Вирусы с абортивным действием

Этот тип взаимодействия не завершается образованием вирусного потомства и может возникать при следующих обстоятельствах:

1) заражение чувствительных клеток дефект­ными вирусами или дефектными вирионами;

заражение стандартным вирусом генети­чески резистентных к нему клеток;

заражение стандартным вирусом чувс­твительных клеток в непермиссивных (нераз­решающих) условиях.

. Различают дефектные вирусы и дефект­ные вирионы.

1. Дефектные вирусы существуют как само­стоятельные виды, которые репродуциру­ются лишь при наличии вируса-помощника (например, вирус гепатита D репродуциру­ется только в присутствии вируса гепатита В).

2. Дефектные вирионы обычно лишены части генетического материала и могут на­капливаться в популяции многих вирусов при множественном заражении клеток.

Абортивный тип взаимодействия чаще на­блюдается при заражении нечувствительных клеток стандартным вирусом. Механизм гене­тически обусловленной резистентности кле­ток к вирусам широко варьирует. Он может быть связан: с отсутствием на плазматической мембране специфических рецепторов для ви­русов; с неспособностью данного вида клеток инициировать трансляцию вирусной иРНК; с отсутствием специфических протеаз или нуклеаз, необходимых для синтеза вирусных макромолекул, и т. д.

Абортивный тип взаимодействия может также возникать при изменении условий, в которых происходит репродукция вирусов: повышение температуры организма, измене­ние рН в очаге воспаления, введение в орга­низм противовирусных препаратов и др. При устранении неразрешающих условий абор­тивный тип переходит в продуктивный тип взаимодействия вирусов с клеткой.

3. Интегративный тип взаимодействия вирусов с клеткой (вирогения)

Это взаимное сосуществование вируса и клетки в результате интеграции (встраива­ния) нуклеиновой кислоты вируса в хро­мосому клетки хозяина. При этом интег­рированный геном вируса реплицируется и функционирует как составная часть генома клетки.

Интегративный тип взаимодействия ха­рактерен:

для умеренных ДНК-содержащих бактериофагов,

и не­которых инфекционных вирусов как ДНК-содержащих (например, вируса гепатита В), так и РНК-содержащих (например, вируса иммунодефицита человека).

Для интегра­ции с геномом клетки необходимо наличие кольцевой формы двунитевой ДНК-вируса. Геном ДНК-содержащих вирусов в кольце­вой форме прикрепляется к клеточной ДНК в месте гомологии нуклеотидных последо­вательностей и встраивается в определен­ный участок хромосомы при участии ряда ферментов (рестриктаз, эндонуклеаз, лигаз).

У РНК-содержащих вирусов процесс ин­теграции более сложный. Он начинается с механизма обратной транскрипции, кото­рый заключается в синтезе комплементар­ной нити ДНК на матрице вирусной РНК с помощью вирусоспецифического фермента обратной транскриптазы (ревертазы). После образования двунитевой ДНК и замыкания ее в кольцо происходит интеграция ДНК-транскрипта в хромосому клетки.

Встроенная в хромосому клетки ДНК ви­руса называется провирусом, или провирус -ной ДНК. Провирус реплицируется в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток, т. е. состояние вирогении наследует­ся. Однако под влиянием некоторых физи­ческих или химических факторов провирус может исключаться из хромосомы клетки и переходить в автономное состояние с разви­тием продуктивного типа взаимодействия с клеткой.

Дополнительная генетическая информация провируса при вирогении сообщает клетке новые свойства, что может быть причиной онкогенной трансформации клеток и разви­тия опухолей, а также развития аутоиммун­ных и хронических заболеваний. Сохранение вирусной информации в виде провируса в составе клеточного генома и передача ее по­томству лежит в основе персистенции (лат. persistence — упорство, постоянство) вирусов в организме и развития латентных (скрытых) вирусных инфекций.

Культивирование вирусов человека и живот­ных проводят с целью лабораторной диагнос­тики вирусных инфекций, для изучения пато­генеза и иммунитета при вирусных инфекци­ях, а также для получения диагностических и вакцинных препаратов.

Вирусы культивируют на трех биологических моделях:

в организ­ме лабораторных животных,

в развивающихся эмбрионах птиц (чаще на куриных эмбрионах)

и культурах клеток (тканей).

Выращенные вирусы определяют с помощью методов:

Лабораторных животных (взрослых или новорожденных белых мышей, хомяков, кроликов, обезьян и др.) заражают исследуемым вируссодержащим материалом раз­личными способами (подкожно, внутримы­шечно, интраназально, интрацеребрально и т. д.) в зависимости от тропизма вирусов. Использование животных для культивирова­ния вирусов в диагностических целях весьма ограничено из-за видовой невосприимчи­вости животных ко многим вирусам челове­ка, контаминации животных посторонними микробами, а также по экономическим и этическим соображениям.

О репродукции вирусов в организме жи­вотных судят по развитию у них видимых клинических проявлений заболевания, патоморфологическим изменениям органов и тканей, а также на основании реакции гемаг-глютинации (РГА) с суспензией из органов, содержащих вирусы. РГА основана на способ­ности многих вирусов вызывать склеивание (агглютинацию) эритроцитов человека, птиц и млекопитающих в результате взаимодейс­твия вирусных белков (гемагглютининов) с рецепторами эритроцитов.

Куриные эмбрионы (5-12-дневные) зара­жают путем введения исследуемого материала в различные полости и ткани зародыша. Таким образом можно культивировать виру­сы гриппа, герпеса, натуральной оспы и др.

Достоинствами модели являются:

возмож­ность накопления вирусов в больших коли­чествах;

отсутствие скрытых вирусных ин­фекций;

доступность для любой лаборатории.

О репродукции вирусов в куриных эмбрионах свидетельствуют:

специфические поражения оболочек и тела эмбриона (оспины, крово­излияния);

положительная РГА с вируссодержащей жидкостью, получен­ной из полостей зараженного зародыша.

Методику культивирования вирусов в раз­вивающихся эмбрионах птиц используют при промышленном выращивании вирусов. Однако многие вирусы не размножаются в эм­брионах птиц; почти неограниченные возмож­ности для культивирования вирусов появились после открытия метода культур клеток.

Культуру клеток (тканей) наиболее часто применяют для культивирования вирусов. Метод культур клеток разработан в 50-х годах XX века Дж. Эндерсом и соавт., получивши­ми за это открытие Нобелевскую премию. Клетки, полученные из различных органов и тканей человека, животных, птиц и дру­гих биологических объектов, размножают вне организма на искусственных питательных средах в специальной лабораторной посуде. Большое распространение получили культу­ры клеток из эмбриональных и опухолевых (злокачественно перерожденных) тканей, обладающих, по сравнению с нормальными клетками взрослого организма, более актив­ной способностью к росту и размножению.

При выращивании культур клеток необхо­димо выполнение ряда условий:

1) соблюдение правил асептики;

2) исполь­зование лабораторной посуды из нейтрально­го стекла (пробирки, флаконы, матрасы) или специальных реакторов для получения био­технологической продукции;

3) использование сложных по составу питательных сред (среда 199, Игла), содержащих минеральные соли, аминокислоты, витамины, глюкозу, сыворотку крови животных или человека, буферные рас­творы для поддержания стабильного рН;

4) до­бавление антибиотиков к питательной среде для подавления роста посторонних микробов:

5) соблюдение оптимальной температуры (36— 38,5 °С) роста клеток.

В зависимости от техники приготовления различают

органные культуры клеток:

1. Однослойные культуры клеток — клетки спо­собны прикрепляться и размножаться на повер­хности химически нейтрального стекла лабора­торной посуды в виде монослоя. Они получили наибольшее применение в вирусологии.

2. Суспензионные культуры клеток — клетки размножаются во всем объеме питательной среды при постоянном ее перемешивании с помощью магнитной мешалки или во враща­ющемся барабане. Их используют для получе­ния большого количества клеток, например, при промышленном получении вирусных вакцин.

3.Органные культуры — цельные кусочки органов и тканей, сохраняющие исходную структуру вне организма.

Культуры клеток в процессе их культиви­рования способны проходить десятки гене­раций.

По числу жизнеспособных генераций культуры клеток подразделяют на: 1) пер­вичные, или первично-трипсинизированные;

2) перевиваемые, или стабильные;

Первичные культуры способны размножать­ся только в первых генерациях, т. е. выдержи­вают не более 5—10 пассажей после выделения из тканей. В основе получения первичных культур лежит обработка кусочков тканей (эм­бриональных, опухолевых или нормальных) протеолитическими ферментами, например трипсином, который разрушает межклеточ­ные связи в тканях и органах с образованием изолированных клеток.

Перевиваемые, или стабильные, культуры клеток способны размножаться в лаборатор­ных условиях неопределенно длительный срок (десятки лет), т. е. выдерживают мно­гочисленные пассажи. Их получают преиму­щественно из опухолевых или эмбриональ­ных тканей, обладающих большой потенцией роста. Перевиваемые культуры клеток имеют преимущества перед первичными культура­ми. К ним относятся: продолжительность их культивирования, высокая скорость размножения опухолевых и эмбриональных клеток, меньшая трудоемкость, способность культур сохранять свои свойства в замороженном со­стоянии в течение многих лет, возможность использования международных линий культур во многих лабораториях мира. Однако злока­чественный характер клеток и соматические мутации, претерпеваемые нормальными клет­ками в гпоцессе многочисленных генераций, ограничивают использование этого вида куль­тур, в частности невозможно их применение в производстве вирусных вакцин.

Полуперевиваемые культуры клеток имеют ограниченную продолжительность жизни и выдерживают 40—50 пассажей. Их обычно по­лучают из диплоидных клеток эмбриона че­ловека. В процессе пассажей эти куяьтуры сохраняют диплоидный набор хромосом, ха­рактерный для соматических клеток исходной ткани, и не претерпевают злокачественной тфодоЗдормавдод. Лзггстал> те>луперев\тааемые культуры клеток могут быть использованы как в диагностике, так и в производстве вакцин.

Внедрение в вирусологию метода культур клеток позволило выделить и идентифициро­вать многочисленные ранее неизвестные ви­русы, так как почти к каждому вирусу можно подобрать соответствующие чувствительные клетки, в которых он способен репродуциро­ваться. Метод дал возможность изучать взаи­модействие вирусов с клеткой на молекуляр­ном уровне, получать высококачественные вакцинные и диагностические препараты, проводить вирусологические исследования в стандартных условиях.

О репродукции вирусов в культуре клеток, зараженных вируссодержащим материалом, можно судить на основании следующих фе­номенов:

цитопатогенного действия (ЦПД) вирусов, или цитопатического эффекта, об­разования внутриклеточных включений;

1. ЦПД — патологические изменения морфо­логии клеток, вплоть до их гибели, возника­ющие в результате репродукции вирусов, и наблюдаемые под микроскопом. В зависимости от особенностей репродуци­рующихся вирусов ЦПД может отличаться. В одних случаях быстро вакуолизируется цитоплазма, разрушаются митохондрии, округ­ляются и гибнут клетки, а в других — фор­мируются гигантские многоядерные клетки (так называемые симпласты) или наблюдает­ся явление клеточной пролиферации, которое в итоге заканчивается деструкцией клеток. Таким образом, характер ЦПД позволяет ис­пользовать этот феномен не только для инди­кации вирусов, но и для их ориентировочной идентификации в культуре клеток.

Некоторые вирусы можно обнаружить и идентифицировать по внутриклеточным включениям, которые образуются в ядре или цитоп­лазме зараженных клеток. Часто включения представляют собой скопления вирусных частиц или отдельных компонентов вирусов, иногда могут содержать клеточный материал. Выявляют включения с помощью светового или люминесцентного микроско­па после окрашивания зараженных клеток соответственно анилиновыми красителями или флюорохромами. Включения могут отли­чаться по величине (от 0,2 до 25 мкм), форме (округлые или неправильные) и численности (одиночные и множественные). Характерные цитоплазматические включения формируют­ся в клетках, инфицированных вирусом нату­ральной оспы (тельца Гварниери), бешенства (тельца Бабеша—Негри), а внутриядерные включения — при заражении аденовирусами или вирусами герпеса.

3. В основе реакции гемадсорбции лежит спо­собность культур клеток, инфицированных вирусами, адсорбировать на своей поверхности эритроциты. Целый ряд вирусов (гриппа, па­рагриппа и др.) обладают гемадсорбирующими свойствами, что позволяет использовать реак­цию гемадсорбции для индикации этих виру­сов даже при отсутствии выраженного ЦПД в культуре клеток. Механизмы реакции гемад­сорбции и гемагглютинации сходны. Поэтому для обнаружения репродукции некоторых ви­русов в культуре клеток можно использовать реакцию гемагглютинации с культуральной жидкостью, т. е. с питательной средой, содер­жащей размножившиеся вирусы.

Различные вирусы при взаимодействии с клетками хозяина, в которых они паразитируют, обладают цитоцидным или бласттрансформирующим (онкогенные вирусы) действием, а по результатам этих взаимодействий делятся на:

Манифестные вирусные инфекции включают все вирусные инфекции, которые протекают с выраженными клиническими проявлениями и говорят о поражении вирусом тех или иных клеток органов или систем человека и животных. Они протекают с выраженным цитопатическим эффектом – гибелью пораженных вирусом клеток. Модус данного взаимодействия – острая инфекция. Примером данных заболеваний могут служить грипп, корь, желтая лихорадка, эпидемический паротит, бешенство, клещевой энцефалит и др.

Персистентные вирусные инфекции характеризуются поражением клеток интеграционным провирусом, геном которого редублицируется с клетками хозяина и в комплексе нового качества клетки ведет к ее изменению (механизм близок к взаимодействию с бактериальной клеткой профага).

Ничего не вызывающие вирусы организма выделяются в достаточном количестве с поверхности слущивающегося эпидермиса, из испражнений, отделяемого слизистых, а также из объектов окружающей среды.

Под вирусной инфекцией понимают комплекс процессов, происходящих при взаимодействии инфекционного агента с организмом хозяина.

В связи с тем, что вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, а точнее генетическими паразитами, в основе их взаимодействия с организмом всегда лежит инфекционный процесс на уровне клетки. Поэтому вирусные инфекции классифицируют как на клеточном уровне, так и на уровне организма.

Классификация вирусных инфекций на клеточном уровне

Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты, способные только к внутриклеточному размножению. В вирусинфицированной клетке возможно пребывание вирусов в различных состояниях:

Поэтому диапазон нарушений, вызываемых вирусом, весьма широк: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся гибелью клетки, до продолжительного взаимодействия вируса с клеткой в виде латентной инфекции или злокачественной трансформации клетки.

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный.

1. Продуктивный тип — завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитолитическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).

2. Абортивный тип — не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфек­ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.

3. Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Абортивный тип взаимодействия вирусов с клеткой не завершается образованием вирусного потомства и может возникать при следующих обстоятельствах:

1) заражение чувствительных клеток дефект­ными вирусами или дефектными вирионами;

2) заражение стандартным вирусом генети­чески резистентных к нему клеток;

3) заражение стандартным вирусом чувс­твительных клеток в непермиссивных (нераз­решающих) условиях.

Различают дефектные вирусы и дефект­ные вирионы.

□Дефектные вирусы существуют как само­стоятельные виды, которые репродуциру­ются лишь при наличии вируса-помощника (например, вирус гепатита D репродуциру­ется только в присутствии вируса гепатита В).

□ Дефектные вирионы обычно лишены части генетического материала и могут на­капливаться в популяции многих вирусов при множественном заражении клеток.

Абортивный тип взаимодействия чаще на­блюдается при заражении нечувствительных клеток стандартным вирусом. Механизм гене­тически обусловленной резистентности кле­ток к вирусам широко варьирует. Он может быть связан: с отсутствием на плазматической мембране специфических рецепторов для ви­русов; с неспособностью данного вида клеток инициировать трансляцию вирусной иРНК; с отсутствием специфических протеаз или нуклеаз, необходимых для синтеза вирусных макромолекул, и т. д.

Абортивный тип взаимодействия может также возникать при изменении условий, в которых происходит репродукция вирусов: повышение температуры организма, измене­ние рН в очаге воспаления, введение в орга­низм противовирусных препаратов и др. При устранении неразрешающих условий абор­тивный тип переходит в продуктивный тип взаимодействия вирусов с клеткой.

Интегративный тип взаимодействия вирусов с клеткой (вирогения)

Это взаимное сосуществование вируса и клетки в результате интеграции (встраива­ния) нуклеиновой кислоты вируса в хро­мосому клетки хозяина. При этом интег­рированный геном вируса реплицируется и функционирует как составная часть генома клетки.

Интегративный тип взаимодействия ха­рактерен для умеренных ДНК-содержащих бактериофагов, онкогенных вирусов и не­которых инфекционных вирусов как ДНК-содержащих (например, вируса гепатита В), так и РНК-содержащих (например, вируса иммунодефицита человека). Для интегра­ции с геномом клетки необходимо наличие кольцевой формы двунитевой ДНК-вируса. Геном ДНК-содержащих вирусов в кольце­вой форме прикрепляется к клеточной ДНК в месте гомологии нуклеотидных последо­вательностей и встраивается в определен­ный участок хромосомы при участии ряда ферментов (рестриктаз, эндонуклеаз, лигаз).

У РНК-содержащих вирусов процесс ин­теграции более сложный. Он начинается с механизма обратной транскрипции, кото­рый заключается в синтезе комплементар­ной нити ДНК на матрице вирусной РНК с помощью вирусоспецифического фермента обратной транскриптазы (ревертазы). После образования двунитевой ДНК и замыкания ее в кольцо происходит интеграция ДНК-транскрипта в хромосому клетки (рис. 3.4). Встроенная в хромосому клетки ДНК ви­руса называется провирусом, или провирусной ДНК. Провирус реплицируется в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток, т. е. состояние вирогении наследует­ся. Однако под влиянием некоторых физи­ческих или химических факторов провирус может исключаться из хромосомы клетки и переходить в автономное состояние с разви­тием продуктивного типа взаимодействия с клеткой.

Дополнительная генетическая информация провируса при вирогении сообщает клетке новые свойства, что может быть причиной онкогенной трансформации клеток и разви­тия опухолей, а также развития аутоиммун­ных и хронических заболеваний. Сохранение вирусной информации в виде провируса в составе клеточного генома и передача ее по­томству лежит в основе персистенции (лат. persistentia — упорство, постоянство) вирусов в организме и развития латентных (скрытых) вирусных инфекций.

Инфекция автономная, когда вирусный геном реплицируется независимо от клеточного генома. Автономная форма характерна для большинства вирусов человека и животных.

Если вирусный геном интегрирует в состав клеточного генома, т.е. интегрирует с клеточным геномом и реплицируется вместе с ним, такая инфекция называется интеграционной (вирогения). Интегрировать могут как полный геном, так и часть генома. При гепатите B возможна интеграция полного генома, при аденовирусных и герпесвирусных инфекциях может интегрировать как полный геном, так и его часть. При интеграционных инфекциях нет ни сборки вирусной частицы, ни выхода вируса из клетки. Клетка может сохранить функции и при ее делении вирусные последовательности могут переходить в геном дочерних клеток. Такая ситуация наблюдается в случае инфекции, вызываемой ВИЧ, онкогенными вирусами.

Интеграционный тип инфекции возможен для нескольких семейств ДНК-содержащих вирусов: адено-, папиллома-, герпесвирусами, вирусом гепатита В и обязателен для ретровирусов, имеющих фермент – обратную транскриптазу (ВИЧ). Возникшая интеграция может явиться причиной ряда хронических и аутоиммунных заболеваний.

После образования вирусного потомства клетка либо погибает, либо выздоравливает и не содержит вирусных компонентов. Инфекция может быть цитолитической и нецитолитической, в зависимости от судьбы зараженной клетки. Лизис клетки – инфекция цитолитическая, нет лизиса – нецитолитическая.

Классификация вирусных инфекций на уровне организма

В основу классификации положено четыре фактора:

Вирусные инфекции можно разделить на две большие группы:

Ø очаговые, когда действие вируса проявляется у входных ворот инфекции;

Ø генерализованные, при которых после ограниченного периода репродукции вируса в первичных очагах происходит генерализация инфекции.

Очаговые инфекции имеют более короткий инкубационный период, защитными факторами организма при этих инфекциях являются антитела класса IgА, эффективные вакцины – это те, которые стимулируют секреторные антитела.

При генерализованных инфекциях большое значение в защите организма имеют гуморальные антитела.

Примеры очаговых инфекций – респираторные и кишечные вирусные инфекции, генерализованных – оспа, корь, полиомиелит.

По длительности взаимодействия с макроорганизмом инфекция может быть острой и персистентной.

Острая инфекция соответствует продуктивной инфекции на уровне клетки. Она может протекать как в клинически выраженной, так и инаппарантной форме. Острая инфекция длится недолго и протекает с выделением вирусов в окружающую среду. В конце наступает элиминация вирусов благодаря иммунным механизмам. Острая инфекция может завершаться выздоровлением или гибелью организма.

Персистентные инфекции(от лат. – persistenta – упорство, постоянство). Персистентная инфекция в зависимости от выделения вируса в окружающую среду и появления симптомов заболевания проявляется в виде:

Один и тот же вирус может вызвать острую и персистентную инфекцию в зависимости от состояния организма и в первую очередь его иммунной системы. Например, вирус кори вызывает как острую инфекцию, так и длительно текущую – подострый склерозирующий панэнцефалит. Точно также вирусы герпеса, гепатита В и аденовирусы.

Латентная инфекция – скрытая инфекция, не сопровождается выделением вирусов в окружающую среду. Однако при неблагоприятных факторах он может активизироваться и перейти в острую или хроническую форму. При латентной инфекции вирус не удается обнаружить с помощью диагностических приемов в связи с тем, что он находится в дефектной форме или интегрирован в геном клетки. Этот процесс плохо изучен. Значительно большая ясность имеется в вопросе реактивации вируса. Считается, что для этого необходимо действие одного или нескольких активирующих факторов (травма, стресс, иммуносупрессия, суперинфицирование и др.). В результате латентная инфекция переходит манифестную форму — развиваются симптомы, свойственные острой инфекции. Примерами латентных инфекций служат герпесвирусные, цитомегаловирусные инфекции, и ряд других .

Хронические инфекции– длительный патологический процесс, сопровождающийся периодами обострения и ремиссий. Сопровождаются выделением вируса в окружающую среду. Пример – хроническая форма вирусных гепатитов.

Медленные инфекции – характеризуются длительным инкубационным периодом, прогрессирующим течением и неизбежной смертью. Пример – ВИЧ- инфекция, Т-клеточная лимфома, подострый герпетический энцефалит, подострый склерозирующий панэнцефалит, рассеянный склероз и др. В настоящее время все вирусные сывороточные гепатиты также относят к разряду медленных вирусных инфекций. Кроме вирусов, медленные инфекции вызывают прионы — инфекционные безнуклеиновые структуры, состоящие из низкомолекулярного белка (относятся к разряду конформационных болезней). Как правило, при медленных инфекциях поражается ЦНС.

Персистентные инфекции являются серьезной проблемой современной вирусологии и медицины. Персистенция вирусов обусловливает их сохранение как биологического вида и является причиной изменчивости свойств вирусов в их эволюции.

Способность к персистенции выработалась у многих вирусов как механизм длительного сохранения в организме теплокровного хозяина или членистоногого переносчика.

Однако способность вызывать персистирующую или латентную инфекцию не является общим свойством для всех вирусов. Например, ВНО и отдельные возбудители геморрагических лихорадок либо вызывают смерть инфицированного, либо разрешаются с развитием стерильного иммунитета. Сколь бы многочисленной не осталась пережившая эпидемию популяция, они в ней не сохраняются, а для их поддержания в природе используются другие механизмы (членистоногие переносчики, другие виды хозяев).

Один и тот же вирус может вызывать латентную или острую инфекцию в зависимости от иммунокомпетентностихозяина. Поэтому, можно считать, что способность вызывать латентные инфекции является проявлением более глубокой специализации к хозяину вируса, утратившего связь с первичным резервуаром. Латентность этих вирусов необходимо рассматривать только как их свойство, проявляющееся в иммунокомпетентном хозяине, т.е. вирусы такого типа способны использовать обе стратегии паразитизма, но в разной степени. Основную для них вторую стратегию они используют в иммунокомпетентных хозяевах, а в иммунодефицитных вынужденно проявляют первую – острая инфекция.

Методы диагностики вирусных инфекций

Для микробиологической диагностики вирусных инфекций в настоящее время применяют три основных методических подхода.

Вирусологическая диагностика – основана на выделении вируса из ис­следуемого материала и его последующей индикации и идентификации.

Серологическая диагностика – определение специфических им­мунологических изменений в организме под действием вирусов (чаще всего с помощью диагностикумов выявляют в сыворотке крови противовирусные антитела).

Молекулярно-биологическая диагностика – обнаружение в кли­ническом материале фрагментов нуклеиновых кислот вирусов-воз­будителей с помощью зондов (гибридизация НК) или ПЦР.

Вирусы, их особенности, строение вириона. Принципы классификации вирусов.

Вирусы – мельчайшие микробы, относящиеся к царству Virae (лат. virus – яд).

Вирусы не имеют клеточного строения, состоят из ДНК- или РНК-генома, окружённого белками. Являясь автономными генетическими структурами и облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клеток и не имеют собственной метаболической системы. Для них характерен разобщённый (дизъюнктивный) способ размножения: в разных частях вирусинфицированной клетки происходит образование вирусных компонентов, а затем их сборка.Зрелая вирусная частица называется вирионом.

Размер вириона вируса чрезвычайно мал и лежит в диапозоне 15-400 нм, поэтому вирусы возможно изучать только с помощью электронной микроскопии.

Вирусы содержат только какую-то одну нуклеиновую кислоту: РНК или ДНК. Таким образом, различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Геном вирусов достаточно скромный: в среднем от 5 до 200 генов.

РНК-содержащие вирусы имеют полярную нуклеиновую кислоту. Различают плюс-нить РНК (позитивная нить) и минус-нить РНК (негативная нить). Позитивная РНК является одновременно источником наследственного материала, с другой стороны, может выступать в качестве мРНК, т.е. транслироваться с образованием белковых молекул. Негативная нить выступает только в качестве геномной нуклеиновой кислоты, для синтеза белка нужно синтезировать комплементарную ей нить с помощью РНК-зависимой-РНК-полимеразы.

Различают простые и сложные вирусы.

Простые вирусы содержат только нуклеиновую кислоту, связанную с белковой структурой, называемой капсидом. Некоторые простые вирусы во внешней среде могут кристаллизоваться. Такие вирусы разрушают инфицированную клетку (лизис).

Сложные вирусы содержат кнаружи от капсида двойную липопротеиновую оболочку, которая сформировалась при слиянии вируса с ЦПМ клетки хозяина, мембраной ЭПС, ядра и т.д. Эту оболочку иначе называют суперкапсидом, на котором расположены гликопротеиновые шипики. Обработка вирусов эфиром приводит к растворению этих шипиков, и вирус инактивируется. Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный белок (М-белок).

Нуклеиновую кислоту вирусов называют сердцевиной (в некоторых случаях она связана с гистоноподобными белками).

Формы вириона по типу симметрии капсида:

Спиральный капсид – отдельные белковые фрагменты капсида – капсомеры – уложены спирально по ходу нуклеиновой кислоты.

Икосаэдрический капсид – капсомеры формируют геометрически правильное тело, внутри которого расположена нуклеиновая кислота.

Продолговатый капсид – капсомеры образуют вытянутые вдоль продольной оси структуры (это бактериофаги).

Комплексный капсид – имеет смешанный характер, сочетает черты спирального и икосаэдрического капсида.

Лауреат Нобелевской премии Балтимор предложил схему классификации всех вирусов на основе строения их генетического материала, поместив вирусы в 7 групп.

ДНК (двунитевые)-вирусы

РНК (плюс-однонитевые)-вирусы

РНК (минус-однонитевые)-вирусы

Группа	Семейство	Представители
Поксвирусы (Poxviridae)	Вирус натуральной оспы
Герпесвирусы (Herpesviridae)	Вирусы герпеса, Эпштейна-Барр, ветряной оспы
Аденовирусы (Adenoviridae)	Аденовирусы человека
Папилломавирусы (Papillomaviridae)	Вирус папилломы человека
Полиомавирусы (Polyomaviridae)	Полиомавирусы человека
ДНК (однонитевые)-вирусы	Парвовирусы (Parvoviridae)	Парвовирус человека
РНК(двунитевые)-вирусы	Реовирусы (Reoviridae)	Вирус Кемерово, колорадской клещевой лихорадки, ротавирусы человека
Пикорнавирусы (Picornaviridae)	Вирус полиомиелита, Коксаки А и В, ECHO, вирус гепатита А, риновирусы человека
Калицивирусы (Caliciviridae)	Вирусы гастроэнтерита группы Норволк
Гепевирусы (Hepeviridae)	Вирус гепатита E
Коронавирусы (Coronaviridae)	Коронавирусы человека, торовирусы
Флавивирусы (Flaviviridae)	Вирус жёлтой лихорадки, клещевого энцефалита, вирус гепатита C
Тогавирусы (Togaviridae)	Вирус краснухи
Борнавирусы (Bornaviridae)	Вирус болезни Борна
Филовирусы (Filoviridae)	Вирус Эбола
Парамиксовирусы (Paramyxoviridae)	Вирусы кори, парагриппа, эпидемического паротита
Рабдовирусы (Rhabdoviridae)	Вирус бешенства, везикулярного стоматита
Ортомиксовирусы (Orthomyxoviridae)	Вирус гриппа
Буньявирусы (Bunyviridae)	Вирус геморрагической лихорадки, вирус гепатита D
РНК-вирусы (обратнотранскрибирующиеся)	Ретровирусы (Retroviridae)	ВИЧ
ДНК-вирусы (обратнотранскрибирующиеся)	Гепаднавирусы (Hepadnaviridae)	Вирус гепатита B

Типы взаимодействия вируса с клеткой. Продуктивная вирусная инфекция.

Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, поэтому все изменения, происходящие с клеткой, обусловлены именно присутствием вируса в клетке.

С клеткой могут происходить следующие изменения:

1. Некроз клетки;

2. Апоптоз клетки;

3. Элиминация клетки T-киллером, NK-клеткой;

4. Вирус находится внутри клетки, но не разрушает её (латентная инфекция);

5. Вирус трансформирует клетку в опухолевую.

Различают 3 основных типа взаимодействия вируса с клеткой:

Осуществляется в несколько стадий:

1. Адсорбция вириона на клеточной мембране;

3. Синтез вирусных компонентов;

4. Сборка новых вирионов;

5. Выход потомства из клетки

Адсорбция вириона осуществляется благодаря взаимодействию поверхностных белковых структур вируса и рецепторов клеток. Вирусы обладают тропизмом, т.е. прикрепляются к строго определённым клеткам.

Проникновение вириона в клетку возможно в результате рецепторопосредованного эндоцитоза или при слиянии мембраны клетки с оболочкой вируса.

В случае рецепторопосредованного проникновения в месте контакта вируса с клеткой образуется впячивание, и вирус проникает в клетку в составе мембранного пузырька.

Сложные вирусы проникают в клетку путём слияния мембраны клетки-хозяина и липидной оболочки. Данный процесс возможен при наличии белка слияния (F-белка), который обнаруживается в составе суперкапсида. При таком пути транспорта вируса внутри клетки оказывается капсид, а суперкапсид встраивается в плазматическую мембрану, поэтому данная клетка приобретает способность сливаться с другими клетками, передавая им вирус.

Синтез вирусных компонентов – это синтез вирусных белков, которые можно поделить на 2 большие группы:

- неструктурные белки, которые по большей части являются ферментами, участвующими в процессе репродукции;

- структурные белки вируса: белки, связанные с нуклеиновой кислотой, белки капсида, а также суперкапсидные белки.

Синтез белка состоит из последовательно протекающих процессов транскрипции и трансляции, в общих чертах не отличаясь от соответствующих процессов у про- и эукариот.

Последовательность основных событий у разных групп вирусов следующая:

- ДНК-содержащие вирусы имеют ДНК-геном, который транскрибируется с участием РНК-полимеразы. Но для тех вирусов, у которых этот процесс протекает в цитоплазме клетки, характерно наличие собственной вирусной РНК-полимеразы, а если транскрипция осуществляется в ядре (аденовирусы, вирус герпеса), то для неё используются содержащиеся в ядерном соке РНК-полимераза II или III типа. После образования мРНК осуществляется её трансляция (при использовании рибосом клетки) с образованием вирусных белков. Таким образом, передача генетической информации происходит в ряду ДНК – мРНК – белок;

- плюс-нитевые РНК-содержащие вирусы имеют нить РНК, которая выступает в качестве мРНК, поэтому транскрипция не требуется, белок синтезируется с данной РНК;

- минус-нитевые РНК и двунитевые реовирусы имеют геном, который играет роль матрицы для синтеза РНК при участии РНК-полимеразы, поэтому в ряду синтеза белка имеем следующие компоненты: геномная РНК вируса – мРНК – вирусные белки;

- ретровирусы (ВИЧ, онкогенные ретровирусы) имеют геном, состоящий из двух комплементарных цепей РНК. У этих вирусов имеется фермент обратная транскриптаза (ревертаза), которая синтезирует на базе одной из нитей РНК нить ДНК, которая комплементарно достраивает себе вторую. Полученная двунитевая ДНК интегрирует в клеточный геном, в составе которого транскрибируется на мРНК с участием ДНК-зависимой-РНК-полимеразы. Трансляция этой мРНК приводит к накоплению вирусных белков.

Формирование вирионов – белки и нуклеиновые кислоты вируса синтезируются в разных частях клетки, поэтому такой способ репродукции вируса получил название дизъюнктивный.

Синтезированные компоненты вирусной частицы доставляются в определённые места цитоплазмы или ядра, где и происходит сборка при участии ионных, водородных, гидрофобных связей, а также за счёт комплементарного стерического соответствия молекул.

Формирование вириона – многоступенчатый этап, однако у простых вирусов протекающий быстрее: связывание белков капсомеров нуклеиновыми кислотами с образованием нуклеокапсида. У сложных вирусов формируется также модифицированная липидная мембрана – аналог будущей липидной оболочки вируса. Кроме того, в состав суперкапсида могут включаться гликопротеины, а под суперкапсидом в некоторых случаях (Ортомиксовирусы) обнаруживают матриксный М-белок, который, будучи гидрофобным, выступает посредником между суперкапсидом и нуклеокапсидом.

Выход вирусов из клетки – в инфицированной клетке образуется 100-1000 зрелых вирионов, которые могут выходить из клетки следующими путями:

- взрывной путь – характерен для простых (безоболочечных) вирусов, когда из клетки выходит одновременно много вирионов, а клетка погибает (происходит её лизис);

- почкование (экзоцитоз) – характерно для сложных (оболочечных) вирусов, причём сначала образующийся нуклеокапсид транспортируется к тому или иному участку ЦПМ клетки-хозяина, затем образуется выпячивание (почка), и вирус отделяется от клетки-хозяина, имея в своём составе липидную мембрану инфицированной клетки. Таким образом из клетки может выходить большое количество вирусов, но целостность клетки будет сохраняться.

При таком типе взаимодействия попадание вируса в клетку не приведёт к образованию вирусного потомства. Связано это с тем, что вирус является дефектным.

Дефектность вирусов можно расценить по-разному. С одной стороны, есть вирусы, которые сами по себе не могут реализовать продуктивную инфекцию, им нужен вирус-помощник (вирус гепатита D репродуцируется только в присутствии вируса гепатита B), с другой стороны, есть вирусные частицы, имеющие неполноценный геном, которые подавляют репродукцию других вирусов – дефектные интерферирующие частицы (ДИ-частицы).

Этот тип взаимодействия заключается во встраивании генома вируса в геном клетки-хозяина.

Такой тип взаимодействия характерен для бактериофагов, ВИЧ, онкогенных вирусов, вируса гепатита B. Геном вируса встраивается в виде двунитевой молекулы ДНК, замкнутой в кольцо, которая интегрируется в геном клетки-хозяина в области гомологии нуклеотидных последовательностей. Встроенная в геном ДНК вируса называется провирусом. Он реплицируется в составе генома клетки, передаваясь в ряду дочерних клеток, и это называется вирогенией.

Присутствие чужеродного генома нередко может придать клетки определённые новые свойства, причём часто это опухолевая трансформация.

Длительное сосуществование генома вируса и клетки-хозяина – основа для развития длительно текущих вирусных инфекций (латентные инфекции).

Дата добавления: 2019-09-13 ; просмотров: 662 ;