Пояснення до теми "Структура, класифікація та особливості життєдіяльності вірусів. Методи лабораторної діагностики вірусних інфекцій та їх особливості. Особливості противірусного імунітету"

Місце вірусів в системі живих організмів.

Царство Віруси (Vira)

Підцарство ДНК-вмісні віруси

Підцарство РНК-вмісні віруси

Рівень морфологічної організації вірусу.

Доклітинна (молекулярна) форма життя.

Сутність поняття "вірус"?

Облігатний внутрішньоклітинний паразит, репродукція якого відбувається тільки в еукарітичній клітині.

Сутність поняття "віріон"?

Елементарна вірусна частка, яка складається з нуклеїнової кислоти та капсиду.

Кому з вчених належить пріоритет відкриття вірусів та хто з вчених є засновником вірусології? Коли були відкриті віруси?

Дмитро Йосипович Івановський. Віруси відкриті у 1892 році.

Яку назву Д. Й. Івановський дав мікроорганізмам, які спричиняли мозаїчну хворобу тютюну?

Організми, які фільтруються.

Хто з вчених вперше запропонував термін "вірус"?

Мартинус Бейєринк

Сутність поняття "дефектний вірус".

Самостійний вид вірусу, який здатний до реплікації лише у присутності вірусу-хелпера, наприклад вірус гепатиту D (гепатиту дельта).

Сутність поняття "дефектний віріон".

Мікроорганізм, який втратив частину генетичного матеріалу і може накопичуватись у популяції багатьох вірусів при множинному інфікуванні клітин.

Сутність поняття "віроїд".

• Гіперспіралізована молекула одноланцюгової РНК, яка замкнута у кільце.

• Молекула РНК віроїду не кодує власних білків.

• Репродукція віроїду залежить від клітини-хазяїна.

• Віроїд – організм-сателіт.

• Віроїдам притаманна спадкова мінливість, адаптація до умов існування.

Які ознаки покладено в основу класифікації вірусів?

• Тип нуклеїнової кислоти.

• Тип симетрії капсиду.

• Присутність чи відсутність суперкапсиду.

• Особливості реплікації.

• Антигенна структура.

• Тип хазяїна, у якому паразитують віруси: віруси людини, тварин, рослин, бактерій.

• Резистентність до дії фізичних та хімічних факторів.

Структурні компоненти вірусу.

ДНК або РНК

Капсид

Суперкапсид (у окремих віріонів)

Морфо-фізіологічні особливості, за якими віруси відрізняються від інших організмів.

• Облігатні внутрішньоклітинні паразити.

• Не мають клітинної будови.

• Основою структури вірусу є нуклеокапсид.

• Містять нуклеїнову кислоту тільки одного типу – або ДНК, або РНК.

• Організми, яким не притаманні ріст та бінарний поділ.

• Організми, яким притаманний диз'юнктивний тип репродукції.

• Займають проміжне положення між живою та неживою матерією.

• Можуть кристалізуватись, як неорганічні речовини.

Основна структурна особливість вірусів, що відрізняє їх від всіх інших живих істот.

Наявність тільки одного типу нуклеїнової кислоти.

Групи віріонів за особливостями морфології.

• Прості ("голі").

• Складні ("вдягнені").

Які варіанти нуклеїнових кислот можуть бути присутніми у вірусному геномі?

• Дволанцюгова нефрагментована ДНК.

• Дволанцюгова фрагментована РНК (Родина Reoviridae).

• Одноланцюгова нефрагментована РНК плюс-типу (Родина Picornaviridae).

• Одноланцюгова нефрагментована РНК мінус-типу (Родина Paramyxoviridae).

• Одноланцюгова фрагментована РНК мінус-типу (Родина Orthomyxoviridae).

• Два ідентичних ланцюги РНК плюс-типу (диплоїдний геном – Родина Retroviridae).

• Одноланцюгова кільцева РНК (дефектний вірус – вірус гепатиту дельта).

Структура капсиду

Білковий шар, у який занурений генетичний матеріал. Структурною одиницею капсиду є капсомер.

Які функції виконує капсид віріону?

• Захищає вірусний геном від впливу зовнішніх чинників.

• Забезпечує адсорбцію віріону на поверхні еукаріотичної клітини завдяки взаємодії з клітинними рецепторами.

• Забезпечує проникнення (пенетрацію) віріону до еукаріотичної клітини.

Що таке капсомер?

Структурна одиниця капсиду (може бути мономерним та полімерним).

Групи вірусів по розташуванню капсомерів (типи симетрії).

• Спіральний.

• Кубічний / ікосаедричний.

• Комбінований (змішаний).

Сутність структурних білків вірусів.

Входять до складу зрілої вірусної часточки і є складовою частиною віріону.

Сутність неструктурних білків вірусів.

• Забезпечують репродукцію вірусів на різних її етапах.

• Не є складовою частиною віріону, але перебувають у інфікованій клітині.

Що таке суперкапсид (пеплосома)?

Додаткова структура, яка вкриває нуклеокапсид і є модифікованою цитоплазматичною або ядерною мембраною клітини-хазяїна.

Можливі способи визначення розміру вірусу.

• Фільтрування через дрібнопористі фільтри.

• Ультрацентрифугування.

• Фотографування в електронному мікроскопів.

Форма віріону.

• Сферична.

• Паличкоподібна.

• Ниткоподібна.

• Кулеподібна.

• Цеглиноподібна.

• Поліморфна.

• Сперматозоїдна.

Біологічні властивості, що зближують віруси з рикетсіями.

Облігатний внутрішньоклітинній паразитизм.

Деякі особливості вірусів

• Можуть інфікувати тканини, не викликаючи запальний процес.

• Можуть реплікуватися у клітинах протягом їх життя та не спричиняти ураження.

• Інколи порушують деякі спеціалізовані функції клітини, не викликаючи порушення цілого організму.

• Іноді викликають руйнування тканин, а потім повністю зникають з організму

Принципова відміна характеру внутріклітинного паразитизму вірусів від рикетсій

Генні паразити.

Причина неможливості виявлення вірусів (за рідким виключенням) під час світової мікроскопії.

Розміри вірусів менші за роздільну здатність мікроскопу.

Спосіб репродукції вірусу

Диз'юнктивний (окремий синтез нуклеїнової кислоти і капсиду з наступним збиранням)

Що таке внутрішньоклітинні включення при вірусних інфекціях?

Скупчення вірусів, які оточені реактивними змінами клітини

Функції нуклеїнових кислот вірусу.

• Носії спадкової інформації.

• Інфекційність – забезпечення репродукції вірусних структур.

Функції капсиду та суперкапсиду.

• Захисна.

• Антигенна.

• Формоутворююча.

Механізми ухилення вірусів від імунної реакції.

Антигенна мінливість (наприклад, антигенний дрейф або антигенний шифт).

Типи взаємодії вірусу з еукаріотичною клітиною.

• Продуктивний тип.

• Абортивний тип.

• Інтегративний тип (вірогенія).

Етапи репродукції вірусу під час продуктивної взаємодії вірусу з еукаріотичною клітиною.

• Адсорбція вірусу на мембрані клітини-мішені.

• Проникнення віріону у клітину.

• "Роздягання" віріону та вивільнення вірусного геному (депротеінізація вірусу).

• Синтез вірусних компонентів: реплікація геному вірусу та синтез вірусних білків.

• Формування дочірньої популяції вірусів.

• Вивільнення дочірніх віріонів з клітини.

Сутність персистенції вірусу.

Характерна риса певних вірусних інфекцій. Якщо в імуноскомпрометованому організмі не розпізнається вірус, то розвивається вірусна інфекція з повільним перебігом та персистентна наявність вірусу, наприклад при гепатиті В. Вивільнення вірусів відбувається шляхом брунькування.

Сутність латентного стан вірусу.

Вбудовуючись в геном клітини, вірус не експресує на мембрані клітини свої антигени.

Імунітет при вірусних інфекціях (визначення)

Спосіб захисту генетичного гомеостазу організму.

Механізми захисту організму від вірусів.

• Гуморальні.

• Клітинні.

• Патофізіологічні.

Специфічні гуморальні механізми нейтралізації вірусу.

IgG та IgM

sIgА

Неспецифічні гуморальні механізми захисту від вірусу.

• Інтерферон.

• Комплемент.

• Лізоцим.

• Інгібітори.

Неспецифічні клітинні механізми захисту при вірусних інфекціях.

• Фагоцитоз інфікованих клітин.

• Резистентність клітин у зв'язку з втратою рецепторів.

• Регенерація резистентних до вірусів клонів клітин.

Властивості інтерферону.

• Білок з молекулярною масою 30 000 D (дальтон)

• Неспецифічний по відношенню до вірусів

• Володіє тканевою видовою специфічністю

Механізм дії інтерферону.

• Порушення трансляції вірусної РНК.

• Припинення синтезу вірусного білку.

Патофізіологічні механізми захисту при вірусних інфекціях.

• Бар'єри (шкіра, слизові).

• Підвищення температури, ацидоз, гіпоксія.

• Секреція та екскреція.

• Відторгнення частини цитоплазми з вірусом.

• Внутрішньоклітинні включення та їх евакуація.

Принципи лабораторної діагностики вірусних інфекцій.

• Виявлення антигену (збудника).

• Виявлення специфічних антитіл.

Вибір методу діагностики вірусної інфекції.

Вибір методу діагностики залежить від характеру вірусної інфекції, властивостей збудника та вирішується в кожному окремому випадку в залежності від патогенезу, періоду захворювання, дослідного матеріалу та можливостей лабораторії.

Методи лабораторної діагностики вірусних інфекцій.

• Вірусологічний.

• Серологічний.

• Метод експрес-діагностики.

• Вірусоскопічний (з застосуванням світлового мікроскопа).

• Вірусоскопічний (з застосуванням електронного мікроскопа).

• Молекулярно-генетичний.

Вірусоскопічний метод діагностики вірусної інфекції.

Візуальне виявлення вірусу або внутрішньоклітинних включень безпосередньо в дослідному матеріалі за допомогою електронної або світлової мікроскопії. До нього приєднуються імунофлюоресценція.

Вірусологічний метод діагностики вірусної інфекції.

Виділення вірусу з клінічного матеріалу шляхом інфікування культур клітин, курячих ембріонів, лабораторних тварин з наступною ідентифікацією вірусу.

Серологічний метод діагностики вірусної інфекції.

Виявлення специфічних антитіл в сироватці крові хворої людини.

Молекулярно-генетичний метод діагностики вірусної інфекції.

Виявлення у клінічному матеріалі специфічні фрагменти вірусної РНК або ДНК за допомогою молекулярної гібридизації або ПЛР.

Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) дозволяє виявити присутність в клінічному матеріалі мінімальну кількості специфічних фрагментів вірусної РНК або ДНК з певною нуклеотидною послідовністю і тим самим діагностувати природу вірусної інфекції.

Сутність ранньої діагностики вірусних інфекцій.

Проводиться в перші дні захворювання шляхом виявлення в матеріалі для дослідження вірусів, внутрішньоклітинних включень, вірусних антигенів або нуклеїнових кислот вірусів різними методами, в першу чергу експрес-методами діагностики.

Сутність ретроспективної діагностики вірусних інфекцій.

Дає можливість поставити діагноз в пізні строки захворювання або після видужання. Діагноз становлять за допомогою серологічної реакції, визначаючи наростання титру специфічних противірусних антитіл в парних сироватках крові хворого, взятих в перші дні та пізніші строки захворювання.

Експрес-методи діагностики вірусних інфекцій.

• Світлова мікроскопія пофарбованих мазків-відбитків з ураженої тканини з метою виявлення внутрішньоклітинних включень (сказ, герпес, цитомегалія, грип тощо).

• Електронна мікроскопія клінічних матеріалів в препаратах, оброблених негативним контрастуванням (ротавірусна інфекція, цитомегалія тощо).

• Імунна електроноскопія (ІЕМ) ґрунтується на взаємодії доданих до дослідного матеріалу специфічних противірусних антитіл з вірусами, що знаходяться в матеріалі, при цьому утворюються скупчення вірусів, які виявити значно легше, ніж окремі віруси .

• Реакція імунофлюоресценції (прямий та непрямий варіанти) ґрунтується на явищі люмінесценції за допомогою флюорохрому.

• Імуноферментний аналіз (ІФА) використовують для виявлення вірусних антигенів та противісних антитіл.

• Радіоімунний аналіз (РІА) є одним з найбільш чутливих реакцій, яка дозволяє виявити мінімальну кількість досліджуваних антигенів або антитіл.

• Імуноблотинг дозволяє одночасно визначити в дослідних сироватках спектр антитіл до певних білків вірусів (їх антигенним фракціям) або вивити присутність вірусних білків-антигенів в патологічному матеріалі за допомогою діагностичних сироваток (моноклональних антитіл).

Етапи вірусологічного метода діагностики вірусних інфекцій.

• Накопичення вірусу.

• Індикація вірусу.

• Ідентифікація вірусу.

Біологічні моделі для культивування вірусів.

• Культура клітин (тканин).

• Ембріони птахів, які розвиваються (частіше у курячих ембріонах).

• Організм лабораторних тварин.

Види культури клітин.

• Первинно-трипсинізовані (неперещеплювані).

• Напівперещеплювані.

• Перещеплювані.

Що таке перещеплювана культура клітин?

• Культура клітин, яку готують з

ембріональних та пухлинних тканин.

• Культура клітин, яка in vitro витримує велику кількість пасажів.

• Клітинам притаманний швидкий ріст та розмноження.

• Клітини тривалий час (десятки років) зберігають свої властивості у замороженому стані.

• Злоякісний характер клітин – фактор, який обмежує використання культури клітин.

• Соматичні мутації під час чисельних генерацій – обмежуючий фактор під час застосування культури клітин.

• Культура клітин чутлива до багатьох вірусів.

Що таке напівперещеплювана культура клітин?

• Зазвичай диплоїдні клітини із фібробластів ембріона людини.

• Клітинна система, яка зберігає у процесі 40-50 пасажів (пересівів) диплоїдний набір хромосом, типовий для соматичних клітин.

• Культура клітин, яка має обмежену тривалість життя.

• Під час культивування вірусів не відбувається злоякісної трансформації диплоїдних клітин.

Що таке неперещеплювана (первинно-трипсинізована) культура клітин?

• Культура клітин, яка отримана з тканин та органів багатоклітинних організмів: нирок ембріонів людини, мавп, свиней.

• Дезінтеграція клітин відбувається під впливом трипсину або дії температури (t = 37 °С або t = 4 °С).

• Клітини, які витримують 5-10 пасажів після виділення з тканини.

Наслідок введення вірулентного вірусу в культуру клітин.

Цитопатична дія (ЦПД).

Наслідок введення вірулентного вірусу в курячий ембріон.

Загибель ембріону.

Наслідок введення вірусу в організм піддослідної тварини.

• Розвиток клінічних симптомів.

• Загибель тварини.

Чому використання лабораторних тварин для діагностики вірусних інфекцій є обмеженим?

• Тваринам притаманна видова резистентність до багатьох вірусів людини.

• Тварини контаміновані іншими мікроорганізмами, наприклад вірусами, бактеріями.

• Необхідність додаткового застосування культури клітин для отримання чистої культури вірусу.

• Тварини – це економічно недоцільні моделі для дослідження.

• Застосування тварин недоцільно за етичними нормами.

Способи індикації вірусів.

• Цитопатична дія (ЦПД).

• Реакція гемаглютинації (РГА).

• Реакція гемадсорбції (РГадс)

• Утворення внутрішньоклітинних включень.

• Виявлення фенóмену бляшкоутворення.

• Застосування фенóмену інтерференції.

Типи прояву цитопатичної дії вірусів на культуру клітин за умов часткової дегенерації клітин.

• Вогнищева дрібнозерниста дегенерація клітин.

• Гроноподібна дегенерація клітин.

• Симпластоутворюючий тип.

• Трансформація клітин.

• Проліферативний тип.

Структури курячого ембріона, які використовують для культивування вірусів.

• Хоріоналантоїсна оболонка.

• Алантоїсна порожнина.

• Амніотична порожнина.

• Жовтковий мішок.

Способи інфікування лабораторних тварин.

• Пероральне інфікування.

• Інтраназальне інфікування.

• Нашкірне інфікування.

• Внутрішньом'язове інфікування.

• Внутрішньочеревне інфікування.

• Інфікування на скарифіковану рогівку.

• Інтрацеребральне інфікування.

Принцип ідентифікації вірусу.

Нейтралізація вірусу специфічною імунною діагностичною сироваткою.

Способи ідентифікації вірусів.

• Реакція нейтралізації цитопатичної дії (РН).

• Реакція гальмування гемаглютинації (РГГА).

• Реакція гальмування гемадсорбції (РГГадс).

• РЗК.

• РНГА.

• РІФ.

• Імунна електронна мікроскопія.

• Реакція радіального гемолізу.

• Реакція імунодифузії.

• Зустрічний імуноелектрофорез.

Вірус+специфічна імунна сироватка + культура клітин

Реакція нейтралізації цитопатичної дії.

Інгредієнти реакції гальмування гемаглютинації з метою ідентифікації вірусу.

• Вірус, що досліджується.

• Специфічна імунна сироватка.

• Еритроцити.

Інгредієнти кольорової проби для ідентифікації вірусів.

• Вірус, що досліджується.

• Імунна сироватка.

• Культура клітин у середовищі 199.

Принцип виявлення антитіл при вірусних інфекціях.

Нейтралізація (зв'язування антигенів вірусу з антитілами).

Інгредієнти реакції гальмування гемаглютинації з метою виявлення антитіл.

• Досліджувана сироватка.

• Вірусний діагностикум.

• Еритроцити.

Інгредієнти реакції нейтралізації на тварині з метою виявлення антитіл.

• Сироватка хворого.

• Вірусний діагностикум.

• Піддослідна тварина.

Спеціальна реакція для пошуку антитіл до окремих білків вірусу.

Імуноблотинг.

Інгредієнти реакції імуноблотингу з метою виявлення антитіл.

• "Стрип" з нанесеними антигенами.

• Сироватка хворого.

• Антиглобулінова сироватка, яка мічена ферментом.

• Субстрат на фермент, індикатор.

Інгредієнти імуноферментного аналізу з метою виявлення антитіл.

• Тест-планшет (щільна фаза) з нанесеним антигеном.

• Сироватка крові хворого.

• Антиглобулінова сироватка, яка мічена ферментом (пероксидазою або лужною фосфатазою).

• Субстрат на фермент, індикатор.

Препарати, що застосовуються для специфічної профілактики та імунотерапії вірусних інфекцій.

Для активної профілактики вірусних інфекцій зараз використовують вакцини:

• живі – складаються з непатогенних збудників як природних (вірус коров'ячої віспи), так і отриманих штучно методом атенуації вірусів;

• інактивовані - містить повний набір антигенів збудника. Для їх отримання віруси інактивують хімічними препаратами або фізичними чинниками, які забезпечують збереження структури протективних антигенів і, в той же час, надійно інактивують віруси;

• хімічні вакцини – являють собою або зруйновані віріони (роздроблені на декілька великих субодиниць) – це спліт-вакцини, або поверхневі антигени вірусів – головним чином протективні антигени;

• рекомбінатні вакцини – при створенні трансгенних генно-інженерних вакцин в геном живих непатогенних мікроорганізмів, це можуть бути дріжджові клітини, вбудовують гени, що детермінують синтез протективних антигенів вірусу, проти якого необхідно створити імунітет, і ці мікроорганізми починають синтезувати відповідні антигени. Далі мікроорганізми руйнують, а антигени очищують та консервують. Такою вакциною є рекомбінантна вакцина дріжджова вакцина HBs-Аг гепатиту В.

Для серотерапії та серопрофілактики вірусних інфекцій можуть бути застосовані препарати крові: сироватки та гамма-глобуліни

Сутність гомологічних сироваткових препаратів.

Отримують з сироватки реконвалесцентів або вакцинованих людей, наприклад препарати направленої дії – протигрипозний, антирабічний імуноглобуліни та інші. Гомогенні сироваткові препарати не є чужорідними для організму людини, не реактогенними.

Сутність гетерогенних сироваткових препаратів.

Отримують, як правило, з крові гіперімунізованих коней; є чужорідними для організму людини, вони мають ряд недоліків:

• викликають сенсибілізацію організму з розвитком реакцій ГНТ (анафілактичний шок, сироваткова хвороба);

• мають короткочасну дію (10 – 15 діб).

Мікроскопічний

Вірусоскопія

Вірусологічний

Серологічний

Накопичення

Індикація

Ідентифікація

Електронна мікроскопія

- Особливо вірусів, які не культивуються: ротавіруси, віруси гепатиту А, кишкові аденовіруси та інші.

Реакція імунофлюорес-ценції (РІФ)

- Виявлення вірусних антигенів в патологічному матеріалі

Виявлення специфічних включень

тільця Гварнієрі,

тільця Бабеша-Негрі.

І. Культура клітин

1. первинно-

трипсинізована;

2. перещеплю-вальна.

ІІ. Курячі ембріони

ІІІ. Чутливі тварини

ЦПД (змінення клітин під впливом вірусів):

1)вогнищева

деструкція;

3. гроно-

утворення;

3) симпласто-

утворення;

4)трансформація клітин.

РГадс

РГА

Хвороба та загибель

інфікованих тварин

Реакція нейтралізації (РН) на культурі клітин

РГГАдс

РГГА

РН на тваринах. Виявлення специфічних внутрішньоклітинних включень (наприклад: тільця Бабеша-Негрі) та інші

Дослідження парних сироваток: ІФА, РЗК, РГГА, РПГА та інші

Молекулярно-генетичний метод.

ПЛР – збільшення генетичного матеріалу вірусу та його ідентифікація.