REPLICATION OF HIV-1 SUBTYPE A6 IN THE PRESENCE OF HORMONES INCLUDED IN THE MODERN HORMONAL CONTRACEPTIVES

Cover Page


Cite item

Abstract

Aim. To study how female hormones included in oral contraceptives (β-estradiol and progesteron) affect HIV-1 replication and efficacy of antiviral drugs. Material and methods. Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and cell lines MT-4, Jurkat were infected with HIV-1 (subtype A6). Afterwards the cells were cultured for 6 days in the presence of β-estradiol/progesteron with or without the presence of antiretroviral drugs Lamivudin (3TC), Etravirin(ETR) and Indinavir (IDV), which are widely used for HIV treatment. Virus production was monitored by p24 levels in culture supernatants on day 6. The experemints were performed in eight repetitions. Results. There was a 1,3-1,8-fold increase of virus replication in the presence of high concentrations of both hormones (26,136 μg/ml). Incomplete suppression of viral replication was observed when infected cells were co-cultivated in the presence of hormones (26 μg, 136 μg) and antiretroviral drugs. The mean suppression rate of viral replication for β-estradiol was 77.3% and 69.8% for progesterone. However, in the absence of hormones the virus production was completely suppressed by those drugs. Conclusion. The high concentrations of steroid hormones induce HIV-1 replication and as a result reduce the efficacy of antiretroviral drugs NVP and IDV in vitro. Thus it is advisable for women at high risk of HIV infection to monitor hormone levels that change during the menstrual cycle and pregnancy before prescribing hormonal contraception.

Full Text

ВВЕДЕНИЕ
В общемировом масштабе женщины и девочки по-прежнему остаются самой
уязвимой группой по ВИЧ-инфекции. Из 36,7 миллионов людей, живущих с ВИЧ,
51% (18,8 миллионов) составляют женщины [UNAIDS, 2018]. Согласно ВОЗ, каж-
дый день среди новых ВИЧ-инфицированных около 43% составляют женщины. При
этом 19% ВИЧ-инфицированных женщин — это девушки в возрасте 15-24 лет [1, 2].
Заболевания, связанные с ВИЧ-инфекцией, остаются ведущей причиной смерти
женщин репродуктивного возраста. Показатели сокращения смертности среди жен-
щин по-прежнему остаются более высокими, чем у мужчин. Этот гендерный разрыв
особенно заметен в Африке к югу от Сахары, где 56% людей, живущих с ВИЧ — это
женщины. К сожалению, данная проблема также актуальна и для отечественного
здравоохранения. В России в 2017 г. среди вновь выявленных ВИЧ-инфицирован-
ных доля женщин составила 40%, из которых 35,3% — это женщины репродуктив-
ного возраста. Согласно эпидемиологическому исследованию, проведенному сре-
ди ВИЧ-положительных женщин, у 45,4% женщин беременность наступила после
установления диагноза ВИЧ-инфекции [3]. По предварительным данным среди
впервые выявленных в 2017 г. ВИЧ-позитивных лиц с установленными факторами
риска, 0,8% составляли дети, инфицированные от матерей во время беременности,
родов и при грудном вскармливании [Справка «ВИЧ-инфекция в РФ в 2017 г.»].
В заявлении ВОЗ говорится, что доступ к квалифицированной медицинской
помощи, службам планирования семьи и доступ к полному спектру методов конт-
рацепции имеют основополагающее значение для обеспечения прав и благополучия
женщин и девочек. В связи с этим, ВОЗ настоятельно рекомендует использование
методов гормональной контрацепции для женщин, имеющих высокий риск инфи-
цирования ВИЧ, и женщин, живущих с ВИЧ, в том числе и тех, кто получает ан-
тиретровирусную терапию (АРТ). ВОЗ также подчеркивает, что добровольное при-
менение комбинированной гормональной контрацепции женщинами, живущих с
ВИЧ и желающими предотвратить нежелательную беременность, является важной
стратегией для профилактики (сокращения) передачи ВИЧ-инфекции от матери
к ребенку [13]. Однако в настоящее время имеющиеся данные, относительно то-
го, влияет ли применение гормональной контрацепции на риск повышения инфи-
цирования ВИЧ, по-прежнему остаются противоречивыми. Например, несколько
исследований показало, что использование инъекционного контрацептива медрок-
сипрогестерона ацетата может повышать риск инфицирования ВИЧ. Десятилетнее
исследование, включающее 1498 женщин и проведенное среди работниц секс-индус-
трии Кении, выявило, что у женщин, которые использовали медроксипрогестерон
ацетат или оральные контрацептивы, был повышенный риск инфицирования ВИЧ,
по сравнению с женщинами, не применяющими гормональную контрацепцию [7].
Широкомасштабное исследование, проведенное среди жительниц 4 африканских
стран: Кении, Лесото, Малави и Зимбабве (4549 женщин), также показало, что у
женщин, использующих медроксипрогестерон ацетат, отмечался повышенный риск
инфицирования ВИЧ [8]. Напротив, другое исследование, проведенное в Уганде и
Зимбабве (4439 женщин), не выявило повышенного риска инфицирования ВИЧ,
связанного с использованием оральных или инъекционных контрацептивов [9]. Не
было выявлено увеличения риска прогрессирования ВИЧ-инфекции среди ВИЧ-
инфицированных женщин, использующих гормональную контрацепцию, и в ре-
зультате исследования, проведенного в семи странах Восточной и Южной Африки с
участием 2269 хронически инфицированных женщин [6].
Основываясь на имеющихся данных 1 июня 2015 г., ВОЗ выпустила 5 издание
руководства «Рекомендации по использованию методов гормональной контрацеп-
ции у женщин, имеющих высокий риск инфицирования ВИЧ», включающее более
2000 рекомендаций относительно 25 различных методов контрацепции. В декабре
2016 г. в данные рекомендации были внесены некоторые уточнения. В рекомендациях
указывается, что поскольку существующие исследования по изучению связи между
применением гормональной контрацепции и инфицированием ВИЧ имеют важ-
ные методологические ограничения, затрудняющие их интерпретацию, невозможно
дать однозначный ответ, увеличивают ли гормональные средства контрацепции риск
инфицирования ВИЧ или нет [12]. В них подчеркивается, что в проведенных иссле-
дованиях не были учтены такие поведенческие характеристики женщин, как ее сек-
суальная активность, использование или неиспользование презервативов, наличие
нескольких сексуальных партнеров, т.е. те факторы, которые могут также оказывать
влияние на риск инфицирования ВИЧ. Поэтому женщинам, имеющим высокий риск
ВИЧ-инфицирования, и женщинам с бессимптомным или умеренным клиническим
течением заболевания ВИЧ (стадия 1 или 2 по классификации ВОЗ) рекомендуется
применять без ограничения методы комбинированной гормональной контрацепции
(комбинированные оральные контрацептивы, комбинированные контрацептивные
пластыри, комбинированные контрацептивные вагинальные кольца), чисто прогес-
тиновые таблетки, субдермальные контрацептивные импланты, содержащие лево-
норгестрел (ЛНГ) и этоногестрел (ЭТГ). Женщинам, имеющим высокий риск ВИЧ-
инфицирования, также рекомендуется использовать такие инъекционные средства,
как медроксипрогестерон ацетат и норэтистерон энантат, поскольку преимущества
данного метода контрацепции перевешивают возможное повышение риска инфици-
рования ВИЧ. При этом подчеркивается, что женщин, использующих инъекционный
метод прогестиновой контрацепции и имеющих высокий риск ВИЧ-инфицирования,
необходимо информировать о том, что есть вероятность того, что чисто прогестино-
вые инъекционные средства контрацепции могут повышать риск инфицирования
ВИЧ. Поэтому им следует настоятельно рекомендовать всегда использовать мужские
или женские презервативы, а также другие меры профилактики ВИЧ.
С учетом широкого применения гормональной контрацепции и противоречи-
вых данных о ее влиянии на прогрессирование ВИЧ-инфекции нами было проведе-
но изучение на модели клеточных культур, как женские гормоны, входящие в состав
контрацептивов (β-эстрадиол и прогестерон), влияют на репликацию ВИЧ-1 и эф-
фективность действия антиретровирусных препаратов.
МАТ Е Р И А Л Ы И М Е Т О Д Ы
Клеточные культуры: мононуклеарные клетки периферической крови (МНК)
доноров, стимулированные ФГА (2 мкг/мл); лимфобластоидные клеточные линии
МТ-4 и Jurkat. Инфицирование клеток: клетки инфицировались ВИЧ-1 субтипа А6,
преобладающего на большей части территории Российской Федерации, и культи-
вировались в течение 6 дней в присутствии различных концентраций β-эстрадиола
и прогестерона, без/или с добавлением антиретровирусных препаратов ламивудина
(3ТС), этравирина (ETR) и индинавира (IDV). Мониторинг вирусной продукции
осуществлялся путем количественного определения р24 в культуральной жидкости
клеток, на 6 день после инфицирования. эксперименты ставились в 8 повторах.
Концентрации гормонов: 1,1 мкг/мл — 5,4 мкг/мл (низкие концентрации);
26 мкг/мл — 136 мкг/мл (высокие концентрации).
Схемы инфицирования клеток: клетки + гормон, контакт 30 мин + вирус; клет-
ки + вирус, контакт 30 мин + гормон; одномоментное внесение вируса и гормона в
клетки.
Антиретровирусные препараты: ламивудин (3ТС) — 2,5 мкг/мл; этравирин
(ETR) — 2,5 мкг/мл; индинавир (IDV) — 2,5 мкг/мл.
Р Е З У Л ЬТАТ Ы И О Б С У Ж Д Е Н И Е
Низкие концентрации β-эстрадиола (1,1-5,4 мкг/мл) ингибировали реплика-
цию вируса (р24: 1,8 и 3,8 нг/мл, соответственно; p≤0,03 и p≤0,02; контроль вируса
(КВ): 9,0 нг/мл). Те же самые концентрации прогестерона неначительно снижали
уровень вирусной продукции (p24: 6,7 и 8,0 нг/мл, соответственно; p≤0,02 и p≤0,02;
КВ:9,0 нг/мл). Однако наблюдалось увеличение вирусной репликации в присутс-
твии более высоких концентраций β-эстрадиола и прогестерона. При концентраци-
ях β-эстрадиола в количестве 26-136 мкг/мл уровень р24 составил 12 и 16,5 нг/мл,
соответственно; р≤0,02 и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл. При концентрациях прогестерона
26-136 мкг/мл, уровень р24 составил 11,7 и 16,0 нг/мл, соответственно; р≤0,03 и
p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл.
При культивировании инфицированных МНК одновременно, в присутствии
β-эстрадиола (26 мкг, 136 мкг) и препарата класса НИОТ ламивудина (3ТС, 2,5 мкг/мл)
было отмечено неполное подавление репликации вируса (р24: 0,7 нг/мл и 1,2 нг/мл,
соответственно; p≤0,02 и p≤0,01; КВ:9,0 нг/мл). Неполное подавление вирусной про-
дукции наблюдалось и при культивировании инфицированных МНК одновремен-
но, в присутствии прогестерона (26 мкг, 136 мкг) и 3ТС (2,5 мкг/мл): (р24: 1,7 нг/мл
и 2,6 нг/мл, соответственно; p≤0,02 и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл). Аналогичная картина
наблюдалась при репликации вируса в присутствии гормонов и препарата класса
ННИОТ этравирина (ETR, (2,5 мкг/мл): β-эстрадиол (26 мкг, 136 мкг): р24: 0,9 нг/
мл и 1,5 нг/мл, соответственно; p≤0,01 и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл); Прогестерон (26 мкг,
136 мкг): р24: 1,7 нг/мл и 2,6 нг/мл; p≤0,02 и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл. Также неполное
подавление репликации вируса отмечалось при культивировании инфицированных
МНК в присутствии гормонов и препарата класса ИП индинавира (IDV 2,5 мкг/мл):
β-эстрадиол (26 мкг, 136 мкг) — р24: 3,5 нг/мл и 4,4 нг/мл, соответственно; р≤0,01
и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл; Прогестерон (26 мкг, 136 мкг) — р24: 2,9 нг/мл и 4, 2 нг/мл
соответственно; р≤0,02 и p≤0,02; КВ:9,0 нг/мл. В отсутствии гормонов при добавле-
нии антиретровирусных препаратов (3TC, ETR, IDV) в той же самой концентрации
(2,5 мкг/мл) наблюдалось полное подавление вирусной продукции.
При использовании различных клеток получены одинаковые результаты. Также
не было выявлено разницы в результатах при использовании разных схем инфици-
рования клеточных культур.
Таким образом, в ходе проведенных исследований по изучению влияния женс-
ких половых гормонов β-эстрадиола и прогестерона, входящих в состав современных
гормональных контрацептивов, было показано, что in vitro высокие концентрации
стероидных гормонов усиливают вирусную репликацию в 1,3 раза при концентра-
ции 26 мкг/мл и в 1,8 раза при концентрации 136 мкг/мл. Вследствие повышения
репликации вируса происходит снижение эффективности действия антиретрови-
русных препаратов и неполное подавление вирусной активности. Так, подавление
репликации вируса при концентрации гормонов 26 мкг/мл и в присутствии препа-
рата класса НИОТ (нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы) для β-эст-
радиола составило 92%, для прогестерона — 77% (p≤0.02 и p≤0.02, соответственно).
При концентрации гормонов 136 мкг/мл подавление репликационной активности
для β-эстрадиола отмечалось на 87%, для прогестерона — на 69% (p≤0.01 и p≤0.02).
Аналогичная картина наблюдалась при репликации вируса в присутствии гормонов
и препарата класса ННИОТ (ненуклеозидные ингибиторы обратной транскрип-
тазы). Подавление репликации вируса при концентрации гормонов 26 мкг/мл для
β-эстрадиола отмечалось на 90%; для прогестерона — на 81% (p≤0.01 и p≤0.02), и
при концентрации гормонов 136 мкг/мл для β-эстрадиола — на 83%; для прогесте-
рона — на 71% (p≤0.02 и p≤0.02). Неполное подавление репликации вируса также
выявлено при репликации вируса в присутствии высоких концентраций гормонов и
препарата класса ИП (ингибиторы протеазы). Подавление репликации вируса при
концентрации гормонов 26 мкг/мл для β-эстрадиола отмечалось лишь на 61%; для
прогестерона — на 68% (p≤0.02 и p≤0.02). При концентрации гормонов 136 мкг/мл
ингибирование репликативной активности для β-эстрадиола выявлено на 51%; для
прогестерона — на 53% (p≤0.01 и p≤0.01). В отсутствии гормонов в инфицированных
клетках при добавлении антиретровирусных препаратов различного класса наблю-
далось полное подавление вирусной продукции.
Механизмы, в результате которых эстрадиол и прогестерон усиливают актив-
ность вируса, не до конца ясны. Но недавние исследования показали, например,
что рецептор эстрогена ERα взаимодействует со многими транскрипционными
факторами, включая Sp1, AP-1, NF-kB, влияя на их транскрипционную активность
[10, 11]. В то же время, хорошо известно, что NF-kB и Sp1 являются ключевыми фак-
торами стимуляции репликации ВИЧ-1. Возможно, что эстраген активирует транс-
крипцию вируса путем взаимодействия с транскрипционными факторами NF-kB
и Sp1. Также было установлено, что прогестерон увеличивает экспрессию CXCR4
(ко-рецептор, играющий ключевую роль в инфицировании клетки-мишени виру-
сом) на поверхности как неинфицированных, так и инфицированных мононукле-
арных клеток [5]. Это позволяет предположить, что прогестерон может оказывать
влияние на ВИЧ на рецепторном уровне.
Известно, что физиологический гормональный уровень колеблется в перифе-
рической крови и репродуктивных органах женщин в течение менструального цик-
ла. Накоплено достаточно много данных, свидетельствующих о том, что подобная
флуктуация уровня гормонов играет важную роль при иммунном ответе организма
на ВИЧ-инфекцию и подверженности инфицированию. Показано, что эстрадиол и
прогестерон регулируют репликацию ВИЧ-1 в МНК, усиливая репликацию вируса
в середине пролиферативной фазы и снижая его репродукцию в середине секретор-
ной фазы [4]. Усиление вирусной репликации под воздействием женских половых
гормонов свидетельствует о том, что на эффективность действия антиретровирусных
препаратов в значительной степени может влиять гормональный уровень пациента.
Учитывая это, женщинам, имеющим высокий риск инфицирования ВИЧ, целесо-
образно перед назначением гормональной контрацепции проводить мониторинг
уровня β-эстрадиола и прогестерона, который может меняться во время менструаль-
ного цикла и беременности. Женщинам, получающим АРТ и применяющим методы
гормональной контрацепции, необходимо проводить одновременный мониторинг
уровня гормонов и концентрации антиретровирусных препаратов не только в плаз-
ме крови, но и на клеточном уровне.
×

About the authors

M. N. Nosik

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Author for correspondence.
Email: fake@neicon.ru
Moscow Russian Federation

K. A. Ryzhov

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: fake@neicon.ru
Moscow Russian Federation

A. V. Potapova

Sechenov First Mosсow State Medical University

Email: fake@neicon.ru
Moscow Russian Federation

References

  1. ВОЗ. Планирование семьи. Информационный бюллетень. Декабрь 2016 г.
  2. ВОЗ. Информационный бюллетень, июль 2018 г.
  3. Воронин Е.Е., Афонина Л.Ю., Орлова-Морозова Е.А., Плотникова Ю.К., Радзиховская М.В. Демографические и клинические характеристики ВИЧ-инфицированных женщин в рутинной клинической практике в Российской Федерации: результаты многоцентрового перекрестного неинтервеционного исследования. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2017, 3:42-49.
  4. Asin S.N., Heimberg A.M., Eszterhas S.K. et al. Estradioland progesterone regulate HIV type 1 replication in peripheral blood cells. AIDSResearch and Human Retroviruses. 2008, 24(5):701-716.
  5. Cabrera-Munoz E., Fuentes-Romero L.L., Zamora-Chavez J. et al. Effects of progesterone on the content of CCR5 and CXCR4 coreceptors in PBMCs of seropositive and exposed but uninfected Mexican women to HIV-1. J. Steroid Biochemistry and Mol. Biol. 2012, 132:66-72.
  6. Heffron R., Mugo N., Ngure K. et al. Hormonal contraceptive use and risk of HIV-1 disease progression. AIDS. 2012, 27:261-267.
  7. Lavreys L., Martin H.L. Hormonal contraception and risk of HIV-1 acquisition: results of a 10-year prospective study. AIDS. 2004, 18:695-697.
  8. Leclerc P.M., Dubois-Colas N., Garenne M. Hormonal contraception and HIV prevalence in four African countries. Contraception. 2008, 77:371-376.
  9. Morrison C.S., Richardson B.A., Mmiro F. et al. Hormonal contraception and the risk of HIV acquisition. AIDS. 2007, 21:85-95.
  10. Schultz J.R., Petz L.N., Nardulli A.M. Estrogen receptor alpha and Sp1 regulate progesterone receptor gene expression. Mol. Cell. Endocrinol. 2003, 201:165-75.
  11. Stein B., Yang M.X. Repression of the interleukin-6 promoter by estrogen receptor is mediated by NFkappa B and C/EBP beta. Mol. Cell. Biol. 1995,15:4971-4979.
  12. WHO. Hormonal contraceptive eligibility for women at high risk of HIV. Guidance statement: Recommendations concerning the use of hormonal contraceptive methods by women at high risk of HIV. December 2016.
  13. WHO. Hormonal contraceptive eligibility for women at high risk of HIV. Updated February 2017.

Copyright (c) 2019 Nosik M.N., Ryzhov K.A., Potapova A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-75442 от 01.04.2019 г.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies