Вирусы. вирусы. Вирусы и вирусные инфекцииЭпидемиологические, патогенетические и
 Скачать 2.92 Mb.
|
|
Вирусы и вирусные инфекции Эпидемиологические, патогенетические и иммунологические аспекты Распространение вирусов в природе • Вирусы являются патогенными внутриклеточными паразитами, распространеными там где существует жизнь, где есть живые клетки. • Вирусы активно циркулируют среди растений, беспозвоночных, птиц, млекопитающих, в том числе, в человеческой популяции. • Вирусы являются возбудителями свыше 80% всех инфекционных заболеваний человека. Увеличение спектра распространения вирусов на Земле связано: • с потеплением климата, сопровождаемым изменениями в растительном и животном мирах, что отражается на природе вирусов и их географическом распространении • процессом урбанизации и увеличением плотности проживания населения, значительно облегчающими распространение вирусов, усиливающими эпидемиологический риск их распространения • внедрением в сельскохозяйственную деятельность новых культур растений, видов животных, увеличением контактов с ними людей • внедрение в медицинскую практику новых методов лечения, включая, пересадки органов и тканей, костного мозга, гемотрансфузии и др. Предполагается, что болезни будущего будут вызываться, преимущественно, парамиксо-, бунья-, тога-, арена-, парвовирусами. Вирусы Вирусы – это особые мельчайшие формы жизни, которые характеризуются: • наследственностью • изменчивостью • способностью размножаться • отсутствием собственных систем, синтезирующих белки • имеющие на Земле собственную экологическую нишу Главная особенность вирусов – внутриклеточный генетический паразитизм Общее представление о вирусах • Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной белками одного или нескольких типов; некоторые вирусы имеют также липидсодержащую внешнюю оболочку. В отличие от других организмов вирусы не имеют рибосом и ферментов, катализирующих образование макроэргических фосфатов, метаболизм белков, углеводов и жиров. Вирусы размножаются только внутри зараженных клеток, используя их ресурсы, и поэтому относятся к облигатным внутриклеточным паразитам. Вирусные гены обычно кодируют белки, необходимые для репликации нуклеиновой кислоты и сборки вирусов. Спиральная форма вируса Икосаэдрическая форма вируса Комплексная форма вируса Схемы строения вирусов, патогенных для человека ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ Известный французский вирусолог Андре Львов (1957г.) первоначально охарактеризовал вирусы как: - с трого внутриклеточные потенциально патогенные агенты; - имеющие инфекционную фазу развития; - содержащие нуклеиновую кислоту лишь одного типа - репродуцирующиеся в форме генетического материала; - неспособные к росту и бинарному делению; - лишённые «системы Липмана» (ферментной системы, участвующей в генерации энергии); Необходимо подчеркнуть, что все вирусы имеют неклеточную природу, зависят от метаболизма клетки- хозяина, а генетический материал вириона (вирусной частицы) представлен нуклеиновой кислотой лишь одного типа (ДНК или РНК). ВИРУСОЛОГИЯ • Вирусология – наука о вирусах возникла примерно 100 лет назад, хотя болезни, вызываемые вирусами (поксвирусами и герпесвирусами), известны со времен античности. • В 1892 г. русский микробиолог Ивановский показал, что возбудитель табачной мозаики (болезни табака) проходит через керамический фильтр и, следовательно, не относится к бактериям. Эта работа положила начало вирусологии. В течение последующих 20 лет были обнаружены фильтрующиеся возбудители некоторых инфекционных болезней животных, которые получили название – вирусы. ВИРУСОЛОГИЯ • В 1920 – 1950 гг. прогресс вирусологии был связан с развитием методов культивирования вирусов. Для изучения вирусов используют заражение вирусами животных, растений или бактерий. • В 1948 – 1952 гг. был предложен метод культур клеток и тканей, создавший условия для исследования генетики и биохимии вирусов. Вирусы стали рассматривать как генетически простые инструменты для изучения фундаментальных биологических и биохимических процессов, протекающих в живых организмах. Общая классификация вирусов Известно более 450 вирусов, патогенных для человека, относящихся к разным семействам: • 170 респираторных вирусов • 90 кишечных вирусов • около 100 арбовирусов • вирусы гепатитов А, В, С, D, E, F, G • вирусы иммунодефицита человека 1 и 2 типов • более 100 вирусов папилломы человека • 8 вирусов герпеса человека • парво-, ханта-, аренавирусы и др. Классификация вирусов по характеру патологического действия и вызываемых поражений • Респираторные вирусы, поражающие верхние дыхательные пути (ортомиксо-, парамиксо- адено-рино- короно- и др.) • Кишечные вирусы, вызывающие поражения пищеварительного тракта (энтеро-, рота-, корона-, рео-, астро-, калици-, адено-, вирусы гепатитов) • Вирусы, вызывающие генерализованные инфекции (вирусы кори, краснухи, натуральной и ветряной оспы, арбовирусы, вирусы Эбола, Марбург, Ласса, Западного Нила и Конго-Крымской лихорадки, некоторые вирусы герпеса) • Вирусы, поражающие ЦНС (полиомиелита, трнсмиссивных энцефалитов, рабдовирусы, ВИЧ) • Вирусы, вызывающие системные поражения крови (ретровирусы, в т.ч. вирус Т-клеточной лейкемии, некоторые парвовирусы) • Вирусы, поражающие преимущественно кожу и слизистые (оспы, герпеса, папилломы) Бактериальные и вирусные инфекции Отличительные свойства одноклеточных микроорганизмов и вирусов Микоплазмы Риккетсии Хламидии Вирусы Диаметр менее 300 нм + _ _ + + Рост на искусственных средах + _ _ _ Бинарное деление + + + _ Содержание ДНК и РНК + + + _ Инфекционность нуклеиновой кислоты _ _ _ + _ Рибосомы + + + _ Метаболизм + + + _ _ Чувствительность к антибиотикам + + + _ Особенности вирусных инфекций Вирусные инфекции могут сопровождаться : • цитодеструктивным эффектом • интеграционными взаимодействиями • иммунодепрессивным эффектом • иммунопатологическими реакциями • сенсибилизирующим (аллергизирующим) эффектом • аутоиммунными процессами • токсическим действием • мутагенным и онкогенным эффектами • метаболическими нарушениями • патофизиологическими реакциями Устойчивость к вирусным инфекциям у всех людей различна на генном уровне и подчиняется золотому правилу иммуногенетики - сила иммунного ответа конкретна и генетически детерминирована АДСОРБЦИЯ ВИРУСА НА КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЕ И ПРОНИКНОВЕНИЕ ВИРУСА В КЛЕТКУ • Заражение клетки вирусом начинается с его адсорбции на клеточной мембране, происходящее благодаря взаимодействию поверхностных (прикрепительных) белков вируса с мембранными рецепторами клетки. Различные вирусы используют для этого разные клеточные рецепторы. • капсидные белки вируса полиомиелита связываются с особым рецептором – CD155 • капсидные белки риновирусов – с молекулами адгезии ICAM-1 • CD155 и ICAM-1 – принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов • капсидные белки ЕСНО-вирусов – с α v β 3 -интегрином • гемагглютинины внешней оболочки вируса гриппа – с остатками сиаловой кислоты • гликопротеиды внешней оболочки ВИЧ – с молекулой CD4 и рецепторами хемокинов • гликопротеиды внешней оболочки вируса простого герпеса – с гепарансульфатом и рецептором ФНО • гликопротеиды вируса Эпштейна–Барр – с рецептором фрагмента компонента комплемента C3d (CD21) на поверхности В-лимфоцитов Стадии, которые проходит вирус в организме хозяина и на клеточном уровне • Проникновение вируса в организм хозяина • Первичная репликация • Распространение внутри организма • Проникновение в чувствительные клетки и ткани путём взаимодействия с соответствующими клеточными рецепторами (вирусный тропизм) • Повреждение клеток • Встреча с защитными, том числе, иммунными факторами организма хозяина • Персистенция вируса, состояние латентности • На клеточном уровне происходит: 1-адсорбция вируса на поверхности чувствительной клетки; 2-проникновение в клетку; 3- раздевание вируса; 4-транскрипция; 5-трансляция; 6-сборка новой вирусной частицы; 7-выход вируса из клетки. Типы вирусной инфекции на клеточном и организменном уровнях Продуктивная и абортивная инфекции • Для продуктивной инфекции характерен синтез нового инфекционного вируса и цитопатические изменения в инфицированной клетке (литическая инфекция). Возникает цитоцидный тип взаимоотношений вирус-клетка, при котором резко нарушается функциональная и анатомическая организация клетки вплоть до её гибели • При абортивной инфекции инфекционные формы вируса в клетке, как правило, не образуются, происходит формирование лишь некоторых вирусспецифических продуктов (белков) • В зависимости от динамики развития инфекционного процесса вирусные инфекции могут быть острыми и хроническими Латентная и персистентная формы вирусной инфекции • Латентная инфекция предполагает отсутствие клинических проявлений и наличие вирусиндуцированных повреждений клеток, для неё характерны длительные интегративные отношения между клеточным и вирусным геномами (например, герпетическая инфекция) • Персистентная инфекция характеризуется бессимптомным течением с присутствием в организме настолько большого количества вируса, что к нему формируется состояние иммунологической толерантности (пример, лимфоцитарный хориоменингит и другие аренавирусы) Виро́иды ( англ. viroid) - и нфекционные агенты, состоящие только из кольцевой РНК . Вызывают различные болезни растений , в том числе веретеновидность клубней картофеля , экзокортис цитрусовых и карликовость хризантемы . Вироиды представляют собой ковалентно замкнутые кольцевые одноцепочечные молекулы РНК длиной от 246 до 467 нуклеотидов Вирусо́иды — кольцевые одноцепочечные фрагменты РНК , репликация и капсидирование которых зависимо от вирусов растений. Геном вирусоидов состоит из нескольких сотен нуклеотидов и кодирует лишь структурные белки Вирусоиды своим размером, структурой и механизмом репликации напоминают вироиды . Они считаются не вирусами, а субвирусными частицами. Поскольку вирусоиды зависимы от вспомогательного вируса, их классифицируют как сателлиты Прио́ны ( англ. prion от protein и infection) - особый класс инфекционных агентов , представленных белками с аномальной третичной структурой, не содержащих нуклеиновых кислот . Основной компонент прионов – аномальная изоформа прионного белка (один из белков ЦНС). Проникновение прионов в клетку приводит к нарушению конформации синтезируемого клеткой прионного белка, нарушению функции клетки и дальнейшему накоплению прионов. Прионы вызывают некоторые дегенеративные заболевания ЦНС – болезнь Крейтцфельдта–Якоба, куру, скрепи, болезнь Герстмана–Штросслера. Предполагается участие прионов в передаче человеку губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота Клетка человека Вирус гриппа А (микрофотография) Вирус гриппа А Вирус «свиного» гриппа H1N1 Вирус гриппа С (микрофотография) Вирус натуральной оспы Вирус гепатита А Вирус гепатита В Вирус гепатита С Вирус папилломы человека (микрофотография) Папилломавирусная инфекция Вирус лихорадки Западного Нила Вирус иммунодефицита человека Вирус иммунодефицита человека Вирус простого герпеса Цитомегаловирус Врождённая цитомегаловирусная инфекция Вирусы простого герпеса и папилломы человека Вирус герпеса человека 6-го типа Арбовирусы Вирус Эбола (микрофотогафия) Кожные проявления заболевания, вызванного вирусом коксаки Бактериофаг |