Микробиология Борисов Л.В. Микробиология Борисов Л. Литература для студентов медицинских вузов
 Скачать 27.52 Mb.
|
|
Вирионы освобождаются из ядра, а затем из клеток при их разрушении Ранние гены полиомавирусов являются их онкогенами. У вируса полиомы обнаруживают три ранних белка — малый, средний и большой Т-антигены; у вируса SV40 два белка — малый и большой Т-антигены. За трансформацию клеток отвечают средний Т-антиген вируса полиомы и большой Т-антиген SV40, способные связываться с вирусной и клеточной ДНК и стимулировать их репликацию. По антигенным свойствам Т-антигены различных полиомавирусов четко различаются между собой. Все они имеют разные СТОА. Природа последних недостаточно ясна. По-видимому, они являются протеолитическими фрагментами Т-антигена, представленными на поверхности клеток с главным комплексом гистосовместимости I класса и способными индуцировать специфический Т-клеточный иммунитет против клеток, содержащих СТОА той же специфичности. П апиллом авирусы . Если полиомавирусы представляют большой интерес как замечательные модели для изучения молекулярной биологии вирусов и особенно вирусного канцерогенеза, папил ломавирусы крайне важны как реальная причина доброкачественных и злокачественных опухолей человека. Вирусы папиллом встречаются у многих видов животных (кролика, быка, лошади, оленя и др. В отличие от полиомавирусов папилломавирусы не удается культивировать в клеточных культурах. За редким исключением, папилломавирусы не трансформируют клетки в культуре и вызывают опухоли только у своих естественных хозяев. В тех случаях, когда наблюдается трансформация клеток, она обычно выражается в их иммортализации, которая более эффективно вызывает вирусная ДНК, чем вирионы. Полные вирионы папилломавирусов можно получить из папил лом. При заражении клеток кожи или слизистой папилломавирусом происходит абортивная инфекция с экспрессией только ранних генов. Папилломавирусная ДНК интегрирована с клеточным геномом или находится в плазмидной форме. Эпителиальные клетки делятся, образуя доброкачественные опухолевые разрастания. После ряда делений клетки достигают конечной дифференцировки, перестают делиться, в них накапливается кератин. В таких клетках происходит созревание инфекционного вируса, и его можно получить в большом количестве из экстракта соответствующих опухолей. Кольцевая папилломавирусная ДНК выделяется из вирионов или из опухолевой ткани. Для сравнения папилломавирусов используют серологические методы. В различных опухолях человека было выявлено около 80 папиллома вирусов, различающихся по структуре их ДНК. Такие варианты называются генотипами Разные генотипы вирусов оказались связанными с опухолями разной локализации. ДНК нескольких генотипов папил ломавирусов (особенно типов 16 и 18) регулярно обнаруживаются при различных видах аногенитального рака. При раке шейки матки ДНК нескольких генотипов вируса встречается в более чем 95% случаев. Было показано, что при культивировании клеток таких опухолей in vitro, они проявляют трансформированный фенотип, который исчезает, если клетки теряют вирусный генетический материал. Выдающаяся этиологическая роль папилломавирусов при раке шейке матки, других аногенитальных раках ив меньшей степени, при злокачественных опухолях иной локализации сейчас не вызывает сомнений Полагают, что около 10% (!) злокачественных опухолей человека имеют папилломавирусную этиологию. Папилломавирусы, ассоциированные со злокачественными опухолями, называются вирусами высокого риска. Если в папилломе аногенитальной области обнаруживают папил ломавирусную ДНК типа 16, 18 и некоторых других, вероятность перерождения такой папилломы в раковую опухоль намного выше, чем папилломы содержащей папилломавирусы низкого риска папилломавирусного генома занимают ранние (Е) гены, экспрессирующиеся до начала репликации вирусной ДНК. Установлено, что два ранних гена Е и Е являются папилломавирусными онкогенами. Степень злокачественности папилломавирусов зависит от свойств этих белков. Так, у вирусов высокого риска белок Е связывается с супрессорным белком р, а белок Е с другим супрес сорным белком Rb гораздо прочнее, чем соответствующие белки вирусов низкого риска». Эпидемиология папилломавирусных инфекций изучена недостаточно. По-видимому, вирусы передаются контактным путем при соприкосновении инфицированных тканей с поврежденной кожей или слизистой незараженного человека. Обычно инфекция протекает бессимптомно. Через несколько лет после заражения участи людей могут появиться доброкачественные (интраэпителиальные) опухоли, которые могут озлокачествляться и приобретать способность к инвазивному росту и метастазированию. Аногенитальные папилломави русы передаются при половом контакте степень инфицированнос- ти и, соответственно, частота папилломавирусных опухолей, в том числе вероятность возникновения рака шейки матки кореллирует с частотой смены половых партнеров Заражение обычно происходит вскоре после начала половой жизни обычно в возрасте 16-25 лет. Между 25 и 35 годами появляются интраэпителиальные поражения. Между 55 и 65 годами резко повышается частота карцином in situ и полностью злокачественных опухолей. Цепочка инфицирование — интраэпителиальные доброкачественные изменения — карцинома in situ — рак занимает обычно десятки лет. Молекулярная идентификация папилломавирусов в доброкачественных опухолях представляет большой интерес ввиду своего прогностического значения. Она, однако, еще мало используется в практической медицине, особенно в нашей стране. Мало сделано также в области специфической профилактики папилломавирусных инфекций. Каких-либо вакцин против них не существует. Можно надеяться, что подходы к созданию таких вакцин будут найдены на основе методов генетической инженерии. Делаются попытки разработать генно-ин женерные рекомбинантные вакцины против онкогенных белков Е и Е и использовать их для иммунотерапии опухолей, которые они эк спрессируют. 21 .4 .7 . Онкогенные аденовирусы Аденовирусы см. главу 21.2.1) широко распространены среди людей и животных, являясь возбудителями респираторных, кишечных и глазных заболеваний. Поэтому громкой сенсацией стало открытие онкогенности некоторых аденовирусов человека в 1962 г. Д. Трентиным в опытах на хомячках. По онкогенности для этих животных аденовирусы человека можно разделить натри группы 1) высокоонкогенные аденовирусы (группа А) — типы 12, 18, 31; 2) низкоонкогенные аденовирусы (группы В и D) — типы, 7, 8, 11 и др 3) неонкогенные аденовирусы (группы Си Е) — типы 1, 2, 4, 5, 6. Среди аденовирусов животных (млекопитающих и птиц) также описаны высоко, низко- и неонкогенные варианты. Условия проявления онкогенности аденовирусов в основном те же, что и для полиомавирусов. Есть основания считать, что аденовирусы, подобно полиомавиру- сам, не играют существенной роли в этиологии опухолей у своих естественных хозяев, в том числе у человека попытки обнаружить аденовирусные ДНК и Т-антигены в каких-либо опухолях человека неизменно дают отрицательные результаты. Практически все изученные аденовирусы, в том числе неонкогенные, обладают способностью вызывать неопластическую трансформацию клеток в культуре. Так, высокоонкогенные аденовирус человека, тип 12, и аденовирус обезьян SA7(C8) трансформируют эмбриональные фибробласты и клетки почки хомяка, крысы и мыши. Неонкогенные аденовирусы человека, типы 1, 2, 5, 6, 9, 10, 13 и многие другие способны трансформировать клетки почки и эмбриональные фибробласты крыс и хомяков. Клетки, трансформированные аденовирусами in vitro, становятся перевиваемыми и растут в виде опухолей на месте введения сингенным животным. В трансформированных аденовирусами клетках всегда присутствует вирусная ДНК в интегрированном состоянии. Хотя аденовирусы не являются реальной причиной опухолей человека в естественных условиях, изучение экспериментального аденовирусного канцерогенеза вносит существенный вклад в понимание механизма неопластической трансформации клетки 2 1 .4 .8 . Онкогенные герпесвирусы Семейство герпесвирусов (см. главу 21.2.3) имеет целый ряд представителей с предполагаемой или доказанной онкогенностью. В этом отношении наиболее важны у-герпесвирусы (вирусы, ассоциированные с лимфоцитами, которые являются реальными возбудителями опухолевых заболеваний (обычно лимфом) человека и животных. Способность вызывать опухоли в контролируемом эксперименте ив естественных условиях доказана для следующих у-гер- песвирусов: 1) вирус Эпштейна-Барр (ВЕБ) человека и подобного ему вируса павианов 2) вирус саркомы Капоши человека 3) вирус болезни Марека кур 4) герпесвирусы беличьих (саймири) и паукообразных (этелес) обезьян 5) герпесвирус американских кроликов 7) гер песвирус лягушек. ВЭБ широко распространен по всему миру и является возбудителем инфекционного мононуклеоза. Этот вирус способен in vitro и in vivo трансформировать В-лимфоциты, которые приобретают способность к неограниченному росту в культуре. Интересно, что клетки моноциты, лимфоциты) крови людей, перенесших инфекционный мононуклеоз хорошо растут в культуре как перевиваемые линии в отличие от аналогичных клеток людей, не болевших этой болезнью. Этот факт позволяет рассматривать инфекционный мононуклеоз как доброкачественное опухолевое заболевание. Показано, что ВЭБ тесно ассоциирован со злокачественной лим- фомой Беркитта, часто встречающейся среди местного населения в определенных районах Восточной и Центральной Африки (так называемый лимфомный пояса также с назофарингеальным раком у китайцев в Юго-Восточной Азии. Получено многоклеточных линий из опухолевой ткани таких больных. Эти клетки всегда содержат признаки ВЭБ-инфекции. В ядрах клеток выявляются множественные копии полноразмерной кольцевой ДНК ВЭБ, находящейся в плаз- мидной форме. Единичные копии генома ВЭБ могут быть интегрированы с клеточным геномом. Геном ВЭБ транскрибируется в опухолевых клетках, и имеет место синтез вирусспецифических белков. Лишь в некоторых клеточных линиях в небольшом проценте клеток происходит продукция полных инфекционных вирионов. В большинстве же клеток инфекционный процесс носит абортивный характер. Механизм спонтанного перехода абортивной инфекции в продуктивную неизвестен. Вируспродуцирующие клетки погибают, нов клеточной популяции таких клеточных линий всегда имеется небольшой процент (1-5% ) клеток, продуцирующих вирус. В клетках лимфомы Беркитта обнаруживается ряд вирусспецифи ческих антигенов 1) EBNA (Epstein-Barr nuclear antigen) — выявляется в ядрах, состоит из нескольких белков, главный из которых имеет мол. массу 78 К и связывается с хромосомами 2) ранние антигены, неструктурные вирусспесифические белки, выявляемые в ци- топлзме клеток 3) вирусные капсидные антигены 4) вирусные мембранные (оболочечные) антигены. В механизме возникновения лимфомы Беркитта важная роль принадлежит сочетанию ВЭБ-инфекции и активации клеточного прото онкогена с-тус. Клетки лимфомы Беркитта обычно содержат характерную хромосомную перестройку — участок хромосомы 8, содержащий ген с-тус, перемещается в хромосому 2, 14 или 22 в область иммуноглобулиновых генов. При этом экспрессия гена с-ту с становится нерегулируемой, ион превращается в онкоген. Роль ВЭБ ввоз никновении таких хромосомных транслокаций неясна, но есть все основания считать, что оба события — ВЭБ-инфекция и активация гена с-тус необходимы для приобретения В-лимфоцитом опухолевого потенциала. Каковы же доказательства роли ВЭБ в этиологии лимфомы Беркитта? ВЭБ способен трансформировать В-лимфоциты и вызывать В-клеточные лимфомы у обезьян мармозетов в эксперименте. У больных лимфомой Беркитта всегда наблюдается высокий титр антител к ВЭБ и его опухолевым антигенам. В каждой клетке лимфо мы всегда выявляются признаки присутствия генетического материала ВЭБ (вирусные ДНК и РНК, вирусные белки и антигены). Полагают, что в развитии лимфомы Беркитта также играет роль иммуносупрессивное действие малярии и белкового голодания — факторов, характерных для «лимфомного пояса и, возможно, какие- то генетические факторы лимфомой болеет только местное черное население назофарингеальным раком болеют в основном китайцы. ВЭБ не удается размножать в клеточных культурах под контролем цитопатического эффекта, как большинство других герпесвиру- сов. Источником инфекционного вируса служат отдельные линии лимфобластоидных клеток, которые продуцируют инфекционный вирус за счет продуктивной инфекции немногих клеток в популяции, которая происходит спонтанно или после облучения рентгеновской или ультрафиолетовой радиацией. Вирус выявляют по способности трансформировать В-лимфоциты из пуповинной крови новорожденных, по образованию вирусспецифических антигенов в зараженных клетках, а также с помощью молекулярных методов исследования полимеразная цепная реакция). Вакцины против ВЭБ-инфекции, которая была бы полезна для профилактики инфекционного мононуклеоза и онкологических заболеваний, ассоциированных с ВЭБ, пока не существует, хотя работы по ее созданию ведутся с использованием генно-инженерных методов. Показано, что так называемая идиопатическая пигментная саркома кожи человека (саркома Капоши) вызывается гамма-герпесвиру- сом, обозначенным как вирус саркомы Калоши, или герпес вирус типа VIII. Это заболевание обычно развивается на фоне ослабления клеточного иммунитета, например у больных СПИДа - и (3-герпесвирусы не обладают онкогенностью в экспериментах на животных. Их роль в естественном канцерогенезе не установлена. Предполагалось возможное участие вируса простого герпеса типа 2 в возникновении рака шейки матки, однако доказательства носят косвенный характер и неубедительны. Онкогенные поксвирусы Поксвирусы не вызывают злокачественных опухолей нив естественных условиях, нив эксперименте, но ряд поксвирусов способны вызывать доброкачественные опухоли у человека и животных. Среди них вирусы мик- сомы и фибромы кроликов, фибромы зайцев и белок. Вирус миксомы вызывает мелкие слизистые опухоли в таком количестве, что зараженное животное гибнет. Этот вирус может быть причиной большого экономического ущерба в кролиководческих хозяйствах, а также используется для контроля численности кроликов в природе. Вирусы фибром вызывают у своих естественных хозяев доброкачественные опухоли с коротким инкубационным периодом (1 2 недели). О писаны также два поксвируса обезьян — вирус Яба и танапоксвирус, вызывающие кожные доброкачественные опухоли — гистиоцитомы у приматов. При случайной инокуляции в лаборатории было показано, что вирус Яба может вызвать опухолевый росту человека. Описаны случаи заражения детей в Заире танапоксвирусом обезьян с образованием типичных кожных опухолевых поражений. Вирус, по-видимому, передавался членистоногими. Доброкачественное опухолевое кожное заболевание человека — контагиозный моллюск также вызывается специфическим поксвирусом, патогенным только для людей. Это заболевание встречается по всему свету, но особенно распространено на островах Тихого океана (Фиджи, П апуа-Н овая Гвинея, Соломоновы острова, где обнаруживается у 5% населения. Единичные или множественные безболезненные кожные опухоли размером 1-10 мм имеют жемчужный оттенок и располагаются по всему телу, кроме ладоней и подошв. Вирус не удается культивировать in Онкогенные поксвирусы размножаются в трансформированных ими клетках. Носители опухолей заразны для других особей. Передача инфекции происходит контактным путем или через членистоногих. 4. 10. Онкогенные гепаднавирусы Эти вирусы, являющиеся возбудителями гепатита В человека и животных см. главу 21.3.2), вызывают гепатомы у своих хозяев в естественных условиях. Это показано, по крайней мере, для трех гепаднавирусов — вируса гепатита В человека, вируса гепатита лесного сурка и вируса гепатита пекинских уток Вирус гепатита В широко распространен в человеческой популяции — до 30% людей инфицированы этим вирусом, около 3-4% являются вирусоносителями (свыше 200 млн. человек) и пожизненно содержат в крови вирус и вирусные антигены. В пожилом возрасте некоторая часть носителей заболевает раком печени (латентный период составляет десятки лет. Как правило, опухоль развивается на фоне хронического гепатита. Исследования показали, что частота развития ге- патомы у вирусоносителей враз выше, чему других людей. Гепа- томы, которые относительно редко встречаются в Северной Америке, Европе и несколько чаще в России, являются настоящим бедствием в Юго-Восточной Азии и некоторых других районах мира, где могут составлять до 20% всех злокачественных опухолей и выходят на первое место как причина смерти от онкологических заболеваний. Механизм опухолеродного действия гепаднавирусов неясен. В клетках гепатом обычно обнаруживается вирусная ДНК в интегрированном состоянии и вирусные белки. Однако они же обнаруживаются ив неопухолевой ткани печени. Вакцины, разработанные для профилактики гепаднавирусной инфекции человека, должны привести не только к уменьшению заболеваемости гепатитом В, но и внести важный вклад в снижение онкологической заболеваемости 1 . 4 . 11 . Онкогенные ретровирусы (онковирусы) В подсемействе онковирусов выделяют три рода см. табл. 21.3): 1) вирусы типа С) вирусы типа В (вирус рака молочных желез мышей) вирусы типа D (неокогенные вирусы макак, лангуров и беличьих обезьян). Среди вирусов типа С выделяют три подрода) вирусы типа С млекопитающих (вирусы лейкозов и сарком мышей, кошек, обезьян) вирусы лейкозов и сарком птиц) вирусы бычьего лейкоза и Т-клеточного лейкоза человека; Вирионы онковирусов содержат 60-70% белка, 30-40% липидов углеводов, 1% РНК. Они чувствительны к жирорастворителям, детергентам, повышенной температуре (при С полная инактивация происходит за 15-30 мин. В состав вириона входит несколько белков) два белка вирусной оболочки, из которых построены отростки вириона; 2) четыре внутренних белка, в том числе главный внутренний белок вириона, из которого построен икосаэдрический капсид; Вирусный РНК -ген ои Неинтегрированны й линейный ДНК пров н рус Н еинтегрированны й кольцевой ДНК пров н рус Интегрированный ДНК пров н рус Вирусные РНК геномная и и РНК Первичные продукты рансляпии (п олнпр оте нн ы ) -w f A 'v .'v v | Зрелые белки р Cho Рис. 21.21. Схема репликации онковируса: R — прямые концевые повторы в вирусной РНК, U3 — регуляторные области на 5 ’- и 3 ’- концах вирусной РНК |