Глава 13 Семейство Adenoviridae

§ 1. Характеристика семейства.

Название семейства Adenoviridae происходит от латинских слов aden – железа и virus – вирус. Семейство включает вирусы, тропные к железам млекопитающих, птиц и амфибий.

Классификация. Семейство состоит из 3 утвержденных МКТВ родов: Mastadenovirus, Aviadenovirus и Rhizidiovirus, а также из неутвержденного рода Atadenovirus и нескольких видов, не отнесенных к какому-либо роду семейства. Представители рода Mastadenovirus поражают млекопитающих, Aviadenovirus – птиц, Rhizidiovirus – грибы. Предполагаемый род Atadenovirus включает атипичные аденовирусы млекопитающих и птиц с большим количеством в вирусном геноме аденина и тимидина. Патогенные для человека аденовирусы входят в род Mastadenovirus. Видом у аденовирусов считается антигенный вариант – серотип.

С троение вириона аденовирусов. Размер вирионов составляет 65-90 нм. Вирионы не имеют суперкапсида (рис. 1-2). Капсид икосаэдрического типа симметрии, состоит из 252 капсомеров, 240 из которых – гексоны и 12 – пентоны. От каждой из 12 вершин икосаэдра отходит нить (спикула), состоящая из стержня, заканчивающегося головкой величиной 4 нм. Длины спикул у аденовирусов разных родов различны – от 8 до 50 нм. Белки капсида выполняют функцию адгезинов и обладают антигенными свойствами. Эпсилон-детерминанты гексонов и гамма-детерминанты спикул являются типоспецифическими антигенами, в ответ на которые образуются нейтрализующие антитела. Гамма-детерминанты спикул являются типоспецифическими агглютининами. Пентоны аденовирусов растворимы и токсичны, вызывают быструю гибель инфицированных клеток. С пентонами связаны 2 эндонуклеазы, одна из которых осуществляет двухниточный, а другая – однониточный разрыв пептидных связей, что способствует «раздеванию» вируса.

Внутри капсида находится сердцевина диаметром 60-65 нм, содержащая геном и 20 % всех вирусных белков. Геном аденовирусов представлен двухниточной линейной нефрагментированной ДНК длиной 36_*10³ пар нуклеотидов. ДНК внутри капсида уложена в виде зигзагообразной структуры из 12 петель. Вершины петель направлены к основаниям вершинных капсомеров. Зигзагообразная упаковка ДНК обеспечивается сердцевинными белками, которые фиксируют петли, окружая геном снаружи. ДНК инфекционна и стабильна. На обоих концах ДНК имеются обратные повторы нуклеотидов, что позволяет переводить геном из линейной формы в кольцевую. ДНК имеет 12 рамок считывания. В ДНК аденовирусов закодировано около 30 генов, что составляет 86-88 % генома. ДНК кодирует 9 структурных белков вириона, ДНК-полимеразу, регуляторные белки, а также опухолевые белки (Т-антигены). Последние кодируются генами ранней фазы репродуктивного цикла. Аденовирусы содержат 13 % ДНК и 87 % белка.

Репродукция аденовирусов. Вирионы попадают в клетку путем прямого проникновения, теряя при этом 20 % капсомеров пентона и гемагглютинины. Перенос вирионов через цитоплазму к ядру происходит при участии микротрубочек цитоскелета. Окончательное «раздевание» вириона происходит в ядре клетки. Репродуктивный цикл аденовирусов включает раннюю и позднюю стадии. Поздняя стадия начинается с момента запуска репликации вирусной ДНК. Транскрипция и репликация происходят в ядре при использовании для синтеза иРНК ферментов клетки-хозяина (ДНК-зависимая РНК-полимераза II и др.). Трансляция осуществляется в цитоплазме. На ранней стадии транскрипции до начала репликации вирусной ДНК образуются вирусные иРНК на вирусной ДНК-матрице. Транскрипция ранних белков происходит с 7 рамок считывания с обоих концов ДНК. Ранние вирусные белки подавляют синтез клеточных белков и ДНК. Продукты ранних генов Е1А и Е1В обладают онкогенной активностью. Репликация осуществляется клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразой на матрице вирусной двухниточной ДНК. Индукция синтеза ДНК у аденовирусов происходит при участии затравочного белка, который присоединяется к 3'-концу нитей ДНК. В этом присоединении принимает участие вирусная ДНК-полимераза, неспособная реплицировать вирусный геном. Начало репликации совпадает с началом транскрипции и трансляции поздних – структурных вирусных белков. Сборка вирионов происходит в ядре. При продуктивной инфекции выход вирионов из клетки сопровождается их лизисом. При опухолевой трансформации клеток вирусная ДНК способна интегрировать в ДНК клетки-хозяина. Абортивная инфекция сопровождается образованием дефектных вирионов.

§ 2. Род Mastadenovirus.

Название рода происходит от латинского слова mastos – молочная железа. В род отнесено 105 серотипов, из которых 47 являются аденовирусами человека.

Аденовирусы человека

История открытия. Впервые аденовирусы человека были изолированы из ткани миндалин и аденоидов детей В. Роуве в 1953 г.

Особенности вирусов. Аденовирусы человека имеют диаметр 75-90 нм. ДНК составляет 17 % от массы вириона. В составе вирионов известно 7 антигенов. Антиген А (гексон) является группоспецифическим и общим для всех аденовирусов человека. По антигену В (основание пентона) все аденовирусы человека подразделяются на 3 подгруппы. Антиген С (спикулы) является типоспецифическим. По этому антигену все аденовирусы человека подразделяются на 47 серотипов, составляющих 6 подродов (А, В, С, D, Е, F) (табл. 1).

Таблица

Свойства серотипов аденовирусов человека подродов A-F

Подрод	Серотипы	Онкогенность у новорожденных хомяков	Вызываемые у человека заболевания
А	12, 18,31	Высоко онкогенны (опухоль у большинства животных в 4 месяца	Энтерические инфекции крипт
В1	3, 7, 16, 21	Слабые (опухоли у некоторых животных в 4-18 месяцев)	Респираторные заболевания
В2	14, 11, 34, 35		Персистирующие инфекции почек
С	1, 2, 5, 6	Отсутствует	Респираторные заболевания с персистенцией в лимфоидной ткани
D	8-10, 15, 17, 19, 20, 22-30, 32, 33, 36-39, 42-47	Отсутствует	Кератоконъюнктивит
E	4	Отсутствует	Конъюнктивит и респираторные заболевания
F	40,41	Неизвестно	Диарея у детей

Примечание. Подрод В разделен на 2 кластера по степени гомологичности ДНК. Выделенные серотипы наиболее патогенны.

Резистентность. Аденовирусы чувствительны к трипсину, циклам «замораживание – оттаивание», высоким температурам, к дезинфицирующим средствам. Выдерживают рН 5,0-9,0, нагревание до 50˚С, лиофилизацию и замораживание. При +4˚С жизнеспособны 70 дней. Устойчивы к детергентам, эфиру, хлороформу, ацетону, поскольку не содержат липидов.

К ультивирование. Хорошо размножаются в первично трипсинизированных и перевиваемых культурах клеток различного происхождения (НеLа, Нер-2, КВ, RH). Не культивируются на куриных эмбрионах. ЦПД в культуре клеток может проявляться: 1) лизисом клеток, 2) округлением клеток, появлением внутриядерных включений, отслаиванием клеток от стекла и друг от друга, но без клеточного лизиса, 3) опухолевой трансформацией клеток (рис. 3).

Эпидемиология. Источник инфекции – больной человек или вирусоноситель. Механизмами передачи человеческих аденовирусов являются: 1) аэрогенный, реализуемый воздушно-капельным путем; 2) фекально-оральный, реализуемый водным, пищевым и контактно-бытовым путями; 3) перкутанный, реализуемый контактно-бытовым и половым путями. Заболевания, вызываемые аденовирусами, особенно подрода В1, имеют осенне-зимнюю сезонность. Аденовирусы подрода D вызывают эпидемические кератоконъюнктивиты в сухом климате. Аденовирусы подрода F (в отличие от ротавирусов) вызывают диарею у маленьких детей в течение всего года. Аденовирус 37 может передаваться половым путем. Преимущественно болеют дети в возрасте от 6 месяцев до 3 лет. Взрослые заболевают в 5-6 раз реже. В Украине распространены 3, 4, 7 и 14 серотипы.

Патогенез. Вирус первично локализуется в эпителии верхних дыхательных путей, конъюнктивы, слизистой оболочки тонкого кишечника, мочеполовых органов и в регионарных лимфатических узлах. Репродукция аденовирусов происходит в ядрах клеток. Пораженные вирусами клетки разрушаются и десквамируют, что сопровождается экссудативными и воспалительно-пролиферативными изменениями в слизистых оболочках, лимфоидной ткани, склере и конъюнктиве. В развитии воспалительного процесса и гибели инфицированных клеток важную роль играют аденовирусные пентоны. Вследствие подавления активности системы мононуклеарных фагоцитов возникает вирусемия и генерализация процесса, что совпадает с началом клинических проявлений. Особенностью патогенеза аденовирусной инфекции, в отличие от других острых респираторно-вирусных инфекций, является значительно более широкое первичное поражение органов и разнообразие клинических проявлений.

Механизм аденовирусного онкогенеза состоит в следующем. Продукт гена Е1А (12S-протеин) подавляет: 1) ген апоптоза р53, 2) ген-ингибитор роста и пролиферации, 3) ген дифференцировки. Это ведет к активации генов пролиферации, причем клетки эпителиального происхождения трансформируются в опухоль с сохранением специфической функции ткани, а клетки мезенхимального происхождения – без сохранения таковой. Белки Е1А гена аденовирусов подавляют презентацию антигенов системы HLA, что ведет к неузнаванию трансформированных клеток Т-киллерами. Вместе с тем, белки гена Е1А подавляют продукцию матричных металлопротеаз, ингибирующих метастазирование опухоли.

Клиника. Респираторные заболевания. Серотипы 1, 2, 5 вызывают спорадические, а 3-7 – эпидемические вспышки аденофарингоконъюнктивальной лихорадки. Инкубационный период – 6 дней. Начальный конъюнктивит сопровождается лихорадкой и ангиной. У 50 % инфицированных заболевание асимптоматическое. Бывают рвота, диарея, менингеальные симптомы. Поражение нижних дыхательных путей ведет к развитию бронхитов, бронхиолитов, пневмоний, которые возникают после инкубационного периода в 8 дней. Наблюдаются кашель, одышка, лихорадка.

Глазные заболевания. Эпидемический кератоконъюнктивит возникает через 1-7 дней инкубационного периода. Заболевание проявляется болью, светобоязнью, слезотечением, эрозией роговицы и отеком периорбитальных тканей. Длительность болезни – 4-6 недель.

Кишечные поражения. Инкубационный период – 8 дней. Заболевание характеризуется умеренной лихорадкой, тошнотой, рвотой, диареей, дегидратацией.

Аденовирусы человека вызывают также острый геморрагический цистит у мальчиков, менингоэнцефалит, перикардит, рабдомиолизис, полиартрит, экзантему Стивена-Джонсона, мезаденит. У иммуноскомпрометированных лиц возможно развитие гепатита, острого геморрагического цистита, пневмоний.

Иммунитет. После перенесенного заболевания развивается типоспецифический длительный иммунитет, обусловленный вируснейтрализующими антителами и антигензависимыми Т-киллерами. Перекрестного иммунитета не развивается. Важную роль в формировании местного иммунитета играют секреторные иммуноглобулины класса А. К первому году жизни у детей в крови появляются антитела к нескольким типам аденовирусов. У взрослых антитела имеются к большому количеству типов.

Лабораторная диагностика. Материалом для исследования являются мазки и смывы из ротоглотки, мокрота, соскобы с конъюнктивы, спинномозговая жидкость, кал, сыворотка крови, секционный материал. Используются вирусоскопический, вирусологический, серологический и молекулярно-генетический методы. Экспресс-диагностика аденовирусной инфекции включает иммунную электронную и люминесцентную микроскопию, иммуноферментный анализ. Выделение аденовирусов проводят при вирусологическом методе в культурах клеток с последующей индикацией по ЦПД, в РСК, ИФА, РИА и индикацией в РН и РТГА с эритроцитами белых крыс (серотипы 1, 2, 4, 6, 8-10, 13-15, 17, 19, 22, 24, 26, 27, 29, 30) или эритроцитами макак-резус, но не крыс (серотипы 3, 7, 11, 14, 16, 20, 21, 25, 28). Типы 12, 18 и 31 гемагглютинирующей активностью не обладают. Для серологической диагностики применяются РСК, РН, РТГА, РНГА, ИФА, РИА. Диагностическое значение имеет нарастание титра антител в парных сыворотках крови в 4 раза и более, причем вторую сыворотку берут на 18-20-й день болезни. При интерпретации результатов учитывается возможность наличия высоких анамнестических титров антител. При остром течении заболевания в сыворотке крови определяются Ig М, тогда как наличие Ig G свидетельствует о перенесенном в прошлом аденовирусном заболевании.

Лечение. Специфического лечения нет, показан интерферон и его индукторы. В качестве неспецифического противовирусного препарата используется раствор дезоксирибонуклеазы, которая инактивирует геном аденовирусов.

Профилактика. Неспецифическая профилактика проводится согласно противоэпидемическим мероприятиям, используемым при ликвидации капельных, кишечных инфекций и инфекций, передающихся перкутанно (см главу «Эпидемиология вирусных инфекций»). Специфическая профилактика включает использование живой аттенуированной аденовирусной вакцины против сероваров 3, 4, 7 и 21. Вакцина вводится перорально в желатиновых капсулах.

Аденовирусы используются в качестве векторов для создания векторных генно-инженерных вакцин.