Анатомо-физиологические аспекты патогенеза ВИЧ-инфекции у животных моделей

Полный текст

Введение

ВИЧ является специфичным патогеном человека, инфицирование которым сопровождается повреждением и гибелью зрелых CD4⁺ Т-клеток (hCD4⁺) на периферии и незрелых гемопоэтических клеток-предшественников в продуцирующих их органах и тканях, включая костный мозг (КМ), тимус, головной мозг (ГМ) и лимфатические узлы (ЛУ) [1].

ВИЧ-1 передаётся перкутанным, перинатальным и половым путями, причём на последствия контакта поверхностями слизистых оболочек приходится 80% случаев инфицирования взрослых [2]. Недавние исследования продемонстрировали возможность ВИЧ инфицировать не только клетки иммунной системы, но и ткани многих органов, в том числе ГМ, кишечника, почек и предстательной железы [3, 4].

Использующие CCR5 (не образующие синцитий, CCR5-тропные, или R5-изоляты) штаммы ВИЧ-1 тропны к макрофагам [5, 6] и обнаруживаются в крови во время ранней или острой инфекции [7]. Они обладают высокой скоростью репликации, продуцируя большое количество вируса-потомства. Некоторые исследования дают основания предполагать, что первоначально инфицирующий вирус R5 часто эволюционирует в вирус R5/X4, обладающий двойной тропностью [8]. Последующее развитие СПИДа, сопровождаемое истощением Т-клеток памяти hCD4⁺, экспрессирующих CXCR4, в ЛУ, селезёнке, пейеровых бляшках, назально-ассоциированной лимфоидной ткани, аденоидах, миндалинах, бронхоассоциированной лимфоидной ткани, криптопатчах и изолированных лимфоидных фолликулах [6, 9–11], приводит к возникновению более цитопатичного вируса [8], использующего хемокиновый рецептор CXCR4 (образующий синцитий, CXCR4-тропный, или X4-изолят).

Незначительный уровень CCR5 экспрессируется в hCD4⁺ и hCD8⁺ тимоцитах, а также в подмножестве циркулирующих клеток памяти или активированных CD4⁺ Т-клетках. С учетом этого дифференцирующего свойства, X4-изоляты, в отличие от R5-изолятов, быстро инфицируют и уничтожают как незрелые, так и зрелые T-клетки, вызывая коллапс иммунной системы [12]. Несмотря на это, примерно в 50% случаев СПИДа обнаруживаются R5-изоляты [13].

Содержание в слизистых оболочках большего, чем в крови, количества hCD4⁺ Т-клеток [3, 4, 14] с изначально высокой степенью активации и экспрессии CCR5 делает их основным резервуаром клеток-мишеней ВИЧ-1 при контактном пути передачи [15]. Помимо этого, индукция хемокинов на ранних этапах заражения инициирует миграцию клеток-мишеней ВИЧ в область инфицирования и воспаления, скорее усиливая, чем предотвращая его распространение своей противовирусной активностью [16].

Независимо от пути передачи, основная локация репликации ВИЧ-1 и истощения hCD4⁺ Т-клеток — желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) [17]. Поэтому главным последствием острой ВИЧ-инфекции является масштабное разрушение hCD4⁺ T-клеток лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой ЖКТ [18]. Кроме того, нарушение целостности эпителия ЖКТ, позволяющее бактериям проникать в кровь, может стать причиной воспаления и активации, способствующих дальнейшей потере hCD4⁺ клеток [19].

При отсутствии повреждений слизистой оболочки потенциальными способами проникновения ВИЧ являются трансцитоз эпителия и транслокация вирусных частиц через эпителий [20, 21], а позже была продемонстрирована способность эндоцитозной интернализации вирионов ВИЧ-1 клетками Лангерганса с последующей репликацией вирусных частиц в цитоплазме и предположительной инфекционностью для соседних hCD4⁺ Т-клеток [14]. Кроме того, сам по себе эпителий слизистой оболочки женского репродуктивного тракта (ЖРТ) является эффективным барьером против инфекции, поэтому не все воздействия ВИЧ-1 приводят к продуктивной инфекции [20].

Хотя основными мишенями ВИЧ-1 являются hCD4⁺ Т-клетки, макрофаги и микроглия ГМ, лимфоидные ткани представляют собой главный резервуар для ВИЧ, компрометируя в основном латентно инфицированные покоящиеся hCD4⁺ Т-клетки, несущие интегрированную, способную к репликации форму ВИЧ даже у пациентов, получающих антиретровирусную терапию (АРТ). Присутствие биомаркеров активации макрофагов и повреждения нейронов в ликворе ВИЧ-инфицированных пациентов с вирусной супрессией демонстрируют индукцию нейрокогнитивных расстройств посредством хронического воспаления тканей центральной нервной системы (ЦНС), представляя ткани ЦНС как скрытый резервуар вируса, способного к репликации [22]. Несмотря на то что покоящиеся hCD4⁺ лимфоциты обладают низкой продуктивностью вирусной инфекции за счёт ингибирования ранней обратной транскрипции поступающих вирусных геномов, приводящая к образованию полностью заразной частицы ВИЧ выработка вируса запускается сразу после активации латентно инфицированных покоящихся hCD4⁺ Т-клеток [23].

Хотя ВИЧ и размножается в организме шимпанзе (Pan troglodytes), вирус не способен инфицировать мышей, крыс, кроликов или макак [24, 25]. При этом видоспецифичность ВИЧ не ограничивается взаимодействием с CXCR4 или CCR5 на поверхности hCD4⁺ T-клеток. Многочисленные барьеры для репликации ВИЧ, обнаруженные у млекопитающих, ограничивают доступность адекватных животных моделей для изучения фундаментальных аспектов биологии ВИЧ и его взаимодействия с хозяином [16]. Так, клетки крыс или мышей, сконструированные для поверхностной экспрессии hCD4 и CCR5 либо CXCR4, не способны поддерживать репликацию ВИЧ, в том числе ввиду отсутствия дополнительных факторов вирусной рестрикции, таких как TRIM5α и APOBEC3. Вирусный белок Vif взаимодействует непосредственно с APOBEC3 и предотвращает его активность, блокируя включение APOBEC3 в вирусные частицы [26, 27]. В свою очередь, TRIM5α регулирует способность некоторых ретровирусов заражать клетки человека, а ВИЧ — клетки обезьян. Этот белок взаимодействует с вирусным капсидом и, блокируя процесс, предотвращает нарушение его целостности во время обратной транскрипции [28].

Важнейшей концепцией патогенеза ВИЧ является хроническая иммунная активация [29]. Гипериммунные реакции с выработкой провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-α, проявляющих цитотоксические свойства [30], и белки ВИЧ [23] могут усиливать степень репликации ВИЧ и апоптоз hCD4⁺ и hCD8⁺ Т-клеток [31]. Во многих случаях апоптоз является результатом прямой вирусной инфекции или косвенного эффекта иммунной активации. Прямое цитопатическое воздействие ВИЧ обусловливается нарушением метаболических процессов и целостности клеточных мембран hCD4⁺ Т-лимфоцитов и предшественников, приводящим к апоптозу. Аутофагия отмечается как возможная причина случайной гибели hCD4⁺ клеток [30, 32]. Другой причиной может быть активность цитотоксических hCD8⁺ Т-клеток, направленная против нормальных hCD4⁺ клеток [20, 33]. Снижение количества hCD4⁺ лимфоцитов периферической крови с течением времени является результатом разрушения КМ, лимфоидной ткани и блокирования процессов регенерации новых клеток, например, в тимусе [30, 34].

Модельные организмы, сохраняющие естественные анатомо-физиологические свойства

Человекообразные приматы

Ранее генетические исследования показали, что группы М и N ВИЧ-1 произошли от вируса иммунодефицита обезьян (ВИО), поражающего шимпанзе (ВИО_Ш), а группы О и P — от ВИО горилл (ВИО_Г), циркулирующего в популяции горилл (Gorilla gorilla spp.) [2, 35]. При этом ВИО_Г произошёл от ВИО_Ш в результате произошедшей 100–200 лет назад передачи [36]. Анализ высоконсервативных участков вирусного генома, изменяющихся при пересечении видового барьера человека обезьянньими предшественниками ВИЧ-1, выявил в вирусном матриксном белке Gag-30 один сайт, кодировавший метионин и переключившийся на аргинин у предполагаемых предков групп M, N и O ВИЧ-1, что впоследствии привело к сохранению аргинина или лизина в большинстве штаммов ВИЧ-1 в качестве основной аминокислоты. При этом вирус с метионином в положении 30 реплицируется в CD4⁺ Т-клетках шимпанзе более эффективно, чем изогенный вирус с лизином в том же положении, тогда как в клетках человека всё наоборот [37]. Обратимость данного процесса подтверждена экспериментальным инфицированием шимпанзе ВИЧ-1 [38], в результате которого произошла реверсия основного остатка из Gag-30 обратно на метионин [39]. Развивающиеся со временем потеря CD4⁺ Т-клеток, тяжёлая тромбоцитопения и характерные для СПИДа признаки приводят инфицированных ВИО_Ш шимпанзе к летальному исходу [40].

Этические аспекты существенно ограничивают исследования на человекообразных приматах. Хотя кинетика репликации ВИО_Ш in vitro в hCD4⁺ Т-клетках сходна с таковой у ВИЧ, клеточные культуры не отражают в полной мере всех условий репликации и передачи вируса in vivo [41].

Нечеловекообразные приматы

Выявлено, что группы A–H ВИЧ-2 произошли от ВИО сажистых мангабеев (Cercocebus atys) после передачи его человеку [2, 35, 42]. При этом сами мангабеи, даже будучи заражёнными ВИО сажистых мангабеев, не имеют склонности к развитию СПИДа [43], демонстрируя свою релевантность в качестве естественной модели патогенеза ВИЧ у «естественных контроллёров», имеющих низкий уровень виремии в связи с отсутствием хронической иммунной активации [44, 45]. В свою очередь, инфицирующий человека ВИЧ-1 не реплицируется у большинства нечеловекообразных приматов (НЧП), поэтому для моделирования ВИЧ-инфекции используются родственные вирусы обезьян с присущими им ограничениями [46].

Ранние in vivo исследования патогенеза ВИЧ-инфекции макрофагов проводились посредством инфицирования ВИО зондских свинохвостых макак (Macaca nemestrina) [47]. Однако изучение репликации ВИЧ и ВИО в макрофагах на этих этапах исследований было затруднено, поэтому присутствие вирусных нуклеиновых кислот в этих клетках приписывалось фагоцитозу инфицированных Т-клеток и клеточного детрита [48].

Инфицирование ВИО запускает у зондских свинохвостых макак выработку вируса после активации только латентно инфицированных покоящихся CD4⁺ Т-клеток тканей и периферической крови [23]. Несмотря на отсутствии ВИО в периферической крови у 85,7% проходивших АРТ животных, в базальных ганглиях и теменном отделе коры ГМ выявляются латентно инфицированные макрофаги, содержащие способный к репликации ex vivo вирус. Однако в этой модели используются вирусы, обладающие тропизмом как к CD4⁺ лимфоцитам, так и к макрофагам, поэтому это исследование может быть напрямую не сопоставимо с исследованиями других фенотипически ограниченных моделей животных или ВИЧ-инфицированных пациентов [22]. Инфицирование химерным ВИЧ родственного вида — северных свинохвостых макак (Macaca leonina) — демонстрирует связь более высокой внутриклеточной экспрессии APOBEC3 с более низкой репликацией вируса во время острой фазы [49, 50].

In vitro инфицирование клеток макак резусов (Macaca mulatta) ВИЧ-1 невозможно отчасти из-за блокирования капсидов ВИЧ-1 клеточным фактором TRIM5α и неспособности Vif связывать и индуцировать деградацию APOBEC3. Для обхода этих ограничений в молекулярные клоны ВИЧ-1 включаются последовательности капсида и Vif ВИО макак (ВИО_М). В результате последующего in vitro пассирования в клетках человека CEMx174 химерный вирус приобретает 88% генома ВИЧ-1, в том числе способность к устойчивой репликации и индукции обильных цитопатических эффектов. Таким образом, возникший случайно или в процессе адаптации обход ограничений, связанных с капсидом и Vif, может гарантировать обеспечение межвидовой передачи лентивирусов приматов [46].

Преимущественный тропизм ВИЧ к hCCR5⁺/hCD4⁺ лимфоцитам собственной пластинки слизистой оболочки (СПСО) кишечника [51, 52] положительно коррелирует с данными, полученными от заражённых ВИО_М251 [53–55], у которых во время острой фазы вирус поражает 30–60% всех CD4⁺ Т-клеток. На 3-и сутки после внутривенного (в/в) инфицирования практически все животные демонстрируют увеличение количества CD4⁺ Т-клеток, достигая пика на 10-е сутки, после чего вначале их количество резко снижается в крови и ЛУ, а несколькими днями позже — в наиболее обогащённой CD4⁺ лимфоцитами СПСО кишечника. Однако исчезнувшие из крови CCR5⁺/CD8⁺ Т-клетки продолжают обнаруживаться в других тканях [56].

Интравагинальная (и/в) инокуляция ВИО приводит к инфицированию шейки матки макак резусов в течение 2 дней. Дальнейшее распространение вируса происходит посредством миграции CD4⁺ и дендритных клеток в регионарные ЛУ, а затем в кровоток. При этом инфекция распространяется не только среди активированных и пролиферирующих Т-клеток, сходных с короткоживущей популяцией, продуцирующей основную массу вирионов ВИЧ-1 у человека, но и в покоящихся Т-клетках [57].

Для in vivo имитации развития нарушений ЦНС на фоне СПИДа макакам резусам, инфицированным ВИО_М251, в/в инъецируются антитела против CD8, ускоряя миграцию и депонирование моноцитов и макрофагов в тканях ГМ, что приводит к развитию ВИО-индуцированной энцефалопатии [58]. В свою очередь, предварительное истощение CD4⁺ лимфоцитов рекомбинантными антителами вызывает стойкое инфицирование макрофагов и появление у вируса CD4-независимой оболочки, способствующей проникновению в клетки, экспрессирующие CCR5 при отсутствии CD4 [59].

Этические аспекты, ограничивающие in vivo исследования с использованием гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) человека на приматах [60], определили направление дальнейших исследований ВИЧ-инфекции на моделях мелких животных, частично обладающих иммунной системой человека.

В табл. 1 обобщены данные о модельных организмах, сохраняющих естественные анатомо-физиологические свойства.

 

Таблица 1. Модельные организмы, сохраняющие естественные анатомо-физиологические свойства

Table 1. Models maintaining natural anatomical and physiological features

Модельный организм Model	Способ инфицирования; патоген Method of infection; pathogen	Патофизиологические свойства Pathophysiological features
Шимпанзе Chimpanzee	Естественный; ВИОШ Natural; SIV of schimpanzee	Истощение CD4+ Т-клеток, тяжёлая тромбоцитопения и характерные для СПИДа признаки, приводящие к летальному исходу [40] CD4+ T-cell depletion, severe thrombocytopenia, and signs of AIDS leading to death [40]
	В/в; ВИЧ-1 Intravenously (i/v); HIV-1	Лёгкая степень тромбоцитопении и лейкопении [38] Mild thrombocytopenia and leukopenia [38]
Сажистый мангабей Sooty mangabey	В/в; инфицированная ВИО сажистых мангабеев гомологичная плазма I/v; SIV of sooty mangabey-infected homologous plasma	Отсутствие хронической иммунной активации, исключающее высокий уровень виремии [44] Absence of chronic immune activation that preclude high levels of viremia [44]
Макак резус Rhesus macaque	В/в; химерный ВИЧ-1 I/v; HIV-1 chimeric strain	Возможность межвидовой передачи между приматами [46] Possibility of interspecific transmission between primates [46]
	В/в; ВИОМ251 I/v; SIVmac251	Поражение 30–60% всех CD4+ Т-клеток. Практически полная потеря всех CCR5+/CD4+ Т-клеток в СПСО тощей кишки [53–56]. Распространение вируса посредством миграции дендритных и CD4+ T-клеток, в том числе покоящихся, в регионарные ЛУ и кровоток [57]. Ускорение миграции и депонирования моноцитов и макрофагов в тканях ГМ стимулируют развитие ВИО-индуцированных нарушений в ЦНС на фоне СПИДа [58]. Стойкое инфицирование макрофагов и появление CD4-независимой оболочки у вируса после предшествующего инфицированию истощения CD4+ клеток [59] 30–60% of all CD4+ T cells are affected. Almost complete loss of all CCR5+/CD4+ T cells in the jejunum [53–56]. The spread of the virus through the migration of dendritic and CD4+ T cells, including dormant ones, into the regional LN and bloodstream [57]. Acceleration of migration and deposition of monocytes and macrophages in brain tissues stimulate the development of SIV-induced disorders in the central nervous system against the background of AIDS [58].Persistent infection of macrophages and the appearance of CD4-independent envelope in the virus after the previous infection depletion of CD4+ cells [59]
Северный свинохвостый макак Northern pig-tailed macaque	В/в; инфицированные трансгенным ВИЧ-1 аутологичные мононуклеары периферической крови I/v; HIV-1-infected peripheral blood autologous mononuclear cells	Устойчивая репликации ВИЧ-1 в нецелевом организме [50] Stable replication of HIV-1 in a non-target organism [50]
Зондский свинохвостый макак Sundaland pig-tailed macaque	В/в; тропный к макрофагам ВИО I/v; macrophage-tropic SIV	Репликация вируса после активации только латентно инфицированных покоящихся CD4+ Т-клеток [23] Virus replication after activation of only latently infected resting CD4+ T cells [23]
	В/в; иммуносупрессорный и нейровирулентный штаммы ВИО I/v; immunosuppressive and neurovirulent SIV	Стойкое инфицирование макрофагов [47] Persistent infection of macrophages [47]
	В/в; ВИО I/v; SIV	Сохранение латентно инфицированных макрофагов в базальных ганглиях и теменном отделе коры ГМ при отсутствии ВИО после АРТ [22] Retention of latently infected macrophages in the basal ganglia and parietal cortex in the absence of SIV after antiretroviral therapy [22]

 

Химерные модельные организмы

Модель hu-Thy/Liv

Химерная модель hu-Thy/Liv/SCID, получаемая посредством трансплантации эмбриональных тканей тимуса и печени человека под почечную капсулу гомозиготным мышам с тяжёлым комбинированным иммунодефицитом (SCID) C.B-17_scid/scid [61, 62], обладает редуцированной реакцией «трансплантат против хозяина» (РТПХ) и способна поддерживать функциональность трансплантатов до 15 мес [63]. При этом трансплантированные ткани тимуса демонстрируют морфолого-функциональное подобие тканям нормального тимуса плода человека по составу субпопуляций тимоцитов и их экспрессии hCXCR4 и hCCR5 [12].

В отличие от равнозначной кинетики ВИЧ-инфекции в СПИД, наблюдаемой как у носителей R5-изолятов, так и у носителей X4-изолятов, в модели hu-Thy/Liv/SCID R5-изоляты проходят двухэтапный цикл заражения, сперва медленно размножаясь в медуллярных стромальных клетках, не вызывая явной патологии, а затем инфицируя кортикальные CD4⁺/CD8⁺ тимоциты, впоследствии вызывая их умеренное истощение [6, 12]. Наблюдаемые после 17 дней инфицирования абсолютные уровни репликации X4-изолятов в кортикальных тимоцитах [6, 12] снижаются после 20 дней инфицирования в результате опосредованного ВИЧ-1 истощения этих тимоцитов, приводя к их практически полному исчезновению в течение последующих 15–20 дней [61]. При этом уровни p24 у мышей, инфицированных X4-изолятами, в 14 раз выше по сравнению с инфицированными R5-изолятами, что обусловлено влиянием Nef на репликацию и усиление цитопатической составляющей патогенеза X4-изолятов при инфицировании in vivo [64]. В то же время X4-изоляты способны приобретать R5-подобный фенотип и инфицировать слабо экспрессирующие CCR5 медуллярные стромальные тимоциты, медленно реплицируясь в них, иногда вызывая их истощение [1].

В модели hu-Thy/Liv/SCID инфицирование трансплантированных тимоцитов возможно только отличным от естественных путей передачи возбудителя способом. Отсутствие системной виремии препятствует анализу репликации вируса и его влияния на тимоциты, требуя хирургического удаления фрагмента ткани или эвтаназии животного [62]. Этим объясняется потребность в животной модели, способной инфицироваться тем же способом, что и человек, например, через контакт слизистых оболочек, т.к. инфицированные ВИЧ клетки могут передавать вирус как клеткам иммунной системы, так и клеткам слизистых оболочек [65, 66].

КМ мышей hu-Thy/Liv/NOD/SCID/γc^−/− (NSG), имеющих только Т-клетки (также называемых «T-cell only mice» или «TO-мыши»), не продуцирует человеческие миелоидные и В-клетки [67, 68], а благодаря нокауту γc у данной модели на протяжении 14 мес не проявляются признаки РТПХ. После в/в или внутрибрюшинного инфицирования не реплицирующимся in vivo в тканевых макрофагах R5-изолятом, тропным исключительно к T-клеткам человека, наличие вирусной РНК (вРНК) и клеток p24⁺ отмечается по всему ГМ, включая мозжечок, продолговатый мозг и кору больших полушарий [67]. Поддерживаемые в периферической крови высокие уровни репликации вируса приводят к умеренному снижению популяции hCD4⁺ лимфоцитов, однако ежедневное введение комбинированной АРТ значительно снижает вирусную нагрузку вплоть до неопределяемого в плазме уровня с сохранением латентно инфицированных покоящихся CD4⁺ Т-клеток [68]. Таким образом, модель hu-Thy/Liv/NSG демонстрирует состоятельность Т-клеток в установлении и поддержании продуктивной ВИЧ-инфекции ГМ и отсутствие необходимости в миелоидных клетках для транспортировки вируса с периферии в ГМ [67].

Модель hu-BLT

Возможность ректального и и/в инфицирования ВИЧ химерных мышей определяется наличием человеческих клеток в ЖРТ и прямой кишке, однако степень восстановления этих клеток зависит непосредственно от линии мышей и протокола гуманизации. Пониженный уровень активности эндогенных естественных клеток-киллеров у мышей NOD/SCID и NSG по сравнению с мышами SCID обеспечивает более длительное и надёжное восстановление клеток врождённого и адаптивного иммунного ответа человека. Кроме того, Т-клетки этих мышей, как и у человека, демонстрируют весьма разнообразный репертуар Vβ Т-клеточных рецепторов [17]. Гуманизация этих мышей происходит схожим с моделью hu-Thy/Liv способом: после трансплантации под капсулу почки сэндвич-трансплантата тимус–печень–тимус из эмбриональных тканей человека и его приживления производится введение фетальных CD34⁺ ГСК. Модель получила название «bone marrow–liver–thymus» (BLT). У мышей hu-BLT/NOD/SCID трансплантированная ткань тимуса развивается в схожий с тимусом человека тимический органоид, в котором клетки-предшественники человеческих Т-лимфоцитов, ограниченные лейкоцитарным антигеном человека (HLA), могут мигрировать и развиваться в полностью функциональные периферические Т-клетки в контексте аутологичного эпителия тимуса человека [69].

Анализ тканевого распределения популяций иммунных клеток человека у мышей hu-BLT/NOD/SCID выявил соответствующее распределение лимфоидных и миелоидных клеток человека в КМ, селезёнке, ЛУ, печени, лёгких и ЖКТ [17]. В слизистой оболочке влагалища, эктоцервикса, эндоцервикса, матки и кишечника отмечается интенсивное восстановление hCD4⁺ Т-клеток, моноцитов/макрофагов и дендритных клеток. Т-клетки располагаются непосредственно внутри эпителиального слоя в виде локализованной на границе эпителия и СПСО полосы вдоль базальной мембраны и по всей собственной пластинке, а макрофаги и дендритные клетки — в собственной пластинке на протяжении всего ЖРТ мышей [69]. Данные морфологические особенности чётко коррелируют с локализацией T-клеток у человека, наделяя модель hu-BLT/NOD/SCID восприимчивостью к эффективной вагинальной передаче R5-изолятов [69, 70] и ректальной передаче X4- и R5-изолятов [71, 72].

Атравматическая и/в инокуляция однократной бесклеточной дозы первичного R5-изолята ВИЧ-1 мышам hu-BLT/NOD/SCID приводит к установлению системной инфекции у 88% мышей, выражающейся в появлении в плазме антигена р24 и/или вРНК через 2 нед, а также в прогрессирующем снижении популяции hCD4⁺ Т-клеток в периферической крови, напоминая острую фазу инфекции ВИЧ-1 у человека. Диссеминированная инфекция отмечается на протяжении всего ЖКТ: инфицированные клетки обнаруживаются в СПСО и эпителии тонкой кишки, приводя к резкой потере тканевых hCD4⁺ лимфоцитов и эффекторных клеток памяти [69].

Большинство hCD4⁺ Т-клеток, присутствующих в ЖРТ мышей hu-BLT/NOD/SCID и hu-BLT/NSG, одновременно экспрессируют CCR7 и CCR5, являясь потенциальными клетками-мишенями ВИЧ, аналогично с тканью шейки матки человека. Поскольку стромальные клетки являются основным источником CCL19 и CCL21, мышиных лигандов CCR7, гуманизированные мыши экспрессируют их на более высоких уровнях, чем человеческие лиганды в цервико-вагинальном тракте и подвздошных ЛУ. Через 6–10 сут после инфицирования количество p24⁺ Т-клеток hCD4⁺ в цервико-вагинальном тракте становится больше, чем в цервикальных ЛУ, а через 14 сут инфицированные клетки и вРНК обнаруживаются в кишечнике, плазме и селезёнке, а в мезентериальных ЛУ — ещё и вДНК. Такая кинетика процессов демонстрирует отсутствие критического значения CCR7-зависимой миграции лейкоцитов для распространения ВИЧ [73].

Наличие у человека структур, подобных ассоциированной с кишечником лимфоидной ткани (АКЛТ), подняло вопрос о возможности мышиных криптопатчей инициировать генез АКЛТ человека. Передача сигналов IL-7R необходима для генеза АКЛТ, поэтому нормального развития АКЛТ не происходит у мышей с нарушенной передачей сигналов IL-7R, включая мышей NSG, у которых отсутствует общая γ-цепь. Поэтому исследования ректальной передачи ВИЧ-1 проводятся на обладающих криптопатчами мышах hu-BLT/NOD/SCID, точно воспроизводящих истощение hCD4⁺ Т-клеток в структурах АКЛТ. Восстановление hCD4⁺ и hCD8⁺ Т-клеток, миелоидных клеток и единичных наивных T-клеток по всему эпителию и СПСО тонкого и толстого отделов кишечника делает модель hu-BLT/NOD/SCID восприимчивой к ректальной передаче ВИЧ-1 [17]. Помимо этого, у мышей hu-BLT/NOD/SCID плазматические клетки, секретирующие hIgA, преобладают над секретирующими hIgG, что положительно коррелирует с секрецией IgA СПСО кишечника у человека. В свою очередь, в кишечнике мышей hu-BLT/NSG присутствует небольшое количество плазматических клеток, обладающих высоким уровнем секреции hIgA и hIgG [74].

Ректальное инфицирование приводит к значительному увеличению количества перфорин-позитивных клеток в структурах АКЛТ мышей hu-BLT/NOD/SCID, появлению клеток p24⁺ и снижению количества hCD4⁺ лимфоцитов hCD4⁺ по всему ЖКТ [17], что согласуется с истощением hCD4⁺ Т-клеток в СПСО кишечника и внутриэпителиальных отделах при ВИЧ-инфекции у человека. При этом различий в уровнях hCD8⁺ Т-клеток у ВИЧ-позитивных и ВИЧ-негативных животных не наблюдается [74]. Присутствующая у мышей hu-BLT/NOD/SCID строма тимуса человека позволяет образовывать тимоциты человека в полном контексте главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) человека, делая эту модель весьма актуальной для оценки специфических иммунных реакций на потенциальные вакцины против ВИЧ [75].

К сожалению, адоптивный перенос активированных Vδ2-клеток, демонстрирующий относительную терапевтическую эффективность при лечении некоторых инфекционных заболеваний, не способствует контролю ВИЧ-инфекции у мышей hu-BLT/NSG, наоборот, усугубляя виремию, что свидетельствует о возможной роли Vδ2-клеток в содействии распространению вируса в качестве ранних мишеней ВИЧ [76].

Экспрессирующие как hCCR5, так и hCXCR4 интерстициальные hCD4⁺ лимфоциты лёгких [77], в отличие от hCD4⁺ лимфоцитов альвеолярного пространства или циркулирующей крови, сильно истощаются на ранних стадиях инфекции ВИЧ-1 ex vivo в лёгочной ткани человека и in vivo у мышей hu-BLT/NOD/SCID и hu-BLT/NSG, демонстрируя наивысшие показатели их инфицирования [78]. Инфицированные и/в R5-изолятом мыши hu-BLT/NOD/SCID и hu-BLT/NSG предоставляют возможность наблюдать in vivo истощение hCD4⁺ Т-клеток интерстициальной лёгочной ткани [73] на стадиях, отражающих острую и раннюю хроническую инфекцию ВИЧ-1 [79, 80]. Вирусная нагрузка в общей лёгочной ткани и отсортированных hCD4⁺ T-клетках лёгочной ткани, а также соотношение клеток p24⁺/hCD4⁺ оказались выше по сравнению с тканями селезёнки, в то время как количество hCD4⁺ Т-клеток в интерстиции лёгких и бронхоальвеолярном лаваже снижались на протяжении 7 нед. Общее количество hCD4⁺ и hCD8⁺ Т-клеток коррелирует с таковым в бронхоальвеолярном лаваже, но не в интерстиции лёгких, предполагая рекрутирование Т-лимфоцитов в альвеолярное пространство. Таким образом, раннее и тяжёлое истощение hCD4⁺ Т-клеток лёгких у этих моделей аналогично наблюдаемому в кишечнике [78].

Происхождение микроглии из ранних клеток-предшественников, образующихся в желточном мешке, вызывало сомнения в возможности воспроизведения микроглиальных клеток человека современными моделями гуманизированных мышей [67]. Однако мышиные модели hu-BLT/NSG и hu-BLT/IL34^-Tg/NOG демонстрируют эффективное восстановление микроглии человека и способность поддержания репликации ВИЧ в ГМ [67, 81].

Мыши NSG, обладая гиперчувствительностью к ионизирующему излучению, демонстрируют более низкое общее количество ГСК, миелоидных и В-клеток человека в ГМ после прекондиционного облучения повышенными дозами. Помимо этого, в ГМ самок мышей hu-BLT/NSG восстанавливается большее количество человеческих В-клеток, чем у самцов, в то время как количество Т-клеток и соотношение hCD4⁺/hCD8⁺ не зависит от пола или дозы облучения. Присутствие клеток-мишеней ВИЧ во всем ГМ мышей hu-BLT/NSG подтверждено миграцией ГСК hCD45⁺, hCD3⁺ Т-клеток и hCD68⁺ макрофагов из обонятельной луковицы через основание ствола мозга в продолговатый мозг. Подмножества hCD4⁺ и hCD8⁺ лимфоцитов присутствуют во всем ГМ, включая обонятельную луковицу, кору, хвостатое ядро, таламус, средний мозг, понс и мозжечок, при этом в последнем содержится значительно большее количество hCD68⁺ макрофагов, чем в остальных отделах ГМ. Инфицирование мышей hu-BLT/NSG R5- и X4-изолятами через слизистую оболочку и парентерально приводит к обнаружению ассоциированных с клетками вДНК и вРНК в 85,1 и 92,9% ГМ соответственно, независимо от способа инфицирования. По мере продолжительности инфекции увеличение количества вДНК в ГМ влечёт быстрое и устойчивое снижение как общего количества человеческих Т-клеток, так и hCD4⁺ Т-клеток, а также соотношения hCD4⁺/hCD8⁺ в ГМ, напоминающее потерю hCD4⁺ Т-клеток в тканях слизистых оболочек ЖРТ и ЖКТ на ранних стадиях инфекции. Клетки p24⁺ обнаруживаются в коре ГМ, мозжечке, таламусе, продолговатом и среднем мозге. Отмечается прямая зависимость между уровнями клеточно-ассоциированной вРНК в ГМ и вирусной нагрузкой плазмы, а также между продолжительностью инфекции и количеством миелоидных клеток [67]. Кроме того, значимость атипичных подмножеств клеток в персистенции ВИЧ продемонстрирована реактивацией персистирующего вируса в периваскулярных макрофагах, астроцитах и микроглии ГМ инфицированных мышей [82].

В то время как у мышей hu-BLT/NSG человеческие Т-клетки развиваются в эпителии тимуса человека и ограничены ГКГ человека [70, 83], у мышей hu-BLT/NOD-Rag2⁻/⁻γc⁻/⁻ (NRG) человеческие Т-клетки образуются в тимусе в контексте ГКГ мыши [84–86]. Инфицирование ВИЧ-1 аналогично индуцирует у этой модели активацию и истощение Т-клеток [87–89].

Гуманизация в рамках модели BLT мышей TKO, обладающих нокаутом генов Rag2, Il2rg и CD47, сопровождается устойчивым восстановлением в КМ, селезёнке и мезентериальных ЛУ всех основных подмножеств клеток, включая hCD4⁺ и hCD8⁺ Т-лимфоциты, hCD19⁺ В-клетки, hCD14⁺ моноциты, миелоидные и плазмоцитоидные дендритные клетки. Кроме того, организованные в фолликулы участки белой пульпы селезёнки восстанавливаются обладающими преимущественно зрелыми hCD3⁺ Т-клетками и hCD20⁺ B-клетками, а в АКЛТ толстого и тонкого отделов кишечника — подмножествами активированных hCD4⁺ и hCD8⁺ лимфоцитов, а также миелоидными и плазмоцитоидными дендритными клетками. Ректальное и внутрибрюшинное [90] инфицирование мышей hu-BLT/TKO R5-изолятом ВИЧ-1 индуцирует появление специфичных к gp120 антител, а также снижение количества hCD4⁺ Т-клеток при сопутствующем увеличении количества активированных hCD8⁺ Т-клеток. Таким образом, модель hu-BLT/TKO демонстрирует классические иммунологические признаки острой инфекции ВИЧ-1 человека [91].

В зависимости от используемой линии мышей модели hu-BLT способны восстанавливать функциональную иммунную систему человека [92, 93] и инфицироваться ВИЧ-1 схожими с человеком способами [94], возводя эту модель в ранг «золотого стандарта» для in vivo исследований ВИЧ-1 [95, 96].

Модель hu-HSC

Модели, основанные на лишённых фона NOD («non-obese diabetic», не страдающий ожирением диабетик) мышах Rag1^–/–lIl2rg^–/– и Rag2^–/–Il2rg^–/– (обладающие нокаутом двух генов, DKO), которым трансплантируются ГСК человека hCD34⁺, демонстрируют восприимчивость к заражению R5- и X4-изолятами ВИЧ-1 через слизистую оболочку, приводящему к хроническому инфицированию [97, 98].

Трансплантация клеток КМ или пуповинной крови hCD34⁺ мышам NSG приводит к успешной дифференцировке различных популяций клеток, включая человеческие Т- и В-клетки, а также естественные клетки-киллеры, моноциты/макрофаги, и дендритные клетки. Помимо этого, hCD4⁺ Т-клетки этой модели очень чувствительны к R5- и X-4-изолятам, индуцирующим интенсивную вирусную нагрузку в плазме [99–101], продолжающуюся более 40 дней [101].

Для создания модели, обладающей последовательным восстановлением и развитием ЛУ, устраняющими недостатки формирования вторичной лимфоидной ткани, изменениям подверглись мыши с фоном BRG. Модель hu-HSC/BRGST, созданная на основе мышей Balb/c Rag2⁻/⁻Il2rg⁻/⁻Sirpa^NOD (BRGS), экспрессирующая не зависящий от IL2rg сходный по структуре и функции с IL7 трансгенный лимфопоэтин стромальных тимоцитов, обладает устойчивыми клеточными и гуморальными реакциями человека за счёт стимуляции В- и Т-клеточных реакций [102]. Таким образом, мыши hu-HSC/BRGST демонстрируют усиленное переключение классов изотипов иммуноглобулинов, развитие Т-клеток центральной и эффекторной памяти и фолликулярных Т-хелперов во вторичных лимфоидных тканях с выраженными В-клеточными зонами [103].

Одной из вариаций модели hu-HSC являются полностью лишённые T-клеток человека гуманизированные мыши («myeloid-only», Mo-мыши), характеризующиеся стабильным уровнем виремии, сопровождающейся увеличением количества макрофагов человека в ГМ. Репликация тропных к макрофагам R5-изолятов ВИЧ-1 и ВИЧ-2 происходит только в восстановленных макрофагах и миелоидных клетках в течение 15 нед. В свою очередь, репликации тропных к Т-клеткам R5-изолятов ВИЧ-1 или ВИЧ-2 не происходит вследствие отсутствия Т-клеток. У инфицированных мышей hu-Mo/NOD/SCID hCD68⁺ макрофаги и клетки p24⁺ обнаруживаются по всему ГМ, включая мозжечок, путамен, кору, вентральное полосатое тело и ствол ГМ [104]. В этой модели длительное поддержание инфекции тканевыми макрофагами в отсутствие Т-клеток подразумевает их уязвимость в качестве истинных мишеней и скрытых резервуаров ВИЧ-инфекции у человека. Кроме того, эти мыши способны к de novo передаче возбудителя, который также эффективно реплицируется в организме нового хозяина в присутствии или в отсутствие T-клеток человека [104].

Результаты, полученные на модели hu-Thy/HSC/NRG, созданной путём трансплантации фрагмента фетального тимуса под капсулу почки и в/в введения ГСК человека сублетально облучённым мышам NRG, демонстрируют схожие с мышами hu-HSC/NRG результаты активации, потери функциональности и истощения Т-клеток после инфицирования ВИЧ-1, а также схожий уровень экспрессии CD38 и HLA на hCD8⁺ лимфоцитах. При этом соотношение Т-клеток hCD4⁺/hCD8⁺ у этих мышей незначительно выше, в то время как процентное содержание человеческих естественных клеток-киллеров, плазмоцитоидных дендритных клеток и моноцитов ниже, чем у мышей hu-HSC/NRG. Кроме того, мыши hu-Thy/HSC/NRG способны экспрессировать PD-1 — маркер утраты функциональности Т-клеток [105].

Несмотря на отсутствие зрелых В-клеток с возможностью переключения изотипа [106], результативное инфицирование слизистой оболочки ЖРТ у мышей hu-HSC/NRG наилучшим образом моделирует контактный способ передачи ВИЧ-1 и позволяет изучать изменения микробиоты [107], местную предконтактную профилактику [108, 109] и вакцинотерапию [106].

Модель hu-PBMC

Модель hu-PBMC является наиболее простой с точки зрения технического исполнения, но разнородность трансплантируемых клеточных популяций повышает риск раннего развития РТПХ и требует использования животных с высокой степенью иммунодефицита. Восстановленные hCD45⁺ клетки обнаруживаются в периферической крови, ЛУ, селезёнке и печени мышей примерно через 4 нед после внутрибрюшинной инъекции мононуклеаров периферической крови человека мышам NSG, в то время как клетки hCD19⁺ детектируются только в ЛУ и селезёнке. hCD3⁺ Т-клетки наблюдаются в ЛУ, селезёнке и печени, в то время как субпопуляции hCD4⁺ и hCD8⁺ имеют обширную локализацию. Большинство hCD3⁺ Т-клеток красной пульпы являются hCD8⁺ Т-клетками, тогда как в белой пульпе обнаруживаются в основном hCD4⁺ Т-клетки. hCD8⁺ лимфоциты также детектируются вокруг перипортальных областей печени, в то время как hCD4⁺ Т-клетки распределяются по тканям более диффузно. hCD4⁺ и hCD8⁺ Т-клетки активно восстанавливаются в ЛУ, содержащих единичные Т-клетки мыши. При этом нормальное соотношение hCD4⁺/hCD8⁺, отмечаемое у донора, у мышей-реципиентов оказалось повышено в 2 раза, сохраняясь на этом уровне в течение 10 нед. Внутривенное инфицирование обладающим двойной тропностью штаммом HIV-1_DH12 привело к истощению hCD4⁺ Т-клеток в периферической крови спустя 3 нед после заражения, а ещё через 2 нед произошло их полное исчезновение. У мышей, инфицированных X4-изолятом, истощение hCD4⁺ Т-клеток наблюдается через 4 нед после заражения, демонстрируя зависимость кинетики истощения hCD4⁺ лимфоцитов от тропности инфицирующего агента [110].

Несмотря на то что мыши NSG не обладают зрелыми эндогенными T- и B-клетками и естественными клетками-киллерами, у модели hu-PBMC/NSG в течение 4–16 нед после гуманизации проявляются признаки РТПХ [110, 111]. По этой же причине использование этой модели противоречит политике в области проведения исследований на животных многих исследовательских организаций [112].

Наиболее подходящими животными для создания модели hu-PBMC считаются мыши ТКО [112], т.к. нокаут CD47 обеспечивает им толерантность к трансплантированным клеткам человека, отдаляя развитие РТПХ и потерю массы тела в среднем на 24 дня по сравнению с моделью hu-PBMC/NSG [112]. Мыши hu-PBMC/TKO демонстрируют способность к обширной репопуляции многих тканей и органов клетками hCD3⁺, hCD4⁺ и hCD8⁺, включая селезёнку, мезентериальные ЛУ, КМ, печень, толстый отдел кишечника, прямую кишку и ГМ, в то время как hCD14⁺/hCD163⁺ макрофаги и hCD20⁺ В-клетки восстанавливаются в ЛУ и селезёнке. Внутрибрюшинное инфицирование R5-изолятом через 2 нед приводит к устойчивой виремии, сопровождаемой снижением количества hCD4⁺ лимфоцитов, причём при увеличении вирусной нагрузки в плазме крови количество циркулирующих hCD4⁺ Т-клеток пропорционально снижается, достоверно моделируя инфекцию ВИЧ-1 у человека. Ректальный и и/в способы заражения демонстрируют аналогичные результаты, хотя и с некоторой отсрочкой развития признаков инфицирования. Антиген p24 обнаруживается в мезентериальных ЛУ, КМ, селезёнке и прямой кишке, однако, несмотря на способность этой модели восстанавливать hCD4⁺ Т-клетки в ГМ, результаты индикации p24 в нем неубедительны [112]. Благодаря не требующей специальных навыков технике гуманизации и достаточно безопасным для оператора способам инфицирования животных эта новая модель имеет большие шансы завоевать признание научного сообщества.

Трансгенные животные

Помимо того, что ресурсы тканевого материала человека для создания гуманизированных мышей достаточно ограничены, а сама процедура трансплантации для успешного приживления требует серьёзных технических навыков персонала, отсутствие возможности проведения оценки патогенеза СПИДа требует дополнительных животных моделей. Как оказалось, наблюдаемые при некоторых in vitro исследованиях активация клеточных сигнальных путей, подавление ГКГ мыши, повышение патогенности вирусных частиц и Nef-опосредованное усиление вирусной репликации и патогенеза путём подавления hCD4 не являются ведущими особенностями для фенотипа Nef in vivo [113]. Так, у мышей, экспрессирующих полный геном ВИЧ-1, содержащий модифицированный длинный терминальный повтор, и мышей, способных к экспрессии Nef, Gag или протеазы в волокнах хрусталика, развиваются истощение и поражения глаз. Экспрессия половины генома ВИЧ-1 3' вызывает у мышей тяжёлую нефропатию, а экспрессия Nef или Tat — гиперплазию эпидермиса. В свою очередь, мышам, Т-клетки которых экспрессируют CD4⁺, и мышам CD4C/HIV^WT Tg, обладающим экспрессирующими полный геном ВИЧ-1 клетками, свойственна низкая жизнеспособность вследствие снижения моноцитарно-макрофагально-лимфоцитарных клеточных популяций при наличии сопутствующих поражений почек и лёгких, фенотипически близких к таковым при СПИДе у человека [114]. Сходство этой модели с проявлениями СПИДа у детей предполагает решающую роль Nef в прогрессировании СПИДа у человека, независимо от его роли в репликации вируса [115]. Экспрессия белка Tat в ЦНС мышей GT-tg позволяет оценивать поведенческие расстройства, связанные с действием Tat ВИЧ-1 [116].

Некоторые модели, экспрессирующие миелоидные цитокины hSCF, hGM-CSF и hIL-3 (мыши NSGS) [117, 118], а также модели MITRG и MISTR [119] оказались нежизнеспособными, демонстрируя короткую продолжительность жизни — 10–20 нед после гуманизации.

Наконец, сообщается о создании трансгенных кроликов, несущих входной рецепторный комплекс ВИЧ-1 hCD4/hCCR5, путём совместной микроинъекции обеих конструкций. Разработчики этой модели планируют использовать первичные клеточные культуры, полученные от этих животных, для адаптации ВИЧ, что, несомненно, повлечёт изменение самого вируса [23].

В табл. 2 обобщены данные о химерных модельных организмах.

 

Таблица 2. Химерные модельные организмы

Table 2. Chimeric models

Мышиная модель Mouse model	Cпособ инфицирования; патоген Method of infection; pathogen	Анатомо-физиологические свойства Anatomical and physiological features	Патофизиологические свойства Pathophysiological features
hu-Thy/Liv/SCID	Инокуляция ВИЧ-1 в ткань трансплантата HIV-1 inoculation into graft tissue	Состав субпопуляций тимоцитов трансплантата и экспрессия hCXCR4 и hCCR5 подобны тканям нормального тимуса плода человека, их функциональность сохраняется в течение 6–15 мес [6, 12, 61–63] Grafts’ thymocytes subpopulations composition and hCXCR4 and hCCR5 expression are similar to the normal human fetal thymus tissues, the functionality is kept for 6 to 15 months [6, 12, 61–63]	ГКГ-ограниченное инфицирование и истощение Т-клеток, вплоть до их полного исчезновения [6, 12, 61–63] MHC-limited T cells infection and depletion, up to their complete disappearance [6, 12, 61–63]
hu-Thy/Liv/NSG	В/в и внутрибрюшинно; тропный к T-клеткам R5-изолят ВИЧ-1 I/v and intraperitoneally; T-cell-tropic R5 HIV-1 isolate	Системное восстановление T-клеток человека [68] System reconstitution of human T-cells [68]	Продуктивное инфицирование всех отделов ГМ. Миелоидные клетки не требуются для транспортировки ВИЧ с периферии в ГМ [67]. Поддержание высоких уровней репликации вируса в периферической крови, приводящее к умеренному снижению популяции hCD4+ Т-клеток. Введение комбинированной АРТ приводит к значительному подавлению репликации вируса вплоть до неопределяемого в плазме с сохранением латентно инфицированных покоящихся hCD4+ Т-клеток [68] Productive infection of all brain divisions. Myeloid cells are not required to transport HIV from the periphery to the brain [67]. Maintaining high levels of virus replication in peripheral blood, leading to a moderate decrease in the hCD4+ T cell population. Administration of combined antiretroviral therapy leads to a significant suppression of virus replication up to undetectable in plasma with the preservation of latently infected resting hCD4+ T cells [68]
hu-BLT/NOD/SCID	И/в [17, 69] или ректально [70, 71, 74]; ВИЧ-1 Intravaginally (i/vag) [17, 69] or rectally [70, 71, 74]; HIV-1	Ограниченные HLA интенсивное восстановление, соответствующие распределение и функциональность лимфоидных и миелоидных клеток человека в тканях тимического органоида [69], КМ, селезёнки, ЛУ, печени, лёгких, ЖРТ [17, 69], ЖКТ [17, 70, 71, 74] в полном контексте ГКГ человека [65]. Т-клетки демонстрируют разнообразный репертуар рецепторов Vβ Т-клеточных рецепторов [17, 69]. Преобладание секретирующих hIgA плазматических клеток над секретирующими hIgG [74] HLA-limited intensive reconstitution, corresponding distribution and functionality of human lymphoid and myeloid cells in the tissues of the thymic organoid [69], BM, spleen, LN, liver, lungs, FRT [17, 69], gastrointestinal tract [17, 70, 71, 74] and thymic organoid [69] in the context of human MHC [65]. T cells demonstrate a diverse repertoire of Vß TCR receptors [17, 69]. The predominance of hIgA-secreting plasma cells over hIgM-secreting cells [74]	Системное инфицирование и прогрессирующее истощение hCD4+ Т-клеток [17, 71], в том числе в интерстициальной лёгочной ткани [74]. Значительно увеличено количество перфорин-позитивных клеток человека [74] System infection and progressive depletion of hCD4+ T cells [17, 71] including interstitial lung tissue [74]. The number of human perforin-positive cells was significantly increased [74]
hu-BLT/NSG	В/в [76, 88, 89, 104], и/в, ректально или орально [94]; ВИЧ-1	Невозможен генез АКЛТ [74]. ГСК hCD34+ дифференцируются до зрелых форм, способных к инфицированию ВИЧ [76].	Активация и истощение hCD4+ Т-клеток [74, 88, 89]. Поддержание репликации ВИЧ в макрофагах hCD68+ ГМ [67, 104], независимо от способа инфицирования [67].
	I/v [76, 88, 89, 104], i/vag, rectally or orally [94]; HIV-1	Эффективное восстановление микроглии человека за счёт миграции hCD45+ клеток, hCD3+ Т-клеток и hCD68+ макрофагов из обонятельной луковицы через основание ствола мозга в продолговатый мозг [67]. В ГМ самок присутствует большее количество человеческих В-клеток, чем у самцов [67]. Присутствие hCD4+ и hCD8+ Т-клеток во всём ГМ, при этом в мозжечке содержится значительно большее количество hCD68+ клеток, чем в самом ГМ. Небольшое количество обладающих высоким уровнем секреции hIgA и hIgG плазмоцитов [74] The genesis of GALT is impossible [74]. hCD34+ HSCs differentiate to mature forms capable of HIV infection [76]. Effective reconstitution of human microglia due to migration of hCD45+ cells, hCD3+ T cells and hCD68+ macrophages from the olfactory bulb through the base of the brainstem to the medulla oblongata [67]. There are a large number of human B cells in the brain of females than in males [67]. The presence of hCD4+ and hCD8+ T cells in the entire brain, while the cerebellum contains a significantly larger number of hCD68+ cells than in the brain. A small number of plasmocytes with a high level of hIgA and hIgG secretion [74]	Прямая зависимость между вирусной нагрузкой в плазме и уровнями клеточно-ассоциированной вРНК в ГМ и между количеством миелоидных клеток и продолжительностью инфекции [67]. Адоптивно перенесённые активированные клетки Vδ2 содействуют распространению вируса в качестве ранних мишеней ВИЧ [76] Activation and depletion of hCD4+ T cells [74, 88, 89]. Maintenance of HIV replication in bone marrow hCD68+ macrophages [67, 104], regardless of the method of infection [67]. There is a direct relationship between the viral load in plasma and the levels of cell-associated RNA in the brain, and between the number of myeloid cells and the duration of infection [67]. Adoptively transferred activated Vδ2 cells promote the spread of the virus as early HIV targets [76]
hu-BLT/NRG	В/в; ВИЧ-1 I/v; HIV-1	Восстановление всех основных подгрупп hCD45+ лейкоцитов, в том числе в тимусе, в контексте ГКГ мыши [84–86, 105] Reconstitution of all major leukocyte subgroups hCD45+, including in the thymus in the context of mouse MHC [84–86, 105]	Активация и истощение Т-клеток [87–89]. Персистирующая инфекция ВИЧ-1 приводит к устойчивой и системной индукции IFN-I [87] Activation and depletion of T cells [87–89]. Persistent HIV-1 infection leads to stable and systemic induction of IFN-I [87]
hu-HSC/DKO	И/в; ВИЧ-1 I/vag; HIV-1	Восстановление Т-, В-, миелоидных клеток и естественных клеток-киллеров в центральных и периферических лимфоидных органах [97, 98] Reconstitution of T-, B-, myeloid cells and natural killers in central and peripheral lymphoid organs [97, 98]	Восприимчивость к передаче вируса через слизистую оболочку. Истощение hCD4+ Т-клеток [97, 98] Susceptibility to mucosal viral transmission. hCD4+ T-cells depletion [97, 98]
hu-HSC/NRG	В/в; ВИЧ-1 I/v; HIV-1	Восстановление гемопоэза человека, включая T-, В-, миелоидные и плазмоцитоидные дендритные клетки, естественные клетки-киллеры и ГСК [84, 86]. Процент приживления hCD45+ клеток в КМ в 6 раз выше, чем у мышей NOD/SCID [86] Human hemopoiesis reconstitution, including T-, B-, myeloid and plasmocytoid dendritic cells, natural killers and HSCs [84, 86]. The percentage of hCD45+ cells engraftment in the bone marrow is 6-fold higher than in NOD/SCID mice [86]	Истощение, активация и изнурение Т-клеток [87–89]. Экспрессия маркера истощения Т-клеток PD-1 [105] Depletion, activation and exhaustion of T cells [87–89]. Expression of the PD-1 T-cell depletion marker [105]
hu-HSC/NRG	И/в; ВИЧ-1 I/vag; HIV-1		Системное инфицирование и прогрессирующее истощение hCD4+ Т-клеток в ЖКТ и ЖРТ [107] System infection and progressive depletion of hCD4+ T-cells in the gastrointestinal tract and FRT [107]
hu-Thy/HSC/NRG	В/в; ВИЧ-1 I/v; HIV-1	Соотношение hCD4+/hCD8+ Т-клеток, незначительно выше, а процентное содержание естественных клеток-киллеров, плазмоцитоидных дендритных клеток и моноцитов — ниже по сравнению с hu-HSC/NRG [86, 105]	Истощение, активация и изнурение Т-клеток, экспрессия CD38 и HLA на Т-клетках hCD8, экспрессия маркера истощения Т-клеток PD-1 [105] Depletion, activation and exhaustion of T cells, CD38 and HLA expression on hCD8 T cells,
		The ratio of hCD4+/hCD8+ T cells is slightly higher, and the percentage of natural killer cells, plasmacytoid dendritic cells and monocytes is lower compared to hu-HSC/NRG mice [86, 105]	expression of PD-1 T cell depletion marker [105]
hu-Mo/NOD/SCID	В/в; тропные к макрофагам R5-изоляты ВИЧ-1 и ВИЧ-2 [104] I/v; macrophage-tropic R5 HIV-1 and HIV-2 isolates [104]	Восстановление hCD68+ макрофагов по всему ГМ [104] Reconstitution of hCD68+ macrophages throughout the brain [104]	Репликация ВИЧ происходит только в миелоидных клетках и hCD68+ макрофагах, увеличивая количество последних. Отсутствие существенного снижения уровня виремии после достижения пика. Возможность передачи инфекции de novo и эффективная репликация в организме нового хозяина в присутствии или при полном отсутствии T-клеток человека [104] HIV replication occurs only in myeloid cells and hCD68+ macrophages, increasing the number of the latter. The absence of a significant decrease in the level of viremia after reaching the peak. The possibility of de novo transmission of infection and effective replication in the new host in the presence or complete absence of human T-cells [104]
hu-PBMC/NSG	В/в; ВИЧ-1DH 12 I/v; HIV-1DH 12	Восстановление hCD45+ клеток в периферической крови, ЛУ, селезёнке и печени. Клетки hCD19+ детектируются только в ЛУ и селезёнке. Т-клетки активно восстанавливаются в ЛУ, содержащих единичные Т-клетки мыши [110] Recovery of hCD45+ cells in peripheral blood, lymph nodes, spleen and liver. hCD19+ cells are detected only in the lymph nodes and spleen. T cells are actively regenerated in lymph nodes containing single mouse T cells [110]	Истощение и полное исчезновение hCD4+ Т-клеток в периферической крови [110] Depletion and complete disappearance of hCD4+ T-cells in peripheral blood [110]
hu-BLT/IL34–Tg/NOG		Эффективное восстановление микроглии человека [81] Effective reconstitution of human microglia [81]	Поддержание репликации ВИЧ в ГМ [81] Maintenance of HIV replication in the brain [81]
hu-BRGST		Восстановление Т-клеток центральной и эффекторной памяти и фолликулярных Т-хелперов, обеспечивающих устойчивые клеточные и гуморальные реакции человека [102], во вторичных лимфоидных тканях с выраженными В-клеточными зонами [103]. Наличие трансгенов HLA класса I и II улучшает развитие и функциональность Т- и В-клеток, включая переключение классов изотипов Ig и антигенспецифические ответы [103] Reconstitution of central and effector memory T cells and follicular T helper cells providing stable human cellular and humoral reactions [118] in secondary lymphoid tissues with pronounced B-cell zones [119]. The presence of HLA class I and II transgenes improve the development and functionality of T and B cells, including switching of Ig isotype classes and antigen-specific responses [103]	–
CD4C/HIVWT Tg		Экспрессия ВИЧ-1 в клетках мышей, соответствующих клеткам ВИЧ-позитивных людей [114] HIV-1 expression in mouse cells corresponding to cells of HIV-positive humans [114]	Низкая жизнеспособность мышей, существенное снижение моноцитарно-макрофагально-лимфоцитарных клеточных популяций при наличии сопутствующих поражений лёгких и почек [114]
			Low viability of mice, a significant decrease in monocyte-macrophage-lymphocyte cell populations in the presence of concomitant lung and kidney lesions [114]
GT-tg		Экспрессия белка Tat в ЦНС [116] Tat protein expression in the central nervous system [116]

 

Заключение

ВИО только на 50% схож с ВИЧ, и существуют значительные различия в составе подмножества γδ-лимфоцитов в фенотипе у обезьян и людей [76], однако модели ВИО-инфицированных НЧП служат основной животной моделью для in vivo оценки эффективности потенциальных вакцин и микробицидов [120, 121]. Несмотря на то что эпитопы в вакцинах должны быть сопоставлены с вирусом-индуктором инфекции, ВИО макак резусов длительное время оставался объектом, наиболее часто используемым для доклинической оценки вакцин против ВИЧ [75].

Использование гуманизированных мышей в исследованиях АРТ обязывает к подготовке и представлению вирусных эпитопов в контексте ГКГ человека, а не мыши. В частности, иммунодоминантные эпитопы, отображаемые на ГКГ мыши к Т-клеточным рецепторам человека, могут не иметь прямого отношения к отображаемым на ГКГ иммунодоминантным эпитопам, и тем более Т-клеточным рецепторам человека, поэтому особенно важно полностью исследовать процесс образования Т-клеток у гуманизированных мышей в отсутствие стромы человека [75].

По сравнению с мышами hu-HSC/NSG, hu-/Thy/Liv/NSG и hu-HSC/NRG мыши hu-BLT/NSG обладают лучшим восстановлением функциональной иммунной системы человека, включая локализованную в слизистых оболочках [92, 93], и способны к инфицированию ВИЧ-1 интравагинальным, ректальным и оральным путями [94]. По этой причине hu-BLT по настоящее время считаются «золотым стандартом» для исследований ВИЧ-1 на мышиных моделях [95, 96].

Переход тропных к Т-клеткам ЦНС вирусов к фенотипу, тропному к макрофагам, в организме человека обычно происходит в результате интенсивного размножения и продолжительного инфицирования, приводящим к эволюции вируса. Однако продолжительность жизни мышей коротка относительно продолжительности жизни людей, поэтому возможность наблюдения за животными моделями в течение нескольких лет после заражения исключена [67], оставляя вопрос о релевантной животной модели ВИЧ-инфекции открытым.

Об авторах

Алексей Михайлович Нагорных

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: nagornih@cmd.su
ORCID iD: 0000-0002-8320-2999

к.вет.н., с.н.с. научной группы разработки экспериментальных моделей лаб. экспериментальной фармакологии отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии

Россия, Москва

Марина Алексеевна Тюменцева

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: nagornih@cmd.su
ORCID iD: 0000-0002-3145-3702

к.б.н., зав. лаб. геномного редактирования отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии

Россия, Москва

Александр Игоревич Тюменцев

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Email: nagornih@cmd.su
ORCID iD: 0000-0003-0537-2586

к.б.н., зав. лаб. экспериментальной фармакологии отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии

Россия, Москва

Василий Геннадиевич Акимкин

Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: nagornih@cmd.su
ORCID iD: 0000-0003-4228-9044

д.м.н., профессор, академик РАН, директор ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы