Kurs_lektsiy_po_mikrobiologii_GGMU_2012

Лекция 27

Ретровирусы. Медленные инфекции.

Ретровирусы — семейство получило свое название от англ. Retro — обратно, назад, так как в составе вирионов имеется обратная транскриптаза, или ревертаза. Вирусы, входящие в это семейство, обладают целым рядом особенностей.

Особенности семейства:

•геном представлен однонитевой линейной +РНК в виде 2-х идентичных молекул — единственное семейство с диплоидным геномом;

•наличие обратной транскриптазы (RT);

•постоянная изменчивость из-за высокой мутабельности.

Классификация ретровирусов

ВИЧ-инфекция — это инфекционный процесс в организме человека, вызываемый вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), характеризующийся:

•длительным инкубационным периодом от нескольких месяцев до нескольких лет,

•поражением иммунной и нервной систем,

•развитием на этом фоне оппортунистических инфекций, новообразований,

•летальным исходом.

Синдром приобретенного иммунодефицита был впервые выделен в качестве особого заболевания в 1981 г. в США в связи с обнаружением у ряда молодых людей тяжелых заболеваний, возбудителями которых являлись такие микроорганизмы, которые для здоровых людей являются или непатогенными, или слабопатогенными.

281

Это состояние получило название AIDS (от англ. Acquired Immune Deficiency Syndrome — синдром приобретенного иммунодефицита, или СПИД).

Способ заражения (половой контакт, через кровь и ее препараты) указывал на инфекционный характер заболевания.

Возбудитель СПИДа был открыт в 1983 г. независимо друг от друга двумя учеными — французом Л. Монтанье и американцем Р. Гало. Вирус получил в 1986 г. название HIV (от англ. Human Immunodeficiency Virus —

вирус иммунодефицита человека, или ВИЧ).

ВИЧ — это сложный вирус. Он содержит нуклеоид (ядерный протеид, капсид, сердцевинная часть), типичную для ретровирусов поверхностную липидную оболочку (суперкапсид).

Суперкапсид вируса включает белки клеточной мембраны, в том числе антигены 1 и 2 классов гистосовместимости клетки-хозяина. Последнее обстоятельство объясняет явления ложноположительных результатов определения противовирусных антител, поскольку в крови пациентов нередко присутствуют антитела к аллоантигенам гистосовместимости.

Собственные оболочечные белки вируса:

•трансмембранный гликопротеин — gp41 (glykoprotein 41 kD);

•внешний белок — gp120 (glykoprotein 120 kD).

Gp120 и gp 41 формируют отростки на поверхности вирионов,

имеющих "шляпки" диаметром 15нм. «Шляпка» отростка состоит из трех молекул gp120. На вновь образованной вирусной частице имеется 72 отростка. От этих отростков зависит способность вируса проникать в клетки, обуславливая их гибель.

Нуклеокапсид вируса имеет продолговатую форму, вытягиваясь вдоль всего диаметра вириона. Оболочка его построена из молекул белка р24 (protein 24kD) и p18 (protein 18kD). Внутри нуклеокапсида содержится геном вируса, представляющий собой диплоидный набор одноцепочечных молекул РНК, р7 (protein 7kD), связанный с РНК, и комплекс ферментов (обратная транскриптаза, протеаза, РНКаза, интеграза). М-белок представлен р17 protein.

Геном ВИЧ существует в виде геномной РНК и в виде ДНК, интегрированной в какую-либо хромосому клетки-хозяина. Геном ВИЧ содержит три больших гена структурных белков, обозначаемых gag, pol, env, и дополнительные малые гены, кодирующие регуляторные белки — tat, vif, nef, rev, vpr, vpu, vpx. С диагностической точки зрения важны все структурные гены и ген nef.

Геном ВИЧ-2 несколько больше, чем у ВИЧ-1. Антигенный состав ВИЧ-2 несколько отличается от такового у ВИЧ-1. Поверхностный эпимембранный гликопротеид имеет меньшую молекулярную массу, чем

282

gp120, и обозначается gp105. Однако, по своим свойствам и функции gp105 не отличается от gp120.

Существует несколько путей попадания ВИЧ внутрь клеток. Их разделяют на специфические (опосредованные через специфический рецептор для ВИЧ — молекулу CD4) и неспецифические (независимые от рецептора CD4).

Клетками-мишенями для ВИЧ могут являться Т4-лимфоциты (хелперы/индукторы), макрофаги, дендритные лимфоциты и их незрелые предшественники (клетки Лангерганса в коже), моноциты, эозинофилы, мегакариоциты, тимоциты, В-лимфоциты, нейроны, олигодендроциты, астроциты, эпителиальные клетки (толстый кишечник), клетки хорионтрофобласта плаценты, спермии, клетки эпителия шейки матки. Практически все они обладают рецепторами CD4

Из животных к ВИЧ-1 восприимчивы шимпанзе.

Биологические жидкости инфицированного человека, содержащие ВИЧ можно разделить на 2 группы:

•Количество вируса достаточно для заражения: кровь, сперма, влагалищный секрет, цервикальный секрет, грудное молоко, ликвор.

•Количество вируса не достаточно для заражения: слюна, моча, слезная жидкость.

Пути передачи ВИЧ-инфекции

Источником ВИЧ-инфекции является только человек — больной или вирусоноситель. Заражение происходит половым путем, через кровь и ее препараты, а также от матери к ребенку до родов, во время родов и после родов. Случаи заражения вирусом через пищевые продукты, напитки и через укусы насекомых неизвестны.

Биологические свойства ВИЧ

Восприимчивость к ВИЧ-инфекции очень высокая (до 100%). Инфицирующая доза — 1 вирусная частица, попавшая в кровь. Оптимальной для вируса является рН 7,0−8,0.

Вирус устойчив к действию ультрафиолетового и гамма-излучения в дозах, обычно используемых для стерилизации. ВИЧ высоко чувствителен к нагреванию. При +56°С в течение 10 минут инфекционность ВИЧ снижается, а в течение 30 минут достигается его полная инактивация. При температуре 100°С вирус погибает в течение 1 минуты. Хлорсодержащие дезинфектанты (1−3% раствор хлорамина, 3% раствор хлорной извести) инактивируют вирус в течение 10−20 минут. Ацетон, эфир, этиловый спирт также быстро обезвреживают вирус. Активность ВИЧ снижается при снижении или повышении рН.

ВИЧ обладает относительно невысокой устойчивостью во внешней среде. В нативном состоянии, на предметах окружающей среды он сохраняет инфекционность до 14 дней.

283

В патогенезе ВИЧ-инфекции выделяют 6 стадий:

•«нулевая» — инкубационный период или первичная латентная — серонегативная, продолжительностью до 3-х месяцев и больше;

•первая стадия — выраженной вирусной репродукции и первичного иммунного ответа — серопозитивная, продолжительностью до 6−12 месяцев;

•вторая стадия — гиперреактивности гуморального иммунитета, продолжительностью до 3−5 лет;

•третья стадия — компенсированного иммунодефицита (число Т- лимфоцитов не менее 400 в 1 мкл, Т4/Т8 не менее 0,6);

•четвертая стадия — выраженного угнетения клеточного иммунитета и начала декомпенсации гуморального иммунитета с угасанием 3 из 4 кожно-аллергических реакций;

•пятая стадия — полного отсутствия реакций гиперчувствительности замедленного типа и развития локальных оппортунистических инфекций;

•шестая стадия — терминальная с глубокими нарушениями клеточного и гуморального иммунитета и генерализованными оппортунистическими инфекциями.

Следствием ВИЧ-инфекции является поражение всех основных

звеньев системы иммунитета. Такие больные становятся беззащитными против самых различных микроорганизмов. Это приводит к развитию у них оппортунистических инфекций и опухолевых заболеваний.

Клинические критерии ВИЧ-инфекции

ВИЧ-инфекцию устанавливают при наличии двух серьезных симптомов в сочетании хотя бы с одним незначительным симптомом

Ксерьезным симптомам относят:

•похудение на 10% и более;

•длительное лихорадочное состояние, перемежающееся или постоянное;

•хроническая диарея.

Незначительные симптомы:

•упорный кашель,

•генерализованный дерматит,

•рецидивирующий опоясывающий герпес,

•кандидоз ротовой полости и глотки,

•хронический простой герпес,

•генерализованная лимфаденопатия.

Диагноз СПИДа ставят при наличии одной лишь саркомы Капоши, криптококкового менингита или пневмоцистной пневмонии.

Стадии клинического течения ВИЧ-инфекции:

284

1.Стадия инкубации.

2.Стадия первичных проявлений:

•острая инфекция,

•бессимптомная инфекция,

•персистирующая генерализованная лимфаденопатия. 3.Стадия вторичных заболеваний.

По Н.Р. Иванову и Д.И. Дранкину у больных СПИДом имеются

следующие оппортунистические состояния: 1. Злокачественные новообразования:

• лимфома головного мозга,

•саркома Капоши.

2.Инвазии:

•токсоплазмоз (с поражением дыхательной и центральной нервной системы),

•криптоспоридиоз (кишечная форма с длительной диареей),

•стронгилоидоз (пневмонии, поражения ЦНС, диссеминированные процессы).

3.Бактериальные инфекции:

•легионеллезная пневмония,

•атипичный микобактериоз (диссеминирование инфекции),

•сальмонеллез (энтерит, сепсис).

4.Вирусные инфекции:

•цитомегаловирусная инфекция (поражение легких, ЖКТ и ЦНС),

•другие герпетические инфекции,

•прогрессирующая лейкоэнцефалопатия.

5.Микозы:

•пневмоцистная пневмония,

•кандидоз (чаще пищевода и рта),

•криптококкоз (поражение легких, ЦНС, диссеминированный процесс).

Лабораторная диагностика

Диагноз ВИЧ-инфекции, а также ее терминальной стадии может быть поставлен исключительно с помощью специфической лабораторной диагностики.

Динамика антигенемии и антителогенеза при ВИЧ-инфекции Антигены ВИЧ, в частности р24, могут быть обнаружены с помощью

ИФА уже через две недели после заражения и сохраняются в последующем на протяжении 8 недель.

Антитела появляются только через 6−8 недель после инфицирования и достигают пика еще спустя 2−4 недели.

285

Вкрови ВИЧ-инфицированных обнаруживаются антитела практически ко всем структурным белкам ВИЧ (р15, р17, р24. р31, р41, р51, р55, р66, gp120, gp160). В качестве ВИЧ-антигенов при постановке иммуноферментного анализа (ИФА) обычно применяют производные GAG- и ENV-комплекса. Сегодня уже не пользуются материалом из вирусных культур, а предпочитают рекомбинантные или синтетические пептиды, аналогичные природным ВИЧ-антигенам. Обнаружение антител говорит о зараженности вирусом и эпидемической опасности его носителя. Необходимо помнить о том, что существует возможность появления ложноположительных результатов ИФА.

Подтверждающим или снимающим положительный результат ИФА является иммуноблотинг (ИБ).

У пациентов в терминальном периоде заболевания концентрация антител к ВИЧ может значительно снижаться, что приводит к ложноотрицательным результатам ИФА и ИБ. Дополнительно к иммуноблотингу (или вместо него) для решения спорных вопросов пользуются прямыми ВИЧ-маркерами — присутствием в крови главного нуклеокапсидного белка (р24) и ВИЧ-генома. Антигенные и генетические различия между ВИЧ-1 и ВИЧ-2 требуют специальных (специфичных для каждого из них) диагностических тест-систем. Они могут быть объединены в общие диагностикумы, но суть от этого не меняется.

Внастоящее время одним из наиболее эффективных методов прямого выявления ВИЧ считают полимеразную цепную реакцию (ПЦР).

Вирусологический метод мало применяется из-за сложности культивирования вируса. Культура ВИЧ-1 (культура мононуклеарных клеток) применяется для выявления инфекции у новорожденных от инфицированных ВИЧ-1 матерей. Этот тест может также играть роль при окончательном диагнозе у лиц с повторно неопределенным Вестернблоттингом.

Лечение и профилактка ВИЧ-инфекции

На сегодняшний день основой терапии ВИЧ-инфекции являются антиретровирусные препараты.

Выделяют три группы данных препаратов:

1. Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ: зидовудин, ставудин, диданозин, зальцитабин, абакавир, ламивудин. Сюда же относят и нуклеотидные ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ: фосфазид, тенофовир.

2. Ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ: невирапин, ифавиренц, делавердин.

3. Ингибиторы протеазы ВИЧ: саквинавир, индинавир, ритонавир, нелфинавир, ампренавир, лопинавир.

286

Больным с бессимптомной ВИЧ-инфекцией лечение предлагают, если число CD4-клеток составляет менее 500 в 1 мм3 или концентрация РНК ВИЧ превышает 20000 (ПЦР) копий/мл. Наиболее эффективной считают комбинацию одного ингибитора протеазы и двух нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы [.

Проблема специфической профилактики заключается в получении высокоэффективной вакцины. Получение эффективных вакцин значительно ограничено высокой изменчивостью вируса и, в частности, изменчивостью антигена gp 120.

МЕДЛЕННЫЕ ИНФЕКЦИИ

Медленные инфекции — основные признаки.

1.Необычно продолжительный (месяцы и годы) инкубационный период.

2.Медленно прогрессирующий характер течения.

3.Необычность поражения органов и тканей.

4.Необратимые поражения ЦНС.

5.Неизбежность смертельного исхода.

Медленные инфекции имеют вирусную или прионовую этиологию.

Вирусы, вызывающие медленные инфекции делят на две группы:

1.Вирусы ― факультативные возбудители медленных инфекций:

•вирус кори (подострый склерозирующий коревой панэнцефалит — ПСКП);

•вирус краснухи (прогрессирующая врожденная краснуха — ПВК, прогрессирующий краснушный панэнцефалит — ПКП);

•вирус герпеса (подострый герпетический энцефалит — ПГЭ, хронический инфекционный мононуклеоз – ХИМ);

•вирус клещевого энцефалита;

•вирус бешенства (хроническая рабическая инфекция).

2.Вирусы ― облигатные возбудители медленных инфекций:

•вирус JC — прогрессирующая многочаговая лейкоэнцефалопатия — ПМЛ;

•ВИЧ.

Прионы

Этиологическим фактором выступает безнуклеиновый белок, названный Прузинером прионовым белком или прионом. Прионы — группа низкомолекулярных белков с молекулярной массой 27−30 кД.

Особенности прионов:

•не имеют в составе нуклеиновых кислот;

•не индуцируют иммунный ответ;

•не способны размножаться на искусственных питательных средах;

•имеют специфический круг поражаемых хозяев;

287

•длительно персистируют в организме больного человека и животного, а также в культуре клеток из пораженного организма.

Патогенез поражений, обусловлен способностью прионового белка вызывать мутацию гена, кодирующего синтез нормального нейронального прионового белка клетки, в результате чего начинается синтез белка скрейпи — PrPc ----PrPSc ----PrPc+PrPSc =2 PrPSc ---- 4 =8 =16 PrPSc

таким образом, мутировавший ген становится источником наработки приона скрейпи.

Отличия PrSc от PrPC

1.инфекционность;

2.уникальные физико-химические свойства:

•резистентность к кипячению;

•резистентность к действию паров 70% этанола и формальдегида;

3.сохранение в фиксированных 10% раствором формальдегида тканях;

4.инертность к действию реагентов, разрушающих нуклеиновые кислоты;

5.нечувствительность к действию веществ, разрушающих, денатурирующих и модифицирующих белки.

Инфекционный прионовый белок накапливается в цитоплазменных везикулах, откладывается в амилоидных бляшках, что приводит к нарушению функции синапсов и развитию неврологических дефектов. Прионовые болезни характеризуются практически полным отсутствием значимых иммунных реакций, генерализованной гипертрофией астроцитов, выраженной губчатой дегенерацией мозгового вещества.

Типичные неврологические симптомы прионовых заболеваний человека:

•расстройство сенсорной сферы: потеря и извращение чувствительности, выпадение функций органов чувств, амнезия различной степени;

•нарушения в двигательной сфере: атаксия, обездвижение, атрофия мышц (в т.ч. дыхательных);

•нарушения психики ― депрессия, сонливость, агрессивность, снижение интеллекта вплоть до полного слабоумия.

Учеловека прионы вызывают следующие заболевания: болезнь куру, болезнь Кройтцфельдта-Якоба (БКЯ), синдром Герстмана-Штраусслера- Шайнкера, Фатальную семейную бессонницу.

Ятрогенные факторы передачи БКЯ: иглы, имплантируемые электроды, пересадка роговицы, др. виды трансплантаций, донорская кровь и препараты крови, в стоматологии ― блокада нерва, операция на нервном канале.

288

Лекция 28

ДНК-геномные вирусы. Онкогенные вирусы.

ДНК-геномные вирусы репликацию проходят преимущественно в ядре клетки. Они менее изменчивы, чем РНК-геномные, длительно персистируют в организме инфицированного.

В патологии человека имеют значение вирусы из 7 семейств ДНКсодержащих вирусов. Самыми крупными (230−400 нм), и самыми сложно устроенными из них являются вирусы оспы — семейство Poxviridae.

Состав семейства: Entopoxvirinae

•вирусы насекомых

Chordopoxvirinae

•вирус натуральной оспы

•вирус оспы обезьян

•вирус оспы коров

•вирус осповакцины

•вирус контагиозного моллюска

Вирусы имеют сердцевину гантелеобразной формы и боковые белковые тела. Геном — двухнитевая линейная ДНК. Наружная оболочка содержит трубчатые белковые структуры. Химический состав вирусов напоминает состав бактериальной клетки: он содержит кроме белка и ДНК и нейтральные жиры, фосфолипиды и углеводы. В составе вирусов около 80 белков, 30 из них являются структурными. Из-за своих значительных размеров вирионы могут обнаруживаться в клетках при световой микроскопии — тельца Пашена.

Вирусы оспы обладают гемагглютинирующими свойствами. Общий антиген для всего семейства — NP-белок, нуклеопротеидный.

Поксвирусы выдерживают высушивание в течение многих месяцев, в отличие от других сложных вирусов, они устойчивы к эфиру, этанолу, большинству дезинфицирующих средств.

Вирус размножается в куриных эмбрионах при заражении на ХАО — мелкие бляшки; размножается также и в аллантоисной и амниотической полостях, в желточном мешке. Вирус натуральной оспы хорошо размножается как в первичных так и в перевиваемых культурах клеток. В культурах клеток ЦПД (очаговая дегенерация), цитоплазматические включения — тельца Гварньери.

Иммунитет после перенесенной инфекции пожизненный.

Герпесвирусы

Состав семейства Herpesviridae Alphaherpesvirinae

289

•ВПГ-1 (HSV-1)

•ВПГ-2 (HSV-2)

•ВПГ-3 (VZV-3)

•Betaherpesvirinae

•ЦМВ 5 (CMV)

•ВГЧ 6

•ВГЧ 7 Gammaherpesvirinae

•вирус Эпштейна-Барр 4 (EPV)

•ВГЧ-8

Герпесвирусы — сложные, суперкапсидные, Размер вириона ― 150−250 нм, размер нуклеокапсида — 100 нм. Капсид состоит из 162 капсомеров Геном — двухнитевая линейная ДНК, состоит из двух фрагментов: длинного L и короткого S. В составе вирионов герпеса находится примерно 30−33 белка, в том числе 5 гликопротеидов, обозначаемых gA, gB, gC, gD, gE. В зараженной клетке, кроме того, синтезируется около 20 неструктурных белков.

После раздевания в инфицированной клетке ДНК транспортируется в ядро, где проходит окончательная депротеинизация, синтез в ядре новых нуклеокапсидов, их отпочковывание от ядерной мембраны и поступление в цитоплазму полностью сформированных вирионов.

Особенности герпесвирусных инфекций:

•практически поголовная инфицированность (с 3-5 лет)

•полиорганный тропизм

•длительная персистенция

•выраженная иммуносупрессия на фоне ГВИ

•образование ИК — аллергия

•трансплацентарное заражение (внутриутробная и неонатальная патология)

•возможна интегративная инфекция

•онкогенность

Диагностика инфекций, вызываемых вирусами герпеса.

1.Быстрая диагностика (материал — мазки-отпечатки из соскоба герпетических везикул):

1)окраска по Романовскому-Гимзе — наличие гигантских многоядерных клеток с внутриядерными включениями (тельца Каудри);

2)выявление антигена в прямой или непрямой РИФ;

3)ДНК-ДНК гибридизация (геном);

4)ПЦР (геном).

2.Вирусологическая диагностика

290