20. Пикорновирусы: репликация, биологические свойства и представители

(эти вирусы вызывают некоторые заболевания: полиомиелит человека, ящур крупного рогатого скота и др.) (+) РНК

Геном представлен одной молекулой одноцепочечной (+) РНК размером 7,2—8,4 тн. Геномная РНК полиаденилирована на З'-конце и имеет белок VPg, связанный ковалентно с 5'-концом. Геномная РНК обладает инфекционностью, т.е. функционирует как мРНК, имеет одну открытую рамку считывания и транслируется в полипротеин, который затем расщепляется на 11 индивидуальных белков. Пикорнавирусы содержат 60 копий каждого из 4 капсидных белков: VP1, VP2 и VP3 (м.м. каждого 30000) и VP4 (м.м. 7000-8000) и 1 копию небольшого белка VPg. Кроме того, в вирионах многих пикорнавирусов были обнаружены минорные белки, функция которых неизвестна. Полиовирус явился моделью для расшифровки репликации всех РНК-вирусов, в том числе и пикорнавирусов. Кроме полиовируса, существенный вклад в этот процесс внесло изучение репликации вируса ящура.

Клеточными рецепторами для полиовируса, коксаки В вирусов, эховирусов и некоторых риновирусов человека являются иммуноглобулины. Для других пикорнавирусов рецепторами клеточной поверхности служат другие молекулы, включая гепаринсульфат, липопротеины низкой плотности, экстрацеллюмерные протеины и интегрины. После проникновения в клетку и разрушения оболочки вириона VPg отделяется от вирионной РНК клеточными ферментами. Пикорнавирусы обладают КЭП - независимым механизмом трансляции. Рибосомы связываются с 5'-нетранслируемой областью генома вируса, известной как рибосомальный входной сегмент. Этот сегмент вирусной геномной РНК связывается специфически с клеточными белками, которые играют ключевую роль в начале синтеза вирусных белков и РНК. Геномы всех пикорнавирусов имеют З'-поли (А) участок, который кодируется скорее вирусом, чем добавляется полиаденилирующими ферментами клетки-хозяина. Функция этих поли(А) сегментов неизвестна, но их длина, казалось, прямо коррелировала с инфекционностью вируса — РНК геном пикорнавирусов содержит одну открытую рамку считывания, которая транслируется в один полипротеин. Полипротеин расщепляется посттрансляционно кодируемой вирусом протеиназой с образованием 11 или 12 белков. 5'-концевая область генома кодирует структурные белки VP4, VP2, VP3 и VP1 в указанном порядке. Средняя область кодирует неструктурные вирусные белки, включая одну вирусную протеазу. 3'-конец генома кодирует другие неструктурные белки, включая вторую протеазу и РНК-зависимую РНК полимеразу.

Синтез вирусной РНК происходит в репликативном комплексе, который включает РНК матрицы, кодируемую вирусом РНК полимеразу и несколько других вирусных и клеточных белков, тесно связанных с вновь собранными гладкими цитоплазматическими структурами. Синтез комплиментарных цепей начинается на З'-концах вирионной РНК с использованием белка VPg в качестве праймера. Основную массу репликативных продуктов в репликативном комплексе составляют полноразмерные комплиментарные (-)РНК, среди которых встречаются плюс-цепи, транскрибированные одновременно вирусной РНК-полимеразой.

Стратегия одноцепочечных + РНК геномных вирусов. Это простейшая модель стратегии, заключающаяся в функционировании нуклеиновой кислоты вириона (т.е. РНК) в качестве мРНК. Примером таких вирусов являются пикорна-(полиовирусы). Эти вирусы имеют геном позитивной полярности +РНК. После вхождения в клетку геномная РНК (мРНК) непосредственно связывается с рибосомами и транслируется в различные вирусные белки. У полиовирусов она связывается с крупной полирибосомой и продуцируется одна огромная полипротеиновая молекула белка предшественника.

Схема репродукции полиовирусов

Затем протеазы из нее нарезают структурные белки сердцевины и капсида. Кодируемая вирусом РНК полимераза, известная как РНК-транскриптаза, синтезирует комплементарную (-) цепь РНК, используя геномную РНК в качестве матрицы. В свою очередь, вновь синтезированные молекулы (-)РНК сохраняются в качестве матрицы для дальнейшей наработки необходимого количества геномной (+) нитевой РНК. Вновь образованные молекулы РНК могут сохраняться в цитоплазме как мРНК или использоваться как молекулы предшественники вирионной (геномной) РНК. Процесс завершается самосборкой вирионов и упаковкой геномной +РНК в капсиды.

Из-за отсутствия КЭП-структуры на 5'-конце у пикорнавирусных мРНК эти вирусы способны вовлекать необычный механизм прекращения трансляции клеточных мРНК; одна из протеаз пикорнавирусов инактивирует КЭП-структурный комплекс, который необходим для присоединения клеточных мРНК к рибосомам. Таким образом, репликация пикорнавирусов характеризуется не только цитоцидным эффектом, но также очень эффективной продукцией новых вирионов. После эклипс периода и менее чем за 3 часа урожай может достичь 103 вирионов на 1 клетку.

Вирус гепатита А обычно трудно адаптируется к размножению в культуре клеток.

Коксаки- и ЭСНО-инфекций. Проявляются энтеровирусные инфекции внезапным повышением температуры, слабостью, нередко катарами верхних дыхательных путей и кишечника.

При наиболее частой спинальной форме полиомиелита температура через один-два дня резко снижается и вслед за этим в ближайшие часы возникают параличи проксимальных отделов нижней конечности (редко двух) как следствие разрушения по-лиовирусом двигательных нейроцитов передних рогов спинного, мозга.

Коксаки- и ЕСНО-инфекции - лихорадочные болезни с синдромами поражений сердца и реже центральной нервной системы, но без параличей. Кроме того, вирусы Коксаки являются этиологическим фактором эпидемической миалгии и тяжелой пустулезной ангины, а вирусы ECHO - гастроэнтеритов и диарей. Источником всех трех энтеровирусных инфекций является больной человек и вирусоноситель. Наиболее восприимчивы к ним дети в возрасте 4 мес. - 10 лет.

Передаются энтеровирусы фекально-оральным путем, а в ранние периоды заболевания при ангине и катарах верхних дыхательных путей - аэрогенно-капельным.

Ультра-структура и свойства. Структура пикорнаэнтеровирусов очень проста. Они содержат цельно-линейную однонитчатую РНК, обладают кубической симметрией и икосаэдральной формой капсида. Диаметр вирусных частиц варьирует от 20 до 30 нм. По антигенной структуре энтеровирусы крайне неоднородны и перекрестного иммунитета между ними не возникает. Так как в составе энтеровирусов отсутствуют липиды, то они устойчивы к эфиру и жирорастворителям.

Распространение. Энтеровирусы широко распространены в природе. Основными их резервуарами в окружающей среде являются фекалии и хозяйственно-бытовые сточные воды. В реч­ной и водопроводной воде энтеровирусы выживают при температуре 18-20 °С около месяца, на овощах и фруктах - 10-20 дней, в почве - месяцами. В связи с этим возникает необходимость систематического определения зараженности внешней среды энтеровирусами и проведения профилактических мероприятий.

Иммунитет. После заражения энтеровирусами прежде всего вырабатываются вируснейтрализующие антитела, которые со­храняются на протяжении всей жизни. Комплементсвязываю-щие и преципитирующие антитела возникают позже и через несколько месяцев могут совсем исчезнуть. Кроме гуморального иммунитета, развивается местная тканевая резистентность, по-видимому, обусловленная наличием в кишечнике повышенного содержания вируснейтрализующих антител, относящихся к IgAS. Постинфекционный иммунитет стойкий, но имеет типо-специфический характер. Неболевшие приобретают иммунитет путем неприметной иммунизации при вирусоносительстве или после абортивных форм энтеровирусных инфекций.

Профилактика и лечение энтеровирусных инфекций. Специфическая профилактика проводится только в отношении полиомиелита. Чаще всего применяется живая ослабленная вакцина Сейбина, которая представляет собой смесь адаптированных к эпителию кишечника трех типов полиовируса, полученных на первичной культуре клеток почек африканских зеленых мартышек. Выпускается она в виде жидкого препарата красновато-оранжевого цвета и принимается через рот. Первичную иммунизацию этой вакциной начинают с 3-месячного возраста, вводя ребенку за 1 ч до еды капельницей 0,2 мл препарата per os с последующими повторениями в 4 и 5 мес. Ревакцинируют од­нократно в полтора года, два и шесть лет. Во многих странах для профилактики полиомиелита используют трехвалентную вакцину Солка, содержащую инактивированные формалином три антигенных типа полиовируса. Вводится она внутримышечно или подкожно. Благодаря массовой вакцинации детского на­селения заболеваемость полиомиелитом снизилась до единичных случаев. При общении с больным полиомиелитом все контактные люди должны получить оральную полиомиелитную вакцину; полностью привитым назначают одну дозу, а непривитым - три (по схеме первичной иммунизации).

Получить вакцины против других энтеровирусных инфекций не удается из-за наличия большого количества серотипов вирусов Коксаки и ECHO. Специфических средств лечения энтеровирусных инфекций нет.