Морфология и физиология вирусов

Вирусы образуют самостоятельное царство (Vira) и имеют следующие особенности:

1. Геном представлен одной нуклеиновой кислотой - ДНК или РНК (соответственно выделе­ны 2 подцарства - рибовирусы и дезоксирибовирусы).

2. Неклеточное строение. Нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой - капсидом, ко­торый состоит из отдельных субъединиц - капсомеров (обычно состоит из 5-6 полипептидов). Капсид вместе с нуклеиновой кислотой образует нуклеокапсид. Такое строение имеют простые ви­русы (вирусы полиомиелита, аденовирусы и др.). У сложных вирусов имеется наружная оболочка - суперкапсид, который содержит липиды, гликолипиды. Суперкапсид частично формируется за счет клетки-хозяина.

3. Отсутствие белоксинтезирующих систем (при наличии ферментов адсорбции, распростра­нения, ДНК - и РНК - зависимых полимераз).

4. Абсолютный внутриклеточный паразитизм на генетическом уровне (в том числе возмож­ность интеграции ДНК вируса в клеточный геном и синхронная репликация с ним).

5. Особый (дизъюнктивный) способ размножения: белки вируса синтезируются на рибосомах пораженной клетки, в других участках - нуклеиновая кислота вируса, затем происходит сборка ви­русных частиц.

6. Малые размеры; мелкие вирусы (подиовирус и др.) - 25-30 нм (нанометров); средние (вирус гриппа и др.) - 50-125 нм; крупные (вирус натуральной оспы) - 150-200 нм.

7. Фильтруемость (проходят через бактериальные фильтры).

8. Кристаллизабельность (очищенные от балластных веществ внеклеточные вирусы, вирионы, способны образовывать кристаллы).

9. Форма вириоиов (различают палочковидные - у вируса бешенства и др., в виде многогран­ника, икосаэдр - у аденовирусов, кубоидальной формы - у вируса натуральной оспы, шаровидной - у вирусов гриппа, головчатые (сперматозоидоподобные) - бактериофаги).

Культивирование вирусов также имеет особенности. Их культивируют на активно раз­множающихся клетках с повышенной активностью метаболизма. Использую следующие живые системы. В организме лабораторных животных: обычно заражают мышей (взрослых и сосунков), кроликов, обезьян (внутримышечно, интраназально, внутрибрюшинно, интрацеребрально, на роговицу). На 9-12-дневных куриных эмбрионах: чаше культивируют на эмбрион-аллантоисной оболочке, реже - в аллантоисной или амниотической подсети. На культуре клеток: чаще исполь­зуют однослойные культуры ткани из активно размножающихся клеток. Клетки выращивают на естественных питательных средах (эмбриональных экстрактах, лошадиной, человеческой сыворот­ке), ферментативных гидролизатах белков (триптический гидролизат лактальбумина), на синтети­ческих средах (например, на среде 199, состоящей из 63 компонентов, в том числе аминокислот, витаминов, глюкозы, солей, человеческой сыворотки, индикатора фенолового красного). Исполь­зуют следующие типы культур клеток: первично- трипсинизированные (обычно фибробласты куриного эмбриона; они не перевиваются и их надо всегда готовить ех tempore; недостатком явля­ется такаю их нестандартность); перевиваемые (одинаковы во всех лабораториях, так как являются определенным клоном клеток, например, клетки из портальных тканей - амниона человека, почек эмбриона свиньи; клетки из опухолевых тканей - HeLa (клетки рака шейки матки), НЕр-2 и др. ; недостатком этой группы является то, что клетки часто спонтанно перерождаются, становятся атипичными, полиплоидными, а также бывают спонтанно заражены латентными вирусами и ми-коплазмами); полуперевиваемые диплоидные (например, диплоидные клетки легких человека; они стабильны, спонтанно не перерождаются, не загрязнены вирусами и микоплазмами).

Различают следующие формы вирусных инфекций. Абортивная инфекция (происходит в невосприимчивом иммунном организме): вирус либо не проникает в клетку, либо после проникнове­ния погибает и выталкивается из клетки. Продуктивная инфекция: вирус адсорбируется на чувст­вительных клетках и проникает в клетку путем погружения её мембраны с вирусом внутрь, в цитоплазму клетки (виро-рексис); в образовавшейся фагосоме нуклеиновая кислота вируса осво­бождается от белковых оболочек ("раздевание вируса"); после окончательного раздевания проникшая в клетку нуклеиновая кислота вируса переключает функционирование клеточного генома и соответствующих метаболических систем клетки на репродукцию вируса; образованные вирусные частицы выходят из клетки и внедряются в соседние клетки. Часто такое взаимодействие заканчи­вается гибелью клетки, этот процесс обозначают как цитопатическое действие (ЦПД). Ранним признаком ЦПД является прекращение митозов; клетка временно набухает, затем деформируется, сморщивается, становится более интенсивно окрашиваемой, отслаивается от стекла (в культурах) и погибает. Иногда перед гибелью клетки образуют симпласты (слившиеся многоядерные клетки). Вирогения: проникшая в клетку нуклеиновая кислота вируса встраивается (интегрирует) в ДНК клетки-хозяина (как в случае умеренного фага) и в форме провируса существует в клетке и переда­ется её потомству. Явление вирогении характерно как для ДНКовых,так и для РНКовых вирусов, так как последние обладают ферментом обратной транскриптазой (например, ретровирусы).

В основу современной классификации вирусов положен ряд признаков, в том числе: тип нук­леиновой кислоты, число капсомеров, наличие суперкапсида, чувствительность к эфиру, круг вос­приимчивых хозяев, патогенность, географическое распространение и др.

Особенности противовирусного иммунитета. Невосприимчивость к вирусным инфекциям может быть обусловлена следующими факторами. Факторы естественной резистентности: клеточ­ная ареактивность (как результат филогенеза человек невосприимчив ко многим вирусным болез­ням животных и растений); ингибиторы - вещества мукопротеидной или липопротеидной приро­ды, структурно идентичные рецепторам чувствительных клеток (они свободно циркулируют в крови, других жидкостях и блокируют взаимодействие вируса с клеткой); комплемент участвует в формировании специфического (иммунного) противовирусного ответа (лизоцим и другие гумо­ральные факторы защитной роли не играют); фагоцитоз носит незавершенный характер, однако лейкоциты, в которые проник вирус, продуцируют интерферон; интерферон синтезируется клеткой после проникновения вируса,он неспецифически ингибирует репродукцию любых вирусов, нару­шая синтез вирусных белков на рибосомах (в организме человека активен лишь человеческий ин­терферон, который продуцируют человеческие лейкоциты, иди генно-инженерный интерферон - реаферон, продуцируемый кишечной палочкой, в геном которой введен ген человеческого интер­ферона; интерферон широко применяют для лечения и экстренной профилактики вирусных ин­фекций); лихорадка (повышенная температура нарушает репродукцию вирусов); возрастной фак­тор (имеет значение, например, при ротавирусной инфекции, которой чаще болеют дети); эндокринные факторы (гипофункция многих желез внутренней секреции отягощает течение ви­русных инфекций); факторы выделительной системы (способствуют освобождению организма от вирусов); формирование внутриклеточных включений, возможно, оказывает защитное влияние (тельца Гварниери при натуральной оспе, тельца Бабеша-Негри при бешенстве).

Особенности приобретенною противовирусного иммунитета в одних случаях обусловлива­ют стойкую невосприимчивость (например, после кори), в других - кратковременную (после риновирусной инфекции). Антитела действуют только на внеклеточно расположенные вирусы (поэтому лечение противовирусными иммуноглобулинами проводят в ранние сроки, пока основная часть вирусов не проникла в клетки). Клетки, в которые проникли вирусы, синтезируют вирус-зависимые антигены и становятся чужеродными для организма, что ведет к их уничтожению Т-киллерами. В защитных реакциях имеет значение также местная резистентность клеток (например, у человека, невосприимчивого к полиомиелиту, клетки нервной ткани и желудочно-кишечного тракта, к кото­рым полиовирус обладает тропизмом, становятся резистентными к вирусу). Секреторные имму­ноглобулины (slgA) - основное звено местного иммунитета на слизистых оболочках. Вакцинация (вирусными вакцинами) создаёт не только специфический иммунитет в отношении отдельного ви­руса, но и формирует резистентность к другим вирусам (стимулируется не только выработка анти­тел и образование Т-киллеров, но и выработка интерферона).

ЧАСТНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Принципы микробиологической диагностики инфекционных заболеваний.

Длительное сосуществование популяций человека и микроорганизмов в процессе эволюции привело к формированию больного количества видов микробов, способных вступать в паразитиче­ское взаимодействие с макроорганизмом, проявляющееся в виде той или иной инфекции. Насчи­тывают сотни нозологических форм инфекционных заболеваний. 3 основе их классификации лежат свойства и таксономическое положение возбудителя, механизм заражения и поражаемые ткани, клинико-эпидемиологические особенности заболевания.

Различают следующие инфекции: кишечные(их возбудители попадают в организм благода­ря постоянству пищевой связи человека с внешней средой), например, холера, брюшной тиф, ди­зентерия и др.; респираторные(инфекции дыхательных путей), например, грипп, корь, дифтерия и др.; кровяные(их возбудители при заражении попадают в кровь, которая для них является ос­новным местом обитания в организме), например, сыпной тиф, клещевой энцефалит, вирусный ге­патит и др.; а также инфекции, передающиеся контактнымпутем (через соприкосновение с боль­ным, микробоносителем или предметами, контаминированными их выделениями), в частности, венерические болезни, передающиеся, в основном, половым путём, например, сифилис, гонорея, трихомониаз и др.

Микробиологическая диагностика инфекций вызванных безусловнопатогенными микробами основана на следующих принципах.

1. Обнаружение микроба (его антигенов или нуклеиновых кислот) в организме больного или его выделениях. При этом имеет значение правильность взятия материала (в зависимости от Фор­мы, стадии заболевания, особенностей возбудителя и др.). Исследование проводят различными ме­тодами:

а) микроскопическим - микроскопия нативных и/или окрашенных препаратов (существенное
значение метод имеет при заболеваниях, возбудители которых имеют отличительные морфолого-
тинкториальные особенности, например, при туберкулезе, дифтерии, спирохетозах, протозойных
заболеваниях);

б) микробиологическим - посев материала от больного на питательные среды с последующим выделением чистой культуры и идентификацией возбудителя по морфолого-тинкториальным, культуральным, ферментативным (биохимическим), антигенным и другим свойствам (метод имеет абсолютное диагностическое значение, но у него есть ограничения при тех инфекциях, возбудите­ ли которых плохо иди долго растут на питательных срезах, выделение чистой культуры сопряжено с высокой опасностью заражения и т.п.);

в) экспериментальный - заражение материалом восприимчивых лабораторных животных, что позволяет в ряде случаев получить у них клинические признаки соответствующей инфекции,
учесть реакцию нейтрализации микробноготоксина, выделить чистую культуру возбудителя и
оценить её вирулентность (диагностическое значение метод имеет при обнаружении возбудителей, способных при заражении данных животных проявлять специфические патогенные свойства).

В тех случаях, когда заболевание относится к особо опасным или некоторым другим инфек­циям, проводят экспресс-диагностику - быстрое обнаружение (индикацию) в исследуемом мате­риале возбудителя или признаков его присутствия, как правило, без выделения чистой культуры. Для этого используют прямой и непрямой варианты ИФ, ИФА, РП, другие иммунные и неиммун­ные методы индикации. Они не заменяют исследование по классической схеме, а лишь позволяют дать быстрый ориентировочный ответ а ходе диагностики.

2. Выявление иммунного ответа организма на внедрение возбудителя. В зависимости от свойств возбудителя, формы и стадии заболевания, характера иммунного ответа используют 2 ме­тода диагностики:

а) серологический (серодиагностика) - обнаружение в сыворотке крови (serum) специфиче­ских иммуноглобулинов (антител), вступающих в реакции иммунитета с диагностикумами из из­вестных микробных антигенов (диагностическое значение имеет высокий титр или выравненное нарастание титра антител в сыворотках, взятых с интервалом 1-3 недели);

б) аллергодиагностика - выявление (in vivo иди in vitro) специфической сенсибилизации орга­низма к микробным аллергенам, чаще ГЗТ, обусловленной накоплением сенсибилизированных Т-лимфоцитов (диагностическое значение имеют положительные аллергопробы у больных, которые не привиты или не перенесли данную инфекцию в прошлом).

Диагностика путём выявления иммунного ответа при многих инфекциях (особенно острых) носит вспомогательный характер. Её значение снижено рядом причин: иммунный ответ поздно (чаще не ранее 2-й недели заболевания) и лишь косвенно свидетельствует о контакте с возбудите­лем; выраженность ответа определяется как свойствами возбудителя, так и состоянием иммунной системы индивидума (иногда ответные реакции не выражены, отсутствуют или отмечается иммун­ный ответ к другому возбудителю за счёт перекрёстнореагирующих, групповых, антигенов).

Микробиологическая диагностика вирусных инфекций проводится по тем же принципам, но имеются некоторые особенности:

- при микроскопическом исследовании из-за малых размеров вирусов чаще изучают не мор­фологию возбудителя, а измененные в ходе вирусной инфекции клетки макроорганизма(отмечают наличие внутриклеточных включений, ЦПД, свечение ядра или цитоплазмы при иммунофлюоресцентном исследовании);

- для обнаружения вируса обычно материалом от больного заражают живую систему (культу­ру ткани, куриный эмбрион, животных) и наблюдают за специфическими изменениями, свидетель­ствующими о репродукции вируса; идентификацию вируса проводят а реакциях иммунитета с из­вестными противовирусными сыворотками (например, в реакции нейтрализации, РТГА и др.);

- выявление иммунного ответа сводится к определению противовирусных антител в реакциях с живыми известными вирусами иди приготовленными из них инактивированными диагностику­мами; ввиду невысокой антигенности вирусов антитела к ним накапливаются медленно, в не­больших титрах.

Микробиологическая диагностика инфекций, вызванных потенциально- патогенными микро­бами имеет ряд особенностей;

- поскольку потенциально-патогенные микробы обнаруживаются у здоровых людей в составе нормальной микрофлоры, факт их обнаружения в исследуемом материале не может свидетельст­вовать об их этиологической роли (причинности) при данном заболевании;

- имеет значение обнаруженные в ходе диагностики количество и локализация возбудителя в организме больного, а также динамика этих показателей в ходе лечения инфекции;

- поскольку часто причиной возникновения такой инфекции является снижение антиинфек­ционной резистентности, данные о микрофлоре должны сопоставляться с данными о состоянии естественной резистентности и иммунного статуса больного в целом;

- для более точного суждения об этиологической роли того или иного возбудителя проводят изучение его факторов патогенности (определяют вирулентность).