Глава 11 Семейство Poxviridae

§ 1. Характеристика семейства.

Название семейства Poxviridae происходит от английского слова pox – оспа и латинского слова virus – вирус. МКТВ считает поксвирусы «истинными» вирусами, хотя их многие основные характеристики сильно отличаются от таковых у истинных вирусов. Главные отличия приведены в табл. 1.

Таблица 1

Главные отличия основных характеристик поксвирусов и всех других патогенных для человека семейств вирусов

Параметр	Другие семейства вирусов	Поксвирусы
Размер	Субмикроскопический (< 200 нм в диаметре)	Видимые при световой микроскопии
Форма	Преимущественно сферическая (за исключением рабдо- и филовирусов)	Имеют форму кирпича
Строение	Нуклеиновые кислоты, находящиеся в защитном слое белка капсида, которые могут быть окружены суперкапсидом	Гораздо более сложное (суперкапсид, латеральные тела, капсид)
«Раздевание»	С помощью ферментов клетки-хозяина	Необходимы вирусоспецифические ферменты раздевания
Синтетическая фаза	Транскрипция вирусной ДНК происходит в ядре с помощью клеточной полимеразы	Транскрипция поксвирусной ДНК осуществляется вирусоспецифической транскриптазой; весь цикл репликации происходит в цитоплазме
Созревание и выход	Вирионы, имеющие суперкапсид, созревают и высвобождаются почкованием клеточной мембраны	Суперкапсид образуется в цитоплазме; вирусы высвобождаются при гибели клеток
Значение суперкапсида	Суперкапсид необходим для начала цикла репликации	Поксвирусы без суперкапсида могут инициировать репликационный цикл

Классификация. Семейство Poxviridae состоит из 2 подсемейств, объединяющих 11 родов. Подсемейство Chordopoxvirinae включает вирусы, патогенные для позвоночных, которые распределены в 8 родов: Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Avipoxvirus, Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus, Molluscipoxvirus, Yatapoxvirus. Подсемейство Entomopoxvirus состоит из 3 родов – Entomopoxvirus A, B, C и включает поксвирусы насекомых.

Поксвирусы, патогенные для человека, входят в состав родов Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Molluscipoxvirus, Yatapoxvirus.

С троение вириона поксвирусов. Поксвирусы – самые крупные из всех известных вирусов, видны в световой микроскоп в виде овальных телец. Размеры вирионов – 200-450 нм в длину, с отношением осей 1,2-1,7. Суперкапсид содержит гемагглютинины. Капсид имеет форму кирпича с закругленными углами, двояковогнутый (рис. 1-2). Снаружи капсида в местах вдавлений располагаются латеральные тела овальной формы. Капсид спирального типа симметрии образован протеиновой нитью, уложенной в зависимости от рода поксвирусов строго или неправильно спирально. Геном поксвирусов представлен линейной нефрагментированной двухниточной ДНК длиной 145-220_*10³ пар нуклеотидов. Вирионы поксвирусов содержат до 15 свободных ферментов, в том числе ДНК-зависимую РНК-полимеразу, киназы, изомеразы, нуклеазы, фосфатазы, трасферразы, щелочную протеазу. В состав вирионов, кроме белков и ДНК, входят нейтральные жиры, фосфолипиды, углеводы. Нуклеопротеид NP является общим антигеном для всех поксвирусов.

Репродукция поксвирусов. Поксвирусы – единственные ДНК-вирусы, размножающиеся в цитоплазме клеток. Вирионы проникают в клетку путем рецепторного эндоцитоза в составе фаголизисомы. В репродуктивном цикле поксвирусов выделяют 3 стадии: сверхраннюю, раннюю и позднюю. Сверхранняя стадия включает «раздевание» вириона и синтез сверхранних белков. «Раздевание» вирионов двухэтапное. Вначале под действием протеаз фаголизосомы разрушается суперкапсид, а нуклеокапсид выходит из фаголизосомы. Под действием вирусной щелочной протеазы происходит неполное разрушение капсида, через брешь которого частично выходит нуклеопротеиновый комплекс. На этапе неполного «раздевания» начинается сверхранняя транскрипция и трансляция вирусных белков, завершающих разрушение капсида. Транскрипция осуществляется вирусной ДНК-зависимой РНК-полимеразой на матрице вирусной ДНК. После выхода ДНК в цитоплазму начинается ранняя стадия транскрипции, при которой транскрибируется только половина вирусного генома. Продуктами ранней транскрипции являются ферменты, участвующие в репликации вирусной ДНК (ДНК-полимераза и другие). Параллельно в небольшом количестве образуются структурные белки. На поздней стадии транскрипции регуляторные вирусные гены блокируют образование ранних белков и включают транскрипцию поздних генов, кодирующих структурные белки капсида. Репликация вирусной ДНК происходит в цитоплазме клетки и, в отличие от других вирусов, полностью независима от клеточных ферментов, поскольку поксвирусы образуют собственную ДНК-полимеразу. Репликация начинается одновременно с обоих концов ДНК. Сборка вирионов происходи в цитоплазме при участии внутриклеточных мембран. Выход вирионов сопровождается лизисом клетки.

Поксвирусы способны индуцировать апоптоз в инфицированных клетках, однако апоптоз индуцируется небольшим количеством вирионов. Из всех поксвирусов вирус контагиозного моллюска обладает трансформирующим потенциалом.

§ 2. Род Orthopoxvirus.

Включает поксвирусы, имеющие правильные (от латинского orthos – правильный) спиральные капсиды, представляющие собой единую непрерывную спираль. Патогенными для человека представителями рода являются: 1) вирус натуральной оспы; 2) вирус коровьей оспы; 3) вирус оспы обезьян. В состав рода входит также вирус осповакцины.

Вирус натуральной оспы

История открытия. Околоядерные включения, представляющие собой конгломераты вирионов натуральной оспы, впервые описал Д. Гварнери в 1892 г. в клетках роговицы зараженного кролика. Элементарные тельца возбудителя натуральной оспы в отделяемом везикул были открыты в 1906 г. Э. Пашеном.

Особенности вируса. Размеры вириона натуральной оспы – самого крупного вируса животных – составляют 300-450_*170-260 нм. Геном представлен линейной двухниточной ДНК длиной 186_*10³ пар нуклеотидов. Зрелые вирионы содержат суперкапсид, незрелые его лишены. В состав вириона входит 30 структурных белков и 15 ферментов, расположенных внутри капсида. Видоспецифические антигены представлены гемагглютинином и растворимыми термолабильным (Л) и термостабильным (С) антигенами. В геноме имеется короткий терминальный повтор (725 пар нуклеотидов), отличающийся от повтора вируса осповакцины (10_*10³ пар нуклеотидов). Геном содержит несколько десятков генов, очень стабилен.

Известно 2 штамма вируса натуральной оспы. Первый штамм вызывает классическую оспу (variola major) с летальностью 20-40 %, второй – алястрим (variola minor) – легкое течение оспы с летальностью 1-2 %. Репродуктивный цикл вирусов натуральной оспы составляет 6-7 ч.

Резистентность. Вирусы сохраняют жизнеспособность при 5-7˚С в течение 2-3 месяцев и дольше; хорошо переносят замораживание. В глицерине при 4-6˚С вирусы жизнеспособны в течение нескольких лет. Вирусы гибнут через 15-30 минут при 60˚С в жидкой среде; в составе сухого патологического материала – по истечении 1 ч. Чувствительны к ультрафиолетовым лучам. Устойчивы к эфиру; к 50 % этанолу - в течение часа. Дезинфицирующие средства (1 % фенол, 0,2 % формальдегид, 0,5 % хлорамин) инактивируют вирусы натуральной оспы в течение 2-24 ч.

Культивирование вирусов возможно в куриных эмбрионах, в первичных и перевиваемых культурах клеток человека и животных (свиней, овец, обезьян и других). В куриных эмбрионах на хорион-аллантоисной оболочке вирусы натуральной оспы образуют так называемые «оспины» – белые, резко очерченные возвышающиеся точечные поражения. В клеточных культурах ЦПД проявляется очаговой дегенерацией клеточного монослоя.

Эпидемиология. Источником инфекции является больной человек. Основной механизм передачи возбудителя – аэрогенный, который наиболее часто осуществляется воздушно-капельным путем и реже – воздушно-пылевым. Дополнительный механизм передачи – перкутанный, реализуемый контактно-бытовым и парентеральным путями. Больной заразен с последних дней инкубационного периода до отпадения корочек. Наибольшая заразность отмечается на 7-10 день болезни.

Патогенез. Вирусы натуральной оспы проникают в организм человека через слизистую оболочку верхних дыхательных путей. В эпителиальных клетках слизистой оболочки происходит первичная репродукция вирусов, после чего они попадают в регионарные лимфатические узлы. Здесь происходит дальнейшее размножение вирусов с последующим их проникновением в кровь (первичная вирусемия). Вирусы натуральной оспы с кровью заносятся во все внутренние органы, где в течение 10 дней размножаются в системе мононуклеарных фагоцитов. Выход вновь образованных вирионов сопровождается развитием повторной вирусемии, которая определяет начало клинических проявлений заболевания.

При повторной вирусемии вирусы натуральной оспы проникают в клетки сосочкового и сетчатого слоя кожи и слизистых оболочек, где также происходит репродукция вирусов. Пораженные слои кожи отекают и инфильтрируются лейкоцитами, что ведет к образованию плотных папул (бугорков) с вдавленной центральной частью. В дальнейшем цитоплазма клеток сосочкового и сетчатого слоев аструктурируется и клетки разрушаются, образуя многокамерные везикулы, которые вскоре превращаются в пустулы, или вскрываются, образуя поверхностные язвы с возникновением рубцов. Пустулы нередко утрачивают многокамерность, контаминируются стафилококком (contamination - примесь) и нагнаиваются с образованием корочек. Развитие везикул на роговице глаз ведет к потере зрения.

Клиника. Инкубационный период при натуральной оспе, в среднем, составляет 10-14 дней (5-22 дня). Заболевание начинается внезапно с озноба и лихорадки, головной боли, болей в мышцах, нередко возникает преходящая сыпь на теле. С 3-4 дня болезни лихорадка снижается и появляется обильная розеолёзно-папуллёзная сыпь на коже и слизистых оболочках. Характерна этапность высыпания: вначале сыпь появляется на голове, на второй день поражается кожа туловища, на третий – конечности. К 9-10 дню папулы превращаются в везикулы, которые, лопаясь, образуют эрозии и язвы. При нагноении везикул образуются пустулы, что сопровождается повторной лихорадкой. С 12-14 дня болезни пустулы подсыхают с образованием корочек. Общая летальность составляет 20-40 %, при тяжелых формах болезни – 100 %.

Иммунитет. После перенесенного заболевания остается стойкий пожизненный иммунитет, обусловленный антигенспецифическими антителами и Т-киллерами.

Лабораторная диагностика. Материалом для исследования является кровь, сыворотка крови, смывы из ротоглотки, слюна, содержимое элементов сыпи. Забор и транспортирование заразного материала должны исключать возможность распространения инфекции.

При диагностике натуральной оспы используются вирусоскопический, вирусологический и серологический методы.

Исследование материала начинают с экспресс-методов: световой, люминесцентной, электронной микроскопии, РПГА и ИФА.

Световая микроскопия. Метод Пашена: из материала готовят мазки, окрашивают по методу Морозова в модификации Гипсена (импрегнация серебром). Тельца Пашена имеют вид мелких округлых образований темно-коричневого или черного цвета, расположенных поодиночно, парами, короткими цепочками и в виде скоплений.

Люминесцентная микроскопия проводится в прямом варианте, при использовании люминесцирующих антител против вирусов натуральной оспы. При их наличии в исследуемом материале отмечается зеленое свечение различной интенсивности.