Форми взаємодії вірусу із клітиною. Типи взаємодії вірусу із клітиною. По класу вражених господарів

Основою таксономії вірусів є віріон, який є кінцевою фазою розвитку вірусу. Віріон складається з геномної нуклеїнової кислоти, оточеної однією чи двома оболонками. За будовою віруси можна розділити на чотири типи, які різняться за характером упаковки морфологічних субодиниць:

1) віруси зі спіральною симетрією;

2) ізометричні віруси з кубічною симетрією;

3) віруси з бінарною симетрією, наприклад фаги: вони голівка має кубічний тип симетрії, а хвостик - спіральний;

4) складніше організовані віруси, мають другу оболонку.

Оболонка, в яку упаковано геномну нуклеїнову кислоту, називається капсидом. Найбільш просто організовані віруси є нуклеокапсиди: вони складаються тільки з нуклеїнової кислоти та білкової оболонки, побудованої з ідентичних пептидних молекул. Оскільки число амінокислотних залишків у білковій молекулі завжди менше числа нуклеотидів у гені (код триплетний), то для того, щоб упакувати геномну нуклеїнову кислоту, потрібна велика кількість однакових білкових молекул. А багаторазове повторення білок-білкових взаємодій можливе лише за умови симетричного розташування субодиниць. Існує всього два способи упаковки однакових білкових молекул в капсид, при яких він мав би стабільність. Полімер буде стабільним, якщо він відповідає найменшому рівню вільної енергії. Процес утворення такого полімеру споріднений з процесом кристалізації, він протікає за типом самоскладання. Один із варіантів такої самоскладання відбувається з використанням спіральної симетрії, інший - кубічної симетрії.

При спіральній симетрії (її мають ниткоподібні віруси) білкові субодиниці розташовуються по спіралі, а між ними, також по спіралі, укладена геномна нуклеїнова кислота.

При спіральній симетрії чохол краще захищає геномну нуклеїнову кислоту, але при цьому потрібно більша кількістьбілка, ніж за кубічної симетрії. Більшість вірусів із замкнутим чохлом має кубічну симетрію. В її основі лежать різні комбінації рівносторонніх трикутників, що утворюються із поєднання кулястих білкових субодиниць. Поєднуючися певним чином один з одним, вони можуть формувати замкнуту сферичну поверхню. З різних поєднаньрівносторонніх трикутників, які утворюють загальну вершину та загальну вісь симетрії, можуть виникати різні варіанти багатогранників: тетраедри, октаедри та ікосаедри.

Типи взаємодії вірусу із клітиною. Розрізняють три типи взаємодії вірусу з клітиною: продуктивний, абортивний та інтегративний.

Продуктивний тип - завершується утворенням нового покоління віріонів та загибеллю (лізисом) заражених клітин (цитолітична форма). Деякі віруси виходять із клітин, не руйнуючи їх (нецитолітична форма).

Абортивний тип - не завершується утворенням нових віріонів, оскільки інфекційний процес у клітині переривається одному з етапів.

Інтегративний тип, або вірогенія - характеризується вбудовуванням (інтеграцією) вірусної ДНК у вигляді провірусу в хромосому клітини та їх спільним співіснуванням (спільна реплікація).

Основні етапи взаємодії вірусу з клітиною:

1) адсорбція вірусу на клітині;

2) проникнення вірусу у клітину;

3) «роздягання» вірусу;

4) біосинтез вірусних компонентів у клітині;

5) формування вірусів; вихід вірусів із клітини.

10. Особливості противірусного імунітету. Роль фагоцитозу та гуморальних факторівв імунітеті. Інтерферони, характеристика основних властивостей, класифікація. Особливості впливу інтерферонів на віруси.

У захисті організму від вірусів беруть участь усі системи імунітету, проте противірусний імунітетмає суттєві специфічні риси. Вони визначаються тим, що насамперед на проникнення вірусу в організм реагують не системи комплементу і макрофагів, а системи інтерферонів і Т-кілерних клітин. Інша особливість формування імунітету пов'язана з тим, що віруси мають слабкий антигенний вплив на В-лімфоцити та для їх активування, проліферації та диференціювання необхідна участь Т-хелперів і відповідно подання останнім процесованого вірусного антигену(Пептидних фрагментів) за участю молекул МНС класу II. Тому роль макрофагів та інших антигенпредставляючих клітин полягає не стільки в самому фагоцитозі, скільки в процесуванні та поданні антигену.

На проникнення вірусу насамперед реагує система інтерферонів, які пригнічують внутрішньоклітинне розмноження вірусів. Крім того, противірусну дію мають сироватку крові a- і b-інгібітори. Альфа-інгібітор – термостабільний субстрат, входить до складу а-глобулінів, перешкоджає адсорбції вірусів на клітині, руйнується нейрамінідазою орто- та параміксовірусів. Бета-інгібітор – термолабільний мукопептид, входить до складу b-глобулінів, пригнічує розмноження орто- та параміксовірусів.

Проте інтерферонів та інгібіторів виявилося замало захисту від вірусів, тому природа створила проти вірусів інший, дуже потужний механізм захисту лише на рівні організму. Він представлений насамперед Т-цитотоксичними лімфоцитами та іншими кілерними клітинами. Ці клітини розпізнають всі чужорідні антигени, у тому числі й вірусні, що їх молекули МНС класу I. Головне біологічне значення Т-кілерних клітин і полягає у виявленні та знищенні будь-яких клітин, інфікованих чужорідними антигенами.

Інтерферон є сімейством білків-глікопротеїдів, які синтезуються клітинами імунної системи та сполучної тканини. Залежно від цього, якими клітинами синтезується інтерферон, виділяють три типу: ?, ? та?-інтерферони.

Альфа-інтерферон виробляється лейкоцитами і отримав назву лейкоцитарного; бета-інтерферон називають фібробластним, оскільки він синтезується фібробластами – клітинами сполучної тканини, а гамма-інтерферон – імунним, оскільки він виробляється активованими Т-лімфоцитами, макрофагами, природними кілерами, тобто імунними клітинами.

Вироблення інтерферону різко зростає при інфікуванні вірусами, крім противірусної дії інтерферон має протипухлинний захист, так як затримує проліферацію (розмноження) пухлинних клітин, а також імуномодулюючою активністю, стимулюючи фагоцитоз, природні кілестри, регулюючи антитіло.

Механізм дії. Інтерферон безпосередньо на вірус поза клітиною не діє, а зв'язується зі спеціальними рецепторами клітин і впливає на процес репродукції вірусу всередині клітини на стадії синтезу білків.

Взаємодія віріона з живою клітиною здійснюється у кілька етапів.

У початковий (підготовчий) період віріон прикріплюється до клітини, проникає всередину її, після чого білкова оболонка віріона руйнується, звільняючи нуклеїнову кислоту.

Настає прихований (латентний) період вірусної інфекції, під час якого присутність у зараженій клітині вірусних частинок не можна виявити жодними методами – батьківський віріон як би зникає. У цей період вірусна нуклеїнова кислота, що проникла в клітину, організує синтез вірусних компонентів потомства, використовуючи для цієї мети ферментативну систему господаря. Цикл розмноження закінчується формуванням дочірніх віріонів та виходом їх із клітини ( кінцевий період ).

Простіше влаштовані бактерії не здатні самі захоплювати частинки з навколишнього середовища. Тому у бактеріофагів є спец. пристрої для подолання щільної бактеріальної стінки. У кінцевій частині хвоста міститься особливий фермент, який розчиняє бактеріальну оболонку. Потім мікроскопічні "м'язи" хвоста скорочуються і нуклеїнова кислота фага "впорскується" всередину клітини, відбувається як би ін'єкція за допомогою шприца.

Внаслідок цього білковий чохол фага залишається на поверхні клітини, а всередину клітини потрапляє лише нуклеїнова кислота.

Нуклеїнові кислоти вірусів здійснюють програму зі створення у клітині нового вірусного потомства. Це було підтверджено оригінальними дослідами. Вдалося розділити віруси на складові їх компоненти - білки та нуклеїнові кислоти. Виявилося, що зараження клітин та розмноження вірусів відбувалося лише після додавання до клітин вірусної нуклеїнової кислоти. Інакше кажучи, нуклеїнові кислоти вірусів власними силами можуть викликати розмноження вірусів, т. е. мають інфекційними властивостями. В іншому досвіді два віруси були розділені на складові компоненти, а потім "переодягнуті": нуклеїнову кислоту одного вірусу "одягли" в оболонку іншого. Отриманими гібридами були заражені чутливі клітини. Було виявлено, що обидва «переодягнені» віруси здатні розмножуватися, а потомство, що утворюється, завжди подібно до того вірусу, нуклеїнову кислоту якого містив гібрид.

Вірусна нуклеїнова кислота, що проникла в клітину, керує всіма процесами розмноження вірусу. Спочатку вона змушує клітину синтезувати звані ранні білки, що пригнічують власний обмін речовин клітини і забезпечують синтез нуклеїнових кислот дочірніх частинок. Утворення їх відбувається внаслідок самокопіювання батьківської нуклеїнової кислоти. Генетична інформація, Закладена в нуклеїновій кислоті вірусу, визначає склад білків, з яких будуються дочірні частки так званих пізніх білків. У ДНК-з вірусами реалізація цієї інформації здійснюється звичайним для клітини шляхом: на ДНК синтезується інформаційна РНК (транскрипція), що керує подальшим біосинтезом білків (трансляція). У нуклеїновій кислоті багатьох РНК-містять Ст об'єднані і генетична, і інформаційна функції: РНК бере участь і в реплікації, і в трансляції (у відтворенні нуклеїнових кислот і білка вірусу). У багатьох вірусів побудова білкових оболонок та внутрішнього вмісту йде окремо. Клітина "напрацьовує" окремі деталі, які потім з'єднуються, утворюючи вірусні частки. Коли в зараженій клітині накопичиться достатня кількість “заготівель” для майбутніх вірусних частинок, настає збирання деталей (композиція). Цей процес відбувається зазвичай поблизу клітинної оболонки, яка бере в ньому участь. У складі вірусної частки часто виявляються речовини,

характерні клітини, у якій розмножується вірус. Наприклад, у вірусу грипу заключний етап формування вірусної частки – своєрідне обволікання її шаром. клітинної мембрани. Тобто, клітина не тільки «годує» та «напуває» вірус, але на прощання ще й «одягає» їх. Останній етап взаємодії вірусу та клітини, як правило, нетривалий. Повноцінні вірусні частки, що утворилися, швидко виходять у зовнішнє середовище. Дуже своєрідно відбувається вихід потомства у бактеріофагів. Він зазвичай супроводжується розчиненням (лізисом) бактеріальних клітин під дією особливого ферменту, який накопичується в клітині паралельно розмноженню фага і призводить її до руйнування і загибелі. Під мікроскоп добре видно, як це відбувається. Іноді бактерії ніби вибухають, в інших випадках у бактерії (у середині або на одному з кінців) утворюється отвір, через який витікає її вміст. З однієї загиблої бактерії може звільнитися кілька сотень нових частинок фага. Процес розмноження фагів триває доти, доки знищать усі чутливі до цього фагу бактерії. Для вірусу віспи, поліомієліту, енцефалітів також характерний швидкий вихід у довкілля сотень, а часом тисяч дочірніх віріонів. Інші віруси людини і тварин (вірус герпесу, свинки, реовіруси) виходять із клітин у міру дозрівання. Ці віруси до моменту загибелі клітин встигають зробити кілька циклів розмноження, поступово виснажуючи синтетичні ресурси клітин та викликаючи їх руйнування. В окремих випадках Ст можуть накопичуватися всередині клітин, утворюючи кристалоподібні скупчення (В. сказу, аденовіруси та ін), які називають тільцями включень.

При грипі, сказі, псіттакозі, віспі такі тільця виявляють у цитоплазмі клітин, при весняно-літньому енцефаліті, жовтій лихоманці, герпесі та поліомієліті – в ядрі; при деяких інфекціях тільця включень знаходили як у ядрі, так і в цитоплазмі. Дослідження останніх років показали, що в переважній більшості випадків ці включення є колонією вірусу, причому їх утворення закономірно на певній стадії розмноження збудників інфекції. Висока специфічність внутрішньоклітинних включень при вірусних захворюванняхдозволяє використовувати цю ознаку для діагностики. Наприклад, виявлені в нервових клітинах головного мозку цитоплазматичні включення (так звані тільця Негрі) є основним доказом захворювання на сказ, а специфічні утворення круглої або овальної форми (так зв. тільця Гварнієри), виявлені в епітеліальних клітинах, вказують на захворювання віспою. Включення описані також при енцефаліті, дитячому спинномозковому паралічі, ящурі та інших захворюваннях. Дуже своєрідні включення, мають кристалічну форму, утворюють віруси рослин. Тобто розмноження вірусів відбувається особливим, ні з чим незрівнянним способом. Спочатку вірусні частинки проникають всередину клітин та звільняються вірусні нуклеїнові к-ти. Потім заготовляють деталі майбутніх вірусних частинок. Розмноження закінчується збиранням нових вірусних частинок і виходом їх у навколишнє середовище. Випадання будь-якого із зазначених етапів призводить до порушення нормального циклу і спричиняє або повне придушення розмноження Ст, або поява неповноцінного потомства.

Основні етапи взаємодії вірусу із клітиною господаря.

1. Адсорбція - пусковий механізм, пов'язаний із взаємодією специфічних рецепторів вірусу та господаря (у вірусу грипу-гемагглютинін, у вірусу імунодефіциту людини – глікопротеїн gp 120).

2. Проникнення - шляхом злиття суперкапсиду з мембраною клітин або шляхом ендоцитозу (піноцитозу).

3. Звільнення нуклеїнових кислот - ―роздягання нуклеокапсиду та активація нуклеїнової кислоти.

4. Синтез нуклеїнових кислот та вірусних білків , тобто. підпорядкування систем клітини господаря та його робота на відтворення вірусу.

5. Складання віріонів - асоціація реплікованих копій вірусної нуклеїнової кислоти із капсидним білком.

6. Вихід вірусних частинок із клітини , придбання суперкапсиду оболонковими вірусами

Форми вірусної інфекції.

На рівні макроорганізму основні форми вірусних уражень принципово не відрізняються від таких, що спостерігаються при інфікуванні вірусами окремих клітин.

Продуктивна вірусна інфекція з утворенням дочірніх популяцій та характерними клінічними проявами можлива лише за наявності у зараженому організмі чутливих клітин, у яких здійснюється репродуктивний цикл збудника. Наприклад, збудник поліомієліту може реплікувати тільки в клітинах ШКТ та ЦНС приматів та людини.

Абортивна інфекція розвивається при проникненні збудника в нечутливі клітини (наприклад, при попаданні вірусу лейкозу корів в організм людини) або клітини, не здатні забезпечити повний репродуктивний цикл (наприклад, що знаходяться в стадії клітинного циклу G0). Здатність клітин до підтримки вірусспецифічних репродуктивних процесів також пригнічує ІФН, противірусний ефект якого спрямований проти різних вірусів.

Персистуюча вірусна інфекція виникає при такій взаємодії між вірусом та зараженою клітиною, коли в останній продовжується виконання власних клітинних функцій. Якщо клітини заражені діляться, утворюється інфікований клон. Таким чином, збільшення числа заражених клітин сприяє збільшенню загальної популяції збудника в організмі. Проте персистуючі вірусні інфекції зазвичай порушують функції клітин, що зрештою призводить до клінічних проявів. У людини розвиток персистуючих інфекцій певною мірою залежить від віку. Наприклад, внутрішньоутробне зараження вірусом корової краснухи або цитомегаловірусом (ЦМВ) призводить до обмеженого часу персистування збудника. Поява симптоматики пов'язані з можливістю плоду розвивати імунні реакцію інфекційний агент.

Латентна (прихована) вірусна інфекція . У той час, як персистуючі інфекції супроводжуються постійним вивільненням дочірніх вірусних популяцій, при латентних ураженнях вони утворюються спорадично. Репродуктивний цикл подібних збудників різко уповільнюється на пізніх стадіях та активується під впливом різних факторів.

Латентні інфекції характерні для більшості герпесвірусів, що викликають рецидивні та зазвичай не прогресуючі захворювання.

Інаппарантні інфекції * Від лат. in-, заперечення, + арраrео, бути супроводжуються безсимптомною циркуляцією незначних кількостей збудника в окремих органах. При цьому виявити збудника можна лише спеціальними методами. Від безсимптомного носійства подібні поразки відрізняє більша ймовірність виникнення клінічних проявів. Цей термін застосовують за цілого ряду інфекцій, при яких немає явних ознак захворювання. У практиці вірусних інфекційу людини часто застосовують альтернативний термін субклінічна інфекція. Власне, і латентні інфекції можна розцінювати як інпаратні інфекції, що хронічно протікають, при яких встановлюється баланс між організмом і збудником.

Дрімуча (криптогенна) вірусна інфекція - форма прояву вірусної інфекції, при якій збудник у неактивному стані знаходиться в окремих вогнищах (наприклад, у нервових гангліях). Клінічно інфекція проявляється лише за різкого ослаблення захисних сил організму. Наприклад, вірус герпесу 3 типу, що викликає при первинному зараженні вітряну віспу, довічно зберігається в організмі. Рецидив захворювання у формі оперізувального лишаю можливий лише при порушеннях імунного статусу (найчастіше у похилому віці).

Повільні вірусні інфекції характеризуються тривалим інкубаційним періодом (місяці та роки), протягом якого збудник розмножується, викликаючи все більш явні ушкодження тканин. Спочатку збудник розмножується в обмеженій групі клітин, але поступово інфікує дедалі більше їх число. Захворювання закінчуються розвитком важких поразок та смертю хворого. До повільних вірусних інфекцій відносять підгострий склерозуючий паненцефаліт, ВІЛ-інфекцію та ін.

Спектр господарів різних вірусів значно варіює. Одні віруси мають широке коло господарів, інші заражають лише певні клітини одного виду господаря. Широта кола господарів може бути обмежена видом (відоспецифічні віруси) або визначатись таксономічними категоріями вищого порядку. Віруси, що мають широке коло господарів, поширені серед вірусів рослин. Наприклад, вірус тютюнової мозаїки та вірус жовтяниці айстр інфікують як рослини, так і свого переносника-комахи. Прикладом вірусів тварин та людини, які мають кілька господарів, є арбовіруси. Вірус лихоманки Західного Нілу інфікує людину, комарів, водоплавних птахів; вірус кліщового енцефаліту – людини, тварин, кліщів. Однак не знайдено віруси, здатні вражати одночасно клітини прокаріотів та еукаріотів.

Типи взаємодії вірусу із клітиною

Розрізняють три типи взаємодії вірусу з клітиною: продуктивний, абортивний та інтегративний.

Продуктивний тип- Завершується утворенням нового покоління віріонів та загибеллю (лізисом) заражених клітин (цитолітична форма). Деякі віруси виходять із клітин, не руйнуючи їх (нецитолітична форма).

Абортивний тип - не завершується утворенням нових віріонів, оскільки інфекційний процес у клітині переривається одному з етапів.

Інтегративний тип, або вирогенія- характеризується вбудовуванням (інтеграцією) вірусної ДНК у вигляді провірусу у хромосому клітини та їх спільним співіснуванням (спільна реплікація).

Репродукція вірусів здійснюється у кілька стадій, які послідовно змінюють один одного: адсорбція вірусу на клітині; проникнення вірусу у клітину; "роздягання" вірусу; біосинтез вірусних компонентів у клітині; формування вірусів; вихід вірусів із клітини.

Адсорбція

Взаємодія вірусу із клітиною починається з процесу адсорбції, тобто прикріплення вірусів до поверхні клітини. Це високоспецифічний процес. Вірус адсорбується на певних ділянках клітинної мембрани – про рецепторах. Клітинні рецептори можуть мати різну хімічну природу, являючи собою білки, вуглеводні компоненти білків та ліпідів, ліпіди. Число специфічних рецепторів на поверхні однієї клітини коливається від 104 до 105. Отже, на клітині можуть адсорбуватись десятки і навіть сотні вірусних частинок.

Проникнення в клітину

Для того, щоб розмножитися, вірус повинен знайти сприйнятливу клітину. Кожен вірус має так звану тканинну тропність - здатність інфікувати клітини певного типу. Так, віруси рослин вражають або тканину листа, або тканину приквітка або клітини кореневої системи. Віруси видоспецифічні бактерій - віруси архібактерій не можуть інфікувати клітину E. coli, а багато коліфаги не проникають в клітину шигели. Найбільш виражена тканинна специфічність вірусів тварин та людини. Так, віруси гепатитів вражають гепатоцити, вірус Епштейна-Барр (викликає інфекційний мононуклеоз) має тропність до B-лімфоцитів, ВІЛ - до T-лімфоцитів, кишкові віруси - до ентероцитів, кардіотропність володіють віруси Коксакі B. , а до кількох типів клітин. Так поліовіруси тропні до клітин респіраторного тракту, шлунково-кишкового тракту (ЖКТ), центральної нервової системи (ЦНС). Вірус гепатиту C (ВГС) лімфотропен та гепатотропен.

Специфічне спорідненість вірусів до клітин та тканин визначається двома механізмами:
- присутністю на клітинній поверхні специфічних для вірусу рецепторів.
- вмістом у системі активуючих ферментів, необхідних для протеолітичного розщеплення вірусних поверхневих білків та прояви інфекційної активності вірусу.

Існує два способи проникнення вірусів тварин у клітину: віропексис та злиття вірусної оболонки з клітинною мембраною. При віропексисі після адсорбції вірусів відбуваються інвагінація (вп'ячування) ділянки клітинної мембрани та утворення внутрішньоклітинної вакуолі, що містить вірусну частинку. Вакуоля з вірусом може транспортуватися в будь-якому напрямку до різних ділянок цитоплазми або ядра клітини. Процес злиття здійснюється одним із поверхневих вірусних білків капсидної або суперкапсидної оболонки. Очевидно, обидва механізми проникнення вірусу клітину не виключають, а доповнюють одне одного.

Проникнення вірусу в організм господаря у різних біологічних видів вирішується по-різному.
1. Віруси рослин проникають в організм господаря на кшталт ранових інфекцій, де поширюються по плазмодесмах, ксилемі та флоемі.
2. Віруси бактерій – шляхом введення нуклеїнової кислоти у тіло клітини або шляхом проникнення віріону.
3. Віруси комах потрапляють до організму господаря у процесі харчування чи розмноження.
4. Віруси тварин та людини при інфікуванні організму господаря проходять складніший шлях. Одні віруси (вірус грипу, ротавіруси) реплікуються та викликають захворювання у місці проникнення в організм (вхідні ворота інфекції). Інші віруси, потрапивши до організму господаря з використанням того чи іншого механізму, проходять стадію поширення. Поширення вірусу в організмі супроводжується віремією (вірусемією) – циркуляцією вірусу в крові, що свідчить про генералізацію інфекції.

Розрізняють кілька шляхів поширення вірусів в організмі:
1. Нейронний шлях (віруси сказу, герпесу).
2. Лімфатичний шлях (реовіруси, поліомавіруси).
3. Гематогенний шлях, асоційований з клітинними компонентами та плазмою крові (вірус краснухи, віруси гепатиту B та C, цитомегаловірус, ентеровіруси).
Збереження вірусу як біологічного виду забезпечує його сприйнятливий господар, який є основним елементом екологічної вірусної ніші. Здатність клітин чи організму господаря заражатися називається сприйнятливістю.

«Роздягання»

Процес «роздягання» полягає у видаленні захисних вірусних оболонок та звільненні внутрішнього компонентавірусу, здатного спричинити інфекційний процес. «Роздягання» вірусів відбувається поступово, кілька етапів, у певних ділянках цитоплазми чи ядра клітини, навіщо клітина використовує набір спеціальних ферментів. У разі проникнення вірусу шляхом злиття вірусної оболонки з клітинною мембраною, процес проникнення вірусу в клітину поєднується з першим етапом його «роздягання». Кінцевими продуктами роздягання є серцевина, нуклеокапсид або нуклеїнова кислота вірусу.

Біосинтез компонентів вірусу

Вірусна нуклеїнова кислота, що проникла в клітину, несе генетичну інформацію, яка успішно конкурує з генетичною інформацією клітини. Вона дезорганізує роботу клітинних систем, пригнічує власний метаболізм клітини та змушує її синтезувати нові вірусні білки та нуклеїнові кислоти, що йдуть на побудову вірусного потомства.

Реалізація генетичної інформації вірусу здійснюється відповідно до процесів транскрипції, трансляції та реплікації.

Формування (складання) вірусів

Синтезовані вірусні нуклеїнові кислоти та білки мають здатність специфічно «пізнавати» один одного і при достатній їх концентрації мимоволі з'єднуються в результаті гідрофобних, сольових і водневих зв'язків.

Існують такі загальні принципискладання вірусів, що мають різну структуру:

1. Формування вірусів є багатоступеневим процесом із заснуванням проміжних форм;

2. Складання просто влаштованих вірусів полягає у взаємодії молекул вірусних нуклеїнових кислот з капсидними білками та утворенні нуклеокапсидів (наприклад, віруси поліомієліту). У складно влаштованих вірусів спочатку формуються нуклеокапсиди, із якими взаємодіють білки суперкапсидних оболонок (наприклад, віруси грипу);

3. Формування вірусів відбувається у внутрішньоклітинної рідини, але в ядерних чи цитоплазматичних мембранах клітини;

4. Складно організовані віруси в процесі формування включають до складу компоненти клітини-господаря (ліпіди, вуглеводи).

Вихід вірусів із клітини

Розрізняють два основні типи виходу вірусного потомства із клітини. Перший тип – вибуховий – характеризується одночасним виходом великої кількості вірусів. У цьому клітина швидко гине. Такий спосіб виходу характерний для вірусів, які не мають суперкапсидної оболонки. Другий тип – брунькування. Він притаманний вірусам, які мають суперкапсидну оболонку. На заключному етапі складання нуклеокапсиди складно влаштованих вірусів фіксуються на клітинній плазматичній мембрані, модифікованій вірусними білками, і поступово випинають її. В результаті випинання утворюється "нирка", що містить нуклеокапсид. Потім "нирка" відокремлюється від клітини. Таким чином, зовнішня оболонка цих вірусів формується в процесі їхнього виходу з клітини. При такому механізмі клітина може тривалий час продукувати вірус, зберігаючи тією чи іншою мірою свої основні функції.

Час, необхідний реалізації повного циклу репродукції вірусів, варіює від 5-6 год (віруси грипу, натуральної віспи та інших.) до кількох діб (віруси кору, аденовіруси та інших.). Віруси, що утворилися, здатні інфікувати нові клітини і проходити в них зазначений вище цикл репродукції.

Відео: Життя клітини та взаємодія з вірусом.

Відомі такі типи взаємодій « вірус-клітина»: продуктивний(Утворюється дочірня населення), інтегративний (вирогенія), абортивний(Дочірня популяція не утворюється) і інтерференція вірусів(Інфікування чутливої ​​клітини різними вірусами).

Продуктивна взаємодія «вірус-клітина»частіше носить літичний характер, тобто закінчується загибеллю та лізисом інфікованої клітини, що відбувається після повного складання дочірньої популяції. Загибель клітини викликають наступні фактори: раннє пригнічення синтезу клітинних білків, накопичення токсичних вірусних компонентів, що пошкоджують клітину, пошкодження лізосом і вивільнення їх ферментів у цитоплазму.

Інтегративна взаємодія, або вирогеніяне призводить до загибелі клітини. Нуклеїнова кислота вірусу вбудовується в геном клітини-господаря і надалі функціонує як його складова частина. Найбільш яскраві приклади подібної взаємодії - лізогеніябактерій та вірусна трансформація клітин.

Абортивна взаємодіяне призводить до появи дочірньої популяції і відбувається при взаємодії вірусу з клітиною, що покоїться (стадія клітинного циклу G0) або при інфікуванні клітини вірусом зі зміненими (дефектними) властивостями. Слід розрізняти дефектні віруси та дефектні віріони. Перші існують як самостійні види та функціонально неповноцінні, тому що для їх реплікації необхідний «вірус-помічник» (наприклад, для реплікації аденоасоційованого вірусу потрібна присутність аденовірусів). Другі становлять дефектну групу, що формується при освіті великих дочірніх популяцій (наприклад, можуть утворюватися порожні капсиди або нуклео-капсиди безоболонкові). Особлива форма дефектних віріонів – псевдовіріони, що включили до капсиду нуклеїнову кислоту клітини-господаря.

Інтерференція вірусіввідбувається при інфікуванні клітини двома вірусами. Розрізняють гомологічну (при інфікуванні клітини спорідненими вірусами) та гетерологічну (якщо інтерферують неспоріднені види) інтерференцію. Це явище виникає не при будь-якій комбінації збудників, іноді два різні віруси можуть репродукуватися одночасно (наприклад, віруси кору та поліомієліту). Інтерференція реалізується або рахунок індукції одним вірусом клітинних інгібіторів (наприклад, ІФН), що пригнічують репродукцію іншого, або рахунок пошкодження рецепторного апарату чи метаболізму клітини першим вірусом, що виключає можливість репродукції другого.

Загальна вірусологія.

1. Особливості біології вірусів

Віруси – мікроорганізми, що становлять царство Vira. Відмітні ознаки:

1) містять лише один тип нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК);

2) не мають власних білоксинтезуючих та енергетичних систем;

3) не мають клітинної організації;

4) мають диз'юнктивний (роз'єднаний) спосіб репродукції (синтез білків і нуклеїнових кислот відбувається в різних місцях і в різний час);

6) віруси проходять крізь бактеріальні фільтри.

Віруси можуть існувати у двох формах: позаклітинної (віріона) та внутрішньоклітинної (вірусу). За формою віріони можуть бути:

1) округлими;

2) паличкоподібними;

3) у вигляді правильних багатокутників;

4) ниткоподібними та ін.

Розміри їх коливаються від 15-18 до 300-400 нм.

У центрі віріона – вірусна нуклеїнова кислота, покрита білковою оболонкою – капсидом, що має строго впорядковану структуру. Капсидна оболонка побудована з капсомерів. Нуклеїнова кислота та капсидна оболонка складають нуклеокапсид.

Нуклеокапсид складноорганізованих віріонів покритий зовнішньою оболонкою – суперкапсидом, яка може включати безліч функціонально різних ліпідних, білкових, вуглеводних структур. Будова ДНК-і РНК-вірусів принципово не відрізняється від ПК інших мікроорганізмів. У деяких вірусів ДНК зустрічається урацил.

ДНК може бути:

1) дволанцюжковий;

2) одноланцюговий;

3) кільцевий;

4) дволанцюжковий, але з одним більш коротким ланцюгом;

5) дволанцюжкової, але з одним безперервним, а з іншого фрагментованим ланцюгами. РНК може бути:

1) однонитковий;

2) лінійної двониткової;

3) лінійною фрагментованою;

4) кільцевий;

5) містить дві однакові однониткові РНК.

Вірусні білки поділяють на:

1) геномні – нуклеопротеїди. Забезпечують реплікацію вірусних нуклеїнових кислот та процеси репродукції вірусу. Це ферменти, за рахунок яких відбувається збільшення кількості копій материнської молекули або білки, за допомогою яких на матриці нуклеїнової кислоти синтезуються молекули, що забезпечують реалізацію генетичної інформації;

2) білки капсидної оболонки - прості білки, що мають здатність до самоскладання. Вони складаються у геометрично правильні структури, у яких розрізняють кілька типів симетрії: спіральний, кубічний (утворюють правильні багатокутники, число граней суворо постійно) чи змішаний;

3) білки суперкапсидної оболонки – це складні білки, Різноманітні за функцією. За рахунок них відбувається взаємодія вірусів із чутливою клітиною. Виконують захисну та рецепторну функції.

Серед білків суперкапсидної оболонки виділяють:

а) якірні білки (одним кінцем вони розташовуються на поверхні, а іншим йдуть у глибину; забезпечують контакт віріона з клітиною); б) ферменти (можуть руйнувати мембрани);

в) гемаглютинини (викликають гемаглютинацію); г) елементи клітки господаря.

2. Принципи класифікації вірусів

У основу класифікації вірусів покладено такі категорії:

тип нуклеїнової кислоти (ДНК чи РНК), її структура, кількість ниток (одна чи дві), особливості відтворення вірусного геному;

розмір та морфологія віріонів, кількість капсомерів та тип симетрії;

наявність суперкапсиду;

чутливість до ефіру та дезоксихолату;

місце розмноження у клітині;

антигенні властивості та ін.

Віруси мають унікальний геном, оскільки містять ДНК або РНК. Тому розрізняють: а) ДНК-містять; б) РНК-віруси.

Вони зазвичай гаплоїдні, тобто. мають один набір генів. Геном вірусів представлений різними видами нуклеїнових кислот: двонитчастими, однонитчастими, лінійними, кільцевими, фрагментованими.

Є також РНК-віруси з негативним (мінус-нитка РНК) геномом. Мінус-нитка РНК цих вірусів виконує лише спадкову функцію.

Морфологію вірусів вивчають за допомогою електронної мікроскопії, тому що їх розміри малі (18-400 нм) і можна порівняти з товщиною оболонки бактерій.

Форма віріонів може бути різною:

а) паличкоподібної (вірус тютюнової мозаїки), б) кулеподібної (вірус сказу), в) сферичної (віруси поліомієліту, ВІЛ), г) ниткоподібної (філовіруси),

д) у вигляді сперматозоїда (багато бактеріофаг).

Розрізняють просто влаштовані та складно влаштовані віруси.

Прості або безоболонкові віруси складаються з нуклеїнової кислоти і білкової оболонки, званої капсидом. Капсид складається з морфологічних субодиниць, що повторюються, - капсомерів. Нуклеїнова кислота та капсид взаємодіють один з одним, утворюючи нуклеокапсид.

Складні, або оболонкові, віруси зовні капсиду оточені ліпопротеїновою оболонкою (суперкапсидом або пеплосом). Ця оболонка є похідною структурою мембран мембран вірусінфікованої клітини. На оболонці вірусу розташовані глікопротеїнові шипи, або шипики (пепломери). Під оболонкою деяких вірусів міститься матриксний М-білок.

Тип симетрії. Капсид або нуклеокапсид можуть мати спіральний, ікосаедричний (кубічний) або складний тип симетрії. Ікосаедричний тип симетрії обумовлений утворенням ізометрично порожнистого тіла з капсиду, що містить вірусну нуклеїнову кислоту (наприклад, у вірусів гепатиту А, герпесу, поліомієліту). Спіральний тип симетрії обумовлений гвинтоподібною структурою нуклеокапсиду (наприклад, вірус грипу).

3. Методи культивування вірусів.

Основні методи культивування вірусів:

1) біологічний – зараження лабораторних тварин. При зараженні вірусом тварина хворіє. Якщо хвороба не розвивається, то патологічні зміни можна виявити під час розтину. У тварин спостерігаються імунологічні зрушення. Проте далеко ще не всі віруси можна культивувати в організмі тварин;

2) культивування вірусів у курячих ембріонах, що розвиваються. Курячі ембріони вирощують в інкубаторі 7-10 днів, а потім використовують для культивування. У цій моделі всі типи зародків тканин схильні до зараження. Але не всі віруси можуть розмножуватися та розвиватися в курячих ембріонах.

Внаслідок зараження можуть відбуватися та з'являтися:

1) загибель ембріона;

2) дефекти розвитку: на поверхні оболонок з'являються утворення - бляшки, що являють собою скупчення загиблих клітин, що містять віріони;

3) накопичення вірусів в алантоїсній рідині (виявляють шляхом титрування);

4) розмноження у культурі тканини (це основний метод культивування вірусів).

Розрізняють такі типи культур тканин:

1) перевиваються - культури пухлинних клітин; мають велику мітотичну активність;

2) первинно трипсинізовані – які зазнали первинної обробки трипсином; ця обробка порушує міжклітинні зв'язки, у результаті виділяються окремі клітини. Джерелом є будь-які органи і тканини, найчастіше – ембріональні (мають високу мітотичну активність).

Для підтримки клітин культури тканини використовують спеціальні середовища. Це рідкі живильні середовища складного складу, що містять амінокислоти, вуглеводи, фактори росту, джерела білка, антибіотики та індикатори з метою оцінки розвитку клітин культури тканини.

Про репродукцію вірусів у культурі тканини судять за їхньою цитопатичною дією, яка носить різний характер залежно від виду вірусу.

Основні прояви цитопатичної дії вірусів:

1) розмноження вірусу може супроводжуватися загибеллю клітин чи морфологічними змінами у яких;

2) деякі віруси викликають злиття клітин та утворення багатоядерного синцитію;

3) клітини можуть зростати, але ділитися, у результаті утворюються гігантські клітини;

4) у клітинах з'являються включення (ядерні, цитоплазматичні, змішані). Включення можуть фарбуватися в рожевий колір (еозинофільні включення) або блакитний (базофільні включення);

5) якщо в культурі тканини розмножуються віруси, що мають гемаглютиніни, то в процесі розмноження клітина набуває здатності адсорбувати еритроцити (гемадсорбція).

4. Вірусологічний метод; основні етапи.

Етіологічна діагностика вірусних захворювань проводиться вірусологічним, вірусоскопічним, серологічним та молекулярно-генетичним методами. Три останні методи можуть бути використані як експрес-діагностичні.

Вірусологічний метод діагностики.

Кінцевою метою методу є ідентифікація вірусів до виду чи серологічного варіанта. Вірусологічний метод включає кілька етапів: 1) відбір матеріалу для дослідження; 2) обробку вірусомісткого матеріалу; 3) зараження матеріалом чутливих живих систем; 4) індикацію вірусів у живих системах; 5) титрування виділених вірусів; 6) ідентифікацію вірусів у імунних реакціях.

1. Відбір матеріалу на дослідження. Проводиться в ранні терміни захворювання при дотриманні правил, що запобігають контамінації матеріалу сторонньою мікрофлорою та інфікуванням медичного персоналу. Для попередження інактивації вірусів при транспортуванні матеріалу, він поміщається у вірусне середовище транспортування (ВТС), що складається з збалансованого сольового розчину, антибіотиків і сироваткового альбуміну. Транспортується матеріал у спеціальному контейнері з термоізоляцією та закритими пластиковими пакетами, що містять лід. При необхідності матеріал зберігають при -20С. Кожен зразок матеріалу для дослідження повинен мати маркування та етикетку з

вказівкою прізвища хворого, типу матеріалу, дати його забору, розгорнутий клінічний діагноз та інші відомості.

Залежно від характеру захворювання, матеріалом для дослідження можуть бути: 1) змив з носової частини глотки і мазок з глотки; 2) спинномозкова рідина; 3) кал та ректальні мазки; 4) кров; 5) сеча; 6) рідина із серозних порожнин; 7) мазок із кон'юнктиви; 8) вміст везикул; 8) секційний матеріал.

Для отримання змиву із ротоглотки використовують 15-20 мл ВТС. Хворий ретельно протягом 1 хвилини полоще горло ВТС і збирає змив у стерильний флакон.

Мазок із задньої стінки глотки беруть стерильним ватним тампоном, натискаючи на корінь язика шпателем. Тампон поміщають у 2-3 мл ВТС, обполіскують та віджимають.

Спинномозкову рідину одержують при спинномозковій пункції. 1-2 мл спинномозкової рідини поміщають у стерильний посуд і доставляють у лабораторію.

Проби калу відбирають протягом 2-3 днів у стерильні флакони. З отриманого матеріалу готують 10% суспензію із використанням розчину Хенкса. Суспензію центрифугують при 3000 об/хв, збирають надосадову рідину, вносять до неї антибіотики та поміщають у стерильний посуд.

Кров, отриману при венепункції обсягом 5-10 мл, дефібринують шляхом додавання гепарину. Цілісну кров не заморожують, антибіотики не додають. Для отримання сироватки проби крові витримують у термостаті при 37 С протягом 60 хвилин.

Рідина із серозних порожнин отримують при їх пункції у кількості 1-2 мл. Рідина використовується одразу або зберігається в замороженому стані.

Мазок із кон'юнктиви беруть стерильним тампоном і поміщають у ВТС, після чого проводять центрифугування взятого матеріалу та його заморожування.

Вміст везикул відсмоктують шприцом з тонкою голкою та поміщають у ВТС. Матеріал надсилається до лабораторії у вигляді висушених мазків на предметних стеклах або в запаяних стерильних капілярах або ампулах.

Секційний матеріал відбирають у можливо ранні терміни, дотримуючись правил асептики. Для вибору кожної проби використовують окремі набори стерильних інструментів. Кількість тканин, що відбираються, становить 1-3 г, які поміщають у стерильні флакони. Спочатку беруть проби позапорожнинних органів (мозок, лімфатичні вузли та ін.). Тканини грудної порожнини беруть до розтину черевної порожнини. Отримані зразки тканин розтирають у ступці з додаванням стерильного піску та стерильного розчину натрію хлорид, після чого центрифугують матеріал. Надосадову рідину збирають у флакони, додають антибіотики. Матеріал для вірусологічного дослідження використовується відразу або зберігається при -20?

2. Обробка вірусовмісного матеріалу. Проводиться з метою визволення матеріалу від супутньої бактеріальної мікрофлори. Для цього використовуються фізичні та хімічні методи. Фізичні методи: 1) фільтрування через різні бактеріальні фільтри; 2) центрифугування. Хімічні методи: 1) обробка матеріалу ефіром у випадках виділення вірусів, які не мають суперкапсиду; 2) додавання до матеріалу суміші гептану та фреону; 3) внесення антибіотиків (пеніцилін - 200-300 ОД/мл; стрептоміцин – 200-500 мкг/мл; ністатин - 100-1000 ОД/мл).

лабораторні тварини. Використовуються білі миші, морські свинки, хом'яки, кролики та ін. Білі миші найбільш чутливі до великої кількості видів вірусів. Спосіб зараження тварин визначається тропізмом вірусу до тканин. Зараження у мозок застосовується при виділенні нейротропних вірусів (віруси сказу, поліовіруси та ін.). Інтраназальне зараження проводять при виділенні збудників респіраторних інфекцій. Широко використовуються внутрішньом'язовий, внутрішньовенний, внутрішньочеревний,

підшкірний та інші методи зараження. Захворілих тварин присипляють ефіром, розкривають та виробляють забір матеріалу з органів та тканин.

Курячі ембріони. Широко доступні та прості в роботі. Застосовують курячі ембріони віком від 5 до 14 днів. Перед зараженням курячі ембріони овоскопують: визначають їхню життєздатність, відзначають на шкаралупі кордон повітряного мішка та місце розташування ембріона («темне око» ембріона). Робота з курячими ембріонами проводиться у стерильному боксі стерильними інструментами (пінцети, шприци, ножиці, спис та ін.). Після виконання фрагмента роботи інструменти занурюють у 70% етиловий спирт і перед наступною маніпуляцією пропалюють. Перед зараженням шкаралупу курячого ембріонапротирають запаленим спиртовим тампоном і спиртовим розчином йоду. Об'єм досліджуваного матеріалу, що вводиться в ембріон становить 0,1-0,2 мл. Для виділення вірусів із одного матеріалу використовують не менше 4 курячих ембріонів.

5. Етапи взаємодії вірусів з чутливими клітинами та фактори, здатні їх порушувати.

Взаємодія віріона з живою клітиною здійснюється у кілька етапів. У початковий (підготовчий) період віріон прикріплюється до клітини, проникає всередину її, після чого білкова оболонка віріона руйнується, звільняючи нуклеїнову кислоту (3). Настає прихований (латентний) період вірусної інфекції, під час якого присутність у зараженій клітині вірусних частинок не можна виявити жодними методами - батьківський віріон як би зникає. У цей період вірусна нуклеїнова кислота, що проникла в клітину, організує синтез вірусних компонентів потомства, використовуючи для цієї мети ферментативну систему господаря. Цикл розмноження закінчується формуванням дочірніх віріонів та виходом їх із клітини (кінцевий період).

Простіше влаштовані бактерії не здатні самі захоплювати частинки з навколишнього середовища. Тому у бактеріофагів є спец. пристрої для подолання щільної бактеріальної стінки. У кінцевій частині хвоста міститься особливий фермент, який розчиняє бактеріальну оболонку. Потім мікроскопічні "м'язи" хвоста скорочуються і нуклеїнова к-та фага "впорскується" всередину клітини, відбувається як би ін'єкція за допомогою шприца. В результаті білковий чохол фага залишається на поверхні клітини, а всередину клітини потрапляє лише нуклеїнова кислота.

Нуклеїнові к-ти Ст здійснюють програму зі створення в клітці нового вірусного потомства. Це було підтверджено оригінальними дослідами. Вдалося розділити Ст на складові їх компоненти - білки та нуклеїнові к-ти. Виявилося, що зараження клітин і розмноження Ст відбувалося тільки після додавання до клітин вірусної нуклеїнової кислоти. Іншими словами, нуклеїнові к-ти Ст самі по собі можуть викликати розмноження Ст, тобто мають інфекційні властивості. В іншому досвіді два Ст були розділені на складові компоненти, а потім «переодягнуті»: нуклеїнову до-ту одного Ст «одягли» в оболонку іншого. Отриманими гібридами були заражені чутливі клітини. Було виявлено, що обидва «переодягнених» Ст здатні розмножуватися, а потомство, що утворюється, завжди подібно до того Ст, нуклеїнову к-ту до-рого містив гібрид.

Вірусна нуклеїнова кислота, що проникла в клітину, керує всіма процесами розмноження В. Спочатку вона змушує клітину синтезувати так звані ранні білки, що пригнічують власний обмін речовин клітини і забезпечують синтез нуклеїнових к-тдочірніх частинок. Утворення їх відбувається в результаті самокопіювання батьківської нуклеїнової к-ти. Генетична інформація, закладена в нуклеїновій к-ті Ст, визначає склад білків, з яких браються будуються дочірні частки так зв. пізніх білків. У ДНК-з містять В. реалізація цієї інформації здійснюється звичайним для клітини шляхом: на ДНК синтезується інформаційна РНК (транскрипція), що керує подальшим біосинтезом білків (трансляція). У нуклеїновій к-ті багатьох РНК-містять Ст об'єднані і генетична, і інформаційна функції: РНК бере участь і в реплікації, і в трансляції (у відтворенні нуклеїнових кислот і білка Ст).

У багатьох Ст побудова білкових оболонок і внутрішнього вмісту йде окремо. Клітина «напрацьовує» окремі деталі, які потім з'єднуються, утворюючи вірусні частки. Коли в зараженій клітині накопичиться достатня кількість «заготівель для майбутніх вірусних частинок, настає як би складання деталей (композиція). Процес цей відбувається зазвичай поблизу клітинної оболонки, яка бере в ньому участь (4). У складі вірусної частинки часто виявляються речовини, характерні для клітини, в якій розмножується Ст. Напр., у Ст грипу заключний етап формування вірусної частинки - своєрідне обволікання її шаром клітинної мембрани. Т. о., клітина не тільки «годує» і «напуває» Ст, але на прощання ще й «одягає» їх.

Останній етап взаємодії Ст і клітини, як правило, нетривалий. Повноцінні вірусні частки, що утворилися, швидко виходять у зовнішнє середовище. Дуже своєрідно відбувається вихід потомства у бактеріофагів. Він супроводжується зазвичай розчиненням (лізисом) бактеріальних клітин під дією особливого ферменту, який накопичується в клітині паралельно розмноженню фага і призводить її до руйнування і загибелі. Під мікроскоп добре видно, як це відбувається. Іноді бактерії як би вибухають, в інших випадках у бактерії (у середині або на одному з кінців) утворюється отвір, через який витікає її вміст. З однієї загиблої бактерії може звільнитися кілька сотень нових частинок фага. Процес розмноження фагів триває доти, доки знищать усі чутливі до цього фагу бактерії. Для Ст віспи, поліомієліту, енцефалітів також характерний швидкий вихід у навколишнє середовище сотень, а часом тисяч дочірніх віріонів. Інші Ст людини і тварин (В. герпесу, свинки, реовіруси) виходять з клітин у міру дозрівання. Ці Ст до моменту загибелі клітин встигають зробити кілька циклів розмноження, поступово виснажуючи синтетичні ресурси клітин і викликаючи їх руйнування. В окремих випадках Ст можуть накопичуватися всередині клітин, утворюючи кристалоподібні скупчення (В. сказу, аденовіруси та ін), які називають тільцями включень (5). При грипі, сказі, псіттакозі, віспі такі тільця виявляють у цитоплазмі клітин, при веснянолітньому енцефаліті, жовтій лихоманці, герпесі та поліомієліті – в ядрі; при деяких інфекціях тільця включень знаходили як в ядрі, так і в цитоплазмі. Дослідження останніх років показали, що в переважній більшості випадків ці включення є колонією Ст, причому їх утворення закономірно на певній стадії розмноження збудників інфекції. Висока специфічність внутрішньоклітинних включень при вірусних захворюваннях дозволяє використовувати цю ознаку для діагностики. Напр., виявлені в нервових клітинах головного мозку цитоплазматичні включення (так наз. Тельця Негрі) є основним доказом захворювання на сказ, а специфічні. утворення круглої або овальної форми (так зв. тільця Гвар-нієрі), виявлені в епітеліальних клітинах, вказують на захворювання віспою. Включення описані також при енцефаліті, дитячому спинномозковому паралічі, ящурі та інших захворюваннях. Дуже своєрідні включення, мають кристалічну форму, утворюють віруси рослин.

Т. о., розмноження Ст відбувається особливим, ні з чим не порівнянним способом. Спочатку вірусні частинки проникають всередину клітин та звільняються вірусні нуклеїнові к-ти. Потім заготовляють деталі майбутніх вірусних частинок. Розмноження закінчується збиранням нових вірусних частинок і виходом їх у навколишнє середовище. Випадання будь-якого із зазначених етапів призводить до порушення нормального циклу і спричиняє або повне придушення розмноження Ст, або поява неповноцінного потомства.

Основні етапи взаємодії вірусу із клітиною господаря.

1.Адсорбціяпусковий механізм, пов'язаний із взаємодією специфічних рецепторів вірусу та господаря (у вірусу гриппагемагглютинін, у вірусу імунодефіциту людиниглікопротеїн gp 120).

2.Проникненняшляхом злиття суперкапсиду з мембраною клітини або шляхом ендоцитозу (піноцитозу).

3.Звільнення нуклеїнових кислот - "роздягання" нуклеокапсиду та активація нуклеїнової кислоти.

4.Синтез нуклеїнових кислот та вірусних білків, тобто. підпорядкування систем клітини господаря та його робота на відтворення вірусу.

5.Складання віріоновасоціація реплікованих копій вірусної нуклеїнової кислоти з капсидним білком.

6.Вихід вірусних частинок із клітини, придбання суперкапсиду оболонковими вірусами.

6. Форми вірусної інфекції.

На рівні макроорганізму основні форми вірусних уражень принципово не відрізняються від таких, що спостерігаються при інфікуванні вірусами окремих клітин.

Продуктивна вірусна інфекція з утворенням дочірніх популяцій та характерними клінічними проявами можлива лише за наявності у зараженому організмі чутливих клітин, у яких здійснюється репродуктивний цикл збудника. Наприклад, збудник поліомієліту може реплікувати тільки в клітинах ШКТ та ЦНС приматів та людини.

Абортивна інфекція розвивається при проникненні збудника в нечутливі клітини (наприклад, при попаданні вірусу лейкозу корів в організм людини) або клітини, не здатні забезпечити повний репродуктивний цикл (наприклад, що знаходяться в стадії клітинного циклу G0). Здатність клітин до

підтримці вірусспецифічних репродуктивних процесів також пригнічує ІФН, противірусний ефект якого спрямований проти різних вірусів.

Персистирующая вірусна інфекція виникає у такому взаємодії між вірусом і зараженной клітиною, як у останньої триває виконання власних клітинних функцій. Якщо клітини заражені діляться, утворюється інфікований клон. Таким чином, збільшення числа заражених клітин сприяє збільшенню загальної популяції збудника в організмі. Проте персистуючі вірусні інфекції зазвичай порушують функції клітин, що зрештою призводить до клінічних проявів. У людини розвиток персистуючих інфекцій певною мірою залежить від віку. Наприклад, внутрішньоутробне зараження вірусом корової краснухи або цитомегаловірусом (ЦМВ) призводить до обмеженого часу персистування збудника. Поява симптоматики пов'язані з можливістю плоду розвивати імунні реакцію інфекційний агент.

Латентна (прихована) вірусна інфекція. У той час, як персистуючі інфекції супроводжуються постійним вивільненням дочірніх вірусних популяцій, при латентних ураженнях вони утворюються спорадично. Репродуктивний цикл подібних збудників різко уповільнюється на пізніх стадіях та активується під впливом різних факторів. Латентні інфекції характерні для більшості герпесвірусів, що викликають рецидивні та зазвичай не прогресуючі захворювання. Інапарантні інфекції *від лат. in-, заперечення, + арраrео, бути супроводжуються безсимптомною циркуляцією незначних кількостей збудника в окремих органах. При цьому виявити збудника можна лише спеціальними методами. Від безсимптомного носійства подібні поразки відрізняє більша ймовірність виникнення клінічних проявів. Цей термін застосовують за цілого ряду інфекцій, при яких немає явних ознак захворювання. У практиці вірусних інфекцій у людини часто застосовують альтернативний термін субклінічна інфекція. Власне, і латентні інфекції можна розцінювати як інпаратні інфекції, що хронічно протікають, при яких встановлюється баланс між організмом і збудником.

Дрімуча (криптогенна) вірусна інфекція - форма прояву вірусної інфекції, при якій збудник у неактивному стані знаходиться в окремих вогнищах (наприклад, у нервових гангліях). Клінічно інфекція проявляється лише за різкого ослаблення захисних сил організму. Наприклад, вірус герпесу 3 типу, що викликає при первинному зараженні вітряну віспу, довічно зберігається в організмі. Рецидив захворювання у формі оперізувального лишаю можливий лише при порушеннях імунного статусу (найчастіше у похилому віці).

Повільні вірусні інфекції характеризуються тривалим інкубаційним періодом (місяці та роки), протягом якого збудник розмножується, викликаючи все більш явні ушкодження тканин. Спочатку збудник розмножується в обмеженій групі клітин, але поступово інфікує дедалі більше їх число. Захворювання закінчуються розвитком важких поразок та смертю хворого. До повільних вірусних інфекцій відносять підгострий склерозуючий паненцефаліт, ВІЛ-інфекцію та ін.

7. Особливості противірусного імунітету.

Противірусний імунітет починається зі стадії презентації вірусного антигену Т-хелперами.

Сильні антигенпрезентуючі властивості при вірусних інфекціях мають дендритні клітини, а при простому герпесіта ретровірусних інфекціях – клітини Лангерганса.

Імунітет спрямований на нейтралізацію та видалення з організму вірусу, його антигенів та заражених вірусом клітин. Антитіла, що утворюються при вірусних інфекціях, діють безпосередньо на вірус або клітини, інфіковані ним. У цьому виділяють дві основні форми участі антитіл у розвитку противірусного імунітету:

1) нейтралізацію вірусу антитілами; це перешкоджає рецепції вірусу клітиною та проникненню його всередину. Опсонізація вірусу за допомогою антитіл сприяє його фагоцитозу;

2) імунний лізис інфікованих вірусом клітин за участю антитіл При дії антитіл на антигени, експресовані на поверхні інфікованої клітини, до цього комплексу приєднується комплемент із подальшою його активацією, що і зумовлює індукцію комплементзалежної цитотоксичності та загибель інфікованої вірусом клітини.

Недостатня концентрація антитіл може посилювати репродукцію вірусу. Іноді антитіла можуть захищати вірус від дії протеолітичних ферментів клітини, що при збереженні життєздатності вірусу призводить до посилення його реплікації.

Віруснейтралізуючі антитіла діють безпосередньо на вірус лише в тому випадку, коли він, зруйнувавши одну клітину, поширюється на іншу.

Коли віруси переходять з клітини в клітину цитоплазматичним місткам, не контактуючи з циркулюючими антитілами, то основну роль у становленні імунітету відіграють клітинні механізми, пов'язані насамперед з дією специфічних цитотоксичних Т-лімфоцитів, Т-ефекторів і макрофагів. Цитотоксичні Т-лімфоцити безпосередньо контактують з клітиною-мішенню, підвищуючи її проникність та викликаючи осмотичне набухання, розрив мембрани та вихід вмісту в навколишнє середовище.

Механізм цитотоксичного ефекту пов'язаний з активацією мембранних ферментних систем у зоні прилипання клітин, утворенням цитоплазматичних містків між клітинами та дією лімфотоксину. Специфічні Т-кілери з'являються вже через 1-3 дні після зараження організму вірусом, їхня активність досягає максимуму через тиждень, а потім повільно знижується.

Одним із факторів противірусного імунітету є інтерферон. Він утворюється в місцях розмноження вірусу та викликає специфічне гальмування транскрипції вірусного геному та пригнічення трансляції вірусної мРНК, що перешкоджає накопиченню вірусу в клітині-мішені.

Стійкість противірусного імунітету варіабельна. При ряді інфекцій (вітряної віспи, паротиті, кору, краснусі) імунітет досить стійкий, а повторні захворювання трапляються вкрай рідко. Менш стійкий імунітет розвивається при інфекціях дихальних шляхів (грипі) та кишечника.

8. Інтерферони. Їхня роль у противірусному імунітеті.

Інтерферон (від латів. inter – взаємно та ferio – вражати) – фактор білкової природи, який забезпечує противірусний імунітет. Інтерферон виділяється клітинами хребетних тварин (лімфоцитами та макрофагами) у відповідь на дію індукторів (при їх контакті з вірусами). Інтерферон пригнічує репродукцію вірусів шляхом зменшення кількості чутливих до них клітин. Механізм противірусної дії інтерферону пов'язаний очевидно з утворенням деяких метаболітів, які пригнічують синтез видоспецифічних вірусних білків.

Утворення інтерферону, крім дії вірусів, може індукуватися деякими мікроорганізмами та продуктами їхньої життєдіяльності, синтетичними полірибонуклеотидами та іншими сполуками.

Особливістю інтерферону і те, що він виявляє активність лише у організмах, у тому числі він був виділений, тобто. є видовим чинником. Молекулярна маса інтерферону залежить від виду тварин, що його продукує, і становить 13–170 тис. Відомо кілька видів інтерферонів, серед яких найважливіше значення мають альфа-, бета- та гамма-інтерферони. В організмі людини утворюються в основному альфа1-, альфа2-і альфа3-інтерферони. Молекулярна маса їх становить 18–25 тис., рідше від 5,5 до 7,5 тис. На N-кінці молекул інтерферонів, як правило, міститься залишок цистеїну, який бере участь в утворенні дисульфідного зв'язку, важливого для їхньої біологічної дії. В даний час інтерферони ефективно використовуються для лікування вірусних, респіраторних та інфекційних захворювань. Впроваджено мікробіологічний синтез інтерферону із застосуванням методів генної інженерії. Ген інтерферону впроваджують у геном бактерії E.coli, яка забезпечує його синтез.

У риб, птахів, рептилій, як і в ссавців, виявлені противірусні речовини широкого спектра дії – інтерферони. Вперше вони були виявлені щодо вірусної інтерференції, коли тварина, заражена одним вірусом, стійка до зараження іншим неспорідненим вірусом.

Типи інтерферонів

Ідентифіковано різні типи інтерферонів; гени кожного їх клоновані. Існують щонайменше 14 альфа-інтерферонів, які продукуються лімфоцитами. Бета-інтерферони продукуються фібробластами. Утворення гамма-інтерферонів не індукується вірусами.

Механізм противірусної дії інтерферонів

При вірусній інфекції клітини синтезують інтерферон і секретують їх у міжклітинний простір, де він зв'язується зі специфічними рецепторами сусідніх незаражених клітин.

Пов'язаний інтерферон має противірусну дію в такий спосіб. У клітині, що зазнала впливу інтерферону, депресуються щонайменше два гени і починається синтез двох ферментів.

Перший – протеїнкіназа – фосфорилює рибосомальний білок та фактор ініціації, необхідний для синтезу білка, тим самим значно знижуючи трансляцію мРНК.

Другий фермент каталізує утворення короткого полімеру аденілової кислоти, що активує латентну ендонуклеазу, що призводить до деградації мРНК як вірусу, так і господаря.

9. Принципи профілактики вірусних інфекцій. Групи препаратів, що застосовуються при вірусних інфекціях.

Для активної штучної профілактики вірусних інфекцій, зокрема й у планової профілактики, широко використовуються живі вірусні вакцини. Вони стимулюють резистентність у місці вхідних воріт інфекції, утворення антитіл та клітин-ефекторів, а також синтез інтерферону.

Основні живі вірусні вакцини: грипозна, корова,

поліомієлітна (Сейбіна-Смородинцева-Чумакова), паротитна, проти корової краснухи, антирабічна, проти жовтої лихоманки,

генно-інженерна вакцина проти гепатиту В - Енджерікс Ст.

Для профілактики вірусних інфекцій використовуються і вбиті вакцини: проти кліщового енцефаліту, омської геморагічної лихоманки, поліомієліту (Солку), гепатиту А (Харвікс 1440),

антирабічна (ХДСВ, Пастер Мерьє), а також і хімічні – грипозні.

Для пасивної профілактики та імунотерапії запропоновані наступні антикварні препарати: протигрипозний гамма-глобулін, антирабічний гамма-глобулін,

протикоровий гамма-глобулін для дітей до 2 років (в осередках) та для ослаблених дітей старшого віку, протигрипозна сироватка з сульфаніламідами.

Універсальним засобом пасивної профілактики вірусних інфекцій є інтерферон та індуктори ендогенного інтерферону.

Більшість відомих хіміотерапевтичних препаратів не мають противірусної активності, оскільки механізм дії більшості з них заснований на придушенні мікробного метаболізму, а у вірусів власні метаболічні системи відсутні. Антибіотики та сульфаніламіди при вірусних інфекціях використовують лише з метою профілактики бактеріальних ускладнень. Проте нині розробляються і застосовуються хіміотерапевтичні засоби, які мають противірусну активність.

Перша група – аномальні нуклеозиди. За будовою вони близькі до нуклеотидів вірусних нуклеїнових кислот, але включені до складу нуклеїнової кислоти, вони не забезпечують її нормальне функціонування. До таких препаратів належать азидотимидин – препарат, активний щодо вірусу імунодефіциту людини (ВІЛінфекція). Недолік цих препаратів – у високій токсичності для клітин макроорганізму.

Друга група препаратів порушує процеси абсорбції вірусів на клітинах. Вони менш токсичні, мають високу вибірковість і дуже перспективні. Це тіосемікарбозон та його похідні, ацикловір (зовіракс) – герпетична інфекція, ремантадин та його похідні – грип А та ін.

Універсальним засобом терапії, як і профілактики, вірусних інфекцій є інтерферон.

10. Серодіагностика вірусних інфекцій, які використовуються реакції.

Серологічні методи діагностики вірусних інфекцій Гальмування гемаглютинації. Гальмування цитопатичного ефекту інтерференцією вірусів. Пряма імунофлюоресценція. Імуноелектронна мікроскопія. За більшості вірусних інфекцій розвиваються імунні реакції, що застосовуються для діагностики. Клітинні реакції зазвичай оцінюють у тестах цитотоксичності лімфоцитів щодо інфекційних агентів або заражених ними клітинмішеней або визначають здатність лімфоцитів відповідати на різні Аг та мітогени. Діяльність практичних лабораторій вираженість клітинних реакцій визначають рідко. Найбільшого поширення знайшли методи ідентифікації противірусних AT. РН заснована на пригніченні цитопатогенного ефекту після змішування вірусу зі специфічними AT. Невідомий вірус змішують з відомими комерційними антисироватками та після відповідної інкубації вносять у моношар клітин. Відсутність загибелі клітин свідчить про невідповідність інфекційного агента та відомих AT. Гальмування гемаглютинації РТГА застосовують для ідентифікації вірусів, здатних аглютинувати різні еритроцити. Для цього змішують культуральне середовище, що містить збудник, з відомою комерційною антисироваткою та вносять у культуру клітин. Після інкубації визначають здатність культури до гемаглютинації і за її відсутності роблять висновок про невідповідність вірусу антисироватці. Гальмування цитопатичного ефекту інтерференцією вірусів Реакцію гальмування цитопатичного ефекту за рахунок інтерференції вірусів застосовують для ідентифікації збудника, що інтерферує з відомим цитопатогенним вірусом у культурі чутливих клітин. Для цього в культуральне середовище, що містить вірус, що вивчається, вносять комерційну сироватку (наприклад, до вірусу краснухи при підозрі на неї), інкубують і заражають другу культуру; через 1-2 дні до неї вносять відомий цитопатогенний вірус (наприклад, будь-який ЕСНО-вірус). За наявності цитопатогенного ефекту роблять висновок про те, що перша культура була заражена вірусом, що відповідав застосованим AT. Пряма імунофлюоресценція Серед інших тестів найбільшого поширення знайшла реакція прямої імунофлюоресценції (найшвидша, чутлива та відтворювана). Наприклад, ідентифікація ЦМВ за цитопатогенним ефектом вимагає не менше 2-3 тижнів, а при використанні мічених моноклональних AT ідентифікація можлива вже через 24 год. Маючи набір подібних реагентів, їх можна вносити в культури, заражені вірусом, інкубувати. дослідити за допомогою люмінесцентної мікроскопії (дозволяє виявити наявність флюоресценції заражених клітин). Імуноелектронна мікроскопія (аналог попереднього методу) дозволяє ідентифікувати різні видивірусів, виявлені електронною мікроскопією(наприклад, різні види герпесвірусів), що неможливо зробити, ґрунтуючись на морфологічних особливостях. Замість антисироваток для ідентифікації використовують позначені різними способами AT, але складність та дорожнеча методу обмежують його застосування.

Виявлення противірусних антитіл (AT) у сироватці крові. РТГА. РЗК. РІФ. Імуносорбційні методи виявлення противірусних антитіл. Простіший і доступніший підхід - виявлення противірусних антитіл (AT) у сироватці. Зразки крові необхідно відбирати двічі: негайно після появи клінічних ознак та через 2-3 тижні. Надзвичайно важливо дослідити саме два зразки сироватки. Результати одноразового дослідження не можна вважати остаточними через неможливість пов'язати появу AT із цим випадком. Цілком можливо, що ці AT циркулюють після попередньої інфекції. У подібній ситуації роль дослідження сироватки, отриманої в період реконвалесценції, важко переоцінити. На наявність захворювання в період відбору першої проби вказує щонайменше чотириразове збільшення титру AT, виявлене при дослідженні другої проби. Наведені нижче методи не дозволяють диференціювати антитіла (AT), що утворюються під час хвороби та циркулюють після одужання (тривалість цього періоду варіабельна для різних інфекцій). Оскільки для адекватної діагностики необхідно підтвердити достовірне збільшення AT титрів у двох пробах, то першу пробу досліджують у гострій фазі, а другу - в період одужання (через 2-3 тижні). Отримані результати мають ретроспективний характер і більш придатні для проведення епідеміологічних обстежень. РТГА виявляє AT, що синтезуються проти гемаглютинінів вірусів (наприклад, вірусу грипу). Метод дозволяє легко виявляти подібні антитіла (AT) у сироватці хворого. РСК – основний метод серодіагностики вірусних інфекцій (серед доступних). Реакція виявляє комплементзв'язуючі IgM та IgG, але не диференціює їх; для оптимізації одержуваних результатів постановка реакції потребує певних навичок персоналу. РІФ. При можливості отримати біоптат інфікованої тканини та доступності комерційних наборів AT,