МДФд 29

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИРУСОВ С ЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ

Каждый конкретный вирус может поражать только конкретный тип (один или несколько) клеток. Это свойство вирусов лежит в основе их строго цитотропизма – способности к репликации в строго определенных клетках и органах макроорганизма.

Это явление обусловлено тем, что только та клетка является чувствительной к определенному вирусу, которая имеет на внешней мембране рецепторы для его адсорбции и, кроме того, обладает ферментами, осуществляющими его депротеинизацию.

Существуют три основных типа взаимодействия вирусов с клеткой.

Продуктивный тип (продуктивная инфекция) заканчивается образованием новых вирионов. При абортивном (абортивная инфекция) происходит прерывание инфекционного процесса в клетке и новые вирионы не образуются. Интегративный тип (интегративная инфекция) характеризуется встраиванием вирусной ДНК в геном клетки и совместной репликацией генома вируса (в виде провируса) с геномом клетки. В последнем случае происходит как бы совместное сосуществование вируса и клетки, такой процесс называется еще вирогенией.

При продуктивной инфекции размножение вирусов в чувствительной клетке осуществляется путем последовательной смены пяти основных этапов: прикрепления вириона к поверхности клетки, проникновения в нее нуклеиновой кислоты вируса (процесс ее освобождения от белоксодержащих оболочек называется депротеинизацией), синтеза компонентов вируса, сборки вирионов (при этом места сборки вирионов могут проявляться в виде внутриклеточных включений), выхода вирионов из клетки.

При этом за прикрепление (адсорбцию) вирусной частицы на клетке отвечают прикрепительные белки, взаимодействующие с рецепторами адсорбции на ее поверхности. Роль таких прикрепительных белков у сложных вирусов играют шипы суперкапсида, а у простых – белки капсида.

В клетку вирус проникает двумя основными путями: виропексисом (рецепторным эндоцитозом) или путем слияния мембран. Причем, один и тот же вирус может использовать для проникновения в клетку обе способа.

При виропексисе место адсорбции вириона впячивается внутрь, пока не сформируется эндоцитозный пузырек, в котором и происходит депротеинизация.

При слиянии мембран внешняя оболочка вируса сливается в клеточной мембраной и сердцевина вируса оказывается непосредственно в цитоплазме клетки, в которой нуклеиновая кислота уже окончательно освобождается от капсидных белков.

Компонентами вируса, синтезируемыми в клетке, являются вирусные белки и нуклеиновая кислота (т.е. вирусный геном).

В процессе синтеза вирусных белков различают синтез ранних белков (до момента репликации вирусной нуклеиновой кислоты) и поздних (синтезируемых после репликации вирусной нуклеиновой кислоты).

О вариантах репликации нуклеиновой кислоты вируса, т.е. множественного репликации его генома, будет сказано ниже.

В местах сборки вирусные частицы могут скапливаться в больших количествах, что, вкупе с реакцией клетки на скопление вирионов, может внешне проявляться в виде внутриклеточных включений.

Готовые вирионы выходят из клетки или путем ее лизиса или посредством почкования от ее мембраны (как внешней, так и, например, мембраны эндоплазматического ретикулума).

У всех ДНК-геномных вирусов транскрипция вирусного генома происходит по так называемому «магистральному пути молекулярной биологии»: на матрице вирионной ДНК собирается информационная РНК, которая в свою очередь служит матрицей для синтеза вирусных белков.

У РНК-геномных вирусов возможны три варианта транскрипции вирусного генома.

У РНК-геномных вирусов с негативным геномом вирионная минус-нить служит матрицей для синтеза информационной РНК, на матрице которой собираются вирусные белки.

У РНК-геномных вирусов с позитивным геномом вирионная плюс-нить, после множественного копирования, используется как матрица для синтеза вирусных белков.

У ретровирусов на матрице вирионной РНК собирается ДНК, которая используется как матрица для синтеза информационной РНК, служащей, в свою очередь, матрицей для синтеза вирусных белков.

ДНК-геномные вирусы собираются, как правило, в ядре. В цитоплазме собираются лишь Hepadna- и Poxviridae. Все РНК-геномные вирусы собираются в цитоплазме.

Исходы вирусной инфекции для конкретной клетки зависят от того, в каком состоянии находится в этой клетки вирусная нуклеиновая кислота, т.е., собственно, сам вирус.

Если нуклеиновая кислота клетки интегрирована в ее геном, то вирусная инфекция летки может привести к опухолевому перерождению клетки или развитию латентной инфекции. Такие же последствия для клетки несет нахождение в ней вирусной нуклеиновой кислоты в виде плазмиды.

В случае продуктивной инфекции клетка из нее выходят сформировавшиеся вирионы или путем ее лизиса, или без такового.

ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИКИ ВИРУСОВ

Фенотипическая изменчивость у вирусов, подобно тому, в каком это понимается у бактерий, определена лишь у представителей некоторых семейств.

Генотипическая изменчивость у вирусов, как и у форм клеточной жизни, бывает мутационная и рекомбинационная. Мутационная изменчивость вирусов ничем принципиально не отличается от мутационной изменчивости бактерий, а генотипическая осуществляется совершенно другими механизмами, как, например, генетическая рекомбинация, генетическая реактивация, комплементация и фенотипическое смешивание (последний из которых можно рассматривать и как своеобразную разновидность изменчивости фенотипической).

Генетическая рекомбинация вирусов происходит при проникновении в клетку двух вирусов. В этом случае при их совместной репликации может произойти «обмен» генами, в результате чего в геноме вирионов, вышедших из клетки, часть генов будет от одного вируса, а часть – от другого.

При совместной репликации в одной клетке двух одинаковых вирусов, у которых инактивированы разные части генома, вирусное потомство содержит полностью активированный геном, поскольку одна часть генома (а именно – активированная) берется от одного вируса, а другая (тоже активированная – от другого).

При проникновении в клетку двух вирусов один из них может детерминировать синтез в клетке белка, ответственного за репродукцию другого вируса.

Фенотипическим смешиванием называется такое явление, когда – опять же при совместной репликации в одной клетке двух вирусов – вирионы вновь образованных вирусов будут содержать нуклеиновую кислоту одного вируса, а капсидную оболочку – другого.

ВИРУСНЫЕ ИНФЕКЦИИ

Вирусы могут вызывать два основных патологических процесса: инфекционные болезни (вирусные инфекции) и опухоли.

При этом, в отличие от бактериальных, при вирусных инфекциях возможна интегративная инфекция (вирогения), присутствует стадия вирусемии (кроме тех инфекций, при которых вирус-возбудитель распространяется по организму нейрогенным путем), очень часто вследствие поражения вирусом иммунокомпетентных клеток, развиваются различные иммунопатологические состояния (чаще – иммунодефицит), а некоторые вирусы могут пожизненно персистировать в организме человека.

При интегративной вирусной инфекции нуклеотидные последовательности вируса интегрированы в геном клетки и называются провирусом. Провирус может не транскрибироваться, в этом случае вирусная инфекция внешне никак себя не проявляет – просто все потомство инфицированной клетки содержит в своем геноме провирус.

В ряде случаев провирус может транскрибироваться. В этом случае возможны два варианта развития событий.

Если провирус транскрибируется частично, то в клетке синтезируется лишь часть вириона. Так, например, клетка, инфицированная вирусом гепатита В, в ряде случае продуцирует лишь суперкапсидную оболочку вириона вируса гепатита В (так называемый HBs-антиген).

И, наконец, если провирус транскрибируется полностью, то развивается продуктивная инфекция с синтезом полноценных вирионов.

В случае активации персистирующего вируса у человека может развиться рецидив заболевания, вызываемого персистрирующим вирусом, или разовьется другое заболевание, вызываемое тем же вирусом, или персистирующий вирус может активировать иной вирус, который вызовет соответствующее (то есть то, этиологическим факторов которого он является) заболевание.

Термин «инфекционность» в вирусологии используется как аналог термина «вирулентность» в бактериологии.

Инфекционность вирусов по отношению к конкретным клеткам опосредуется их цитопатическим и иммуноопосредованным действием. Под цитопатическим действием вирусов понимают повреждение ими клеток вплоть до гибели последних. Об иммуноопосредованной поражении говорят в случае инициирования вирусами аутоиммунной реакции по отношению к пораженным клеткам.

Инфекционность вирусов по отношению к макроорганизму в целом обуславливается их иммунотропным действием (т.е. поражением иммунокомпетентных клеток), толерогенным действием (т.е. индуцированием развития по отношению к себе иммунологической толерантности), онкогенным действием (т.е. индуцированием опухолевого перерождения пораженных клеток), тератогенным действием (т.е. поражением плода).

После проникновения вируса в организм человека происходит его репликация в первичном органе-мишени, после чего вирионы попадают в кровь (как правило). Нахождение в крови вирусов называется вирусемией. С кровью вирусы разносятся по организму человека, проникая и реплицируясь во вторичных органах-мишенях. При этом первичные и вторичные органы-мишени чаще всего бывают разными, а клиническая картина вирусной инфекции обуславливается, как правило, поражением именно вторичных органов-мишеней.

ОСОБЕННОСТИ ПРОТИВОВИРУСНОГО ИММУНИТЕТА

Антивирусные антитела действуют только на внеклеточную форму существования вируса – вирион – или до его проникновения в клетку или после его выхода из инфицированной клетки, перед его проникновением в соседние.

Антитела действуют и на инфицированную вирусом клетку, активируя на ее поверхности комплемент и обуславливая тем самым ее лизис.

Уничтожают инфицированную вирусом клетку так же NK-клетки и цитотоксические лимфоциты (Т-киллеры).

Интерферон делает клетки, расположенные вокруг той клетки, которая поражена вирусом, нечувствительными (в них вирус не может реплицироваться). Таким образом, дальнейшее распространение вируса становиться невозможным.

Роль фагоцитов при вирусных инфекциях неоднозначна. С одной стороны, макрофаги, поглощая вирусы индуцируют развитие специфического иммунного ответа, т.е. противовирусного иммунитета. С другой стороны, макрофаги и другие фагоцитирующие клетки не могут инактивировать поглощенные вирионы (даже если они фагоцитируются в составе иммунных комплексов, последние распадаются в кислой среде внутри клетки и вирус может даже репродуцироваться в фагоците) и способствуют их распространению по макроорганизму.

ЛЕЧЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКА ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Все химиотерапевтические средства, которые применяют при вирусных инфекциях, можно классифицировать на четыре основных группы: этиотропные препараты (действующие на сам вирус), иммуномодулирующие препараты (неспецифически стимулирующие противовирусный иммунитет), патогенетические препараты (действующие на то или иное патогенетическое звено конкретной вирусной инфекции), симптоматические препараты (подавляющие проявления того или иного симптома вирусной инфекции).

В настоящее время с помощью вакцинации можно предотвратить развитие желтой лихорадки, натуральной оспы, бешенства, кори, краснухи, эпидемического паротита (для иммунопрофилактики этих инфекций используются живые вакцины), полиомиелита (используется как живая, так и убитая – инактивированная – вакцина), клещевого энцефалита, гепатита А (инактивированные вакцины), гепатита В (генно-инженерная вакцина).

Для иммунотерапии вирусных инфекций применяют иммуноглобулины, интерферон и интерфероногены (препараты, индуцирующие синтез эндогенного интерферона).

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Для лабораторной диагностики вирусных инфекций используются цитологический (точнее – цитоскопический), вирусологический, серологический (как правило, метод парных сывороток для выявления нарастания титра специфических антител) и молекулярно-генетический (ПЦР) методы.

Вирусологический метод заключается в выделении вируса из патологического материала и его идентификации.

Культивировать вирусы можно в курином эмбрионе, культуре клеток, в организме лабораторного животного.

Выявление наличие вируса в системе культивирования называется индикацией, определение типа выделенного вируса – идентификацией, которая проводится с помощью серологических реакций.

Для культивирования вирусов используются 5-7-девные, реже – 10-11-дневные куриные эмбрионы.

Наиболее часто куриный эмбрион заражают патологическим материалом одним из пяти основных способов: на хорион-аллантоисную оболочку, в хорион-аллантоисную полость, в полость желточного мешка, в полость амниона, в тело эмбриона.

О репликации вируса в курином эмбрионе свидетельствуют гибель эмбриона, морфологические изменения эмбриона или его оболочек, положительная реакция агглютинации с жидкостью из той полости, в которую производилось заражение.

Для идентификации вируса, выделенного путем культивирования в курином эмбрионе, используют реакцию нейтрализации (в том числе ее разновидность – реакцию торможения гемагглютинации), реакцию связывания комплемента.

Чаще всего для культивирования вирусов используют однослойные перевиваемые культуры клеток.

Вирусы, реплицируясь в них, могут оказывать цитопатическое действие – любое изменение клеток монослоя, включая бляшкообразование и цветную пробу. Кроме этого для индикации можно ставить реакцию гемадсорбции, а также РИФ. В последнем случае одновременно с индикацией проводится и идентификация вируса.

Феномен бляшкообразования проявляется, когда на зараженный вирусом монослой клеток помещают слой агара с добавлением индикатора (чаще всего – обесцвеченного фуксина). Вирус, выйдя из пораженной клетки, в этом случае может поразить только рядом лежащие клетки и за ограниченное время сформирует локальное скопление погибших клеток, которые вследствие отсутствия метаболизма не будут изменять цвет агара. Живые же клетки, накапливающие в процессе метаболизма кислые продукты, будут восстанавливать фуксин, который окрасить агар в красный цвет. Бесцветные зоны и называются бляшками. Их морфология может зависеть от вида вируса, а по их количеству можно рассчитать концентрацию вируса в исходном материале.

Феномен цветной пробы имеет тот же принцип, только меняется (в случае отсутствие вируса) цвет культуральной жидкости. В случае репродукции вируса, убивающего культуру клеток, их метаболизм прекращается, кислые продукты не образуются и, так как рН среды не сдвигается в кислую сторону, индикатор, присутствующий в культуральной среде, не изменяет цвет.

Кроме РИФ для идентификация вируса, культивируемого в культуре клеток, можно использовать реакцию нейтрализации (в том числе ее разновидность – реакцию торможения гемадсорбции), а также реакцию связывания комплемента.

Вид животного, использующегося для вирусологического метода исследования (диагностики), а также способ его заражения, зависит от вида выделяемого вируса.

О репликации вируса в организме животного свидетельствует заболевание или гибель последнего.

Для идентификации выделенного вируса используется реакция нейтрализации.

Экспресс-методы диагностики вирусных инфекций можно условно классифицировать на две группы: малоспецифические и высокоспецифические.

К малоспецифическому экспресс-методу диагностики относится цитоскопический, при котором в пораженных клетках выявляют внутриклеточные включения, образующиеся в местах сборки вирионов. Такие включения могут быть как внутриядерные (например, при аденовирусной инфекции), так и цитоплазматические (например, включения Бабеша-Негри при бешенстве).

К высокоспецифическому экспресс-методу диагностики вирусных инфекций относится обнаружение пораженных вирусом клеток с помощью серологических реакций с мечеными антителами, которые реагируют со специфическими вирусными антигенами в составе инфицированных клеток.

МДФд-29Г. Тестовые вопросы по теме занятия

Первым был открыт вирус:

-табачной мозаики

ящура

жёлтой лихорадки

саркомы кур

бактериофаг

Вирусы открыл:

-Ивановский

Пастер

Кох

Ру

Левенгук

Основные отличия вирусов от других форм жизни:

-вирион содержит только один тип нуклеиновой кислоты

вирион содержит два типа нуклеиновой кислоты

-вирусы не имеют клеточного строения

вирусы имеют клеточное строение

-у вирусов отсутствуют собственные белоксинтезирующие и энергозапасающие системы

вирусы имеют собственные белоксинтезирующие и энергозапасающие системы

-вирусы могут интегрироваться в клеточный геном

вирусы не могут интегрироваться в клеточный геном

Большинство семейств ДНК-геномных вирусов содержат:

-двухцепочечную ДНК

одноцепочечную ДНК

Простые вирусы:

-Adenoviridae

-Papillomaviridae

-Polyomaviridae

Poxviridae

Herpesviridae

Hepadnaviridae

-Parvoviridae

-Circinoviridae

Сложные вирусы:

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

-Poxviridae

-Herpesviridae

-Hepadnaviridae

Parvoviridae

Circinoviridae

Содержат одноцепочечную ДНК:

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

Poxviridae

Herpesviridae

Hepadnaviridae

-Parvoviridae

-Circinoviridae

Содержат двухцепочечную ДНК:

-Adenoviridae

-Papillomaviridae

-Polyomaviridae

-Poxviridae

-Herpesviridae

-Hepadnaviridae

Parvoviridae

Circinoviridae

Большинство семейств РНК-геномных вирусов содержат:

двухцепочечную РНК

-одноцепочечную РНК

РНК-геномные вирусы:

-Retroviridae

-Togaviridae

-Flaviviridae

-Coronaviridae

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

РНК-геномные вирусы:

-Paramyxoviridae

-Rhabdoviridae

-Filoviridae

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

РНК-геномные вирусы:

-Orthomyxoviridae

-Bunyaviridae

-Arenaviridae

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

РНК-геномные вирусы:

-Picornaviridae

-Caliciviridae

-Reoviridae

Parvoviridae

Circinoviridae

Содержат двухцепочечную РНК:

Retroviridae

Togaviridae

Flaviviridae

Coronaviridae

-Reoviridae

Простые вирусы:

Retroviridae

Togaviridae

Flaviviridae

Coronaviridae

-Picornaviridae

-Caliciviridae

Позитивный геном содержат:

-Retroviridae

-Togaviridae

-Flaviviridae

-Coronaviridae

Paramyxoviridae

Rhabdoviridae

Filoviridae

Негативный геном содержат:

-Paramyxoviridae

-Rhabdoviridae

-Filoviridae

-Orthomyxoviridae

-Bunyaviridae

-Arenaviridae

Togaviridae

Flaviviridae

Фрагментированный геном содержат:

Paramyxoviridae

Rhabdoviridae

Filoviridae

-Orthomyxoviridae

-Bunyaviridae

-Arenaviridae

-Reoviridae

Инфекционные нуклеиновые кислоты, не содержащие белковой оболочки:

вирионы

-вироиды

прионы

плазмиды

Инфекционные белки, не содержащие нуклеиновых кислот:

вирионы

вироиды

-прионы

плазмиды

Простые вирусы имеют:

-форму икосаэдра

пулевидную форму

нитевидную форму

кирпичеобразную форму

округлую форму

Большинство сложных вирусов имеют:

форму икосаэдра

пулевидную форму

нитевидную форму

кирпичеобразную форму

-округлую форму

Вирусы семейства Rhabdoviridae имеют:

форму икосаэдра

-пулевидную форму

нитевидную форму

кирпичеобразную форму

округлую форму

Вирусы семейства Filoviridae имеют:

форму икосаэдра

пулевидную форму

-нитевидную форму

кирпичеобразную форму

округлую форму

Вирусы семейства Poxviridae имеют:

форму икосаэдра

пулевидную форму

нитевидную форму

-кирпичеобразную форму

округлую форму

ДНК в составе вириона:

линейная

кольцевая

-или линейная или кольцевая

РНК в составе вириона:

линейная

кольцевая

-или линейная или кольцевая

Процесс сборки ДНК-геномных вирусов происходит:

в цитоплазме

в ядре

-как правило, в ядре, а некоторых – в цитоплазме

как правило в цитоплазме, а некоторых – в ядре

Какие ДНК-геномные вирусы собираются в цитоплазме:

Adenoviridae

Papillomaviridae

Polyomaviridae

-Poxviridae

Herpesviridae

-Hepadnaviridae

Parvoviridae

Circinoviridae

Процесс сборки РНК-геномных вирусов происходит:

-в цитоплазме

в ядре

как правило, в ядре, а некоторых – в цитоплазме

как правило в цитоплазме, а некоторых – в ядре

У РНК-геномных вирусов с позитивным геномом («плюс-нить») транскрипция вирусного генома происходит по схеме:

вирионная РНК служит матрицей для синтеза информационной РНК, на матрице которой собираются вирусные белки

-вирионная РНК, после множественного копирования, используется как матрица для синтеза вирусных белков

на матрице вирионной РНК собирается ДНК, которая используется как матрица для синтеза информационной РНК, служащей, в свою очередь, матрицей для синтеза вирусных белков

У РНК-геномных вирусов с негативным геномом («минус-нить») транскрипция вирусного генома происходит по схеме:

-вирионная РНК служит матрицей для синтеза информационной РНК, на матрице которой собираются вирусные белки

вирионная РНК, после множественного копирования, используется как матрица для синтеза вирусных белков

на матрице вирионной РНК собирается ДНК, которая используется как матрица для синтеза информационной РНК, служащей, в свою очередь, матрицей для синтеза вирусных белков

У ретровирусов транскрипция вирусного генома происходит по схеме:

вирионная РНК служит матрицей для синтеза информационной РНК, на матрице которой собираются вирусные белки

вирионная РНК, после множественного копирования, используется как матрица для синтеза вирусных белков

-на матрице вирионной РНК собирается ДНК, которая используется как матрица для синтеза информационной РНК, служащей, в свою очередь, матрицей для синтеза вирусных белков

Как называется такая форма изменчивости вирусов, когда в результате совместной репликации в одно клетке двух вирусов происходит «обмен генами», в результате чего в геноме вирионов, вышедших из клетки, часть генов будет от одного вируса, а часть – от другого:

-генетическая рекомбинация

генетическая реактивация

комплементация

фенотипическое смешивание

Как называется такая форма изменчивости вирусов, когда в результате совместной репликации в одной клетке двух одинаковых вирусов, у которых инактивированы разные части генома, вирусное потомство содержит полностью активированный геном, поскольку одна часть генома (а именно – активированная) берется от одного вируса, а другая (тоже активированная – от другого):

генетическая рекомбинация

-генетическая реактивация

комплементация

фенотипическое смешивание

Как называется такая форма изменчивости вирусов, когда в результате совместной репликации в одно клетке двух вирусов вирионы вновь образованных вирусов будут содержать нуклеиновую кислоту одного вируса, а капсидную оболочку – другого:

генетическая рекомбинация

генетическая реактивация

комплементация

-фенотипическое смешивание

Как называется такая форма изменчивости вирусов, когда в результате совместной репликации в одно клетке двух вирусов один из них может детерминировать синтез в клетке белка, ответственного за репродукцию другого вируса