náhľad|Štruktúra viriónu HIV Vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti () je obalený RNA retrovírus z čeľade Retroviridae, rod Lentivirus. Vírusy tejto skupiny majú schopnosť vytvoriť podľa svojej molekuly ribonukleovej kyseliny (RNA), obsahujúcej genetickú informáciu, molekulu deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) a tú vložiť do genómu hostiteľskej bunky. Je to vírus, spôsobujúci u človeka ochorenie syndróm získanej imunitnej nedostatočnosti ().
Klasifikácia Vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti (HIV) patrí do čeľade Retrovírusov. Sem bol zaradený na základe spoločných kritérií, ako je asociácia s chorobou, morfológia a cytopatický efekt in vitro. Na základe podobných vlastností sa retrovírusy ďalej delia na tri rody: (a) Onkovírusy, ktoré sa skladajú z ďalších 4 morfologických subtypov asociovaných s nádormi, (b) Spumavírusy, ktoré navodzujú charakteristický „penový“ vzhľad v infikovaných bunkách a (c) Lentivírusy. Lentivírusy sú známe najmä ochoreniami s pomalým priebehom (lenti- pomalý), ktoré nastupujú po dlhom období infekcie bez výrazných klinických príznakov a vedú k postupnému zlyhaniu mnohých orgánových systémov, kachexii a smrti. Sú druhovo špecifické a cielia na domáce zvieratá, primáty a ľudí. Dokážu perzistovať počas celého života a replikujú sa kontinuálne v rôznej miere. Miera ich replikácie závisí najmä od ich schopnosti uniknúť imunitného dohľadu hostiteľa. Štruktúrne ide o obalené vírusy s jednovláknovou RNA s pozitívnou orientáciou (+ssRNA). Po infekcii hostiteľskej bunky je genetická informácia lentivírusov prepísaná z +ssRNA na dsDNA v procese reverznej transkripcie. Reverzná transkripcia je pod kontrolou vírusom kódovaného enzýmu s názvom reverzná transkriptáza. Reverzná transkriptáza je príznačná pre všetky Retrovírusy. Výsledná vírusová DNA je ďalej integrovaná do genómu pomocou enzýmu s názvom integráza a hostiteľských kofaktorov. V takomto stave môže vírus vstúpiť do štádia latencie kedy zostáva dormantný po obdobie mnohých rokov bez badateľných symptómov. Významným zástupcom lentivírusov, ktorý napáda ľudských hostiteľov je práve vírus HIV. Na základe rozdielov v štruktúre a genetickej informácii rozoznávame dva typy vírusov HIV a to: HIV-1 a HIV-2. Retrovírusy sú okrem morfologického rozdelenia klasifikované aj na základe organizácie ich genómu na komplexné a jednoduché. Kritérium pre zaradenie ku komplexným retrovírusom je, aby vírus obsahoval okrem štandardných štruktúrnych génov gag, pol a env aj gény pre reguláciu expresie štruktúrnych génov. Väčšina známych lentivírusov, onkovírusov a spumavírusov sa radí ku komplexným retrovírusom.
Pôvod Syndróm získanej imunitnej nedostatočnosti (AIDS) bolo prvý raz pozorovaný v roku 1981, kedy začal narastať počet ľudí umierajúcich na nezvyčajné oportunistické infekcie a malignity. Išlo najmä o populáciu mladých homosexuálnych mužov. Ako príčina týchto stavov bol identifikovaný retrovírus pomenovaný vírus ľudskej imunodeficiencie 1 (HIV- 1), ktorý sa prenáša medzi ľuďmi pohlavný stykom, subkutánne a perinatálne. Keďže prenos cez sliznice je zodpovedný až za 80 % nákaz u dospelých, radíme vírus HIV medzi sexuálne prenosné choroby. Za desaťročia od objavenia je pandémia spôsobená vírusom HIV- 1 (skupina M) zodpovedná za milióny obetí. Pričom najväčšiu morbiditu a mortalitu dosiahol vírus HIV u mladých dospelých v subsaharskej Afrike. Množstvo úmrtí sa darí redukovať najmä pomocou antiretrovirálnej terapie, nejde však o liečbu iba spomalenie priebehu ochorenie a navyše prístup k tomuto lieku nie je univerzálny. Vyhliadky na kompletnú liečbu sú zatiaľ neisté. Od objavenia vírusu HIV v ľudskej populácii prebiehalo intenzívne vedecké pátranie po jeho pôvode. Prvé náznaky sa objavili až v roku 1986, kedy bol objavený morfologicky podobný vírus (antigénne rozdielny), ktorý spôsoboval ochorenie AIDS u pacientov v západnej Afrike. Tento vzdialený príbuzný vírusu HIV-1 bol pomenovaný HIV-2. Ďalším pokrokom v pátraní po pôvode vírusu HIV bolo zistenie že vírus HIV-2 je blízky príbuzný s vírusom Opičej imunitnej nedostatočnosti (SIV- simian immunodeficiency virus) prítomného u Makakov žijúcich v zajatí. Krátko na to bolo objavené celé spektrum týchto opičích vírusov u rôznych primátov obývajúcich subsaharskú Afriku, ako sú opice mačiak grivet (Chlorocebus aethiops), opice z rodu mangabej (Cercocebus atys), mandrily (Mandrillus sphinx), šimpanzy (Pan troglodytes) a mnohé ďalšie. Veľkým prekvapení bolo zistenie, že u týchto prirodzených hostiteľov sa vírusy SIV prejavujú zväčša ako nepatogénne.
HIV-1 U HIV-1 nejde iba o jeden vírus ale o 4 nezávislé línie nazvané skupina M, N, O a P. Pričom, každá z týchto línií sa dostala do ľudskej populácie nezávislým medzidruhovým prenosom. Prvou objavenou líniou bola skupina M, ktorá je vo svete najviac rozšírená a zodpovedná za celosvetovú pandémiu HIV-1. Neskôr v roku 1990 bola objavená skupina O, táto je zodpovedná za menej ako 1 % prípadov vo svete a jej výskyt je do veľkej miery obmedzený na Kamerun, Gabon a priľahlé krajiny. V roku 1998 bola identifikovaná skupina N. Táto je ešte menej rozšírená ako skupina O. Zatiaľ bolo identifikovaných iba niekoľko desiatok prípadov, všetky pochádzajúce z Kamerunu. Poslednou líniou je skupina P objavená v roku 2009 u jedného pacienta vo Francúzsku, išlo o osobu s pôvodom v Kamerune. Pôvodným rezervoárom pre vírusy zo skupiny M a N sú šimpanzy. Predpokladaná oblasť pôvodu pre vírusy zo skupiny N je niekde v okolí Dja Forest v južnom a strednom Kamerune. Zatiaľ čo vírusy zo skupiny M pravdepodobne pochádzajú z okolia riek Boumba, Ngoko a Sangha z juhovýchodného cípu Kamerunu. Pôvod skupiny P bol odvodený od kmeňa SIVgor prítomného u goríl, miesto pôvodu nie je známe. U vírusov zo skupiny O zostáva zatiaľ pôvod neznámy- pravdepodobne však ide o prenos zo šimpanza alebo z gorily. Ale aj keď presnú lokalitu nepoznáme, skupiny vírusov P a O pravdepodobne tiež pochádzajú z regiónu západnej Afriky. Akým spôsobom sa tieto vírusy dostali po prvý raz do ľudskej populácie nie je zatiaľ známe. Išlo však s najväčšou pravdepodobnosťou o prenos cez kožný alebo slizničný epitel infikovanou krvou/ telesnými tekutinami z opíc. Analýza pomocou molekulárnych hodín ukazuje, že k prvým prenosom na človeka skupinami M a O došlo už na začiatku dvadsiateho storočia, zatiaľ čo u ostatných skupín ide o pomerne recentné prenosy.
HIV-2 Od objavenia vírusu HIV-2 je jeho výskyt zväčša obmedzený na územie západnej Afriky. Najväčšia prevalencia je v krajinách Guinea-Bissau a Senegal. HIV-2 je tu však systematicky vytláčaný a nahradzovaný HIV-1. Vírusová nálož produkovaná vírusom HIV-2 je v porovnaní s HIV-1 nižšia, čo pravdepodobne stojí aj za nižšou úrovňou šírenia HIV-2 a takmer nulovú šancu prenosu z matky na dieťa. Ochorenie AIDS má u pacientov infikovaných vírusom HIV-2 podobný priebeh ako u pacientov infikovaných HIV-1, ale u väčšiny pacientov sa po infekcii HIV-2 ochorenie AIDS nerozvinie vôbec. Za pôvodcu a prírodný rezervoár vírusu HIV-2 bol identifikovaný vírus SIVsmm prítomný u opíc Cercocebus atys. Od jeho prvej izolácie bolo objavených najmenej 8 rozdielnych línií pre vírus HIV-2. Tieto boli označené ako skupiny A-H a u každej pravdepodobne išlo o samostatný medzidruhový prenos. Skupina A sa vyskytuje naprieč celou západnou Afrikou, zatiaľ čo skupina B dominuje najmä na Pobreží Slonoviny. Skupiny C, G a H boli identifikované u ľudí pochádzajúcich rovnako z pobrežia slonoviny, aj keď v týchto prípadoch išlo iba o jednotlivé udalosti a nie je jasné či došlo aj k sekundárnemu medziľudskému prenosu. Vírusy zo skupiny D sú najbližšie k vírusu SIVsmm pôvodom z Libérie a kmene E a F sú podobné vírusom SIVsmm pochádzajúcim zo Sierra Leone. Skupiny C-H sú zachytávané iba sporadicky a preto sa predpokladá že by mohlo ísť o „dead end prenosy“ kedy sa vírus dostáva do slepej uličky a ďalej sa aktívne v populácii nešíri.
Štruktúra a genóm Maturovaná vírusová častica vírusu HIV je kruhový útvar s priemerom približne 100 nm. Na povrchu sa nachádza lipidový obal zložený z lipidovej dvojvrtsvy. Z vonkajšej strany lipidovej membrány vyčnieva 72 výbežkov tvorených trimérmi proteínu Env. Ďalším povrchovým proteínom podieľajúcimi sa na lipidovej dvojvrstve vírusu HIV je povrchový proteín gp120 (SU), ktorý je ukotvený v membráne cez transmembránový proteín gp41 (TM). Pod lipidovou dvojvrstvou sa nachádza symetrická vonkajšia vrstva kapsidovej membrány zloženej z matrixového proteínu p17 (MA). Samotný kapsid vírusu má kónickú štruktúru a je zložený z kapsidového proteínu p24 (CA). Každá vírusová častica obsahuje približne 2000 molekúl proteínu p24. Vnútri kapsidu sa nachádzajú nukleové kyseliny nesúce jeho genetickú informáciu spolu s nadviazanými vírusovými enzýmami reverzná transkriptáza (RT) a integráza (IN). Genetická informácia vírusu HIV je kódovaná dvoma identickými ssRNA molekulami. Ďalšími štruktúrami vnútri viriónov sú oligopeptidy, ktoré vznikli po uvoľnení z hostiteľskej bunky počas maturácie virónu prostredníctvom proteolytického štiepenia prekurzorových proteínov (p55, p160). Tieto sú prekurzormi pre proteíny Gag a Gag/Pol. Medzi regulačné proteíny ktoré sa uplatňujú v životnom cykle vírusu patrí napríklad proteín Tat (transaktivátor transkripcie), ktorý moduluje aktivitu vírusového promótoru a tým urýchľuje transkripciu. Viaže sa na TAR sekvenciu vírusovej RNA (s bunkovou RNA nereaguje). Tat proteín je tiež schopný transaktivovať ďalšie HIV genómy prítomné v bunke. Jeho expresia je indukovaná ďalším Tat enzýmom alebo aj cytokínmy p65 a NFκB. Regulačným proteínom je aj proteín Rev, ktorý vírusu umožňuje prepínať medzi dĺžkou zostrihu novo produkovanej vírusovej RNA. Takto vírus produkuje najskôr na začiatku replikácie regulačné proteíny a neskôr alternatívny zostrihom prechádza na transláciu štruktúrnych proteínov. Proteín Nef je zodpovedný za reguláciu expresie CD4+ molekúl na povrchu infikovaných buniek. Infikované bunky následne nemôžu byť superinfikované ďalším vírusom HIV. Strata CD4+ tiež výrazne oslabuje imunitnú odpoveď infikovaného organizmu. Medzi regulačné proteíny ešte zaraďujeme proteíny Vif, Vpr a Vpu, tieto všetky majú vplyv na množstvo a rýchlosť produkcie vírusových častíc. Na to aby sa z vírusu stal provírus musí sa RNA prepísať na DNA (provírusová DNA) metódou reverznej transkripcie. Vznik DNA je nasledovaný degradáciou vírusovej RNA a inkorporáciou vírusovej dvojvláknovej (ds) DNA do genómu hostiteľskej bunky. Vírusová DNA je zložená z niekoľkých čítacích rámcov, ktoré sú z oboch strán ohraničená LTR sekvenciami (LTR – long terminal repeats). LTR sekvencia na 5´ konci je promotorovou oblasťou pre transkripciu vírusových génov. V smere od 5´ konca k 3´ koncu nasledujú čítacie rámce pre gag gén, pol gén a env gén. Tieto gény dávajú vzniknúť množstvu štruktúrnych proteínov vírusu. Gag oblasť je zodpovedná za proteíny vonkajšej membrány MA (p17), kapsidový proteín CA (p24) a nukleokapsid NC (p7) a menšie proteíny, ktoré stabilizujú nukleové kyseliny vírusu. Pol gén kóduje enzýmy proteáza PR (p12), reverzná transkriptáza (RT, p51), RNáza H (p15) prípadne RNázu H s reverznou transkriptázou dokopy (spoločne označené ako p66) a integrázu (IN, p32). Gén env kóduje obálkové proteíny gp120 povrchový proteín a gp41 transmembránový proteín. Okrem už zmienených štruktúrnych génov, genóm vírusu HIV kóduje aj proteíny regulačné: Tat (transactivator) proteín, Rev (RNA splicing regulator) proteín, ktoré sú dôležité pri pre započatie vírusovej replikácie a proteíny Nef (negativ regulating factor), Vif (viral infectivity factor), Vpr (virus protein r) a Vpu (virus protein unique), ktoré majú vplyv na vírusovú replikáciu, pučanie vírusu z bunky a celkovú patogenitu vírusu. Pri víruse HIV-2 je na miesto proteínu Vpu prítomný proteín Vpx (virus protein x), táto zámena je čiastočne zodpovedná za zníženú patogenitu HIV-2 v porovnaní s HIV-1. Genóm vírusu SIV je totožný s genómom pre HIV-1.
Adaptácia na človeka