Исследование на мышах и тканях человека показывает, что астроциты питают ВИЧ.
Вирус ВИЧ может укрыться в головном мозге даже при лечении антиретровирусными препаратами только для того, чтобы затем заразить другие органы в организме, если это лечение прекращается, предполагает новое исследование на мышах и тканях человека.
Не леченный ВИЧ, вирус, ызывающий СПИД, наносит вред иммунной системе и делает организм уязвимым для опасных для жизни заболеваний. Комбинированная антиретровирусная терапия, или cART, может значительно снизить концентрацию вируса в организме до такой степени, что возбудитель может стать необнаружимым, симптомы в значительной степени исчезают, а лечащий человек перестает быть заразным для других. Но КАРТ следует принимать ежедневно, и если лечение приостанавливается, вирус может появиться из скрытых убежищ в организме.
Новое исследование, опубликованное 11 июня в журнале PLOS Pathogens , предполагает, что одно из этих укрытий находится в клетках мозга, называемых астроцитами. Согласно отчету, астроциты составляют примерно 60% от общего числа клеток в мозге человека , а у инфицированных людей, по оценкам авторов, от 1 до 3% этих клеток могут содержать ВИЧ.
«Даже 1% может быть значительным в качестве резервуара, как места убежища для вируса», — сказала автор исследования Лена Аль-Харти, профессор и заведующая кафедрой микробных патогенов и иммунитета в Медицинском центре Университета Раш в Чикаго. «Если мы попытаемся найти лекарство от ВИЧ, нельзя пренебрегать ролью мозга как резервуара».
Аль-Харти и ее коллеги сделали свои выводы из мышиной модели ВИЧ, инъецированной клетками человека, а также из исследований посмертной ткани мозга человека. В то время как оба эксперимента дают представление о роли астроцитов в ВИЧ-инфекции, необходимо больше работать, чтобы точно определить, каким образом вирус распространяется на людей, сказал эксперт Live Science.
«Животные модели могут рассказать нам немного. Они не люди, но они могут сообщить нам немного», — сказал доктор Лишомва Ндхлову, профессор иммунологии в медицине в Weill Cornell Medicine, который не принимал участия в исследовании. , Если астроциты могут выступать в качестве резервуара для ВИЧ при человеческой инфекции, и этот вирус может покинуть мозг и вызвать инфекцию в другом месте, как показывают исследования на мышах, «нам нужно выяснить, как удалить вирус из этих отделов», чтобы разработать успешное излечение, сказал он.
Лежа в ожидании
Астроциты, названные в честь своей звезды-образная формы, бывают различные подтипы и играют важную роль в центральной нервной системе , в соответствии с BrainFacts.org , общественной информацией инициативной перспективы частично Обществом Neuroscience. Клетки помогают доставлять питательные вещества нейронам или клеткам мозга, которые передают электрические сигналы, и они могут стимулировать или подавлять воспалительные реакции в мозге. Астроциты также формируют и поддерживают проводку центральной нервной системы и укрепляют гематоэнцефалический барьер, границу ткани, отделяющую циркулирующую кровь от клеток мозга.
Ученые знали, что вирус ВИЧ проникает в мозг во время инфекции, поскольку у инфицированных людей может развиться деменция и другие когнитивные нарушения.
«Роль астроцитов в ВИЧ-инфекции всегда была противоречивой», — сказал Аль-Харти в интервью Live Science. Предыдущие исследования предполагали, что звездчатые клетки могут заразиться ВИЧ, но большая часть исследований использовала клетки в чашках Петри, которые могут не повторять инфекционные процессы у живого животного, писал Аль-Харти в отчете за 2018 год, опубликованном в журнале The Journal of Нейровирусология. В нескольких исследованиях использовались живые животные, но использовались «традиционные» методы, такие как мечение вирусных белков или генетического материала флуоресцентными соединениями, для поиска вируса, который может быть недостаточно чувствительным для точного определения низкого уровня ВИЧ, присутствующего в астроцитах. Ни в одном исследовании не предпринимались попытки выяснить, могут ли после заражения астроциты каким-либо образом высвобождать ВИЧ в органы за пределами мозга.
Аль-Харти и ее команда разработали две новые модели мыши для решения этого важного вопроса.
Сначала авторы поместили астроциты плода человека, полученные из экстрагированной мозговой ткани, в чашки Петри и инфицировали эти клетки ВИЧ. Затем они вводили инфицированные клетки в мозг лабораторных мышей, один набор новорожденных мышей и один набор взрослых мышей. Они обнаружили, что у обеих групп мышей инфицированные астроциты передают вирус в клетки CD4 — тип иммунных клеток, которые помогают организовать иммунный ответ организма и специфически поражаются вирусом ВИЧ.
После заражения астроцитами инфицированные клетки CD4 мигрируют из мозга в другие ткани. Когда «мозг уже посеян, вирус может выйти и перезаряжать периферические органы», сказал Аль-Харти.
В частности, авторы отметили, что селезенка и лимфатические узлы заражаются в результате этого процесса. Блокируя движение клеток CD4, авторы могли разрезать эту цепь вирусной передачи.
Чтобы гарантировать, что вирус может самостоятельно заражать астроциты, без их помощи, авторы также провели эксперимент, в котором они инъецировали здоровых астроцитов человека мышам и впоследствии заразили животных ВИЧ. В этом сценарии некоторые человеческие астроциты все еще заражаются и выделяют ВИЧ в остальную часть тела. Примечательно, что вирус все еще мог вырваться из мозга мышей, получавших лечение cART, «хотя и на низких уровнях» по сравнению с необработанными мышами. Если лечение было прекращено, вирус из мозга вызвал полномасштабную инфекцию.
Чтобы подтвердить аспекты своих экспериментов на мышах, авторы исследовали донорский мозг четырех ВИЧ-инфицированных, каждый из которых получил эффективное лечение cART. (В отчете не указывалось, как погиб каждый донор, но отмечалось, что вирус эффективно подавлял cART во время смерти.) Группа обнаружила, что небольшой процент астроцитов содержал генетический материал ВИЧ в своих ядрах, что указывает на то, что клетки имели был заражен.
Работая над лечением
Многие вопросы об астроцитах и ВИЧ остаются без ответа. Например, некоторые подтипы астроцитов могут служить резервуарами ВИЧ, в то время как другие — нет, сказал Аль-Харти. И хотя эксперименты на мышах показали, что ВИЧ может покинуть мозг, анализ ткани после смерти не может подтвердить, что то же самое происходит у людей.
«Животные модели, ни одна из них не идеальна», поэтому, возможно, существуют различия в том, как развивается инфекция у людей, сказал Аль-Харти.
Например, во время естественной ВИЧ-инфекции вирус может накапливать генетические мутации каждый раз, когда он размножается, и генетический материал, необходимый для заражения, может быть потерян в процессе, сказал Ндхлову. По его словам, чтобы полностью понять роль астроцитов в ВИЧ, исследователям необходимо определить, какое количество вируса, присутствующего в астроцитах человека, может вызвать инфекцию.
Аль-Харти и ее команда начали решать этот вопрос, изучая посмертные ткани мозга и анализируя, какие сегменты генетического материала ВИЧ могут быть обнаружены внутри, но дальнейшие исследования должны будут подтвердить, что обнаруженный вирус способен заражать клетки и мигрировать в другие. органы в теле, сказал Ндхлову. Кроме того, ученым необходимо определить точный путь выхода ВИЧ из мозга, чтобы заразить другие органы, так как эта информация также будет иметь решающее значение для разработки методов лечения, направленных на мозг и поиска успешного лечения, добавил он.
