Вирус иммунодефицита кошек: особенности, распространение и современные подходы к диагностике и лечению.

Введение

Вид вируса

Вирус кошачьего иммунодефицита (FIV) – это линтивирус, поражающий кошек по всему миру, при этом от 2,5% до 4,4% кошек инфицированы. FIV был впервые выделен в 1986 году Нильсом С. Педерсеном и Джанет К. Ямамото в Школе ветеринарной медицины Калифорнийского университета в Дэвисе в колонии кошек с высокой распространенностью оппортунистических инфекций и дегенеративных заболеваний и первоначально назывался кошачьим Т-лимфотропным вирусом. Впоследствии он был обнаружен у домашних кошек. Предполагается, что FIV возник в Африке и с тех пор распространился среди кошачьих видов во всем мире.

Эффекты

FIV ослабляет иммунную систему кошек, инфицируя многие типы клеток, включая CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги. Кошки могут хорошо переносить FIV, но в конечном итоге это может привести к истощению иммунной системы у кошачьих хозяев из-за инфекции и истощения Т-хелперов (CD4+). FIV и ВИЧ – это линтивирусы. Однако люди не могут заразиться FIV, и кошки не могут заразиться ВИЧ. FIV передается главным образом через глубокие укусы, когда вирус, содержащийся в слюне инфицированной кошки, попадает в ткани тела другой кошки. Кошки с положительным статусом FIV могут совместно использовать поилки, миски для еды (как для влажного, так и для сухого корма) и один лоток с низким риском передачи заболевания. Внимательный владелец, своевременно лечащий вторичные инфекции, может обеспечить инфицированной кошке достаточно долгую жизнь. Вероятность передачи вируса FIV от инфицированной кошки другим кошкам в доме невелика, если только между кошками не происходит драк или не имеются раны, которые могут позволить вирусу проникнуть от инфицированной кошки к неинфицированной. Новорожденные котята могут давать положительный результат в течение шести месяцев, и большинство из них впоследствии постепенно становятся отрицательными. Считается, что это связано с антителами, передаваемыми котятам с молоком матери. Однако эти антитела временные, поэтому повторные тесты будут отрицательными. После вакцинации против FIV они будут постоянно показывать положительный результат, поскольку различные анализы крови обнаруживают и демонстрируют антитела, выработанные в ответ на вакцинацию. FIV встречается и у других кошачьих видов, и фактически является эндемичным у некоторых крупных диких кошек, таких как африканские львы. По состоянию на 2006 год выделяют три основных клада FIV: FIV Ple (львиный), FIV Fca (домашний кот) и FIV Pco (пума). Границы хозяев обычно хорошо сохраняются благодаря ограниченному числу типов ферментов APOBEC3, которые может нейтрализовать вирусный фактор инфективности.

В Соединенных Штатах

В Соединенных Штатах не достигнут консенсус относительно необходимости эвтаназии кошек, инфицированных FIV. Американская ассоциация практикующих ветеринаров (организация в Соединенных Штатах), а также многие организации, занимающиеся бездомными кошками, рекомендуют не проводить эвтаназию кошек, положительных по FIV, и даже не тратить средства на тестирование на этот вирус.

Патология

Вирус проникает в клетки-хозяева посредством взаимодействия собственных гликопротеинов оболочки с поверхностными рецепторами клеток-мишеней. Сначала гликопротеин SU связывается с CD134, рецептором на клетке-хозяине. Это начальное связывание изменяет конформацию белка SU, облегчая взаимодействие между SU и хемокиновым рецептором CXCR4. Это взаимодействие вызывает слияние вирусной и клеточной мембран, что позволяет передаче вирусной РНК в цитоплазму, где она подвергается обратной транскрипции и интегрируется в клеточный геном посредством негомологичной рекомбинации. После интеграции в геном клетки-хозяина вирус может находиться в латентном состоянии в бессимптомной фазе в течение длительного времени, оставаясь незамеченным иммунной системой, или вызывать лизис клетки. CD134 преимущественно экспрессируется на активированных T-клетках и связывается с лигандом OX40, вызывая стимуляцию, пролиферацию, активацию и апоптоз T-клеток (3). Это приводит к значительному снижению числа клеток, играющих критическую роль в иммунной системе. Низкий уровень CD4+ и других пораженных клеток иммунной системы делает кошку восприимчивой к оппортунистическим инфекциям по мере прогрессирования заболевания до синдрома приобретенного иммунодефицита кошек (СПИД).

Трансмиссия

Основной путь передачи – глубокие укусы, при которых слюна инфицированной кошки попадает в ткани другой кошки. Вирус иммунодефицита кошек (ВИК) также может передаваться от беременной кошки к потомству внутриутробно, однако этот вертикальный путь передачи считается относительно редким, судя по небольшому числу инфицированных котят и молодых кошек. Анализы можно провести в ветеринарной клинике, и результаты будут готовы в течение нескольких минут, что позволяет оперативно проконсультироваться с врачом. Ранняя диагностика помогает поддерживать здоровье кошки и предотвращает распространение инфекции среди других животных. При должном уходе инфицированные кошки могут жить долгой и полноценной жизнью.

Варианты лечения

В 2006 году Министерство сельского хозяйства США выдало условную лицензию на новое вспомогательное средство для лечения, называемое иммуномодулятором Т-лимфоцитов (LTCI). Lymphocyte T Cell Immunomodulator производится и распространяется исключительно компанией T Cyte Therapeutics, Inc.

Lymphocyte T Cell Immunomodulator предназначен для использования в качестве вспомогательного средства при лечении кошек, инфицированных вирусом лейкемии кошек (FeLV) и/или вирусом иммунодефицита кошек (FIV), а также связанных с этим симптомов, таких как анемия (снижение способности крови переносить кислород), оппортунистические инфекции, лимфоцитопения, гранулоцитопения или тромбоцитопения (соответственно, низкий уровень лимфоцитов, гранулоцитов и тромбоцитов, первые два из которых являются типами белых кровяных клеток). Отсутствие наблюдаемых побочных эффектов у нескольких видов животных указывает на очень низкий профиль токсичности продукта. Lymphocyte T Cell Immunomodulator является мощным регулятором продукции и функции CD4-лимфоцитов. Показано, что он увеличивает количество лимфоцитов и выработку интерлейкина-2 у животных. Это одноцепочечный полипептид, сильно катионный гликопротеин, который очищается с помощью катионообменной смолы. Очистка белка из культуральной жидкости стромальных клеток, полученных из коров, дает по существу однородный фактор, свободный от посторонних веществ. Белок, полученный из коров, гомологичен белкам других видов млекопитающих и представляет собой однородный гликопротеин массой 50 кДа с изоэлектрической точкой 6,5. Белок готовится в лиофилизированной (сублимированной) дозе 1 микрограмм. Восстановление в стерильном разбавителе дает раствор для подкожного введения.

Вакцина

Как и в случае с ВИЧ, разработка эффективной вакцины против вируса иммунодефицита кошек (FIV) затруднена из-за большого числа и разнообразия штаммов вируса. Вакцины, предназначенные для защиты от одного варианта вируса, то есть "одноштаммовые" вакцины, уже продемонстрировали хорошую эффективность против гомологичных штаммов FIV. Вакцина двойного подтипа против FIV под названием Fel O Vax, выпущенная в 2002 году, позволила иммунизировать кошек против большего числа штаммов FIV. Она была разработана с использованием инактивированных изолятов двух из пяти подтипов (или кладов) FIV: A Petaluma и D Shizuoka. Вакцина оказалась умеренно защитной (защитила 82% кошек) против подтипа A FIV, однако более позднее исследование показало, что она не обеспечивает защиту от этого подтипа. Она продемонстрировала 100% эффективность против двух различных штаммов FIV подтипа B. Вакцинация может приводить к положительным результатам тестов на FIV у кошек, что затрудняет диагностику. По этим причинам вакцина считается "не основной", и решение о вакцинации должно приниматься после консультации с ветеринарным врачом и оценки соотношения рисков и эффективности.

Структура

FIV имеет структуру, аналогичную структуре линтивирусов приматов и копытных. Вирион имеет диаметр от 80 до 100 нанометров и является плеоморфным. Вирусная оболочка также имеет небольшие, 8 нм, поверхностные проекции, которые равномерно покрывают поверхность. Геном вируса FIV является диплоидным. Он состоит из двух идентичных одноцепочечных молекул РНК, каждая из которых содержит около 9400 нуклеотидов и имеет ориентацию плюс-цепи. Геном обладает типичной структурой ретровирусов и включает гены LTR, vif, pol, gag, orfA, env и rev. Полипротеин Gag расщепляется на матриксный (MA), капсидный (CA) и нуклеокапсидный (NC) белки. Расщепление между CA и NC высвобождает пептид из девяти аминокислот, а расщепление на C-конце NC высвобождает фрагмент размером 2 кДа (p2). Полипротеин Pol транслируется посредством сдвига рамки считывания рибосомы, что является общим признаком с ВИЧ. Расщепление Pol вирусной протеазой высвобождает саму протеазу (PR), обратную транскриптазу (RT), дезоксиуридиновую трифосфатазу (dUTPase или DU) и интегразу (IN). Полипротеин Env состоит из лидер-пептида (L), поверхностного (SU) и трансмембранного (TM) гликопротеинов. Как и другие линтивирусы, геном FIV кодирует дополнительные короткие открытые рамки считывания (ORF), кодирующие белки Vif и Rev. Дополнительная короткая ORF, называемая orfA (также известная как orf2), находится перед геном env. Функция OrfA в репликации вируса неясна, однако продукт гена orfA может проявлять многие свойства вспомогательных генов ВИЧ-1, таких как Vpr, Vpu или Nef. Среди этих подтипов генетические последовательности в основном консервативны; однако существуют значительные генетические различия между видоспецифическими подтипами FIV. В геноме FIV наиболее консервативными среди различных штаммов являются гены Pol и gag. Напротив, гены env, vif, orfa и rev наименее консервативны и демонстрируют наибольшее генетическое разнообразие среди штаммов FIV. Капсидный белок, полученный из полипротеина Gag, собирается в вирусное ядро (белковую оболочку вируса), а матриксный белок, также полученный из Gag, формирует оболочку непосредственно внутри липидного бислоя. Полипротеин Env кодирует поверхностный гликопротеин (SU) и трансмембранный гликопротеин (TM). Как SU, так и TM гликопротеины интенсивно гликозилированы, что, по мнению ученых, может маскировать B-клеточные эпитопы гликопротеина Env, придавая вирусу устойчивость к нейтрализующим антителам. Как и другие линтивирусные векторы, векторы FIV интегрируются в хромосому клетки-хозяина, где они могут обеспечивать долгосрочную стабильную экспрессию трансгенов. Кроме того, векторы могут использоваться как для делящихся, так и для неделящихся клеток. Векторы FIV потенциально могут быть использованы для лечения неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона, и уже использовались для передачи РНКи, что может найти применение в генной терапии рака.

FIV displays a similar structure to the primate and ungulate lentiviruses. The virion has a diameter from 80 to 100 nanometers and is pleomorphic. The viral envelope also has surface projections that are small, 8 nm, and evenly cover the surface. The FIV virus genome is diploid. It consists of two identical single strands of RNA in each case about 9400 nucleotides existing in plus strand orientation. It has the typical genomic structure of retroviruses and includes LTR, vif, pol, gag, orfA, env, and rev genes. The Gag polyprotein is cleaved into matrix (MA), capsid (CA) and nucleocapsid (NC) proteins. Cleavage between CA and NC releases a nine amino acid peptide, while cleavage at the C terminus of NC releases a 2kDa fragment (p2). The Pol polyprotein is translated by ribosomal frame shifting, a feature shared with HIV. Cleavage of Pol by the viral protease releases the protease itself (PR), reverse transcriptase (RT), deoxyuridine triphosphatase (dUTPase or DU) and integrase (IN). The Env polyprotein consists of a leader peptide (L), surface (SU) and transmembrane (TM) glycoproteins. In common with other lentiviruses, the FIV genome encodes additional short open reading frames (ORFs) encoding the Vif and Rev proteins. An additional short ORF termed orfA (also known as orf2) precedes the env gene. The function of OrfA in viral replication is unclear, however the orfA encoded product may display many of the attributes of HIV 1 accessory gene products such as Vpr, Vpu or Nef. Among these subtypes, genetic sequences are mostly conserved; however, wide ranging genetic differences exist between species specific FIV subtypes. Of FIV's genome, Pol is the most conserved across FIV strains along with gag. On the contrary, env, vif, orfa, and rev are the least conserved and exhibit the most genetic diversity among FIV strains. The capsid protein derived from the polyprotein Gag is assembled into a viral core (the protein shell of a virus) and the matrix protein also derived from Gag forms a shell immediately inside of the lipid bilayer. The Env polyprotein encodes the surface glycoprotein (SU) and transmembrane glycoprotein (TM). Both SU and TM glycoproteins are heavily glycosylated, a characteristic that scientists believe may mask the B cell epitopes of the Env glycoprotein giving the virus resistance to the virus neutralizing antibodies. Like other lentiviral vectors, FIV vectors integrate into the chromosome of the host cell, where it can generate long term stable transgene expression. Furthermore, the vectors can be used on dividing and non dividing cells. FIV vectors could potentially be used to treat neurological disorders like Parkinson's disease, and have already been used for transfer RNAi, which may find use as gene therapy for cancer.

Происхождение и распространение

Точное происхождение и появление FIV у фелидов неизвестно; однако исследования вирусной филогенетики, видообразования фелид и распространенности FIV указывают на африканское происхождение. Анализ вирусной филогенетики демонстрирует филогенетические деревья с радиальной (звездообразной) структурой, характерной для вирусов, недавно возникших и быстро эволюционирующих. Однако различия в топологии, длине ветвей и высокая генетическая дивергенция позволяют предположить более древнее происхождение FIV у видов фелид. Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что современные фелиды произошли от общего предка в Азии около 10,8 миллионов лет назад, и с тех пор тридцать восемь видов из восьми различных эволюционных линий распространились и успешно заселили все континенты, кроме Антарктиды. Несмотря на азиатское происхождение фелид, FIV отсутствует у видов фелид в Азии, за исключением монгольской кошки Палласа; однако FIV широко распространен в Африке, где у четырех из пяти фелид обнаружены положительные результаты ПЦР. В связи с широкой распространенностью и межвидовой дивергенцией штаммов FIV в Африке, предполагается, что FIV возник в Африке, а затем распространился по всему миру. Высокое генетическое разнообразие и дивергенция между штаммами FIV у африканских видов фелид, а также наличие FIV Ccr у гиен, согласуются с длительным периодом существования, что увеличило возможности межвидовой передачи. Кроме того, линтивирусы также широко распространены в Африке, поражая не только фелид, но и приматов и копытных. Это указывает на происхождение всех линтивирусов и подтверждает африканское происхождение FIV; однако необходимы дальнейшие исследования. Распространение FIV из Африки могло произойти в два периода миграции фелид. Самая ранняя миграция через Берингов пролив в Северную Америку произошла около 4,5 миллиона лет назад в период низкого уровня моря. Ранние фелиды в Северной Америке дали начало семи видам, относящимся к линии оцелотов, двум видам линии пум и четырем современным видам рысей. Наиболее поздняя миграция азиатских львов и ягуаров через Евразию в Северную и Южную Америку произошла в плиоцене/раннем плейстоцене. Несколько исследований показали, что подтипы A и B имеют длинные ветви и низкое географическое сходство, что указывает на возможность двух независимых интродукций FIV в популяции, а также на длительное время его существования. Филогенетический анализ штаммов FIV Pco в Центральной, Южной и Северной Америке показывает, что центрально- и южноамериканские штаммы более тесно связаны с североамериканскими штаммами, чем друг с другом. Это позволяет предположить, что FIV Pco уже присутствовал у южноамериканских пум, которые повторно заселили Северную Америку. Около 2 миллионов лет назад появились африканские львы и распространились по всей Африке, Азии, Северной, Центральной и Южной Америке. Современные львы в настоящее время обитают только на африканском континенте, за исключением небольшой популяции в Индии. Филогенетический анализ подтипов A, B и C FIV Ple показывает высокое внутри- и межвидовое генетическое разнообразие и дивергенцию последовательностей, сравнимую с генетическими различиями между штаммами других видов фелид. Это позволяет предположить, что появление FIV у домашних кошек было недавним, поскольку вновь возникшие вирусы, как правило, имеют более высокие темпы эволюции и минимальную или отсутствующую коадаптацию между вирусом и новым видом-хозяином.

The exact origins and emergence of FIV in felids is unknown; however, studies of viral phylogenetics, felidae speciation, and FIV occurrence alludes to origins in Africa. Analysis of viral phylogenetics shows phylogenetic trees with a starburst phylogenetic pattern which is usually demonstrated by viruses that are a recent emergence with rapid evolution. However, differences in topology, branch lengths, high genetic divergence suggest a more ancient origin in felidae species. Fossil records indicate extant felids arose from a common ancestor in Asia approximately 10.8 million years ago, and since then thirty eight species from eight distinct evolutionary lineages have spread and successfully inhabited every continent but Antarctica. Despite felidae origins in Asia, FIV is absent from felidae species in Asia except for the Mongolian Pallas cat; however, FIV is highly endemic in Africa with four out of five felids having seropositive PCR results. Due to the widespread occurrence and interspecies divergence of FIV strains in Africa, it's suggested that FIV arose in Africa before disseminating worldwide. The high genetic diversity and divergence between FIV strains in African felidae species and the presence of hyena FIV Ccr, is consistent with a long residence time giving rise to increased opportunities for inter species transmission among species. Additionally, lentiviruses are also highly endemic in Africa infecting not only felids, but also primates, and ungulate species. This suggests to the origins of all lentiviruses and supports FIV origins in Africa; however, further research is needed. The spread of FIV from Africa might have occurred during two points of felidae migration. The earliest migration across the Bering Strait into North America occurred approximately 4.5 million years ago during a period of low sea levels. Early felids in North America descended into seven species of the ocelot lineage, two species of the puma lineage, and four of the modern species of lynx. The most recent migration of Asian lions and jaguars across Eurasia into North and South America occurred during the Pliocene/early Pleistocene. Several studies have demonstrated subtypes A and B to have long branch lengths and low geographic similarities which indicates the possibility of two separate FIV introductions into populations coupled with a long residence time. Phylogenetic analysis of FIV Pco strains in Central, South, and North America show Central and South American strains are more closely related to North American strains than to each other. This suggests FIV Pco was already present in South American pumas which repopulated North America. Approximately 2 million years ago, African lions arose and dispersed throughout Africa, Asia, and North, Central, and South America. Modern lions currently reside only on the African continent except for a small population in India. Phylogenetic analysis of FIV Ple subtypes A, B, and C show high intra and interindividual genetic diversity and sequence divergence comparable to genetic differences to strains from other Felidae species. This suggests the emergence of FIV in domestic cats was recent since newly emerged viruses tend to have higher evolutionary rates with little to no co adaption between virus and new host species occurring.

Сравнение с вирусом лейкемии кошек

Иногда вирус иммунодефицита кошек (FIV) и вирус лейкемии кошек (FeLV) принимают друг за друга, хотя эти вирусы во многом различаются. Несмотря на то, что оба вируса принадлежат к одному и тому же ретровирусному подсемейству (орторетровирины), они классифицируются в разных родах (FeLV – гамма-ретровирус, а FIV – лентивирус, подобно ВИЧ-1). Их формы существенно отличаются: FeLV имеет более округлую форму, в то время как FIV – удлиненную. Эти два вируса также значительно различаются генетически, а их белковые оболочки отличаются по размеру и составу. Хотя многие заболевания, вызываемые FeLV и FIV, схожи, механизмы их развития фактически различаются. Более того, в то время как вирус лейкемии кошек может вызывать выраженное заболевание у инфицированной кошки, кошка, инфицированная FIV, может оставаться полностью бессимптомной на протяжении всей своей жизни.