Из нескольких сотен известных в настоящее время вирусов человека и животных РНК-геном содержит около 80% вирусов. Способность РНК хранить наследственную информацию является уникальной особенностью вируса.

У просто организованных и некоторых сложно органи­зованных вирусов вирусная РНК в отсутствие белка может вызвать инфекционный процесс. Впервые инфекционная активность РНК вируса табачной мозаики была продемонстрирована X. Френкель-Конратом и соавт. в 1957 г. и А. Гирером и Г. Шраммом в 1958 г. Впоследствии положение об инфекционной активности РНК было пере­несено на все РНК-содержащие вирусы, однако долголет­ние усилия доказать это для таких вирусов, как вирусы гриппа, парамиксовирусы, рабдовирусы (так называемые минус-нитевые вирусы), оказались бесплодными: у этих ви­русов инфекционной структурой являются не РНК, а комплекс РНК с внутренними белками. Таким образом, геномная РНК может обладать инфекционной активно­стью в зависимости от своей структуры.

Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены однонитчатые и двунитчатые, ли­нейные, фрагментированные и кольцевые РНК. РНК-геном в основном является гаплоидным, геном ретровирусов - диплоидный, т. е. состоит из двух идентичных молекул РНК.

Однонитчатые РНК. Молекулы однонитчатых вирусных РНК существуют в форме одиночной полинуклеотидной цепи со спирализованными ДНК-подобными участками. При этом некомплементарные нуклеотиды, разделяющие комплементарные участки, могут выводиться из состава спирализованных участков в форме различных «петель» и «выступов» Суммарный процент спирализации вирусных РНК не обнаруживает каких-либо особенностей по сравнению с таковыми у клеточных РНК.

Вирусы, содержащие однонитчатые РНК, делятся на две группы. У вирусов первой группы вирусный геном обладает функциями информационной РНК, т. е. может непосредственно переносить закодированную в нем инфор­мацию на рибосомы. По предложению Д. Балтимора РНК со свойствами информационной условно обозначена знаком «плюс» и в связи с этим вирусы, со­держащие такие РНК (пикорнавирусы, тогавирусы, коро-навирусы, ретровирусы), обозначены как «плюс-нитевые» вирусы, или вирусы с позитивным геномом.

Вторая группа РНК-содержащих вирусов содержит ге­ном в виде однонитчатой РНК, которая сама не обладает функциями иРНК. В этом случае функцию иРНК выпол­няет РНК, комплементарная геному. Синтез этой РНК (транскрипция) осуществляется в зараженной клетке на матрице геномной РНК с помощью вирусспецифического фермента - транскриптазы. В составе «минус-нитевых» вирусов обязательно присутствие собственного фер­мента, осуществляющего транскрипцию геномной РНК и синтез иРНК, так как аналога такого фермента в клетках нет. Геном этих вирусов условно обозначают как «минуса-РНК, а вирусы этой группы как «минус-нитевые» вирусы, или вирусы с негативным геномом. К этим вирусам отно­сятся ортомиксовирусы, парамиксовирусы, буньявирусы, рабдовирусы. РНК этих вирусов не способна вызвать инфекционный процесс.

В соответствии с разными свойствами вирусных РНК между двумя группами вирусов есть и структурные разли­чия. Поскольку РНК «плюс-нитевых» вирусов выполняет функцию иРНК, она имеет специфические структурные особенности, характерные для 5"- и З"-концов этих РНК. На З"-конце информационных РНК имеются поли (А), количество которых достигает 200 и выше. Эти модификации концов иРНК, осуществляе­мые после синтеза полинуклеотидной цепи, имеют сущест­венное значение для функции иРНК: «шапочка» нужна для специфического узнавания иРНК рибосомами, функ­ции поли (А) менее точно определены и, по-видимому, заключаются в придании стабильности молекулам иРНК.

Такими же модифицированными концами обладают ге­номные РНК «плюс-нитевых» вирусов. Исключение со­ставляет 5"-конец геномной РНК вируса полиомиелита, которая не содержит «шапочку», и вместо нее имеет на 5"-конце ковалентно присоединенный к остатку урацила низкомолекулярный терминальный белок. Геномные РНК «минус-нитевых» вирусов не имеют ни «шапочки», ни по­ли (А); модифицированные концы характерны для иРНК этих вирусов, синтезирующихся в клетке на матрице вирионной РНК и комплементарных ей. Геномная РНК ретровирусов, хотя и является «плюс-нитевой», однако не содержит «шапочку»; эту структуру содержит гомологич­ная РНК, синтезируемая на матрице интегрированной про-вирусной ДНК.

Существуют вирусы, содержащие как «плюс-нитевые», так и «минус-нитевые» РНК гены (амбисенс-вирусы). К ним относятся аренавирусы.

В основном однонитчатые РНК являются линейными молекулами, однако РНК-фрагменты буньявирусов обна­ружены в виде кольцевой формы. Кольцевая форма воз­никает за счет образования водородных связей между концами молекул.

Двунитчатые РНК. Этот необычный для клетки тип нуклеиновой кислоты, впервые обнаруженный у реовирусов, широко распространен среди вирусов животных, растений и бактерий. Вирусы, содержащие подобный геном, называют диплорнавирусы.

Общей особенностью диплорнавирусов является фрагментированное состояние генома. Так, геном реовирусов состоит из 10 фрагментов, ротавирусов - из 11 фрагмен­тов.

Молекулярная масса РНК таких вирусов варьирует в широких пределах.

БЕЛКИ

В зараженной клетке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков: 1) структурных, которые входят в со­став вирусных частиц потомства, и 2) неструктурных, которые обслуживают процесс внутриклеточной репродук­ции вируса на разных его этапах, но в состав вирусных частиц не входят.

Структурные белки. Количество структурных белков в составе вирусной частицы варьирует в широких пределах в зависимости от сложности организации вириона. Наибо­лее просто организованный вирус табачной мозаики со­держит всего один небольшой белок с молекулярной массой 17-18- 10 3 , некоторые фаги содержат 2-3 белка, просто организованные вирусы животных - 3-4 белка. Сложно устроенные вирусы, такие как вирусы оспы, содержат более 30 структурных белков.

Структурные белки делятся на 2 группы:

1) капсидные белки, образующие капсид, т. е. футляр для нуклеиновой кислоты вируса (от лат. capsa - вме­стилище), и входящие в состав капсида геномные белки, и ферменты;

2) суперкапсидные белки, входящие в состав суперкапсида, т. е. наружной вирусной оболочки.

Поскольку суперкапсид называют также «пеплос» (от греч. peplos - покров, мантия), эти белки называют пепломерами.

Просто организованные вирусы, представляющие собой нуклеокапсид, содержат только капсидные белки. Сложно организованные вирусы содержат капсидные и суперкапслдные белки.

Капсидные белки. Первоначальное представление о том, что капсидные белки являются всего лишь инерт­ной оболочкой для вирусной нуклеиновой кислоты, сложи­лось на основании изучения наиболее просто организо­ванного вируса табачной мозаики, частица которого со­стоит из одной молекулы РНК и одного типа белка, образующего чехол для РНК. Однако такое представление неправильно. Хотя основной функцией капсидных белков является функция защиты вирусного генома от неблаго­приятных воздействий внешней среды, у многих вирусов в составе капсида есть белки и с другими функциями. Поэтому термин «капсид» далеко выходит за пределы представления о нем как о футляре или чехле для вирус­ной нуклеиновой кислоты.

В составе капсида некоторых вирусов (пикорнавирусы, паповавирусы, аденовирусы) содержатся белки, ковалентно связанные с вирусным геномом (геномные белки). Эти белки являются терминальными, т. е. соединенными с концом вирусной нуклеиновой кислоты. Функции их неразрывно связаны с функциями генома и их регуля­цией.

У ряда сложно организованных вирусов в составе кап­сида имеются ферменты, осуществляющие транскрипцию и репликацию вирусного генома - РНК и ДНК (РНК-и ДНК-полимеразы), а также ферменты, модифицирую­щие концы иРНК. Если ферменты и геномные белки представлены единичными молекулами, то капсидные бел­ки представлены множественными молекулами. Эти белки и формируют капсидную оболочку, в которую у сложно организованных вирусов вставлены молекулы белков с дру­гими функциями.

Основным принципом строения капсидной оболочки вирусов является принцип субьединичности, т. е. построе­ние капсидной оболочки из субъединиц-капсомеров, обра­зованных идентичными полипептидными цепями. Пра­вильно построенные белковые субъединицы - капсомеры возникают благодаря способности вирусных капсидных белков к самосборке. Самосборка объясняется тем, что упорядоченная структура - капсид имеет наименьшую свободную энергию по сравнению с неупорядоченными белковыми молекулами. Сборка капсидной оболочки из субъединиц запрограммирована в первичной структуре белка и происходит самопроизвольно или при взаимо­действии с нуклеиновой кислотой.

Принцип субъединичности в строении вирусного капси­да является универсальным свойством капсидных белков и имеет огромное значение для вирусов. Благодаря этому свойству достигается огромная экономия генетического материала. Если бы капсидная оболочка была построена из разных белков, то на кодирование ее потребовалась бы основная часть генетической информации, заложенной в вирусном геноме. В действительности на кодирование, например, одной полипептидной цепи вируса табачной мозаики, расходуется менее 10% генома. Далее, в меха­низме самосборки заложена возможность контроля за полноценностью вирусных полипептидов: дефектные и чу­жеродные полипептидные цепи при таком способе сборки вирионов будут автоматически отбрасываться.

Описанная способность к самосборке в пробирке и в зараженной клетке характерна только для простых виру­сов. Сборка сложно организованных вирусов является го­раздо более сложным многоступенчатым процессом, хотя отдельные ее этапы, например формирование капсидов и нуклеокапсидов, также основаны на самосборке.

Суперкапсидные белки. Гликопротеиды. Суперкапсидные белки, или пепломеры, располагаются в липопротеидной оболочке (суперкапсиде или пеплосе) сложно устроенных вирусов. Они либо пронизывают насквозь липидный бислой как, например, гликопротеиды альфа-вирусов (вируса леса Семлики), либо не доходят до внутренней поверхности. Эти белки являются типичны­ми внутримембранными белками и имеют много общего с клеточными мембранными белками. Как и последние, суперкапсидные белки обычно гликозилированы. Углевод­ные цепочки прикреплены к молекуле полипептида в опре­деленных участках. Гликозилирование осуществляют кле­точные ферменты, поэтому один и тот же вирус, проду­цируемый разными видами клеток, может иметь разные у углеводные остатки: может варьировать как состав угле­водов, так и длина углеводной цепочки и место прикреп­ления ее к полипептидному остову.

У большинства вирусов гликопротеиды формируют «шипы» на поверхности вирусной частицы, длина которых достигает 7-10 им. Шипы представляют собой морфоло­гические субъединицы, построенные из нескольких моле­кул одного и того же белка. Вирусы гриппа имеют два типа шипов, построенных соответственно из гемагглютинина и нейраминидазы. Парамиксовирусы также имеют два типа шипов, построенных соответственно из двух глико-протеидов (HN и F), рабдовирусы имеют только один гликопротеид и, соответственно, один тип шипов, а альфа-вирусы имеют два или три гликопротеида, формирующих один тип шипов.

Гликопротеиды являются амфипатическими молекула­ми: они состоят из наружной, гидрофильной части, кото­рая содержит на конце аминогруппу (N-конец), и погру­женной в липидный бислой, гидрофобной части, которая содержит на погруженном конце гидроксильную группу (С-конец). С-концом полипетид «заякоривается» в липидном бислое. Есть, однако, и исключения из этого общего положения: нейраминидаза вируса гриппа взаимодействует с липидным бислоем не С-, а N-концом.

Основной функцией гликопротеидов является взаимо­действие со специфическими рецепторами клеточной поверхности. Благодаря этим белкам осуществляется рас­познавание специфических клеточных рецепторов и прик­репление к ним вирусной частицы, т. е. адсорбция вируса на клетке. Поэтому гликопротеиды, выполняющие эту функцию, называют вирусными прикрепительными белка­ми.

Другой функцией гликопротеидов является участие в слиянии вирусной и клеточной мембран, т. е. в событии, ведущем к проникновению вирусных частиц в клетку. Ви­русные белки слияния ответственны за такие процессы, как гемолиз и слияние плазматических мембран соседних кле­ток, приводящие к образованию гигантских клеток, синцитиев и симпластов.

«Адресная функция» вирусных белков. Вирусы вызывают инфекционный процесс у относительно небольшого круга хозяев. Вирус должен «узнать» чувст­вительную клетку, которая сможет обеспечить продукцию полноценного вирусного потомства. Если бы вирус прони­кал в любую клетку, которая встретилась на его пути, это привело бы к исчезновению вирусов в результате деструк­ции "«родительской» вирусной частицы и отсутствия вирус­ного потомства. В процессе эволюции у вирусов выраба­тывалась так называемая адресная функция, т. е. поиск чувствительного хозяина среди бесконечного числа нечув­ствительных клеток. Эта функция реализуется путем на­личия специальных белков на поверхности вирусной ча­стицы, которые узнают специфический рецептор на по­верхности чувствительной клетки.

Неструктурные белки. Неструктурные белки изучены гораздо хуже, чем структурные, поскольку их выделяют не из очищенных препаратов вирусов, а из зараженных клеток, и возникают трудности в их идентификации и очи­стке от клеточных белков.

К неструктурным белкам относятся:

1) предшественники вирусных белков, которые отлича­ются от других неструктурных белков нестабильностью в зараженной клетке в результате быстрого нарезания на структурные белки;

2) ферменты синтеза РНК и ДНК (РНК- и ДНК- полимеразы), обеспечивающие транскрипцию и реплика­цию вирусного генома;

3) белки-регуляторы;

4) ферменты, модифицирующие вирусные белки, на­пример протеиназы и протеинкиназы.

Однако многие неструктурные белки при ряде вирус­ных инфекций еще не идентифицированы и функции их не определены.

1 -- парамиксовирусы; 2 -- вирусы гриппа; 3 -- коронавирусы; 4 -- аренавирусы; 5 -- ретровирусы; 6 -- реовирусы; 7 -- пикорнавирусы; 8 -- капицивирусы; 9 -- рабдовирусы; 10 -- тогавирусы, флавивирусы; 11 -- буньявирусы

Геномы почти всех известных РНК-содержащих вирусов -- это линейные молекулы, их удобно разделить на 3 группы.

Первая группа -- это однонитевые геномы положительной полярности, т.е. с нуклеотидной последовательностью, соответствующей таковой у мРНК.

Такие геномы обозначают как (+) РНК.

Вирусные (+) РНК-геномы кодируют несколько белков, среди которых РНК-зависимая РНК-полимераза (репликаза), способная синтезировать молекулы РНК без участия ДНК.

С помощью этого фермента синтезируются сначала (-) нити РНК фага,

Затем при наличии особого белка, называемого «хозяйским фактором», репликаза осуществляет синтез (+) нити РНК.

На заключительной стадии из накопившихся вирусных белков и (+) РНК формируются вирионы.

Упрощенная схема этого процесса такова:

(+) РНК (-) РНК

Однонитевый (+) РНК-геном характерен для

а) фага Q ? ,

б) вирусов табачной мозаики,

Вирус табачной мозаики - пример + одноцепочечного вируса растенийвирус не имеет оболочки, спиральный, содержит 2130 идентичных молекул белка капрсида и одну цепь РНК. РНК располагается в спиральном желобке, обрапзованном белковыми субъединицами, и удерживается многочисленными слабыми связями.

Инфекционный процесс, протекающий по схеме (прозрачка 2 внизу), состоит в проникновении вируса в растительную клетку с последующей быстрой утратой им капсида. Затем в результате трансляции непосредственно +одноцепочечной вирусной РНК рибосомами клетки-хозяина образуются несколько белков, часть которых необходима для репликации вирусного генома.

Репликация осуществляется РНК-репликазой, продуцирующей копии РНК для новых вирионов. Синтез белка капсида происходит только после того как инфицировавшая клетку РНК подвергается некоторой модификации, делающей возможным присоединение рибосом клетки к тому участку РНК, которым кодируется этот белок. Сборка вириона начинается с образования дисков из белка капсида. Два таких белковых диска, располагаясь концентрически, образую похожую на бисквит структуру, которая после связывания с ней РНК приобретает форму спирали. Последующее присоединение молекул белка продолжается до тех пор, пока РНК не будет покрыта полностью. В своей окончательной форме вирион представляет собой цилиндр длиной 300 нм.

3) полиомиелита,

4) клещевого энцефалита.

Вторая группа -- это однонитевые геномы с негативной полярностью, т.е. (-) РНК-геномы.

Поскольку (-) РНК не может выполнять функции мРНК, для образования «своих» мРНК вирус внедряет в клетку не только геном, но и фермент, умеющий снимать с этого генома комплементарные копии по схеме:

(-) РНК (+) РНК

Этот вирусный фермент (РНК-зависимая РНК-полимераза, синтезированная в предыдущем цикле размножения) упакован в вирионе в удобной для доставки в клетку форме.

Инфекционный процесс начинается с того, что вирусный фермент копирует вирусный геном, образуя (+) РНК, которая выступает в качестве матрицы для синтеза вирусных белков, в том числе РНК-зависимой РНК-полимеразы, которая входит в состав образующихся вирионов

К вирусам с негативным РНК-геномом относятся

а) вирусы гриппа,

в) бешенства,

г) желтой карликовости картофеля и др.

Схема вируса гриппа

Вирус гриппа - это пример вируса с «-»-одноцепочечной РНК. У него есть оболочка и спиральная сердцевина. Сердцевина состоит из восьми сегментов «-» РНК, которые в комплексе с белками образуют спиралевидные структуры. Каждый сегмент кодирует один из белков вируса. В наибольшем количестве вирус содержит белок матрикса, располагающийся на внутренней стороне оболочки и придающий ей стабильность. Все белки оболочки кодируются вирусной РНК, тогда как липиды являются по своему происхождению клеточными (см. ДНК-содержащие вирусы, сборка). Основные белки оболочки - гемагглютинин и нейраминидаза.

Инфекционный процесс протекает по схеме (прозрачка 2 внизу) начинается с прикрепления вируса к поверхности клетки-хозяина через гемагглютинин. Затем происходит слияние оболочки с клеточной мембраной, нуклеопротеиновая сердцевина (нуклеокапсид) входит в клетку, и кодируемая вирусом РНК-зависимая РНК-полимераза синтезирует + цепи мРНК на вирусных «-» цепях, после чего на рибосомах клетки-хозяина продуцируются вирусные белки. Некоторые из этих белков играют важную роль в репликации вирусного генома.

Репликация происходит в ядре, где с помощью той же, но вероятно, модифицированной РНК-полимеразы образуются «-» цепи РНК. После того как в ядро проступают нуклеокапсидные белки, происходит сборка нуклеокапсида. Затем нуклеокапсид проходит цитоплазму, присоединяя по пути белки оболочки, и покидает клетку, отпочковываясь от ее плазматической мембраны. Считается, что в процессе отпочковывания принимает участие нейраминидаза.

Третью группу составляют двунитевые геномы, (±) РНК-геномы.

Известные двунитевые геномы всегда сегментированы (т.е. состоят из нескольких разных молекул).

Сюда относятся реовирусы. Их размножение проходит по варианту, близкому к предыдущему. Вместе с вирусной РНК в клетку попадает и вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза, которая обеспечивает синтез молекул (+) РНК. В свою очередь (+) РНК обеспечивает производство вирусных белков на рибосомах хозяйской клетки и служит матрицей для синтеза новых (-) РНК-цепочек вирусной РНК-полимеразой

Цепочки (+) и (-) РНК, комплексируясь друг с другом, образуют двунитевый (±) РНК-геном, который упаковывается в белковую оболочку.

- Реовирусы птиц (от англ. respiratory респираторный, enteric кишечный, orphan сиротский) - это икосаэдрические вирусы без оболочки, белковый капсид которых состоит из двух слоев - наружнего и внутреннего. Внутри капсида находятся 10 или 11 сегментов двухцепочечной РНК.

Реовирусы поражают респираторные и кишечные пути теплокровных животных (человека, обезьян, крупного и мелкого рогатого скота, летучих мышей,

Инфекционный процесс начинается с проникновения в клетку РНК и затем протекает в соответствии со схемой (прозрачка 2 - внизу). После частичного разрушения наружнего капсида ферментами лизосом РНК в образовавшейся таким образом субвирусной частице транскрибируется, ее копии покидают частицу и соединяются с рибосомами. Затем в клетке-хозяине продуцируются белки, необходимые для формирования новых вирусных цастиц.

Репликация РНК вирусов происходит по консервативному механизму. Одна из цепей каждого сегмента РНК служит матрицей для синтеза большого числа новых + цепей. На этих + цепях образуются затем как на матрице - цепи, + и - цепи при этом не расходятся, а остаются вместе в виде двухцепочечных молекул. сборка новых вирусных частиц из новообразованных + и --сегментови капсидных белков связана каким-то образом с миотическим веретеном клетки-хозяина.

Сюда относятся вирусы, у которых цикл репликации генома можно разбить на две главные реакции: синтез РНК на матрице ДНК и синтез ДНК на матрице РНК.

При этом в состав вирусной частицы в качестве генома может входить либо РНК (ретровирусы (Retroviridae - от REversed TRanscription)), либо ДНК (ретроидные вирусы).

Вирусная частица содержит две молекулы геномной одноцепочечной (+) РНК.

В вирусном геноме закодирован необычный фермент (обратная транскриптаза, или ревертаза), который обладает свойствами как РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы.

Только в 1970 г. американские ученые Г. Темин и Мицутани и независимо от них Д.Балтимор разрешили эту загадку. Они доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК. Это открытие перевернуло центральную догму молекулярной биологии о том, что генетическая информация может переноситься только в направлении ДНК-РНК-белок. Пять лет понадобилось Г. Темину для обнаружения фермента, осуществляющего перенос информации от РНК к ДНК, - РНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Г. Темину удалось не только получить фрагменты ДНК, комплементарные заданной цепи РНК, но и доказать что ДНК-копии могут встраиваться в ДНК клеток и передаваться потомству.

Этот фермент попадает в заражаемую клетку вместе с вирусной РНК и обеспечивает синтез ее ДНК-копии сначала в одноцепочечной форме [(-) ДНК], а затем в двуцепочечной [(±) ДНК]:

Вирусный геном в форме нормального дуплекса ДНК (так называемая провирусная ДНК) встраивается в хромосому клетки хозяина.

В результате двуцепочечная ДНК вируса представляет собой в сущности дополнительный набор генов клетки, который реплицируется вместе с ДНК хозяина при делении.

Для образования новых ретровирусных частиц провирусные гены (гены вируса в хромосомах хозяина) транскрибируются в ядре клетки транскрипционным аппаратом хозяина в (+) РНК-транскрипты.

Одни из них становятся геномом нового «потомства» ретровирусов, а другие подвергаются процессингу в мРНК и используются для трансляции белков, необходимых для сборки вирусных частиц

В эту группу входят

а) вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

Информация о СПИДе есть в Ветхом Завете

В нашем ганоме есть генетические метки прежних пандемий СПИДа

УО «МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ЛЕКЦИЯ №7

ТЕМА: «Вирусы ДНК – и РНК –

Специальность – Лечебное дело

Подготовила преподаватель – Коледа В.Н.

Широкова О.Ю.

г. Минск

Вирусы. Морфология и физиология вирусов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Методы измерения вирусов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Основные методы исследования вирусов.

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

ДНК-содержащие вирусы

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

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

1892 – Гварниери – шаровидыне и серповидные включения.

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

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

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

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

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

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

Возбудители вирусных гепатитов

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

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

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

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

Возбудители энтеральных гепатитов

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

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

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

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

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

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

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

Помимо гуморального, возникает и местный иммунитет в кишечнике.

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

Иммуноиндикация – ранний, экспресс-метод диагностики.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Возбудители парентеральных гепатитов

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

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

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

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

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

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

Источник инфекции – больной и вирусоноситель.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Передается вирус гепатита D парентеральным путем.

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

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

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

Средства специфической иммунопрофилактики не разработаны.

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

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

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

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

Специфическая профилактика гепатита С не разработана.

Грипп – РНК-вирус, семейство ортомиксовирусов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Возбудитель Вич-инфекции

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

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

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

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

Источник, эпидемиология и патогенез ВИЧ-инфекции.

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

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

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

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

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

Методы микробиологической диагностики ВИЧ-инфекции.

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

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

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

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

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

Проблемы лечения и специфической профилактики ВИЧ-инфекции.

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

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

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

Из известных в настоящее время вирусов человека и животных геном 80% вирусов содержит РНК. Использование РНК в качестве носителя генетической информации является уникальной особенностью вирусов. Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены одно- и двунитевые, линейные, фрагментированные и кольцевые РНК. Как правило, геном РНК-содержащих вирусов является гаплоидным, за исключением ретровирусов , у которых он представлен двумя молекулами идентичных РНК и является диплоидным. Размеры геномной вирусной РНК имеют существенные ограничения и не превышают 30000 н.о. (см. " Нуклеиновые кислоты вирионов ").

По своему происхождению одноцепочечные вирионные РНК могут представлять либо мРНК (РНК позитивной полярности), способную обеспечить синтез белков на рибосомах , либо РНК негативной полярности, которая обычно возникает в качестве интермедиата при репликации РНК вирусных геномов. Исключение составляют ретровирусы , у которых в качестве репликативного интермедиата выступает ДНК-копия вирусной РНК. Необходимо отметить, что вирусная геномная РНК позитивной полярности после введения в чувствительные клетки способна вызывать инфекционный процесс, в результате которого формируются полноценные вирусные частицы. Впервые инфекционность вирусных РНК была продемонстрирована X. Френкель-Конратом и соавт. в 1957 г., а также А. Гирером и Г. Шраммом в 1958 г. с использованием геномной РНК ВТМ . Геномная РНК негативной полярности не обладает инфекционностью. Например, геномная РНК вирусов гриппа , парамиксовирусов , рабдовирусов , представленная минус-цепями, полностью лишена инфекционной активности. У этих вирусов для инфекционности необходим комплекс геномной РНК с вирусными белками, способными обеспечить эффективную транскрипцию вирионной РНК. Таким образом, инфекционность геномной РНК зависит от ее происхождения и функций.

Структурная организация геномных РНК находится в полном соответствии с их полярностью. Вирусная геномная РНК позитивной полярности, которая выполняет функции мРНК, имеет все специфические структурные особенности, характерные для матриц трансляции: 5"-концевой нуклеотид модифицирован присоединением 5"-метилгуанозинового остатка (5"-m7GpppGm), получившего название кэпа (от англ. cap - шапка). З"-конец таких вирионных РНК обычно снабжен poly(A)-последовательностью, характерной для мРНК эукариот. Имеются последовательности, обеспечивающие связывание с рибосомой , участки регуляции и терминации трансляции . В последовательностях вирионных РНК позитивной полярности можно также обнаружить такие, которые обеспечивают специфическое взаимодействие с вирусными белками, участвующими в сборке вирусных частиц. За счет этого осуществляется высокоселективное попадание в состав вирионов только вирусных РНК. У некоторых вирусов с плюс-РНК геномом можно наблюдать некоторые отклонения от приведенной схемы. В частности, геномная РНК вируса полиомиелита на 5"-конце вместо канонической структуры кэпа содержит терминальный белок VPg , присоединенный к концевому остатку урацила . У некоторых групп вирусов отсутствует poly(A)-фрагмент на З"-конце. Геномные РНК отрицательной полярности лишены всех характерных для мРНК атрибутов посттрансляционной модификации (кэпа, poly(A)-последовательностей и т. д.).

Обычно у одного вида вируса геном бывает представлен только одним типом РНК - либо положительной, либо отрицательной полярности. Однако имеется ряд вирусов с так называемым амбиполярным геномом (например, у тосповирусов из трех сегментов РНК один имеет отрицательную полярность, а два - амбиполярны). Это означает, что мРНК являются фрагментами как геномной, так и комплементарной ей цепи. Сходная ситуация наблюдается и у аренавирусов .

Среди вирусов животных, растений, грибов и бактерий широко распространены имеющие в качестве генома двунитевые РНК. Этот необычный для клетки тип нуклеиновой кислоты, впервые обнаруженный у реовирусов . Вирусы, содержащие подобный геном, называют диплорнавирусы . Одной из особенностей диплорнавирусов является фрагментированное состояние генома. Так, геном реовирусов состоит из 10 фрагментов, ротавирусов - из 11.

Укладка нуклеиновых кислот в составе вириона носит строго упорядоченный характер, который обеспечивается за счет образования комплексов нуклеиновой кислоты с так называемыми нуклеокапсидными белками. Помимо вирусных нуклеиновых кислот в составе вирионов могут присутствовать и клеточные нуклеиновые кислоты. В вирионах обнаруживают рибосомные РНК (28S, 18S), транспортные РНК и низкомолекулярные РНК (4S, 5S). В случае аренавирусов в составе вириона присутствуют целые рибосомные субъединицы. Появление клеточных компонентов в вирионах часто отражает процессы случайного захвата клеточного материала при их сборке. Однако в ряде случаев такое включение клеточных компонентов является необходимым условием поддержания инфекционности вирусов.

Введение 2 стр.

Глава 1. Строение вирусов. 4 стр.

Глава 2. Разнообразие вирусов. 8 стр.

Глава 3. Биологическая роль вирусов. 11 стр.

Заключение. 14 стр.

Список литературы. 15 стр.

Приложение. 16 стр.

Введение.

"Вирус - это, по существу, часть клетки. Мы считаем вирусами те компоненты клетки, которые достаточно независимы для того, чтобы передаваться другим клеткам, и сравниваем их с другими клеточными компонентами, более прочно связанными со всей системой."
Г. Руска

В 1852 г. русский ботаник Д.И. Ивановский впервые получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных мозаичной болезнью. Когда такой экстракт пропустили через фильтр, способный задерживать бактерии, отфильтрованная жидкость все еще сохраняла инфекционные свойства. В 1898 г. голландец Бейеринк придумал новое слово "вирус" (от латинского слова, означающего "яд"), чтобы обозначить этим термином инфекционную природу некоторых профильтрованных растительных жидкостей. Хотя удалось достичь значительных успехов в получении высокоочищенных проб вирусов и было установлено, что по химической природе это нуклеопротеины (нуклеиновые кислоты, связанные с белками), сами частицы все еще оставались неуловимыми и загадочными, потому что они были слишком малы, чтобы их можно было увидеть с помощью светового микроскопа. Поэтому-то вирусы и оказались в числе первых биологических структур, которые были исследованы в электронном микроскопе сразу же после его изобретения в 30-е годы прошлого столетия.

Вирусы отличаются от микроорганизмов следующими особенностями: 1) они содержат нуклеиновую кислоту только одного типа – или ДНК, или РНК; 2) для их репродукции необходима только нуклеиновая кислота; 3) они не способны размножаться вне живой клетки. Вирусы, таким образом, не являются самостоятельными организмами, а используют для своего размножения живые клетки: их репродукция происходит в клетке-хозяине. Клеточные механизмы нужны как для репликации нуклеиновой кислоты, так и для синтеза белковой оболочки вируса. Развитие вируса приводит к гибели клетки-хозяина. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которая состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида. Поэтому вирусную частицу называют также нуклеокапсидом. [Шлегель, 1987] В то же время внутриклеточный вирус есть самореплицирующаяся форма, не способная к бинарному делению. Тем самым в определение вируса закладывается принципиальное различие между клеточной формой, воспроизводящейся только из вирусной нуклеиновой кислоты. Однако качественное отличие вирусов от про- и эукариот не ограничивается только одной этой стороной, а включает ряд других: 1) наличие одного типа нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК); 2) отсутствие клеточного строения и белоксинтезирующих систем; 3) возможность интеграции в клеточный геном и синхронной с ним репликации.

Вместе с тем вирусы отличаются от обычных репликонов, какими являются молекулы ДНК всех микроорганизмов и любых других клеток, а также плазмид и транспозонов, поскольку упомянутые репликоны являются биомолекулами, которые нельзя отнести к живой материи. [Борисов и др., 1994]

Вирусы распознаются по последствиям своего развития в клетках хозяина. Они разрушают целые комплексы клеток и вызывают поражения тканей, что ведет к появлению некротических пятен или зон лизиса. Обычные хозяева вирусов – это растения, животные и микроорганизмы. [Шлегель, 1987]

Глава 1. Строение вирусов.

Вирусная частица, называемая также вирионом, состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом. Такая единица (капсид + нуклеиновая кислота = нуклеокапсид) может быть «голой», а в других случаях окружена оболочкой. Голым нуклеокапсидами являются, например, частицы вируса табачной мозаики, вируса, вызывающего бородавки, и аденовируса. Дополнительная оболочка окружает вирусы гриппа и герпеса.

Капсид в свою очередь состоит из субъединиц – капсомеров. Он чаще всего имеет симметричное строение. Различают два вида симметрии – спиральную и кубическую. В таблице 1 различные вирусы сгруппированы по их структуре.

Таблица 1. Морфологические классы вирусов.

Спиральная структура

Полиэдрическая структура (икосаэды)

Сложные вирусы (икосаэдрическая головка + спиральный хвост)

Рассмотрим четыре вируса, которые известны как возбудители болезней: два вируса со спиральной симметрией, из них один с голыми частицами (вирус табачной мозаики) и один с дополнительной оболочкой (вирус гриппа), и два типа вирусов с кубической симметрией – с голыми частицами (вирус полиомиелита и другие полиэдрические вирусы) и с оболочкой (вирус герпеса).

Вирус табачной мозаики. Это типичный пример вируса со спиральной симметрией. Его легко выделить из выжатого сока зараженных растений. Частицы представляют собой палочки толщиной 18 нм. Этот палочковидный нуклеокапсид состоит примерно из 2100 капсомеров. Они расположены по винтовой линии и образуют полый цилиндр. Каждый капсомер состоит из одной полипептидной цепи (158 аминокислот, последовательность которых определена). В стенке полого цилиндра между капсомерами помещается цепь РНК, которая тоже идет по винтовой линии.

Вирус гриппа. Частицы вируса гриппа имеют диаметр 110 нм. Нуклеокапсид, как и у вируса табачной мозаики, имеет спиральное строение, но он не палочковидный, а многократно закрученный. Нуклеокапсид окружен оболочкой – фрагментом мембраны клетки-хозяина, из которой вышел вирион. Оболочка имеет на своей наружной стороне шипы, которые служат для адсорбции вириона на поверхности новой клетки-хозяина и содержат мукопротеины и фермент нейраминидиазу. Этот фермент отщепляет от мукопротеинов инфицируемой клетки один компонент – N-ацетилнейраминовую кислоту – и, по-видимому, играет роль в разжижении слизи, покрывающей эпителиальные клетки носоглотки. Размножение вируса происходит внутри клеток. Освобождение вириона напоминает процесс почкования; при этом наружная оболочка вирусной частицы образуется из мембраны клетки-хозяина, которая может быть модифицирована добавлением белков вирусного происхождения (например, нейраминидазы).

Существует много различных разновидностей вируса гриппа. Какую именно ткань будет поражать вирус, зависит от специфичности вируса по отношению к клеткам-хозяевам и от рецепторных свойств клеток. Вирус может вызывать нарушение клеточного метаболизма или даже гибель клетки. Кроме того, он действует как антиген и стимулирует образование антител в организме хозяина. Вирусы, ответственные за большие эпидемии гриппа, отличаются друг от друга по своей вирулентности и патогенности.

Полиэдрические вирусы без наружной оболочки. Многие вирусы, кажущиеся сферическими, на самом деле имеют форму многогранника. Чаще всего это икосаэдр (двадцатигранник) – тело, ограниченное 20 равносторонними треугольниками и имеющее 12 вершин. Капсид икосаэдрического вируса состоит из капсомеров двух типов: в вершинах располагаются пентоны, состоящие из пяти белковых мономеров (протомеров); остальную поверхность граней и ребра образуют гексоны, состоящие из шести протомеров. Построение капсида из капсомеров следует законам кристаллографии; в соответствии с этим наименьший икосаэдрический капсид должен состоять из 12 пентонов, следующий по величине – из 12 пентонов и 20 гексонов. Существуют вирусы из 252 и даже 812 капсомеров.

По принципу икосаэдра построено очень много вирусов: вирусы полиомиелита, ящура, аденовирусы.

Полиэдрические вирусы с наружной оболочкой. Икосаэдр, окруженный оболочкой, - такова форма возбудителей ветряной оспы, опоясывающего лишая и простого герпеса.

Икосаэдрический капсид вируса герпеса состоит из 162 капсомеров. Наружная оболочка, несомненно, образуется из внутренней ядерной мембраны клетки-хозяина. Вирусы герпеса размножаются в ядрах клеток; капсиды новых вирусных частиц одеваются оболочкой из ядерной мембраны, «отпочковываются» от ядра и выводятся наружу по системе эндоплазматического ретикулума.

Ветряная оспа – относительно легкая детская болезнь. Вирус инфицирует верхние дыхательные пути, разносится кровью по всему телу и, закрепляясь в коже, в конечном счете вызывает здесь образование пузырьков. Опоясывающий лишай возникает у частично иммунных лиц; он появляется в результате реактивации вируса ветряной оспы. Таким образом, оба заболевания вызываются одним и тем же вирусом.

Вирус оспы. Вирусы оспы – наиболее крупные из зоопатогенных вирусов. Их частицы устроены совсем не так, как у вирусов четырех представленных выше типов. Они содержат ДНК, белок и несколько липидов, из-за чего их иногда называют комплексными вирионами. Частицы вирусов натуральной оспы и коровьей оспы имеют вид округленных блоков. Они состоят из внутреннего тельца, содержащего двухцепочечную ДНК, двойного слоя, содержащего белок, эллиптических белковых телец и наружной мембраны; частицу обвивают плотно прилегающие к ней нити. Эти вирусные частицы очень устойчивы к высыханию и поэтому чрезвычайно инфекционны. Натуральной оспой могут заболевать только люди и обезьяны. Вирусом коровьей оспы могут заражаться также коровы, кролики и овцы. Оба вируса имеют общие антигены. Поэтому людям профилактически прививают вирус коровьей оспы, который получают от коров и который у человека вызывает весьма слабые симптомы болезни. Такая активная вакцинация приводит к образованию антител, которые обуславливают иммунитет и к натуральной оспе.

Морфология бактериофагов. Строение бактериофагов в основном изучали на примере серии Т Escherichia coli. Колифаг Т 2 состоит из полиэдрической головки длиной 100 нм и отростка, или «хвоста», примерно такой же длины. Поэтому говорят о «составных» вирусах. Головка состоит из капсомеров и содержит внутри ДНК. Количество белка и ДНК примерно одинаково. Отросток фага Т 2 имеет сложное строение. В нем можно различить не менее трех частей: полый стержень, окружающий его сократимый чехол и находящуюся на дистальном конце стержня базальную пластинку с шипами и нитями (от последних зависит специфическая адсорбция на клетке-хозяине). На электронных микрофотографиях, полученных при негативном контрастировании, можно видеть фаговые частицы в двух состояниях: у одних частиц головка очень резко выделяется на электроноплотном фоне и чехол отростка растянут, у других головка мало отличается от фона по плотности и чехол находится в сокращенном состоянии. Первое состояние характерно для активного фага, в головке которого заключена ДНК, второе – для фага, который инъецировал свою ДНК в бактериальную клетку.

Многие бактериофаги имеют более простое строение. В зависимости от формы зрелых фаговых частиц различают ряд типов. Большинство фагов содержит двухцепочечную ДНК. В последние годы, однако, было обнаружено несколько фагов с одноцепочечной ДНК и несколько с одноцепочечной РНК. Содержащие РНК фаги fr, R17, Qβ и другие обладают наименьшими из известных геномов: в них 3500-4500 нуклеотидов. [Шлегель, 1987]

Глава 2. Разнообразие вирусов.

Вирусы составляют царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства – рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства, которые в свою очередь подразделяются на роды. Понятие о виде вирусов пока еще четко не сформулировано, так же как и обозначение разных видов.

В качестве таксономических характеристик первостепенное значение придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим признакам: двунитевая, однонитевая, сегментированная, несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями и др. Однако в практической работе прежде всего используются характеристики вирусов, полученные в результате электронно-микроскопических исследований: морфология, структура и размеры вириона, наличие или отсутствие внешней оболочки (суперкапсида), антигены, внутриядерная или цитоплазматическая локализация и др. Наряду с упомянутыми признаками учитываются и резистентность к температуре, рН, детергентам и т.д.

В настоящее время вирусы человека и животных включены в состав 18 семейств. Принадлежность вирусов к определенным семействам определяется типом нуклеиновой кислоты, структурой, целостностью или фрагментацией генома, а также наличием или отсутствием внешней оболочки. При определении принадлежности к семейству ретровирусов обязательно учитывается наличие обратной транскриптазы. Некоторые таксономические признаки представителей важнейших семейств вирусов человека и животных приведены в таблице 2 (см. приложение 1).

К РНК-содержащим вирусам относится большинство патогенных для человека вирусов. Они отличаются многообразием строения генома, высокими изменчивостью и скоростью эволюции, что приводит к появлению новых возбудителей инфекционных заболеваний. Большинство РНК-геномных вирусов репродуцируется в цитоплазме клетки, хотя некоторые из них на определенных этапах развития локализуются внутри ядра. В настоящее время известно 13 патогенных для человека семейств РНК-геномных вирусов:

1. Семейство Пикорнавирусов.

1.1. Энтеровирусы. Представители: вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО, гепатита А и др.

1.2. Риновирусы.

1.3.Афтовирусы. Представители: вирус ящура

2. Семейство Калицивирусов. Представители: вирус Норфолк.

3. Семейство Реовирусов.

3.1. Реовирусы.

3.2. Ротавирусы.

3.3. Орбивирусы.

4. Семейство Ретровирусов.

4.1. Подсемейство Спумавирусов.

4.2. Подсемейство Онковирусов.

4.3. Подсемейство Лентивирусов. Представители: ВИЧ.

5. Семейство Тогавирусов.

5.1. Альфавирусы.

5.2. Вирус краснухи.

6. Семейство Флавивирусов.

6.1. Вирус желтой лихорадки.

6.2. Вирус лихорадки денге.

6.3. Вирус японского энцефалита

6.4. Вирус клещевого энцефалита

6.5. Вирус омской геморрагической лихорадки (ОГЛ).

7. Семейство Буньявирусов.

7.1. Вирус крымской геморрагической лихорадки.

7.2. Вирусы москитных лихорадок.

7.3. Вирус геморрагической лихорадки с почечным синдромом.

8. Семейство Аренавирусов.

8.1. Вирус лимфоцитарного хориоменингита.

8.2. Вирус Ласа.

9. Семейство Филовирусов.

9.1. Вирус Марбург.

9.2. Вирус Эбола.

10. Семейство Рабдовирусов.

10.1. Вирус везикулярного стоматита.

10.2. Вирус бешенства.

11. Семейство Коронавирусов.

12.Семейство Парамиксовирусов.

12.1. Вирусы парагриппа человека (ВПЧГ).

12.2. Вирус паротита.

12.3. Вирус кори.

12.4. Респираторно-синцитиальный (РС) вирус.

13. Семейство Ортомиксовирусов.

13.1. Вирусы гриппа.

Патогенные для человека ДНК-содержащие вирусы входят в состав 6 семейств.

По сравнению с РНК-геномными вирусами они генетически более консервативны, т.е. менее изменчивы, нередко способны к длительной персистенции в организме хозяина. Подавляющее большинство ДНК-содержащих вирусов репродуцируется в ядрах клеток.

1. Семейство Аденовирусов.

2. Семейство Парвовирусов.

3. Семейство Герпесвирусов.

3.1. Альфа-герпесвирусы.

3.2. Бета-герпесвирусы

3.3. Гамма-герпесвирусы

4. Семейство Поксовирусов.

4.1. Вирус натуральной оспы.

4.2. Вирус оспы обезьян.

4.3. Вирус осповакцины (коровьей оспы).

4.4. Вирус контагиозного моллюска.

5.Вирусы гепатита.

5.1. Вирус гепатита А (семейство пикорнавирусов)

5.2. Вирус гепатита В.

5.3. Дельта-вирус.

5.4. Вирус гепатита С.

5.6. Вирус гепатита Е.

6. Онкогенные вирусы.

6.1.Паповавирусы. Представители: Папилломавирусы человека, вирусы полиомы, SV-40.

6.2. Вирусы герпеса.

6.3. Поксивирусы.

6.4. Вирус гепатита В. [Борисов и др., 1994]

Глава 3. Биологическая роль вирусов.

Всем известно, что вирусы играют в основном негативную роль. Но не все знают, что именно вирусы сыграли немаловажную роль в становлении микробиологии и генетики в частности, помогли ученым в изучении свойств и структуры ДНК. Например, при изучении жизненного цикла бактериофагов ученые Лурия и Дельбрюк пришли к предположениям о биологической роли ДНК.

В 1970 г. не известные широкой научной общественности Г.Темин и Д.Балтимор опубликовали в Nature статьи, посвященные обратной транскриптазе (ОТ) – ферменту РНК-содержащих, в том числе раковых, вирусов, которые синтезируют ДНК на матрице РНК, т.е. осуществляют реакцию, обратную той, которую до тех пор наблюдали в клетках.
Открытие обратной транскриптазы позволило выделить первые гены.

Журнал Time назвал Уотсона «охотником за генами». Сам же ученый сказал следующее: «Это захватывающая перспектива. Тридцать лет назад мы не могли и мечтать о том, чтобы узнать структуру генома даже мельчайшего вируса. А сегодня мы уже расшифровали геном вируса СПИДа и почти полностью прочитали геном кишечной палочки объемом в 4,5 млн букв ген-кода. Точное знание детальной структуры генома человека – это восхитительно!».

В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК. Особенностью ретровирусов является, как уже говорилось, наличие обратной транскриптазы. После синтеза ДНК по РНК вируса вирусный геном встраивается в ДНК хромосом клетки.
Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев). Совсем недавно было сделано открытие, которое позволяет понять не только механизм встраивания вирусов, но и назначение некодирующих последовательностей ДНК. Оказалось, что для встраивания вируса необходима специфическая последовательность из 14 букв генетического кода. Таким образом, можно надеяться, что вскоре ученые научатся не только блокировать агрессивные ретровирусы, но и целенаправленно «внедрять» нужные гены, и генотерапия из мечты превратится в реальность.
В организме млекопитающих ретровирусы играют и еще одну немаловажную роль. В отношении млекопитающих, у которых плод развивается внутри организма матери, правомерен вопрос: почему иммунная система матери позволяет развиваться организму, который наполовину генетически ей чужероден, поскольку половина генома плода отцовская?
Все дело в ретровирусах, которые блокируют активность иммунных Т-лимфоцитов, ответственных за отторжение органов и тканей, содержащих чужеродные белки, например, после трансплантации органов. Эти ретровирусы активируются в геноме клеток плаценты, которая образуется тканями плода.
Недавно был обнаружен вирус, который блокирует развитие (экспрессию) ретровируса. Если этим вирусом-блокатором заразить беременную мышь, то мышата рождаются нормальными и в срок. Но если его ввести в клетки плаценты, то происходит выкидыш плода, так как активируются Т-лимфоциты матери.
Не стоит забывать, что ретровирусные последовательности возникают также непосредственно на концах хромосом – теломерах. Как известно, теломеры состоят из одноцепочечной ДНК, которая синтезируется ферментом теломеразой по матрице РНК. Считается, что теломеры являются нашими молекулярными часами, поскольку они укорачиваются с каждым клеточным делением. Раньше считалось, что в теломерах нет генов, однако расшифровка генома показала, что генов там довольно много и они активны в детстве и молодом возрасте, постепенно «угасая» по мере старения организма.

Способы передачи вирусных заболеваний.

Капельная инфекция - самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. При кашле и чихании в воздух выбрасываются миллионы крошечных капелек жидкости (слизи и слюны). Эти капли вместе с находящимися в них живыми вирусами могут вдохнуть другие люди, особенно в местах скопления большого количества народа, к тому же еще и плохо вентилируемых. Стандартные гигиенические приемы для защиты от капельной инфекции правильное пользование носовыми платками и проветривание комнат.

Некоторые микроорганизмы, такие, как вирус оспы, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель. Даже при разговоре изо рта вылетают микроскопические брызги слюны, поэтому подобного рода инфекции очень трудно предотвратить, особенно если микроорганизм очень вирулентен (заразен).

Контагиозная передача (при непосредственном физическом контакте). В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются сравнительно немногие болезни. Сюда прежде всего относятся венерические (т. е. передающиеся половым путем) болезни, такие, как СПИД. К контагиозным вирусным болезням относятся обычные бородавки (папилломавирус) и простой герпес - "лихорадка" на губах.

Переносчик - это любой живой организм, который разносит инфекцию. Он получает инфекционное начало от организма, называемого резервуаром или носителем. Вирус бешенства сохраняется и передается одним и тем же животным, например собакой или летучей мышью. В этих случаях переносчик выступает в качестве второго хозяина, в теле которого может размножаться патогенный микроорганизм. Насекомые могут переносить возбудителей болезней на наружных покровах тела.

Заключение.

Вирусы играют довольно важную роль в биосфере – они выступают как бы одним из факторов естественного отбора, позволяют стабилизировать численность популяций живых организмов. Более сильные организмы вырабатывают антитела и вместе с ними иммунитет, более слабые – погибают. Это позволяет более приспособленным давать потомство с уже сформированным иммунитетом к данному вирусу.

Вирусы помогли ученым изучить роль ДНК в организме. А также было выяснено, что ретровирусы не только являются возбудителями страшных заболеваний: рака и СПИДа, - но и позволяют всем нам появиться на свет, т.к. они блокируют иммунные Т-лимфоциты матери, что не позволяет плоду быть отторгнутым.

Таким образом, вирусы играют не только отрицательную роль, о которой все люди знают не понаслышке, но и исключительно положительную. Дальнейшее исследование этих загадочных «живых – неживых» организмов не только необходимо для человечества, чтобы бороться с неизлечимыми болезнями, вызываемыми вирусами, но и, я думаю, не менее интересно.

Список литературы.

1. Борисов Л.Б., Смирнова А.М., Фрейдлин И.С. и др. «Медицинская микробиология, вирусология, иммунология». – М.: «Медицина», 1994

2. Шлегель Г. «Общая микробиология». – М.: «Мир», 1987

3. www.medicinform.net

4. www. Elite-genetix.ru

Приложение 1.

Таблица 2. Некоторые таксономические признаки представителей важнейших семейств вирусов человека и животных.

Таксономический признак	Семейство	Важнейшие представители
I. ДНК-содержащие вирусы
Двунитевая ДНК	Аденовирусы	Аденовирусы
Отсутствие внешней оболочки	Паповавирусы	Вирусы папилломы, полиомы и бородавок человека
Однонитевая ДНК Отсутствие внешней оболочки	Парвовирусы	Аденассоциированные вирусы
Двунитевая ДНК. Наличие внешней оболочки	Герпесвирусы	Вирусы простого герпеса, цитомегалии, ветряной оспы
	Гепаднавирусы	Вирус гепатита В
	Поксовирусы	Вирус натуральной оспы, осповакцины
II. РНК-содержащие вирусы
Плюс-однонитевая РНК. Отсутствие внешней оболочки	Пикорнавирусы	Вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО, вирус гепатита А.
	Калицивирусы	Вирусы гастроэнтерита детей (Норфолк)
Двунитевая РНК. Отсутствие внешней оболочки	Реовирусы	Реовирусы, ротавирусы, орбвирусы
Наличие обратной транскриптазы	Ретровирусы	ВИЧ, вирусы Т-лейкоза, онковирусы
Плюс-однонитевая РНК. Наличие внешней оболочки	Тогавирусы	Вирусы омской геморрагической лихорадки, краснухи
Плюс-нитевая РНК (позитивный геном)	Флавивирусы	Вирусы клещевого энцефалита, лихорадка денге, желтой лихорадки.
Минус-однонитевая РНК.	Буньявирусы	Вирусы Буньямвера, крымской геморрагической лихорадки
	Аренавирусы	Вирусы лимфоцитарного хориоменингита, болезни Лассо
	Рабдовирусы	Вирусы бешенства, везикулярного стоматита
Двунитевая РНК. Наличие внешней облочки	Парамиксовирусы	Вирусы парагриппа, паротита, кори, РСВ
	Ортомиксовирусы	Вирусы гриппа человека, животных, птиц