Тропизм и магнетизм глины Природная глина обладает удивительной способностью? тропизмом, то есть «притягивается» к пораженным участкам тела, способствуя регенерации больных клеток. Глина легко поддается магнетизации: ее можно зарядить мыслеобразами на исцеление, и

Классификация вирусов

Вирусы могут развиваться только в определенных клетках. Тропизм вирусов - это преимущественные системы органов и тканей организма, в клетках которых вирусы способны к репродукции.

По тропизму вирусы подразделяются на:

• 1. Пантропные (в разных органах и тканях организма)
• 2. Нейротропные (в нервных клетках - вирус бешенства)
• 3. Дерматотропные (в клетках кожи - вирус оспы)
• 4. Эпителиотропные (вирус диареи. Ящура в эпителиальных клетках)
• 5. Пневмотромные (в клетках дыхательных путей, вирус гриппа, аденовирусы)
• 6. Гематотропные (в клетках крови, вирус лейкоза)

Современная классификация вирусов основана на фундаментальных (основных) свойствах вирионов, главными из которых являются:

• 1. тип нуклеиновой кислоты
• 2. морфология вириона
• 3. стратегия вирусного генома
• 4. антигенные свойства белков вируса
• 1, 2, 4 свойства внешне заметные свойства. Стратегия вирусного генома (3) (нуклеиновая кислота0 это обусловленный особенностями вирусного генетического материала, способ вирусной репродукции. Способ репродукции зависит от вирусного генома.

На основании различных признаков вирусы делятся на: семейства, подсемейства, роды и типы. Причем в основе разделения на семейства лежат два признака:

• 1. тип нуклеиновой кислоты
• 2. наличие суперкапсидной оболочки.

Существуют: 7 семейств ДНК-содержащих вирусов, 13 семейств РНК содержащих вирусов.

Названия вирусов (терминология латинская)

Семейство заканчивается на...viridae , подсемейство заканчивается на …virinae , род - на ……virus , тип - применительно к каждому вирусу. Например: Сем. Paramyxoviridae

Род Morbilivirus

Вироиды это агенты, вызывающие болезни растений. Небольшая молекула РНК замкнутая в кольцо (плазмида). РНК может быть в плазмидах. Плазмиды и вироиды совпадают. Отсюда теория, что вирусы являются сбежавшими органоидами (плазмидами).

Механизмы развития вирусной инфекции. Стадии вирусной инфекции. Проникновение вируса в клетку, сборка вирусов и выход из клетки. Противовирусный иммунитет.

Используемая в нашем центре Программа лечения хронических вирусных инфекций дает возможность:

• в короткие сроки подавить активность инфекционного процесса
• эффективно восстановить иммунную защиту организма
• снизить дозы противовирусных препаратов и уменьшить токсический эффект этих препаратов на организм пациента
• повысить чувствительность к традиционным противовирусным препаратам
• профилактировать рецидив инфекции

Это достигается за счет применения:

• метода Криомодификации аутоплазмы позволяющего удалить из организма токсические метаболиты микроорганизмов, медиаторы воспаления, циркулирующие иммунные комплексы
• технологий Инкубации клеточной массы с противовирусными препаратами , обеспечивающих доставку препаратов непосредственно в очаг инфекции
• технологий Экстракорпоральной иммунофармакотерапии , работающих непосредственно с клетками иммунной системы и позволяющих эффективно и на длительное время повысить противовирусный иммунитет

Стадии вирусной инфекции

На клеточном уровне выделяют три стадии вирусной инфекции:

• адсорбция вируса на клеточной мембране и проникновение вируса в клетку
• экспрессия и репликация вирусного генома
• сборка вирусов и выход вирусов из клетки

Адсорбция вируса на клеточной мембране и проникновение вируса в клетку

Заражение клетки вирусами начинается с адсорбции вируса на клеточной мембране, происходящей благодаря взаимодействию поверхностных белков вируса с мембранными рецепторами клетки. Различные вирусы используют для связи с мембраной клетки разные клеточные рецепторы. Так, например:

• 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

Температура, как правило, мало влияет на адсорбцию вирусов (при 4°С и при 37°С скорость этого процесса практически одинакова). Связывание вирусов с мембранными рецепторами не защищает вирусы от нейтрализации антителами.

Адсорбированные вирусы проникают в клетку с помощью эндоцитоза или путем слияния с клеточной мембраной. Оказавшись в цитоплазме, вирусы освобождаются от большинства белков (раздевание вирусов ) и начинают реплицироваться. Проникновение в клетку, раздевание и репродукция вирусов зависят от интенсивности энергетического метаболизма клетки и биохимических изменений, происходящих в клеточной мембране и цитоскелете. Так, при температуре ниже 37°С проникновение вирусов в клетку замедляется.

Пусковым фактором проникновения вируса в клетку обычно служит связывание некоторых поверхностных белков вируса с мембранными рецепторами клетки . Эти белки представлены на поверхности вирусов по крайней мере несколькими молекулами, а количество мембранных рецепторов обычно достигает нескольких сотен.

В месте контакта вируса с клеточной мембраной происходит агрегация рецепторов, которая запускает механизм внутриклеточной передачи сигнала и стимулирует изменения в клеточной мембране. Адсорбция вируса обычно воспринимается клеткой как присоединение «нормального» лиганда к соответствующему рецептору.

Адсорбция многих вирусов запускает эндоцитоз, начинающийся с образования на мембране окаймленных ямок, покрытых клатрином. Затем формируются эндосомы, в составе которых вирусы поступают в цитоплазму. Данный способ проникновения в клетку характерен для пикорнавирусов, вирусов гриппа и аденовирусов. Последующее слияние вирусов с мембраной эндосом стимулируется понижением рН в эндосоме.

Влияние рН на процесс проникновения хорошо изучено у вируса гриппа. В адсорбции этих вирусов, агрегации рецепторов и эндоцитозе важную роль играют гемагглютинины внешней оболочки. Конформационные изменения гемагглютинина, возникающие при низком рН в эндосоме, приводят к выходу на поверхность молекулы амфифильных доменов, что приводит к слиянию внешней оболочки вируса и эндосомальной мембраны.

На молекулярном уровне процессы слияния с мембраной и раздевания большинства вирусов изучены плохо. В результате слияния липиды и белки внешней оболочки вируса смешиваются с липидами и белками клеточной мембраны, а нуклеокапсид вируса оказывается в цитоплазме.

У сложных вирусов в адсорбции и слиянии с клеточной мембраной могут последовательно участвовать разные белки внешней вирусной оболочки. Есть данные, что в разных тканях или на разных поверхностях эпителиальных клеток механизмы адсорбции вирусов и их проникновения в клетку неодинаковы.

После проникновения вирусов в клетку и раздевания – вирусный геном и связанные с ним вирусные белки оказываются в цитоплазме. Внутри зараженной клетки происходят:

• репликация вирусного генома
• синтез структурных вирусных белков, из которых собираются новые вирусы

Существует определенный порядок транскрипции вирусных мРНК, которые затем транслируются с образованием белка. Репликация вирусного генома и сборка нуклеокапсидов большинства РНК-содержащих вирусов происходят в цитоплазме, а большинства ДНК-содержащих вирусов – в ядре.

Вирусная плюс-цепь РНК может непосредственно служить матрицей для синтеза белка , поэтому такие вирусы не имеют в своем составе ферментов. Проникшая в клетку вирусная РНК взаимодействует с рибосомами зараженной клетки с помощью участка, называемого внутренним сайтом связывания рибосомы (IRES), и инициирует трансляцию полипротеина.

Протеазный компонент полипротеина расщепляет его с образованием вирусной РНК-полимеразы и других вирусных белков. Продуктом транскрипции вирусного генома (плюс-цепи РНК) является комплементарная цепь РНК (минус-цепь), на матрице которой при участии вирусной РНК-полимеразы синтезируются вирусные геномы (плюс-цепи РНК) и мРНК. Сборка РНК-содержащих вирусов с плюс-цепью осуществляется в цитоплазме.

В составе РНК-содержащих вирусов с минус-цепью РНК находится РНК-полимераза, которая проникает в клетку вместе с вирусным геномом. Большинство вирусов этого типа полностью реплицируются в цитоплазме. Вирусная РНК-полимераза осуществляет транскрипцию мРНК, а также полной комплементарной РНК (плюс-цепи). На матрице последней синтезируется вирусный геном (минус-цепь).

В результате трансляции мРНК синтезируются вирусная РНК-полимераза и другие вирусные белки.

Необычными свойствами обладает вирус гриппа: геном этого вируса представлен сегментированной минус-цепью РНК, причем образование мРНК и комплементарной плюс-цепи РНК происходит в клеточном ядре. Сегменты вирусной РНК проникают в ядро вместе с вирусной РНК-полимеразой и вспомогательными белками. В ядре протекают два процесса, необходимые для репродукции вируса гриппа:

1. процессинг вирусной РНК (перенос 5"-концов клеточных мРНК, содержащих 7-метилгуанозин, на плюс-цепи вирусной РНК и полиаденилирование З"-конца) и
2. сплайсинг некоторых РНК вируса гриппа

Процессинг облегчает узнавание вирусных мРНК рибосомами и способствует трансляции. Сборка РНК-содержащих вирусов с минус-цепью РНК, в том числе вирусов гриппа, происходит в цитоплазме.

Геномы большинства ДНК-содержащих вирусов (за исключением поксвирусов) транскрибируются в ядре клетки-хозяина с помощью клеточной РНК-полимеразы II.

Синтез и процессинг мРНК у этих вирусов практически полностью осуществляется за счет клеточных механизмов (несколько вирусных белков участвуют только в регуляции транскрипции).

У многих ДНК-содержащих вирусов транскрипция происходит в три этапа, во время которых избирательно считываются сверхранние, ранние и поздние гены.

Нуклеокапсиды герпесвирусов проникают в цитоплазму вместе с белками матрикса, затем этот комплекс транспортируется вдоль микротрубочек к порам ядерной оболочки и далее в ядро. Белки матрикса вместе с клеточными факторами транскрипции запускают транскрипцию сверхранних генов. У герпесвирусов продукты сверхранних генов, так называемые сверхранние белки, играют роль трансактиваторов и необходимы для начала транскрипции ранних генов.

Однако у других ДНК-содержащих вирусов транскрипция ранних генов может происходить и без участия сверхранних белков.

Большинство ранних генов кодируют белки, осуществляющие репликацию вирусной ДНК и запуск транскрипции поздних генов.

Поздние гены кодируют главным образом структурные белки, необходимые для сборки вирусов и выхода собранных вирусов из зараженной клетки. Транскрипция поздних генов зависит от репликации ДНК и прекращается в присутствии ингибиторов репликации.

Для каждого семейства ДНК-содержащих вирусов характерен уникальный механизм репликации ДНК.

Геном герпесвирусов представлен линейной ДНК, которая в зараженной клетке замыкается в кольцо. Кольцевые молекулы вирусной ДНК реплицируются по механизму «катящегося кольца» с образованием длинных линейных конкатемерных молекул, состоящих из многих копий вирусного генома. Затем конкатемерные молекулы расщепляются на полноценные вирусные геномы. В репродукции герпесвирусов участвуют вирусная ДНК-полимераза и вирусные ферменты, увеличивающие внутриклеточную концентрацию дезоксинуклеозидтрифосфатов – структурных элементов ДНК.

Репликация линейных геномов аденовирусов происходит при участии вирусной ДНК-полимеразы и нуклеотид-белкового комплекса, выполняющего роль праймера.

Двухцепочечные кольцевые геномы паповавирусов реплицируются с сохранением кольцевой структуры. Репликация осуществляется клеточными ферментами, а для запуска репликации необходим ранний вирусный белок – Т-антиген. Иногда геномы паповавирусов (например, папилломавирусов) встраиваются в хромосому зараженной клетки, что приводит к усиленной экспрессии вирусных белков и неконтролируемому делению клетки. Интеграция паповавирусов в клеточный геном может стать причиной злокачественного новообразования, например рака шейки матки.

В отличие от репродукции других ДНК-содержащих вирусов, репродукция поксвирусов полностью происходит в цитоплазме. Эти вирусы содержат факторы транскрипции, РНК-полимеразу, а также набор ферментов, обеспечивающих процессинг мРНК (присоединение 7-метилгуанозина, полиаденилирование).

Геном поксвирусов имеет уникальное строение: комплементарные цепи двухцепочечной ДНК на обоих концах ковалентно соединены между собой, так что в действительности геном состоит из одноцепочечной кольцевой молекулы ДНК. Кроме того, в геноме имеются инвертированные концевые повторы. Репликация вирусной ДНК начинается с расщепления одной из цепей в области инвертированных концевых повторов; затем одновременно на обоих концах генома начинается синтез комплементарной цепи, который осуществляет вирусная ДНК-полимераза. Праймером служит прилегающий к месту расщепления короткий участок расщепленной цепи (самозатравочный механизм). Поксвирусы, как и герпесвирусы, кодируют несколько ферментов, способствующих репликации ДНК путем увеличения концентрации дезоксирибонуклеозидтрифосфатов.

Геном ретровирусов и вируса гепатита В на разных стадиях цикла размножения образован или РНК, или ДНК.

Ретровирусы имеют диплоидный геном, представленный двумя идентичными плюс-цепями РНК; вирусы содержат также ферменты – обратную транскриптазу и интегразу.

Только у ретровирусов на матрице вирусной РНК с помощью обратной транскриптазы синтезируется двухцепочечная ДНК – провирус. Затем провирус встраивается в хромосому клетки-хозяина. Интеграция провируса с клеточным геномом – обязательный этап жизненного цикла этих вирусов. В геноме человека обнаружены нуклеотидные последовательности эндогенных ретровирусов, поэтому не исключено, что существуют пока неизвестные ретровирусы человека, способные к репродукции.

Транскрипцию интегрированного провируса с образованием мРНК и геномной РНК обеспечивает вирусный промотор. Транскрипция контролируется клеточными и вирусными регуляторными факторами.

Так, относящиеся к подсемейству Oncovirinae Т-лимфотропные вирусы человека типа 1 и 2 (возбудители тропического спастического парапареза и Т-клеточного лейкоза-лимфомы взрослых) помимо характерных для всех ретровирусов структурных белков, обратной транскриптазы, интегразы и белков внешней оболочки синтезируют также белки Tax и Rex, регулирующие транскрипцию и процессинг РНК.

У относящихся к подсемейству Lentivirinae ВИЧ-1 и ВИЧ-2 в результате альтернативного сплайсинга образуются многочисленные мРНК, кодирующие регуляторные белки Tat, Rev, Nef, Vpr, Vpu (у ВИЧ-1) и Vif. Сборка ретровирусов происходит вблизи клеточной мембраны. Нуклеокапсиды формируются из двух идентичных молекул РНК, включающих полный вирусный геном, клеточной тРНК и структурных белков, образующихся при разрезании полипротеина Gag. Внешнюю оболочку вирусы приобретают, отпочковываясь в участках клеточной мембраны, содержащих вирусные гликопротеиды.

Геном вируса гепатита В, относящегося к семейству гепаднавирусов, состоит из кольцевой частично двухцепочечной ДНК. Цепи вирусной ДНК ковалентно не замкнуты. После проникновения вируса в цитоплазму короткая цепь вирусной ДНК достраивается с помощью вирусной ДНК-полимеразы с образованием полностью двухцепочечной ДНК. Затем ковалентно замкнутая вирусная ДНК поступает в ядро и сохраняется там в виде эписомы. Здесь вирусная ДНК транскрибируется при участии клеточной РНК-полимеразы II с образованием полных РНК-копий вирусного генома и коротких мРНК. Полные РНК-копии вирусного генома, содержащие концевой повтор (то есть они длиннее исходной ДНК), 7-метилгуанозин на 5"-конце и полиаденилатный «хвост» на З"-конце, транспортируются в цитоплазму клетки и включаются в вирусный нуклеокапсид. Вирусная ДНК-полимераза, обладающая также активностью обратной транскриптазы, синтезирует на матрице РНК минус-цепь (кодирующую) ДНК, РНК разрушается и частично замещается короткой плюс-цепью (некодирующей) ДНК.

Сборка вирусов и выход их из клетки

Как только вирусные нуклеиновые кислоты и вирусные структурные белки синтезированы в достаточном количестве, начинается сборка вирусов.

Сборка и выход из клетки зрелых вирусов означает завершение фазы вирусной инфекции (эклипс-фазы), во время которой зрелые вирусы в зараженных клетках не обнаруживаются.

Включение нуклеиновых кислот в вирусные нуклеокапсиды у всех РНК-содержащих вирусов происходит в цитоплазме, а у всех ДНК-содержащих вирусов – в ядре. Исключение составляют поксвирусы и вирус гепатита В.

У вирусов, капсиды которых имеют форму икосаэдра, вирусные капсидные белки способны к самосборке в плотно упакованные и высокоупорядоченные структуры. Затем вирусная нуклеиновая кислота (часто нуклеопротеид) проникает в уже сформированный капсид или скручивается вокруг него. Напротив, при сборке вирусных нуклеокапсидов со спиральным типом симметрии, как правило, нуклеиновая кислота служит каркасом, вокруг которого собираются вирусные капсидные белки.

На последнем этапе репродукции вирусы должны покинуть зараженную клетку и не связываться вновь с ее поверхностью. Многие вирусы выходят из клетки путем отпочковывания от клеточной мембраны, приобретая при этом внешнюю оболочку. Избыток вирусных поверхностных белков способствует насыщению мембранных рецепторов клетки, препятствуя тем самым повторной адсорбции вируса. У некоторых вирусов поверхностные белки обладают ферментативной активностью и разрушают мембранные рецепторы клетки. Например, вирус гриппа синтезирует гликопротеид с нейраминидазной активностью, отщепляющий остаток сиаловой кислоты от гликопротеидов и гликолипидов клеточной мембраны. Нуклеокапсиды герпесвирусов покрываются внешней оболочкой при отпочковывании от внутренней мембраны ядерной оболочки. Далее их созревание идет двумя путями:

1. вирусы попадают в цитоплазматические пузырьки и после слияния мембраны пузырька с клеточной мембраной выходят во внеклеточное пространство, или
2. вирусы переходят в цитоплазму, утрачивают внешнюю оболочку и вновь приобретают ее в процессе отпочковывания от клеточной мембраны

Выход из клетки вирусов, не имеющих внешней оболочки, возможен только при условии гибели клетки и распада ее мембраны.

В то время как деление клетки сопровождается удвоением ее генома и образованием двух новых клеток, вирусное потомство обычно состоит из 10 – 1000 зрелых вирусов и в 5 – 10 раз большего числа дефектных, не полностью собранных вирусов. При этом для вирусов характерна значительная изменчивость - появляются новые вирусные штаммы, которые не распознаются иммунной системой либо приобретают устойчивость к противовирусным препаратам.

Причины изменчивости в разных семействах вирусов неодинаковы. В целом при репликации вирусной нуклеиновой кислоты ошибки возникают чаще, чем при репликации клеточной ДНК. РНК-полимераза РНК-содержащих вирусов и обратная транскриптаза ретровирусов совершают значительно большее количество ошибок, чем ДНК-полимераза. У ДНК-содержащих вирусов ошибки, очевидно, обусловлены нарушением механизма репарации ДНК в зараженных клетках.

Сегментированный геном и обмен гомологичными участками генома между родственными вирусными штаммами (рекомбинация) способствуют изменчивости и образованию дефектных вирусов, например, при репродукции вируса гриппа. Дефектные вирусы, состоящие из пустых капсидов, а также вирусы, имеющие делеции или перестройки генома, образуются довольно часто, однако их патофизиологическое значение остается неясным.

Геномы многих РНК- и ДНК-содержащих вирусов включают гены, кодирующие белки, которые напрямую не участвуют в репликации, сборке вирусов или в регуляции транскрипции вирусных генов.

Большинство этих белков относятся к одному из четырех классов:

• белки, прямо или косвенно изменяющие процессы клеточной пролиферации
• белки, которые подавляют синтез клеточных ДНК, РНК и белков, обеспечивая эффективную транскрипцию и трансляцию вирусных мРНК
• белки, которые способствуют выживанию клетки и угнетают апоптоз, что дает время для созревания вирусов и выхода их из зараженной клетки
• белки, которые подавляют воспалительную реакцию и иммунный ответ хозяина

Таким образом, взаимодействие вируса с клеткой и организмом чрезвычайно сложно, и в современной вирусологии ему уделяется все большее внимание.

Тропность вирусов к клеткам

Каждый вирус способен репродуцироваться только в клетках определенного типа.

Тропность вируса определяется, главным образом, наличием на клеточной поверхности специфических рецепторов, обусловливающих адсорбцию и проникновение вируса в клетку. Кроме того, для репродукции вируса необходимо определенное состояние клеточного транскрипционного аппарата. Для транскрипции ДНК-содержащих вирусов, например, необходимы не только клеточная РНК-полимераза II и другие основные компоненты транскрипционного аппарата, но и различные активаторы, в частности факторы транскрипции, состав которых различается в клетках разных тканей, в разные фазы клеточного цикла, в покоящихся и пролиферирующих клетках.

В некоторых зараженных клетках не происходит репродукции паповавирусов и герпесвирусов, и эти вирусы сохраняются в латентном состоянии. Так, вирус папилломы человека заражает клетки базального слоя эпидермиса, однако репродукция вирусов происходит только после превращения зараженных клеток в кератиноциты.

Репродукция вируса простого герпеса, находящегося в латентном состоянии в нейронах ганглиев (тройничных, крестцовых, ганглиев блуждающего нерва), начинается только при воздействии внешних факторов (таких, как лихорадка, повреждение кожи, психическая травма), инициирующих транскрипцию сверхранних вирусных генов.

В В-лимфоцитах, зараженных вирусом Эпштейна–Барр (семейство герпесвирусов), вначале синтезируется белок, стимулирующий пролиферацию клеток. Другой вирусный белок блокирует активацию лимфоцитов и репродукцию вируса, запускаемые системой внутриклеточной передачи сигнала с участием тирозинкиназы семейства Src. Этот блок каким-то образом преодолевается, когда зараженные лимфоциты оказываются вблизи эпителия ротоглотки. В результате репродукции вирус попадает в слюну и может передаваться другому человеку воздушно-капельным путем.

Цитопатическое действие вирусов и угнетение апоптоза

Репродукция большинства вирусов сопровождается подавлением синтеза клеточных ДНК, РНК и белков. Видимо, это необходимо для того, чтобы предотвратить или ограничить выработку интерферона и обеспечить собственную репродукцию вирусов прежде, чем в организме разовьется полноценный иммунный ответ. Чаще всего вирусы специфически угнетают синтез клеточных белков, нарушая образование инициаторного комплекса трансляции, поскольку для трансляции вирусных мРНК этот комплекс обычно не нужен. Например, протеаза 2А вируса полиомиелита расщепляет компонент инициаторного комплекса трансляции, который обеспечивает узнавание рибосомой 7-метилгуанозина на 5"-концах клеточных мРНК. Поскольку мРНК вируса полиомиелита содержит внутренний сайт связывания рибосомы (си. выше), для ее трансляции 5"-концевой 7-метилгуанозин не нужен.

Вирусы гриппа отщепляют 5"-концевые участки, содержащие 7-метилгуанозин, от созревающих клеточных мРНК и используют их в качестве праймера для синтеза вирусных мРНК.

У вируса простого герпеса один из белков матрикса вызывает быстрое разрушение клеточных мРНК.

Частое следствие подавления синтеза клеточных макромолекул – индукция апоптоза. Этот процесс может иметь важное значение для выхода вирусов из клетки (особенно в случае вирусов, не имеющих внешней оболочки), но некоторые вирусы приобрели гены или части генов, позволяющие им отсрочить апоптоз зараженной клетки. Так, некоторые аденовирусы и герпесвирусы кодируют белки, аналогичные клеточному белку Вс12, который подавляет апоптоз лимфоцитов. Кроме того, некоторые паповавирусы и аденовирусы содержат белки, нейтрализующие действие белка р53, вызывающего остановку клеточного цикла и апоптоз зараженной вирусом клетки.

Вирус и организм

Капсиды и внешние оболочки надежно защищают вирусные геномы, позволяя вирусам распространяться из клетки в клетку и передаваться от одного хозяина другому. Чаще всего вирусные инфекции передаются воздушно-капельным, контактным и алиментарным путями. Попав на кожу или слизистые, возбудитель заражает клетки эпителия или проникает в глубжележащие ткани. В дальнейшем происходит гематогенное, лимфогенное или нейрогенное распространение вируса. Еще один путь заражения – попадание возбудителя непосредственно в кровь. Так инфекция распространяется от человека к человеку, например при инъекциях, или от животных (включая членистоногих) к человеку, например при укусах.

Первичная вирусная инфекция

Продолжительность первичной вирусной инфекции обычно колеблется от нескольких дней до нескольких недель. На протяжении этого периода число вирусов в очагах инфекции сначала нарастает, а затем уменьшается, вплоть до полного исчезновения. Скорость изменения числа вирусов зависит от доступности очага для вируса и для иммунной системы, от способности вируса к репродукции в нем, а также от защитных факторов организма.

Энтеровирусы, ротавирусы, аденовирусы, вирусы эпидемического паротита, кори, краснухи, гриппа, простого герпеса и вирус varicella-zoster исчезают практически из всех очагов первичной инфекции в течение 3–4 нед. Некоторые из этих вирусов способны препятствовать развитию иммунного ответа, тогда первичная инфекция затягивается на несколько месяцев.

Первичная инфекция, обусловленная вирусами гепатитов В, С и D, вирусом Эпштейна–Барр, цитомегаловирусом, ВИЧ, вирусом папилломы человека и вирусом контагиозного моллюска, обычно длится более месяца. При заражении цитомегаловирусом ее продолжительность может составлять несколько месяцев, а при заражении ВИЧ, папилломавирусами и вирусом контагиозного моллюска – еще больше.

Хотя клинические проявления инфекции обусловлены размножением вируса, тяжесть болезни не всегда соответствует интенсивности вирусной репродукции. Например, даже при ограниченном поражении нервных клеток энтеровирусами, вирусами полиомиелита, бешенства, кори, эпидемического паротита и простого герпеса клинические проявления более выражены, чем при интенсивной репродукции этих вирусов на слизистых. Особенно тяжелое течение краснухи и цитомегаловирусной инфекции часто наблюдается при внутриутробном заражении.

Ликвидация первичной инфекции происходит с помощью иммунной системы и других защитных факторов. В результате перенесенной инфекции у людей, не страдающих иммунодефицитом, обычно формируется иммунитет, препятствующий рецидиву болезни или реинфекции. Однако иммунитет не предотвращает преходящего заражения слизистых при повторном контакте с вирусом.

Персистирующая и латентная вирусная инфекция

Некоторые вирусы вызывают персистирующую или латентную инфекцию. К ним относятся вирусы гепатитов В и С, бешенства, кори, ВИЧ, Т-лимфотропные вирусы человека, паповирусы, герпесвирусы, а также некоторые поксвирусы. РНК-содержащие вирусы способны снижать эффективность иммунного ответа за счет высокой изменчивости их геномов. В ходе первичной и персистирующей инфекции гены вирусов гепатита С и ВИЧ претерпевают существенные перестройки.

Поскольку репликация двухцепочечной ДНК (по сравнению с репликацией РНК) сопровождается меньшим числом ошибок, ДНК-содержащие вирусы, персистируя у человека, не подвергаются значительным изменениям. Паповавирусы и герпесвирусы способны длительно сохраняться в некоторых клетках в латентном состоянии, при котором они недоступны для иммунной системы.

Реактивация латентной герпетической и паповавирусной инфекции приводит к постоянному или периодическому выделению небольшого количества вирусов из организма здорового носителя. Иммунный ответ носителя в большинстве случаев предотвращает появление симптомов болезни, но не влияет на выделение этих вирусов в окружающую среду, что обеспечивает их распространение среди детей и восприимчивых взрослых и является причиной постоянной циркуляции возбудителей среди населения.

Вирус контагиозного моллюска – представитель семейства поксвирусов – вызывает пролиферацию и гипертрофию эпидермиса. Заболевание проявляется папулами розового цвета с пупковидным вдавлением в центре и может длиться несколько месяцев или лет. Гипертрофию тканей при других поксвирусных инфекциях объясняют наличием у возбудителей гомологов клеточных генов, кодирующих факторы роста, в том числе эпидермальный фактор роста, Однако геном вируса контагиозного моллюска не содержит последовательностей, гомологичных известным генам эпидермального фактора роста и фактора роста фибробластов. В то же время в геноме этого вируса присутствует ген, кодирующий гомолог провоспалительных хемокинов. Этот гомолог связываясь с рецепторами хемокинов, предотвращает воспаление. Кроме того, вирус содержит гомолог гена HLA класса I, продукт которого может подавлять цитотоксическое действие Т-лимфоцитов.

Предполагается, что 10–20% злокачественных новообразований человека имеют вирусную этиологию. Большинство случаев печеночноклеточного рака вызвано вирусами гепатитов В и С, практически все случаи рака шейки матки – вирусами папилломы человека типов 16, 18, 31 и 33, рак носоглотки – вирусом Эпштейна–Барр, а Т-клеточный лейкоз-лимфома взрослых – Т-лимфотропным вирусом человека типа 1.

В основе гипотезы об этиологической роли вирусов гепатита в развитии печеночноклеточного рака лежат эпидемиологические исследования и эксперименты на грызунах, показавшие, что эта опухоль часто развивается на фоне хронического вирусного гепатита. Трансформация гепатоцитов происходит в результате встраивания ДНК вируса гепатита B в геномы зараженных клеток.

Предположение о роли вирусной инфекции в развитии рака шейки матки, рака носоглотки и Т-клеточного лейкоза-лимфомы взрослых основано на данных эпидемиологических исследований, постоянном присутствии вирусной ДНК в опухолевых клетках, способности вирусов вызывать трансформацию человеческих клеток в культуре, а также на патофизиологической связи некоторых вирусных генов, экспрессируемых в опухолевых клетках, с трансформирующими свойствами вирусов, демонстрируемыми in vitro.

Вирус Эпштейна-Барр – возбудитель лимфопролиферативного синдрома у больных с ослабленным иммунитетом, В- или Т-клеточных лимфом, некоторых разновидностей рака желудка, лейомиосарком у больных СПИДом и значительного числа случаев лимфогранулематоза. Установлено, что гены и белки вируса Эпштейна-Барр способны влиять на клеточную пролиферацию. Согласно последним данным, открытый недавно герпесвирус может вызывать саркому Капоши.

В процессе поиска методов профилактики и лечения инфекций, вызываемых предположительно онкогенными вирусами человека, накапливаются все новые доказательства вирусной этиологии многих злокачественных новообразований.

Противовирусный иммунитет

Неспецифические защитные механизмы

На первом этапе инфекции вирусу противостоят неспецифические защитные механизмы. Физическую защиту обеспечивают ороговевающий эпителий кожи и секреты, омывающие поверхность слизистых. После проникновения вируса внутрь клетки важную роль в обеспечении местного иммунитета играют интерфероны и другие цитокины, вырабатываемые зараженными клетками. Вирусные белки, экспрессируемые на клеточной поверхности в комплексе с антигенами HLA, служат мишенью для несущих соответствующие рецепторы Т-лимфоцитов. Гибель зараженных вирусом клеток сопровождается выделением цитокинов, медиаторов воспаления и антигенов, которые вызывают миграцию в очаг первичной инфекции лейкоцитов и развитие воспаления. Особое значение для сдерживания вирусной инфекции в первые дни после заражения имеют интерфероны и NK-лимфоциты. Гранулоциты и макрофаги обеспечивают фагоцитоз и разрушение вирусов, особенно после начала выработки антител.

Гуморальный и клеточный противовирусный иммунитет

К концу первой – началу второй недели после заражения наблюдается активация гуморального и клеточного иммунитета:

• появляются антитела к вирусу
• накапливаются специфичные к данному вирусу лимфоциты CD4 (Т-хелперы), ограниченные по HLA класса II, и лимфоциты CD8 (цитотоксические Т-лимфоциты), ограниченные по HLA класса I

Интенсивность иммунного ответа, от которой зависит скорость выздоровления, как правило, нарастает на протяжении второй и третьей недель после заражения. Кроме того, между второй и третьей неделями происходит переключение синтеза классов иммуноглобулинов (с IgM на IgG), и на поверхности слизистых появляются специфичные к данному вирусу IgA.

Антитела нейтрализуют вирусы, связываясь с их поверхностью и тем самым предотвращая адсорбцию вирусов на клеточной поверхности или их проникновение внутрь клетки. Нейтрализующая способность антител обычно усиливается в присутствии комплемента. Клетки, зараженные вирусами, имеющими внешнюю оболочку, обычно содержат гликопротеиды внешней оболочки вируса в составе клеточной мембраны. Такие клетки могут лизироваться антителами к вирусным гликопротеидам при участии комплемента.

Выработка антител и накопление лимфоцитов CD4 и CD8 обычно продолжаются в течение нескольких месяцев после первичной вирусной инфекции, а небольшое количество клеток памяти надолго сохраняется в организме.

При повторном контакте с вирусом клетки памяти начинают быстро пролиферировать, обеспечивая быструю выработку антител и препятствуя заражению тем же вирусом. Т-лимфоциты, вероятно, обеспечивают более кратковременную иммунологическую память, и поэтому вторичный клеточный иммунный ответ развивается медленнее, чем вторичный гуморальный ответ, особенно если между первичной инфекцией и повторным контактом с возбудителем прошло много лет.

Некоторые вирусы содержат факторы, помогающие преодолеть защитные механизмы:

• вирус-ассоциированные РНК аденовирусов препятствуют блокирующему действию интерферонов на синтез белка в зараженных клетках
• белок Е1А аденовирусов препятствует активации транскрипции некоторых генов в ответ на интерфероны
• белок ЕЗ аденовирусов предотвращает цитолиз, вызываемый FNO, и блокирует синтез HLA класса I в зараженной клетке
• белок ICP47 вируса простого герпеса и белок US11 цитомегаловируса блокируют представление антигенов с помощью HLA класса I

Механизмы подавления действия интерферонов, NK-лимфоцитов и лимфоцитов CD8 появились у многих вирусов в процессе эволюции, что отражает важность этих факторов для борьбы с вирусной инфекцией, а также свидетельствует об избыточности защитных факторов организма. Даже при блокировании вирусами одного или нескольких защитных факторов организм подавляющего большинства людей с нормальным иммунитетом способен успешно бороться с инфекцией.

Накоплено много сведений о значении специфического иммунитета для защиты от вирусной инфекции. Недостаточность клеточного иммунитета часто проявляется тяжелой первичной или рецидивирующей инфекцией, вызванной герпесвирусами (ДНК-содержащие вирусы). Устойчивость организма ко многим РНК-содержащим вирусам в значительной степени обусловлена антителами. Однако ослабление симптомов заболевания, вызванного герпесвирусами, на фоне лечения нормальными иммуноглобулинами говорит о важной роли антител в защите и от этой инфекции. И наоборот, Т-лимфоциты – важный фактор защиты от РНК-содержащих вирусов, что подтверждается, в частности, наличием цитотоксических лимфоцитов CD8, несущих рецепторы к белку NP (нуклеопротеид) вируса гриппа. Дефицит одного из защитных факторов, таких, как интерферон, NK-лимфоциты, В-лимфоциты или Т-лимфоциты, в большинстве случаев компенсируется другими.

Факторы, обусловливающие устойчивость к вирусным инфекциям, иногда оказывают повреждающее действие на органы и ткани, внося вклад в развитие патологических проявлений инфекции. Воспалительная реакция, необходимая для эффективного подавления возбудителя в очагах инфекции, одновременно вызывает гибель клеток и участвует в патогенезе местных и общих симптомов болезни. Вирусная инфекция может приводить и к аутоиммунному поражению нервных или других клеток. Предполагают, что такое действие отчасти обусловлено перекрестными реакциями между вирусными и клеточными антигенами. Хотя такие реакции воспроизведены в экспериментах на животных, их роль в развитии аутоиммунных нарушений при первичной или рецидивирующей вирусных инфекциях у человека не установлена.

Интерфероны

Все клетки человеческого организма в ответ на вирусную инфекцию способны вырабатывать интерфероны α или β. Мощным индуктором синтеза этих интерферонов является двухцепочечная РНК, поэтому РНК-содержащие вирусы активируют синтез сильнее, чем ДНК-содержащие. Интерферон γ вырабатывается главным образом NK-лимфоцитами и Т-лимфоцитами под действием ИЛ-12. Интерфероны α и β связываются с рецепторами интерферона α, в то время как интерферон γ - с другими, но сходными рецепторами. В последующей внутриклеточной передаче сигнала участвуют сопряженные с рецепторами Янус-киназы и факторы транскрипции STAT. Янус-киназы фосфорилируют некоторые остатки тирозина факторов транскрипции, после чего активированные факторы транскрипции переносятся в ядро и индуцируют транскрипцию специфических клеточных генов.

Интерферон подавляет репродукцию вирусов, воздействуя на транскрипцию вирусных геномов тремя различными способами.

• первый способ состоит в индукции синтеза 2",5"-олигоаденилатсинтетазы. В присутствии двухцепочечной РНК 2",5"-олигоаденилатсинтетаза полимеризует АТФ с образованием 2",5"-олигоаденилатов, которые в свою очередь активируют рибонуклеазу L, разрушающую одноцепочечные РНК
• второй способ заключается в индукции синтеза протеинкиназы PKR. Эта протеинкиназа, которая также активируется двухцепочечной РНК, путем фосфорилирования блокирует фактор инициации трансляции eIF2α, что приводит к подавлению синтеза белка в зараженной клетке
• В основе третьего способа лежит индукция синтеза белков Мх, обладающих ГТФазной активностью и имеющих особое значение для подавления репродукции вирусов гриппа и везикулярного стоматита

Интерфероны действуют неизбирательно, блокируя синтез не только вирусных, но и клеточных РНК и белков, что, вероятно, и приводит к гибели зараженной клетки.