Частная мб (кроме грибов) / занятие 13 Общая вирусология

Общая вирусология.

Вирусы имеют одну нуклеиновую кислоту, являются паразитами внутрикл-ми, не имеют клетки.

Вирусология – изучает вирусы. Зародилась в 19 веке. Основоположник – Ивановский, в 1892 году изучал мозаичную болезнь табака и установил, что возбудитель этого заболевания проходит через бактериальные фильтры и не растет на питательных средах. Этот организм он назвал фильтрующейся бактерией. В 1898 году Голландский ученый Бейлинг подтвердил результаты исследования Ивановского. В 20 веке вирусология получает бурное развитие. Изучены вирусы на молекулярном, субмолекулярном уровне. Разработаны методы культивирования. Последовательно были открыты вирусы, которые поражают не только растения, но и многие другие вирусы. В 1898 году Лефрер и Фрош открыли вирус Ящера, поражающий животных. В 1908 году Ландштейнер и Копер открыли вирус полиомиелита. В 1917 году ДэЭррель открыл бактериофаги.

До открытия вирусов уже были созданы вакцины против вирусных заболеваний. В 1796 году была разработана первая вакцина Дженером(вакцина против натуральной оспы)

Профилактика против Оспы была обязательна. 1971 – заболевание побеждено. !885 год – Пастер создал антиробическую вакцину. Интреференция – один вирус препятствует репродукции другого. Открыто более 500 зоопатогенных вирусов. Вирусы – возбудители массовых заболеваний – Корь, Грипп, ОРВИ, гепатит. Около 80% инфекций – это вирусные инфекции. ВИЧ инфекция – иммунодефицитное состояние, лейкозы. Для 150 вирусов показан онкогенный эффект. Вирусы способны проникать через плаценту – трансплацентарно. Основная причина врожденных уродств, смертей и патологий.

Для профилактики вирусных инфекций разработаны вакцины. Субединичные вакцины, генноинженерные, рекомбинантные вакцины.

Вирусы относятся к царству Vira. Слово вирус введено Пастером, означает яд. Вирусы могут существовать в 2х формах –внутриклеточная - вирус и внеклеточная – вирион.

Строение вириона. По морфологии, вирионы бывают

1. Сферические – вирус Гриппа, кори

2. Палочковидная – имеет вирус табачной мозаики.

3. Кубическая форма – аденовирус

4. Сперматозоидная – бактериофаги.

Размеры. Измеряются в нанометрах. От 20 до 350 Нм. Не видны в световом микроскопе. Можно изучить только в электронном микроскопе. При некоторых вирусных инфекциях в клетках образуются включения, которые видны в световом микроскопе и которые мы используем для диагностики.

Включения – это может быть место скопления вирусов в клетке, либо реакция клетки на вирус. Могут быть в цитоплазме, ядре клетки. Они изучаются в обычном световом микроскопе.

Структура вириона. В центре находится нуклеиновая кислота – ДНК или РНК. Только одна либо либо. Нуклеиновая кислота окружена белковой оболочкой – капсидом.

Капсид закрывает нуклеиновую кислоту. Они формирую нуклеокапсид вируса. Капсид построен из субъединиц – капсомеров. Капсомеры – скрученные в клубок, белковые молекулы. У некоторых сложных вирусов имеется снаружи суперкапсид, либо протеидная оболочка. В суперкапсид встроены гликопротеидные шипы, в которых находятся ферменты вируса. Количество капсомеров в капсиде и их расположение строгоопределенно. По этому выделяют типосимметрию вирусов.

1 тип – спир. тип симметрии – нукл. К-та в виде спирали, а капсомеры уложены винтообразно.

2 тип – кубический тип симметрии. Нуклеиновая кислота в виде клубка – капсид многогранник и косаидр в плоскостях которого уложены капсомеры.

3 тип – комбинированный тип симметрии. Нуклеиновая кислота в виде спирали, а капсид построен по кубическому типу.

Химический состав вирусов.

1 нуклеиновая кислота. И РНК и ДНК могут быть одно и двуничетыми, линейными и кольцевыми и могут быть непрерывными или фрагментированными. ДНК несет генетическую информацию и может нести в обеих нитях. РНК у вирусов может нести генетическую наследственную информацию. РНК бывает 2х типов. РНК+, она несет информационную функцию. РНК-, она не несет информационной функции.

Особенности нукл. кислот. Они инф-ные. Нукл. кислоты могут иметь необычные азотистые основания и это приводит к тому, что ДНК клетки в которой находятся вирусы не способна выполнять матричную функцию. В составе ДНК может быть глюкоза. За счет глюкозы – устойчивость.

2 компонент вириона – белки. С вирусом связаны 2 вида белков – структурные, они субъединичны и способны к самосборке.

2 тип белков – функциональные не структурные. Это белки предшественники, белки ферменты и белки регуляторы. Они участвуют в репродукции вируса на той или иной стадии.

Особенности белков – Способны к самосборке, концевые группы аминокислот в молекуле белка могут быть заблокированы, спрятаны, поэтому устойчивы к протеазам.

Белки несут функции – защитная роль, участвуют в репродукции вируса, адресная функция – взаимодействуют с определенными рецепторами, обеспечивают проникновение вируса в клетку.

Липиды есть только в суперкапсиде, липиды могут быть липидами клетки хозяина, и липиды выполняют функцию стабилизации структуры вируса.

Углеводы. В составе гликопротеидных шипов, они выполняют функцию защиты от протеаз, обеспечивают конформацию белковой молекулы.

Есть ферменты. Ферменты, участвующие в репликацию вируса ДНКполимеразы, трансвектазы, уникальный фермент, как у ВИЧ – обратная транскриптаза(РНК зависимая ДНК полимераза). Лигазы тоже участвуют в репродукции.

Ферменты проникновения – нейроменидаза(N) и гемаглютинин(H). Эти ферменты несут антигенные качества. Изменяют структуру клеточной мембраны и обеспечивают проникновение вируса в клетку.

Природа и особенности вируса. У них одна нуклеиновая кислота. У них ультрамикроскопические размеры. У них отсутствует белок синтезирующая система – они заставляют работать клетку на себя. У них отсутствует система иммобилизации энергии(используют энергию клетки). У них нет роста и бинарного деления. Репродукция – воспроизведения частиц. Они внутриклеточные и генетические паразиты. То, что это живой организм подтверждается, т.к. они способны к размножению, способны к изменчивости, к адаптации и имеют наследственность.

Происхождение вирусов. Имеется 3 гипотезы – результат регрессии бактерий, возможно они потомки доклеточных форм жизни, возможно они произошли от клеточных генетических элементов. Ни одна из гиппотиз не объясняет многообразия вирусов.

Репродукция вирусов – воспр-ние новых вирусных частиц при взаимодействии вируса и клетки

Цикл репродукции вирусов складывается из 3х периодов – начальный период –

1 фаза – абсорбция вируса на клетке, вирусы прикрепляются к рецепторам на клетке, за счет специфического взаимодействия прикрепительных белков(p) и соответствующих рецепторов клетки. За счет этого вирусы имеют определенный тропизм к клеткам.

2 фаза – проникновение вируса в клетку. Происходит 2мя путями. 1ый - эндоцитоз или виропексис. Вирус прикрепляется к рецептору в специальной ямке, это окамленная ямка. Ямка инвагинирует, образуется вакуоль – эндосома, которая сливается с вакуолями клетки и образуется рецептосома, в составе которой вирус доставляется либо в ядро, либо к рибосомам. 2ой путь проникновения – путем слияния, происходи за счет точенчных взаимодействий вирусного белка слияния(F) белка с липидами клеточных мембран. В результате вирусный суперкапсид интегрирует в клеточную мембрану, а нуклеокапсид попадает в клетку.

3я фаза – раздевание вируса – удаляются вирусные оболочки, высвобождается

Вирусная нуклеиновая кислота, чаще под влиянием лизосомальных ферментов. В результате в клетке только нуклеиновая кислота, наступает 2й период - латентный период, в клетки вируса не имеем, имеем только НК. В латентный период – репликация генома, транскрипция и трансляция.

Репликация генома – синтез молекулы НК аналогичной молекуле вируса. На ДНК матрице с помощью ДНК полимеразы синтезируется вирусная ДНК. На РНК - строится комплиментарная РНК а затем вирусная РНК с помощью РНК полимеразы. В результате репликации образовалась НК вируса. В это же время происзодит процесс транскрипции.

Транскрипция – процесс переписывания информации с ДНК на иРНК(На ДНК с помощью РНК полимеразы, образуется иРНК) РНК также может перейти в иРНК. Если РНК не несет информационную функцию(РНК-), то процесс может происходить по разному – строится иРНК с помощью РНК полимеразы.

На РНК- с помощью РНК зависимой РНК полимеразы строится ДНК транскрипт и на нем иРНК.

Трансляция - перевод генетической информации содержащейся в иРНК на специфическую последовательность аминокислот в молекуле белка. Наступает конечный период. В него происходит сборка вирусных частиц. За счет самоузнавания компонентов происходит взаимодействие структур вируса и их сборка. Затем вторая фаза – выход вирусных частиц из клетки. Может происходить путем взрыва – деструкция клетки и вирусные частицы выходят из вируса(у бактериофагов например) или путем почкования(вирус отподчковывается от клетки, на месте отпочковывания образуется «дырка»), затем клетка гибнет.

Вирусы могут давать интегративный процесс ДНК вирусов или ДНК транскрипт с помощью ферментов могут встраиваться в геном клетки. Этот процесс – вирогения, а встроенный вирус – провирус.

Смысл интеграции – при интеграции сохраняется генетическая информация вируса и передается клеточному потомству. В зависимости от места встраивания вирусная ДНК может нарушать клеточные процессы, вызывать ее трнсформацию вплоть до онкогенной.

Вирусоподобные структуры – это автономные генетические структуры, но они способны функционирвоать только в клетке. Относятся дефектные вирусы, сателлиты, прионы и вироиды.

Дефектные вирусы – способны репродуцироваться только в присутствии полноценных биологически близких к ним вирусов. У них может быть дефект репликации генома, либо дефект синтеза белка

Сателлиты (спутники) – всегда дефектные по репликации и способные репродуцироваться в присутствии не родственных им вирусов. Есть аденосателиты, вирусы герпеса.

Прионы – это белковые инфекционные частицы. Прионы контагиозны, способны вызывать ряд заболеваний у человека, в клетках в норме предсуществуют прионные белки. Они участвуют в процессах жизнедеятельности клетки. Если попадает прион инфекционный – то идут конформационные изменения собственного прионного белка, накапливается прионный белок и поражаются нейроны. Прионы вызывают скрытую инфекцию, слабоумие и пр.

Вироид – молекула, кольцевой суперспиралезованной РНК. Полагают, что вироиды происходят от интронов транспазонов клетки(скачущие гены), путем кольцевания и отрезания. Вироиды вызывают заболевания растений(в патологии человека не установлено) – пальмы, хризонтеммы и картофель.

Классификация вирусов.

Критерии классификации вирусов – учитывается тип нуклеиновой кислоты, строение вириона, феномены генетических взаимодействий, учитывается круг восприимчивых хозяев, патогенность вируса, географическое распространение, способ передачи и антигенные свойства.

Внутри царства выделяют группы - РНК и ДНК содержащих вирусов. Группы подразделяют на подгруппы однонитевых и 2хнитевых с оболочкой и без оболочки. Выделяют семейство, подсемейство, род вирусов, тип и отдельных представителей.

Номенклатура вирусов – известно более 37 семейств вирусов и семейства обозначаются суффиксом viridae. Под семейство – virinae и род обозначается суффиксом virus. Внутри рода – серотипы.

Культивирование и индикация вирусов.

• В организме восприимчивого лабораторного животного

• В развивающемся курином эмбрионе

• В культурах клеток(тканей)

В организме восприимчивых животных. Испольщуют различных животных – мышей, морскихз свинок, обезьян(полиомиелит). Заражение вн/брюшинно, вн/мышечно, в мозг. Более восприимчивы молодые животные.

Индикация вирусов.

1. Развитие инфекции

2. По морфологическим изменениям в органе, клетках животного

3. Гибель животных

В развивающемся курином эмбрионе(РКЭ) – жизнеспособный эмбрион. Заражение либо внутри желточный укол, либо на хориноаллантоисную оболочку. Индикация:

1. Нарушение развития эмбриона вплоть до гибели.

2. Включения в клетках эмбриона

3. Для обнаружения вируса в жидкостях – РГА – эритроциты + вирус = гемагглютинация. Реакция склеивания эритроцита под влияние вирусов имеющих гемагглютинин и нейроменидазу.

Культивирование на культуре клеток. Культура клеток – клетки макроорганизма, которые поддерживаются in vitro. Используется среда 199 или среда Игла.

Типы тканевых культур клеток.

По технике приг-ния культуры клеток могут быть однослойные, суспензионные и органные.

Этапы приготовления однослойной трипсинизированной культуры клеток. Используют ткани органов, опухолевые ткани или эмбриональные ткани – те, которые быстро размножаются.

1. Ткань механически измельчается

2. Дезагрегация клеток трипсином. Трипсин разрывает межклеточные связи

3. Изучение клеток и внесение определенного количества их в среду 199.

4. Клетки оседают на поверхности стекла, размножаются, образуют монослой.

По числу жизнеспособной генерации выделяют следующие типы тканевых культур

1. Первичные – выдерживают 5-10 пассажей. Культура клеток типа фибробластов

2. Перевиваемые культуры клеток – выдерживают бесконечное количество пассажей. Ткань «HeLa»-культура клеток эпителиального типа

3. Полуперививаемые ткани – до 100 пассажей. Диплоидные клетки легких человека.

Индикация репродукции вируса.

Результатом репродукции вируса является ЦПД – цитопатическое действие. Вирус репродуцируется, клетки гибнут. По характеру ЦПД оценивается патогенность вируса. ЦПД может проявляться регенерацией клеток, гибель, пролиферация, включения, образование симпластов – многоядерные клетки.

Можно использовать для индикации реакцию Гемадсорбции. На клетках, содержащих вирус с гемагглютинином адсорбируются эритроциты.

Иммунофлюоресценции. Антитела, меченные флюорохромом взаимодействуют с вирусом в клетке и клетки светятся.

Цветная проба. Клетки, за счет метаболизма выделяют кислые продукты и цвет среды 199 меняется с красного на желтый. Если в клетках репродуцируется вирус, клетка погибает, метаболизм не наблюдается, цвет среды остается красным.

Выявление бляшкообразования на культуре клеток.

Метод интерференции. Если вирус не обладает ЦПД, то добавляют цитопатогенный вирус, но ЦПД не наблюдают, т.к. первый вирус препятствует проникновению в клетки цитопатогенного вируса – это явление Интерференция

Лабораторные методы диагностики вирусных инфекций.

1. Вирусоскопический метод, быстрая диагностика. Основан на обнаружение вируса или его компонентов в материале от больного. 1. Электронная сикроскопия(увидеть вирус в тканях). 2. Выявление включений 3. Выявление ЦПД(цитопатического действия) вирусов. 4. Метод иммунофлюоресценции. 5. Для обнаружения генома вируса ПЦР 6. Методом молекулярной гибритизации. Основан на способности однонитевой НК вступать во взаимодействие с комплиментарными нитями. ДНК вирусов денатурируют, расплетают, добавляют ДНК зонд(нить ДНК меченная ферментом или изотопом) образуется гибрид, который можно выявить ИФА или РИА(радио-имунный анализ) 7. Вирусы и их антигены можно обнаружить с помощью твердофазного имунноферментного анализа тифа. По степени изменения цвета делают выводы о субстрате.

2. Виросологический метод диагностики. 3 этапа – выделение, индикация, идентификация – основана на использовании известных антител, котоыре нейтрализуют вирус. Для идентиифкации используют реакции нейтрализации на животных – РН. Реакция нейтрализации на культуре клеток. Можно использовать реакцию торможения гемагглютинации. Антитела нейтрализуют вирус и не наблюдается реакция гемаглютинации

3. Серологический. Основан на выявлении антител в сыворотке больного. Испольуют парные сыворотки, наблюда.т нарастание титра антител в4 и более раз, определяют класс Ig – ИФА, флюоресцирующих антител, цветную пробу. Используют реакции преципитации, РПГА(реакция пассивной гемаглютинации), иммуноблотинг – выявление антител к отдельным структурным белкам вируса

Генетика вируса

Вирусы имеют генотип и определенный генотип.

Геном может содержать от 3х до 150 генов. Выделяют структурные гены, регуляторные, промоторы. Для вирусов характерна фенотипическая(мутации) и модификационная изменчивость. При репродукции в клетку попадают несколько вирусов и они вступают во взаимодействие. Выделяют генотипические и негентические взаимодействия – взаимодействяи между геномами вирусов. К ним относят – рекомбинацию, обмен генетического материала между вирусами. И рекомбинант несет свойства обоих вирусов.

Гетерозиготность – в одном вирусе объединяются геномы 2х вирусов.

Негенетические взаимодействия происходят между продуктами деятельности гена. Негенетическое взаимодействие – интерференция – один вирус препядствует репродукции другого за счет индукции синтеза интерферона.

Фенотипическое смешивание Геном одного вируса заключается в капсид другого. Значение изучения генетики вируса

1. Изучение свойств вируса

2. использопнин промоторов в генной инженерии

3. Создании вакцин.

Вирусные инфекции.

Вирусную инфекцию можно рассматривать на уровне взаимодействия вируса и клетки. И на уровне развития патологического процесса в макроорганизме. Если рассматривать вирусную инфекцию на уровне клетки то выделяют:

1. Автономная инфекция – вирусный геном реплецируется внеклеточного генома.

2. Интеграционная инфекция – вирусный геном встраивается в клеточный и с ним вместе реплецируется

3. Продуктивная инфекция. Проходит весь цикл репродукции. Образуется инфекционное потомство.

4. Выделяют абортивную инфекцию, когда инфекционного потомства не образуется.

5. Цитолитическая инфекция, когда наблюдается гибель клеток.

6. Нецитолитическая инфекция. Клетка в течении какого то времени сохраняется

По локализации – очаг. инфекция и генерал. инфекция (вторичные очаги, например при кори),

по продолжительности – острая – после образования потомства клетка либо гибнет, либо освобождается от инфекции. Персистирующая – протекает упорно, длительно. По продолжительности персистенция может быть – латентная инфекция, когда инфекционные вирусы не выделяются, хроническая инфекция, она протекает с ремиссиями и обострениями – герпетическая, медленная инфекция – характеризуется длительным инкубационным периодом, прогрессирующим течением и летальным исходом.

Пути проникновения вируса в организм. Алиментарный, контактный, воздушно-капельный путь передачи, алиментарный, трансмессивный, перкутанный – через кожу, половой путь, парэнтералный(минуя ЖКТ), вертикальный путь передачи, когда вирусны геном интегрирует в клеточный и клетками передается через плаценту.

Пути распространения вирусов в организме.

Вирусы могут распространяться гематогенно , лимфогенно, по ходу нервных стволов, по периневральным пространствам, по межкл. пространствам за счет слияния мембран клеточных.

Особенности противовирусно иммунитета.

Основная особенность в том, что защита макроорганизма направлена не на уничтожение вируса, а на подавление репродукции вируса. Это осуществляется неспецифическими механизмами защиты – ареактивность клеток. Выделение ингибиторов на слизистых. Лихорадка. Фагоцитоз. Вирусы не фагоцитируются, поскольку малы, но фагоциты уничтожают инфецированные вирусом клетки.

Выделительный иммунитет.

Система интерферона – гликопротеиды с различной молекулярной массой.

Интерфероны синтезируются всеми клетками макроорганизма. Под влияниями индукторов. Такими индукторами могут быть более 200 веществ – вирусы, бактериальные токсины, митогены, растительные и синтетические вещества. Свойства интерферонов.

1. Они имеют тканевую специфичность.

2. Неспецифичен в отношении вирусов

3. Низкие антигенные качества

4. Многообразие действия. Интерферон имеет антивирусное действие, противоопухолевое и иимуномодулирующее действие. Механизм действия интерферона – синтезируется протеинкиназы, которые блокируют трансляцию. Типы интерферона – альфа интерферон – лейкоцитарный интерферон, бета – фибробластный, гамма- сенсибилизированными т лимфоцитами, также используется генно инженерный интерферон. Получен на бактериальных клетказ в геном которыхз введен ген синтеза интерферона.

Специфические.

Антитела – действуют до попадания вируса в клетку.

Клеточный иммунитет – T эффекторы, т киллеры уничтожают клетки, инфицированные вирусом, NK клетки.