Общая характеристика. Вирусы гриппа, вирусы гепатитов, ВИЧ»

Вирусы – это неклеточная форма жизни. Все вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты.

История. 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 частицами, которые проходят через мелкопористые бактериальные фильтры. Поскольку инфекционное начало было значительно меньше по размеру, чем все известные до тех пор живые организмы, ученый не рискнул предположить, что столкнулся с неизвестными живыми существами и дал инфекционному агенту название «вирус» (лат.) – яд. Лишь значительно позже было доказано, что вирусы – живые существа.

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.

Происхождение. Вопрос о происхождении вирусов является предметом многих исследований и дискуссий. В настоящее время существует несколько версий происхождения вирусов:

1. вирусы – потомки неклеточных форм живых паразитических микроорганизмов (параллельная ветвь эволюции);

2. вирусы – результат регрессивной эволюции одноклеточных микроорганизмов (венец паразитизма);

3. вирусы занесены на Землю из космоса, метеоритами, например (вирусы – пришельцы);

4. вирусы произошли из клеточных элементов, ставших автономными системами (результат эволюции клетки).

Формы существования. У вирусов наблюдается большое разнообразие форм и биологических свойств, однако все они имеют общие черты строения. Для вирусов характерны две формы существования: внеклеточная (покоящаяся – вирион) и внутриклеточная (вегетативная). Все свойства и признаки живого вирус проявляет лишь находясь в чужой клетке-хозяине. Вне клетки вирусные частицы способны лишь выживать и заражать здоровые клетки.

Строение вируса. Зрелые частицы вирусов называют вирионами (внеклеточная форма). В центре вириона находится нуклеиновая кислота, которая окружена капсидом. Нуклеиновая кислота вируса является носителем наследственных свойств, а капсид защищают вирус и способствуют проникновению вируса в клетку.

Капсид состоит из белковых субъединиц, называемых капсомерами. Зрелый вирус по химической структуре является нуклеокапсидом. В зависимости от формы капсида вирусы подразделяют на кубоидальную, сферическую, палочковидную и сперматозоидную формы.

Если вирус окружен только однослойным белковым капсидом, то он считается простым. У сложных вирусов поверх капсида распологается вторая оболочка – суперкапсид (пеплос), которая образуется при выходе вируса из клетки хозяина. Вирусный капсид при этом обволакивается внутренней поверхностью цитоплазматической мембраны клетки хозяина и образуется один или несколько слоев дополнительной оболочки. Такую оболочку имеют только некоторые вирусы, например, вирусы бешенства, герпеса. Борьба организма с такими вирусами затруднена, поскольку иммунная система распознает оболочку-суперкапсид как собственную клетку (принимает вирус за клетку своего же организма, вирус «маскируется» под клетку-хозяина).

Суперкапсид некоторых вирусов «украшен» капсомерами в виде шипов (эти шипы тупые, грибовидные). Такие вирусы называются пепломерами (вирус гриппа). Как правило, «шипы» облегчают проникновение вируса в клетку-хозяина, поскольку обеспечивают взаимодействие с рецепторами оболочки клетки.

Кроме белков оболочки, вирусы также содержат внутренние белки, связанные с нуклеиновой кислотой (для ее стабилизации). Некоторые вирусы также имеют ферменты агрессии, способствующие проникновению в клетку-хозяина и размножению в ней. А вот ферментов обмена веществ у них нет, поскольку вирусы не имеют собственного метаболизма, для своей жизнедеятельности перестраивают ферментную систему клетки-хозяина.

Геном вирусов. 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 однонитчатую РНК, а содержащие ДНК – двунитчатую ДНК. В соответствии с двумя типами генетического вещества вирусы подразделяют на РНК- и ДНК-содержащие.

Несмотря на простоту строения, вирусы чрезвычайно изменчивы.

Как и все живые существа, вирусы мутируют, при этом изменяются их свойства (например, чувствительность к температуре) и антигенная структура (многообразие вирусов из-за мутаций затрудняет формирование иммунитета к ним (пример – вирус гриппа, всего с двумя антигенами, но множеством штаммов из-за их мутаций и различных сочетаний)).

При одновременном заражении клетки хозяина двумя вирусами может произойти обмен отдельными генами между ними (рекомбинация) и образуются новые вирусы- рекомбинанты, содержащие гены двух родителей.

Уже инактивированный (обезвреженный) вирус может «выздороветь» при скрещивании с полноценным, что приводит к спасению инактивированного вируса – происходит генетическая реактивация генов.

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

1. адсорбция на поверхности клетки-хозяина, за счет рецепторов вириона и клетки. У сложных вирионов рецепторы располагаются на поверхности оболочки в виде шиповидных выростов, у простых вирионов – на поверхности капсида;

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;

3. дезинтеграция – «раздевание» вируса. 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;

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

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;

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

Первый тип – продуктивная инфекция – характеризуется образованием новых вирионов в клетке хозяина. Поскольку заканчивается все разрушением клетки-хозяина, такой тип развития вируса называется литическим, а вирусы – инфекционными.

Второй тип – абортивная инфекция заключается в том, что обрывается репликация нуклеиновой кислоты («не повезло» вирусу J)).

Третий тип – характеризуется встраиванием вирусной нуклеиновой кислоты в ДНК клетки хозяина; возникает форма сосуществования вируса и клетки хозяина (вирогения). Реплицируя собственную ДНК, клетка вместе с ней реплицирует и ДНК вируса. Такой тип развития называется лизогенным, а вирусы – интеграционными. Заканчивается все тем, что однажды ДНК вируса выстраивается из генома клетки и вирус переходит к литическому типу развития.

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 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 многие животные. Некоторые вирусы поражают только один вид животного, например, вирус чумы собак поражает только собак. Имеются вирусы, к которым животные не чувствительн ы – 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. Это объясняется наличием у клеток видовой реактивности.

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.

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

Классификация вирусов. В зависимости от видовой принадлежности клетки-хозяина все вирусы подразделяются на поражающие человека, животных, насекомых, бактерии и растения. Вирусы, поражающие бактериальные клетки, называются фаги и широко используются для диагностики и лечения заболеваний человека и животных.

В основе научной классификации вирусов лежит строение их генома и особенности оболочки. В соответствии с двумя типами генетического вещества вирусы подразделяют на РНК- и ДНК-содержащие. К ДНК-содержащим относятся 6 семейств, РНК-содержащим – 11 семейств.

Семейство	Почему так называется?	Таксономический признак	Представители
ДНК-содержащие
Аденовирусы	«adenos» (греч.) –железа, выделяются из аденоидов носоглотки	2-ух нитчатая ДНК, отсутствие внешней оболочки	Аденовирусы
Паповавирусы	по названию представителей	Вирус па пиломы, по лиомы и ва куолизирующий вирус, являются онкогенными
Парвовирусы	«крошечные» вирусы	1-нитчатая ДНК, отсутствие внешней оболочки	Аденоассоциированные вирусы, являются онкогенными
Герпесвирусы	«herpo» (греч.) –ползти	2-ух нитчатая ДНК, наличие внешней оболочки	Вирус простого герпеса, циталомеголии, ветряной оспы, опоясывающего лишая
Гепадновирусы	«hepatitis» (греч.) – воспаление печени	Вирус гепатита В
Поксвирусы	«рох» (греч.) – пузырек	Вирус натуральной оспы, осповакцины
РНК-содержащие
Пикорнавирусы	«pico» (греч.) – малый, небольших размеров вирусы	+однонитевая РНК, отсутствие внешней оболочки	Вирус полиомиелита, коксаки, ЕСНО, вирус гепатита А
Колицивирусы		Вирус гастроэнтерита детей
Реовирусы	Вызывают инфекции дыхательных путей (r espiratory) и кишечника (e nteric) – вирусы-сиротки (o rphans)	2-ух нитевая РНК, отсутствие внешней оболочки	Реовирусы, ротовирусы, орбивирусы; относятся к группе арбовирусов (arthropodes born – рожденные членистоногими; циркулируют в природе среди животных, передаются членистоногими и вызывают у человека заболевания)
Ретровирусы	имеют обратную (ре версную) тра нскриптазу	наличие обратной транскриптазы	ВИЧ, вирусы Т-лейкоза, онковирусы; относятся к группе арбовирусов
Тогавирусы	имеют внешнюю оболочку («toga» (греч.) – мантия)	+однонитевая РНК, наличие внешней оболочки	Вирус омской гемморагической лихорадки, краснухи; относятся к группе арбовирусов
Флавивирусы		+однонитевая РНК	Вирус клещевого энцефалита, лихорадки Денге, желтой лихорадки
Буньявирусы	выделены в Буньямвера (Африка)	-однонитевая РНК	Вирус Буньямвера, крымской гемморагической лихорадки; относятся к группе арбовирусов
Аренавирусы	содержат особые гранулы-песчинки («arena» (греч.) – песок)	Вирусы лимфоцитарного хормоменингита, болезни Лассо; относятся к группе арбовирусов
Рабдовирусы	«rabies» (греч.) – бешенство	Вирус бешенства, везикулярного стоматита
Парамиксовирусы	«myxa» (греч.) – слизь, обладают сродством к гликопротеидам клеточной оболочки	2-ух нитевая РНК, наличие внешней оболочки	Вирус парагриппа, паротита, кори
Ортомиксовирусы	«myxa» (греч.) – слизь, обладают сродством к гликопротеидам клеточной оболочки	Вирус гриппа