Ви́русы (от лат. virus — яд) — субмикроскопические живые существа, являющиеся строгими внутриклеточными паразитами.

Дмитрий Иосифович Ивановский

Является фактическим основателем вирусологии.

• В 1892 г. ботаник Санкт-Петербургского университета Д.И. Ивановский, описал действие вирусов (мозаичную болезнь табака).

• 1898 г голландец Мартинус Бейеринг повторил опыт Ивановского и решил, что болезнь вызывается ядом – virus.

• 1901 г англичане Уолтер Рид и Джеймс Кэрролл изучая желтую лихорадку показали, что она может быть перенесена с помощью фильтратов.

• 1908 г немецкие ученые Эллерман и Банг – куриный лейкоз.

• 1911 г Пэйтон Раус – вирусная природа куриной саркомы.

• 1917 г Д`Эррель обнаружил вирусы бактерий

• Вирусы – основная причина инфекционных заболеваний человека (соотношение вирусы:бактерии =100:1).

• Вирусология постоянно развивается и выявляет новые инфекции – конец 80-х годов 20-го века – Африка – болезнь Эбола (100% летальность); 1983 г – ВИЧ-инфекция и СПИД.

Общие свойства вирусов

• отсутствие клеточного строения:

  • один тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК);

  • отсутствие органоидов;

  • отсутствие собственных метаболических систем;

  • неспособность к бинарному делению;

• дизъюнктивный тип размножения (разобщенный) – репродукция.

Эволюция и происхождение.

Существует несколько гипотез.

• Протобионты – предки. Вирусы – потомки древнейшей доклеточной формы жизни.

• Результат регрессивной эволюции прокариотов. Часть бактерий-паразитов утратила часть генетического материала и превратилась в вирусы.

• Вирусы – продукты эволюции субклеточных структур эукариотических клеток (нуклеиновые кислоты рибосом, митохондрий, которые обладают свойствами репликона). Гипотеза «взбесившихся генов» клеток.

Классификация.

1966 г – международный комитет по классификации вирусов разработал международную классификацию и таксономию. В основе ее лежит:

• тип нуклеиновой кислоты вируса,

• круг восприимчивых хозяев,

• пути передачи.

Царство – Вирусы (Vira);

Подцарство – ДНК- и РНК-содержащие – дезоксивирусы и рибоксивирусы;

Семейство (-viridae);

Подсемейство (-virinae);

Род (-virus);

Вид – не имеют международного биноминального обозначения.

8 семейств: ДНК-содержащих

16 семейств: РНК-содержащих вирусов

Дезоксивирусы

• Poxviridae (вирус натуральной оспы);

• Herpesviridae (простой герпес, ветряная оспа, цитомегаловирус, вирус Эпштейна-Барр и др.);

• Adenoviridae (ОРВИ, конъюнктивиты);

• Polyomaviridae ( вирус полиомы);

• Papillomaviridae (вирус папилломы);

• Hepadnaviridae (гепатит В);

• Circinoviridae (гепатит ТТ)

• Parvoviridae (инфекционная эритема);

Рибоксивирусы.

• Orthomyxoviridae (грипп);

• Paramyxoviridae (парагрипп, корь, паротит, РС-вирус);

• Rhabdoviridae (бешенство, везикулярный стоматит);

• Flaviviridae (гепатит С, клещевой и японский энцефалит);

• Picornaviridae (полиомиелит, ECHO, Коксаки, гепатит А);

• Coronaviridae (ОРВИ, «атипичная пневмония», энтериты);

• Togaviridae (краснуха);

• Bunyaviridae (африканские геморрагические лихорадки);

• Arenaviridae (болезнь Ласса);

• Retroviridae (ВИЧ и др. вирусы, имеющие фермент – ревертазу);

• Reoviridae (ОРВИ, энтериты);

• Caliciviridae (гастроэнтериты);

• Filoviridae (лихорадка Эбола, Марбурга);

• Astroviridae (гастроэнтериты);

• Гепатит Е подобные вирусы;

• Deltavirus ( гепатит Д)

Формы существования

●вирион - сформированная вирусная частица, существует вне клетки, содержит: нуклеиновую кислоту (геном), защитную протеиновую оболочку (капсид), структурные белки, ферменты

● вирус - внутриклеточная форма, представлен нуклеиновой кислотой

● вироиды (дефектные вирусы) – нет программы синтеза белкового капсида. Способны размножаться только в присутствии вируса-сателлита, который предоставляет капсид (гепатит Д).

● прио́ны (от англ. proteinaceous infectious particles — белковые заразные частицы) — особый класс инфекционных агентов, чисто белковых, не содержащих нуклеиновых кислот.

• В 1997 г. американскому врачу Стенли Прузенеру была присуждена Нобелевская премия за изучение прионов.

Характеристика прионов

• Прионный белок, обладает аномальной трёхмерной структурой

• присоединяется к белку-мишени и изменяя его конформацию

• прионное состояние белка характеризуется переходом α-спиралей белка в β-слои.

• способны к размножению

Гипотезы возникновения прионных инфекций

• До конца механизм спонтанного возникновения прионных инфекций не ясен. Считается (но ещё не полностью доказано), что прионы образуются в результате ошибок в биосинтезе белков. Мутации генов, кодирующих прионный белок (PrP), ошибки трансляции, процессы протеолиза — считаются главными кандидатами на механизм возникновения прионов.

• Есть данные, дающее основание считать, что прионы являются не только инфекционными агентами, но и имеют функции в нормальных биопроцессах. Так, например, существует гипотеза, что через прионы осуществляется механизм генетически обусловленного стохастического старения.

Прионы вызывают тяжёлые ЗАБОЛЕВАНИЯ ЦНС у ЧЕЛОВЕКА и ряда высших ЖИВОТНЫХ (т. н. «медленные инфекции»).

Известно по меньшей мере 4 прионные инфекции человека:

• болезнь куру

• синдром Герстнера-Шейкера

• смертельная семейная бессонница

• болезнь Крейнцфельда-Якоба

Анатомия и химический состав вирусов

Простые вирусы

Нуклеиновая кислота - одно или двухнитевая, непрерывная или сегментированнная. Определяет инфекционность вируса и его специфичность

Капсид - защищает геном от внешнего воздействия

Сложные вирусы

Суперкапсид - покрывает мембраноподобной оболочкой сложноорганизованные вирионы (одетый вирус).

В состав суперкапсида входят липиды и углеводы

Белки

СТРУКТУРНЫЕ - защита от нуклеаз, потенциируют инфекционность нуклеиновой кислоты, определяют антигенность

ФЕРМЕНТНЫЕ – обеспечивают внедрение и выход вируса(нейраминидаза, лизоцим, РНК- и ДНК – полимеразы)

СОБСТВЕННОВИРИОННЫЕ

ВИРУСНЫЕ ИНДУЦИРОВАННЫЕ

КЛЕТОЧНЫЕ ИНДУЦИРОВАННЫЕ

Репродукция вирусов

Адсорбция- пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и клеток хозяина

Независима от температуры и обратима

Проникновение вируса

• Эндоцитоз – образование вакуоли, в которую впрыскиваются лизосомальные ферменты, растворяющие белковую оболочку вируса, освобождая нуклеиновую кислоту

• Путь слияния мембран – характерен для крупных вирусов

• Освобождение нуклеиновых кислот - “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты

• Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков – подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.

Сборка вирионов - ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.

Выход вирусных частиц:

Почкование – клетка остается живой

Повреждение цитоплазматической мембраны за счёт нейраминидазы (цитопатогенное действие)

Сложные вирусы приобретают суперкапсид, сформированный из структурных элементов клетки

• Вирогения – вирусы не репродуцируются, а интегрируют в ДНК клетки.

• Активация происходит под действием индукторов

• Характерно для вирусов, вызывающих хронические инфекции

Сосуществование вируса и клетки

• Продуктивная инфекция

• Латентная инфекция

• Опухолевая трансформация

Способы культивирования вирусов

• Организм лабораторных животных

• Куриные эмбрионы

• Культуры клеток

Типы культур клеток

• Первично-трипсинизированные

• Полуперевиваемые

• Перевиваемые

Первично-трипсинизированные культуры- фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), клетки почки различных животных.

Их получают из клеток различных тканей путем размельчения и трипсинизации.

Используют однократно, т.е. постоянно необходимо иметь соответствующие органы или ткани.

Полуперевиваемые -пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило не более 50 пассажей (теряют исходные свойства)

Для их получения используют диплоидные клетки легких человека

Используют для диагностических целей

Перевиваемые линии – источником является опухолевая ткань и эмбриональные клетки

способны к бесконечному размножению

нельзя использовать для производства вакцин

Питательные среды для культур клеток

• Синтетические (ср. 199, раствор Хенкса) – содержат микроэлементы и витамины. Используют для поддержки жизнидеятельности.

• Полусинтетические – содержат гидрализаты различных продуктов. Используют для роста.

• Натуральные (естественные) сыворотки крупного рогатого скота или фетальные

Схема выделения вируса

• Подготовка клеточных культур

• Заражение культур и культивирование вируса

• Индикация вируса

Индикация вирусов

ЦПД - видимые под микроскопом морфологические изменения клеток (вплоть до их отторжения от стекла), возникающие в результате внутриклеточной репродукции вирусов (пикноз ядер, просветы в монослое).

Включения - скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашивании.

Вирус натуральной оспы образует цитоплазматические включения - тельца Гварниери;

Образование симпластов в культурах клеток под влиянием вирусов

• А — интактная культура

• Б — симпласт в той же культуре клеток, инфицированной вирусом

Реакция гемагглютинации основана на способности некоторых вирусов вызывать агглютинацию (склеивание) эритроцитов за счет вирусных гликопротеиновых шипов — гемагглютининов.

ВИРУСЫ БАКТЕРИЙ

(БАКТЕРИОФАГИ ИЛИ ФАГИ)

Фаги - вирусы определенных видов бактерии («пожиратель» бактерий от лат. Phagos - пожирающий).

В 1917 г. французский микробиолог Д'Эррель, наблюдал лизис бактериальной культуры дизентерии.

● Номенклатура основана на видовом наименовании хозяина. Например, фаги, лизирующие дизентерийные бактерии, получили название дизентерийных бактериофагов.

● Фаги способствуют успешному изучению молекулярной генетики и общей вирусологии: простота культивирования, короткий период генерации, высокий выход фагового потомства, возможность точного его количественного учета.

● Структура. Имеют сперматозоидную форму. Состоят из головки, которая содержит нуклеиновую кислоту и отростка.

У некоторых фагов отросток очень короткий или вовсе отсутствует.

Размеры фаговой частицы колеблются от 20 до 200 нм.

Морфологические типы бактериофагов

1 тип - нитевидные ДНК-содержащие фаги, которые лизируют клетки бактерий, несущих F-плазмиду.

II тип - с аналогом отростка. Это мел­кие РНК-содержащие фаги и однонитевой ДНК-фаг 174.

III тип – это фаги ТЗ, Т7 с коротким отростком.

IV тип - фаги с несокращающимся чехлом отростка и двунитевой ДНК (Т1, Т5 и др.).

V тип - это ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластинкой (Т2, Т4, Т6).

Г Р И П П

Острое респираторное заболевание, вирусной этиологии.

Симптомы:

• общая интоксикация,

• поражение респираторного тракта

До 1933 года

Возбудитель гриппа гемофильная палочка Афанасьева-Пфейффера (Haemophilus influenza)

1933 год Англия Смит, Эндрюс, Лейдлоу

Установлена вирусная природа гриппа

Возбудитель гриппа – пневмотропный вирус гриппа типа А (Myxovirus influenzae A)

1940 год Френсис и Мэджил

Открыли вирус гриппа типа В

1947 год Тейлор

Открыл новый вариант вируса гриппа типа С (Эталон С/Тейлор/1233/47)

КЛАССИФИКАЦИЯ

Группа Миксовирусы

Семейство Orthomyxoviridae

Род Influenzavirus

Серотипы А, В, С

НОМЕНКЛАТУРА ВИРУСА

• Тип

• Источник изоляции

• Место изоляции

• Номер

• Год изоляции

• Антигенная формула (для типа А)

МОРФОЛОГИЯ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

• Размер 80-120 нм

• Сферический, реже нитевидный

• РНК однонитчатая

• Спиралевидный нуклеопротеид

• Белковый капсид

• Суперкапсид

• Гемагглютинины(10 нм)

• Нейраминидазы (10 нм)

АНТИГЕННЫЕ СВОЙСТВА

S-антиген («solution» растворимый)

• Внутренний

• Нуклеокапсид

• РНК + белок

• 40% массы вириона

• Высокая стабильность

• Типовая специфичность

• Неинфекционный

• Неиммуногенный

V-антиген («viral» – вирусный)

• Поверхностный

• В наружной оболочке

• Гемагглютинин + нейраминидаза

• Высокая вариабельность

• Подтипо- и штаммоспецифичность

• Инфекционный

• Иммуногенный

СОВРЕМЕННАЯ НОМЕНКЛАТУРА ВИРУСА ГРИППА ТИПА А ВОЗ (1980)

• 4 подтипа гемагглютинина

(Н-антигена): Н0, H1, H2, Н3

• 2 подтипа нейраминидазы

(N-антигена): N1, N2

Новые подтипы

Вирусы птичьего гриппа

H3N8, H5N1, H7N7

МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ВИРУСА ГРИППА ТИПА А

• Антигенный шифт

• Антигенный дрейф

АНТИГЕННЫЙ ШИФТ

Сегментированная РНК

↓

Ошибки во время репликации вируса

↓

Грубые изменениям в структуре гемагглютинина и нейраминидазы

↓

Появление новых подтипов

↓

Более тяжелое течение заболевания

Более массовый характер распространения эпидемии

АНТИГЕННЫЙ ДРЕЙФ

Циркуляция вируса в межэпидемический период в организме птиц/животных

↓

Реассортация вирусов гриппа птиц/животных и человека

↓

Менее значимые изменения

↓

Появление новых штаммов

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ

• 5-7-дневный куриный эмбрион

• Клеточные культуры

• Организмы новорожденных мышат и хомячков

РЕЗИСТЕНТНОСТЬ

• Слабая устойчивость к действию физических и химических факторов

• Разрушаются при комнатной температуре в течение нескольких часов

• Быстро погибают при нагревании

• Быстро погибают при высушивании

• Погибают при воздействии хлора, озона, УФО

• Устойчив к низким температурам

• От -25°С до -70°С – несколько лет

ПАТОГЕННОСТЬ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ

• Чувствительны индюки и куры

• Основные распространители птичьего гриппа: перелетные птицы

ЭПИДЕМИОЛОГИЯ

• Источник инфекции: больной человек, птицы

• Пути передачи: воздушно-капельный, контактно бытовой

• Максимальная заразительность: первые часы и дни болезни

• Выделение вируса: от 5-6 дней до 2-3 недель

• Повышение заболеваемости, вспышки гриппа: холодное время года

ЭПИДЕМИОЛОГИЯ

Грипп типа А

• Эпидемии каждые 2-3 года

• Взрывной характер

Грипп типа В

• Эпидемии каждые 3-6 лет

• Распространяются медленнее

• Длятся 2-3 месяца

• Поражают не более 25% населения

Грипп типа С

• Не дает эпидемических вспышек

• Заболевание носит спорадический характер

ПАТОГЕНЕЗ

Прикрепление гемагглютининов вирусов к рецепторам α2,6 эпителиальных клеток респираторного тракта и эритроцитов

↓

Разрушение нейраминидазой сиалосодержащих белков мембран клеток, формирование отверстий

↓

Проникновение вирусов в клетки

↓

Размножение вирусов в клетках с использованием содержимого клеток для построения новых вирусных частиц

↓

Дегенеративные изменения клеток

↓

Выход зрелых вирусных частиц из клеток

ПАТОГЕНЕЗ РАЗВИТИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ

Гибель, некроз эпителиальных клеток

↓

Разрушение естественного защитного барьера

↓

Вирусемия

↓

Токсическое действие продуктов распада клеток на органы и системы

↓

Подавление иммунитета

↓

Присоединение эндогенной бактериальной флоры

↓

Развитие вторичных бактериальных осложнений

ФАЗЫ ПАТОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

• Репродукция вируса в клетках дыхательных путей

• Вирусемия, токсинемия, токсические и токсико-аллергические реакции

• Поражение дыхательных путей с преимущественной локализацией процесса в каком-либо отделе дыхательного тракта

• Возможные бактериальные осложнения со стороны дыхательных путей и других систем организма

• Обратное развитие патологического процесса

ПАТОГЕНЕЗ РАЗВИТИЯ ГЕМОРРАГИЧЕСКИХ ОСЛОЖНЕНИЙ

Эндогенная интоксикация продуктами распада клеток

↓

Нарушение тонуса, эластичности, проницаемости сосудистой стенки

↓

Нарушение микроциркуляции

↓

Геморрагический синдром

ГЕМОРРАГИЧЕСКИЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

• Носовые кровотечения

• Кровохарканье

• Кровоизлияния в вещество и оболочки головного мозга→инфекционно-токсическая энцефалопатия

• Кровоизлияния в альвеолы→ геморрагический токсический отек легких

БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ОСЛОЖНЕНИЯ

• Острая пневмония

• Смешанный вирусно-бактериальный характер

• Бактериальная флора: пневмококк, золотистый стафилококк, грамотрицательная флора

КЛИНИЧЕСКАЯ КАРТИНА

Инкубационный период

от 12 до 48 часов

КЛИНИЧЕСКИЕ ФОРМЫ

• Типичный

• Атипичный: афебрильный, акатаральный, молниеносный

ПО СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ

• Легкий

• Средней тяжести

• Тяжелый

• Очень тяжелый

ПО НАЛИЧИЮ ОСЛОЖНЕНИЙ

• Осложненный

• Не осложненный

ИММУНИТЕТ

• Постинфекционный стойкий, пожизненный

• Типо-, подтипо- и штаммоспецифичный

ОСОБЕННОСТИ ИММУННОГО ОТВЕТА

• Вируснейтрализующие антитела

Против гемагглютининов внеклеточных вирусов

• Секреторный иммуноглобулин А

Связывает гемагглютинины вируса→препятствует адгезии вирусов на клетках эпителия → обеспечивает защиту слизистых оболочек

• Интерфероны α и β

Блокируют развитие вируса внутри пораженных клеток

• Естественные киллерные клетки

Вызывают гибель пораженных вирусом клеток→прекращение репликации вируса

ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА

Исследуемый материал

• Смыв из носоглотки

• Мазок из полости носа

• Мокрота