Биологические особенности вирусов
Тема 2.13.1: «ДНК-содержащие вирусы. Аденовирусы, герпесвирусы».
ПЛАН
1. Общая характеристика вирусов. Формы существования, химический состав. Размножение вирусов, классификация вирусов, ДНК – содержащие вирусы.
2. Семейство аденовирусов, ультраструктура и методы культивирования их. Роль аденовирусов в возникновении острых респираторных и острых кишечных вирусных инфекций.
3. Семейство герпесвирусов, морфологические особенности. Роль вирусов простого герпеса в возникновении лабиального и генитального герпеса.
4. Герпес зостер – этиологический фактор ветряной оспы и опоясывающего лишая.
5. Особенности цитомегаловируса, его роль в патологии. Роль вируса Эпстейна – Барра в этиологии инфекционного мононуклеоза и карциномы носоглотки.
Общая характеристика вирусов. Формы существования, химический состав. Размножение вирусов.
Основоположником вирусологии является Д.И. Ивановский, который в 1892 г. открыл вирус мозаичной болезни табака.
Вирусы содержат только один тип НК: ДНК или РНК.
Две формы существования:
§ внеклеточная (корпускулярная, покоящаяся);
§ внутриклеточная (репродуцирующая, вегетативная);
внеклеточные вирусы представляют собой корпускулы- частицы различной формы (сферической, кристалловидной, нитевидной), которые называют вирусными частицами, элементарными тельцами, а чаще - вирионами. Размеры вирионов от 15-30 до 200-500 нм. Можно увидеть большинство вирусов только с помощью электронного микроскопа.
Вирусы просты по строению: не имеют цитоплазмы, ядра, других органелл, у многих отсутствуют ферменты.
Различают простые и сложные вирионы:
Структура простого вириона
1. Нуклеоид (НК)
2. Капсид (белковая оболочка)
Структурасложного вириона
1. Нуклеоид
2. Капсид
3. Суперкапсид (внешняя оболочка)
Суперкапсидные вирусные полимеры выполняют функции:
- распознают специфичные клеточные рецепторы и взаимодействуют с ними
- обуславливают проникновение вирусов в клетки, легко сливаясь с клеточными мембранами, вследствие чего их называют белками слияния.
В корпускулярной форме вирус обладает скрытой инфекциозностью. Проявляется она вслед за проникновением в клетку вирионной НК, которая и представляет собой внутриклеточную форму, вступающую в определенные взаимоотношения с генетическим аппаратом клетки-хозяина. По этому признаку выделяют две группы вирусов:
§ инфекционные вирусы: с автономной репликацией НК и продукцией вирионов (продуктивная инфекция). Эти вирусы угнетают функцию клеток, деформируют и разрушают их;
§ интеграционные - способны интегрироваться с геномом клетки и индуцируют злокачественное перерождение клеток или трансформируют их АГ структуру. Характер взаимодействия вирусной НК с клеткой позволяет называть вирусы генетическими паразитами, а вызываемые ими инфекции – молекулярными. При взаимодействии вируса и клетки происходит встраивание вирусной НК в ДНК клетки хозяина, возникает вирогения –форма сосуществования вируса и клетки хозяина, происходит синхронная репликация вирусной и клеточной ДНК. У фагов это называется лизогения.
Биологические особенности вирусов
Вирусы не имеют собственного метаболизма, поэтому не нуждаются в ферментах. Однако у некоторых вирусов выявлено наличие ферментов, способствующих проникновению в клетку хозяина. Например, у вирусов гриппа А обнаружена нейраминидаза, отщепляющая нейраминовую кислоту, содержащуюся в оболочках животных клеток. У фагов – обнаружен лизоцим, разрушающий клеточную оболочку.
Репродукция (размножение) вирусов, стадии:
1. Начинается адсорбция к клетке за счет рецепторов капсида (суперкапсида).
2. Проникновение в клетку хозяина.
3. «Раздевание вируса» (дезинтеграция): НК освобождается от капсида. Процесс «раздевания» может начинаться во время адсорбции, а может происходить, когда вирус уже находится внутри клетки.
4. Репликация (воспроизведение) НК и синтез вирусных белков. Эта стадия происходит при участии ДНК или РНК клетки хозяина.
5. Сборка вирусов – самосборка белковых частиц, вокруг вирусной НК. У некоторых вирусов самосборка происходит в цитоплазме, у других в ядре.
6. Выход вируса из клетки хозяина путем просачивания вируса через оболочку клетки либо через отверстие, образовавшееся в клетке хозяина (в этом случае клетка хозяина погибает).
Вирусы являются внутриклеточными паразитами, которые не способны размножаться вне клетки организма-хозяина. В данном случае мы имеем дело с единственной известной на данный момент внеклеточной формой жизни. В отличие от других микроорганизмов, абсолютно все вирусы являются паразитами.В соответствии с тканями-мишенями можно условно разделить вирусы на дермотропные, нейротропные, пневмотропные (поражающие дыхательные пути).
Семейство аденовирусов
Таксономия аденовирусов: ДНК-содержащиевирусы, семейство Adenoviridae, род Mastadenovirus, вид аденовирусы; различают 91серовар, из них 41 – у людей. Выделены из аденоидов в 1953 г. У. Роу.
Ультраструктура.
Вирионы аденовирусов имеют сферическую форму, икосаэндрический тип симметрии (кубический), нуклеоидсостоит из двунитчатой линейной ДНК; нуклеокапсид в диаметре 70-90 нм. Внешняя оболочка отсутствует.
Биологические свойства.
Аденовирусы довольно устойчивы во внешней среде: длительно сохраняются в воздухе, воде, на предметах обихода, не инактивируются эфиром и хлороформом; при 560С разрушаются через несколько минут.
Аденовирусы культивируются в клетках почек и перевиваемых эпителиальных клетках с выраженным ЦПД: вызывают образование внутриядерных включений и деструкцию монослоя.
Патогенез, клиника, иммунитет.
Аденовирусы человека вызывают острый катар верхних дыхательных путей, пневмонии, конъюнктивит, гастроэнтериты (этиологически чаще всего связанные с 1-7, 14, 40 и 41-м сероварами).
Источником инфекции являются больные, реконвалесценты и здоровые носители. Наиболее восприимчивы к аденовирусам дети от 6 месяцев до 5 лет.
Механизм: воздушно-капельный и фекально-оральный.
Вирусы проникают в организм человека через верхние дыхательные пути, локализуются в ткани аденоидов или миндалин, поражают слизистую оболочку респираторного тракта.
Некоторые аденовирусы (12, 18, 31 серовары) обладают онкогенными свойствами.
Аденовирусные инфекции по частоте заболеваемости занимают второе место после гриппа.
Аденовирусы человека непатогенны для животных.
Постинфекционный иммунитет типоспецифический.
Лабораторная диагностика.
Исследуют отделяемое слизистой оболочки носоглотки, конъюнктивы глаз, испражнения, сыворотку крови.
Методы:
1. Экспресс-диагностика: выявление антигенов аденовирусов в носовом отделяемом выявляют с помощью РИФ и ИФА.
2. Вирусологический: заражают материалом культуру клеток и инкубируют при 37оС 14 дней. Наличие вируса определяют по ЦПД. Идентифицируют аденовирусы, определяют серовар в РН, РСК, РТГА.
3. Серодиагностика: с помощью РСК, РН, РТГА в парных сыворотках.
Средства специфической терапии и профилактики:
Для лечения больных рекомендуется использовать: трифторидин (вироптик) и рибавирин; закапывать в носовую полость и конъюктивальный мешок 0,05% раствор дезоксирибонуклеазы; внутримышечно вводить специфический иммуноглобулин; интерферон.
Для профилактики предложены:
- инактивированная формалином аденовирусная вакцина;
- живая поливалентная аденовирусная вакцина;
В обе вакцины входят серотипы 3, 4 и 7
-интерферон.
ОРВИ, включая грипп, составляют комплекс сопряжённых инфекций, поэтому процесс распространения этих инфекций - единая сбалансированная система. В настоящее время известно около 170 видов возбудителей, вызывающих гриппоподобные заболевания, причём даже в период эпидемии на долю гриппа приходится не более 25-27% всех ОРВИ. При аэрозольном заражении возбудитель проникает в организм человека через слизистые оболочки верхних дыхательных путей и распространяется по бронхам в их нижние отделы. Входными воротами инфекции могут быть слизистые оболочки глаз, а также кишечника, куда вирус попадает при заглатывании слизи из верхних дыхательных путей. Вирус локализуется в клетках эпителия дыхательных путей и тонкой кишки, где происходит его размножение. В очагах поражения развивается воспалительная реакция, сопровождаемая расширением капилляров слизистой оболочки, гиперплазией подслизистои ткани с инфильтрацией мононуклеарными лейкоцитами и иногда кровоизлияниями в ней, что клинически проявляется ангиной, фарингитом, конъюнктивитом (часто плёнчатого характера), диареей. Иногда развивается кератоконъюнктивит с помутнением роговицы и нарушением зрения. Лимфогенным путём возбудитель проникает в регионарные лимфатические узлы, где происходят гиперплазия лимфоидной ткани и накопление вируса в течение инкубационного периода заболевания. В клинической картине эти механизмы обусловливают развитие периферической лимфаденопатии и мезаденита. В результате подавления активности макрофагов и повышения проницаемости тканей в дальнейшем развивается вирусемия с диссеминацией возбудителя по различным органам и системам. В этот период вирус проникает в клетки эндотелия сосудов, повреждая их. При этом часто наблюдают синдром интоксикации. Фиксация вируса макрофагами в печени и селезёнке сопровождается развитием изменений в этих органах с увеличением их размеров (гепатолиенальный синдром). Вирусемия и репродукция возбудителя в клетках эпителия и лимфоидной ткани могут быть длительными. Патологические изменения со стороны сердечно-сосудистой системы развиваются лишь при редких тяжёлых формах заболевания. Характерны приглушение тонов сердца и мягкий систолический шум на его верхушке. Поражения различных отделов дыхательных путей могут сочетаться с нарушениями со стороны ЖКТ. Возникают боли в животе и дисфункция кишечника (диарея особенно характерна для детей младшего возраста). Увеличиваются печень и селезёнка. Аденовирусная инфекция чаще поражает детей и лиц среднего возраста. Заболевание в среднем продолжается от нескольких дней до 1 нед, но при длительной задержке вируса в организме возможно рецидивирующее течение, при этом инфекция затягивается на 2-3 нед. Наиболее типичны отиты и гнойные синуситы, обструкция евстахиевой трубы у детей вследствие длительной гипертрофии лимфоидной ткани в глотке, ларингоспазм (ложный круп), вторичные бактериальные пневмонии, поражения почек. Прогноз заболевания обычно благоприятный.
Семейство герпесвирусы.
Таксономия: ДНК-содержащие вирусы, семейство Herpesviridae, подразделяется на три подсемейства: α - герпесвирусы, β – герпесвирусы, γ – герпесвирусы, родHerpesvirus, насчитывается около 50 видов.
Ультраструктура.Герпесвирусы имеют сложное строение вириона. Нуклеоид представлен двунитчатой ДНК с незамкнутыми концами, окруженной капсидом из 162 кап-сомеров, уложенных по кубическому типу симметрии, что придает вириону икосаэндрическую форму; диаметр вирионов 120-300 нм; есть суперкапсид с шиповидными отростками.
Биологические свойства.
Герпесвирусы чувствительны к эфиру, детергентам, низким значениям рН, повы-шенной температуре. Длительно сохраняются в лиофилизированном состоянии.
Вирусы различаются по своей способности репродуцироваться в курином эмбрионе.
Культивируются в клетках различных тканей: первично-трипсинизированные эмбриональные тканевые культуры, фибробласты и диплоидные клетки легких человека, в которых они вызывают ЦПД, выражающийся в постепенно нарастающей деструкции клеток.
Клинико-эпидемиологические особенности.
Герпесвирусы вызывают у человека:
· простой герпес (simplexherpes);
· ветряную оспу (varicella);
· опоясывающий герпес (zoster);
· цитомегамию;
· инфекционный мононуклеоз.
Три первых заболевания характеризуются лихорадкой и высыпаниями на коже и слизистых оболочках везикул (мелких пузырьков), наполненных прозрачной жидкостью. При простом герпесе - гингивостоматите – они локализуются по красной кайме губ вокруг рта, а при генитальной – на кожных покровах наружных половых органов.
Ветряночные везикулы появляются на лице, волосистой части головы, туловище и конечностях, а при опоясывающем герпесе – по ходу межреберных нервов.
Высыпание пузырьков сопровождается зудом, жжением, болью и общим недомоганием.
При благоприятном течении везикулы через несколько дней подсыхают, покрываются корочкой, которая отпадает, не оставляя рубцов. При тяжелых формах заболевания может произойти некротизация с обширным поражением кожи и слизистых, иногда пневмонии, менингоэнцефалит, гепатит.
Цитомегалия – воспаление слюнных желез, но цитомегаловирус может проникнуть в печень, селезенку, почки, костный мозг, вызывая желтуху, эритробластоз и летальный исход.
Источником инфекции при герпесвирусных заболеваниях являются вирусоносители и больные люди.
Первичное заражение вирусом простого герпеса происходит при родах, затем он мигрирует в тройничный нерв и нервные поясничные узлы, где сохраняются на протяжении всей жизни. Вирус ветряной оспы передается воздушно-капельным путемиликонтактным.
Цитомегаловирус передаетсядетям от матери при рождении и кормлении, а взрослым – при гемотрансфузиях и половых контактах.
Лабораторная диагностика.
Исследуют содержимое пузырьков, носоглоточные смывы, слюну, кровь, ликвор, биоптаты органов и секционный материал.
Методы:
1. Вирусоскопический: а) при ветряной оспе в мазках, отработанных серебрением по Морозову, выявляют тельца Арагана; б) в биоптатах тканей, пораженных герепесвирусами и окрашенных по Романовскому-Гимзе, - гигантские многоядерные клетки с внутриядерными включениями; в) можно обнаружить вирусные антигены при помощи РИФ, РПГ.
2. Вирусологический: заражают культуру клеток и определяют наличие герпесвирусов по ЦПД, а идентификацию проводят с помощью РСК, РН, реже – ПЦР и ДНК-зондирование.
3. Серодиагностика: при ветряной оспе с помощью РСК в парных сыворотках.
Средства специфической терапии:
· убитая культуральная антисимплексгерпесная вакцина;
· аномальные нуклеозиды в виде мазей (0,5-5%) или растворов (0,1-0,5%): ацикловир, фамцикловир, ганцикловир;
· интерфероны и дезоксирибонуклеазы как примочки;
· антибиотики широкого спектра действия для профилактики вторичной инфекции.
Средства специфической профилактики:
· живая цитомегаловирусная вакцина;
· живая дивакцина (цитомегаловирусная в сочетании с аттенуированным вирусом краснухи);
PS. Обе вакцины применяют по эпидпоказаниям.
· противокоревой иммуноглобулин (для профилактики ветряной оспы, а в качестве стимулятора при простом герпесе).