Препараты для лечения ВИЧ-инфекции

Лекарственные средства для лечения СПИДа

Размножение вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), возбудителя СПИДа, можно приостановить только очень активным и целенаправленным лечением, воздействуя на обменные процессы вируса в инфицированной клетке (А). Сначала нуклеокапсид вируса через гликопротеины связывается с СС)4-молекулой Т-хелпера. Затем в дело вступает капсидный белок, который начинает процесс слияния капсида с клеточной мембраной. В инфицированной клетке вирусная РНК должна прежде всего транслироваться в ДНК; это происходит также с помощью вирусного фермента обратной траскриптазы. Двухцепочечная ДНК с помощью вирусного фермента интегразы встраивается в геном клетки-мишени. Далее происходит репликация вируса. ДНК вируса управляет синтезом вирусных РНК и белков (обратной транскриптазы и интегразы, а также структурных белков, находящихся на внутренней стороне вирусной оболочки). Продуктами белкового синтеза являются полипептиды — белки-предшественники, несущие на N-конце жирную кислоту (миристи-новую кислоту), с помощью которой они прикрепляются к внутренней стороне плазмалеммы клетки-мишени. Затем вирусная частица отделяется («отпочковывается») от клетки. Во время этого процесса полипептид, содержащий протеазу, расщепляется на отдельные белки с определенными функциями.

I. Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы

К ним относятся зидовудин, ставудин, зальцитабин, диданозин и ламивудин. Эти вещества представляют собой нуклео-зиды с аномальным сахарным остатком, который затем фосфорилируется (см. зидовудин на рис. А). Аномальные трифосфаты блокируют обратную транскриптазу и могут вызывать обрыв синтеза цепи вирусной ДНК. Препараты вводятся перорально. Они различаются по побочным эффектам (например, лейкопения при приеме зидовудина, периферийная нейропатия или панкреатит при приеме других средств) и механизму развития резистентности. Для лечения СПИДа применяют комбинацию из двух препаратов этой группы и одного ненук-леозидного ингибитора, либо одного-двух ингибиторов ВИЧ-протеазы (см. ниже).

Ненуклеозидные ингибиторы

Невирапин и эфавиренц являются активными ингибиторами обратной транскриптазы, т. е. они не нуждаются в фосфорилировании. Побочный эффект —- экзантема и взаимодействие изофермента цитохрома Р450 (CYP) с лекарством.

II. Ингибиторы ВИЧ-протеаз

Препараты препятствуют расщеплению неактивного белка-предшественника и, следовательно, созреванию вируса. Применяются перорально.

Саквинавир можно назвать аномальным пептидом. Его биодоступность ограничена. Другие ингибиторы протеаз: ритонавир, индинавир, нелфинавир, ампренавир. Они характеризуются высокой биодоступностью; ингибируют активность CYP, так что необходимо учитывать возможные взаимодействия с лекарствами. При длительном применении возможно перераспределение жировой ткани в организме и нарушение обмена веществ (гиперлипидемия, инсулиновая резистентность, гипергликемия).

III. Ингибитор слияния

Энфувиртид является пептидом, препятствующим необходимому пространственному изменению белка слияния посредством специфического связывания с ним.

Является резервным терапевтическим средством.

Антиретровирусные средства

Пандемия ВИЧ-инфекции, захватившая сегодня почти все страны, бросает вызов всему медицинскому сообществу. ВИЧ-инфекция развивается постепенно и характеризуется интенсивным размножением вируса, снижением числа лимфоцитов CD4 и тяжелым иммунодефицитом. В силу особенностей обратной транскриптазы ВИЧ (высокая частота ошибок при транскрипции) этот вирус быстро эволюционирует и легко приобретает устойчивость к антиретровирусным препаратам. Благодаря успехам в изучении патогенеза ВИЧ-инфекции и генетических основ устойчивости ВИЧ в короткие сроки был разработан целый ряд препаратов, действующих на обратную транскриптазу или протеазу этого вируса. Найдены различные комбинации препаратов, которые активно подавляют репродукцию вируса, повышают число лимфоцитов CD4 и существенно снижают риск осложнений и смертность от ВИЧ-инфекции. И все же многим больным помочь не удается — из-за устойчивости ВИЧ, побочных эффектов при длительной антиретровирусной терапии и сложности схем лечения. Кроме того, в развивающихся странах, где ВИЧ-инфекция распространена особенно широко, современные препараты, как правило, недоступны. В настоящей главе рассмотрены общие принципы патогенетической терапии ВИЧ-инфекции и описаны отдельные антиретровирусные препараты.

Общие сведения о ВИЧ-инфекции

Главная особенность ВИЧ-инфекции — снижение числа лимфоцитов CD4, ведущее к недостаточности клеточного иммунитета. За 20 лет, прошедших с появления первых сообщений о СПИДе (Gottlieb et al., 1981; Masur et al., 1981), в роли возбудителя почти повсеместно выступал ВИЧ-1. Только в Западной Африке преобладает другой ретровирус — ВИЧ-2. Зрелые вирусы содержат две молекулы одноцепочечной РНК, окруженные нуклеокапсидом и внешней липидной оболочкой. Как и у всех ретровирусов, в геноме ВИЧ имеется три главных гена — gag, pol и env. Хотя гомология аминокислотных последовательностей ВИЧ-1 и ВИЧ-2 составляет около 50%, антиретровирусные препараты могут действовать на них по-разному. Так, на ВИЧ-2 не действует ни один из не-нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы.

Успехи в изучении патогенеза ВИЧ способствовали более рациональному подходу к разработке новых препаратов и надежных методов лечения и, таким образом, к снижению частоты осложнений и смертности от СПИДа (Palellaetal., 1998). Методы лечения ВИЧ-инфекции быстро развиваются. В то же время неправильное лечение может привести к непоправимым последствиям. Поэтому в США к лечению ВИЧ-инфицированных допускают лишь врачей, прошедших специализацию и имеющих соответствующий опыт (HIV/AIDS Treatment Information Service, 2000).

Патогенез ВИЧ-инфекции

Больные СПИДом особенно восприимчивы к инфекциям и злокачественным новообразованиям. В самом начале пандемии ВИЧ-инфекции ошибочно полагали, что вирус в течение длительного времени пребывает в латентном состоянии и не размножается, и только когда его репродукция возобновляется, болезнь начинает прогрессировать. Однако чувствительные методы выделения вируса в культуре клеток и определения его нуклеиновых кислот показали, что почти для всех нелеченных больных характерна постоянная виремия (Но et al., 1989).

В крупных исследованиях установлены главные прогностические признаки ВИЧ-инфекции: концентрация вирусной (ВИЧ-1) РНК (Mellorset al., 1996) и число лимфоцитов CD4 (Mellors et al., 1997) в крови больного. Это позволило целенаправленно искать способы сдерживать репродукцию ВИЧ в течение длительного времени.

С появлением высокоэффективных антиретровирусных препаратов появилась возможность исследовать патогенез ВИЧ-инфекции. Эти препараты нарушают репродукцию вирусов, снижая концентрацию вирусной РНК в плазме. У ранее нелеченных больных за неделю лечения мощными ингибиторами обратной транскриптазы или протеазы ВИЧ сывороточная концентрация РНК ВИЧ-1 снижается в 10—100 раз. Математическая обработка этих данных показала, что репродукция ВИЧ происходит очень быстро и за сутки образуется около 109 новых вирусов (Но et al., 1995; Perelson et al., 1996; Wei et al., 1995).

Почти 99% вирусов, находящихся в плазме, попадают туда из недавно инфицированных лимфоцитов CD4, средняя продолжительность жизни которых составляет 2,2 сут (Perelson et al., 1997). Предполагают, что есть еще один источник вирусов (по-видимому, это макрофаги), который сохраняется в крови 2 нед (Perelson et al., 1996, 1997). Согласно расчетам, при условии полного подавления репродукции ВИЧ и отсутствия других источников поступления вирусов в кровь за 2—3 года исчезли бы все зараженные клетки и некоторые больные полностью выздоровели бы.

К сожалению, часть покоящихся лимфоцитов CD4 несет вирусы, способные к размножению (Chun et al., 1997; Chun et al., 1998; Finzi et al., 1997). Хотя таких клеток в организме относительно немного, они могут сохраняться несколько месяцев и даже лет. При этом (согласно аналогичным расчетам) для полного излечения ВИЧ-инфекции потребовалось бы подавить репродукцию вируса более чем на 100 лет. Действительно, при отмене антиретровирусных препаратов, даже если вирусная РНК не обнаруживалась уже несколько лет, виремия неминуемо возникает вновь (Davey etal., 1999).

Жизненный цикл ВИЧ

ВИЧ — это РНК-содержащий ретровирус, который размножается в лимфоцитах CD4, макрофагах и дендритных клетках. На схеме жизненного цикла показаны многочисленные мишени, на которые можно воздействовать теми или иными препаратами, чтобы подавить репродукцию вируса. Из них в настоящее время применяются лишь ингибиторы обратной транскриптазы и протеазы ВИЧ, но разрабатываются и новые средства, действующие на другие мишени.

Жизненный цикл ВИЧ начинается с прикрепления к мембране клетки-хозяина, при этом внешняя оболочка вируса сливается с клеточной мембраной. Вирус проникает в клетку за счет связывания гликопротеидов его внешней оболочки (gp41 и gpl20) с клеточными рецепторами (CD4 и рецепторами хемокинов, в частности CCR5 и CXCR4) (Не et а!., 1997; Sodroski 1999). Обычно ВИЧ поражает лишь клетки, несущие и рецепторы CD4, и рецепторы хемокинов. На внешней оболочке вируса находятся трехмерные структуры, напоминающие шипы. Каж. дый такой шип состоит из трех поверхностных гликопротеидов gp 120 и трех трансмембранных гликопротеидов gp41. До контакта вирусного гликопротеида gpI20 с рецептором N-концевой участок (N36) gp41 имеет вид a-спирали. На внешней ее стороне есть гидрофобная щель. В момент контакта gpl20 с рецептором С-концевой участок gp4I (С34) заполняет эту гидрофобную щель, и в результате образуется вытянутая спиральная структура из 6 звеньев — так называемый белок слияния (Sodroski, 1999). При взаимодействии этого белка с клеточной мембраной она сливается с внешней оболочкой вируса, и вирусная РНК оказывается в цитоплазме. На этот этап репродукции ВИЧ действует по крайней мере один из антиретровирусных препаратов (Т-20), проходящих сейчас клинические испытания.

Встроившись в геном клетки, ДНК провируса транскрибируется вместе с клеточной ДНК, при этом образуется и клеточная, и вирусная РНК. В дальнейшем вирусная РНК используется для синтеза вирусных белков (в том числе Gag-Pol и Env) или включается в новые вирусы при сборке. Два следующих этапа жизненного цикла ВИЧ — созревание и отпочковывание от клеточной мембраны. В процессе созревания полипротеин Gag-Pol расщепляется протеазой — третьим ключевым ферментом ВИЧ. Зрелые вирусы способны заражать новые клетки. В присутствии ингибиторов протеазы ВИЧ образуются неполноценные вирусы с измененным нуклеокапсидом — заражать клетки они не могут.

Общие принципы антиретровирусной терапии

Эффективность антиретровирусных препаратов определяется тем, насколько снижается и как долго остается низкой концентрация вирусной РНК в плазме (Marschneret al., 1998; O’Brien et al., 1996). Основной принцип лечения состоит в том, чтобы полностью и как можно на более длительный срок подавить репродукцию вируса при наименьших побочных эффектах. Для этого лучше всего подходит комбинированная терапия (HIV/AIDS Treatment Information Service, 2000). Многие больные с трудом привыкают к сложным схемам лечения, и именно несоблюдение схемы лечения — самая частая причина неэффективности лечения и гибели больных. В одном из исследований больным назначали ингибиторы протеазы ВИЧ (индинавир, нелфинавир, саквинавир с ритонавиром) и нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы — лечение оказалось эффективно, если испытуемые придерживались схемы хотя бы на 95% (Paterson et al., 2000).

Лекарственная устойчивость

При транскрипции РНК с участием обратной транскриптазы ВИЧ возникает множество ошибок. Дело в том, что обратная транскриптаза (как и все полимеразы, использующие РНК в качестве матрицы) лишена З’-экзонуклеазной активности, которая необходима для исправления ошибок. Частота ошибок в каждом цикле репродукции составляет 3,4-10“5 на пару нуклеотидов. Учитывая длину генома ВИЧ (104 пар нуклеотидов), в отсутствие лечения каждая пара нуклеотидов должна ежедневно претерпевать целый ряд мутаций, а каждые 100 сут в геноме вируса должны возникать две точечные мутации одновременно (Coffin, 1995; Wain-Hobson, 1993). Это последнее утверждение предполагает, что точечные мутации не снижают эффективность репродукции, что, по-видимому, неверно.

Неполное подавление репродукции ВИЧ неизбежно приводит к появлению устойчивых штаммов (Havlir and Richman, 1996; Molla et al., 1996). Хотя ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы очень эффективны, для развития устойчивости ВИЧ достаточно уже одной точечной мутации в кодоне 103 гена, кодирующего этот фермент. Так как штаммы с такой мутацией есть почти у всех ВИЧ-инфицированных еще до начала лечения, то монотерапия ненуклеозидными ингибиторами обратной транскриптазы бесполезна: сначала концентрация вирусной РНК в плазме снижается (за счет подавления чувствительных штаммов), но уже через несколько недель возрастает вновь (за счет репродукции устойчивого штамма). Напротив, в сочетании с препаратами других групп ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы подавляют ВИЧ в течение длительного времени (Staszewski et al., 1999). Мутации накапливаются только при репродукции вируса, поэтому полное ее подавление не только предотвращает снижение числа лимфоцитов CD4, но и препятствует развитию устойчивости (Havlir and Richman, 1996).

В начале антиретровирусной терапии у многих больных обнаруживают штаммы ВИЧ, устойчивые сразу ко многим препаратам. Поэтому, назначая антиретровирусные средства впервые или меняя схему лечения, врач всегда должен учитывать эту возможность и заранее обдумать другие методы лечения, к которым можно будет обратиться при появлении устойчивости (HIV/AIDS Treatment Information Service, 2000).

Для выбора оптимальной схемы лечения важно выявить уже имеющиеся мутации ВИЧ, от которых зависит устойчивость к тому или иному препарату (Durant et al.,1999). Нужно также учитывать, какие схемы лечения применялись ранее и как изменялась концентрация вирусной РНК на фоне каждой из этих схем; сопутствующие заболевания; возможность соблюдения больным сложных схем лечения и его собственные предпочтения. При смене препарата устойчивые штаммы постепенно исчезают из плазмы (уступая место чувствительным), тем не менее они могут неограниченное время сохраняться в тканях (Hirsch et al., 2000; Romanelli and Pomeroy, 2000).

В такой ситуации определение чувствительности к препарату может дать ложноположительный результат. Кроме того, применяемые сейчас методы определения устойчивости надежны только в том случае, если доля устойчивых штаммов в организме достаточно велика. Методы определения устойчивости изучаются в клинических испытаниях.

Когда начинать лечение?

Решение о необходимости антиретровирусной терапии следует принимать индивидуально с учетом как концентрации РНК ВИЧ-1 в плазме, так и числа лимфоцитов CD4. Считается, что лечение следует начинать, если концентрация РНК ВИЧ-1 в плазме превышает 20 000 мл»1 (ее определяют методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией) или число лимфоцитов CD4 менее 350 мкл-1. Во всех других случаях имеет смысл отложить начало лечения, так как у больных с меньшей концентрацией вирусной РНК в плазме и большим числом лимфоцитов CD4 кратковременный прогноз весьма благоприятен (Harrington and Carpenter, 2000; Mel-lors et al., 1996; HIV/AIDS Treatment Information Service,2000).

Оценка эффективности лечения

Для оценки эффективности лечения периодически измеряют концентрацию вирусной РНК в плазме (Marsch-ner et al., 1998). В силу индивидуальных генетических особенностей концентрация вирусной РНК может меняться, поэтому до начала лечения ее определяют в двух пробах крови, полученных в разные дни. Важно, чтобы больной в полной мере осознавал необходимость длительное время соблюдать схему лечения, поскольку невыполнение предписаний приводит к устойчивости вируса и ограничивает возможности лечения. В начале лечения концентрацию вирусной РНК определяют каждые 2—4 нед до тех пор, пока она не снизится как минимум в 10 раз, а затем — каждые 3—4 мес (к этому времени она уже не должна обнаруживаться) (HIV/AIDS Treatment Information Serv
ce, 2000).

Изредка ВИЧ-инфекция протекает без признаков репродукции вируса и без снижения иммунитета даже в отсутствие лечения. Полагают, что у таких людей клеточный иммунный ответ достаточно силен, чтобы сдержать размножение ВИЧ, и потому заболевание прогрессирует очень медленно. Если это действительно так, то продуманная иммунотерапия могла бы подстегнуть иммунный ответ на вирус у «обычных» ВИЧ-инфицированных и даже позволила бы отказаться от традиционной антиретровирусной терапии. Возможности иммунотерапии ВИЧ-инфекции изучаются сейчас в клинических испытаниях.

Разработка антиретровирусных препаратов

Быстрое развитие антиретровирусной терапии стало возможным благодаря уже существующим программам разработки лекарственных средств, в том числе препаратов для лечения злокачественных новообразований, артериальной гипертонии и вирусных инфекций. У фармацевтических компаний уже был опыт создания и выпуска нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы с высокой противовирусной и противоопухолевой активностью, а способность ВИЧ размножаться в культуре клеток позволила исследовать такие препараты на эффективность при ВИЧ-инфекции. Была проделана огромная работа по проверке тысяч соединений, и наиболее перспективные из них были модифицированы с целью повысить антиретровирусную активность и биодоступность и свести к минимуму побочные эффекты. Так появился зидовудин. В 1987 г. он стал первым препаратом, разрешенным ФДА для лечения ВИЧ-инфекции. К 2000 г. к применению были допущены еще пять нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы.

Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы до сих пор служат основой антиретровирусной терапии, но поначалу эффективность их была невелика. С помощью этих препаратов удавалось лишь временно приостановить прогрессирование ВИЧ-инфекции и ненадолго отсрочить смерть от СПИДа (Fischl et al., 1987). Поиск более надежных средств с иными механизмами действия привел к открытию ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы. Один из первых препаратов этой группы — невирапин — подавлял репродукцию ВИЧ-1 значительно сильнее, чем зидовудин или диданозин (также относящийся к нуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы). Однако энтузиазм по поводу ингибиторов обратной транскриптазы несколько омрачился, когда выяснилось, что в отсутствие строгой схемы лечения этими препаратами быстро возникали устойчивые штаммы ВИЧ.

Одновременно с разработкой ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы фармацевтические компании вели поиск препаратов, подавляющих протеазу ВИЧ. В 1985 г. была установлена аминокислотная последовательность этого фермента, в 1986 г. — опубликованы данные о его активности, а в 1989 г. — воссоздана его кристаллическая структура (Navia et al., 1989; Wlodaweret al., 1989). Как и ренин, протеаза ВИЧ относится каспар-татным протеазам. К тому времени уже были синтезированы ингибиторы ренина (негидролизуемые аналоги субстратов или аналоги промежуточных метаболитов) — тот же подход использовали и для создания ингибиторов протеазы ВИЧ (Dreyeret al., 1989). К 1990 г. о разработке ингибиторов этого фермента сообщили сразу несколько лабораторий. В 1992 г. были начаты клинические испытания саквинавира — первого ингибитора протеазы ВИЧ-1, и спустя 3 года он был разрешен ФДА для лечения ВИЧ-инфекции.

С тех пор как была описана трехмерная структура протеазы ВИЧ, поиск ингибиторов этого фермента ведется путем анализа структурно-функциональной зависимости, то есть создания соединений, строение которых обеспечивало бы их заданными исследователем свойствами (Freceret al., 1998; Thaisrivongs and Strohbach, 1999). Первые из синтезированных таким методом ингибиторов протеазы ВИЧ обладали высокой липофильностью и низкой растворимостью и потому плохо всасывались, однако со временем этот недостаток был устранен. Клинические испытания показали, что ингибиторы протеазы ВИЧ хорошо подавляют репродукцию вируса, а устойчивость к ним развивается не так быстро, как к не-нуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы.

Оценка эффективности препаратов в клинических испытаниях

Об эффективности первых антиретровирусных препаратов, как правило, в виде монотерапии, судили по их способности отдалять смертельный исход или развитие оппортунистических инфекций. Впоследствии выяснилось, что предсказать дальнейшее течение ВИЧ-инфекции и оценить эффективность лечения можно по динамике числа лимфоцитов CD4 и концентрации вирусной РНК в плазме. Лучшим стали считать препарат, который сильнее всего снижал концентрацию вирусной РНК.

От длительной монотерапии пришлось отказаться, когда выяснилось, что она способствует развитию устойчивости. Теперь новые препараты испытывают в комбинациях. Однако многие комбинации полностью подавляют репродукцию вируса, и оценить вклад испытуемого препарата не всегда возможно. Кроме того, комбинированная терапия успешно предотвращает оппортунистические инфекции, которые прежде служили важным критерием эффективности. Сейчас эффективность антиретровирусных препаратов в 3-й фазе клинических испытаний оценивают по доле больных, у которых вирусная РНК не определяется на 24-й и 48-й неделях лечения. Схемы лечения различаются количеством таблеток, частотой их приема, требованиями к режиму питания и составу пищи. Различия в эффективности, выявленные в сравнительных испытаниях, зависят скорее от сложности схем, чем от самих препаратов.

В рамках данной главы невозможно осветить результаты клинических испытаний всех антиретровирусных средств. Исследования в этом направлении идут очень интенсивно. Здесь мы приведем лишь некоторые из важнейших испытаний; подробнее см., например, в обзоре Tavel et al. (1999).

Препараты для лечения ВИЧ-инфекции

Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы

Обратная транскриптаза синтезирует ДНК провируса на матрице РНК; после этого ДНК провируса встраивается в геном клетки-хозяина. На этом раннем и очень важном для вируса этапе жизненного цикла и действуют ингибиторы обратной транскриптазы. Следовательно, они лишь предотвращают заражение ВИЧ новых клеток, но почти не влияют на уже инфицированные клетки. Все препараты этой группы выступают в роли субстратов для обратной транскриптазы. В цитоплазме они фосфорилируются под действием клеточных ферментов и встраиваются в растущую цепь ДНК. Поскольку у нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы отсутствует гидроксильная группа в З’-положении рибозного кольца, дальнейший рост ДНК становится невозможным.

Таблица 51.1. Антиретровирусные препараты, разрешенные для применения в США

На сегодняшний день ФДА разрешены к применению шесть нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы (табл .51.1), отличающиеся друг от друга механизма-ми фосфорилирования и побочными эффектами. Их химические формулы приведены на рис. 51.2. Среди этих препаратов есть как проверенные временем (например, зидовудин и диданозин), так и одобренные ФДА сравнительно недавно (абакавир). Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы пробовали применять в виде монотерапии или в комбинациях из двух препаратов, но сейчас они входят в состав надежных схем лечения, включающих 3—4 препарата. Недавние исследования показали, что нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы могут вызвать лактацидоз, выраженную гепатомегалию и жировую дистрофию печени. Фармакокинетические свойства этих препаратов описаны в табл. 51.2.

Зидовудин

Комментарии: (0)

Оставить свой комментарий

Видео по теме

«Наглядная фармакология».
Автор: X. Люльман. Пер. с нем. Изд.: М.: Мир, 2008 г.