассказывает Кофиади. - Зато в России есть одна этническая группа, в которой она попадается значительно чаще, чем в среднем по Европе". Речь идет о поморах, небольшой этнической группе, состоящей из нескольких тысяч человек и проживающей сегодня в Архангельской области. Удивительно, но природа, пожалуй, лучше всего на планете защитила от ВИЧ именно этих людей. По данным исследователей Института иммунологии, целых три процента из них являются носителями "спасительной" мутации CCR5delta32 сразу в двух парных хромосомах, что делает их невосприимчивыми к вирусу иммунодефицита. Еще 30 процентов имеют мутацию этого гена в одной из хромосом и, значит, подвержены недугу гораздо меньше.
Российские ученые исследовали и две другие "хорошие" мутации, помогающие противостоять грозной болезни. Раньше их обнаруживали у так называемых долгоживущих: людей, заразившихся вирусом иммунодефицита, но в течение десятилетий не показывавших признаков развития -СПИДа. "Сейчас в мире изучено уже около десятка таких генетических мутаций, - говорит Эдуард Карамов. - Однако до сих пор было непонятно, как они распространены в России". Сотрудники Института иммунологии обратили внимание на две из них. Первая находится в участке гена SDF1, кодирующем количество выработки молекулы-лиганда, связывающейся с рецепторами иммунных клеток в процессе иммунного ответа организма. "Работа" SDF1 бывает заметна на продвинутых стадиях инфекции, когда в крови человека циркулирует уже большое количество вируса иммунодефицита. "Поломка" гена, которая выражается в повышенной выработке молекулы-лиганда, в этом случае способна поставить естественный барьер на пути болезни. "Ведь если молекул SDF1 появляется слишком много, они связываются с рецепторами на поверхности лимфоцитов, не оставляя для ВИЧ способа проникнуть в клетки, - рассказывает Илья Кофиади. - Лишенный лазейки, вирус остается не у дел". Загадочной пока остается вторая мутация CCR2-641, связанная с "поломкой" еще одного гена, кодирующего белок-рецептор на поверхности лимфоцитов. Ученые сумели обнаружить ее у "долгоживущих". Однако каким образом она способна затормозить наступление СПИДа, пока не знает никто.
По мнению большинства исследователей, обе мутации значительно более древние, чем CCR5delta32, поэтому для них, вероятно, существует несколько исходных точек. "Доподлинно неизвестно, как миграции людей могут быть связаны с их распространением, - говорит Илья Кофиади. - Но определенные волны этих генов в человеческой популяции все же можно проследить. Например, мы обнаружили, что у казахов и киргизов частота распространения мутации CCR2-641 одна из самых высоких для среднеазиатского региона. Дальше ее волна, постепенно ниспадая, идет в Юго-Восточную Азию. Одновременно существует и встречное движение - мутация SDF1, наоборот, распространяется с юго-востока в Среднюю Азию". Оказывается, орды кочевников, несшиеся по просторам Евразии задолго до того, как ВИЧ появился в человеческой популяции, одновременно распространяли и гены, способные бороться с ним...
Счастливый билет
Рассчитывая частоту "полезных" мутаций на территории России, биологи испытывали немалые трудности с ответом на вопрос, кто же такие коренные русаки. Таковыми условно решили считать жителей Вологодской области. Оказалось, что мутация CCR5delta32 есть в одной или двух парных хромосомах приблизительно у десяти процентов из них. Интересно, что, следуя известной фразе "поскреби русского, найдешь татарина", эти люди по количеству мутаций оказались ровно посередине между поморами и татарами. "Три процента поморов благодаря гомозиготной мутации CCR5delta32 полностью защищены от ВИЧ, у татар таких один процент, - говорит Илья Кофиади. - Значит, в среднем у русских может быть от одного до трех процентов людей, невосприимчивых к ВИЧ".
Зачем нужна подобная информация? Во-первых, она может оказаться бесценной для конкретного человека, если он пройдет индивидуальный анализ. Тем не менее специалисты не рекомендуют пускаться во все тяжкие даже тем, кто вытянет счастливый билет - узнает, что является носителем удачной гомозиготной мутации CCR5delta32. "До сих пор у людей с такой мутацией ни разу ни в одной стране не выделяли ВИЧ, - говорит Эдуард Карамов. - Однако в лабораторных условиях, подобрав особый штамм вируса иммунодефицита, им можно заразить любые клетки. Мы проводили такие опыты".
Без учета человеческой генетики в ближайшее время вряд ли будут возможны и любые серьезные научные исследования, связанные с ВИЧ. Например, прошлогодний провал испытаний вакцины Merck против СПИДа некоторые специалисты объясняют, в частности, еще и тем, что когорты участников не были обследованы на генетические мутации. Впрочем, в ближайшее время у ученых уже не будет возможности допустить такой досадный промах. В США сейчас разворачивается грандиозный научный проект по исследованию 300 человеческих генов, влияющих на размножение ВИЧ в организме. В этот список неожиданно попали даже гены, отвечающие за белки, с помощью которых сокращаются мышцы. Так что очень скоро мы все действительно узнаем о своих взаимоотношениях со СПИДом.
При всевозможных эпидемях всегда обнаруживались люди, которые оставались неподверженными заболеванию. В большинстве случаев это связано с генетическими особенностями таких устойчивых к заболеванию людей. Первым хорошо изученным примером стала устойчивость к малярии. В тропиках и субтропиках, где малярия широко распространена, часто встречается наследственное заболевание серповидноклеточная анемия, связанное с мутацией в гене гемоглобина (эритроциты крови приобретают при форму серпа). Люди, у которых мутация гемоглобина имеется только в одной хромосоме (гетерозиготы), оказались защищенными от малярии. Если мутация содержится в обеих хромосомах, то такие люди, не болея малярией, погибают от анемии.
В случае ВИЧ-инфекции также существует популяция людей, для которых эта инфекция не страшна. Хотя различия в ДНК между отдельными индивидуумами составляет всего 0,1%, но именно они все и определяют. Выяснилось, что у здоровых людей, несмотря на их постоянные тесные контакты с ВИЧ-положительными, образуется видоизмененный (мутантный) белок CCR5 , который вместе с CD4-рецептором принимает участие в проникновении вируса в клетки. Мутантный белок CCR5, в отличие от обычного, не способен взаимодействовать с вирусными частицами, а в результате вирус не может проникнуть в клетки.
Подобные генетические варианты встречаются лишь у американцев европейского происхождения и у выходцев из западной Азии , у американцев африканского и восточноазиатского происхождения такие "защитные" гены не нашли.
Самый высокий уровень резистентности к ВИЧ, связанный с мутацией гена белка-корецептора CCR5, существует у представителей финно-угорской группы: финнов , эстонцев , венгров , мордвин . Наличие такой мутации в одном из двух парных генов здесь достигает 15-17%. Достаточно много подобных людей среди населения Северной Европы, на юге и на востоке их число существенно меньше. Так, среди афроамериканцев они составляют всего 1-2%. А среди представителей многих других рас их вообще нет. Таким образом, существует градиент распределения ВИЧ-устойчивых людей по планете ( рис. 12).
Люди с мутацией гена CCR5 генетически надежно защищены от ВИЧ-инфекции только тогда, когда эта мутация содержится в обоих генах. Таких людей существенно меньше (не более 1%). Среди москвичей устойчивы к ВИЧ около 0,6%.
Имеются данные, что у обладателей одного мутантного гена признаки СПИДа развиваются медленнее, чем у носителей двух нормальных генов, и они поддаются лечению.
Однако сейчас появились новые разновидности чрезвычайно агрессивных ВИЧ. Людей, зараженных такими вирусами, не спасает даже присутствие мутантных генов.
В многочисленных популяциях американцев афро-азиатского происхождения мутантные гены CCR5 не были найдены, однако, и там существуют небольшие группы людей, остающихся здоровымы, несмотря на многочисленные контакты с зараженными, что свидетельствует о существовании каких-то иных генов защиты иммунной системы от ВИЧ.
Более 34 миллионов людей во всем мире в настоящее время живут с ВИЧ-инфекцией, и каждый год фиксируется более 2,7 миллионов новых случаев. Проблема ВИЧ – огромная, она остро стоит во многих странах, в том числе и в России.
ВИЧ обладает огромной вариабельностью генома - способностью очень быстро мутировать - намного быстрее, чем, например, вирус гриппа. Именно поэтому с ВИЧ так сложно бороться: разработка вакцин и эффективной терапии упирается в то, что вирус опережает ученых.
Для решения этих задач необходимо, прежде всего, знать, с кем мы имеем дело – то есть знать обо всем разнообразии вируса, и о том, как он меняется.
Это важно понимать и для целей практической медицины: если, например, появилась новая группа, подтип или вариант ВИЧ, необходимы диагностические системы, которые могут их определять.
О том, как происходит изучение мутаций ВИЧ, его эволюции и о новых диагностических системах, которые позволяют улавливать малейшие изменения в геноме вируса, рассказал вице-президент отдела прикладных исследований и технологий компании Abbott доктор Джон Хэкет (John Hacket). Кстати, Abbott была первой компаний, создавшей в 1985 году тест на определение антител к ВИЧ, то есть тест, позволявший диагностировать вирус в крови.
Быстрее гриппа
В настоящее время известно о существовании двух типов - ВИЧ 1 и ВИЧ 2. ВИЧ 1 является наиболее распространенным типом и делится на группы – М (эта группа самая распространенная) ,N,O и P. Группа Р была обнаружена совсем недавно – в 2009 году у женщины из Камеруна, которая приехала во Францию. В группе М существует еще и множество подтипов. При этом постоянно происходит образование новых вариантов. Не исключено, что скоро возникнут новые группы и подтипы вируса.
«ВИЧ мутирует чрезвычайно быстро. Намного быстрее, чем вирус гриппа. Например, за 5-6 лет у одного человека с ВИЧ разнообразие вируса становится сопоставимым с разнообразием вируса гриппа среди всего человечества в мире», - говорит Джон Хэкет.
Такая скорость мутации происходит по нескольким причинам. Во-первых, когда ВИЧ копирует себя, появляются «ошибки» или мутации в его генетической последовательности, что увеличивает его разнообразие.
Во-вторых, ВИЧ реплицируется (размножается) необыкновенно быстро: в больном, который не получает лечение, образуется до десяти миллиардов вирусных частиц в день.
В-третьих, вирус обладает способностью к рекомбинации: например, если человек инфицирован разными суб-типами ВИЧ, они рекомбинируют между собой в организме человека, что и приводит к образованию нового варианта вируса.
«Важно не пропустить новые формы»
Когда медикам и ученым стало понятно, что разнообразие ВИЧ столь велико, появилась необходимость в создании диагностических систем, которые могли бы не только определять все типы, группы и подтипы, известные на данный момент, но и выявлять новые. Ведь иначе можно получить ложноотрицательный результат, пропустив в образце варианты вируса, которых диагностическая система просто не знает.
«Перед тем как донорская кровь используется, она проверяется на наличие инфекционных заболеваний. С помощью оборудования Abbott проводится скрининг 60% донорской крови в мире», - говорит Джон Хэкет.
Он добавляет, что компания очень серьезно подходит к выполнению своего обязательства – обеспечить безопасное переливание крови, поэтому 20 лет назад была создана «Международная программа Abbott по наблюдению и выявлению новых мутаций ВИЧ и гепатита В».
«Крайне важно, чтобы наши тесты могли достоверно определить все существующие мутации ВИЧ и гепатита», - подчеркивает Хэкет.
На данный момент в рамках программы уже собрано более 25 тысяч образцов ВИЧ и гепатита В из 16-ти стран. Особое внимание удаляется очагам в Африке – поскольку именно там наблюдается максимальное разнообразие вариантов ВИЧ. В программе участвовали также 10 медицинских центров из России.
Для обнаружения новых вариантов ВИЧ используются самые современные научные методы, такие как секвенирование генома, включая глубокое секвенирование.
Для таких работ совместно с Калифорнийским университетом в Сан-Франциско (UCSF) был создан «Центр диагностики и исследований в области вирусологии UCSF-Abbott». Помимо изучения ВИЧ, там занимаются и поиском новых вирусов.
«Недавно ученые из этого центра обнаружили совершенно новый человеческий вирус. Он получил название Human pegivirus 2 (HPgV -2) . Сейчас уже известно, что он передается через кровь и связан с вирусом гепатита С. Нам удалось определить восемь полных геномов и четыре неполных генома этого вируса. Нашим следующим шагом станет определение того, способен ли новый вирус вызывать заболевание, и если да, продолжать работу с учреждениями службы крови, чтобы обеспечить защиту донорской крови от этих типов новых вирусов», - говорит Хэкет.
ВИЧ имеет всего 9 генов и не так уж много белков; специального механизма «контроля над ошибками» он себе при таких ресурсах позволить не может.
Как уже обсуждалось выше, скорость репликации ВИЧ очень велика, при этом в ходе размножения вируса практически неизбежно происходят ошибки, которые приводят к изменениям в его геноме. «Оплошность» может быть допущена на разных этапах репликации, и далеко не всегда изменения закрепляются в потомстве вируса - напротив, большинство из них остается незамеченными, те же генетические изменения, которые привели к формированию полноценной вирусной частицы, совсем не обязательно придают ей особые преимущества (см. далее).
В итоге всех «оплошностей» как при естественном течении инфекции, так и в ходе применения лекарственных средств вирус существует в виде квазивидового «роя» из близкородственных в генетическом отношении, но неодинаковых вирусов. Это означает, что субъектом всех эволюционных превращений, строго говоря, является не единственный генетический вариант ВИЧ, а «рой» вирусов, в составе которого происходят события, составляющие основу для эволюции - мутации и рекомбинации.
Мутациями в широком смысле этого слова называют внезапные изменения генетического материала, вызванные как внешними воздействиями (радиация, температура, химический агент), так и внутренними причинами, природа которых не всегда бывает известна.
Основой формирования мутантных форм ВИЧ являются ошибки в работе одного из ферментов вируса - обратной транскриптазы. Реакция синтеза ДНК на матрице РНК, которую он осуществляет, очень сложна и состоит из нескольких процессов, происходящих одновременно или последовательно. К ним относятся собственно реакция обратной транскрипции (синтез минус-цепи ДНК на матрице РНК), разрушение РНК в составе образующегося гибрида РНК-ДНК (РНКазаН- активность и достройка плюс-цепи ДНК на матрице одноцепочечной ДНК).
Дополнительным, хотя и существенно менее значимым источником ошибок становится стадия транскрипции, когда на матрице провирусной ДНК синтезируется мРНК ВИЧ; на этот раз ошибки совершает клеточная
РНК-полимераза. Свой вклад вносит и клеточная дезаминаза APOBEC3G, выполняющая функцию дезаминирования цитозина (С->11-конверсия) в составе минус-цепи ДНК ВИЧ на этапе обратной транскрипции. Благородная цель APOBEC3G при этом состоит в уничтожении вновь образующихся вирусных полимерных молекул, однако если измененная минус-цепь чудом остается невредимой, она становится матрицей для плюс-цепи, которая кодирует синтез основных белков вируса и при этом по понятным причинам содержит множество однотипных мутаций G->А, каждая из которых в принципе может привести к замене аминокислоты.
Особенно уязвимой к возникновению мутаций является реакция собственно обратной транскрипции - ведь она, отличие от других реакций матричного синтеза (например, ДНК^ДНК), не подкреплена специальными корректирующими механизмами (proof-reading). Это означает, что всякая случайно возникшая в ходе обратной транскрипции мутация имеет возможность вступить в эволюционное соревнование и при удачном стечении обстоятельств закрепиться в потомстве.
Среди мутаций различают замены, делеции, вставки единичных нуклеотидов, а также все перечисленные варианты с участием нескольких и даже многих нуклеотидов.
Замена (substitution) - наиболее часто встречающийся вид мутаций, в результате которых случайным образом происходит замещение одного нуклеотида другим. Кодон (три рядом стоящих нуклеотида, кодирующих аминокислоту) при этом всегда меняется, однако следствием этой замены не всегда бывает замена аминокислоты: новый кодон может кодировать ту же аминокислоту, что и до замены, и тогда мутация называется «молчащей» (такие замены называют еще синонимическими; среди всех мутаций преобладают именно они).
Другой вариант - формирование так называемого «стоп-кодона», ко-
торый никаких аминокислот не кодирует; в этом случае на участке, содержащем «стоп-кодон», в ходе синтеза белка произойдет остановка, и структура вновь синтезируемого белка окажется нарушена. Это наиболее тяжкое следствие замен, поскольку такой белок с большой вероятностью будет неполноценным и в функциональном отношении. Чаще всего потомство вирусов, испытавших столь серьезную генетическую модификацию, вообще не может выжить, а это означает, что такие вирусы в реальной популяции практически не обнаруживаются.
Наконец, в результате несинонимической замены может действительно произойти замена аминокислоты в составе кодируемого белка; характер изменения структуры и функции белка при этом также может варьировать от очень слабых перемен (если новая аминокислота похожа на «старую») до кардинальных перестроек (если ее свойства заметно отличаются, например, вместо гидрофобной аминокислоты встает гидрофильная).
Вставками (insertions ) называют мутации, которые приводят к появлению в последовательности одного или нескольких дополнительных нуклеотидов. Противоположными им по характеру являются делеции (deletion), связанные с утратой нуклеотидов. Иногда эти два вида мутаций объединяют термином indels ; их появление нередко сопровождается явлением сдвига рамки считывания (frameshift ).
Сущность его состоит в следующем: последовательность, кодирующая белок, включает в себя определенное число кодонов-«троек», каждый из которых кодирует одну из аминокислот. При появлении нового или «выпадении» одного-двух нуклеотидов разбивка последовательности на «тройки» «сдвигается», и последовательность после участка делеции или вставки полностью меняет состав и порядок кодонов. Вероятность того, что один
или несколько кодонов в этом участке окажутся «стоп-кодонами», достаточно велика - и в этом, в частности, состоит опасность сдвига рамки.
Репликация ВИЧ характеризуется чрезвычайно высокой частотой спонтанных мутаций - в среднем на каждые 10000-30000 вновь встраиваемых в ходе реакции нуклеотидов один оказывается «ошибочным». С учетом того, что размеры генома ВИЧ составляют около 10000 нуклеотидов, получается, что в каждом геноме ВИЧ есть (в среднем) по меньшей мере одна мутация. Продолжая эти интересные подсчеты, можно прийти и к другому выводу: у пациента со средней вирусной нагрузкой 30000 копий РНК/мл ежедневно в каждой позиции генома, в том числе и в позициях, ассоциированных с лекарственной устойчивостью, хотя бы у одного вириона возникает мутация.
Конечно, в пределах одного генома могут одновременно образоваться две мутации и более, однако вероятность их сочетанного закрепления в потомстве прогрессивно снижается.
Скорость возникновения мутаций неодинакова в разных позициях генома и максимальна в гомополимерных (то есть состоящих из одинаковых нуклеотидов) областях. Разные гены вируса также подвержены разной частоте возникновения мутаций: в последовательностях генов дад и ро/ мутации появляются гораздо реже (они считаются относительно консервативными), чем в составе гена env (такие гены называют вариабельными). Самая изменчивая (гипервариабельная) область генома ВИЧ - петля v3 в гене env, модификации ее аминокислотного состава потенциально способны отразиться на распознавании антителами, которое, в свою очередь, может стать фактором эволюционного отбора.
