Глава 128. принципы вирусологии

Кеннет Л. Тайлер, Бернард Н. Филдс (Kenneth L. Tyier, Bernard N. Fields)

Структура и классификация вирусов. Типичная вирусная частица (вирион) содержит ядро, состоящее из нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Существует значительная вариабельность структур и размеров вирусных нуклеиновых кислот (табл. 128-1). Геномы с минимальной мол. массой, как, например, у парвовирусов, насчитывают 3—4 протеина. В то же время большие геномы, такие как у поксвирусов (вирусов оспы), включают более 50 структурных белков и ферментов. Число протеинов, зашифрованных в вирусном геноме, может превы­шать их количество, предсказанное на основе мол. массы генома, поскольку в нем имеется множество открытых рамок для считывания информации и/или наслаи­вающихся друг на друга участков нуклеиновой кислоты, на основании которых может быть собрано несколько различных иРНК. Свободная последовательность нуклеотидов может встречаться на каком-либо участке или во всем геноме многих вирусов.

Вирусная нуклеиновая кислота окружена однослойной или двойной белко­вой оболочкой (к а пс ид). Нуклеиновая кислота вируса в сочетании с капсидом получила название нуклеокапсид. Вирусные капсиды состоят из неболь­ших повторяющихся субъединиц (капсомеры), организованных в симмет­ричные конструкции. Повторение субъединиц облегчает сборку вирусных белков до стадии зрелых вирионов и уменьшает количество генетической информации, необходимой для кодирования структурных протеинов. Капсиды формируются путем самосборки их структурных субъединиц.

Существуют два основных варианта структурной симметрии капсида — ико­саэдр и спираль. Некоторые из наиболее крупных вирусов, такие как поксвирусы, имеют более сложную структурную организацию. Капсид ретровирусов имеет икосаэдрическую симметрию, а их ядро — спиральную симметрию. Вирусы, чьи капсиды имеют икосаэдрическую симметрию, в целом подчиняются принципам физической организации, в соответствии с которыми общее количество струк­турных единиц ограничено. Нуклеиновая кислота вирусов, имеющих форму ико­саэдра, находится обычно в сжатом состоянии и геометрически независима от структуры окружающего капсида.

У животных вирусов со спиральной симметрией геномы содержат РНК. Общим свойством животных вирусов является соединение белковых субъединиц капсида закономерным, периодическим образом вдоль вирусной РНК. Такое тесное взаимодействие белков капсида и нуклеиновой кислоты вирусов со спи­ральной симметрией резко контрастирует с рыхлыми соединениями между этими образованиями у вирусов, имеющих икосаэдрическую симметрию. Данный факт обусловливает различный характер сборки новых вирусов.

Нуклеокапсиды многих вирусов окружены оболочкой. Вирусная оболочка состоит из вирусспецифических белков, липидов и углеводов, извлеченных из клеточных мембран макроорганизма. Компоненты клетки-хозяина поступают в вирусную частицу по мере его проникновения через мембрану ядра клетки-хозяина, ее эндоплазматическую сеть, пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) или цитоплазматическую мембрану. При размножении различные вирусы ис­пользуют разные типы мембран клеток-хозяев. Факторы, лежащие в основе такой специфичности, изучены не до конца. В некоторых случаях вирусспецифические белки оболочки могут включать матриксный протеин (М-протеин), который вы­стилает внутреннюю поверхность оболочки и находится в контакте с нуклеокапсидом. Вирусспецифические гликопротеиды проникают с наружной поверх­ности оболочки внутрь (как «пики») и в некоторых случаях могут содержать гидрофобные участки, соединяющие оба липидных слоя оболочки, а также внут­ренние участки, способные контактировать с М-протеинами.

Таблица 128-1. Структура вирусной нуклеиновой кислоты

Семейство вирусов	Тип и форма нуклеи­новой кислоты вирусов	Приблизитель­ная мол. Масса нуклеиновой кислоты	Наличие оболочки	Симмет­рия капсида
Парвовирусы	Линейная одинарная спираль (+) или (—) ДНК	1,5—2,0•106	Нет	И
Аденовирусы	Линейная двойная спираль ДНК	20—25•106	Нет	И
Герпесвирусы		80—150•106	Есть	и
Поксвирусы		85—240•106	Есть	СС
Паповавирусы	Суперскрученная круговая двойная спираль ДНК	3—5•106	Нет	и
Гепаднавирусы	Круговая ДНК (участки одинар­ной и двойной спи­рали)	1—2•106	Есть
Пикорнавирусы	Линейная одинарная спираль (+) РНК	2—3•106	Нет	и
Калицивирусы		2,6—2,8•106	Нет	и
Тогавирусы		4•106	Есть	и
Коронавирусы		5,5—8•106	Есть	С
Рабдовирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК	3,5—4,5•106	Есть	С
Парамиксовирусы (Филовирусы)2 Ретровирусы	Одинарная спираль (+) РНК (2 иден­тичные копии)	5—8•106 4—5•106 6•10й	Есть Есть Есть	С С ИС
Ортомиксовирусы	Сегментарная оди­нарная спираль (—) РНК (8 сег­ментов)	5•106	Есть	С
Ареновирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК3 (2 сегмента)	3—5•106	Есть	С
Буньявирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК3 (3 сегмента)	4,5—7•10"	Есть	С
Реовирусы	Сегментарная ли­нейная двойная спираль РНК (10—12 сегмен­тов)	12—20•106	Нет	ги

' Предложенное название, включает вирус гепатита В.

² Предложенное название, включает вирусы Марбург и Эбола.

³ Сцепленные концы, нековалентно связанные инвертированной комплементарной последовательностью в окончаниях 5' и 3'.

Примечание. (+) — полярность, чувствительная к передаче информации (сборка белка может происходить непосредственно на РНК); (—) — полярность, нечувствительная к передаче информации; И — икосаэдр, С — спираль; СС — сложная симметрия; И, С — икосаэдрический капсид и спиралевидный нуклеокапсид.

Вирусные протеины, получившие название структурные протеины, или белки вириона, могут формировать капсид вируса, быть основным компонентом ви­русных оболочек или связываться с нуклеиновой кислотой вируса (ядерные белки). Целый ряд вирусов имеет поверхностные гликопротеиды, способные агглютинировать эритроциты (гемагглютинины), связываясь с рецепторами на их поверхности. Ортомиксовирусы и некоторые Парамиксовирусы содержат фермент нейраминидазу. Этот фермент может быть идентичен (парамиксовирус) или отличен (ортомиксовирус) от гемагглютинина.

Многие вирусы содержат белки, обладающие ферментативной активностью. Эти ферменты часто бывают необходимы для синтеза информационной РНК (иРНК) соответствующей полярности (+) для трансляции белка или репли­кации вирусного генома. РНК-зависимая РНК-полимеразная активность обнару­жена по всех вирусных РНК с (—)-полярностью. Поксвирусы содержат ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Ретровирусы содержат РНК-зависимую ДНК-поли,меразу, часто называемую обратная транскриптаза. Некоторые вирусы, включая Поксвирусы, реовирусы, Парамиксовирусы и рабдовирусы, имеют РНК-«козырьковые ферменты», которые модифицируют иРНК вирусов, добавляя 7-метилгуанозиновый козырек к 5^/-5^/-тpифocфaтнoй связи на их 5'-конце. Фер­менты, оказывающие полиаденилатное действие на 3'-конце вирусных иРНК, так­же могут быть закодированы в вирусном геноме. Другими ферментами, которые могут быть закодированы в вирусном геноме, являются протеинкиназы, нуклеозидтрифосфатфосфогидролазы, эндонуклеазы и РНКазы.

Наиболее ранние классификации вирусов основывались исключительно на их способности проникать через фильтры с порами малых размеров. Последующие классификации учитывали патогенетические свойства, специфический органный тропизм (энтеровирусы) или эпидемиологические характеристики (арбовирусы) вирусов. В основу современных классификаций вирусов положена комбинация генетических, физико-химических и биологических признаков. Они включают тип и структуру вирусной нуклеиновой кислоты, характер ультраструктуры вириона, в частности размеры, тип симметрии капсида, состав капсида, нали­чие или отсутствие оболочки, а также особенности репликации генома. Широкое использование морфологических критериев обусловлено тем, что часто электрон­но-микроскопические исследования позволяют получить объем информации, достаточный для идентификации как семейства, так и рода, к которым принад­лежит вирус. Подразделения внутри больших таксономических групп вирусов могут проводиться с учетом иммунологических, цитопатологических, патогене­тических или эпидемиологических признаков. Появление методов рекомбинации ДНК потребует пересмотра этих классификаций с точки зрения степени гене­тической близости.

Репликация. Под репликацией подразумевают процесс внедрения вирусов в восприимчивые к ним клетки, воспроизведение их генетического материала и белков, сборки и высвобождения способного к инфицированию потомства. Разнообразие вирусов, а именно их структуры и типа генетического материала, проявляется в целом ряде отличных друг от друга вариантов репликации. Первая стадия проникновения вирусов в клетки-мишени начинается с абсорб­ции вирусных частиц и заканчивается появлением вновь сформированного, способного к дальнейшему инфицированию поколения вирусов. Эта стадия, назы­ваемая часто эклипсным периодом (периодом затмения), продолжа­ется от 1—5 ч у пикорнавирусов, тогавирусов, рабдовирусов, ортомиксовирусов, герпесвирусов и до 8—14 ч у аденовирусов, паповавирусов. В этот период происходит резкое снижение количества активных вирусов, поступающих из разрушенных клеток.

Адсорбция представляет собой, по всей видимости, первоначально обратимый процесс, являющийся результатом случайных столкновений вирусов с клетками-мишенями. Было установлено, что лишь в одном случае из 10³—10⁴ таких столкновений происходит более тесное их связывание (склеива­ние). Связывание облегчается соответствующими ионными условиями и рН.

Однако этот процесс в основном не зависит от температуры и не требует затрат энергии. Адсорбция вируса на клетке-мишени подразумевает специфи­ческое соединение вирусных белков с рецепторами клеточной мембраны (этот процесс также называется связыванием). У ряда вирусов были идентифици­рованы структуры, участвующие в процессе связывания вируса с клеткой. У виру­сов, заключенных в конверты, белком связывания в типичных случаях служит один из «пиков», находящихся на внешней поверхности вирусной оболочки, как, например, гемагглютинины (ГА) вирусов гриппа. Некоторые вирусы, имею­щие оболочку, такие как герпесвирусы и вакцинии, содержат несколько типов белков, связывающихся с клетками. У вирусов без оболочки в качестве белков, связывающихся с клетками, часто выступают поверхностные полипептиды, такие как волокнистый белок аденовирусов и гемагглютинин (сигма 1) реовирусов.

Точная природа клеточных рецепторов животных вирусов установлена только для нескольких специфических видов. Даже если специфические рецепторы не­известны, то с помощью исследований по конкурентному связыванию можно установить семейства или классы вирусных рецепторов. Вирусы одного вида, но разных серотипов могут конкурировать за рецепторы одного и того же класса (например, полиовирусы серотипов 1, 2, 3) или за рецепторы, принад­лежащие к различным классам (например, риновирусы 2 и 14). Вирусы разных семейств (например, вирусы Коксаки В3 и аденовирусы 2) могут также конку­рентно связываться с рецепторами одного и того же класса. Проведенные исследования по изучению процесса связывания показали, что на одной клетке имеется в целом 10⁴—10⁶ мест для связывания с вирусом (рецепторы).

После того как присоединение вируса к клетке произошло, весь вирус или его субструктура, содержащая геном, и какая-либо вирусная полимераза, необ­ходимая для первичной транскрипции, должны быть перенесены через плаз­матическую мембрану клетки. Скорость проникновения их различна и зависит от природы вируса, типа инфицируемой клетки и факторов окружающей среды, таких как температура. Некоторые не имеющие оболочки вирусы, такие как полиовирус и реовирус, вовлекаются в процесс эндоцитоза, регулируемого ре­цепторами (виропексис), в результате чего они попадают в цитоплазму внутри эндоцитотического пузырька. Другие не имеющие оболочки вирусы способны непосредственно проникать через плазматическую мембрану и находятся в цито­плазме в свободном состоянии без транспортных эндоцитотических пузырьков.

Проникновение в клетку вирусов, покрытых оболочкой, также может осуще­ствляться двумя путями. Примером первого служит вирус леса Семлики (ВЛС). ВЛС, являющийся представителем семейства тогавирусов, связывается со специ­фическими рецепторами клеточной поверхности, которые затем группируются в определенных местах плазматической мембраны (прикрытые колодцы), а затем поступают внутрь клетки посредством рецепторного эндоцитоза. Впоследствии они появляются в клеточной цитоплазме ,в пузырьках, покрытых клатрином. Слияние оболочки вируса с эндосомальной мембраной вызывает высвобождение вирусного капсида в цитоплазму. Второй механизм проникновения покрытых вирусов имеет место у парамиксовирусов (например, Сендай). Оболочка вируса сливается непосредственно с клеточной плазматической мембраной, и вирусный нуклеокапсид в свободном виде поступает в цитоплазму.

Раздевание представляет собой процесс удаления или распада части или всего вирусного белкового капсида на этапе подготовки вирусного генома к транскрипции и трансляции. Во многих случаях проникновение и раздевание являются частью одного процесса. У некоторых пикорнавирусов, например, могут происходить изменения структуры и функции капсида, нарушаться его целост­ность и исчезать внутренние белки по мере продвижения вируса через плаз­матическую мембрану. Структурные изменения, сопровождаемые утратой белка, облегчают внедрение вирусной РНК в цитоплазму.

Вирусы, не покрытые оболочкой, например аденовирусы, поступая в эндосомы, индуцируют слияние лизосом с эндосомой, в результате чего их капсид удаляется под воздействием лизосомальных ферментов. В случае реовирусов интраэндосомальные протеазы последовательно убирают три внешних белка кап­сида, в результате чего образуется «субвирусная частица». Этот процесс ведет к активации вирусной транскриптазы. Раздевание поксвирусов, таких как вирус осповакцины, на первых этапах заключается в разрушении внешнего белкового покрытия с помощью интраэндосомальных ферментов, а затем и белков остав­шегося «ядра». В конечном итоге высвобождается вирусная ДНК. Данный этап, видимо, требует синтеза вирусспецифического «раздевающего белка».

Транскрипция вирусного генома в иРНК и последующая транс­ляция иРНК в белок могут проходить по целому ряду путей. В целом для эукариотических клеток необходимо, чтобы иРНК имели один-единственный на­чальный участок для трансляции белка (т. е. они моноцистроничны). Путь у вирусов, содержащих иРНК, заключается в трансляции ее в большой первич­ный полипротеин, который затем расщепляется с образованием нескольких вирус­ных протеинов. Примером такого пути могут быть вирусы, нуклеиновая кислота которых находится в форме (+)-полярной, односпиральной РНК (осРНК) и выступает в роли иРНК, в частности пикорнавирусы и тогавирусы. Она связы­вается с большими полирибосомами и полностью {5'3') транслируется, образуя один большой полипротеин, который затем расщепляется, проходя несколько стадий, что сопровождается появлением неструктурных, ядерных и капсидных белков.

У тогавирусов вирусная РНК выступает в роли и иРНК, формируя поли­протеин, расщепляющийся с последующим формированием неструктурных проте­инов, необходимых для репликации РНК. Затем вирусная РНК транскриби­руется в (—) РНК, служащую матрицей длины генома, с которой копиру­ются два основных типа (+) РНК. Между альфа-вирусами и флавовирусами семейства тогавирусов существуют большие различия. Например, длина иРНК флавовирусов соответствует длине генома, в то время как размеры иРНК аль­фа-вирусов меньше генома. Кроме того, гены структурных белков флавовирусов локализуются на 5^конце вирусного генома, в то время как гены структурных белков альфа-вирусов находятся на его 3^конце.

Как у пикорнавирусов, так и у тогавирусов вирусная закодированная РНК-полимераза синтезирует комплементарную РНК, используя в качестве мат­рицы РНК генома. Вновь синтезированная РНК в свою очередь служит матрицей для синтеза последующих РНК генома. Новые геномные РНК могут высту­пать в роли иРНК или предшественников РНК для следующих поколений вирусов.

Вирусы, содержащие линейную или сегментарную РНК, продуцируют не одну большую молекулу иРНК, а специфические иРНК для каждого вирусного белка. Для создания иРНК из геномной РНК необходим фермент транскриптаза, содержащийся в вирионе (вирусная полимераза). Наличие множества иРНК позволяет регулировать количество каждого синтезируемого белка. Один участок геномной РНК может иметь множество считывающих рамок, каждая из которых транскрибируется в уникальную иРНК. А она в свою очередь транс­лируется в отдельный белок. Геномная (—) осРНК реплицируется с участием (+) осРНК-посредника, которая затем служит матрицей для синтеза большого количества (—) осРНК генома.

Реовирусы содержат РНК-зависимую РНК-полимеразу, транскрибирующую (+) осРНК из (—)-трабекул каждого сегмента двуспиральной (дс) РНК. Эти (+)осРНК с силой выбрасываются из ядра вируса через каналы в ядерных пиках и служат в качестве моноцистрональных иРНК для трансляции в вирус­ные белки. Вирусная РНК-полимераза также синтезирует (+)осРНК, которые в свою очередь служат матрицами для комплементарных (—)-трабекул во время репликации вирусного генома.

У ретровирусов единый путь репликации. Вирусная (+) осРНК служит матрицей для вирусной РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратная транскриптаза) и первичных транспортных РНК (тРНК). Получается копия осДНК, которая первоначально соединена водородной связью с ее комплементарной (+) осРНК. Вирусная закодированная рибонуклеаза расшифровывает осРНК, после чего синтезируется комплементарная цепь ДНК. Затем дсДНК интегрируется в хро­мосомную ДНК ядра клетки-хозяина. Транскрипция этой интегрированной вирус­ной ДНК находится под контролем транскриптаз клетки-хозяина.

ДНК-содержащие вирусы способны использовать пути, сходные с теми, которые описаны для эукариотических клеток при их репликации во время литической инфекции. Паповавирусам, аденовирусам и герпесвирусам свойствен такой путь репликации, при котором транскрипция вирусной ДНК в иРНК происходит в ядре клетки-хозяина и зависит от ферментов последней. У паповавирусов (т. е. SV40) первичными протеинами, образующимися после внедрения, являются Т-антигены (опухолевые антигены, или ранние белки). Некоторые из Т-антигенных белков способны взаимодействовать с дсДНК вирус­ного генома, присоединяясь вблизи от мест, запускающих репликацию ДНК, что облегчает репликацию последней. Впоследствии транскрибируются иРНК, в которых закодированы полипептиды капсида (поздние белки). Все ранние иРНК являются производными какой-либо одной из двух цепей вирусной ДНК (называемой Р, или ранней, цепью), а поздние иРНК — другой (П, или поздней, цепью). Аденовирусы также имеют ранние и поздние гены, но они располагаются не на разных цепях вирусной ДНК, а беспорядочно на обеих.

При репликации как паповавирусов, так и аденовирусов ранние белки иг­рают главным образом регулирующую роль и часто проявляют плейотропное действие. Поздние белки включают структурные протеины. Отдельные иРНК как для ранних, так и для поздних белков часто комплементарны сегментам, находя­щимся на разных участках вирусной ДНК. Это указывает на значительное сращивание участков вирусной ДНК с удалением участков, находящихся между комплементарными сегментами, в последующем. Во многих случаях иРНК синтезируются на основе накладывающихся друг на друга участков вирусной ДНК. Такой тип наслаивания позволяет уменьшить количество вирусной ДНК, необходимой для кодирования вирусных белков.

Репликация вирусной ДНК паповавирусов и аденовирусов несколько раз­личается. В обоих случаях необходимо участие ДНК-полимеразы, выделенной из клеток хозяина. Репликация ДНК у паповавирусов начинается в каком-то одном месте и затем распространяется в двух направлениях вдоль циркулярной дсДНК до тех пор, пока обе репликационные вилки не встретятся. Синтез ДНК протекает не бесконечно. Небольшие вновь синтезированные фрагменты ДНК позже соединяются вместе по меньшей мере на одной из двух цепей ДНК. Репликация дсДНК у аденовирусов облегчается ее линейной, а не цир­кулярной организацией. Репликация каждой отдельной комплементарной цепи ДНК происходит независимо, а вновь синтезированные цепи могут иницииро­вать следующий круг репликации.

У герпесвирусов вирусная ДНК первоначально транспортируется в клеточ­ное ядро, где происходит транскрипция и репликация. Самые ранние появляю­щиеся протеины выполняют регуляторную функцию. Протеины, появившиеся позднее, участвуют в синтезе вирусной ДНК. Белки, сформированные позже всех, имеют структурную природу.

Поксвирусы являются наиболее сложными из всех известных вирусов животных. Соответственно их репликационный цикл также сложен. Все пер­вичные стадии транскрипции и трансляции протекают, по всей видимости, в цито­плазме клетки-хозяина. Для этого требуется, чтобы вирус имел собственную ДНК-зависимую РНК-полимеразу, инициирующую транскрипцию. Один из вирус -закодированных ранних белков отвечает за вторую стадию раздевания, после чего вирусная ДНК становится полностью доступной для транскрипции и репли­кации. Репликация, транскрипция, а позже и сборка вирусов — все это происходит на «фабриках», находящихся в цитоплазме клетки-хозяина и активи­руемых вирусом. Остаточные группы вирусспецифических белков можно обна­ружить в инфицированных клетках. К ранним белкам относятся некоторые фер­менты (например, ДНК-полимераза и тимидинкиназа) и структурные белки. По мере прогрессирования инфекционного процесса начинается репликация ДНК, синтез ранних неструктурных белков прекращается и начинается синтез поздних белков, многие из которых являются структурными, другие — ферментами и протеинами, участвующими в сборке вирусов.

После окончания репликации вирусного генома и синтеза вирусных белков должны начаться сборка интактных вирионов и их выделение из клетки-хозяина. Сборка вирусов, не имеющих оболочки и нуклеокапсидов вирусных оболочек часто протекает по типу кристаллизации, который зависит от самосборки ви­русных капсомеров.

В большинстве случаев вирусы, не имеющие оболочки, накапливаются внутри пораженной клетки и выделяются во внешнюю среду после гибели клетки. К разрушению клетки приводит следующая цепь событий: угнетение синтеза белков клетки-хозяина, ее липидов и нуклеиновых кислот; дезорганизация цитоскелета клетки-хозяина; изменение структуры мембраны клетки-хозяина. Разрыв мембран приводит к повышению клеточной проницаемости и высвобождению протеолитических ферментов из лизосом. Невозможность пополнить запасы высокоэнергетических молекулярных структур подавляет функцию насосов, обес­печивающих движение ионных потоков, и нарушает выведение продуктов рас­пада и поступление необходимых питательных веществ.

Вирусы, имеющие оболочку, высвобождаются из инфицированной клетки, как правило, почкованием. Этот процесс может окончиться гибелью клетки. Во всех случаях вирусспецифические белки встраиваются в мембраны клеток хозяина, вызывая их структурную перестройку, смещая некоторые нормальные белковые компоненты. В последующем вирусные капсиды могут связываться с вирусспецифическими белками матрикса, выстилающими мембрану со стороны цитоплазмы в поврежденных участках. Капсиды вирусов, имеющих самые маленькие размеры и покрытые оболочкой, связываются с интрацитоплазматическими областями вирусных белков, встроенных в мембрану клетки-хозяина, а не с матриксными белками (тогавирусы).

Патогенез. Признаки и симптомы болезни являются результатом, кульмина­цией цепи взаимодействий между вирусом и организмом хозяина. Прежде всего вирус должен внедриться в организм, затем пройти период первичной репли­кации, за которым следует его поступление в конечные точки — ткани-мишени После того как вирус достиг органа-мишени, он должен внедриться в восприим­чивую популяцию клеток, где произойдет его успешная репликация. Итогом этого последнего этапа может быть продуктивный инфекционный процесс с повреждением клеток или без него, латентное течение инфекции или персистирующая инфекция. Для того чтобы передача инфицирующего вируса следую­щему хозяину произошла, вирус должен успешно миновать или преодолеть иммунный ответ организма, а также целый ряд других защитных механизмов. Множество вирусных репликаций может произойти до того, как какие-либо признаки и симптомы заболевания станут клинически заметны. Этот инкуба­ционный период может варьировать от нескольких дней (при гриппе) до нес­кольких недель (корь, ветряная оспа), месяцев (бешенство, гепатит) и даже лет (медленные инфекции).

Большая часть вирусных болезней является результатом воздействия экзо­генных вирусов. Однако в некоторых случаях заболевание развивается вслед­ствие реактивации эндогенных вирусов, скрытых в специфических клетках орга­низма. Примерами инфекций, вызванных реактивированными эндогенными виру­сами, могут служить опоясывающий герпес, прогрессирующая мультифокальная лейкозэнцефалопатия (паповавирусы JC или ВК), рецидивирующий лабиальный и генитальный герпес (простой герпес) и некоторые типы цитомегаловирусов (ЦМВ).

В большинстве случаев передача вирусной инфекции осуществляется между членами восприимчивой популяции (горизонтальное распростране­ние). Вертикальное распространение инфекции имеет место при внутриутробном инфицировании плода. Вирус может проникнуть в клетки заро­дыша, плаценту или родовой канал матери. Вирусы краснухи, цитомегалии, простого герпеса, опоясывающего герпеса, ветряной оспы и гепатита В вызывают вертикально распространяющиеся врожденные инфекции.

Большое влияние на исход вирусной инфекции оказывают возраст и гене­тические особенности организма хозяина. Так, например, новорожденные чрез­вычайно восприимчивы к тяжелой диссеминированной инфекции вируса простого герпеса. Напротив, многие из экзантематозных болезней (инфекция полиовируса, вируса Эпстайна—Барра), как правило, более тяжело протекает у взрослых, чем у детей. У мышей выделены специфические гены, помогающие определить предрасположенность к некоторым вирусным инфекциям. Действие этих генов проявляется через иммунную систему, продукцию интерферона или активность вирусных рецепторов. Неадекватное питание может повышать восприимчивость организма к таким инфекциям, как корь, возможно, вследствие угнетения кле­точного иммунитета. Особенности организма также могут оказывать опреде­ленное влияние на течение вирусной инфекции, однако механизмы этого влияния до настоящего времени до конца неясны. Стресс может провоцировать обострение лабиального герпеса. Тяжелая физическая нагрузка оказывает отрицательное влияние на течение полиинфекции.

Началом вирусного инфекционного процесса служит внедрение возбудителя в организм хозяина через входные ворота инфекции. Роговой слой кожи обес­печивает как физический, так и биологический барьер против проникновения вируса. Некоторые вирусы преодолевают кожный барьер благодаря прямой инокуляции при укусах насекомых или животных или при воздействии на кожу механических факторов, таких как укол иглой. Вирусы, переносимые членисто­ногими насекомыми, непосредственно попадают в кровь при укусе инфициро­ванного клеща или москита. Вирусы бешенства и Herpes virus simiae (обезьяний) вирус В) попадают в ткани после укуса животных. Определенную роль в рас­пространении вирусов играет ятрогенная инокуляция. Вирус гепатита В, ЦМВ, вирусы Т-клеточного лейкоза человека в сочетании с лимфаденопатией (ВТЛЧ или III/LAV) могут находиться в крови и ее препаратах для трансфузии. Причиной болезни Крейтцфельда—Якоба служат инфицированные инструменты для нейрохирургических вмешательств и инфицированные трансплантаты рого­вицы глаза или ткани гипофиза, используемые для приготовления препарата гормона роста. Парентеральная вакцинация с использованием живого аттенуированного вируса представляет собой другой вариант ятрогенной инокуляции.

Другие вирусы проникают в организм хозяина, преодолевая слизистый барь­ер дыхательного и желудочно-кишечного тракта. Респираторная инфекция может передаваться аэрогенным путем или с секретом носовых ходов или слюной. Проникновение через дыхательные или кишечные входные ворота требует от вируса преодоления серии сложнейших защитных механизмов организма. Им­мунные защитные механизмы легких включают секреторные антитела класса IgA, клетки — естественные киллеры (КЕК.) и макрофаги. В слизистой оболочке трахеобронхиального дерева присутствуют неспецифические ингибиторы вирусов гликопротеидной природы. Реснитчатые эпителиальные клетки дыхательных путей постоянно эвакуируют слизь из нижних отделов дыхательных путей. В желудке инактивируются такие чувствительные к кислоте вирусы, как риновирусы. Желч­ные соли, находящиеся в просвете тонкого кишечника, могут разрушить липидную оболочку многих вирусов. Этот факт частично объясняет проникновение по желу­дочно-кишечному тракту исключительно вирусов, не покрытых оболочкой. Анти­вирусная защитная функция желудочно-кишечного тракта организма обуслов­лена наличием протеолитических ферментов и секреторных антител IgA. При­сутствие специфических белков в капсидах некоторых вирусов позволяет им противостоять воздействию протеолитического переваривания в кишечнике.

Проникновение некоторых энтеровирусов через слизистый барьер кишеч­ника осуществляется с участием специфической популяции клеток, покрываю­щих пейеровы бляшки, известных как микроскладчатые (М) клетки. Эти клетки и, возможно, их аналоги в бронхиальной лимфоидной ткани, видимо, облег­чают транспорт некоторых вирусов, включая реовирусы и энтеровирусы, в околопросветное пространство тонкого кишечника.

Половой путь передачи, подразумевающий проникновение вирусов через слизистую оболочку мочеполовых путей и прямой кишки, может иметь важное значение для вируса простого герпеса типа 2, ЦМВ, вируса гепатита В и, вероятно, вируса ВТЛЧ или HI/LAV.

У некоторых вирусов процессы внедрения, первичной репликации и избира­тельною накопления в какой-либо ткани могут протекать в одной и той же анатомической области. Примерами вирусных болезней этого типа могут быть инфекции верхних и нижних дыхательных путей, вызванные риновирусами, орто- и парамиксовирусами; энтерит, вызванный ротавирусами; поражения кожи, выз­ванные папилломавирусами (бородавки) и вирусами паравакцины (узелки доильщицы). В других случаях развитие заболевания происходит после рас­пространения вируса дистальнее места его проникновения в организм, напри­мер в центральную нервную систему. Входными воротами для энтеровирусов служит желудочно-кишечный тракт, а затем, попав в центральную нервную систему, они вызывают менингит, энцефалит и полиомиелит. Входными воротами для вирусов кори и ветряной оспы служат дыхательные пути, а затем, рас­пространяясь по организму, они приводят к поражению кожи (экзантемы) или к генерализованному вовлечению в патологический процесс внутренних органов.

Для того чтобы попасть в ткани-мишени, вирусы используют нервные, гематогенные и лимфатические пути переноса. По нервам распространяются вирусы бешенства, простого герпеса, Herpesvirus simiae (обезьяний вирус В), ветряной оспы, опоясывающего герпеса и микроорганизмы, вызывающие зуд. Складывается впечатление, что вирус простого герпеса проникает в нерв через рецептор, локализующийся прежде всего около синаптического окончания, а не в области тела нервной клетки. Вирусы бешенства накапливаются на моторном конце пластинки нервно-мышечного соединения и могут использовать ацетилхолиновые рецепторы или структуры, прилежащие к ним, для проникновения в дистальные аксоны двигательных нейронов. Другие вирусы, включая вирус Ла-Кросс семейства буньявирусов и вирус Синдбис семейства тогавирусов, также концентрируются в области нервно-мышечного соединения, несмотря на то что их рецепторные молекулы не были идентифицированы. Вирус бешенства, кроме того, поражает мышечные веретена и распространяется по чувствительным нер­вам до ганглиев заднего корешка и спинного мозга. Скорость продвижения по нервам вирусов бешенства, простого герпеса и полиомиелита заставляет пред­положить, что эти агенты используют внутринейрональные механизмы, включая быстрый аксональный транспорт. Вызывающие зуд агенты, которые медленно распространяются вдоль нервных путей, могут представлять собой пример дви­жения с использованием медленного аксонального транспорта. Инфекционное поражение леммоцитов (шванновские клетки) может представлять собой другой путь перемещения по центральной нервной системе. Распространение инфекции по нервным путям может играть роль не только при движении к центральной нервной системе, но и при распространении в ее пределах, а также и при движении к периферии.

Обонятельные пути представляют собой особую категорию нервных путей, участвующих в распространении вирусов. Нейросенсорные обонятельные клетки образуют синапсы непосредственно с митральными клетками обонятельных луко­виц в центральной нервной системе. В экспериментальных условиях интраназальная или аэрозольная инокуляция вирусов бешенства, простого герпеса, полиовируса и некоторых тогавирусов может привести к инфекционному поражению центральной нервной системы в результате проникновения их через обонятельные пути. Этот путь проникновения инфекции возможен и в естественных усло­виях, объясняя попадание вируса бешенства, а возможно и других вирусов, в центральную нервную систему человека. Однако непременным условием явля­ется контакт с аэрозолем, в котором вирусы находятся в высоком титре, как, например, в пещерах, населенных множеством инфицированных вирусом бешен­ства летучих мышей, или в лабораториях с большим числом искусственно зараженных экспериментальных животных. Обонятельный путь проникновения может объяснить локализацию вируса простого герпеса в области орбито-фронтальной и срединно-височной коры у больных с энцефалитами этой этиологии.

Гематогенный путь распространения имеет важное значение для многих вирусов. Период первичной репликации обычно предшествует началу виремии и может протекать бессимптомно или сопровождаться продромальными явлениями. Первичная репликация энтеровирусов протекает в пейеровых бляшках и перитонзиллярной лимфатической ткани. Первичная репликация респираторных вирусов происходит в эпителиальных или альвеолярных клетках, а многих энтерови­русов и тогавирусов — в скелетных мышцах. В некоторых случаях вирус должен преодолеть определенное расстояние от места первичной мультипликации (умножения) до попадания в кровеносное русло: по лимфатическим сосудам он сначала проникает в регионарные лимфатические узлы. Начальная (первич­ная) вирусемия часто приводит к рассеиванию вирусов по таким тканям, как селезенка и печень, где продолжается увеличение их числа <