Среди опухолеродных вирусов есть ДНК- и РНК-содержащие. ДНК-содержащие вирусы разделяются на следующие 5 классов.

1. Полиомавирусы – обезьяний вирус SV40, вирус полиомы мышей и вирусы человека ВК и JC.

2. Папилломавирусы – 16 вирусов папилломы человека и множество папилломовирусов животных.

3. Аденовирусы – 37 вирусов человека, множество аденовирусов животных (например, 24 вируса обезьян и 9 вирусов крупного рогатого скота).

4. Герповирусы – вирусы простого герпеса человека, цитомегаловирус человека, вирус Эпштейна–Барр и онкогенные вирусы приматов, лошадей, кур, кроликов, лягушек.

5. Вирусы, подобные вирусу гепатита В, – вирус гепатита В человека, гепатита североамериканского сурка, гепатита земляных белок и гепатита уток.

1. Вирусы типа С – возбудители лейкозов и сарком.

2. Вирусы типа В – вирус рака молочных желез мышей.

3. Вирусы типа А.

4. Вирусы типа D – вирус, выделенный при раке молочных желез обезьян резус, и вирус, выделенный из перевиваемых клеток человека.

Объяснение возникновения рака интеграцией вирусного и клеточного геномов, данное Л.А. Зильбером, было понятно для ДНК-содержащих вирусов. Однако его теория сталкивалась с большими трудностями в случае онкогенных вирусов, содержащих РНК, поскольку вирусная РНК не может встраиваться непосредственно в геном клетки.

Между ДНК- и РНК-содержащими опухолеродными вирусами существуют кардинальные различия. При заражении клеток ДНК-содержащими вирусами происходит либо репликация, приводящая к инфекции, либо интеграция геномов, приводящая к трансформации клетки. РНК-содержащие вирусы индуцируют только трансформацию нормальной клетки в злокачественную, т.е. при заражении клетки таким вирусом должна происходить интеграция их геномов.

Только в 1970 г. американские ученые Г.Темин и Мицутани и независимо от них Д.Балтимор разрешили эту загадку. Они доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК. Это открытие перевернуло центральную догму молекулярной биологии о том, что генетическая информация может переноситься только в направлении ДНК–РНК–белок.

Пять лет понадобилось Г.Темину для обнаружения фермента, осуществляющего перенос информации от РНК к ДНК, – РНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Г.Темину удалось не только получить фрагменты ДНК, комплементарные заданной цепи РНК, но и доказать что ДНК-копии могут встраиваться в ДНК клеток и передаваться потомству.

Группа РНК-содержащих вирусов, в цикле развития которых по геномной РНК с помощью обратной транскриптазы осуществляется синтез ДНК, встраивающейся затем в геном клетки хозяина, получила название ретровирусов (Retroviridae – от REversed TRanscription). В семейство ретровирусов входят вирусы саркомы Рауса, миелоцитоматоза, саркомы мышей Харви и Молони, лейкоза птиц, ретикулоэндотелиоза птиц, лейкоза мышей, Т-клеточного лейкоза человека, иммунодефицита человека.

У ДНК- и РНК-содержащих опухолеродных вирусов по-разному реализуется генетическая информация. ДНК-содержащий вирус, интегрированный в геном клетки, для начала самостоятельного существования должен физически «вырезаться» из генома клетки, а клетка должна вирус потерять. У РНК-содержащих вирусов «вырезания» не требуется – его заменяет транскрипция. Это связано с тем, что РНК, образующаяся при транскрипции с интегрированного в ДНК клетки генетического материала вируса, представляет собой вирусную РНК. Поэтому геном клетки, интегрировавший гены РНК-содержащих вирусов, их никогда не теряет.

Вирусная ДНК, встроившаяся в геном эукариотической клетки-хозяина, может в течение многих поколений никак себя не проявлять. Однако при определенных условиях вирусные гены могут активироваться и вызывать либо репликацию вируса, либо превращение клетки в раковую.

Многочисленные работы, проведенные в 1970–1980-х гг. показали, что у многих видов животных есть гены, похожие, но не совпадающие с генами ретровирусов. Эти гены животных и человека иногда называют эндогенными ретровирусами (HERV), или провирусами.

Обычно HERV не активны и менее онкогенны для вида-хозяина, чем экзогенные. Возможно, вызывающие рак гены ряда ретровирусов когда-то, на ранних этапах биологической эволюции, закрепились в ДНК предков вида-хозяина. При репликации всей ДНК клетки онкогены передавались из поколения в поколение. По оценкам ученых HERV появились в геноме предков человека приблизительно 50 млн лет назад.

Интеграция экзогенного ретровируса в геном хозяина не сайт-специфична (случайна), поэтому закрепление его в геноме подчиняется достаточно жестким правилам. Поскольку провирус не исчезает из генома, присутствует во всех клетках своего носителя и распространяется по популяции, то его присутствие должно быть безвредным для организма и, возможно, дает какие-то преимущества своему хозяину.

Имеются данные об участии HERV в регуляции экспрессии генов, в эмбриональном развитии, в предотвращении заражения родственными экзогенными ретровирусами, в иммуносупрессии и развитии некоторых аутоиммунных заболеваний.

Необходимо упомянуть также, что существует теория происхождения ретровирусов из клеточных генов. Главную роль в этом процессе отводится обратной транскриптазе, включению созданных ею ДНК в ДНК клетки и процесс рекомбинации (Г.Темин).

Опухолеродные вирусы, как правило, видоспецифичны, т.е. поражают животных только определенного вида. Но из каждого правила есть исключения. Например, вирусом куриной саркомы можно заразить крыс, кроликов, хомячков, обезьян, ящериц и даже змей.

Группа ученых под руководством Б.А. Лапина установила, что вирус лейкоза человека может вызывать сходное заболевание у двух видов обезьян. Это привело к созданию экспериментальной модели для изучения всех стадий развития заболевания, начиная с самых первых этапов.

Исследователи показали, что при заражении клетки ретровирусом синтез его ДНК происходит в два этапа: вначале по нити вирусной РНК синтезируется комплементарная ей нить ДНК, затем на последней достраивается комплементарная ей вторая нить ДНК и одновременно происходит, деградация нити РНК вируса.

Онковирусы могут принимать участие в развитии иммунологических заболеваний. Так, при изучении красной волчанки методом молекулярной гибридизации было показано, что в ДНК клеток пораженных болезнью тканей имеются последовательности, комплементарные РНК вируса кори и обратная транскриптаза. Это указывало на экспрессию онковируса в клетках больных волчанкой.

На основании полученных данных было высказано предположение, что на начальных стадиях заболевания происходит взаимодействие коревого вируса с латентным онковирусом. В результате обратная транскриптаза онковируса транскрибирует коревую РНК в ДНК, которая затем встраивается в геном клетки. Экспрессия этих дополнительных генов проявляется в синтезе специфических вирусных белков, часть из которых встраивается в мембраны клеток и изменяет их свойства. Эти клетки становятся чужеродными для организма и подвергаются атаке собственной иммунной системы.

Онковирусы могут активироваться при трансплантации (пересадке) тканей. Рассмотрим следующий пример. При скрещивании двух чистых линий мышей рождается потомство, толерантное к пересадке тканей любого из родителей: все виды тканей, включая и лимфоидную, содержащую иммуноактивные клетки, приживаются. Однако если перед пересадкой лимфоидной ткани у реципиента подавить иммунную систему, то после трансплантации у мышей резко усиливается экспрессия онковирусов. С течением времени у животных развиваются злокачественные лимфомы.

Возможно, онковирусы – нормальные компоненты организма, принимающие участие в процессах клеточного цикла, дифференциации и пролиферации. Тогда старение, действие физических и химических канцерогенов может вызвать развитие рака. Однако присутствие канцерогенов нехарактерно для естественной среды обитания, а заболевание особей, вышедших из репродуктивного периода, не может отразиться на судьбе популяции. В то же время, интегрированный в геном клетки онковирус

«Укрощение строптивых»

Во время нашего путешествия в микромир вы о вирусах доброго слова не услышали. Действительно, они – враги всего живого. Но нельзя ли врагов превратить в друзей?

Первые опыты по «приручению» вирусов были поставлены на фагах – «пожирателях» бактерий. При встрече с вирусами бактерии «тают» на глазах. Вот эту способность фагов и решили использовать для предупреждения и лечения инфекционных болезней.

Но оказалось, что в организме человека фаги не так быстро и активно расправляются с бактериями, как в пробирке. Мало того, бактерии не так уж «глупы» – они быстро становятся нечувствительными к действию фагов.

Строение и классификация вирусов

Вирусы относятся к царству Vira . Это

мель­чайшие микробы («фильтрующиеся агенты»),

не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы,

Они являются автономными генетическими структурами и отличаются осо­бым, разобщенным (дизъюнктивным), спо­собом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кисло­ты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы.

Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронной микроскопии, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.

Форма вирионов может быть различ­ ной (рис.):

палочковидной (вирус табач­ной мозаики),

пулевидной (вирус бешенства),

сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ),

ни­тевидной (филовирусы),

в виде сперматозои­да (многие бактериофаги).

Размеры вирусов определяют:

с помощью электронной микроскопии,

методом улырафильтрации через фильтры с известным диаметром пор,

методом ультрацентрифугирования.

Наиболее мелкими вирусами являются парвовирусы (18 нм) и вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее круп­ным - вирус натуральной оспы (около 350 нм).

Различают ДНК- и РНК-содержащие виру­ сы. Они обычно гаплоидны, т. е. имеют один набор генов. Исключением являются ретро-вирусы, имеющие диплоидный геном. Геном вирусов содержит от шести до нескольких со­тен генов и представлен различными видами нуклеиновых кислот:

двунитевыми,

однонитевыми,

линейными,

кольцевыми,

фрагментированными.

Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) гено­ мом. Минус-нить РНК этих вирусов выпол­няет только наследственную функцию.

Различают:

просто устроенные вирусы (на­пример, вирусы полиомиелита, гепатита А) и

сложно устроенные вирусы (например, виру­сы кори, гриппа, герпеса, коронавирусы).

У просто устроенных вирусов (рис.) нуклеиновая кислота связана с белковой оболоч­кой, называемой капсидом (от лат. capsa - футляр). Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц- капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом и вместе называются нуклеокапсидом.

У сложноустроенных вирусов (рис.) капсид окружен липопротеиновой оболоч­ кой - суперкапсидом, или пеплосом. Оболочка вируса является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопроте иновые «шипы», или «шипики» (пепломеры, или суперкапсидные белки). Под оболочкой некоторых вирусов находится М-белок.

Таким образом, просто устроенные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и капсида. Сложно устроенные вирусы состоят из нукле­иновой кислоты, капсида и липопротеино­вой оболочки.

Вирионы имеют :

спиральный,

икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии кап­сида (нуклеокапсида).

Спиральный тип сим­метрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вирусов гриппа, коронавирусов). Икосаэдрический тип симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеи­новую кислоту (например, у вируса герпеса).

Капсид и оболочка (суперкапсид) защи­щают вирионы от воздействия окружающей среды, обусловливают избирательное взаимо­действие (адсорбцию) с определенными клет­ками, а также антигенные и иммуногенные свойства вирионов.

Внутренние структуры вирусов называют сер­ дцевиной. У аденовирусов сердцевина состоит из гистоноподобных белков, связанных с ДНК, у реовирусов - из белков внутреннего капсида.

В вирусологии используют следующие так­ сономические категории :

семейство (название оканчивается на viridae ),

подсемейство (на­звание оканчивается на virinae ),

род (название оканчивается на virus ).

Однако названия родов и особенно подсемейств даны не для всех ви­русов. Вид вируса не получил биноминального названия, как у бактерий.

В основу классификации вирусов поло­ жены следующие категории:

тип нуклеино­ вой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две), особен­ ности воспроизводства вирусного генома (табл. 2.3),

размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии нуклеокапсида, наличие оболочки (супер капсида).

чувствительность к эфиру и дезоксихолату,

место размножения в клетке,

антигенные свойства и др.

Вирусы поражают позвоночных и беспозво­ночных животных, а также бактерии и расте­ния. Являясь основными возбудителями ин­фекционных заболеваний человека, они также участвуют в процессах канцерогенеза, могут передаваться различными путями, в том числе через плаценту (вирусы краснухи, цитомегалии и др.), поражая плод человека. Они могут приводить и к постинфекционным осложне­ниям - развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др.

Кроме обычных (канонических) вирусов известны инфекционные молекулы, кото­рые не являются вирусами и называются прионами. Прионы- термин, предложенный С. Прузинером, представляет собой анаграм­му английских слов «инфекционная белковая частица.» Клеточная форма нормального прионового протеина (РгРС) имеется в организме млекопитающих, в том числе человека, и выпол­няет ряд регуляторных функций. Его кодирует PrP-ген, расположенный в коротком плече 20-й хромосомы человека. При прионных болезнях в виде трансмиссивных губкообразных энцефа­лопатии (болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру и др.) прионный протеин приобретает другую, инфекционную форму, обозначаемую как РгР & (Sc - от scrapie - скрепи, прионной инфекции овец и коз). Этот инфекционный прионовый протеин имеет вид фибрилл и отличается от нор­мального прионного протеина третичной или четвертичной структурой.

Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды - небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие

3.3. Физиология вирусов

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

воспроизводство многочисленных новых вирионов;

пребывание нуклеиновой кислоты вируса в интегрированном состоянии с хромосомой клетки (в виде провируса);

существование в цитоплазме клетки в ви­де кольцевых нуклеиновых кислот, напоми­нающих плазмиды бактерий.

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 (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).

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

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

Репродукция вирусов (продуктивный)

Продуктивный тип взаимодействия виру­ са с клеткой, т. е. репродукция вируса (лат. re - повторение, productio - производство), проходит в 6 стадий:

1) адсорбция вирионов на клетке;

2) проникновение вируса в клетку;

3) «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вируса);

4) синтез вирусных компонентов ;

5) формирование ви­рионов;

6) выход вирионов из клетки.

У раз­личных вирусов эти стадии отличаются

Адсорбция вирусов. Первая стадия репродук­ции вирусов - адсорбция, т. е. прикрепление вириона к поверхности клетки. Она протекает в две фазы. Первая фаза - неспецифическая, обусловленная ионным притяжением между вирусом и клеткой, включая и другие механиз­мы. Вторая фаза адсорбции - высокоспецифи­ ческая, обусловленная гомологией, комплемен-тарностью рецепторов чувствительных клеток и «узнающих» их белковых лигандов вирусов. Белки на поверхности вирусов, узнающие спе­цифические клеточные рецепторы и взаимо­действующие с ними, называются прикрепи­ тельными белками (в основном это гликопроте ины) в составе липопротеиновой оболочки.

Специфические рецепторы клеток имеют различную природу, являясь белками, липидами, углеводными компонентами белков, липидов и др. Так, рецепторами для вируса грип­па является сиаловая кислота в составе гли-копротеинов и гликолипидов (ганглиозидов) клеток дыхательных путей. Вирусы бешенства адсорбируются на ацетилхолиновых рецепто­рах нервной ткани, а вирусы иммунодефицита человека - на СО4-рецепторах Т-хелперов, моноцитов и дендритных клеток. На одной клетке находится от десяти до ста тысяч спе­цифических рецепторов, поэтому на ней могут адсорбироваться десятки и сотни вирионов.

Наличие специфических рецепторов лежит в основе избирательности поражения вируса­ми определенных клеток, тканей и органов. Это так называемый тропизм (греч. tropos - поворот, направление). Например, вирусы, репродуцирующиеся преимущественно в клетках печени, называются гепатотропными, в нервных клетках - нейротропными, в иммунокомпетентных клетках - иммунотропными и т. д.

Проникновение вирусов в клетку. Вирусы проникают в клетку путем рецептор-зависи­мого эндоцитоза (виропексиса), или слияния оболочки вируса с клеточной мембраной, или же в результате сочетания этих механизмов.

1 . Рецептор-зависимый эндоцитоз происхо­дит в результате захватывания и поглоще­ния вириона клеткой: клеточная мембрана с прикрепленным вирионом впячивается с образованием внутриклеточной вакуоли (эн­досомы), содержащей вирус. За счет АТФ-зависимого «протонного» насоса содержимое эндосомы закисляется, что приводит к слия­нию липопротеиновой оболочки сложно ор­ганизованного вируса с мембраной эндосомы и выходу вирусного нуклеокапсида в цитозоль клетки. Эндосомы объединяются с лизосомами, которые разрушают оставшиеся вирусные компоненты. Процесс выхода безоболочечных (просто организованных) вирусов из эн­досомы в цитозоль остается малоизученным.

2. Слияние обточки вириона с клеточной мемб­ раной характерно только для некоторых оболочечных вирусов (парамиксовирусов, ретровиру-сов, герпесвирусов), в составе которых имеются белки слияния. Происходит точечное взаимо­действие вирусного белка слияния с липидами клеточной мембраны, в результате чего вирус­ная липопротеиновая оболочка интегрирует с клеточной мембраной, а внутренний компонент вируса попадает в цитозоль.

А) «Раздевание» (депротеинизация) вирусов. В результате высвобождается его внутренний компонент, способный вызы­вать инфекционный процесс. Первые этапы «раздевания» вируса начинаются в процессе его проникновения в клетку путем слияния вирус­ных и клеточных мембран или же при выходе вируса из эндосомы в цитозоль. Последующие этапы «раздевания» вируса тесно взаимосвя­заны с их внутриклеточным транспортом к местам депротеинизации. Для разных вирусов существуют свои специализированные учас­тки «раздевания» в клетке: для пикорнавирусов- в цитоплазме с участием лизосом, аппарата Гольджи; для герпесвирусов - около­ядерное пространство или поры ядерной мем­браны; для аденовирусов - сначала структуры цитоплазмы, а затем ядро клетки. Конечными продуктами «раздевания» могут быть нуклеи­новая кислота, нуклеопротеин (нуклеокапсид) или сердцевина вириона. Так, конечным продуктом раздевания пикарновирусов является нуклеиновая кислота, ковалентно связанная с одним из внутренних белков. А у многих оболочечных РНК-содержащих вирусов ко­нечными продуктами «раздевания» могут быть нуклеокапсиды или сердцевины, которые не только не препятствуют экспрессии вирусного генома, а, более того, защищают его от кле­точных протеаз и регулируют последующие биосинтетические процессы.

В) Синтез вирусных компонентов. Синтез белков и нуклеиновых кислот вируса, который разобщен во времени и пространстве. Синтез осущест­вляется в разных частях клетки, поэтому такой способ размножения вирусов называется дизъ­ юнктивным (от лат. disjunctus - разобщенный).

С) Синтез вирусных белков . В зараженной клет­ке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков:

1. неструктурных белков, обслуживаю­щих внутриклеточную репродукцию вируса на разных его этапах;

2. структурных белков, которые входят в состав вириона (геномные, связанные с геномом вируса, капсидные и су-перкапсидные белки).

К неструктурным бел­ кам относятся: 1) ферменты синтеза РНК или ДНК (РНК- или ДНК-полимеразы), обеспе­чивающие транскрипцию и репликацию ви­русного генома; 2) белки-регуляторы; 3) пред­шественники вирусных белков, отличающиеся своей нестабильностью в результате быстрого нарезания на структурные белки; 4) фермен­ты, модифицирующие вирусные белки, на­пример, протеиназы и протеинкиназы.

Синтез белков в клетке осуществляется в со­ответствии с хорошо известными процессами транскрипции (от лат. transcriptio - переписы­вание) путем «переписывания» генетической информации с нуклеиновой кислоты в нуклео-тидную последовательность информационной РНК (иРНК) и трансляции (от лат. translatio - передача) - считывания иРНК на рибосомах с образованием белков. Передача наследствен­ной информации в отношении синтеза иРНК у разных групп вирусов неодинакова.

I . ДНК-содержашие вирусы реализуют ге­нетическую информацию так же, как и кле­точный геном, по схеме:

геномная ДНК вируса -» транскрипция иРНК -» трансляция белка вируса.

Причем ДНК-содержашие вирусы исполь­зуют для этого процесса клеточную полимеразу (вирусы, геномы которых транскри­бируются в ядре клетки - аденовирусы, па-повавирусы, герпесвирусы) или собственную РНК-полимеразу (вирусы, геномы которых транскрибируются в цитоплазме, например поксвирусы).

II . Плюс-нитевые РНК-содержашие вирусы (например, пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы) имеют геном, выполняющий функ­цию иРНК; он распознается и транслируется рибосомами. Синтез белков у этих вирусов осу­ществляется без акта транскрипции по схеме:

геномная РНК вируса -> трансляция белка вируса.

III . Геном минус-однонитевых РНК-содержаших вирусов (ортомиксовирусов, парамиксовирусов, рабдовирусов) и двунитевых (реовирусов) служит матрицей, с которой транскрибируется иРНК, при участии РНК-полимеразы, связанной с нуклеино­вой кислотой вируса. Синтез белка у них происхо­дит по схеме:

геномная РНК вируса -» транскрипция и-РНК - трансляция белка вируса.

IV . Ретровирусы (вирусы иммунодефицита человека, онкогенные ретровирусы) имеют уникальный путь передачи генетической ин­формации. Геном ретровирусов состоит из двух идентичных молекул РНК, т. е. является диплоидным. В составе ретровирусов есть осо­бый вирусоспецифический фермент - обрат­ная транскриптаза, или ревертаза, с помощью которой осуществляется процесс обратной транскрипции, т. е. на матрице геномной РНК синтезируется комплементарная однонитевая ДНК (кДНК). Комплементарная нить ДНК копируется с образованием двунитевой ком­плементарной ДНК, которая интегрирует в клеточный геном и в его составе транскриби­руется в иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Синтез белков для этих вирусов осуществляется по схеме:

геномная РНК вируса -> комплементарная ДНК -» транскрипция иРНК

-»трансляция белка вируса.

Репликация вирусных геномов, т. е. синтез ви­русных нуклеиновых кислот, приводит к на­коплению в клетке копий исходных вирусных геномов, которые используются при сборке вирионов. Способ репликации генома зависит от типа нуклеиновой кислоты вируса, наличия вирусоспецифических или клеточных полимераз, а также от способности вирусов индуцировать образование полимераз в клетке.

Механизм репликации отличается у вирусов, имеющих:

1) двунитевую ДНК;

2) однонитевую ДНК;

3) плюс-однонитевую РНК;

4) минус-одноните-вую РНК;

5) двунитевую РНК;

6) идентичные плюс-нитевые РНК (ретровирусы).

1. Двунитевые ЛНК-вирусы . Репликация двунитевых вирусных ДНК происходит обычным полуконсервативным механизмом: после рас- плетения нитей ДНК к ним комплементарно достраиваются новые нити. Каждая вновь син­тезированная молекула ДНК состоит из одной родительской и одной вновь синтезирован­ной нити. К этим вирусам относится большая группа вирусов, которые содержат двунитевую ДНК в линейной (например, герпесвирусы, аденовирусы и поксвирусы) или в кольцевой форме, как папилломавирусы. У всех вирусов, кроме поксвирусов, транскрипция вирусного генома происходит в ядре.

Уникальный механизм репликации харак­терен для гепаднавирусов (вируса гепатита В). Геном гепаднавирусов представлен дву-нитевой кольцевой ДНК, одна нить которой короче (неполная плюс-нить) другой нити. Первоначально достраивается (рис. 3.7). Затем полная двунитевая ДНК с помощью клеточ­ной ДНК-зависимой РНК-полимеразы транс­крибируется с образованием небольших моле­кул иРНК и полной однонитевой плюс-РНК. Последняя называется прегеномной РНК; она является матрицей для репликации генома ви­руса. Синтезированные иРНК участвуют в про­цессе трансляции белков, в том числе вирусной РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратной транскриптазы). С помощью этого фермента мигрирующая в цитоплазму прегеномная РНК обратно транскрибируется в минус-нить ДНК, которая, в свою очередь, служит матрицей для синтеза плюс-нити ДНК. Этот процесс за­канчивается образованием двунитевой ДНК, содержащей неполную плюс-нить ДНК.

Однонитевые ДНК-вирусы . Единствен­ными представителями однонитевых ДНК-вирусов являются парвовирусы. Парвовирусы используют клеточные ДНК-полимеразы для создания двунитевого вирусного генома, так называемой репликативной формы послед­ него. При этом на исходной вирусной ДНК (плюс-нить) комплементарно синтезируется минус-нить ДНК, служащая матрицей для синтеза плюс-нити ДНК нового вириона. Параллельно синтезируется иРНК, происхо­дит трансляция вирусных пептидов.

Плюс-однонитевые РНК-вирусы . Эти виру­сы включают большую группу вирусов - пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы (рис.3.8), у которых геномная плюс-нить РНК вы­полняет функцию иРНК. Например, РНК полиовирусов после проникновения в клетку связывается с рибосомами, работая как иРНК, и на ее основе синтезируется большой поли­пептид, который расщепляется на фрагменты: РНК-зависимую РНК-полимеразу, вирусные протеазы и капсидные белки. Полимераза на основе геномной плюс-нити РНК синтези­рует минус-нить РНК; формируется времен­но двойная РНК, названная промежуточным репликативным звеном. Это промежуточное репликативное звено состоит из полной плюс-нити РНК и многочисленных частично завер­шенных минус-нитей. Когда образованы все минус-нити, они используются как шаблоны для синтеза новых плюс-нитей РНК. Этот механизм используется как для размножения геномной РНК вируса, так и для синтеза боль­шого количества вирусных белков.

Минус-однонитевые РНК-вирусы. Минус -однонитевые РНК-вирусы (рабдовирусы, парамиксовирусы, ортомиксовирусы) имеют в своем составе РНК-зависимую РНК-полиме­разу. Проникшая в клетку геномная минус- нить РНК трансформируется вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой в неполные и полные плюс-нити РНК. Неполные копии выполняют роль иРНК для синтеза вирусных белков. Полные копии являются матрицей (промежуточная стадия) для синтеза минус-нитей геномной РНК потомства

Двунитевые РНК-вирусы. Механизм реп­ликации этих вирусов (реовирусов и ротави-русов) сходен с репликацией минус-однонитевых РНК-вирусов. Отличие состоит в том, что образовавшиеся в процессе транскрипции плюс-нити функционируют не только как иРНК, но и участвуют в репликации: они яв­ляются матрицами для синтеза минус-нитей РНК. Последние в комплексе с плюс-нитями РНК образуют геномные двунитевые РНК вирионов. Репликация вирусных нуклеиновых кислот этих вирусов происходит в цитоп­лазме клеток.

6 . Ретровирусы (плюс-нитевые диплоидные РНК-содержащие вирусы). Обратная транс-криптаза ретровирусов синтезирует (на матри­це РНК-вируса) минус-нить ДНК, с которой копируется плюс-нить ДНК с образованием двойной нити ДНК, замкнутой в кольцо (рис. 3.10). Далее двойная нить ДНК интегриру­ет с хромосомой клетки, образуя провирус. Многочисленные вирионные РНК образуются в результате транскрипции одной из нитей интегрированной ДНК при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Формирование вирусов. Вирионы формиру­ются путем самосборки: составные части вириона транспортируются в места сборки ви­руса - участки ядра или цитоплазмы клетки. Соединение компонентов вириона обуслов­ лено наличием гидрофобных, ионных, водо­родных связей и стерического соответствия.

Существуют следующие общие принципы сборки вирусов :

Формирование вирусов- многоступенча­тый процесс с образованием промежуточных форм, отличающихся от зрелых вирионов по составу полипептидов.

Сборка просто устроенных вирусов за­ключается во взаимодействии вирусных нук­леиновых кислот с капсидными белками и в образовании нуклеокапсидов.

У сложноустроенных вирусов сначала фор­мируются нуклеокапсиды, которые взаимо­действуют с модифицированными мембранами клеток (будущей липопротеиновой оболочкой вируса).

Причем сборка вирусов, реплициру­ющихся в ядре клетки, происходит с участием мембраны ядра, а сборка вирусов, репликация которых идет в цитоплазме, осуществляется с участием мембран эндоплазматической сети или плазматической мембраны, куда встраиваются гликопротеины и другие белки оболочки вируса.

У ряда сложноустроенных вирусов минус-нитевых РНК-вирусов (ортомиксовирусов, парамиксовирусов) в сборку вовлекается так назы­ваемый матриксный белок (М-белок), который расположен под модифицированной клеточной ембраной. Обладая гидрофобными свойствами, он выполняет роль посредника между нуклеокапсидом и вирусной липопротеиновой оболочкой.

□ Сложноустроенные вирусы в процессе формирования включают в свой состав неко­торые компоненты клетки хозяина, например липиды и углеводы.

Выход вирусов из клетки. Полный цикл реп­родукции вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа и др.) или через несколько су­ток (гепатовирусы, вирус кори и др.). Процесс репродукции вирусов заканчивается выходом их из клетки, который происходит взрывным путем или почкованием, экзоцитозом.

Взрывной путь: из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. По взрывному пути выходят из клетки просто устроенные вирусы, не имею­щие липопротеиновой оболочки.

Почкование, экзоцшпт присущи вирусам, имеющим липопротеиновую оболочку, которая является производной от клеточных мембран. Сначала образовавшийся нуклеокапсид или сердцевина вириона транспортируется к кле­точным мембранам, в которые уже встроены вирусоспецифические белки. Затем в области контакта нуклеокапсида или сердцевины ви­риона с клеточной мембраной начинается вы­пячивание этих участков. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса. При этом клетка способна длительно сохранять жизнеспособность и про­дуцировать вирусное потомство.

Почкование вирусов, формирующихся в цитоплазме, может происходить либо через плазматическую мембрану (например, парамиксовирусы, тогавирусы), либо через мембраны эндоплазматической сети с последующим их выходом на поверх­ность клетки (например, буньявирусы).

Вирусы, формирующиеся в ядре клетки (например, герпесвирусы), почкуются в перинуклеарное пространство через модифициро­ванную ядерную мембрану, приобретая таким образом липопротеиновую оболочку. Затем они транспортируются в составе цитоплазма-тических везикул на поверхность клетки.

Экспрессия и репликация вирусного генома

Требования и ограничения

В ходе эволюции вирусов сложилось несколько стратегий, обеспечивающих: а) организацию вирусных генов и их кодирую­щую функцию, б) экспрессию вирусных генов, в) репликацию вирусных геномов и г) сборку и созревание вирусного потом­ства.

Прежде чем мы рассмотрим каждое из этих положений в деталях, стоит напомнить, что ключевым моментом в реплика­ции вирусов является использование для синтеза вирусных бел­ков хозяйских структур, синтезирующих белки клетки. Независи­мо от размеров, состава и организации своего генома вирус должен предоставить белоксинтезирующему аппарату эукариоти-ческой клетки информационную РНК, которую клетка должна распознать и транслировать. В этом отношении клетка навязы­вает вирусу два ограничения.

Во-первых, клетка синтезирует в ядре свою собственную мРНК путем транскрипции своей ДНК и последующего постранскрипционного процессинга транскрип­та. Поэтому в клетке: а) ни в ядре, ни в цитоплазме нет фер* ментов, необходимых для транскрипции мРНК с вирусного РНК-генома, и б) в цитоплазме нет ферментов, способных транскрибировать вирусную ДНК. В связи с этим клеточную транскриптазу для синтеза вирусных мРНК могут использовать только вирусы, содержащие ДНК и способные проникать в яд­ро. Все другие вирусы вынуждены создавать собственные фер­менты для синтеза мРНК.

Второе ограничение состоит в том, что синтезирующий аппарат эукариотических клеток приспособ­лен только для трансляции моноцистронных мРНК, так как он не распознает внутренних участков инициации в мРНК. В ре­зультате вирусы вынуждены синтезировать либо отдельные мРНК для каждого гена (функционально моноцистронная мРНК), либо мРНК, включающую несколько генов и кодирую­щую большой «полипротеин», который затем разрезается на индивидуальные белки.

Вирусные гены кодированы либо в РНК, либо в ДНК, кото­рые могут быть либо одно-, либо двухцепочечными. Кроме того, геномы могут быть либо монолитными, когда все гены вируса содержатся в одной хромосоме, либо состоять из раздельных блоков , которые все вместе и составляют геном вируса. Во избежание ошибок мы обозначаем как «геномную» только нук­леиновую кислоту, которая заключена в вирионах.

Для удобства сначала лучше обсудить РНК-содержащие ви­русы, фокусируя внимание прежде всего на функции геномной РНК.

Вирусы с одноцепочечной РНК можно подразделить на три группы. В первую группу входят пикорнавирусы и тогавирусы. Их геномы выполняют две функции (рис. 5.2 и 5.3). Во-первых, они функционируют как мРНК. Вирусы, геном которых может служить в качестве мРНК, принято называть вирусами с пози­тивным геномом. РНК пикорнавирусов после проникновения в клетку связывается с рибосомами и полностью транслируется. Затем продукт этой трансляции - полипротеин - рас­щепляется. Во-вторых, геномные РНК выполняют функцию мат­рицы для синтеза на ней комплементарных минус-цепей при уча­стии полимеразы, появившейся в результате расщепления поли­протеина. Образуется двуспиральная репликативная форма. На ее минус-цепях синтезируются новые плюс-цепи, которые могут использоваться в качестве а) мРНК, б) матриц для синтеза новых минус-цепей и в) составной части вирусных частиц потомства.

Размножение пикорнавирусов.

Тогавирусы и ряд других вирусов с позитивным геномом отличаются от пикорнавирусов в одном отношении: для трансляции в первом цикле синтеза белков доступна только часть их геномной РНК. Вероятной функцией образующихся при этом белков является способность транскрибировать геномную РНК. Они осуществляют синтез минус-цепи, которая в свою оче­редь служит матрицей для синтеза двух различных по размеру классов молекул плюс-РНК. В клетках, зараженных тогавирусами, РНК первого класса представлены небольшими молеку­лами мРНК, фланкирующими участок геномной РНК, который не транслировался в первом цикле. Образующиеся на них поли­протеины расщепляются на белки, которые играют структурную роль в вирионах. Плюс-РНК второго класса состоит из полнораз­мерных цепей, которые упаковываются в вирионы.

Размножение тогавирусов.

Главным в репликации вирусов с позитивным геномом являет­ся способность геномной РНК служить в качестве мРНК после заражения. Это имеет двоякие последствия. Во-первых, фермен­ты, ответственные за репликацию генома, синтезируются после заражения, и нет необходимости в их внесении в зараженную клетку вместе с вирионом. Вот почему «голая» РНК, экстраги­рованная из вирионов, инфекционна. Во-вторых, так как все позитивные геномы относятся к монолитным и все их гены со­средоточены в одной хромосоме, первичный продукт трансляции обеих РНК (как геномной, так и мРНК) обязательно представ­ляет собой единый белок. Продукты трансляции пикорнавиру-сов и тогавирусов должны быть затем расщеплены на индиви­дуальные белки, которые и обнаруживаются в вирионе или в зараженной клетке.

Их геномная РНК выполняет две матричные функции: во-первых, для транскрипции и, во-вто­рых, для репликации. В связи с тем что для синтеза мРНК должен транскрибироваться вирусный геном, а в клетках соот­ветствующие ферменты отсутствуют, все вирусы с негативным геномом содержат в вирионе кроме вирусного генома транскриптазу. Транскрипция вирусного генома - первое событие после проникновения вируса в клетку, в результате которого накапли­ваются функционально активные моноцистронные мРНК [пози­тивные, или плюс-цепи], кодирующие один белок. Репликацию начинают новосинтезированные вирусные белки, катализирую­щие образование полной плюс-цепи, которая служит матрицей для синтеза геномной минус-РНК (рис. 5.4).

Главное в репликации вирусов с негативным геномом заклю­чается в том, что геномная РНК функционирует как матрица и для транскрипции, и для репликации. Отсюда следует, что, во-первых, вирус должен внести с собой в зараженную клетку транскриптазу; во-вторых, «голая» РНК, экстрагированная из вирионов, неинфекционна; в-третьих, синтезируемые мРНК име­ют длину одного гена, они кодируют один белок - единичный полипептид. Присутствие сигналов сплайсинга в опреде­ленных участках может обеспечить формирование нескольких мРНК (каждая из кото­рых кодирует особый белок) с одного и того же участка генома. Следовательно, плюс-транскрипт, функционирующий в качестве мРНК, отличается от плюс-РНК, служащей матрицей для вирус­ного потомства, хотя и первый, и вторая синтезируются на геномной РНК. Кроме РНК-транскриптазы в репликации вирусной РНК участвуют вирусиндуцированнные: репликаза 1 (обрзование репликативной формы) и репликаза 2 (синтез вирионных -нитей).

Размножение ортомиксовирусов и парамиксовирусов.

Ортомиксовирусы (вирусы гриппа А; В;С) генм представлен не одной а набором односпиральных РНК (грипп птиц и человека 8-7фрагментов). В структуре вириона:

– РНК зависимая РНК полимераза (синтез +нитей,

– две разновидности РНК полимераз

РНК транскриптаза (синтез +нитей в начале инфекции,

РНК репликаза (– нитей в конце инфекции)

Ретровирусы входят в третью группу РНК-содержащих ви­руссов .

Характерно, что геномы ретровирусов монолит­ны, но имеют диплоидную структуру, и обе цепи либо частично соединены водородными связями друг с другом, либо спарены неизвестным до настоящего времени образом. Единственная из­вестная функция геномной РНК - матричная функция для син­теза вирусной ДНК. Поскольку эукариотические клетки не име­ют для этого соответствующих ферментов, вирион кроме генома содержит еще и РНК-зависимую ДНК-полимеразу (обратную транскриптазу 1), а также смесь тРНК хозяина, одна из которых служит в качестве затравки. В цикле репродукции можно выде­лить следующие ключевые ступени: а) связывание комплекса тРНК -обратная транскриптаза с геномной РНК; б) синтез ДНК-копии, комплементарной по отношению к РНК, с переходом полимеразы с одной молекулы РНК-матрицы на другую, что приводит к образованию кольцевой одноцепочечной молекулы ДНК, связанной водородными связями с линейной геномной РНК; в) расщепление геномной РНК нуклеазой, атакующей только РНК в ДНК-РНК-гибридах (рибонуклеазои Н, также содержащейся в вирионе), и г) синтез комплементарной копии вирусной ДНК. Затем кольцевая двухцепочечная ДНК переме­щается в ядро, где интегрирует с геномом хозяина, но последую­щая экспрессия вирусных генов не обязательна. Если экспрес­сия происходит, то интегрированная.вирусная ДНК транскриби­руется транскриптазой клетки-хозяина. Продуктами транскрип­ции являются молекулы РНК, как равные по длине молекуле генома, так и более короткие мРНК-транскрипты нескольких соседних генов, которые транслируются с образованием поли­протеинов. Полипротеины затем расщепляются на отдельные ви­русные белки. В состав вирионов включаются только транскрип­ты, содержащие весь геном.

Размножение ретровирусов.

Пикорна-, калици-, астро-, тога- и флавивирусы реплицируются наиболее коротким путем: их (+)РНК геном функционирует непосредственно как мРНК.
Геномы пикорна- и флавивирусов функционируют как единая полицистрон- ная мРНК, транслирующаяся прямо в единый полипротеин, который впоследствии расщепляется с образованием индивидуальных структурных и неструктурных белков. Одним из них является РНК-зависимая PH К-полимераза, которая реплицирует вирусный геном. Вирусная (+)РНК транскрибируется в комплиментарную (-)РНК-копию, которая служит матрицей для синтеза новых цепей (+)РНК (рис. 6), или может использоваться в качестве мРНК-матриц для синтеза новых минус-цепей и геномной РНК вирусного потомства.

Тога-, корона- и калицивирусы отличаются от пикорнавирусов тем, что на начальном этапе инфекции экспрессируется лишь часть геномной РНК с образованием белков. Последние осуществляют синтез минус-цепи, являющейся матрицей для синтеза различных по размеру классов молекул плюс-РНК. Полипротеины, образующиеся на коротких молекулах мРНК, расщепляются на структурные вирионные белки. Полноразмерные плюс-РНК упаковываются в вирионы.
У тогавирусов транслируется только около 2/3 вирусной РНК (5"-конец); образующийся полипротеин расщепляется на неструктурные белки, которые необходимы для транскрипции и репликации РНК. Вирусная РНК-полимераза синтезирует полноразмерную (-)РНК, на которой затем синтезируются два вида (+)РНК: полноразмерная вирионная РНК, предназначенная для включения в вирионы, и РНК, длина которой равна 1/3, и которая является колинеарной с 3"-концом вирусной РНК и транслируется в полипротеин, который расщепляется на структурные белки (рис. 7). У калицивирусов образуются полигеномные и субгеномные мРНК .
Корона- и артеривирусы демонстрируют необычную стратегию транскрипции: первоначально часть вирионной (+) РНК функционирует как мРНК и транслируется с образованием РНК-полимеразы, которая затем синтезирует полногеномную (-)РНК. На этой (-)РНК транскрибируется гнездо субгеном- ных мРНК с общими 3"-концами. Транслируются только 5"-концевые последовательности каждого члена этого гнезда транскриптов.
Главным отличием вирусов с позитивным геномом является их способность синтезировать ферменты, ответственные за репликацию вирусного генома. Поэтому РНК, выделенная из таких вирусов, инфекционна. Второе отличие состо-

ит в монолитности вирусного генома. Поэтому первичный продукт трансляции обеих РНК (геномной и мРНК) представляет собой единый белок, который в дальнейшем расщепляется на индивидуальные вирусные белки (в том числе структурные) .
Ортомиксо-, бунья- и аренавирусы. Геном представлен (-)РНК. Каждый геномный сегмент транскрибируется отдельно вирионной РНК-транскриптазой и транслируется в один или несколько белков. Эти вирусы характеризуются тем, что их геномная РНК выполняет две матричные функции: в процессе транскрипции и репликации. Транскрипция вирусного генома - первое событие после проникновения вируса в клетку, в результате которого образуются моноцис- тронные мРНК, кодирующие один белок. Репликацию начинают вновь синтезированные вирусные белки, приводящие к образованию плюс-цепи, которая служит матрицей для синтеза геномной (-)РНК (рис. 8).
Следовательно, плюс-транскрипт, функционирующий в качестве мРНК, отличается от (+)РНК, служащей матрицей для вирусного потомства, хотя и первый, и вторая синтезируются на геномной РНК.
Следует отметить, что S-сегмент РНК аренавирусов и некоторых буньявиру- сов является двуполярным, т.е. одна часть сегмента имеет (+) полярность, другая (-) полярность. Стратегия репликации двуполярных РНК-вирусов соответствует полярности их геномов и является смешанной, присущей стратегии репликации (+)РНК и (-)РНК вирусов .
Парамиксо-, рабдо-, фило- и борнавирусы имеют геномную одноцепочечную РНК и РНК-зависимую РНК-полимеразу (транскриптазу), которая транскрибирует пять или более субгеномных (+)РНК, каждая из которых служит в каче-

стве моноцистронной мРНК. В противоположность транскрипции в результате репликации (с помощью той же самой полимеразы, действующей в качестве репликазы) образуются полноразмерные (+)цепи РНК, которые служат матрицей для синтеза новых вирионных (-)цепей РНК. Стратегия репликации борна- вирусов в некоторых деталях является более сложной .
Рео- и бирнавирусы имеют сегментированный двуцепочечный РНК-геном. Негативные цепи каждого сегмента (2-12 сегментов) транскрибируются раздельно в цитоплазме вирионной транскриптазой с образованием мРН К. Эти позитивно полярные (+)РНК служат матрицей для репликации. Образовавшиеся двуспиральные РНК в свою очередь служат матрицей для дальнейшей транскрипции мРНК. Транскрипция генома реовирусов происходит внутри субвирусной частицы с помощью вирионной транскриптазы, причем копируется только одна нить каждого фрагмента двуцепочечной РНК (асимметричная транскрипция). Синтезирующиеся мРНК выходят из сердцевины вириона через 12 полых вершин частично разрушенного капсида. Таким образом, молекулы мРНК реовирусов выполняют две функции. Во-первых, они транслируются, обеспечивая синтез вирусных белков, и, во-вторых, они включаются (по одной молекуле мРНК каждого из 10--12 генов) в состав частиц-предшественниц вирионов. Каждая мРНК служит в этих частицах матрицей для синтеза комплементарной цепи, что ведет к образованию двуцепочечных сегментов вирусного генома (рис. 9).
Молекулы (+)РНК, синтезированные на родительской двуспиральной РНК, связываются с белками и образуют субвирусные частицы, в которых содержится 10-12 фрагментов (+)РНК. Фрагменты (+)РНК в составе субвирусных частиц служат матрицами для синтеза (-)РНК, которые в свободном виде в инфицированных клетках не обнаружены. Полагают, что транскрипция и репликация РНК

реовирусов осуществляется одним ферментом, который модифицируется в процессе репликации вируса .
Ретровирусы. Геном представлен двумя идентичными молекулами (+)РНК. Вместо того чтобы функционировать как мРНК, геном транскрибируется с помощью вирионной обратной транскриптазы, с образованием гибридной молекулы РНК-ДНК. Затем на (-)ДНК синтезируется (+)ДНК и образуется двуспиральная ДНК (другой активностью того же самого фермента) и непрерывно включается в клеточную ДНК. Интегрированная вирусная ДНК (провирус) транскрибируется клеточной РНК-полимеразой II с последующим сплайсингом РНК-транскриптов и расщеплением образующихся белков. Часть вновь синтезированных полноразмерных (+)РНК транскриптов соединяется в пары и образует диплоидные геномы новых вирионов (рис. 10).
Геном ретровирусов состоит из трех генов: (5" - 3") gag, pol и env, которые кодируют, соответственно, внутренние белки вируса, обратную транскриптазу и белки оболочки. Вирус саркомы Рауса имеет в своем геноме четвертый ген - онкоген (src), продукт которого играет ключевую роль в трансформации клеток, но не является необходимым для размножения вируса .

УО «МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ЛЕКЦИЯ №7

ТЕМА: «Вирусы ДНК – и РНК –

Специальность – Лечебное дело

Подготовила преподаватель – Коледа В.Н.

Широкова О.Ю.

г. Минск

Вирусы. Морфология и физиология вирусов

Вирусные заболевания возникли в глубокой древности, однако вирусология как наука начала развиваться в конце XIX века.

В 1892г. русский ученый-ботаник Д.И. Ивановский, изучая мозаичную болезнь листьев табака, установил, что заболевание это вызывается мельчайшими микроорганизмами, которые проходят через мелкопористые бактериальные фильтры. Эти микроорганизмы получили название фильтрующихся вирусов. В дальнейшем было показано, что имеются и другие микроорганизмы, проходящие через бактериальные фильтры, поэтому фильтрующиеся вирусы стали называть просто вирусами.

Большой вклад в изучение вирусов внесли вирусологи: М.А. Морозов, Н.Ф. Гамалея, Л.А. Зильбер, М.П. Чумаков, А.А. Смородинцев, В.М. Жданов и др.

Вирусы – это неклеточная форма существования живой материи. Они очень малы. По образному выражению В.М. Жданова «величину их по отношению к величине средних бактерий можно сравнить с величиной мыши по отношению к слону». Увидеть вирусы стало возможно только после изобретения электронного микроскопа.

В настоящее время для изучения вирусов используют много методов: химические, физические, молекулярно-биологические, иммунобиологические и генетические.

Все вирусы подразделяются на поражающие человека, животных, насекомых, бактерии и растения.

У вирусов наблюдается большое разнообразие форм и биологических свойств, однако все они имеют общие черты строения. Зрелые частицы вирусов называют вирионами.

В отличие от других микроорганизмов, содержащих одновременно ДНК и РНК, вирион содержит только одну из нуклеиновых кислот – либо ДНК, либо РНК.

Нуклеиновая кислота вирусов может быть однонитчатой и двунитчатой. Почти все вирусы, содержащие РНК, имеют в своем геноме однонитчатую РНК, а содержащие ДНК – двунитчатую ДНК. В соответствии с двумя типами генетического вещества вирусы подразделяют на РНК- и ДНК-содержащие. К ДНК-содержащим относятся 6 семейств, РНК-содержащим – 11 семейств.

Токсонамический признак	Семейство	Представители
ДНК-содержащие
2-ух нитчатая ДНК, отсутствие внешней оболочки	Аденовирусы	Аденовирусы
		Паповирусы	Вирус помиломы, полиномы и бородавок человека
1-нитчатая ДНК, отсутствие внешней оболочки	Парвовирусы	Аденоассоциированные вирусы
2-ух нитчатая ДНК, наличие внешней оболочки	Герпесвирусы	Вирус простого герпеса, циталомеголии, ветряной оспы
		Гепадновирусы	Вирус гепатита В
		Поксвирусы	Вирус натуральной оспы, осповакцины
РНК-содержащие
Однонитевая РНК, отсутствие внешней оболочки	Пикорновирусы	Вирус полиомиелита, коксаки, ЕСНО, вирус гепатита А
		Колицивирусы	Вирус гастроэнтерита детей
2-ух нитевая РНК, отсутствие внешней оболочки	Реовирусы	Реовирусы, ротовирусы, орбивирусы
наличие обратной транскриптазы	Ретровирусы	ВИЧ, вирусы Т-лейкоза, онковирусы
Однонитевая РНК, наличие внешней оболочки	Тогавирусы	Вирус омской гемморагической лихорадки, краснухи
Однонитевая РНК	Флавивирусы	Вирус клещевого энцефалита, лихорадки Денге, желтой лихорадки
Однонитевая РНК	Буньявирусы	Вирус Буньямвера, крымской гемморагической лихорадки
		Аренавирусы	Вирусы лимфоцитарного хормоменингита, болезни Лассо
		Рабдовирусы	Вирус бешенства, везикулярного стоматита
	2-ух нитевая РНК, наличие внешней оболочки	Парамиксовирусы	Вирус парагриппа, паратита, кори, РСВ
		Ортомиксовирусы	Вирус гриппа

Структура вириона. В центре вириона находится нуклеиновая кислота, которая окружена капсидом. Капсид состоит из белковых субъединиц, называемых капсомерами. Зрелый вирус по химической структуре является нуклеокапсидом. Количество капсомер и способ их укладки строго постоянны для каждого вида вируса. Капсомеры могут быть уложены в виде многогранника с равномерными симметрическими гранями – кубоидальная форма (аденовирус). Укладка в виде спиралей характерно для вирусов гриппа. Может быть тип симметрии, при котором нуклеиновая кислота имеет вид пружины, вокруг которой уложены капсомеры, в этом случае вирус имеет палочковидную форму – вирус, вызывающий болезнь листьев табака.

Сложный тип симметрии имеет фаг: головка – кубоидальной, а отросток – палочковидной формы.

Таким образом, в зависимости от способа укадки вирусы подразделяют на кубоидальную, сферическую, палочковидную и сперматозоидную формы.

Некоторые вирусы, обладающие более сложной структурой, имеют оболчку, которая называется пеплос. Она образуется при выходе вируса из клетки хозяина. Вирусный капсид при этом обволакивается внутренней поверхностью цитоплазматической мембраны клетки хозяина и образуется один или несколько слоев оболочки суперкапсид. Такую оболочку имеют только некоторые вирусы, например, вирусы бешенства, герпеса. Эта оболочка содержит фосфолипиды, разрушающиеся под воздействием эфира. Таким образом, воздействуя эфиром, можно отличить вирус, имеющий пеплос, от вируса с «голым капсидом».

У некоторых вирусов из внешнего липидного слоя оболочки выступают капсомеры в виде шипов (эти шипы тупые). Такие вирусы называются пепломерами (вирус гриппа).

Нуклеиновая кислота вируса является носителем наследственных свойств, а капсид и внешняя оболочка несут защитные функции, как бы способствуют проникновению вируса в клетку.

Размер вирусов. Измеряются вирусы в наномерах. Величинв их колеблется в широком диапазоне от 15-20 до 350-400 нм.

Методы измерения вирусов.

1. Фильтрование через бактериальные фильтры с известной величиной спор
2. Ультрацентрифугирование – крупные вирусы осаждаются быстрее
3. Фотографирование вирусов в электронном микроскопе

Химический состав вирусов. Количество и содержание ДНК и РНК вирусов неодинаковы. У ДНК молекулярная масса колеблется от 1 10 6 до 1,6 10 8 , а у РНК – от 2 10 6 до 9,0 10 6 .

Белки у вирионов обнаружены в незначительном числе. Они состоят из 16-20 аминокислот. Кроме капсидных белков, имеются еще внутренние белки, связанные с нуклеиновой кислотой. Белки обуславливают антигенные свойства вирусов, а также в силу плотной укладки полипептидных цепей ограждают вирус от действия ферментов клетки хозяина.

Липиды и углеводы обнаружены во внешней оболочке сложных вирионов. Источником липидов и углеводов является оболочка клетки хозяина. Полисахариды, входящие в состав некоторых вирусов, обусловливают способность их вызывать агглютинацию эритроцитов.

Ферменты вирусов. Вирусы не имеют собственного метаболизма, поэтому они не нуждаются в ферментах обмена веществ. Однако у некоторых вирусов выявлено наличие ферментов, способствующих проникновению их в клетку хозяина.

Выявление вирусных антигенов. Вирусные антигены в инфицированных клетках хозяина можно обнаружить с помощью метода иммунофлюоресценции. Препараты, содержащие клетки, инфицированные вирусами, обрабатывают специфическими иммунными люминесцирующими сыворотками. При просмотре частиц наблюдается характерное свечение. Вид вируса определяют по соответствию специфической люминесцирующей сыворотки, вызвавшей свечение.

Внедрение вируса в клетку, взаимодействие его с клеткой хозяина и репродукция (размножение) слагаются из ряда последовательных стадий.

Стадия 1. Начинается с процесса адсорбции за счет рецепторов вириона и клетки. У сложных вирионов рецепторы располагаются на поверхности оболочки в виде шиповидных выростов, у простых вирионов – на поверхности капсида.

Стадия 2. Проникновение вируса в клетку хозяина протекает по-разному у разных вирусов. Например, некоторые фаги протыкают оболочку своим отростком и впрыскивают нуклеиновую кислоту в клетку хозяина. Другие вирусы попадают в клетку путем втягивания вирусной частицы с помощью вакуоли, т.е. на месте внедрения в оболочке клетки образуется углубление, затем края ее смыкаются и вирус оказывается в клетке. Такое втягивание называется виропексис.

Стадия 3. «раздевание вируса» (дезинтеграция). Для своего воспроизведения вирусная нуклеиновая кислота освобождается от защищающих ее белковых покровов. Процесс раздевания может начаться во время адсорбции, а может произойти тогда, когда вирус находится уже внутри клетки.

Стадия 4. На этой стадии происходит репликация (воспроизведение) нуклеиновых кислот и синтез вирусных белков. Эта стадия происходит при участии ДНК или РНК клетки хозяина.

Стадия 5. Сборка вириона. Этот процесс обеспечивается самосборкой белковых частиц вокруг вирусной нуклеиновой кислоты. Синтез белка может начаться непосредственно после синтеза вирусной нуклеиновой кислоты либо после интервала в несколько минут или несколько часов. У одних вирусов самосборка происходит в цитоплазме. У других в ядре клетки хозяина. Образование внешней оболочки всегда происходит в цитоплазме.

Стадия 6. Выход вириона из клетки хозяина происходит путем просачивания вируса через оболочку клетки либо через отверстие, образовавшееся в клетке хозяина.

Типы взаимодействия вируса и клетки. Первый тип – продуктивная инфекция – характеризуется образованием новых вирионов в клетке хозяинаю

Второй тип – абортивная инфекция заключается в том, что обрывается репликация нуклеиновой кислоты.

Третий тип – характеризуется встраиванием вирусной нуклеиновой кислоты в ДНК клетки хозяина; возникает форма сосуществования вируса и клетки хозяина (вирогения). В этом случае обеспечивается синхронность репликации вирусной и клеточной ДНК. У фагов это называется лизогения.

Микроскопическое исследование. При отдельных вирусных инфекциях в цитоплазме или ядрах клеток организма хозяина наблюдаются специфические внутриклеточные тельца – включения, имеющие диагностическое значение. Размеры вирусных частиц и телец-включений удается искусственно увеличить специальными методами обработки препаратов с протравой и импрегнацией и наблюдать при иммерсионной микроскопии. Более мелкие вирионы, лежащие за пределами видимости оптического микроскопа, обнаруживаются только при электронной микроскопии. Существуют разные точки зрения в отношении внутриклеточных включений. Они авторы считают, что они представляют собой скопление вирусов. Другие считают, что они возникают в результате реакции клетки на внедрение вирусов.

Генетика вирусов. Модификация у вирусов обусловливается особенностями клетки хозяина, в которой происходит репродукция вируса. Модифицированные вирусы приобретают способность заражать клетки, аналогичные тем, в которых они модифицировались. У разных вирусов модификация по-разному проявляется.

Мутация – у вирусов возникает под влиянием тех же мутагенов, которые вызывают мутация у бактерий. Возникает мутация во время репликации нуклеиновых кислот. Мутации затрагивают различные свойства вирусов, например чувствительность к температуре и др.

Генетическая рекомбинация у вирусов может возникнуть в результате одновременного заражения клетки хозяина двумя вирусами, при этом может произойти обмен отдельными генами между двумя вирусами и образуются рекомбинанты, содержащие гены двух родителей.

Генетическая реактивация генов иногда происходит при скрещивании инактивированного вируса с полноценным, что приводит к спасению инактивированного вируса.

Спонтанная и направленная генетика вирусов имеет большое значение в развитии инфекционного процесса.

Устойчивость к факторам окружающей среды. Большинство вирусов инактивируется при действии высоких температур. Однако имеются исключения, например вирус гепатита термоустойчив.

К низким температурам вирусы не чувствительны. Ультрафиолетовые солнечные лучи оказывают инактивирующее действие на вирусы. Рассеянный солнечный свет действует на них менее активно. Вирусы устойчивы к глицерину, что дает возможность длительно сохранять их в глицерине. Они устойчивы к антибиотикам.

Кислоты, щелочи, дезинфицирующие вещества инактивируют вирусы. Однако некоторые вирусы, инактивированные формалином, сохраняют иммуногенные свойства, что позволяет использовать формалин для получения вакцин.

Восприимчивость животных. Круг восприимчивых животных для некоторых вирусов очень широк, например, к вирусам бешенства чувствительны сногие животные. Некоторые вирусы поражают только один вид животного, например, вирус чумы собак поражает только собак. Имеются вирусы, к которвм животные не чувствительны – вирус кори.

Органотропность вирусов. Вирусы обладают способностью поражать определенные органы, ткани и системы. Например, вирус бешенства поражает нервную систему.

Выделение вирусов в окружающую среду. Из больного организма вирусы могут выделиться с калом, например вирус полиомиелита, вирус бешенства выделяется со слюной.

Основные пути передачи вирусов. Воздушно-капельный, пищевой, контактно-бытовой, трансмиссивный.

Противовирусный иммунитет. Организм человека обладает врожденной устойчивостью к некоторым вирусам. Например, человек не чувствителен к вирусу чумы собак.

Противовирусный иммунитет обусловливается как клеточными, так и гуморальными факторами защиты, неспецифическими и специфическими.

Неспецифические факторы. Мощным ингибитором репродукции вирусов является белковое вещество – интерферон. В здоровом организме он содержится в незначительном количестве, а вирусы способствуют продукции интерферона и количество его значительно увеличивается. Он неспецифичен, так как блокирует репродукцию разных вирусов. Однако он обладает тканевой специфичностью, т.е. клетки разных тканей образуют неодинаковый интерферон. Считают, что механизм действия его заключается в том, что он препятствует синтезу белка в клетке хозяина и этим прекращает репродукция вируса.

К специфическим факторам противирусного иммунитета относятся вируснейтрализующие антитела, гемагглютинирующие и преципитирующие.

Основные методы исследования вирусов.

1. Реакция гемагглютинации, реакция задержки гемагглютинации, реакция непрямой гемагглютинации. Реакция связывание комплемента
2. Реакция нейтрализации вирусов в культуре тканей
3. Метод иммунофлюоресценции
4. Гистологический метод – выявление включений
5. Биологический метод

ДНК-содержащие вирусы

1. Аденовирусы – вызывают лихорадочные заболевания с поражением дыхательных путей, глаз, кишечного тракта, инвагинацию кишечника у новорожденных с развитием непроходимости (поражаются аденоиды и миндалины), возникают катары ВДП, контагиозный насморк, конъюнктивиты, гастроэнтериты, может быть пленчатый конъюнктивит, лимфоиденопатия (отек ее и гиперплазия). Вирус проникает в кровь, развиваются острые геморрагические циститы у детей.
2. Поксвирусы – вирус натуральной оспы.

Это древнее заболевание (около 3000 лет до н.э.).

1892 – Гварниери – шаровидыне и серповидные включения.

1906 – Пашен обнаружил оспенные карпускулы (серебрение по Морозову) – тельца Пашена-Морозова

Морфология. Крупной кубоидальной формы (300-350 нм). Снаружи липопротеидная оболочка, под ней вироплазма, в ней нуклеокапсид. ДНК-двухнитчатая. В нуклеокапсиде есть некоторые ферменты.

1. Герпесвирусы – а) простого герпеса – зуд, жжение, гиперемия и отек, потом пузырьки. Чаще на границе кожи и слизистой (губы. Нос, пол языком, щеки, половые органы). Иногда температура, головная боль.

Б) вирус ветряной оспы – заболевание протекает остро, с повышением температуры, озноб, сыпь и зуд по всему телу, в том числе зев и рот, экзантемы на коже. Сыпь появляется в несколько приемов, поэтому подсыхание пустул идет неравномерно. Везикулы однокамерные (натуральная оспа - многокамерные). Рубцы остаются очень редко.

В) вирус опоясывающего лишая – появляются высыпания по ходу межреберных нервов в виде пузырьков, заполненных прозрачной жидкостью. Они могут сливаться в одну сплошную ленту. Это сопровождается зудом, жжением, невралгическими болями, иногда температурой. Болеют взрослые, редко дети.

1. Паповавирусы – вызывают доброкачественные и злокачественные заболевания у животных. 30 видов опухолей и лейкозов, бородавки. Патовавирусы получии название по первым слогам двух болезней (папилома и полиома) и вакуолизирующего вируса SV -40
2. Гепадновирусы (воспаление) – включает вирус гепатита В.

Возбудители вирусных гепатитов

Вирусные гепатиты относятся к категории наиболее распространенных инфекционных заболеваний, которые по своей медицинской значимости и размеру социально-экономического ущерба занимают одно из ведущих мест в инфекционной патологии России и других стран.

Эти системные инфекционные заболевания характеризуются преимущественным поражением клеток печени и развивающимся острым воспалением, в результате чего нарушается функция этого жизненно важного органа. Независимо от типа вируса, вызвавшего гепатит, в печени обнаруживаются идентичные гистологические изменения.

Вирусные гепатиты полиэтиологичны. Поражение печени могут вызвать различные вирусы. Для одних (вирус Эпстейна-Барра, цитомегаловирус, вирусы герпеса, краснухи и ветряной оспы) печень – необязательный орган-мишень, поражение которого идет наряду с другими органами, для других – обязательный и основной. Именно эти вирусы и называют вирусами гепатитов. В настоящее время известно 7 таких вирусов, которые принято обозначать как вирусы гепатитов А, В, С, D , E , F , G . В зависимости от основных путей заражения выделяют энтеральные (А и Е) и парантеральные (В, С, D ) вирусные гепатиты.

Клинические формы вирусных гепатитов различны. По тяжести течения это легкие, среднетяжелые, тяжелые и злокачественные (гепатодистофия) формы, по длительности течения – острые (до 3 месяцев), затяжные (от 3 до 6 месяцев) и хронические (более 6 месяцев) формы. Помимо типичных важное эпидемиологическое значение имеют атипичные, безжелтушные, стертые и субклинические формы вирусных гепатитов, частота которых достаточно велика.

Возбудители энтеральных гепатитов

Гепатит А (прежнее название – эпидемический гепатит, болезнь Боткина). Его возбудитель – вирус гепатита А, обозначаемый как HAV (Hepatitis Avirus ), - по своим биологическим характеристикам относится к семейству Picornavipidae (пикорновирусов), роду Е nterovirus . Это РНК-содержащий вирус с РНК, представленной «плюс-нитью». Диаметр нуклеокапсида 27-28 нм, тип симметрии кубический. Вирус гепатита А обладает одним вирусоспецифическим антигеном белковой природы, связанным с 4 капсидными белками. Суперкапсидной оболочки не имеет. Отличается от других энтеровирусов высокой термостабильностью (до 60о С), гепатотропизмом, медленным и нецитолитическим циклом репродукции.

HAV не размножается в куриных эмбрионах и организме лабораторных животных. В отличие от других энтеровирусов плохо адаптируется к культурам тканей.

Источником инфекции являются больные, в основном, с бессимптомной формой инфекции. Вирус выделяется с фекалиями больных в течение последней недели инкубационного периода и в преджелтушный период. В это время больные наиболее опасны для окружающих.

Вирус обладает высокой инфекционностью и распространен повсеместно, но особенно велик риск заражения в странах с жарким климатом, с дефицитом воды, плохой системой канализации и водоснабжения, неудовлетворительным состоянием окружающей среды и низким уровнем гигиены населения. Отмечается сезонность заболевания с пиком, приходящимся на август – сентябрь. Наиболее крупная из когда-либо зарегистрированных вспышек гепатита А – около 300 тысяч заболевших – имела место в 1988 году в Шанхае и была связана с употреблением сырых моллюсков.

В организм человека вирусы гепатита А попадают через рот с водой и пищей, не подвергающейся термической обработке (молоко, соки, салаты и др.). первичная репродукция происходит в эпителиальных клетках слизистой оболочки носоглотки, тонкого кишечника и регионарных лимфатических узлов. Далее вирус проникает в кровь, где обнаруживается в конце инкубационного периода и в первые дни заболевания. Через портальную вену вирус попадает в печень, где в цитоплазме гепатоцитов произсходит его вторичная репродукция. Поражение гепатоцитов связано не с прямым цитопатическим действием вируса, а с иммунопатологическими механизмами. Оно приводит к развитию желтухи и сопровождается повышением уровня трансаминаз в сыворотке крови. Через билиарный тракт возбудитель с желчью вновь поступает в кишечник и выделяется с фекалиями во внешнюю среду. Высокая концентрация вируса в фекалиях отмечается в конце инкубационного периода и в первые дни заболевания (до развития желтухи).

Инкубационный период гепатита А длится от 2 до 6 недель. Продромальный период (4-5 дней) с катаральными явлениями, слабостью, адинамией, болями в мышцах напоминает гриппоподобные заболевания. Болезнь начинается остро с подъема температуры. Через 3-5 дней температура снижается и развиваются симптомы, характерные для желудочно-кишечных заболеваний, к ним присоединяются признаки поражения печени (моча становиться темной, а кал обесцвечивается, появляется желтушное окрашивание склер, слизистых оболочек и кожных покровов). Возможно развитие и безжелтушных форм, обычно у детей до 5 лет. Такие больные наиболее опасны в эпидемиологическом плане. У взрослых ее частота составляет 20-50%. Прогноз при гепатите А, как правило, благоприятный, переходов в хронические формы не бывает, но иногда встречаются фульминантные (скоротечные) формы заболевания с летальным исходом.

После перенесенного гепатита А формируется пожизненный иммунитет, связанный с иммуноглобулинами класса G . В период болезни с момента появления клинических симптомов в сыворотке больных первыми появляются IgM и сохраняются в течение 4-6 месяцев, после чего их сменяют IgG . Таким образом, обнаружение IgM – надежный диагностический признак острой или свежеперенесенной инфекции.

Помимо гуморального, возникает и местный иммунитет в кишечнике.

Поскольку вирус гепатита А в искусственных условиях практически не культивируется, то для микробиологической диагностики используют иммунологические методы.

Иммуноиндикация – ранний, экспресс-метод диагностики.

Материалом для исследования являются фекалии больных, в которых можно обнаружить вирусные частицы с помощью иммуноэлектронной микроскопии (ИЭМ) и вирусный антиген с помощью ИФА и РИА. При ИЭМ в качестве иммунной применяют сыворотку реконвалесцентов, меченную коллоидным золотом. Вирус и его антиген можно обнаружить в конце инкубационного, в продромальный и в начале желтушного периода.

Серологическая диагностика гепатита А основана на определении нарастания титра антител классов IgG и IgM в парных сыворотках больного. Для целей серодиагностики используют ИФА и РИА.

Основным диагностическим признаком текущей или свежеперенесенной инфекции являются антитела IgM . Их максимальное количество регистрируется на 3-6 неделе заболевания. Антитела класса IgG обнаруживаются и после выздоровления больного, сохраняются в течение длительного времени и свидетельствуют о перенесенном заболевании, т.е. могут служить показателем иммунитета к гепатиту А.

Активная специфическая профилактика гепатита А проводится с помощью убитой вакцины Havrix (инактивированной формальдегидом). Вакцинация проводится по эпидпоказаниям в группах риска (людям, которые много путешествуют, работникам медико-санитарных служб, сотрудникам детских садов и яслей, работникам учреждений общественного питания, военнослужащим, а также персоналу, обслуживающему канализационные системы).

Возможна и пассивная иммунопрофилактика контактным лицам с помощью донорского иммуноглобулина, полученного из сывороток крови переболевших людей.

Гепатит Е. Возбудитель гепатита Е, обозначаемый как HEV (Hepatitis Evirus ), относится к семейству Caliciviridae , роду Hepevirus . Он также представляет собой РНК-содержащий вирус, не имеющий суперкапсидной оболочки. Диаметр его нуклеокапсида 32-34 нм. По последним данным, вирус, возможно, является прототипом для нового семейства вместе с вирусом краснухи.

Заражение вирусом гепатита Е происходит через рот, в основном через воду. По сравнению с гепатитом А инфицирующая доза должна быть выше.

Инкубационный период гепатита Е составляет примерно 40 дней. Клинически он похож на гепатит А, но обычно протекает легче. Перехода в хронические формы не дает. Особенностью гепатита Е является частое развитие холестаза и высокая (до 20%) смертность среди беременных женщин во второй половине беременности.

Гепатиту Е свойственны эпидемическая вспышки, охватывающие десятки тысяч человек. Специфика эпидемий гепатита Е характеризуется взрывоопасным развитием, низкой семейной заболеваемостью, увеличением заболеваемости в июле с пиком в октябре, преимущественной заболеваемостью лиц 15-40 лет (обычно это лица, вовлеченные в работу на хлопковых плантациях), неравномерным территориальным распределением. Гиперэндемичные районы расположены в Индии, Неаполе, Пакистане, Бангладеш, Бирме, а эндемичные районы в бывшем СССР сосредоточены в районах с развитым хлопководством, с выраженным дефицитом питьевой воды, отсутствием централизованной канализации и водоснабжения.

Диагноз подтверждают методы микробиологической диагностики. Основным методом микробиологической диагностики является серологическое исследование. С этой целью проводится ИФА по определению антител к атигену вируса гепатита Е в разведенных парных сывороток больного. На ранних этапах болезни путем иммуноэлектронной микроскопии (ИЭМ) образцов фекалий, можно реализовать метод иммуноиндикации.

Для специфической профилактики среди беременных используется специфический иммуглобулин. Выпускаются цельновирионные и разрабатываются рекомбинантные и живые вакцины.

Возбудители парентеральных гепатитов

Гепатит В (прежнее название – сывороточный гепатит). Его возбудитель – вирус гепатита В, обозначаемый как HBV (Hepatitis Bvirus ), - относится к семейству Hepadnaviridae (гепаднавирусов), роду Orthohepadnavirus . Нуклеиновая кислота этого ДНК-содержащего вируса представлена кольцевой двунитевой молекулой ДНК, причем одна нить разомкнута, дефектна. Длина ее непостоянна и может составлять от 15 до 60% длинной цепи. Кольцевая молекула может принимать линейную форму. Геном связан с ферментами: протеинкиназой, ДНК-зависимой ДНК-полимеразой, которая достраивает короткую цепь ДНК до полной длины при попадании вируса в клетку, и обратной транскриптазой, которая обнаруживается в инфицированных HBV клетках печени при раковом перерождении.

Вирон HBV имеет диаметр 42-52 нм, а его нуклеокапсид – 27 нм. Тип симметрии нуклеокапсида – кубический.

Вирус гепатита В имеет суперкапсидную оболочку, представленную липидами и полипептидами. Белки суперкапсидной оболочки могут отличаться по антигенной специфичности, а полипептид, содержащийсыя в этой оболочке, обладает группоспецифичностью.

Из всех вирусов гепатита человека этот имеет наиболее сложное антигенное строение:

• Поверхностный НВ s -АГ супекапсидной оболочки – основной антигенный маркер НВ V , ранее называемый австралийским антигеном. Он состоит из двух полипептидных субъединиц. Первая ответственна за адсорбцию вируса на клетке и способн6а связываться с полиальбуминами сыворотки больного, что приводит к появлению в оболочкевмруса таких же белков, как у человека. Это обусловливает возникновение аутоимунных конфликтов и переход в хронические формы инфекции. Вторая фракция НВ s -АГ является сильным иммуногеном и используется для создания генно-инженерных вакцин. НВ s -АГ обнаруживается в крови больных и носителей;
• Глубокий НВс-АГ связан с белками капсидной оболочки вируса и обычно в кровь не поступает;
• Нве-АГ – особый антиген вируса, который отщепляется при прохождении через мембрану гепатоцитов. Егго обнаружение в крови больного свидетельствует об активном размножении вируса. Ассоциирован с ДНК-полимеразой вируса;
• НВх-АГ мало изучен, но есть основание пологать, что он связан с онкогенным действием вируса гепатита В и развитием первичной гепатоклеточной карциномы.

Вирус гепатита В не размножается в культурных тканей, в куриных эмбрионах, в организме лабораторных животных. Он патогенен для человекообразных обезьян.

Источник инфекции – больной и вирусоноситель.

Эпидемиология гепатита В характеризуется отсутствием сензонности заболевания, высокой частотой вирусоносительства как основного резервуара вируса в природе, наличием групп лиц с высоким риском заболеваемости (персонал медицинских учреждений, лица, отбывающие на длительный срок в страны Африки, Южной Америки, среднего и Дальнего Востока, наркоманы, лица с заболеваниями крови, пациенты, подвергавшиеся гемотрансфузии, оперативным вмешательствам).

Для вирусного гепатита В характерны следующие пути передачи: парентеральный, половой, вертикальный (внутриутробно от матери к ребенку), но необходимо отметить, что вирус гепатита В может также выделяться с биологическими жидкостями – слюной (при поцелуе, укусе), потом, слезами и грудным молоком.

Инкубационный период гепатита В колеблется от 3 до 6 месяцев. Заболевание характеризуется постепенным началом. Клинические проявления вызваны иммунообусловленным повреждением печеночных клеток связаны не с цитопатическим действием вируса, а сцитоттоксическим действием Т-киллеров, узнающих и атакующих мембраны инфицированных клеток, на которых содержатся антигены вируса.

В пораженных клетках возможны два пути репродукции вируса: репликация и интеграция. При репликации ДНК-полимераза вируса достраивает дефектную нить ДНК, обеспечивая процесс ее удвоения. На матрице ДНК образуются и-РНК, которые идут на рибосомы и обеспечивают синтез всех вирусных компонентов. Геномы вируса и клетки автономны, и возможна полная элиминация вируса из организма. При интеграции происходит встраивание генома вируса в клеточный геном, после чего генетическая информация может реаизоваться полностью или частично. В частности, активно синтезируется НВ s -АГ. Элиминация вируса невозможна.

Гепатит В протекает белее тяжело, чем гепатит а. У 10% больных он переходит в хронические формы. Эти люди длительно, иногда годами, являются носителями НВ s -АГ и основными источниками инфекции. На фоне хронических форм возможно последующее развитие цирроза и первичного рака печени.

Микробиологическая диагностика гепатита В основана на выявлении специфических антигенов и антител в крови обследуемого с использованием иммуноферментного анализа.

Определяющим является обнаружение НВ s -АГ, который выявляется в сыворотке больных через 3-5 недель с момента инфицирования и сохраняется в течение всей болезни. Его наличие после 6 месяцев – показатель хронического заболевания, а в более поздние сроки на фоне клинического здоровья – носительства. При полном выздоровлении НВ s -АГ исчезает.

При острой инфекции в сыворотке одновременно обнаруживаются НВ s - и НВе-антигены, что обусловлено активной репродукцией вируса.

По наличию антител к тем или иным антигенам вируса можно судить о периоде заболевания. В разные сроки болезни обнаруживают антитела к НВс-, Нве-, НВ s -антигенам классов иммуноглобулинов М и G .

Специфическая профилактика проводится генноинженерной вакциной Энджерикс В, иммунитет после вакцинации сохраняется в течение 3-5 лет. Вакцинации подлежат дети, а также лица группы риска – медицинские работники (хирурги, акушеры, врачи-лаборанты).

Гепатит D . Возбудителем гепатита D является дельта-вирус (Hepatitis delta virus ), который в настоящее время не классифицирован. Этот вирус рассматривают как сателлит вируса гепатита В. Он представляет собой дефектный РНК-вирус размером 35-37 нм. Вирион имеет однонитевую РНК, покрытую внешней оболочкой. Антигены вируса – это внутренние белки оболочки (D -антиген) и НВ s -АГ вируса гепатита В, который также содержится в оболочке вируса. Этот вирус не способен к самостоятельной репликацмм в организме хозяина, так как синтез белков его внешней оболочки обеспечивает вирус гепатита В. Таким образом, гепатит D развивается только при одновременном инфицировании вирусом гепатита В и дельта-вирусом и может протекать в виде суперинфекции или коинфекции.

Вирус гепатита как высокопатогенный гепатотропный агент обладает прямым цитопатическим действием на клетки печени. Присоединение дельта-инфекции у больных гепатитом В ведет к развитию тяжелых форм патологического процесса и переходу острого гепатита в хронический.

Передается вирус гепатита D парентеральным путем.

Микробиологическая диагностика гепатита D основана на обнаружении антител к D -АГ дельта-вируса в сыворотке крови больного с помощью метода иммуноферментного анализа.

Первый маркер инфекции – вирусоспецифические антитела класса IgM – появляются на 10-15-й день болезни. Через 4-11 недель их сменяют антитела класса IgG , постоянно циркулирующие у инфицированных лиц.

В микробиологической диагностике гепатита D также используют ПЦР или метод молекулярой гибридизации для выявления вирусной нуклеиновой кислоты.

Средства специфической иммунопрофилактики не разработаны.

Гепатит С . Возбудителем гепатита С является вирус, относящийся к семейству Flaviviridae , роду Hepavirus . Его вирон сферической формы, диаметром 35-65 нм, содержит однонитевую «плюс-нить» РНК, геномные ферменты, участвующие в репликации вируса, и суперкапсидную оболочку. В составе вирусной частицы присутствуют ядерный – капсидный (С) и поверхностный – суперкапсидный (Е1, Е2) гликопротеиновые антигены.

Гепатит С распространен повсеместно. Основной путь заражения – парентеральный. Для заражения необходима большая инфицирующая доза, чем при гепатите В. инкубационный период от 2 до 26 недель.

Для гепатита С характерны высокая частота безжелтушных форм (до 75%) и более легкое течение, чем для гепатита В. но в 20-50% случаев заболевание переходит в хроническое с последующим развитием цирроза печени и первичной гепатокарциномы. Редко встречаются молниеносные (фульминантные) формы гепатита.

Основные методы микробиологической диагностики – иммуноиндикация и серологическое исследование (ИФА). Выявление антигенов вируса возможно в ранние сроки болезни, а антител к вирусу – в сравнительно поздние сроки заболевания.

Специфическая профилактика гепатита С не разработана.

Грипп – РНК-вирус, семейство ортомиксовирусов.

Пандемии с XII в. В XIX в. было 8 пандемий, особенно тяжелая в 1889-90гг. В XX в. – 4 пандемии, в 1918г. «испанка» унесла 20 млн. человек. Во время пандемий в нашем столетии переболели 1,5 – 2 млрд. человек. Между пандемиями возникают эпидемии, когда переболевают 20-25%, в лучшем случае 10-12%.

Этиология. Вирус был выделен в 1933 году (Смит, Эндрюс, Лейдлоу), в 1940 был открыт II вид, в 1947 – III и обозначаются А, В, С.

Иммунитет развивается определенному виду вируса, что препятствует распространению вируса. Но тут же распространяются другие виды вирусов.

Вирус гриппа В обладает меньшей изменчивостью. Вирус С стабилен. Вирус А имеет 2 АГ: гемагглютинин и нейраминидазу: Н (гемагглютинин) имеет 15 типов, N (нейраминидаза) – 10. По сочетанию этих АГ определяют подтип вируса, который меняется при разных эпидемиях. Вариабельность сочетания этих АГ определяет изменчивость вируса А. вирус типа В более устойчив.

В составе вируса гриппа А имеются 2 АГ: типоспецифический S -АГ (растворимый) и штаммоспецифический оболочечный V -АГ (вирусный), состоящий из гемагглютинина, нейраминидазы и углеводного компонента.

V -АГ изменчив. Каждые 2-3 года в структуре гемагглютинина и нейраминидазы вируса гриппа А происходят точечные мутационные изменения, приводящие к появлению штаммовых различий, а через 10-15 лет в результате антигенных сдвигов могут возникать новые их варианты, обусловленные генетической рекомбинацией между вирусом человека и вирусами гриппа животных, птиц.

Сочетание гемагглютинина и нейраминидазы привело к возникновению 4-х серотипов вируса гриппа А – HoNI , HINI , H 2 N 2, H 3 N 2. При этом всякий раз такие глубокие изменения антигенной структуры V -АГ у вируса гриппа А приводили к тяжелым эпидемиям гриппа.

Устойчивость. Устойчив особенно при низких температурах при – 70 о , при 65 о С погибает через 5-10 минут, при 50 о С утрачивает свои инфекционные свойства через несколько минут. В кислотной, щелочной среде, под действием эфира и дезинфицирующих растворов быстро погибает, чувствителен к действию УФ-лучей и ультразвука. В глицерине может сохраняться несколько месяцев. Чувствителен к высыханию.

Патогенез и клиника. Воздушно-еапельный механизм передачи. Входные ворота – слизистые оболочки дыхательных путей. Редко – воздушно-пылевой.

Оболочные АТ нейтрализуют вирус и заболевание не возникает. При снижении иммунитета вирус внедряется в клетки цилиндрического эпителия слизистой оболочки. Клетки гибнут, а вирус пораждает другие клетки. Поверхностный слой слизистой оболочки гибнет, а вирус проникает в кровь, таким образом создаются условия для вторичной инфекции. Катаральные являения при гриппе обусловленывторичной инфекцией, в том числе условно-патогенной. Инкубационный период – 12часов-3 дня – высокая температура, возникают осложнения.

Начинается заболевание с общих штаммов. Чаще всего наблюдается лихорадка, озноб, головная и мышечная боль, разбитость, глазные симптомы (светобоязнь, слезотечение, жжение и боль при движении глаз). Позже присоединятся респираторные проявления – кашель, насморк, фарингит. С 3-4 дня начинается выздоровление, но возможны тяжелые осложнения.

Источники инфекции – больной. Вирус выделяется и в инкубационный период. Наиболее заразен больной в первые 3 дня болезни. К 5-му дню вирус исчезает из организма, но может оставаться до 7 дней и более. Выделяют вирус и больные легкой формы, работающие, общающиеся со здоровыми, а также – носители. Такие формы заболевания определяются вирусологически и серологически. Носительство длится несколько дней, особенно много носителей при гриппе С.

Иммунитет. Формируется в основном за счет антигемагглютининов, которые обладают вируснейтрализирующими свойствами – препятствуют адсорбции вирусов на чувствительной клетке. В формировании иммунитета играют роль также антинейраминидазные АТ. Кроме того организм от вируса защищает интерферон и другие ингибиторы, находящиеся в сыворотке крови. Иммунитет развивается типо- и штаммоспецифический. Так как идет постоянная смена подтипов вируса А, а перекрестного иммунитета нет, то защитить организм от этой инфекции пока не удается, также сложно прогнозировать направление изменчивости.

По длительности: вирус А – 1-2 года, вирус В – 3-5 лет.

Возбудитель Вич-инфекции

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) относят к семейству Retroviridae , роду лентивирусов. Вирионы вируса имеют сферическую форму. В сердцевине вириона содержатся две копии однонитевой РНК, соединенные на одном из концов водородными связями. Геномные белки вируса – обратная транскриптаза и внутренние белки р7 и р9. У вируса 9 генов, 3 из них кодируют структурные компоненты вириона: gag – внутренние белки, pol – обратную транскриптазу, env – типоспецифические белки суперкапсидной оболочки. Большое значение имеют регуляторные гены, образующие сложную систему регуляции синтеза вирусных компонентов. Они играют роль в переходе от латентной ВИЧ-инфекции к ее манифестации. Капсидная оболочка состоит из простых белков р18 и р24. Тип симметрии нуклеокапсида кубический. Суперкапсидная оболочка вируса образована двойным липидным слоем с расположенными на нем белковыми шипами из двух субъединиц (g р41 и g р120) и как конверт покрывает нуклеокапсид. Белки суперкапсидной оболочки – это сложные гликопротеины, выполняющие адресную и якорную функцию. Белки g р120 и g р41 являются и главными антигенными маркерами ВИЧ.

Антигенными свойствами обладают белки капсидной и суперкапсидной оболочек вируса, для которого характерна антигенная изменчивость, что сдерживает создание вакцины против ВИЧ-инфекции. Антигенная изменчивость вируса может наблюдаться доже в организме в ходе инфекции или носительства. В настоящее время различают два антигенных варианта ВИЧ1 и ВИЧ2. Первый распространен в Америке и Европе, а второй – в Западной и Центральной Африке.

Рецепторные белки ВИЧ g р120 и g р41 имеют тропизм к клеткам, несущим рецепторы CD 4. Это прежде всего Т-хелперы, а также клетки нейроглии, макрофаги, моноциты. Гибель Т-хелперов приводит к развитию иммунодефицита. Особый тип репродукции ВИЧ, включающий образование ДНК-транскрипта на матрице его РНК при участии обратной транскриптазы, и интеграция его в геном пораженной клетки, сложность регуляции функционирования вирусного генома ведут к длительному персистированию вируса в организме, обусловливая длительные инкубационный и латентнвый периоды болезни, ее обострения и прогрессирующее тяжелое течение.

В организме вирус находится в крови, проникает в слюну, сперму.

Источник, эпидемиология и патогенез ВИЧ-инфекции.

Различают следующие пути передачи инфекции: половой, парентеральный, трансплацентарный. Поэтому группы риска по заболеваемости ВИЧ-инфекцией в первую очередь составляют люди с заболеваниями крови, наркоманы, а также в силу профессиональной специфики врачи-лаборанты, хирурги, стоматологи. Прежде представление о ВИЧ-инфекции как о болезни прежде всего гомосексуалистов не соответствует действительности.

Проникая в организм с кровью, вирус в первую очередь атакует лимфоциты CD 4. Белки суперкапсидной оболочки вируса распознают эти рецепторы и взаимодействуют с ними. Инфицирование макрофагов происходит как самим вирусом, так и комплексами вирус-клетка.

После адсорбции, проникновения в клетку и депротеинизации вируса освобождается его РНК. За счет геномного фермента вируса обратной транскриптазы образуется ДНК-транскрипт, интегрирующий в клеточный геном. ДНК-провирус долгое время может существовать в неактивной форме. Клеточный ядерный фактор, активирующий транскрипцию клеточной ДНК, может активировать и транскрипцию ДНК-провируса. Это приводит к переходу от латентной формы инфекции к ее манифестации, хотя с момента инфицирования может пройти 10 лет и более.

Активная репродукция вирусов ведет к гибели поврежденных клеток и развитию клинических симптомов, прежде всего синдрома приобретенного иммунодефицита. Гибель Т-хелперов приводит к подавлению клеточного и гуморального иммунных ответов, а поражение макрофагов – к подавлению синтеза интерлейкина-1, снижению хемотаксиса и угнетению механизмов фагоцитоза. Инфицированные макрофаги становятся основным резервуаром вируса в организме, так как эти клетки не гибнут, а разносят вирус в различные органы и ткани, инфицируют новые Т-лимфоциты, взаимодействуют с ними в лимфоузлах.

ВИЧ-инфекция характеризуется многообразной патофизической и клинической картиной. Страдают не только органы иммунной системы, но и нервная, пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая системы. На фоне выраженного иммунодефицита развиваются вторичные бактериальные и рибковые инфекции, вызванные условно-патогенными микроорганизмами. Клиническим симптомом поздних стадий ВИЧ-инфекции является поражение ЦНС, развитие саркомы Капоши (гемангиома). Все симптомы развиваются постепенно и выраженность их индивидуальна.

Методы микробиологической диагностики ВИЧ-инфекции.

Диагностика ВИЧ-инфекции основана на выявлении антигенных маркеров ВИЧ: белков g р41, g р120, р18, р24, р7, р9. Для этого используют различные тест-системы для ИФА.

Высокой специфичностью обладают и методы генетического анализа с использованием вирусных нуклеиновых зондов и ПЦР.

Возможно выделение вирусов в культуре тканей из лимфоцитов с последующей идентификацией по ЦПД и в реакции вирусонейтрализации, но из-за сложности вирусологическое исследование мало употребительно: лишь в отдельных специализированных лабораториях.

В лабораторной диагностике также используются методы оценки иммунного статуса, выявляющие резкое угнетение клеток Т4 и уменьшение показателя Т4/Т8.

Для широкого обследования населения и отбора возможно инфицированных лиц применяют серологический метод диагностики – ИФА по обнаружению антител, но он не относится к методам ранней диагностики ВИЧ-инфекции.

Проблемы лечения и специфической профилактики ВИЧ-инфекции.

Для лечения ВИЧ-инфекции в настоящее время используют противовирусный препарат азидотимидин (ретровир), а также иммуностимуляторы и симптоматическую терапию, поскольку больные умирают от вторичных гнойных инфекций, вызываемых условно-патогенными бактериями и грибами, и от развития опухолей на фоне выраженного иммунодефицита.

Появляются сообщения и о новых активных препаратах, но на современном этапе медики констатируют, что их использование останавливает развитие выраженных клинических симптомов заболевания, но не освобождает клетки от провируса. Весьма перспективно создание средств, ингибирующих обратную транскриптазу.

В настоящее время ведутся исследования по созданию генно-инженерных, убитых и химических вакцин.