Лекція № 12 Тема лекції: Віруси. Рнк-геномні віруси

План лекції

1. Принципи класифікації і загальна характеристика вірусів.

2. Поняття про вірусологічні методи дослідження. Взяття матеріалу і заходи безпеки під час роботи з вірусовмісним матеріалом. Особливості дослідження. Експрес-методи діагностики.

3. Короткі дані про РНК-геномні віруси:

4. Ортоміксовіруси. Вірус грипу людини. Класифікація вірусів грипу людини.

5. Параміксовіруси (кору, епідемічного паротиту).

6. Рабдовіруси. Вірус сказу.

7. Пікорнавіруси. Ентеровіруси. Віруси поліомієліту, коксакі, ЕСНО.

8. Ентеровірус 72 — вірус гепатиту А.

9. Тогавіруси. Вірус краснухи.

10. Ретровіруси. Вірус імунодефіциту людини. СНІД-асоційовані інфекції.

11. Патогенез вірусних інфекцій. Лабораторна діагностика. Специфічна профілактика і лікування

Зміст лекції

Загальна характеристика.

Осо­бливістю морфології і фізіології віру­сів та відмінністю їх від інших мікро­організмів є те, що вони:

• не мають клітинної структури;

• мають ультрамікроскопічні розміри;

• існують у двох якісно відмінних формах: позаклітинній (віріон) і внутрішньоклітинній (вірус);

• містять нуклеоїд, що включає лише один тип нуклеїнової кис­лоти (РНК або ДНК);

• не мають власних систем мобі­лізації енергії та синтезу білка, тому є облігатними внутріш­ньоклітинними паразитами;

• не здатні рости і розмножувати­ся шляхом поділу, їх кількість збільшується шляхом репро­дукції (від лат. reproduce — від­творення).

Місцем перебування вірусів є клітини бактерій, рослин, тварин і людей Класифікація. Для класифікації вірусів використовують різні критерії: тип нуклеїнової кислоти, наявність суперкапсиду, тип си­метрії, антигенні властивості тощо.

За рішенням Міжнародного комітету з таксономії вірусів, вони об'єднані у більше ніж 55 родин, 19 з яких є патогенними для лю­дей. Родини поділені на підродини, роди і типи. До одного роду може входити одна або декілька представників. Окремі віруси можуть мати один або декілька типів. За антигенною структурою у деяких вірусів виявляють сероваріанти. За типом нуклеїнової кислоти всі віруси поділяють на дві групи: РНК-вмісні віруси (серед них 13 ро­дин є патогенними для людей і тварин) і ДНК-вмісні віруси(з яких 6 родин є патогенними для людей і тварин)

Для виділення чистих культур вірусів найчастіше використову­ють зараження курячих ембріонів, первиннотрипсинізовані і пере­щеплювані культури клітин.

Індикацію вірусів проводять за цитопатичною дією, яку можна виявити методом бляшкоутворення, під час мікроскопії моношару клітин, за зміною кольору індикатора в поживному середовищі із зараженою культурою клітин, у реакціях гемаглютинації та гемад-сорбції.

Визначення типу вірусу ґрунтується на нейтралізації його біоло­гічної активності за допомогою типоспецифічних сироваток.

Механізм взаємодії вірусу з клітиною. Типи вірусних інфекцій. Життєвий цикл вірусів відбувається в декілька стадій: адсорбція на мембрані чутливої клітини, проникнення, репродукція і вихід з клі­тини нових синтезованих віріонів.

Адсорбція вірусів на мембрані чутливої клітини відбувається за рахунок специфічних рецепторів на поверхні вірусів і відповідних їм рецепторів на поверхні клітин макроорганізму. Цим пояснюється органотропність вірусів.

Проникнення вірусу в клітини відбувається за двома механізма­ми: 1) злиття суперкапсиду вірусу з мембраною клітини, при цьому нуклеокапсид проникає у цитоплазму клітини (ВІЛ); 2) механізм ен-доцитозу або піноцитозу (віропексису), при цьому віріон зв'язується зі специфічними рецепторами на ділянці мембрани чутливої кліти­ни (на ділянці "обмеженої" ямки). Ця ділянка разом із віріоном про­гинається всередину клітини, утворюючи обмежений пухирець, під впливом ферментів клітини розчиняються суперкапсид, капсид і вивільняється вірусна нуклеїнова кислота.

Репродукція РНК-вірусів найчастіше відбувається в цитоплазмі клітини, винятком є вірус грипу і ретровіруси (ВІЛ). Репродукція ДНК-вірусів зазвичай відбувається в ядрі клітини, винятком є вірус натуральної віспи. На рибосомах клітини під впливом мРНК вірусу синтезуються білки капсиду, а у складних вірусів додатково син­тезується матриксний білок і білки суперкапсиду. Капсидні білки з'єднуються з реплікованими копіями нуклеїнової кислоти вірусу і утворюють нуклеокапсиди. На цьому закінчується репродукція простих вірусів.

У складних вірусів матриксний білок рухається до внутрішньої поверхні клітинної мембрани і витісняє в цій ділянці мембрани клі­тинні білки. Суперкапсидні білки глікозулюються (з'єднуються з полісахаридами, утворюючи глікопротеїди) і проникають у ділян­ку поверхневої клітинної мембрани, розміщеної навпроти матрик-сного білка. Нуклеокапсид, просочуючись крізь мембрану клітини хазяїна, закутується матриксним білком та ділянкою мембрани із вмонтованими в неї вірусспецифічними суперкапсидними глікозу-льованими білками і відшнуровується від клітини. Таким чином, суперкапсид утворюється за рахунок мембрани клітини-хазяїна, модифікованої глікозульованими білками вірусу, які утворюють на поверхні суперкапсиду шипи (спікули).

Вихід віріонів з клітини може відбуватися "вибухоподібно", коли оболонка клітини розривається і клітина гине, або шляхом просочу­вання вірусу через мембрану клітини, — клітина може залишатися живою.

Такий механізм взаємодії вірусу з клітиною називається продук­тивною інфекцією.

Інколи віруси заносяться у клітини тканин, які є несприятли­вими для їх повної репродукції і виходу з клітин. Недозрілі віріони утворюють скупчення в цитоплазмі клітин (тільця Бабеша—Негрі у клітинах центральної нервової системи при сказі) або у ядрі клітини (гернесвіруси — тільця Коудрі).

Інколи вірусний геном інтегрує в хромосому клітини-хазяїна і реплікує разом з нею. Цей стан називається інтегративною ін­фекцією, або вірогенією. Вірусний геном, інтегрований у хромо­сому клітини-хазяїна, називається провірусом. Цим пояснюється здатність вірусів передаватися вертикально нащадкам у вигляді провірусної копії. Вірогенія характерна для ДНК-вірусів (вірусів простого герпесу, гепатиту В, аденовірусів, вірусу Епстейна—

Ізарр), а також для РНК-вірусів, що містять зворотну транскрип-тазу (ВІЛ, онковіруси). Під час поділу клітин вірусна нуклеї­нова кислота передається дочірнім клітинам, що призводить до збільшення інфікованих клітин. Вірогенія зумовлює тривале збереження (персистенцію) вірусу в організмі хазяїна. Наслід­ки персистенції важко передбачити. Вони залежать від багатьох факторів, у тому числі від локусу хромосоми, в якому відбуваєть­ся інтеграція вірусної нуклеїнової кислоти. Якщо вона вбудову­ється біля промотору хромосоми, може виникнути пухлина (че­рез необмежене розмноження клітин). Геном вірусу гепатиту В, інтегруючись біля промотору у хромосому гепатоцитів, спричи­нює розвиток раку печінки. У разі ослаблення імунітету вірусний геном може знову виходити з хромосоми хазяїна і спричинювати продуктивну інфекцію.

Онкогенні властивості найбільш виражені у дефектних вірусів родини ретровірусів. Вони проявляються у тому, що частина вірус­ного геному (онкоген) вбудовується в ДНК клітини-хазяїна і кодує інформацію, що порушує контроль за проліферацією клітин.

У деяких випадках порушується репродукція вірусу, що призво­дить до його загибелі. Такий тип інфекції називається абортивним.

Залежно від тривалості перебування вірусу в організмі розрізня­ють дві групи вірусних інфекцій — інфекції, зумовлені короткочас­ним та тривалим (персистенція) перебуванням вірусу в організмі.

Якщо вірус перебуває в організмі короткочасно, він може спри­чинити гостру (маніфестну або інапарантну) інфекцію.

Гостра маніфестна інфекція може мати типовий або атиповий перебіг і зазвичай закінчується одужанням, звільненням організму від збудника і формуванням набутого імунітету.

Інапарантна (безсимптомна) інфекція не супроводжуєть­ся клінічними проявами, але також закінчується звільненням від збудника і формуванням набутого імунітету.

Якщо вірус персистує в організмі тривалий час, він може спри­чинити хронічну або повільну (маніфестну або латентну) інфекцію.

Хронічна вірусна інфекція характеризується періодами оду­жання і рецидивами.

Повільна інфекція (термін був запропонований у 1954 році іс­ландським мікробіологом Б. Сигурдсоном для вірусних хвороб, що іноді тривають багато років) характеризується тривалим інкуба­ційним періодом, тривалим прогресуючим перебігом і закінчується тяжкими розладами здоров'я, а найчастіше смертю. В основі розви­тку повільних інфекцій лежать порушення генетичних, імунологіч­них, фізіологічних механізмів, що забезпечує тривалу персистенцію збудника в організмі. Повільну інфекцію здатні спричинити віруси кору, сказу; типовим прикладом повільної інфекції є СНІД.

Латентна інфекція має безсимптомний перебіг і може супрово­джуватися нормальною репродукцією вірусу у відносно здоровому організмі і виділенням його в навколишнє середовище або вірусоно-сійством, при якому репродукція вірусу порушена.

Відомі декілька причин тривалої персистенції вірусу в організ­мі. Це перебування вірусу в дефектному стані, коли він не здатний розмножуватися й індукувати імунну відповідь; перебування гено­му вірусу в клітині-хазяїні у вигляді плазміди або провірусу, де він залишається недосяжним для захисних механізмів організму.

Особливості вірусних інфекцій. Вірусні інфекції переважно ха­рактеризуються такими самими проявами, що й інфекції іншої еті­ології, але мають деякі особливості:

1. стрімке наростання токсичних і токсико-алергійних реак­цій, зумовлене появою численних дочірніх вірусів і руйнуванням клітин;

2. вірусемія — більшість вірусів після проникнення в організм циркулюють по організму з кров'ю і лімфою;

3. пригнічення імунітету — ураження клітин імунної системи: віруси грипу, поліомієліту пригнічують активність Т-лімфоцитів; вірус ВІЛ уражає Т-хелпери і макрофаги; вірус мононуклеозу (вірус Епстейна—Барр) — В-лімфоцити; це призводить до розвитку вто­ринного імунодефіциту, а також до автоімунних хвороб;

4. утворення внутрішньоплазматичних (тільця Бабеша—Негрі — при сказі, Гварнієрі — при натуральній віспі) або внутрішньо­ядерних включень (аденовіруси);

5. через ушкодження хромосом виникає можливість вірогенії та трансформації клітин у пухлину;

6. ушкодження плода, що призводить до вад його розвитку (на­слідок цитопатичної дії вірусів); таку дію проявляють віруси крас­нухи, герпесу, гепатитів, кору, епідемічного паротиту та ін., їх від­носять до збудників ТОРІСН-інфекцій (читається торч-інфекція).

Особливості противірусного імунітету. Неспецифічний захист при вірусних інфекціях забезпечують інтерферони, Т-кілери, аль­фа-, бета- і гамма-інгібітори крові. Ці фактори, особливо при гострій продуктивній інфекції, призводять до одужання раніше, ніж нако­пичуються антитіла в достатній концентрації, але вони не формують набутого специфічного імунітету.

Специфічний набутий імунітет забезпечують антитіла. Анти­тіла при вірусних інфекціях накопичуються повільно, часто після одужання. Захисна роль антитіл зумовлена тим, що вони взаємоді­ють з вірусними рецепторами, пригнічують їх можливість взаємо­діяти з рецепторами клітини-хазяїна. Віруси не проникають у клі­тини, не репродукуються, не спричинюють виникнення інфекції. Набутий противірусний імунітет за наявності Т- і В-клітин імунної пам'яті може зберігатися пожиттєво.

Специфічні антитіла нейтралізують віруси, зв'язуються з ними і утворюють імунні комплекси. У такому вигляді віруси легко ви­водяться з організму макрофагами. Ефективність антитіл у форму­ванні набутого імунітету проти вірусних інфекцій доведена прове­денням специфічної профілактики поліомієліту, кору, епідемічного паротиту, натуральної віспи та інших вірусних інфекцій.

Методи діагностики вірусних інфекцій. Для діагностики вірус­них інфекцій використовують біоматеріали, в яких міститься вірус: кров, спинномозкову рідину, слиз, кал, сечу, секційний матеріал.

Для дослідження патологічного матеріалу застосовують такі ме­тоди: мікроскопічний, метод імунної електронної мікроскопії, ві­русологічний, серологічний, біологічний, молекулярно-генетичні (метод ДНК- або РНК-зондів і ЛПР).

Мікроскопічний метод дає змогу розглянути під світловим мі­кроскопом елементарні тільця або скупчення вірусів в уражених клітинах, під електронним мікроскопом — структуру віріону. Ме­тод електронної мікроскопії малодоступний для більшості лабора­торій через високу вартість і складність приладу. Крім того, багато вірусів мають схожу будову, що значно знижує цінність цього ме­тоду.

Метод імунної електронної мікроскопії ґрунтується на тому, що специфічні антитіла адсорбуються на віріонах, утворюючи мі-кропреципітати. За допомогою електронної мікроскопії виявляють віріони, вкриті "вінчиком" з антитіл. Метод дає змогу не тільки ви­явити віруси, а й ідентифікувати їх за відомою специфічною сиро­ваткою.

Вірусологічний метод ґрунтується на культивуванні вірусів і їх індикації та ідентифікації.

Серологічні методи дають змогу виявити в сироватці крові хво­рих специфічні антитіла або антигени. Для цього використовують серологічні реакції: ІФА, РН, РГГА. Найчастіше застосовують ІФА через високу специфічність і доступність для кожної лабораторії.

Імунофлуоресцентний метод (РІФ) використовують для експрес-діагностики. При цьому проводять як пряму, так і непря­му реакції імунофлуоресценції.

Біологічний метод ґрунтується на зараженні тварин, чутливих до вірусу, який вивчається.

Молекулярно-генетичні методи є найбільш перспективними в сучасній медицині і біології взагалі. їх використовують для вияв­лення окремих фрагментів нуклеїнових кислот або генів, які міс­тяться в досліджуваному матеріалі навіть у мізерній кількості (де­кілька молекул).

Принципи профілактики вірусних інфекцій. Для специфічної профілактики застосовують вакцини із живих ослаблених вірусів (атенуйованих), із інактивованих (убитих) вірусів, субвіріонні (із розщепленого вірусу), субодиничні (із окремих антигенів вірусу), рекомбінантні (генно-інженерні).

Принципи лікування вірусних інфекцій. Препарати, що вико­ристовують для лікування вірусних інфекцій, залежно від дії і клі­нічного значення поділяють на чотири групи: етіотропні, імуномо-дулятори, патогенетичні та симптоматичні.

Для етіотропного лікування використовують хімічні препара­ти, які пригнічують:

1. адсорбцію і депротеїнізацію ("роздягання") вірусів (рекомбі­нантні молекули СБ₄ і анти^р 120 зв'язують поверхневі анти­гени ВІЛ — &р 120 і перешкоджають його адгезії на мембрані чутливої клітини; молекули міжклітинної адгезії І типу — ММА-1, перешкоджають адгезії багатьох збудників гострих респіраторних вірусних інфекцій; амантадин і ремантадин блокують проникнення вірусу грипу в клітину макроорганіз­му та його депротеїнізацію);

2. вірусну ДНК-полімеразу (герпевір пригнічує синтез ДНК ві­русу герпесу);

3. зворотну транскриптазу ретровірусів, у тому числі і ВІЛ (ази-дотимедин);

4. протеази вірусів, що приводить до порушення формування ві-ріонів (ритонавір, індинавір);

5. синтез вірусних білків (інтерферони).

Оскільки вірусні інфекції супроводжуються пригніченням іму­нітету, використовують імуномодулятори (амізон, інтерферони).

Патогенетичні препарати спрямовані на боротьбу з інтоксика­цією, зневодненням, алергійними реакціями, судинними й орган­ними ураженнями, профілактику бактеріальних суперінфекцій. До антибіотиків віруси не чутливі, тому їх призначають для профілак­тики вторинної інфекції бактеріальної етіології.

Симптоматичні препарати спрямовані на усунення супутньої симптоматики (головного болю, кашлю тощо).

Найчастіше при вірусних інфекціях використовують патогене­тичну та симптоматичну терапію і досить обмежено — етіотропну.