Вирусные повреждения в клетках и тканях

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.

Патогенез – это механизм развития заболеваний или патологического процесса. В основе патогенеза вирусной инфекции лежит взаимодействие вирусного и клеточного генома, а также взаимодействие вирусов и иммунной системы макроорганизма. При острых циклических вирусных заболеваниях наступает полное клиническое выздоровление и освобождение организма от вирусов.

Патогенез вирусных заболеваний складывается из следующих специфических стадий: 1) проникновение вирусов в организм хозяина; 2) первичная репликация; 3) распространение вирусов внутри организма хозяина; 4) органная и тканевая диффузия вирусов; 5) повреждение клеток; 6) иммунный ответ хозяина; 7) полное освобождение организма от вирусов.

Проникновение вирусов в организм хозяина происходит через входные ворота – дыхательные пути, пищеварительный тракт, реже – через кожные покровы. Вирусы, проникшие через кожу или слизистую оболочку, попадают в кровь. Вирусы, реплицирующиеся в эпителии дыхательных путей и пищеварительного тракта, адсорбируются на чувствительных клетках и проникают в них. Вирусы, размножающиеся в тканях, отдаленных от входных ворот, проходят барьер слизистых оболочек посредством М-клеток, которые захватывают вирионы и транспортируют их в систему вакуолей в клетках лимфоидных фолликулов, расположенных в подслизистом слое кишечника или трахеобронхиального дерева.

Первичная репликация вирусов происходит в клетках тканей в месте проникновения вирусов в организм хозяина. Вирусы гриппа, например, размножаются в месте проникновения – эпителии трахеи и крупных бронхов; вирус полиомиелита – в лимфоидных фолликулах дыхательных путей и пищеварительного тракта.

Распространение вирусов внутри организма хозяина может происходить следующими путями: 1) гематогенным; 2) лимфогенным; 3) нейронным; 4) контактным и 5) митотическим. Гематогенным путем вирусы могут распространяться как в ассоциации с клеточными элементами крови - эритроцитами, лимфоцитами, нейтрофилами и моноцитами (вирусы краснухи, кори, ВГВ, цитомегаловирусы и др.), так и в свободном виде с плазмой (энтеровирусы). Лимфогенным путем распространяются рео-, энтеровирусы. Вирус бешенства проникает в периферические мотонейроны, связываясь с ацетилхолиновыми рецепторами моторных концевых пластинок, и затем путем ретроградного распространения внутри аксона – в клетки передних рогов спинного мозга, спинальные ганглии и головной мозг. Контактный путь распространения вирусов предусматривает проникновение вирионов из одной клетки в другую через боковые цитоплазматические мембраны. Вирусы могут распространяться в организме путем митотического деления инфицированных клеток – митотический путь распространения. Он характерен для ретро-, герпес- и других вирусов, встраивающих свой геном в ДНК клетки-хозяина.

Органная и тканевая диффузия вирусов. Тропизм вирусов к органам и тканям определяется 2 факторами: 1) наличием на клеточных мембранах специфических для вируса рецепторов; и 2) наличием на клеточных мембранах трипсиноподобного фермента, необходимого для расщепления вирусных белков слияния (F-белки). Рецепторы для вирусов могут иметь клетки разных органов и тканей, что объясняет полиорганный тропизм для многих вирусов. Отсутствие трипсиноподобного фермента ведет к развитию абортивной инфекции при инфицировании ортомиксо- и парамиксовирусами вследствие нерасщепления гемагглютининов.

Повреждение клеток при вирусных заболеваниях обусловлено: 1) цитолитическим действием вирусов; 2) пероксидацией липидов; 3) апоптозом и 4) иммунным ответом хозяина.

Пероксидация липидов. Цитолиз развивается также при нарушении метаболизма зараженных клеток вследствие уменьшения или прекращения синтеза ДНК, РНК и белка. Ингибиция трансляции РНК клетки-хозяина и, как следствие этого, прекращение синтеза клеточных белков, возникает в результате: 1) инактивации вирусами кэп-связывающего белка, ответственного за перенос кэп-структуры на мРНК клетки-хозяина (кэп-структура необходима для правильного взаимодействия рибосом с мРНК, в то время как в трансляции вирусной мРНК ее участие не требуется); 2) использования кэп-структуры мРНК клетки-хозяина в качестве затравок для репликации вирусоспецифических РНК. Дефицит клеточных белков, в том числе и ферментов, проявляется разрушением цитоскелета клетки и развитием клеточной гипоксии. Гипоксия активирует перекисное окисление липидов. Продуктами пероксидации липидов являются высокотоксичные свободные радикалы кислорода, жирных кислот, перекисные радикалы, гидроперекиси и токсические метаболиты – альдегиды, кетоны. Эти продукты вызывают набухание митохондрий, разобщение окислительного фосфорилирования, повреждение тиоловых ферментов, повреждение клеточных мембран. Мембраны становятся легко проницаемыми или полностью разрушаются. Пероксидации липидов способствует дефицит ферментов системы антиоксидантной защиты - каталазы, супероксиддисмутазы, пероксидазы, которые инактивируют гидроперекиси, радикалы и синглетный кислород, повреждающие клеточные мембраны.

Апоптоз – это запрограммированная смерть клеток. Регуляцию апоптоза в клетке осуществляют гены апоптоза. Они активируются или ингибируются посредством воздействия на различные клеточные апоптозные рецепторы. Активирующее воздействие на рецепторы апоптоза ведет к образованию клеточных белков смерти – каспаз. Каспазы активируют эндонуклеазы, расщепляющие ДНК; разрушают цитоплазматические и ядерные белки, что, в целом, ведет к гибели клетки.

В процессе репродукции вирусы эффективно используют подавление и активацию клеточного апоптоза, посредством синтеза ранних и поздних вирусоспецифических белков. Ранние белки подавляют апоптоз клетки, что дает возможность вирусам размножаться. Поздние вирусные белки, напротив, активируют апоптоз, что способствует эффективному выходу образовавшихся вирионов из разрушающейся клетки. Среди ДНК-вирусов активацию клеточного апоптоза вызывают белки адено-, гепадна-, герпес-, папиллома-, полиома-, парвовирусов; среди РНК-вирусов – орто- и парамиксо-, флави-, бунья-, рео-, ретро-, рабдо- и тогавирусов.

Разрушение вирусинфицированных клеток гуморальными и клеточными факторами иммунитета рассмотрено ниже.

Иммунный ответ хозяина и полное освобождение организма от вирусов. На ранних этапах иммуногенеза в противовирусной защите участвуют неспецифические гуморальные и клеточные факторы иммунитета (макрофаги, натуральные киллеры, К-киллеры, комплемент, интерферон), составляющие первую линию обороны макроорганизма. Специфический гуморальный и клеточный иммунитет обеспечивается типоспецифическими нейтрализующими антителами и антигензависимыми Т-киллерами. Основной задачей иммунного ответа является освобождение организма от вирусов, что сопровождается разрушением вирусинфицированных клеток с последующей нейтрализацией вирусов антителами во внутренней среде организма (кровь, лимфа, межтканевая жидкость).

Система комплемента. В случае контакта компонентов комплемента с сиаловыми кислотами гликопротеиновых оболочек вирусов система комплемента активируется по альтернативному пути. Активация по классическому пути наступает под действием иммунных комплексов. Обработка комплементом ведет к более быстрому очищению крови от вирусов. Активация системы комплемента на поверхности вирусинфицированной клетки вызывает ее разрушение.

Система интерферонов. Клетки макроорганизма обладают уникальным механизмом распознавания чужеродных нуклеиновых кислот. На внедрение последних клетка реагирует образованием белков интерферонов, которые выходят из клетки, взаимодействуют с клеточными интерфероновыми рецепторами и запускают тем самым механизм образования рибонуклеазы и протеинкиназы. Рибонуклеаза разрушает вирусные РНК, необходимые для размножения как ДНК-, так и РНК-вирусов. Протеинкиназа разрушает вирусоспецифические белки. В целом, интерфероны блокируют вирусную репродукцию.

Макрофаги играют ключевую роль в противовирусном иммунитете. Во-первых, они уничтожают путем фагоцитоза как свободные и комплементобработанные вирусы, так и вирусы, находящиеся в составе циркулирующих иммунных комплексов. Во-вторых, антигенпредставляющая способность макрофагов запускает специфические клеточное и гуморальное звенья иммунитета. В-третьих, макрофаги способны распознавать вирусинфицированные клетки и вызывать их лизис.

Натуральные киллеры представляют собой большие гранулосодержащие лимфоциты, не имеющие маркеров Т- или В-лимфоцитов. Специфическим маркером натуральных киллеров является кластер дифференцировки СD₁₉. Натуральные киллеры обладают интерферонзависимой клеточной цитотоксичностью (неспецифически разрушают инфицированные ДНК- и РНК-вирусами клетки, на поверхности которых присутствуют молекулы интерферона).

К-киллеры также являются большими гранулосодержащими лимфоцитами, не относящимися к Т- и В-клеткам. К-киллеры обладают неспецифической антителозависимой клеточной цитотоксичностью. На поверхности К-киллеров имеются рецепторы к Fс-фрагментам иммуноглобулинов. Посредством этих рецепторов К-киллеры фиксируются к антителам, блокировавшим антигенные детерминанты вирусов на поверхности клетки, и разрушают последние.

Т-киллеры являются специфической эффекторной субпопуляцией Т-лимфоцитов, несущей маркер СD₈. Т-киллеры проявляют антигензависимую клеточную цитотоксичность. Они лизируют клетки, содержащие на своей поверхности антигены, по отношению к которым образовался клон данных Т-киллеров. Популяция антигензависимых Т-киллеров образуется через относительно продолжительное время после инфицирования макроорганизма вирусами.

Разрушение вирусинфицированных клеток макрофагами, натуральными киллерами, К- и Т-киллерами может осуществляться двумя механизмами: 1) секреторным; и 2) несекреторным (апоптическим).

Секреторный механизм включает тесный контакт между клеткой-мишенью и клеткой-киллером, при котором клетка-киллер вводит внутрь клетки-мишени комплекс ферментов – перфорины, гранзимы. Ферменты увеличивают проницаемость мембран клетки-мишени для осмотически активных ионов натрия и воды, что сопровождается отеком клетки и ее разрушением.

Антитела, или иммуноглобулины, являются продуктами синтеза антигенспецифических В-лимфоцитов, обеспечивающих специфический гуморальный противовирусный иммунитет. Антитела нейтрализуют только внеклеточно расположенные вирусы и лишь блокируют вирусные антигены, встроенные в мембрану зараженных клеток. Против внутриклеточно расположенных вирусов антитела неэффективны. Как и Т-киллеры, антитела образуются на более поздней стадии вирусной инфекции.

На поверхности слизистых оболочек существенное противовирусное действие оказывают секреторные иммуноглобулины класса А; во внутренней среде организма (кровь, лимфа, межтканевая жидкость) антивирусный эффект проявляют Ig М, G, а также сывороточная фракция Ig А.

При взаимодействии вирусов и антител образуются иммунные комплексы. Они бывают: 1) фиксированными, если реакция антигена с антителом произошла на поверхности клетки; и 2) циркулирующими, если соединение антитела с антигеном (вирусом) состоялось во внутренней среде организма. При недостатке антител образуются мелкие и средние циркулирующие иммунные комплексы, в которых вирусы могут сохранять свою жизнеспособность и при разрушении комплекса вновь инфицировать клетки. Мелкие и средние циркулирующие иммунные комплексы длительно находятся в крови, плохо фагоцитируются макрофагами; способны активировать систему комплемента и фиксироваться к эндотелию сосудов посредством рецепторов к комплементу и иммуноглобулинам, вызывая разрушение эндотелия. Из разрушенных клеток выходят биологически активные вещества (простагландины, лейкотриены, гистамин, серотонин и др.), которые вызывают дилатацию кровеносных сосудов, что лежит в основе шокового синдрома.

При оптимальном содержании антител образуются крупные непатогенные циркулирующие иммунные комплексы. Вирусы в таких комплексах полностью инактивируются, а сами комплексы быстро выводятся из кровотока в результате их фагоцитоза макрофагами.

Вирусы способны как подавлять, так и стимулировать иммунную систему макроорганизма. Вирусная иммуносупрессия может развиться в результате: 1) непосредственного паразитизма вирусов внутри иммунных клеток (ВИЧ, ЦМВ и др.)., 2) стимуляции образования Т-лимфоцитов-супрессоров, подавляющих иммунный ответ (реовирусы); 3) активации апоптоза иммуноцитов (многие вирусы); 4) антительной атаки при локализации вирусов на клетках иммунной системы.

Вирусные белки являются мощными стимуляторами иммунной системы. Контакт макрофагов с вирусными белками сопровождается секрецией интерлейкинов-1 и -6, ФНО и других биологически активных веществ. Они участвуют в развитии иммунного ответа, местной и системной воспалительной реакции. Вирусные белки оказывают дозозависимое влияние на секреторную функцию макрофагов: малые дозы вызывают адекватную секрецию цитокинов, большие дозы – значительно ее повышают. Чрезмерная продукция интерлейкина-1 и ФНО вызывает интоксикацию макроорганизма, которая проявляется лихорадкой, слабостью, плохим самочувствием, головной болью, тошнотой, развитием инфекционно-токсического шока (значительного снижения артериального давления с потерей сознания).

Иммунный ответ макроорганизма в целом полезен, поскольку приводит к освобождению от возбудителя. Недостаточный иммунный ответ способствует развитию хронической (ациклической) вирусной инфекции. Однако в ряде случаев при чрезмерной активации иммунной системы возможно развитие инфекционно-токсического шока или аутоиммунных реакций, при которых происходит иммунное поражение здоровых невирусинфицированных органов и тканей.

Недостаточный иммунный ответ способствует развитию хронической вирусной инфекции.

Как коронавирус вызывает инфекцию?

Вирус распространяется с помощью капелек, разлетающихся в воздухе при кашле или чихании. Капли, содержащие вирусные частицы, могут попадать в организм окружающих вирусоносителя людей через нос, рот или глаза. Капли также оседают на близлежащие поверхности, касаясь которых, а потом дотрагиваясь до лица, тоже можно заразиться.

Если вирусные частицы попали в нос, вместе со слизью они быстро преодолевают носовые ходы с тем, чтобы оказаться на слизистой оболочке задней поверхности глотки. Там они прикрепляются к определенному рецептору на поверхности клеток, и инфицирование начинается.

Как этот процесс вызывает проблемы с дыханием?

По мере того, как копии вируса множатся, они вырываются из инфицированной клетки и захватывают соседние. Симптомы чаще всего проявляются на задней стенке гортани — болит горло и появляется сухой кашель. Затем вирус начинает постепенно и неуклонно продвигаться вниз, к бронхам.

Когда он достигает легких, их слизистые оболочки воспаляются. Воспаление может повредить альвеолы — пузырьковые структуры, в которых происходит газообмен между атмосферным воздухом и кровью. Альвеолам приходится больше работать, чтобы насытить циркулирующую по всему телу кровь кислородом и удалить из нее углекислый газ, который затем выводится из организма с выдохом.

Вирусное повреждение тканей легких приводит к тому, что они становятся уязвимыми перед лицом бактерий. Развиваются отек и воспаление, кислороду становится труднее проникать сквозь слизистую оболочку в кровь, альвеолы наполняются жидкостью, гноем и отмершими клетками. Прогрессирует вирусно-бактериальная пневмония (воспаление легких).

Вслед за этим может последовать наиболее тяжелое, грозящее летальным исходом осложнение — острый респираторный дистресс-синдром, при котором легкие вообще перестают насыщать кровь кислородом, в них скапливается большое количество жидкости, и пациента приходится подключать к аппарату искусственной вентиляции легких.

Причиной такого развития событий является так называемый цитокиновый шторм — из-за гиперактивности иммунной системы, пытающейся подавить очаг воспаления в легких, происходит мощный, неконтролируемый выброс определенных белков — цитокинов, которые активизируют иммунные клетки в очаге. Последние, в свою очередь, выбрасывают новую порцию цитокинов, и так далее. В результате образуется порочный круг, что приводит к разрушению не только поврежденной легочной ткани, но и соседних здоровых тканей.

При этом, как установил профессор патологоанатомии из Школы медицины Чикагского университета Шу Юань Сяо (Shu-Yuan Xiao), распространяясь в легких, коронавирус выбирает довольно нестандартную траекторию. Профессор Сяо проанализировал отчеты о вскрытии пациентов, погибших от COVID-19 в Китае, и обнаружил, что вирусное вторжение начинается на периферии обоих легких, и до того момента, как оно достигает центральных областей, проходит некоторое время.

По мнению Сяо, этим обстоятельством может объясняться тот факт, что поначалу в Ухане, где началась вспышка коронавируса, позже переросшая в пандемию, очень много случаев заболевания не смогли сразу диагностировать. Поэтому множество людей с симптомами отправляли обратно домой без какого-либо лечения, предполагая, что они больны чем-то другим. Эти люди либо пытались обращаться за помощью в другие больницы, либо сидели дома и заражали членов семьи и других людей, с которыми контактировали, что стало одной из причин столь широкого распространения инфекции, считает профессор.

Такую версию косвенно подтверждают итоги недавнего исследования, проведенного командой ученых из Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт Синай. Они выяснили, что более чем у половины из 121 пациента китайских больниц в начале болезни были абсолютно нормальные результаты компьютерной томографии (КТ) легких. Однако по мере прогрессирования заболевания на КТ-сканах начинают проявляться затемнения в центральных отделах легких.

Легкие — единственная часть организма, которую затрагивает болезнь?

Совсем необязательно. Вирусные частицы способны поражать клетки слизистых оболочек многих органов, в первую очередь желудочно-кишечного тракта, у клеток эпителия которого присутствует тот же рецептор, к которому прикрепляется вирус, что и у клеток легочного эпителия. Именно поэтому у части пациентов симптомы инфекции проявляются не в виде кашля и пневмонии, а в виде диареи и болей в животе. Это также подтверждается тем, что РНК коронавируса была выделена в образцах стула пациентов, правда, пока неясно, может ли вирус распространяться подобным путем. Вирусная РНК также обнаруживалась в крови пациентов.

Как объяснил доктор Шэфнер, в принципе, попадая в организм, вирус поражает все основные его органы: печень, сердце, почки, а также костный мозг и кровеносные сосуды — и теоретически способен вызвать в них повреждения. Кроме того, если иммунная система начнет работать на предельной мощности, чтобы побороть инфекцию, из-за сильной воспалительной реакции органы могут отказать.

В результате у некоторых пациентов к урону, наносимому организму самим вирусом, прибавляется ущерб от идущей вразнос собственной иммунной системы, что грозит фатальными последствиями.

Правда, пока неизвестно, как инфекция действует на головной мозг. Ученые, изучавшие вирус SARS, вызывающий атипичную пневмонию, пришли к выводу, что в некоторых случаях инфекция может проникать в мозг. Учитывая большое сходство между SARS и COVID-19, авторы недавней публикации в журнале Journal of Medical Virology считают, что риск поражения части нервных клеток при COVID-19 исключать нельзя.

Почему у некоторых людей болезнь протекает очень тяжело, а у большинства нет?

Примерно у 80% людей, заразившихся новым коронавирусом, наблюдаются сравнительно легкие симптомы. Но оставшиеся 20% болеют значительно тяжелее, а для приблизительно 2% в Китае заболевание оказывалось смертельным.

При этом тяжелое протекание COVID-19, требующее подключения к ИВЛ и другим системам жизнеобеспечения, в США наблюдали у людей всех возрастов, даже у молодых и прежде здоровых. Другое дело, что у таких пациентов гораздо больше шансов на выживание, чем у пожилых, ослабленных людей, а также у тех, кто страдает от других хронических, системных заболеваний, например от диабета, рака или хронической обструктивной болезни легких.

Чего ученые пока не знают о COVID-19?

На самом деле очень многого. Хотя болезнь напоминает во многих аспектах атипичную пневмонию, а также имеет проявления, часто встречающиеся при гриппе и обычной пневмонии, специалисты пока до конца не понимают, почему у разных пациентов заболевание протекает по-разному.

Так, состояние некоторых пациентов может оставаться стабильным на протяжении более недели, а потом вдруг быстро развивается пневмония. Некоторые пациенты, казалось бы, совершенно выздоравливают, а потом симптомы у них появляются снова.

У некоторых китайских пациентов возврат симптомов был связан с тем, что из-за поврежденной вирусом легочной ткани у них развивалась бактериальная инфекция, и они умирали уже от нее, а не от вируса. Но речь идет об отдельных случаях, причина гибели большинства пациентов иная, отметил профессор Сяо.

86. 1. Определение, химический состав вирусов, функции компонентов.
Функция нуклеиновой кислоты вируса: …
Функция белков вирусных частиц: …
Размножение вирусов, синтез их нуклеиновых кислот.
Где размножается вирус?
О видах вирусов
86. 2. (Молекулярные механизмы действия вирусов.)
Реакция иммунной системы на обнаружение вируса.
Как вирусная частица попадает в клетки.
Что происходит с вирусной частицей после её попадания в клетку.
86. 3. Онкогенные вирусы. См. п.87.
86. 4. ВИЧ. См. п.77 и 80.
86. 5. Прионы.

86. 1. Определение, химический состав вирусов, функции компонентов. –

Опеределение вируса.
Вирусами называют КОМПЛЕКСЫ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ С БЕЛКАМИ,
которые могут находиться во внешней среде вне клеток и
могут при попадании в организм проникать в клетки и размножаться внутри клеток.
Некоторые вирусы вдобавок к НК и белкам содержат липиды и углеводы.
Таким образом, вирусы не являются клетками, у вирусов нет органелл.

Отдельный комплекс нуклеиновых кислот с белками называется вирусной частицей или вирионом.

Функция нуклеиновой кислоты вируса:
нуклеиновые кислоты используются для синтеза белков вирусных частиц (кодируют первичную структуру белка).

Функция белков вирусных частиц:
1 – защищают НК от повреждений (НК сами по себе очень неустойчивы), образуя оболочку вокруг НК,
2 – участвуют в размножении вирусов в качестве ферментов и т.д. см. далее.
Углеводы вирусных частиц часто находятся на поверхности вирусных частиц и могут помогать вирусным частицам проникать в клетки.

Отдельная вирусная частица и вирусные частицы данного вида вирусов содержат только один вид НК – или ДНК, или РНК.
Вирусы, в вирионе которых находится ДНК, называются ДНК-овые вирусами,
а вирусы, в вирионе которых находится РНК, называются, РНК-овыми вирусами.

ДНК вируса может быть не только двухцепочечной, но и ОДНОЦЕПОЧЕЧНОЙ.
РНК вируса может быть как одноцепочечной (как в клетках), так и ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ.

Размножение вирусов, синтез их нуклеиновых кислот.

Синтез нуклеиновых кислот вирусов происходит разными способами. –
1) Наряду с репликацией ДНК (см. п. 78),
2) у вирусов есть репликация РНК
3) и обратная транскрипция (см. п.80).

Какой бы ни была нуклеиновая кислота в самом вирионе,
при размножении вируса происходит синтез вирусных матричных РНК для синтеза вирусных белков (для трансляции).

Где размножается вирус?

Синтез вирусных нуклеиновых кислот и синтез вирусных белков может происходить только внутри клеток,
так как для синтезов нужны среда, рибосомы (осуществляются синтез белка), нуклеотиды и аминокислоты и т.д.
Поэтому размножаться вне клеток вирусы не могут. –
Пока вирус не проник в клетку, он не может размножаться, не может как-то влиять на обмен веществ в организме.
Поэтому наличие вируса (вирионов) в крови
не означает, что человек будет болеть болезнью, которая вызывается этим вирусом.
Он может заболеть, только если вирусные частицы проникнут в клетки,
а если они не проникнут в клетки, то человек не заболеет, хоть и будет носителем вируса.

О видах вирусов

Вирусы, содержащие разные нуклеиновые кислоты (то есть с разными последовательностями нуклеотидов) и разные белки, относят к разным видам вирусов.
Вирусные частицы с одинаковыми (или очень похожими) последовательностями нуклеотидов в НК, относятся к вирусу одного и того же вида.
Кроме того, последовательность нуклеотидов нуклеиной кислоты вируса данного вида
может меняться, то есть вирус может мутировать.
В итоге получается другой ШТАММ данного вида вируса, но сам вирус относится к тому же виду вирусов, что и до мутации.

Вирусы, которые поражают бактерии, называются БАКТЕРИОФАГАМИ.
Бактериофаги могут использоваться для внесения в клетку бактерии чужих для неё генов для синтеза клеткой белков, кодируемых этими генами,
То есть бактериофаги могут играть роль векторов – это используется генной инженерией.
В эукариотические клетки вирусы попадают не так, как в бактериальные (далее).

86. 2. (Молекулярные механизмы действия вирусов.)

Реакция иммунной системы на обнаружение вируса.

При попадании вирусной частицы в организм её должны заметить и уничтожить клетки иммунной системы
(с помощью АНТИТЕЛ – специальных белков, задача которых – распознавание антигенов)
для того чтобы вирус не успел проникнуть в клетку, размножиться в ней, убить её и заражать новые клетки.

Как вирусная частица попадает в клетки.

Проникновение вирусной частицы в клетку начинается с того, что
вирус связывается с определённым белком на поверхности клетки,
который таким образом выполняет функцию РЕЦЕПТОРА клетки для этого вируса.
Роль рецептора вируса обычно играют белки, предназначенные для других целей –
например, ВИЧ использует рецепторы хемокинов.

Если рецепторы вируса отличаются от обычных так, что вирус не может с их помощью проникнуть в клетку, то вирус не приведёт к заболеванию.
Причиной отличия рецептора может быть мутация гена, который кодирует этот рецептор.

Что происходит с вирусной частицей после её попадания в клетку.

После попадания вирусной частицы внутрь клетки
вирусная нуклеиновая кислота высвобождается, после чего
могут синтезироваться новые молекулы вирусной нуклеиновой кислоты (см. п.77)
и новые молекулы вирусных белков (п.82).

После этого из молекул вирусных нуклеиновых кислот и молекул вирусных белков
могут образовываться новые вирусные частицы –
так происходит РАЗМНОЖЕНИЕ ВИРУСОВ.

Новые вирусные частицы могут покидать клетку, в которой образовались,
и поступать в новые клетки, заражая всё новые и новые клетки.
Если заражённые вирусом клетки подвергнутся АПОПТОЗУ (см. п. 79),
то распространение вирусных частиц может затормозиться.
Поэтому замедленный апоптоз способствует распространению вирусной инфекции.

Накопление вирусных частиц в клетке может приводить к РАЗРУШЕНИЮ КЛЕТКИ;
кроме того, оно нарушает нормальную жизнедеятельность клетки и организма –
всё это приводит к появлению симптомов вирусной инфекции.

Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (см. ВИЧ далее) могут использоваться
в качестве матриц для образования двухцепочечных ДНК (вирусных ДНК),
которые способны встраиваться в ДНК человека –
это встраивание называется интегрированием в геном,
оно относится к ПЕРЕСТРОЙКАМ генома – см. п.79.

86. 3. Онкогенные вирусы. См. п.87.

Некоторые вирусы способствуют появлению онкологических заболеваний.
Такие вирусы называются онкогенными вирусами.
Примеры онкогенных вирусов:
вирус папилломы человека способен приводит к раку матки,
вирусы гепатитов В и С приводят к раку печени.
Онкогенные вирусы относят к группе биологических мутагенов – см. п.79.

Почему некоторые вирусы могут приводить к онкологическим заболеваниям (см. п.87 и п.92, 98):
потому что онкогенные вирусы приводят к таким МУТАЦИЯМ,
которые способствуют появлению онкологических заболеваний.

Например, считается, что онкогенными являются те вирусы,
которые приводят к встраиванию вирусных ДНК в ДНК (геном) человека (интегрируется).
Потому что это встраивание может изменить тот участок ДНК,
в который встраивается вирусная ДНК (то есть привести к мутации).

В норме, до мутации, протоонкоген кодирует белки, которые стимулируют деление клеток и относятся к онкобелкам.
В норме активность онкобелков регулируется,
поэтому они стимулируют деление клетки только тогда, когда нужно –
и поэтому деление клетки (и образованных при её делении клеток) не приводит к образование опухоли.
Но после мутации протоонкогена он может измениться так, что
кодируемые им онкобелки не смогут регулироваться
и станут стимулировать деление клетки постоянно, без остановки,
что может привести к появлению опухоли,
если мутантные клетки не подвергнутся апоптозу
или не уничтожатся клетками иммунной системы.

86. 4. ВИЧ. См. п.77 и 80.

ВИЧ – это вирус иммунодефицита человека.
Размножение ВИЧ в организме человека может привести к развитию СПИДа –
Синдрома Приобретённого Иммунодефицита Человека.
ВИЧ повреждает клетки иммунной системы (Т-хелперы, макрофаги),
что приводит к дефициту иммунных клеток и снижению иммунитета (иммунодефициту).

1. После попадания ВИЧ в организм человека
ВИЧ, как и все вирусы, сначала связывается с рецепторами на поверхности клеток:
ВИЧ связывается с рецепторами хемокинов
(хемокиновыми рецепторами;
хемокины – это гормоны, относятся к цитокинам)
и СД4 рецепторами на поверхности клеток иммунной системы.

Связыванию ВИЧ с рецепторами помогают гликопротеины, расположенные на поверхности вирусной частицы ВИЧ.

Есть люди, в организме которых есть ВИЧ, но у которых не развивается СПИД –
то есть они являются носителями вируса, они могут заразить ВИЧ,
но больными они не являются.
Предполагают, что это связано с тем, что ВИЧ не может размножаться в организме этих людей,
поскольку не проникает в их клетки из-за особенностей строения рецепторов ВИЧ у этих людей:
возможно, из-за мутаций генов, кодирующих эти рецепторы.

2. В качестве нуклеиновой кислоты в ВИЧ содержится одноцепочечная РНК.
В клетках РНК вируса становится матрицей для синтеза комплементарной ей цепи ДНК
(комплементарной ДНК, кДНК),
который катализируется ферментом обратная транскриптаза
(потому что синтез ДНК на матрице РНК называется обратной транскрипцией),
который содержался в вирусной частице ВИЧ.

Затем на матрице первой цепи ДНК синтезируется вторая цепь ДНК,
в результате чего образуется двухцепочечная ДНК.
Эта вирусная ДНК способна встраиваться в ДНК человека
с помощью фермента ИНТЕГРАЗЫ, который тоже содержится в вирусной частице ВИЧ.

3. В некоторый момент вирусная ДНК, находящаяся в составе ДНК человека,
может использоваться для синтеза вирусных РНК (то есть для транскрипции – п.80).

4. Вирусные РНК могут использоваться для синтеза вирусных белков (для трансляции) с помощью рибосом самой клетки.

5. Один из ферментов ВИЧ осуществляет расщепление полипептидной цепи, синтезированной на вирусной РНК;
этот фермент называется ПРОТЕАЗОЙ.
В итоге образуются вирусные белки, в том числе уже названные протеаза, интеграза и обратная транскриптаза.

6. Объединение вирусных белков с вирусной РНК приводит
к появлению новых вирусных частиц ВИЧ,
которые могут разрушать клетки, поступать в кровь и проникать в новые клетки.

Диагностика ВИЧ
осуществляется методом ПЦР и с помощью иммуноферментного анализа.
Метод ПЦР быстрее и надёжнее.

СПИД пока считается неизлечимым заболеванием.
Но замедлить развитие СПИДа и продлить жизнь человека, инфицированного ВИЧ, можно за счёт замедления размножения ВИЧ в организме заражённого.

Размножение ВИЧ замедляется за счёт применения лекарств,
снижающих активность ферментов ВИЧ, участвующих в размножении ВИЧ (см. выше),
то есть за счёт применения ИНГИБИТОРОВ ферментов ВИЧ.

Чем раньше начинают лечение инфицированного ВИЧ – тем дольше он проживёт. Поэтому важно вовремя делать анализ на ВИЧ при наличии оснований предполагать, что человек мог заразиться ВИЧ.
При наличии ВИЧ у беременной есть шанс родить здорового ребёнка,
если вовремя сделать анализ на ВИЧ и провести лечение.

Прионами называют белки с особой структурой, которая приводит к так называемым прионовым болезням:
куру, болезни Крейцфельдта-Якобы, почесухе овец, коровьему бешенству.

У прионов есть способность
превращать молекулы нормальных белков в прионы
за счёт того, что под влиянием структуры уже имеющихся молекул прионов
структура молекул ряда других белов может измениться так,
что эти молекулы тоже становятся прионами –
нерастворимыми в воде молекулами,
под влиянием которых могут стать прионами другие молекулы белков –
то есть происходит как бы цепная реакция;
из-за этого число прионов в организме становится всё больше.

Из-за этого свойства прионы считаются инфекционными белками,
а прионовые болезни считаются заразными
(заражение происходит при попадании прионов в организм – обычно в качестве пищи).

В случае с прионами увеличение числа болезнетворных молекул
происходит не путём деления клеток
(в отличие от бактериальных и других инфекций, где бактерии размножаются делением)
и не путём синтеза нуклеиновых кислот (см. выше о размножении вирусов),
а под влиянием уже имеющихся молекул прионов.

Прионы могут оказаться в организме не только в результате заражения
(не только при съедении пищи, содержащей прионы),
но и в результате мутаций генов некоторых белков.
Из-за своей структуры прионы не уничтожаются и не теряют свои вредные свойства при сколь угодно долгой варке, поэтому варка не является способом сделать пищу безопасной и свободной от прионов. Единственный способ исключить возможность заражения прионами при эпидемиях коровьего бешенства – это не употреблять в пищу мясо, тушёнку, консервы, желатин и т.д.А единственный способ уничтожить прионы - только сжечь. Прионы устойчивы и к действию других факторов, которые разрушают структуру обычных белков, то есть прионы устойчивы к денатурации под действием излучений, ультразвука и т.д.