Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня ситуация на Земле такая, что каждый год открывают все новые и новые вирусы человека и животных, которые являются весьма опасными для здоровья человека. Люди перемещаются по странам и континентам, вступают друг с другом в различные контакты, мигрируют по экономическим, социальным, экологическим причинам. На территории планеты привнесены опасные вирусы лихорадки Рифт-Валли, Зика, Эбола, лихорадки долины Рифт, и некоторые другие. По большей части они достаточно близки по строению, и вызывают серьезные заболевания человека, являющиеся очень контагеозными и вирулентными, с высокой степенью летальности, что является серьезной угрозой для населения.

Необходимо отметить существующие эпидемии СПИДа и гепатита С, которые до настоящего времени не имеют лечения, а разрушают нашу иммунную систему с большой скоростью. В связи с этим, рассмотрение данного вопроса является весьма актуальным.

На вирусах изучаются вопросы генетики микробов и актуальные проблемы биохимии. Учёные всё более глубоко и успешно познают тончайшую структуру, биохимический состав и физиологические свойства этих ультрамикроскопических живых существ, их роль в природе, жизни человека, животного и растений. Развитие вирусологии связано с блестящими успехами молекулярной генетики. Изучение вирусов привело к пониманию тонкой структуры генов, расшифровки генетического кода, выявлению механизмов мутации. Вирусы широко применяются в работах генной инженерии. Способность вирусов приспосабливаться, вести себя непредсказуемо - не знает предела. Миллионы людей стали жертвами вирусов - возбудителей различных болезней. И всё-таки основные успехи вирусологии достигнуты в борьбе с конкретными болезнями и это даёт основание утверждать, что в нашем третьем тысячелетии вирусология займёт ведущее место.

Объектом нашего исследования является изучение неклеточной формы жизни.

Предметом исследования является изучение морфологии вирусов, и методах индикации.

Цель работы. На основе знаний особенностей биологии вирусов обосновать способы их культивирования, индикации, идентификации и методы лабораторной диагностики, вызываемых ими заболеваний.

Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

Изучить литературные данные по морфологии вирусов.

Ознакомиться с наиболее чувствительными методами диагностики вирусных инфекций.

Степень изученности данного вопроса В 1892 г. русский ученый-ботаник Д.И. Ивановский, изучая мозаичную болезнь листьев табака, установил, что заболевание это вызывается мельчайшими микроорганизмами, которые проходят через мелкопористые бактериальные фильтры. Эти микроорганизмы получили название вирусов (от лат. Virus - яд). Большой вклад в изучение вирусов внесли русские вирусологи: М.А. Морозов, Н.Ф. Гамалея, Л.А. Зильбер, М.П. Чумаков, А.А. Смородинцев, В.М. Жданов и др.

Личный вклад автора: путем изучения теоретического материала и лабораторных исследований автору удалось: трактовать морфологию и ультраструктуру вирусов. Ознакомиться с классификацией вирусов. Проанализировать особенности взаимодействия вирусов с живыми системами. Оценить результаты в живых системах. Проанализировать методы культивирования вирусов в лабораторных условиях. Трактовать современные методы лабораторной диагностики вирусных заболеваний.

Глава 1. МЕСТО ВИРУСОВ В БИОСФЕРЕ

1.1.Эволюционное происхождение

По мере изучения природы вирусов в первом полу столетии после их открытия Д.И.Ивановским (1892) формировались представления о вирусах как о мельчайших организмах. Многие ученые из других стран пытались первыми решить эту проблему. Эпитет “фильтрующийся” со временем был отброшен, так как стали известны фильтрующиеся формы или стадии обычных бактерий, а затем и фильтрующиеся виды бактерий. Наиболее правдоподобной и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из “беглой” нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом предусматривается, что такая ДНК реплицируется с использованием структур этой или другой клеток. Эти участки высокомолекулярны, имеют большую молярную массу, активно участвуют в окислительных реакциях, необратимых изменениях, обладают большей скоростью восстановления органических процессов.

На основании опытов фильтрации через градуированные линейные фильтры были определены размеры вирусов. Это явилось большим прорывом для ученых вирусологов. Размер наиболее мелких из них оказался равным 20-30 нм, а наиболее крупных - 300-400 нм. В процессе дальнейшей эволюции у вирусов менялась больше форма, чем содержание.

Таким образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать, как примитивных предшественников клеточных организмов.

1.2.Строение и свойства вирусов

Размеры вирусов колеблются от 20 до 300 нм. В связи с этим, они могут быть рассмотрены только при помощи электронной микрокопии, форма их разнообразна: от нитевидных клубочков до сложных гексаэндрических фигур, с включениями ДНК или РНК. В среднем они в 50 раз меньше бактерий. Их нельзя увидеть в световой микроскоп, так как их длины меньше длины световой волны.

Вирусы состоят из различных компонентов:

а) сердцевина генетический материал (ДНК или РНК). Генетический аппарат вируса несет информацию о нескольких типах белков, которые необходимы для образования нового вируса: ген, кодирующий обратную транскриптазу и другие.

б) белковая оболочка, которую называют аспидом.

Оболочка часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.

в) дополнительная липопротеидная оболочка.

Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина. Она встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.

Положения о том, что вирусы представляют собой полноценные организмы, позволило окончательно объединить все три названных группы вирусов - вирусы животных, растений и бактерий - в одну категорию, занимающую определенное место среди живых существ, населяющих нашу планету. Как и другие организмы, вирусы способны к размножению. Вирусы обладают определенной наследственностью, воспроизводя себе подобных. Данное положение получило подтверждение у ученых других стран, работающих над аналогичной проблемой. Наследственные признаки вирусов можно учитывать по спектру поражаемых хозяев и симптомам вызываемых заболеваний, а также по специфичности иммунных реакций естественных хозяев или искусственных иммунизируемых экспериментальных животных. Сумма этих признаков позволяет четко определить наследственные свойства любого вируса, и даже больше - его разновидностей, имеющих четкие генетические маркеры, например: нейтропность некоторых вирусов гриппа, сниженную патогенность у вакциональных вирусов и т.п.

1.3. Бактериофаги

Спустя 25 лет после открытия вируса, канадский ученый Феликс Д’Эрель, используя метод фильтрации, открыл новую группу вирусов, поражающих бактерии. Они так и были названы бактериофагами (или просто фагами). Многие ученые пытались повторить аналогичные экспериментальные исследования, но должных результатов не получили.

Заключённую в головке фага нуклеиновою кислоту защищает белковая оболочка. Она является главной субстанцией для жизнеобеспечения вируса. На нижнем своём конце головка переходит в отросток, который заканчивается шестиугольной «площадкой» (базальной пластинкой) с шестью короткими выростами (шипами) и шестью длинными фибриллами (нитями). Отросток окружён чехлом по всей длине, от головки до пластинки. Отростки являются рецепторами, узнающими рецепторы на поверхности бактериальных клеток, которые являются транспортными белками, осуществляющими процессы поступления и выделения веществ из клетки. Это взаимодействие носит высокоспецифичный характер. Благодаря чему, бактериофаг подходит как “ключ к замку”, только для определенного штамма бактериальных клеток. Бактериофаги играют важную эволюционную роль в формировании новых штаммов бактериальных клеток в связи со способностью умеренных фагов интегрироваться с ДНК клетки-хозяина, захватывать часть клеточной ДНК из одной бактериальной клетки и приносить её в геном другой клетки, в процессе трансдукции. Этот процесс обеспечивает обмен генетической информации между бактериями одного или разных штаммов, и заменяет отсутствующий у бактерий типичный половой процесс.

Жизненный цикл фага составляет 30 минут, но бывает временной отрезок увеличивается до 1 часа, или уменьшается до 15 минут, в зависимости от условий окружающей среды: температуры, влажности, давления, плотности атмосферных слоев. Освобождающиеся в процессе репродукции вирусные частицы участвуют в заражении здоровых клеток, что приводит к гибели всей популяции бактерий, актиномицетов, риккетсий, трепаносом, грибов рода Кандида.

Данное свойство бактериофагов разрушать бактерии используется для предупреждения и лечения бактериальных заболеваний, как правило желудочно-кишечного тракта, а именно сальмонеллеза, стафилококка и других энтеробактерий, некоторых других инфекций Через 10-15 минут после введения бактериофагов в организм возбудителя чумы, брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллеза обезвреживаются. Таким образом, бактериофаги являются эффективными и безопасными с точки зрения здоровья человека источниками биологической защиты его организма. Страны Запада, заинтересованные в получении противо вирусологических материалов, вакцин, ферментов, вложили большие капиталы в разработку, внедрение, приобретение дорогостоящих медикаментов. Это было одним из направлений защитной политики государства

Но у этого метода есть серьезный недостаток. Бактерии более изменчивы (в плане защиты от фагов) чем бактериофаги, поэтому бактериальные клетки относительно быстро становятся нечувствительным к фагам. Этот способ защиты организма человека невозможно использовать, если кроме клеточной стенки бактериальные клетки имеют слизистые чехлы и слои и капсулы. Эти образования на поверхности бактерий надежно защищают их от проникновения бактериофагов в клетки, так как они неспособны адсорбироваться на их поверхности, а это обязательные условия для начала проникновения вируса в бактериальную клетку.

ГЛАВА 2.ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА

Лабораторные исследования играют важную роль в установлении диагноза инфекционных болезней. История развития лабораторной диагностики достаточно обширна. В начале своего исторического развития, в качестве основного лабораторного метода исследования использовали организмы животных. Диагностика была процессом трудоемким и дорогостоящим. И о наличии вирусной инфекции судили по характеру поражения внутренних органов животных. Этот организменный уровень исследования, был заменен, когда в лабораторную практику были введены куриные эмбрионы. Это стало возможным, благодаря тому, что в 1941 году американский вирусолог Хернст обнаружил феномен гемагглютинации—это способность вирусов склеивать эритроциты, которые являются переносчиками кислорода и выполняют ряд важнейших функций. Данную проблему изучают многие ученые. Эта модель стала основой для изучения взаимодействия вируса и клетки. В основе механизма реакции гемагглютинации лежит механизм вирусной адсорбции на поверхностной мембране эритроцитов, в результате чего происходит их склеивание, так как одна вирусная частица может захватывать несколько эритроцитов. Открытие возможности культивирования клеток в искусственных условиях, явилось революционным событием, послужившим для выделения, диагностики и изучения большого количества вирусов. Появилась возможность получения культуральных вакцин.

Лабораторные методы диагностики различны по чувствительности и специфичности.

2.1 Микробиологический метод

Микробиологический метод диагностики основан на обнаружении возбудителей в биологическом материале. Используют светооптическую и электронную микроскопию.

Микробиологический метод широко применяют в диагностике инфекционных болезней бактериальной, протозойной этиологии и, реже, вирусных болезней.

Лабораторная диагностика инфекционных заболеваний проводится по трем основным направлениям:

поиск возбудителя в материале, взятом у пациента (фекалий, мочи, мокроты, крови, гнойного отделяемого и т.д.);

определение специфических антител в сыворотке - серологической диагностики;

определение человеческого тела повышенная чувствительность к инфекционным агентам - аллергический метод.

Для выявления инфекционного агента и его идентификацию (определение вида возбудителя) используют три метода: микроскопические, микробиологические (бактериологические) и биологические.

Микроскопический метод позволяет обнаружить возбудитель непосредственно в материале, взятом у пациента. Этот метод имеет решающее значение для диагностики гонореи, туберкулеза, заболеваний, вызванных простейшими: малярии, лейшманиоза, балантидиаза, амебиаза. Особенности микроскопического метода для этих инфекций вызваны возбудителями значительных морфологических различий этих заболеваний. Особенности морфологии патогенных микроорганизмов играют важную роль в диагностике. Тем не менее, микроскопический метод не позволяет диагноз при таких инфекциях, таких как тиф и паратиф, дизентерия, потому что они различить их агенты морфологически невозможно (все грамотрицательные палочки). Для того, чтобы различать одинаковую морфологию микроорганизмов, они должны получить в чистой культуре и определить, что можно сделать с помощью микробиологического (бактериологического) метода исследования.

Эффективность микроскопического метода определяется его чувствительностью и специфичностью. Специфичность ограничивается возможной ошибочной идентификацией возбудителя из-за артефактов. Кроме того, при проведении микроскопического исследования имеют значение техника исследования.

2.2. Бактериологический метод

Применение бактериологического метода дает возможность выделить возбудителя в чистой культуре из материала, полученного от больного, и идентифицировать его на основании изучения комплекса свойств. Бактериологические лаборатории призваны осуществлять диагностику бактериологических болезней, контролировать заболевания животных, участвовать в организации и проведении противоэпидемиологических мероприятий и ликвидаций вирусных болезней. Большинство бактерий способны к культивированию на различных искусственных питательных средах. Основным критериями, которые должны обладать питательные среды это прежде всего их питательность. Достаточное количество белков, ферментов, ростовых гормонов, которые стабилизируют условия питательности и хорошего обогащения среды. Основным уплотняющим агентом для среды является полисахарид- агар-агар. С его помощью питательные среды являются более плотными, что существенно сыграло важную роль в культивировании микроорганизмов, поэтому бактериологический метод имеет важное значение в диагностике многих инфекционных болезней.

В случае получения положительного результата бактериологический метод позволяет определить чувствительность выделенного возбудителя к антимикробным препаратам. Однако эффективность указанного исследования зависит от многих параметров, в частности от условий сбора материала и его транспортировки в лабораторию. Микробиологический метод заключается в посеве исследуемого материала на питательную среду, чистой культуры изоляции и идентификации возбудителя. Если инфекционные агенты (риккетсии, вирусы, простейшие, некоторые) не растут на искусственных средах или необходимо изолировать возбудитель микробных ассоциаций, а затем использовать метод заражения восприимчивых животных биологии.

2.3.Вирусологический метод

Вирусологический метод включает два основных этапа: выделение вирусов и их идентификацию. Материалами могут быть кровь, другие биологические и патологические жидкости, биоптаты органов и тканей.

Вирусологическое исследование крови часто проводят с целью диагностики арбовирусных инфекций. Если необходимо использовать готовую структуры клеток и среды для них, отпадает необходимость в других биоматериалов. Вирусологические исследования с использованием культур клеток стоят на 2 месте по доступности для лабораторных испытаний. В слюне могут быть обнаружены вирусы бешенства, эпидемического паротита, простого герпеса. Носоглоточные смывы служат для выделения возбудителей гриппа и других ОРВИ, кори. В смывах с конъюнктивы обнаруживают аденовирусы. Из фекалий выделяют различные энтеро-, адено-, рео- и ротавирусы.

Для выделения вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы, иногда лабораторных животных.Страны Запада, заинтересованные в получении противовирусологических материалов, вакцин, ферментов, вложили большие капиталы в разработку, внедрение, приобретение,дорогостоящих медикаментов. Это было одним из направлений защитной политики государства Большинство патогенных вирусов отличает наличие тканевой и типовой специфичности", например, полиовирус репродуцируется только в клетках приматов, поэтому для выделения определенного вируса используют соответствующую культуру ткани. Для выделения неизвестного возбудителя целесообразно одномоментно заражать 3—4 культуры клеток, предполагая, что одна из них может оказаться чувствительной. Наличие вируса в зараженных культурах определяют по развитию специфической дегенерации клеток, т.е. цитопатогенному действию, обнаружению внутриклеточных включений, а также на основе выявления специфического антигена методом иммунофлюоресценции, положительных реакций гемадсорбции и гемагглютинации. Эмбрионы птиц с их малодифференцированными тканями пригодны для культивирования очень многих вирусов. Чаще всего используют эмбрионы кур. При размножении в эмбрионах вирусы могут вызвать их гибель (арбовирусы), появление изменений на хорион-аллантоисной оболочке (оспенные вирусы) или в теле эмбриона, накопление в эмбриональных жидкостях гемагглютининов (вирусы гриппа, паротита) и комплементсвязывающего вирусного антигена.

Вирусы идентифицируют с помощью иммунологических методов: реакции торможения гемагглютинации, связывания комплемента, нейтрализации, преципитации в геле, иммунофлюоресценции.

2.4 Биологический метод

Биологический метод состоит в заражении различным материалом (клиническим, лабораторным) лабораторных животных для индикации возбудителя, а также для определения некоторых свойств микроорганизмов, характеризующих их патогенность (токсигенность, токсичность, вирулентность). В качестве лабораторных животных используют белых мышей, белых крыс, морских свинок, кроликов и др.

Воспроизведение заболевания у животного — абсолютное доказательство патогенности выделенного микроорганизма (в случае бешенства, столбняка и др.). Поэтому биологическая проба на животных является ценным и достоверным диагностическим методом, особенно при тех инфекциях, возбудители которых в исследуемых биологических средах организма человека содержатся в малых концентрациях и плохо или медленно растут на искусственных средах.

2.5 Иммунологический метод

Иммунологический метод (серологический) включает исследования сыворотки крови, а также других биологических субстратов для выявления специфических антител и антигенов. Классическая серодиагностика основана на определении антител к выявленному или предполагаемому возбудителю. Положительный результат реакции свидетельствует о наличии в исследуемой сыворотке крови антител к антигенам возбудителя, отрицательный результат указывает на отсутствие таковых. Обнаружения в исследуемой сыворотке крови антител к возбудителю ряда инфекционных болезней недостаточно для постановки диагноза, поскольку оно может отражать наличие постинфекционного или поствакцинального иммунитета, поэтому исследуют «парные» сыворотки крови, первую, взятую в первые дни болезни, и вторую, взятую с интервалом 7—10 дней. В этом случае оценивают динамику нарастания уровня антител.

Диагностически значимо увеличение титра антител в исследуемой сыворотке крови не менее чем в 4 раза относительно первоначального уровня. Этот феномен называют сероконверсией. Белковые компоненты встраиваются самостоятельно в пептидные цепи. При редких инфекционных болезнях, а также вирусных гепатитах, ВИЧ-инфекции и некоторых других факт наличия антител свидетельствует об инфицированности пациента и имеет диагностическое значение.

Кроме определения титра антител, при проведении серологических исследований можно установить изотип антител. Известно, что при первой встрече организма человека с возбудителем в остром периоде болезни выявляют более быстрое нарастание антител, принадлежащих к IgM, уровень которых, достигая максимального значения, затем снижается. В более поздние сроки болезни повышается количество IgG-антител, которые дольше сохраняются и определяются в периоде ре-конвалесценции. При повторной встрече с возбудителем благодаря иммунологической памяти реакции гуморального иммунитета проявляются более быстрой продукцией IgG-анти-тел, а антитела класса М вырабатываются в незначительном количестве. Обнаружение IgM-антител свидетельствует о наличии текущего инфекционного процесса, а наличие IgG-антител — о перенесенной в прошлом инфекции или поствакцинальном иммунитете.

Учитывая особенности первичного и вторичного иммунного ответа, анализ соотношения IgM- и IgG-антител позволяет в некоторых случаях дифференцировать стадию инфекционного процесса (разгар заболевания, реконвалесценция, рецидив). Например, в случае вирусного гепатита А (ГА) надежным методом диагностики служит определение анти-HAV IgM-антител в сыворотке крови. Их выявление свидетельствует о текущей или недавно возникшей HAV-инфекции. Белковые компоненты встраиваются самостоятельно в пептидные цепи.

Серологическое исследование для обнаружения антител при инфекционных заболеваниях является более доступным методом лабораторной диагностики, чем выделение возбудителя. Иногда положительная серологическая реакция служит единственным доказательством встречи и взаимодействия организма с возбудителем соответствующего инфекционного заболевания. Кроме того, ряд заболеваний со сходной клинической картиной (например, риккетсиозы, энтеровирусные инфекции) могут быть дифференцированы лишь серологически, что отражает значение серологических методов в диагностике инфекционных болезней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Адрианов В. В., ВасилюкН. А. «Общая и частная вирусология» 27 (4): 50—56. 2012.

2. Балин Р.М., Баранова А.П. «Бактериофаги» - М.: Медицина, 1997. - 236 с.

3. Бактериологический метод. / Под ред. А.М. Вейна. — М.: МИА, 2003. — 752 с.

4. Жемайтите Д.И. Лабораторная диагностика инфекционных заболеваний. В кн: Анализ вирусов. - Вильнюс, 1982. - С. 22-32

5. Клецкин С.З. Вирусологический анализ. - М.: ВНИИМИ, 1979. -116 с.

6. Миронова Т.Ф., Миронов В.А. Клинический aнализ вирусов. - Челябинск, 1998. - 162 с.

7. Нагорная Н.В., Мустафина А.А. Инфекционные вирусы. Часть I // Здоровье ребенка. — 2007. — № 5 (8).

8. Oкунева Г.Н., Власов Ю.А., Шевелева Л.Т. Микробиология. - Новосибирск: Наука, 2000. - 280 с.

9. Рясик, Ю. В. Вирусы / Ю. В. Рясик, В. И. Циркин // Сибирский медицинский журнал. 2007. - Т. 72. -№5.-С. 49-52.

10. Сметнев, А. С. Бактериофаги. / А. С. Сметнев, О. И. Жаринов, В. Н. Чубучный // Кардиология. 1999. - № 4 . - С. 49-51.

11. Вирус иммунодефицита./ А. Р. Наниева и др. // Здоровье населения и среда обитания. 2011. - № 4. - С. 22-24.

12. Фокин, В. Ф. Вопросы вирусологии / В. Ф. Фокин, Н. В. Пономарева // Функциональная вирусология: хрестоматия / под ред. Н. Н. Боголепова, В. Ф. Фокина. -М.: Научный мир, 2004. С. 349-368.

13. Фокин, В. Ф. Строение вирусов / В. Ф. Фокин, Н. В. Пономарева. М.: Антидор, 2003. - 288 с.

Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira.

Отличительные признаки:

2) не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;

3) не имеют клеточной организации;

4) обладают дизъюнктивным (разобщенным) способом репродукции (синтез белков и нуклеиновых кислот происходит в разных местах и в разное время);

6) вирусы проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).

По форме вирионы могут быть:

1) округлыми;

2) палочковидными;

3) в виде правильных многоугольников;

4) нитевидными и др.

Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм.

В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.

Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур.

Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил.

ДНК может быть:

1) двухцепочечной;

2) одноцепочечной;

3) кольцевой;

4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;

5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.

РНК может быть:

1) однонитевой;

2) линейной двухнитевой;

3) линейной фрагментированной;

4) кольцевой;

Вирусные белки подразделяют на:

1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, или белки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации;

2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический (образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный;

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходит взаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции.

Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:

а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой);

б) ферменты (могут разрушать мембраны);

в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию);

г) элементы клетки хозяина.

2. Взаимодействие вирусов с клеткой хозяина

Взаимодействие идет в единой биологической системе на генетическом уровне.

Существует четыре типа взаимодействия:

1) продуктивная вирусная инфекция (взаимодействие, в результате которого происходит репродукция вируса, а клетки погибают);

2) абортивная вирусная инфекция (взаимодействие, при котором репродукции вируса не происходит, а клетка восстанавливает нарушенную функцию);

3) латентная вирусная инфекция (идет репродукция вируса, а клетка сохраняет свою функциональную активность);

4) вирус-индуцированная трансформация (взаимодействие, при котором клетка, инфицированная вирусом, приобретает новые, ранее не присущие ей свойства).

После адсорбции вирионы проникают внутрь путем эндоцитоза (виропексиса) или в результате слияния вирусной и клеточной мембран. Образующиеся вакуоли, содержащие целые вирионы или их внутренние компоненты, попадают в лизосомы, в которых осуществляется депротеинизация, т. е. «раздевание» вируса, в результате чего вирусные белки разрушаются. Освобожденные от белков нуклеиновые кислоты вирусов проникают по клеточным каналам в ядро клетки или остаются в цитоплазме.

Нуклеиновые кислоты вирусов реализуют генетическую программу по созданию вирусного потомства и определяют наследственные свойства вирусов. С помощью специальных ферментов (полимераз) снимаются копии с родительской нуклеиновой кислоты (происходит репликация), а также синтезируются информационные РНК, которые соединяются с рибосомами и осуществляют синтез дочерних вирусных белков (трансляцию).

После того как в зараженной клетке накопится достаточное количество компонентов вируса, начинается сборка вирионов потомства. Процесс этот происходит обычно вблизи клеточных мембран, которые иногда принимают в нем непосредственное участие. В составе вновь образованных вирионов часто обнаруживаются вещества, характерные для клетки, в которой размножается вирус. В таких случаях заключительный этап формирования вирионов представляет собой обволакивание их слоем клеточной мембраны.

Последним этапом взаимодействия вирусов с клетками является выход или освобождение из клетки дочерних вирусных частиц. Простые вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают в межклеточное пространство. Другие вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, выходят из клетки путем почкования. При этом клетка длительное время сохраняет жизнеспособность. В отдельных случаях вирусы накапливаются в цитоплазме или ядре зараженных клеток, образуя кристаллоподобные скопления – тельца включений.

ЛЕКЦИЯ № 5.

ВИРУСОЛОГИЯ.

Все вирусы существуют в двух качественно разных формах. Внеклеточная форма – вирион – включает в себя все составные элементы вирусной частицы. Внутриклеточная форма – вирус – может быть представлена лишь одной молекулой нуклеиновой кислоты, т.к. попадая в клетку, вирион распадается на составные элементы. В то же время внутриклеточный вирус есть самореплицирующаяся форма, не способная к делению. На этом основании определение вируса предполагает принципиальное различие между клеточными формами существования (бактерии, грибы, простейшие), размножающихся делением, и реплицирующейся формой, воспроизводящейся из вирусной нуклеиновой кислоты. Но этим не ограничиваются отличительные признаки вирусов от про- и эукариот. К принципиальным отличиям относятся:

1. наличие одного типа нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК);

2. отсутствие клеточного строения и белоксинтезирующих систем;

3. возможность интеграции в клеточный геном и синхронной с ним репликации.

Форма вириона может быть самой различной (палочковидные, эллипсоидные, сферические, нитевидные, в виде сперматозоида), что является одним из признаков таксономической принадлежности данного вируса.

Размеры вирусов настолько малы, что сопоставимы с толщиной клеточной оболочки. Наиболее мелкие (парвовирусы) имеют размер 18 нм, а наиболее крупные (вирус натуральной оспы) – около 400 нм.

В основу классификации вирусов положен тип нуклеиновой кислоты, образующей геном, что позволило выделить два подцарства:

рибовирусы – РНК-содержащие или РНК-вирусы;

дезоксирибовирусы – ДНК-содержащие или ДНК-вирусы.

Подцарства делятся на Семейства, Подсемейства, Роды и Виды.

При систематизации вирусов выделены следующие основные критерии: сходство нуклеиновых кислот, размеры, наличие или отсутствие суперкапсида, тип симметрии нуклеокапсида, характеристика нуклеиновых кислот, полярность, количество нитей в молекуле, наличие сегментов, наличие ферментов, внутриядерная или цитоплазматическая локализация, антигенная структура и иммуногенность, тропизм к тканям и клеткам, способность образовывать тельца включений. Дополнительный критерий – симптоматология поражений, т.е. способность вызывать генерализованные или органоспецифические инфекции.

По структурной организации различают простоорганизованные ("голые") и сложноорганизованные ("одетые") вирусы.

Структура простого вириона устроена таким образом, что вирусная нуклеиновая кислота, т.е. генетический материал вируса надежно защищен симметричной белковой оболочкой – капсидом , функциональная и морфологическая совокупность которых образует нуклеокапсид .

Капсид имеет строго упорядоченную структуру, в основе которой лежат принципы спиральной или кубической симметрии. Его образуют одинаковые по строению субъединицы – капсомеры , организованные в один или два слоя. Число капсомеров строго специфично для каждого вида и зависит от размеров и морфологии вирионов. Капсомеры, в свою очередь, образованы молекулами белка – протомерами . Они могут быть мономерными - составлены одним полипептидом или полимерными - составлены несколькими полипептидами. Симметричность капсида объяснима тем, что для упаковки генома требуется большое количество капсомеров, а компактное их соединение возможно только при симметричном расположении субъединиц. Формирование капсида напоминает процесс кристаллизации и протекает по принципу самосборки. Основные функции капсида определяются защитой вирусного генома от внешних воздействий, обеспечением адсорбции вириона на клетке, проникновением генома в клетку в результате взаимодействия капсида с клеточными рецепторами, обуславливают антигенные и иммуногенные свойства вирионов.

Нуклеокапсид повторяет симметрию капсида. При спиральной симметрии взаимодействие нуклеиновой кислоты и белка в нуклеокапсиде осуществляется по одной оси вращения. Каждый вирус со спиральной симметрией обладает характерной длиной, шириной и периодичностью. Большинство патогенных для человека вирусов, в том числе вирус гриппа, имеют спиральную симметрию. Организация по принципу спиральной симметрии придает вирусам палочковидную или нитевидную форму. Такое расположение субъединиц образуется полый канал, внутри которого компактно уложена молекула вирусной нуклеиновой кислоты. Ее длина может во много раз превышать длину вириона. У вируса табачной мозаики, например, длина вириона составляет 300 нм, а его РНК достигает величины 4000 нм. При такой организации белковый чехол лучше защищает наследственную информацию, но требует большего количества белка, т.к. покрытие состоит из сравнительно крупных блоков. При кубической симметрии нуклеиновая кислота окружена капсомерами, образующими икосаэдр – многогранник с 12 вершинами, 20 треугольными гранями и 30 углами. Организация вириона по этому принципу придает вирусам сферическую форму. Принцип кубической симметрии – самый экономичный для формирования замкнутого капсида, т.к. для его организации используются небольшие белковые блоки, образующие большое внутреннее пространство, в которое свободно укладывается нуклеиновая кислота.

Некоторые бактериофаги имеют двойную симметрию , когда головка организована по принципу кубической, а отросток – по принципу спиральной симметрии.

Для вирусов больших размеров характерно отсутствие постоянной симметрии .

Неотъемлемым структурно-функциональным компонентом нуклеокапсида являются внутренние белки , обеспечивающие правильную суперспирализованную упаковку генома, выполняющие структурную и ферментативную функции.

Функциональная специфичность вирусных ферментов определяется местом их локализации и механизмом образования. На основании этого вирусные ферменты разделяют на вирусиндуцированные ивирионные . Первые закодированы в вирусном геноме, вторые – входят в состав вирионов. Вирионные ферменты также разделяют на две функциональные группы: ферменты первой группы обеспечивают проникновение вирусных нуклеиновых кислот в клетку и выход дочерних популяций; ферменты второй группы участвуют в процессах репликации и транскрипции вирусного генома. Наряду с собственными, вирусы активно используют клеточные ферменты, которые не являются вирусоспецифическими. Но их активность может модифицироваться в процессе репродукции вируса.

Существует группа т.н. сложноорганизованных или "одетых" вирусов , которые, в отличие от "голых" , имеют поверх капсида особую липопротеиновую оболочку – суперкапсид или пеплос , организованный двойным слоем липидов и специфичными вирусными гликопротеинами, пронизывающими липидный бислой и образующими выросты-шипы (пепломеры или суперкапсидные белки ). Поверхностные суперкапсидные белки – важный компонент, облегчающий проникновение вирусов в чувствительные клетки. Именно этими специальными белками, названными F-белками (fusio - слияние), обеспечивается слияние вирусных суперкапсидов и клеточных мембран. Суперкапсид формируется на поздних этапах репродуктивного цикла при отпочковывании дочерних популяций и является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. Так, состав липидов зависит от характера "почкования" вирусной частицы. Например, у вируса гриппа состав липидного бислоя аналогичен таковому клеточных мембран. Т.к. герпесвирусы почкуются через ядерную мембрану, то набор липидов их суперкапсида отражает состав ядерной мембраны. Сахара, входящие в состав гликопротеинов, также происходят от клетки-хозяина.

На внутренней поверхности суперкапсида т.н. матричными белками (М-белки ) сформирован структурный слой, способствующий взаимодействию суперкапсида с нуклеокапсидом, что исключительно важно на заключительных этапах самосборки вирионов.

Тем не менее, главным структурным и функциональным компонентом вируса является его геном, определяющий все свойства вирусной частицы, как внутри, так и вне клетки-мишени. В геноме зашифрована информация о морфологических, биохимических, патогенных и антигенных свойствах его носителя. Геном вирусной частицы гаплоидный. Нуклеиновые кислоты представлены однонитевыми молекулами РНК или двунитевыми молекулами ДНК. Исключение составляют реовирусы, геном которых образован двумя нитями РНК и парвовирусы, у которых геном представлен в виде одной нити ДНК. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты.

Вирусные ДНК организованы как циркулярные ковалентно сцепленные суперспирализованные или линейные структуры с молекулярной массой от 1 · 10 6 до 1 ·10 8 , что от 10 до 100 раз меньше молекулярной массы бактериальных ДНК. Геном содержит до нескольких сотен генов. Транскрипция вирусной ДНК осуществляется в ядре зараженной клетки. Нуклеотидные последовательности встречаются однократно, но на концах молекулы имеются прямые и инвертированные (развернутые на 180 о) повторяющиеся нуклеотидные последовательности. Этим обеспечивается способность молекулы ДНК замыкаться в кольцо. Кроме того, они являются своеобразными маркерами вирусной ДНК.

Вирусные РНК представлены одно- и двунитевыми молекулами и по своему химическому составу не отличаются от РНК клеточного происхождения. Однонитевые молекулы могут быть сегментированы, что ведет к увеличению кодирующей ёмкости генома. Кроме того, в них имеются спиральные участки типа двойной спирали ДНК, образующиеся за счет спаривания комплементарных азотистых оснований. Двунитевая РНК может быть линейной и кольцевой.

В зависимости от специфики внутриклеточного поведении и выполняемых функций вирусные РНК делят на группы:

1. Плюс-нити РНК , обладающие способностью транслировать закодированную в ней информацию на рибосомы клетки-мишени, т.е. выполнять функцию мРНК. РНК плюс-нитевых вирусов имеют характерные модифицированные концы в виде "шапочки", необходимые для специфического распознавания рибосом. Их называют плюс-нитями или позитивным геномом.

2. Минус-нити РНК не способны транслировать генетическую информацию непосредственно на рибосомы и не могут функционировать как мРНК. Однако являются матрицей для синтеза мРНК. Их называют минус-нитями или негативный геном.

3. Двойные нити, одна из которых функционирует как –РНК, другая, комплементарная ей – как +РНК.

Многие вирусные нуклеиновые кислоты +РНК и ДНК-содержащих вирусов инфекционны сами по себе, т.к. содержат всю генетическую информацию, необходимую для синтеза новых вирусных частиц. Эта информация реализуется после проникновения вириона в чувствительную клетку. Двунитевые РНК и большинство –РНК инфекционных свойств проявлять не могут.

Взаимодействие вируса с клеткой-мишенью – сложный и многоступенчатый процесс сосуществования двух форм живой материи – доклеточной и клеточной. Здесь проявляется весь комплекс воздействий вирусного генома на генетически закодированные биосинтетические процессы клетки хозяина.

Реализация репродуктивного цикла в значительной степени зависит от типа инфицирования клетки и характера взаимодействия вируса с чувствительной (могущей быть инфицированной) клеткой.

В вирус-инфицированной клетке возможно пребывание вирусов в различных состояниях:

1. воспроизводство многочисленных новых вирионов;

2. пребывание нуклеиновой кислоты вируса в интегрированном состоянии с хромосомой клетки в виде провируса;

3. существование в цитоплазме клетки в виде кольцевых нуклеиновых кислот, напоминающих плазмиды бактерий.

Именно этими состояниями определяется широкий диапазон нарушений, вызываемых вирусом: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся гибелью клетки, до продолжительного взаимодействия вируса с клеткой в виде латентной (скрытой) инфекции или злокачественной трансформации клетки.

Выделено четыре типа взаимодействия вируса с чувствительной клеткой:

1. Продуктивный тип – завершается образованием нового поколения вирионов и выход их в результате лизиса зараженных клеток (цитолитическая форма ), либо выход из клетки без ее разрушения (нецитолитическая форма ). По нецитолитическому типу взаимодействия чаще всего протекают персистирующие хронические инфекции , характеризующиеся образованием дочерних популяций возбудителя после завершения острой фазы болезни. Гибель клетки вызывается ранним подавлением синтеза клеточных белков, накоплением токсических и специфически повреждающих вирусных компонентов, повреждением лизосом и высвобождением их ферментов в цитоплазму;

2. Интегративный тип , или вирогения – характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и последующим функционированием как ее составная часть с совместной репликацией. По такому типу взаимодействия протекают латентное инфицирование , лизогения бактерий и вирусная трансформация клеток ;

3. Абортивный тип – не завершается образованием новых вирионов, поскольку инфекционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов. Происходит при взаимодействии вируса с покоящейся клеткой, либо при инфицировании клетки дефектным вирусом.

Дефектными могут быть как вирусы, так и вирионы.

Дефектные вирусы существуют как самостоятельные виды и функционально неполноценны, т.к. для их репликации необходим "вирус-помошник", т.е. дефект определяется неполноценностью генома. Делятся на 3 группы:

1. Дефектные интерферирующие частицы , представляющие собой вирионы, содержащие только часть генетической информации исходного вируса и реплицируется только при участии родственного "вируса-помощника";

2. Вирусы-спутники от предыдущих отличаются тем, что для своей репродукции требуют участия любого "вируса-помощника", не обязательно родственного;

3. Интегрированные геномы представляют собой провирусы, т.е. вирусные геномы, встроенные в хромосому клетки, но утратившие способность к превращению в полноценный вирус;

Дефектные вирионы составляют группу, формирующуюся при образовании больших дочерних популяций, и их дефектность определяется главным образом морфологической неполноценностью (пустые капсиды, безоболочечные нуклеокапсиды и др.). Особая форма дефектных вирионов – псевдовирионы, имеющие нормальный капсид, содержащий часть собственной нуклеиновой кислоты и фрагменты нуклеиновой кислоты хозяина, либо часть хромосомы клетки хозяина и часть нуклеиновой кислоты другого вируса.

Значение дефектных вирусов состоит в их способности переносить генетический материал из клетки-донора в клетку-реципиент.

4. Интерференция вирусов – происходит при инфицировании клетки двумя вирусами и возникает не при всякой комбинации возбудителей. Интерференция реализуется либо за счет индукции одним вирусом клеточных ингибиторов, подавляющих репродукцию другого, либо за счет повреждения рецепторного аппарата или метаболизма клетки первым вирусом, что исключает возможность репродукции второго. Различают гомологичную (родственные вирусы) и гетерологичную (неродственные вирусы) интерференцию.

По характеру взаимодействия генома вируса с геномом клетки различают автономное и интеграционное инфицирование . При автономном инфицировании геном вируса не интегрирован в геном клетки, тогда как при интеграционном происходит интеграция вирусного генома в клеточный.

Продуктивный тип взаимодействия вируса с клеткой , т.е. репродукция вируса представляет собой уникальную форму выражения чужеродной (вирусной) генетической информации в клетках человека, животных, растений и бактерий, которая состоит в подчинении клеточных матрично-генетических механизмов вирусной информации. Это сложнейший процесс взаимодействия двух геномов протекающий в 6 стадий:

1. адсорбция вирионов;

2. проникновение вируса в клетку;

3. "раздевание" и высвобождение вирусного генома;

4. синтез вирусных компонентов;

5. формирование вирионов;

6. выход вирионов из клетки.

Первая стадия репродукции – адсорбция , т.е. прикрепление вириона к поверхности клетки. Она протекает в две фазы. Первая фаза – неспецифическая , обусловленная ионным притяжением и другими механизмами взаимодействия между вирусом и клеткой. Вторая фаза – высокоспецифическая , обусловленная гомологией и комплементарностью рецепторов чувствительных клеток и узнающих их белковых лигандов вирусов. Узнающие и взаимодействующие вирусные белки называются прикрепительными и представлены гликопротеинами, в составе липопротеиновой оболочки капсида или суперкапсида вируса.

Специфические рецепторы клеток имеют различную природу, являясь белками, липидами, углеводными компонентами белков и липидов. Одна клетка может нести от десяти до ста тысяч специфических рецепторов, что позволяет закрепиться на ней десяткам и сотням вирионов. Количество инфекционных вирусных частиц, адсорбированных на клетке, определяет термин "множественность заражения" . Тем не менее, инфицированная вирусом клетка в большинстве случаев толерантна к повторному заражению гомологичным вирусом.

Наличие специфических рецепторов лежит в основе тропизма вирусов к определенным клеткам, тканям и органам.

Вторая стадия – проникновение вируса в клетку может происходить несколькими путями.

1. Рецепторно-зависимый эндоцитоз происходит в результате захватывания и поглощения вириона чувствительной клеткой. При этом клеточная мембрана с прикрепленным вирионом впячивается с образованием внутриклеточной вакуоли (эндосомы), содержащей вирус. Далее происходит слияние липопротеиновой оболочки вируса с мембраной эндосомы и выход вируса в цитоплазму клетки. Эндосомы объединяются с лизосомами, которые разрушают оставшиеся вирусные компоненты.

2. Виропексис – заключается в слиянии вирусного суперкапсида с клеточной или ядерной мембраной и происходит при помощи специального белка слияния – F-белка , входящего в состав суперкапсида. В результате виропексиса капсид оказывается внутри клетки, а суперкапсид вместе с белком интегрирует (встраивается) в плазматическую или ядерную мембрану. Присущ только сложно устроенным вирусам.

3. Фагоцитоз – по средствам которого вирусы проникают в фагоцитирующие клетки, что приводит к незавершенному фагоцитозу.

Третья стадия – "раздевания" и высвобождения вирусного генома происходит в результате депротеинизации, модификации нуклеокапсида, удаления поверхностных вирусных структур и высвобождения внутреннего компонента, способного вызвать инфекционный процесс. Первые этапы "раздевания" начинаются еще в процессе проникновения в клетку путем слияния вирусных и клеточных мембран или при выходе вируса из эндосомы в цитоплазму. Последующие этапы тесно связаны с их внутриклеточным транспортом к местам депротеинизации. Для разных вирусов существуют свои специализированные участки "раздевания". Транспорт к ним осуществляется с помощью внутриклеточных мембранных пузырьков, в которых вирус переносится на рибосомы, эндоплазматическую сеть или в ядро.

Четвертая стадия – синтез вирусных компонентов начинается в момент теневой или эклипс-фазы, которая характеризуется исчезновением вириона. Теневая фаза заканчивается после образования составных компонентов вируса, необходимых для сборки дочерних популяций. Вирус использует для этого генетический аппарат клетки, подавляя необходимые ей самой синтетические реакции. Синтез белков и нуклеиновых кислот вируса, т.е. его репродукция, разобщен во времени и пространстве, осуществляется в разных частях клетки и называется дизъюнктивным.

В зараженной клетке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков:

- неструктурных белков , обслуживающих внутриклеточную репродукцию вируса на разных его этапах к которым относятся РНК- или ДНК-полимерезы, обеспечивающие транскрипцию и репликацию вирусного генома, белки-регуляторы, предшественники вирусных белков, ферменты, модифицирующие вирусные белки;

- структурных белков , входящих в состав вириона (геномные, капсидные и суперкапсидные).

Синтез белков в клетке осуществляется в соответствии с процессами транскрипции путем "переписывания" генетической информации с нуклеиновой кислоты в нуклеотидную последовательность информационной РНК (иРНК) и трансляции (считывания) иРНК на рибосомах с образованием белков. Термином "трансляция" называют механизмы, при помощи которых последовательность нуклеиновых оснований иРНК переводится в специфическую последовательность аминокислот в синтезируемом полипептиде. При этом происходит дискриминация клеточных иРНК и синтетические процессы на рибосомах переходят под вирусный контроль. Механизмы передачи информации в отношении синтеза иРНК у разных групп вирусов неодинаковы.

Двунитевые ДНК-содержащие вирусы реализуют генетическую информацию так же, как и клеточный геном, по схеме: геномная ДНК вируса → транскрипция иРНК →трансляция вирусного белка . При этом, ДНК-содержащие вирусы, геномы которых транскрибируются в ядре, используют для этого процесса клеточную полимеразу, а геномы которых транскрибируются в цитоплазме – собственную вирусоспецифическую РНК-полимеразу.

Геном –РНК-содержащих вирусов служит матрицей, с которой транскрибируется иРНК, при участии вирусоспецифической РНК-полимеразы. Синтез белка у них происходит по схеме: геномная РНК вируса →транскрипция иРНК →трансляция белка вируса .

Особняком стоит группа РНК-содержащих ретровирусов, к которой относятся вирусы иммунодефицита человека и онкогенные ретровирусы. Они имеют уникальный путь передачи генетической информации. Геном этих вирусов состоит из двух идентичных молекул РНК, т.е. является диплоидным. В составе ретровирусов есть особый вирусоспецифический фермент – обратная транскриптаза , или ревертаза , с помощью которой осуществляется процесс обратной транскрипции. Заключается он в следующем: на матрице геномной РНК синтезируется комплементарная однонитевая ДНК (кДНК). Она копируется с образованием двунитевой комплементарной ДНК, которая интегрирует в клеточный геном и в его составе транскрибируется в иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Синтез белков этих вирусов осуществляется по схеме: геномная РНК вируса →комплементарная ДНК →транскрипция иРНК →трансляция белка вируса .

Регуляция транскрипции осуществляется клеточными и вирусоспецифическими механизмами. Она заключается в последовательном считывании информации с т.н. "ранних" и "поздних" генов . В первых закодирована информация для синтеза вирусоспецифических ферментов транскрипции и репликации, во вторых – для синтеза капсидных белков.

Синтез вирусных нуклеиновых кислот, т.е. репликация вирусных геномов , приводит к накоплению в клетке копий исходных вирусных геномов, которые используются при сборке вирионов. Способ репликации зависит от типа нуклеиновой кислоты вируса, наличия вирусоспецифических и клеточных полимераз, от способности вирусов индуцировать образование полимераз в клетке.

Двунитевые ДНК-вирусы реплицируются обычным полуконсервативным способом: после расплетения нитей ДНК к ним комплементарно достраиваются новые нити. Каждая вновь синтезированная молекула ДНК состоит из одной родительской и одной синтезированной нити.

Однонитевые ДНК-вирусы в процессе репликации используют клеточные ДНК-полимеразы для создания двунитевого вирусного генома, т.н. репликативной формы . При этом на исходной +ДНК-нити комплементарно синтезируется –ДНК-нить, служащая матрицей для +ДНК-нити нового вириона.

Однонитевые +РНК-вирусы индуцируют в клетке синтез РНК-зависимой РНК-полимеразы. С ее помощью на основе геномной +РНК-нити синтезируется –РНК-нить, формируется временная двойная РНК, названная промежуточным репликативным звеном . Оно состоит из полной +РНК-нити и многочисленных частично завершенных –РНК-нитей. Когда сформированы все –РНК-нити, они используются как шаблоны для синтеза новых +РНК-нитей.

Однонитевые –РНК-вирусы имеют в своем составе РНК-зависимую РНК-полимеразу. Геномная –РНК-нить трансформируется вирусной полимеразой в неполные и полные +РНК-нити. Неполные копии выполняют роль иРНК для синтеза вирусных белков, а полные – являются матрицей для синтеза геномной –РНК-нити потомства.

Двунитевые РНК-вирусы реплицируются аналогично однонитевым –РНК-вирусам. Отличие в том, что образовавшиеся в процессе транскрипции +РНК-нити функционируют не только как иРНК, но и участвуют в репликации. Они являются матрицей для синтеза –РНК-нитей. В комплексе они образуют геномные двунитевые РНК вирионов.

Диплоидные +РНК-вирусы или ретровирусы реплицируются с помощью вирусной обратной транскриптазы, синтезирующей на матрице РНК-вируса –ДНК-нить, с которой копируется +ДНК-нить с образованием двойной нити ДНК, замкнутой в кольцо. Далее двойная нить ДНК интегрируется с хромосомой клетки, образуя провирус. Многочисленные вирионные РНК образуются в результате транскрипции одной из нитей интегрированной ДНК при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Пятая стадия – сборка вирионов происходит путем упорядоченной самосборки , когда составные части вириона транспортируются в места сборки вируса. Таковыми являются специфические участки ядра и цитоплазмы, называемые репликативными комплексами . Соединение компонентов вириона обусловлено наличием гидрофобных, ионных, водородных связей и стереохимическим соответствием.

Формирование вирусов это многоступенчатый, строго последовательный процесс, с образованием промежуточных форм, отличающихся от зрелых вирионов по составу полипептидов. Сборка просто устроенных вирусов происходит на репликативных комплексах и заключается во взаимодействии вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов. У сложноустроенных вирусов сначала на репликативных комплексах формируются нуклеокапсиды, которые затем взаимодействуют с модифицированными мембранами клеток, являющихся будущей липопротеиновой оболочкой вириона. При этом сборка вирусов, реплицирующихся в ядре, происходит с участием мембраны ядра, а сборка вирусов, репликация которых происходит в цитоплазме, осуществляется с участием мембран эндоплазматической сети или цитоплазматической мембраны, куда встраиваются гликопротеины и другие белки оболочки вириона. У некоторых сложноустроенных –РНК-вирусов в сборку вовлекается матричный белок – М-белок – который расположен под модифицированной этим белком клеточной мембраной. Обладая гидрофобными свойствами, он исполняет роль посредника между нуклеокапсидом и суперкапсидом. Сложноустроенные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки хозяина. При нарушениях процесса самосборки образуются "дефектные" вирионы.

Шестая стадия – выход вирусных частиц из клетки завершает процесс репродукции вирусов и происходит двумя путями.

Взрывной путь , когда вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают во внеклеточное пространство. Из погибшей клетки одновременно выходит большое число вирионов.

Почкование или экзоцитоз , характерный для сложноустроенных вирусов, суперкапсид которых является производной от клеточных мембран. Сначала нуклеокапсид транспортируется к клеточным мембранам, в которые уже встроены вирусоспецифические белки. В области контакта начинается выпячивание этих участков с образованием почки. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложноустроенного вириона. Процесс не летален для клетки и клетка способна длительно сохранять жизнеспособность, продуцируя вирусное потомство.

Почкование вирусов, формирующихся в цитоплазме, может происходить либо через плазматическую мембрану, либо через мембраны эндоплазматической сети и аппарата Гольджи с последующим выходом на поверхность клетки.

Вирусы, формирующиеся в ядре, почкуются в перинуклеарное пространство через модифицированную ядерную оболочку и в составе цитоплазматических везикул транспортируются на поверхность клетки.

Интегративный тип взаимодействия вируса с клеткой (вирогения) представляет собой сосуществование вируса и клетки в результате интеграции нуклеиновой кислоты вируса в хромосому клетки хозяина, при котором геном вируса реплицируется и функционирует как основная часть генома клетки.

Такой тип взаимодействия характерен для умеренных ДНК-содержащих бактериофагов, онкогенных вирусов и некоторых инфекционных ДНК- и РНК-содержащих вирусов.

Для интеграции необходимо наличие кольцевой форму двунитевой ДНК вируса. Такая ДНК прикрепляется к клеточной ДНК в месте гомологии и встраивается в определенный участок хромосомы. У РНК-вирусов процесс интеграции более сложный и начинается с механизма обратной транскрипции. Интеграция происходит после образования двунитевого ДНК-транскрипта и замыкания его в кольцо.

Дополнительная генетическая информация при вирогении сообщает клетке новые свойства, что может стать причиной онкогенной трансформации клеток, аутоиммунных и хронических заболеваний.

Абортивный тип взаимодействия вируса с клеткой не завершается образованием вирусного потомства и может возникнуть при следующих условиях:

1. заражение чувствительной клетки происходит дефектным вирусом или дефектным вирионом;

2. заражение вирулентным вирусом генетически резистентных к нему клеток;

3. заражение вирулентным вирусом чувствительной клетки в непермиссивных (неразрешающих) условиях.

Чаще абортивный тип взаимодействия наблюдается при заражении стандартным вирусом нечувствительной клетки. При этом механизм генетической резистентности не одинаков. Он может быть связан с отсутствием на плазматической мембране специфических рецепторов, неспособность данного вида клеток инициировать трансляцию вирусной иРНК, с отсутствием специфических протеаз или нуклеаз, необходимых для синтеза вирусных макромолекул.

К абортивному взаимодействию могут привести и изменения условий, в которых происходит репродукция вирусов: повышение температуры организма, изменение рН в очаге воспаления, введение противовирусных препаратов и др. Однако, при устранении неразрешающих условий абортивный тип взаимодействия переходит в продуктивный со всеми вытекающими последствиями.

Интерферирующее взаимодействие определяется состоянием невосприимчивости к вторичному заражению клетки, уже инфицированной вирусом.

Гетерологичная интерференция происходит в том случае, когда инфицирование одним вирусом полностью блокирует возможность репликации второго вируса в пределах одной клетки. Один из механизмов связан с угнетением адсорбции другого вируса путем блокирования или разрушения специфических рецепторов. Другой механизм связан с ингибированием трансляции иРНК любой гетерологичной иРНК в инфицированной клетке.

Гомологичная интерференция типична для многих дефектных вирусов, особенно для повторно пассируемых in vitro и с высокой множественностью инфицирования. Их репродукция возможна только при заражении клетки нормальным вирусом. Иногда дефектный вирус может вмешиваться в репродуктивный цикл нормального вируса и образовывать дефектные интерферирующие вирусные частицы (ДИ). ДИ-частицы содержат лишь часть генома нормального вируса. По природе дефекта ДИ-частицы делеционны и их можно рассматривать как летальных мутантов. Основное свойство ДИ-частиц – способность к интерференции с нормальным гомологичным вирусом и даже способны играть роль помощников при репликации. Способность к адсорбции и проникновению в клетку связана с нормальной структурой капсида. Высвобождение и экспрессия дефектной нуклеиновой кислоты приводит к различным биологическим эффектам: тормозит синтетические процессы в клетке, за счет гомологичной интерференции ингибирует синтез и трансформацию белков нормальных вирусов. Циркулирование ДИ-частиц и коинфекция с нормальным гомологичным вирусом вызывает появление вялотекущих, длительных форм заболеваний, что связано со способностью ДИ-частиц за счет простоты генома реплицироваться значительно быстрее, тогда как дефектная популяция обладает заметным снижением выраженности цитопатического эффекта, характерного для нормального вируса.

Процесс взаимодействия вируса с организмом в большинстве случаев цитоспецифичен и определяется способностью возбудителя размножаться в определенных тканях. Однако некоторые вирусы отличаются более широким спектром тропизма и репродуцируют в самых различных клетках и органах.

К факторам специфичности вируса, ответственным за его тропизм и разнообразие поражаемых клеток относится количество специфических рецепторов (как у вириона, так и у клетки) обеспечивающих полноценное взаимодействие вируса с клеткой. Количество таких рецепторов обычно ограничено.

В некоторых случаях сама физиологическая специфика клеток, а значит и их бимолекулярная организация, способствует проявлению вирулентности возбудителя. Например, G-белок оболочки вируса бешенства обладает высоким сродством к ацетилхолиновым рецепторам нейронов, что обеспечивает его способность проникать в клетки нервной ткани. Следует отметить, что нейротропные вирусы вызывают особенно тяжелые заболевания, т.к. нервные клетки не регенерируют. Более того, репродукция возбудителя делает их мишенями для цитотоксических иммунных реакций.

Довольно часто вирулентность вирусов повышается за счет мутаций. Особое значение в данном случае приобретает способность вирусов к обратной мутации генов (реверсии). Гены, кодирующие структуру белка, могут восстановить свою структуру и трансформировать ранее авирулентные штаммы вирусов в вирулентные.

Не менее важное значение имеют и особенности восприимчивого макроорганизма.

Возраст является о

Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira.

Отличительные признаки:

2) не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;

3) не имеют клеточной организации;

4) обладают дизъюнктивным (разобщенным) способом репродукции (синтез белков и нуклеиновых кислот происходит в разных местах и в разное время);

6) вирусы проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).

По форме вирионы могут быть:

1) округлыми;

2) палочковидными;

3) в виде правильных многоугольников;

4) нитевидными и др.

Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм.

В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.

Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур.

Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил.

ДНК может быть:

1) двухцепочечной;

2) одноцепочечной;

3) кольцевой;

4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;

5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.

РНК может быть:

1) однонитевой;

2) линейной двухнитевой;

3) линейной фрагментированной;

4) кольцевой;

Вирусные белки подразделяют на:

1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, или белки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации;

2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический (образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный;

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходит взаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции.

Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:

а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой);

б) ферменты (могут разрушать мембраны);

в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию);

г) элементы клетки хозяина.

2. Взаимодействие вирусов с клеткой хозяина

Взаимодействие идет в единой биологической системе на генетическом уровне.

Существует четыре типа взаимодействия:

1) продуктивная вирусная инфекция (взаимодействие, в результате которого происходит репродукция вируса, а клетки погибают);

2) абортивная вирусная инфекция (взаимодействие, при котором репродукции вируса не происходит, а клетка восстанавливает нарушенную функцию);

3) латентная вирусная инфекция (идет репродукция вируса, а клетка сохраняет свою функциональную активность);

4) вирус-индуцированная трансформация (взаимодействие, при котором клетка, инфицированная вирусом, приобретает новые, ранее не присущие ей свойства).

После адсорбции вирионы проникают внутрь путем эндоцитоза (виропексиса) или в результате слияния вирусной и клеточной мембран. Образующиеся вакуоли, содержащие целые вирионы или их внутренние компоненты, попадают в лизосомы, в которых осуществляется депротеинизация, т. е. «раздевание» вируса, в результате чего вирусные белки разрушаются. Освобожденные от белков нуклеиновые кислоты вирусов проникают по клеточным каналам в ядро клетки или остаются в цитоплазме.

Нуклеиновые кислоты вирусов реализуют генетическую программу по созданию вирусного потомства и определяют наследственные свойства вирусов. С помощью специальных ферментов (полимераз) снимаются копии с родительской нуклеиновой кислоты (происходит репликация), а также синтезируются информационные РНК, которые соединяются с рибосомами и осуществляют синтез дочерних вирусных белков (трансляцию).

После того как в зараженной клетке накопится достаточное количество компонентов вируса, начинается сборка вирионов потомства. Процесс этот происходит обычно вблизи клеточных мембран, которые иногда принимают в нем непосредственное участие. В составе вновь образованных вирионов часто обнаруживаются вещества, характерные для клетки, в которой размножается вирус. В таких случаях заключительный этап формирования вирионов представляет собой обволакивание их слоем клеточной мембраны.

Последним этапом взаимодействия вирусов с клетками является выход или освобождение из клетки дочерних вирусных частиц. Простые вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают в межклеточное пространство. Другие вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, выходят из клетки путем почкования. При этом клетка длительное время сохраняет жизнеспособность. В отдельных случаях вирусы накапливаются в цитоплазме или ядре зараженных клеток, образуя кристаллоподобные скопления – тельца включений.

3. Культивирование вирусов

Основные методы культивирования вирусов:

1) биологический – заражение лабораторных животных. При заражении вирусом животное заболевает. Если болезнь не развивается, то патологические изменения можно обнаружить при вскрытии. У животных наблюдаются иммунологические сдвиги. Однако далеко не все вирусы можно культивировать в организме животных;

2) культивирование вирусов в развивающихся куриных эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают в инкубаторе 7-10 дней, а затем используют для культивирования. В этой модели все типы зачатков тканей подвержены заражению. Но не все вирусы могут размножаться и развиваться в куриных эмбрионах.

В результате заражения могут происходить и появляться:

1) гибель эмбриона;

2) дефекты развития: на поверхности оболочек появляются образования – бляшки, представляющие собой скопления погибших клеток, содержащих вирионы;

3) накопление вирусов в аллантоисной жидкости (обнаруживают путем титрования);

4) размножение в культуре ткани (это основной метод культивирования вирусов).

Различают следующие типы культур тканей:

1) перевиваемые – культуры опухолевых клеток; обладают большой митотической активностью;

2) первично трипсинизированные – подвергшиеся первичной обработке трипсином; эта обработка нарушает межклеточные связи, в результате чего выделяются отдельные клетки. Источником являются любые органы и ткани, чаще всего – эмбриональные (обладают высокой митотической активностью).

Для поддержания клеток культуры ткани используют специальные среды. Это жидкие питательные среды сложного состава, содержащие аминокислоты, углеводы, факторы роста, источники белка, антибиотики и индикаторы для оценки развития клеток культуры ткани.

О репродукции вирусов в культуре ткани судят по их цитопатическому действию, которое носит разный характер в зависимости от вида вируса.

Основные проявления цитопатического действия вирусов:

1) размножение вируса может сопровождаться гибелью клеток или морфологическими изменениями в них;

2) некоторые вирусы вызывают слияние клеток и образование многоядерного синцития;

3) клетки могут расти, но делиться, в результате чего образуются гигантские клетки;

4) в клетках появляются включения (ядерные, цитоплазматические, смешанные). Включения могут окрашиваться в розовый цвет (эозинофильные включения) или в голубой (базофильные включения);

5) если в культуре ткани размножаются вирусы, имеющие гемагглютинины, то в процессе размножения клетка приобретает способность адсорбировать эритроциты (гемадсорбция).

4. Особенности противовирусного иммунитета

Противовирусный иммунитет начинается со стадии презентации вирусного антигена Т-хелперами.

Сильными антигенпрезентирующими свойствами при вирусных инфекциях обладают дендритные клетки, а при простом герпесе и ретровирусных инфекциях – клетки Лангерганса.

Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток. Антитела, образующиеся при вирусных инфекциях, действуют непосредственно на вирус или на клетки, инфицированные им. В этой связи выделяют две основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета:

1) нейтрализацию вируса антителами; это препятствует рецепции вируса клеткой и проникновению его внутрь. Опсонизация вируса с помощью антител способствует его фагоцитозу;

2) иммунный лизис инфицированных вирусом клеток с участием антител. При действии антител на антигены, экспрессированные на поверхности инфицированной клетки, к этому комплексу присоединяется комплемент с последующей его активацией, что и обуславливает индукцию комплементзависимой цитотоксичности и гибель инфицированной вирусом клетки.

Недостаточная концентрация антител может усиливать репродукцию вируса. Иногда антитела могут защищать вирус от действия протеолитических ферментов клетки, что при сохранении жизнеспособности вируса приводит к усилению его репликации.

Вируснейтрализующие антитела действуют непосредственно на вирус лишь в том случае, когда он, разрушив одну клетку, распространяется на другую.

Когда вирусы переходят из клетки в клетку по цитоплазматическим мостикам, не контактируя с циркулирующими антителами, то основную роль в становлении иммунитета играют клеточные механизмы, связанные прежде всего с действием специфических цитотоксических Т-лимфоцитов, Т-эффекторов и макрофагов. Цитотоксические Т-лимфоциты непосредственно контактируют с клеткой-мишенью, повышая ее проницаемость и вызывая осмотическое набухание, разрыв мембраны и выход содержимого в окружающую среду.

Механизм цитотоксического эффекта связан с активацией мембранных ферментных систем в зоне прилипания клеток, образованием цитоплазматических мостиков между клетками и действием лимфотоксина. Специфические Т-киллеры появляются уже через 1–3 дня после заражения организма вирусом, их активность достигает максимума через неделю, а затем медленно понижается.

Одним из факторов противовирусного иммунитета является интерферон. Он образуется в местах размножения вируса и вызывает специфическое торможение транскрипции вирусного генома и подавление трансляции вирусной мРНК, что препятствует накоплению вируса в клетке-мишени.

Стойкость противовирусного иммунитета вариабельна. При ряде инфекций (ветряной оспе, паротите, кори, краснухе) иммунитет достаточно стойкий, а повторные заболевания встречаются крайне редко. Менее стойкий иммунитет развивается при инфекциях дыхательных путей (гриппе) и кишечного тракта.

В отличие от всех организмов вирусы характеризуются следующими признаками:

· они не имеют клеточной организации;

· не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;

· обладают особым разобщенным (дизъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетках отдельно синтезируются вирусные нуклеиновые кислоты и белки, а затем происходят их сборка в вирусные частицы.

· фильтруемость - прохождение вирусов через бактериальные фильтры, что связано с малыми размерами вирусов (их размеры выражаются в нанометрах, т.е. они в тысячи раз меньше клеток).

Вирусы могут существовать в двух формах:

1). Внеклеточная форма - вирион - это сформированная вирусная частица, включающая в себя все составные элементы: капсид, нуклеиновую кислоту, структурные белки, ферменты и др.

2). Внутриклеточная форма - вирус - может быть представлена одной молекулой нуклеиновой кислоты.

Вирусы отличаются по форме вирионов, которые могут иметь вид палочек (вирус табачной мозаики), пули (вирус бешенства), сферы (вирусы полиомиелита, ВИЧ), нити (вирус Эбола), сперматозоида (многие бактериофаги).

Размер вирусов колеблется от 15 до 400 нм (1 нм равен 1/1000 мкм): к маленьким вирусам, размер которых сходен с размером рибосом, относят вирус полиомиелита (20 нм), а к крупным - вирус натуральной оспы (350 нм).

Классификация вирусов.

Различают ДНК-содержащие вирусы (Вирус герпеса, натуральной оспы, аденовирусы) и РНК-содержащие (вирус гриппа, бешенства, полиомиелита, кори).

Различают простые вирусы (вирус полиомиелита, ВТМ) и сложные вирусы (вирусы гриппа, герпеса, кори).

Строение вирусов.

Простые , или безоболочечные, вирусы состоят только из нуклеокапсида – это нуклеиновая кислота связанная с белковой оболочкой. Белковая оболочка вирусов называется капсидом и состоит из отдельных субъединиц – капсомеров .

Сложные , или оболочечные, вирусы кроме капсида, имеют дополнительную оболочку - суперкапсид, которая состоит из двойного слоя липидов и белков. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики.

Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной .

Различают два типа симметрии капсида (нуклеокапсида):

1). Спиральный тип - капсомеры уложены по спирали вместе с нуклеиновой кислотой, придает вирусам палочковидную форму (например, у ВТМ).

2). Кубический тип - обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту, придает вирусам сферическую форму (например, у вируса герпеса).

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от воздействия окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) вируса на определенных клетках.

К неклеточным формам жизни, кроме вирусов, относят прионы и вироиды. Прионы - инфекционные белковые частицы, не имеющие нуклеиновой кислоты и очень маленького размера. Прионы вызывают у человека медленные (прионные) болезни, протекающие по типу энцефалопатий (болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру и др.).

Вироиды - небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие белок и вызывающие заболевания растений.

Взаимодействие вируса с клеткой хозяина.

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой:

1. Продуктивный тип – характеризуется образованием новых вирионов в клетке хозяине.

2. Абортивный тип, характеризуется прерыванием инфекционного процесса в клетке, поэтому новые вирионы не образуются.

3. Интегративный тип или вирогения - взаимное сосуществование вируса и клетки.

Продуктивный тип взаимодействия вируса с клеткой осуществляется в результате его размножения, т.е. репродукции вируса. Репродукция проходит в несколько стадий:

1) адсорбция вирионов в клетке;

2) проникновение вирионов в клетку;

3) «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вирусов);

4) биосинтез компонентов вируса;

5) формирование вирусов - «сборка»;

6) выход вирионов из клетки.

У различных вирусов эти стадии отличаются. Полный цикл репродукции вирусов завершается через 5 - 6 часов (вирус гриппа) или через несколько суток (вирус кори).

Продуктивное взаимодействие чаще носит литический характер, т.е. заканчивается гибелью инфицированной клетки, что происходит после полной сборки дочерней популяции и выхода вирусов из клетки.

Интегративный тип взаимодействия (вирогения) заключается в интеграции, т.е. встраивании вирусной ДНК в хромосому клетки и их совместном существовании. Встроенная в состав хромосомы клетки вирусная ДНК, называется провирусом . При этом вирусная частица может стать неактивной, иногда остается в клетке очень долго ничем не выдавая своего присутствия (ВИЧ, вирус гепатита В). Однако, под влияние некоторых физических и химических факторов, провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить в автономное состояние с развитием продуктивного типа взаимодействия с клеткой, либо клетка трансформируется, давая начало злокачественному росту (онкогенные вирусы).

Вирусы бактерий (бактериофаги).

Бактериофаги - вирусы, обладающие способностью проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать их лизис. Они состоят из головки, которая содержит нуклеиновую кислоту, и отростка (хвост). Большинство содержит двунитевую ДНК, которая замкнута в кольцо.

Проникновение фага в бактериальную клетку происходит путем инъекции нуклеиновой кислоты через канал отростка.

По механизму взаимодействия фага с бактериальной клеткой различают:

1) Вирулентные бактериофаги, попав в бактериальную клетку реплицируются (формируя 200 - 300 фаговых частиц) и вызывают гибель (лизис) бактериальной клетки.

2) Умеренные после проникновения в бактериальную клетку не разрушают ее, так как ДНК фага встраивается в ДНК бактерий. Такая ДНК бактериофага называется профагом , а бактерия лизогенной . Такое сосуществование бактерии и умеренного бактериофага называется лизогения .

Бактериофаги применяют в лабораторной диагностике для идентификации бактерий с целью выявления источника инфекции. Препараты бактериофагов выпускают в таблетках, в форме мазей, аэрозолей, свечей и применяют для профилактики и лечения некоторых инфекционных заболеваний.

Методы изучения вирусов.

Так как на искусственных питательных средах вирусы не культивируются, для их репродукции с диагностическими целями используют организмы лабораторных животных, куриные эмбрионы и культуры клеток (основной метод).

Лабораторных животных (белых мышей, хомяков, кроликов, обезьян и др.) заражают исследуемым вирусосодержащим материалом. Обнаружение (индикацию) факта размножения вирусов устанавливают на основании развития типичных признаков заболевания, изменений органов и тканей животного или положительной реакции гемагглютинации (РГА). РГА основана на способности некоторых вирусов вызывать агглютинацию (склеивание) эритроцитов различных видов животных, птиц и человека за счет имеющегося на поверхности вириона особого белка гемагглютинина.

Куриные эмбрионы (развивающиеся 5 - 12-дневные) заражают путем введения исследуемого материала в различные ткани и полости зародыша. Обнаружение вирусов осуществляют на основании специфических поражений оболочек и тела эмбриона (оспины, кровоизлияния), а так же в РГА.

Культуру клеток применяют наиболее часто. Культуру клеток заражают вирусом и покрывают тонким слоем агара. В зависимости от свойств вируса и типа зараженных им клеток исходом взаимодействия вируса с клеткой могут быть следующие изменения культур клеток:

Цитопатический эффект (ЦПЭ) - развитие дегенеративных процессов в клетках.

Образование симпластов - гигантских многоядерных клеток в результате слияния цитоплазмы нескольких клеток и митотического деления.

Образование включений - одно из проявлений ЦПЭ.

Увеличение массы вирусов - образование бляшек или колоний вирусов (ограниченные участки разрушенных вирусами клеток видимые как светлые пятна на фоне окрашенных живых клеток (например, у вирусов оспы, кори, полиомиелита и др.)).

Похожая информация.