Вирусология. Репродукции вирусов. Диагностика и лечение инфекций

 Вирусология

  • 1. Вирусы как живые микроорганизмы
  • 2. Формы существования вирусов
  • 3. Вирион

1. Вирусы это уникальные микроорганизмы, составляющие третье царство живой природы — царство Vim. В отличие от всех ор­ганизмов представители этого царства характеризуются сле­дующими признаками:

  • • они содержат лишь один тип нуклеиновой кислоты;
  • • не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;
  • • не имеют клеточной организации;
  • • обладают уникальным разобщенным способом репродукции. Уникальность этого способа состоит в том, что синтез основ­ных структурных компонентов вирусов (белков и нуклеиновых кислот) происходит в разное время и в разных местах пора­женной клетки, т. е. разобщен во времени и пространстве;
  • облигатный паразитизм вирусов реализуется на генетическом уровне, так как вирусы репрессируют (подавляют) функцию клеточного генома и используют ее метаболические системы для синтеза собственных структурных компонентов. Более того, генетический аппарат вирусов может полностью или частично встраиваться в клеточный геном и в дальнейшем функциони­ровать и воспроизводиться как его часть. Этим паразитизм ви­русов отличается от облигатного внутриклеточного паразитизма, свойственного гонококкам, риккетсиям, хламидиям, малярий­ному плазмодию;
  • 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).

2. Несмотря на то что само существование вирусов очень тесно связано с клеткой хозяина, они могут существовать в 2 фор­мах — внутриклеточной и внеклеточной (вирион). В связи с от­сутствием собственных синтезирующих белок и энергетических систем вирусы не растут на искусственных питательных сре­дах, да и само понятие рост как увеличение биомассы, к ним неприменимо.

Близки к вирусам вириоиды и прионы.

Вириоиды — инфекционные молекулы кольцевой РНК, весьма близкие внехромосомным генетическим элементам бактерий (плазмидам).

Прион общее определение возбудителей категории прионных инфекций (наиболее известна болезнь Крейцфельдта-Якоба). Прионом называется инфекционная белковая частица очень ма­ленького размера и молекулярной массы (около 30 кД), устой­чивая к инактивации факторами, влияющими на нуклеиновые кислоты (температура, формальдегид). Белок приона кодирует­ся генами организма хозяина, которые содержатся в репресси­рованном состоянии в каждой клетке, накапливаться прионы в клетках могут только после депрессии генов изоформами при­она, попавшего в организм извне.

Прионные инфекции категория трансмиссивных нейродегене-ративных болезней животных и человека из группы медленных вирусных инфекций, выделенных на основе общности прион-ной этиологии и основных патогномоничных признаков:

– необычно длительного инкубационного периода;

– медленно прогрессирующего течения;

патологических изменений опустошительного характера ис­ключительно в нервной ткани;

– отсутствия признаков инфекционного воспаления и иммунно­го ответа;

– неизбежного летального исхода.

Эта группа включает 12 нозологических единиц, называемых трансмиссивными спонгиозными (губкообразными) энцефалопа-тиями из-за характерных клинических проявлений, связанных с поражением клеток центральной нервной системы (разраста­ние глиальных клеток, накопление мозгового амилоида, губко-образное перерождение клеток).

3. Внеклеточная форма существования вирусов называется вирионом. Вирионы имеют различную форму — круглую, нитевидную, па­лочковидную, многогранника — и величину: самые мелкие ви­русы близки к размерам крупных белковых молекул, самые крупные — мельчайшим бактериям.

Вирионы имеют единую схему организации. В центре вириона располагается нуклеиновая кислота вируса (какая-либо одна — или ДНК, или РНК).

По своему составу вирусные нуклеиновые кислоты не отлича­ются от нуклеиновых кислот прокариотов и эукариотов, а вот их строение может быть различным. Это могут быть одно- или двунитевые, линейные или кольцевые, цельные или фрагмен-тированные молекулы или ДНК, или РНК.

Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и ее строение

важнейший таксономический признак вирионов.

Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, которую называют капсидной.

Капсидная оболочка состоит из отдельных субъединиц — капсо-меров, их количество может быть различным. Белки капсидной оболочки обычно простые и способны к са­мосборке. Пространственная организация белков капсидной оболочки, их взаиморасположение определяют тип симметрии нуклеокапсида: %/ спиральный;

• кубический;

• смешанный (сложный).

Тип симметрии нуклеокапсида еще один важный таксономи­ческий критерий, позволяющий дифференцировать вирусы. Простейшие вирусы представляют собой нуклеокапсид. Наличие или отсутствие в строении вириона суперкапсидной оболочки (поверх капсидной) — еще один из важнейших таксо­номических признаков вирусов.

Суперкапсид это сложноорганизованная структура, вклю­чающая белковый, углеводный и липидный компоненты, на­личие липидов делает вирусы, имеющие суперкапсидную обо­лочку, чувствительными к эфиру.

Белки суперкапсидной оболочки — это сложные белки. В со­став суперкапсидной оболочки могут входить элементы клетки хозяина.

 

 Нуклеиновые кислоты и белки

  • 1. Функции вирусных нуклеиновых кислот
  • 2. Вирусные белки
  • 3. Процессы взаимодействия вируса с клеткой макроорганизма

1.Функция вирусных нуклеиновых кислот независимо от их типа состоит в хранении и передаче генетической информации. Ви­русные ДНК могут быть линейными (как у эукариотов) или кольцевыми (как у прокариотов), однако в отличие от ДНК тех и других она может быть представлена однонитевой молеку­лой. Вирусные РНК имеют разную организацию (линейные, кольцевые, фрагментированные, однонитевые и двунитевые), они могут быть представлены плюс- или минус-нитями. Плюс-нити функционально тождественны и-РНК, т. е. спо­собны транслировать закодированную в них генетическую ин­формацию на рибосомы клетки хозяина.

Минус-нити не могут функционировать как и-РНК, и для трансляции содержащейся в них генетической информации необходим синтез комплементарной плюс-нити. РНК плюс-нитевых вирусов, в отличие от РНК минус-нитевых, имеют специфические образования, необходимые для узнавания рибосомами. У двунитевых как ДНК-, так и РНК-содержащих вирусов информация обычно записана только в одной цепи, чем достигается экономия генетического материала. 2. Вирусные белки по локализации в вирионе делятся:

• на капсидные;

• белки суперкапсидной оболочки;

• геномные.

Белки капсидной оболочки у нуклеокапсидных вирусов вы­полняют защитную функцию — защищают вирусную нуклеино­вую кислоту от неблагоприятных воздействий — и рецептор-ную (якорную) функцию, обеспечивая адсорбцию вирусов на клетках хозяина и проникновение в них.

Белки суперкапсидной оболочки, как и белки капсидной обо­лочки, выполняют защитную и рецепторную функции. Это сложные белки — липо- и гликопротеиды. Некоторые из этих белков могут формировать морфологические субъединицы в виде шипованных отростков и обладают свойствами гемагглю-тининов (вызывают агглютинацию эритроцитов) или нейрами-нидазы (разрушают нейраминовую кислоту, входящую в состав клеточных стенок).

Отдельную группу составляют геномные белки, они ковалентно связаны с геномом и образуют с вирусной нуклеиновой кисло­той рибо- или дезоксирибонуклеопротеиды. Основная функ­ция геномных белков — участие в репликации нуклеиновой кислоты и реализации содержащейся в ней генетической ин­формации, к ним относятся РНК-зависимая РНК-полимераза и обратная транскриптаза.

В отличие от белков капсидной и суперкапсидной оболочки это не структурные, а функциональные белки. Все вирусные белки выполняют и функцию антигенов, по­скольку являются продуктами вирусного генома и, соответст­венно, чужеродными для организма хозяина. Представители царства Vira по типу нуклеиновой кислоты де­лятся на 2 подцарства — рибовирусные и дезоксирибовирусные. В подцарствах выделяют семейства, рода и виды.

Принад­лежность вирусов к тому или иному семейству (всего их 19) оп­ределяется:

строением и структурой нуклеиновой кислоты;

• типом симметрии нуклеокапсида;

• наличием суперкапсидной оболочки. Принадлежность к тому или иному роду и виду связана с другими биологическими свойствами вирусов:

• размером вирионов (от 18 до 300 нм);

• способностью размножаться в культурах ткани и курином эм­брионе;

• характером изменений, происходящих в клетках под воздейст­вием вирусов;

• антигенными свойствами;

• путями передачи;

• кругом восприимчивых хозяев.

Вирусы — возбудители болезней человека относятся к 6 ДНК-содержащим семействам (поксвирусы, герпесвирусы, гепаднави-русы, аденовирусы, паповавирусы, парвовирусы) и 13 семействам РНК-содержащих вирусов (реовирусы, тогавирусы, флавирусы, коронавирусы, парамиксовирусы, ортомиксовирусы, рабдовирусы, бунъявирусы, аренавирусы, ретровирусы, пикорнавиру-сы, калицивирусы, филовирусы).

3. Взаимодействие вируса с клеткой это сложный процесс, ре­зультаты которого могут быть различны. По этому признаку (конечный результат) можно выделить 4 типа взаимодействия вирусов и клеток:

%/ продуктивная вирусная инфекция — это такой тип взаимодейст­вия вируса с клеткой, при котором происходит репродукция ви­русов, а клетка погибает (для бактериофагов такой тип взаи­модействия с клеткой называют литическим). Продуктивная вирусная инфекция лежит в основе острых вирусных заболева­ний, а также в основе условных латентных инфекций, при ко­торых погибают не все клетки пораженного органа, а только часть, а остальные неповрежденные клетки этого органа ком­пенсируют его функции, вследствие чего заболевание некото­рое время не проявляется, пока не наступит декомпенсация;

абортивная вирусная инфекция — это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором репродукция вирусов не происхо­дит, а клетка избавляется от вируса, функции ее при этом не нарушаются, поскольку это происходит только в процессе ре­продукции вируса;

латентная вирусная инфекция — это такой тип взаимодействия вируса с клеткой, при котором происходит репродукция и виру­сов, и клеточных компонентов, но клетка не погибает; при этом клеточные синтезы преобладают, и поэтому клетка достаточно длительно сохраняет свои функции — этот механизм лежит в основе безусловных латентных вирусных инфекций;

вирус-индуцированные трансформации — это такой тип взаимо­действия вируса с клеткой, при котором клетки, пораженные вирусом, приобретают новые, ранее не присущие им свойства. Геном вируса или его часть встраивается в геном клетки, и ви­русные гены превращаются в группу клеточных генов. Этот интегрированный в хромосому клетки-хозяина вирусный ге­ном называется провирусом, а такое состояние клеток обозна­чается как вирогения.

При любом из указанных типов взаимодействия вирусов и клеток можно выделить процессы, направленные на то, чтобы доставить вирусную нуклеиновую кислоту в клетку, обеспечить условия и механизмы ее репликации и реализации содержа­щейся в ней генетической информации.

 

Особенности репродукции вирусов

  • 1. Периоды осуществления продуктивной вирусной инфекции
  • 2. Репликация вируса
  • 3. Трансляция

1.Продуктивная вирусная инфекция осуществляется в 3 периода:

начальный период включает стадии адсорбции вируса на клетке, проникновения в клетку, дезинтеграции (депротеинизации) или “раздевания” вируса. Вирусная нуклеиновая кислота была доставлена в соответствующие клеточные структуры и под дей­ствием лизосомальных ферментов клетки освобождается от защитных белковых оболочек. В итоге формируется уникаль­ная биологическая структура: инфицированная клетка содер­жит 2 генома (собственный и вирусный) и 1 синтетический аппарат (клеточный);

• после этого начинается вторая группа процессов репродукции вируса, включающая средний и заключительный периоды, во время которых происходят репрессия клеточного и экспрессия вирусного генома. Репрессию клеточного генома обеспечивают низкомолекулярные регуляторные белки типа гистонов, синтезируемые в любой клетке. При вирусной инфекции этот про­цесс усиливается, теперь клетка представляет собой структуру, в которой генетический аппарат представлен вирусным геномом, а синтетический аппарат — синтетическими системами клетки.

2. Дальнейшее течение событий в клетке направлено на репликацию вирусной нуклеиновой кислоты (синтез генетического материала для новых вирионов) и реализацию содержащейся в ней генети­ческой информации (синтез белковых компонентов для новых вирионов). У ДНК-содержащих вирусов, как в прокариотиче-ских, так и в эукариотических клетках, репликация вирусной ДНК происходит при участии клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. При этом у однонитевых ДНК-содержащих вирусов сначала образуется комплементарная нить — так назы­ваемая репликативная форма, которая служит матрицей для дочерних молекул ДНК.

3. Реализация генетической информации вируса, содержащейся в ДНК, происходит следующим образом: при участии ДНК-зави­симой РНК-полимеразы синтезируются и-РНК, которые по­ступают на рибосомы клетки, где и синтезируются вирусспе-цифические белки. У двунитевых ДНК-содержащих вирусов, геном которых транскрибируется в цитоплазме клетки хозяина, это собственный геномный белок. Вирусы, геномы которых транскрибируются в ядре клетки, используют содержащуюся там клеточную ДНК-зависимую РНК-полимеразу.

У РНК-содержащих вирусов процессы репликации их генома, транскрипции и трансляции генетической информации осуще­ствляются иными путями. Репликация вирусных РНК, как минус-, так и плюс-нитей, осуществляется через репликативную форму РНК (комплементарную исходной), синтез которой обеспечивает РНК-зависимая РНК-полимераза — это геном­ный белок, который есть у всех РНК-содержащих вирусов. Ре­пликативная форма РНК минус-нитевых вирусов (плюс-нить) служит не только матрицей для синтеза дочерних молекул ви­русной РНК (минус-нитей), но и выполняет функции и-РНК, т. е. идет на рибосомы и обеспечивает синтез вирусных белков (трансляцию).

У плюс-нитевых РНК-содержащих вирусов функцию трансля­ции выполняют ее копии, синтез которых осуществляется че­рез репликативную форму (минус-нить) при участии вирусных РНК-зависимых РНК-полимераз.

У некоторых РНК-содержащих вирусов (реовирусы) имеется со­вершенно уникальный механизм транскрипции. Он обеспечива­ется специфическим вирусным ферментом — ревертазой (обрат­ной транскриптазой) и называется обратной транскрипцией. Суть ее состоит в том, что вначале на матрице вирусной РНК при участии обратной транскрипции образуется транскрипт, представляющий собой одну нить ДНК. На нем с помощью клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы синтезируется ,вторая нить и формируется двунитевой ДНК-транскрипт. С не­го обычным путем через образование и-РНК происходит реа­лизация информации вирусного генома.

Результатом описанных процессов репликации, транскрипции и трансляции является образование дочерних молекул вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков, закодированных в геноме вируса.

После этого наступает третий, заключительный период взаимо­действия вируса и клетки. Из структурных компонентов (нук­леиновых кислот и белков) на мембранах цитоплазматического ретикулума клетки собираются новые вирионы. Клетка, геном которой был репрессирован (подавлен), обычно гибнет. Вновь сформировавшиеся вирионы пассивно (в результате гибели клетки) или активно (путем почкования) покидают клетку и оказываются в окружающей ее среде.

Таким образом, синтез вирусных нуклеиновых кислот и белков и сборка новых вирионов происходят в определенной последова­тельности (разобщены во времени) и в разных структурах клетки (разобщен в пространстве), в связи с чем способ репро­дукции вирусов и был назван дизъюнктивным (разобщенным). При абортивной вирусной инфекции процесс взаимодействия вируса с клеткой по тем или иным причинам прерывается до того, как произошло подавление клеточного генома. Очевидно, что в этом случае генетическая информация вируса реализова­на не будет и репродукции вируса не происходит, а клетка со­храняет свои функции неизменными.

При латентной вирусной инфекции в клетке одновременно функционируют оба генома, а при вирус-индуцированных трансформациях вирусный геном становится частью клеточно­го, функционирует и наследуется вместе с ним.

 

Культивирование вирусов в культурах тканей

  • 1. Характеристики тканевых культур
  • 2. Цитопатическое действие вирусов

1.Для культивирования вирусов используют ряд методов. Это культивирование в организме экспериментальных животных, раз­вивающихся куриных вибрионах и культурах тканей (чаще — эмбриональные ткани или опухолевые клетки). Для выращива­ния клеток тканевых культур используют многокомпонентные питательные среды (среда 199, среда Игла и др.). Они содержат индикатор измерения рН среды и антибиотики для подавления возможного бактериального загрязнения.

Культуры тканей могут быть переживающими, в которых жиз­неспособность клеток удается сохранить лишь временно, и растущими, в которых клетки не только сохраняют жизнедея­тельность, но и активно делятся.

В роллерных культурах клетки ткани фиксированы на плотной основе (стекло) — чаще в один слой (однослойные), а в суспензированных —взвешены в жидкой среде. По количеству пассажей, выдерживаемых растущей культурой тканей, среди них различают:

первичные (первично-трипсинизированные) культуры тканей, которые выдерживают не более 5—10 пассажей;

полуперевиваемые культуры тканей, которые поддерживаются не более чем в 100 генерациях;

перевиваемые культуры тканей, которые поддерживаются в те­чение неопределенно длительного срока в многочисленных ге­нерациях.

Чаще всего используются однослойные первично-перевиваемые и перевиваемые тканевые культуры.

2. О размножении вирусов в культуре ткани можно судить по ци-топатическому действию (ЦПД):

• деструкции клеток;

• изменению их морфологии;

• формированию многоядерных симпластов или синтиция в ре­зультате слияния клеток.

• в клетках культуры ткани при размножении вирусов могут об­разовываться включения — структуры, не свойственные нор­мальным клеткам.

Включения выявляются в окрашенных по Романовскому-Гимзе мазках из зараженных клеток. Они бывают эозинофильные и базофильные.

По локализации в клетке различают:

• цитоплазматические;

• ядерные;

• смешанные включения.

Характерные ядерные включения формируются в клетках, за­раженных вирусами герпеса (тельца Каудри), цитомегалии и полиомы, аденовирусами, а цитоплазматические включения — вирусами оспы (тельца Гварниери и Пашена), бешенства (тель­ца Бабеша-Негри) и др.

О размножении вирусов в культуре ткани также можно судить по методу “бляшек” (негативных колоний). При культивирова­нии вирусов в клеточном монослое под агаровым покрытием на месте пораженных клеток образуются зоны деструкции моно-сом — так называемые стерильные пятна, или бляшки. Это дает возможность не только определить число вирионов в 1 мл сре­ды (считается, что одна бляшка является потомством одного вириона), но и дифференцировать вирусы между собой по фе­номену бляшкообразования.

Следующим методом, позволяющим судить о размножении вирусов (только гемагглютинирующих) в культуре ткани, мож­но считать реакцию гемадсорбции. При культивировании виру­сов, обладающих гемагглютжирующей активностью, может происходить избыточный синтез гемагглютининов. Эти моле­кулы экспрессируются на поверхности клеток культуры ткани, и клетки культуры ткани приобретают способность адсорбиро­вать на себе эритроциты — феномен гемадсорбции. Молекулы гемагглютинина накапливаются и в среде культивирования, это приводит к тому, что культуральная жидкость (в ней нака­пливаются новые вирионы) приобретет способность вызывать гемагглютинацию.

Наиболее распространенным методом оценки размножения вирусов в культуре ткани является метод “цветной пробы”. При размножении в питательной среде с индикатором незараженных

клеток культуры ткани вследствие образования кислых продук­тов метаболизма она изменяет свой цвет. При репродукции вируса нормальный метаболизм клеток нарушается, кислые продукты не образуются, среда сохраняет исходный цвет.

 

 Механизмы противовирусной защиты макроорганизма

1. Неспецифические механизмы

2. Специфические механизмы

3. Интерфероны

1.Существование вирусов в 2 (внеклеточной и внутриклеточной) формах предопределяют и особенности иммунитета при вирус­ных инфекциях. В отношении внеклеточных вирусов действуют те же неспецифические и специфические механизмы антимик­робной резистентности, что и в отношении бактерий. Клеточная ареактивность один из неспецифических факто­ров защиты. Она обусловлена отсутствием на клетках рецеп­торов для вирусов, что делает их невосприимчивыми к вирус­ной инфекции. К этой же группе защитных факторов можно отнести лихорадочную реакцию, выделительные механизмы (чихание, кашель и др.). В защите от внеклеточного вируса участвуют:

• система комплемента;

• пропердиновая система;

• NK-клетки (естественные киллеры);

• вирусные ингибиторы.

Фагоцитарный механизм защиты малоэффективен в отноше­нии внеклеточного вируса, но достаточно активен в отношении клеток, уже инфицированных вирусом. Экспрессия на поверхно­сти таких вирусных белков делает их объектом макрофагально-го фагоцитоза. Поскольку вирусы представляют собой ком­плекс антигенов, то при их попадании в организм развивается иммунный ответ и формируются специфические механизмы защиты — антитела и эффекторные клетки.

2. Антитела действуют только на внеклеточный вирус, препятст­вуя его взаимодействию с клетками организма и неэффектив­ны против внутриклеточного вируса. Некоторые вирусы (вирус гриппа, аденовирусы) недоступны для циркулирующих в сыворотке крови антител и способны персистировать в организме человека достаточно долго, иногда пожизненно.

При вирусных инфекциях происходит продукция антител классов IgG и IgM, а также секреторных антител класса IgA. Последние обеспечивают местный иммунитет слизистых обо­лочек на входных воротах, что при развитии вирусных инфек­ций желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей может иметь определяющее значение. Антитела класса IgM появля­ются на 3—5-й день болезни и через несколько недель исчеза­ют, поэтому их наличие в сыворотке обследуемого отражает острую или свежеперенесенную инфекцию. Иммуноглобули­ны G появляются позже и сохраняются дольше, чем иммуног­лобулины М. Они обнаруживаются только через 1-2 недели после начала заболевания и циркулируют в крови в течение длительного времени, обеспечивая тем самым защиту от по­вторного заражения.

Еще более важную роль, чем гуморальный иммунитет, при всех вирусных инфекциях играет клеточный иммунитет, что связано с тем, что инфицированные вирусом клетки становят­ся мишенью для цитолитического действия Т-киллеров. Кроме всего прочего, особенностью взаимодействия вирусов с иммунной системой является способность некоторых из них (так называемые лимфотропные вирусы) поражать непосредст­венно сами клетки иммунной системы, что приводит к разви­тию иммунодефицитных состояний.

Все перечисленные’ механизмы защиты (исключая фагоцитоз зараженных клеток) активны только в отношении внеклеточ­ного вируса. Попав в клетку, вирионы становятся недоступ­ными ни для антител, ни для комплемента, ни для иных меха­низмов защиты. Для защиты от внутриклеточного вируса в ходе эволюции клетки приобрели способность вырабатывать осо­бый белок — интерферон.

3. Интерферон это естественный белок, обладающий противови­русной активностью в отношении внутриклеточных форм вируса. Он нарушает трансляцию и-РНК на рибосомах клеток, инфи­цированных вирусом, что ведет к прекращению синтеза вирус­ного белка. Исходя из этого универсального механизма дейст­вия интерферон подавляет репродукцию любых вирусов, т. е. не обладает специфичностью, специфичность интерферонаиная. Она носит видовой характер, т. е. человеческий интер­ферон ингибирует репродукцию вирусов в клетках человека, мышиный — мыши и т. д.

Интерферон обладает и противоопухолевым действием, что яв­ляется косвенным свидетельством роли вирусов в возникновении опухолей. Образование интерферона в клетке начинается уже через 2 ч после заражения вирусом, т. е. намного раньше, чем его репродукция, и опережает механизм антителообразования. Интерферон образуют любые клетки, но наиболее активными его продуцентами являются лейкоциты и лимфоциты. В на­стоящее время методами генной инженерии созданы бактерии (кишечные палочки), в геном которых введены гены (или их копии), ответственные за синтез интерферона в лейкоцитах. Полученный таким образом генно-инженерный интерферон широко используется для лечения и пассивной профилактики вирусных инфекций и некоторых видов опухолей. В последние годы разработан широкий круг препаратов — ин­дукторов эндогенного интерферона. Их применение предпочти­тельнее, нежели введение экзогенного интерферона. Таким образом, интерферон является одним из важных факто­ров противовирусного иммунитета, но в отличие от антител или клеток-эффекторов он обеспечивает не белковый, а гене­тический гомеостаз.

 

 Вирусные инфекции и методы их диагностики

1. Вирусные инфекции человека

2. Лабораторная диагностика вирусных инфекций

1.В настоящее время вирусные инфекции составляют преобладаю­щую часть инфекционной патологии человека. Самыми распро­страненными среди них остаются острые респираторные (ОРВИ) и другие вирусные инфекции, передаваемые воздушно-капель­ным путем, возбудители которых относятся к абсолютно раз­личным семействам, чаще всего это РНК-содержащие вирусы (вирус гриппа А, В, С, вирус эпидемического паротита, вирусы парагриппа, кори, риновирусы и др.).

Не менее распространены и кишечные вирусные инфекцион­ные заболевания, вызываемые вирусами, также относящимися к различным семействам РНК- и ДНК-содержащих вирусов (энтеровирусы, вирус гепатита А, ротавирусы, калициновирусы и др.).

Широко распространены во всем мире такие вирусные инфек­ционные заболевания, как вирусные гепатиты, особенно гепа­тит В, передаваемый трансмиссивным и половым путем. Их возбудители – вирусы гепатита А, В, С, D, E, G, ТТ – отно­сятся к разным таксономическим группам (пикорнавирусов, гепаднавирусов и др.), имеют разные механизмы передачи, но все обладают тропизмом к клеткам печени.

Одна из самых известных вирусных инфекций — ВИЧ-инфек­ция (часто называемая СПИДом – синдромом приобретенного иммунодефицита, который является ее неизбежным исходом). Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — возбудитель ВИЧ-инфекции — относится к семейству РНК-вирусов Retroviridae, роду лентивирусов.

Весьма распространены в настоящее время арбовирусные ин­фекционные заболевания. Естественные хозяева их возбудите­лей — мелкие грызуны и их эктопаразиты. Человеку эти виру­сы передаются через укусы кровососущих насекомых, т. е. пе­реносчиками являются членистоногие, поэтому и называются все эти вирусы, независимо от их таксономической принад­лежности, арбовирусами.

Большинство из них – РНК-содержащие, входят в семейства -тога-, флави-, буньявирусов и являются возбудителями энце­фалитов и геморрагических лихорадок. Возбудителями тяжелых форм геморрагических лихорадок (лихорадки Эбола, Марбург-ская лихорадка и др.) являются фило-, аденовирусы. Но транс­миссивный путь заражения при этих инфекционных заболева­ниях не является единственным. Вышеназванные инфекции в основном представляют собой эндемичные заболевания, но тяжелые вспышки некоторых из этих заболеваний (крымской геморрагической лихорадки, лихорадки западного Нила) имели место в Ростовской и Волгоградской областях летом 1999 г.

Кроме инфекционной патологии человека, доказана роль ви­русов и в развитии некоторых опухолей животных и человека (онкогенные, или онковирусы). Среди известных вирусов, обла­дающих онкогенным действием, есть представители как ДНК-содержащих (из семейства паповавирусов, герпесвирусов, аде­новирусов, поксвирусов), так и РНК-содержащих (из семейства ретрорвирусов, род пикорновирусов) вирусов.

2. Для лабораторной диагностики вирусных инфекций используют­ся различные методы.

Вирусологическое исследование (световая микроскопия) позволяет обнаружить характерные вирусные включения, а электронная микроскопия — сами вирионы и по особенностям их строения диагностировать соответствующую инфекцию (например, ро-тавирусную).

Вирусологическое исследование направлено на выделение вируса и его идентификацию. Для выделения вирусов используют за­ражение лабораторных животных, куриных эмбрионов или культуры тканей.

Первичную идентификацию выделенного вируса до уровня семей­ства можно провести с помощью:

• определения типа нуклеиновой кислоты (проба с бромдезоксиу-ридоном);

• особенностей ее строения (электронная микроскопия);

• размера вириона (фильтрование через мембранные фильтры с порами диаметром 50 и 100 нм);

• наличия суперкапсидной оболочки (проба с эфиром);

• гемагглютининов (реакция гемагглютинации);

• типа симметрии нуклеокапсида (электронная микроскопия).

Результаты оцениваются по заражению культуры ткани про­бой, подвергнутой соответствующей обработке, и с последую­щим учетом результатов заражения методом цветной пробы фильтрования. Существенное значение для идентификации вирусов (до рода, вида, внутри вида) имеет также изучение их антигенного строения, которое проводится в реакции вирусо-нейтрализации с соответствующими иммунными сыворотками. Сущность этой реакции состоит в том, что после обработки гомологичными антителами вирус утрачивает свою биологиче­скую активность (нейтрализуется) и клетка хозяина развивает­ся так же, как и неинфицированная вирусом. Об этом судят по отсутствию цитопатического действия, цветной пробе, резуль­татам реакции торможения гемагглютинации (РТГА), отсутст­вию изменений при заражении куриных эмбрионов, выживае­мости чувствительных животных.

Вирусологическое исследование это “золотой стандарт” виру­сологии и должно проводиться в специализированной вирусо­логической лаборатории. В настоящее время оно используется

практически только в условиях возникновения эпидемической вспышки того или иного вирусного инфекционного заболевания.

Для диагностики вирусных инфекций широкое применение нашли методы иммунодиагностики (серодиагностики и имму-ноиндикации). Они реализуются в самых разнообразных реакци­ях иммунитета:

• радиоизотопный иммунный анализ (РИА);

• иммуноферментный анализ (ИФА);

• реакция иммунофлюоресценции (РИФ);

• реакция связывания комплемента (РСК);

• реакция пассивной гемагглютинации (РПГА);

• реакции торможения гемагглютинации (РТГА) и др.

При использовании методов серодиагностики обязательным яв­ляется исследование парных сывороток. При этом 4-кратное на­растание титра антител во второй сыворотке в большинстве случаев служит показателем протекающей или свежеперене-сенной инфекции. При исследовании одной сыворотки, взятой в острой стадии болезни, диагностическое значение имеет об­наружение антител класса IgM, свидетельствующее об острой инфекции.

Большим достижением современной вирусологии является внедрение в практику диагностики вирусных инфекций моле-кулярно-генетических методов (ДНК-зондирование, полимераз-ной цепной реакции — ПЦР). В первую очередь с их помощью выявляют персистирующие^ вирусы, находящиеся в клиниче­ском материале, с трудом обнаруживаемые или не обнаружи­ваемые другими методами.

 

Профилактика и лечение вирусных инфекций

1. Методы профилактики вирусных инфекций

2. Противовирусные химиотерапевтические средства

1. Лля активной искусственной профилактики вирусных инфекций. в том числе плановой, широко используются живые вирусные вак­цины. Они стимулируют резистентность в месте входных ворот инфекции, образование антител и клеток-эффекторов, а также синтез интерферона. Основные виды живых вирусных вакцин:

• гриппозная, коревая;

• полиомиелитная (Сейбина-Смородинцева-Чумакова);

• паротитная, против коревой краснухи;

• антирабическая, против желтой лихорадки;

• генно-инженерная вакцина против гепатита В – Энджерикс В. Цля профилактики вирусных инФекиий используются и убитые вакцины:

• против клещевого энцефалита;

• омской геморрагической лихорадки;

• полиомиелита (Солка);

• гепатита А (Харвикс 1440);

• антирабическая (ХДСВ, Пастер Мерье);

• а также химические — гриппозные.

Для пассивной профилактики и иммунотерапии предложены сле­дующие антительные препараты:

• противогриппозный гамма-глобулин;

• антирабический гамма-глобулин;

• противокоревой гамма-глобулин для детей до 2 лет (в очагах) и для ослабленных детей старшего возраста;

• противогриппозная сыворотка с сульфаниламидами.

Универсальным средством пассивной профилактики вирусных инфекций являются интерферон и индукторы эндогенного ин­терферона.

2. Большинство известных химиотерапевтических препаратов не обладают противовирусной активностью, так как механизм действия большинства из них основан на подавлении микроб­ного метаболизма, а у вирусов собственные метаболические системы отсутствуют.

Антибиотики и сульфаниламиды при вирусных инфекциях ис­пользуют только с целью профилактики бактериальных ослож­нений. Тем не менее в настоящее время разрабатываются и применяются химиотерапевтические средства, обладающие противовирусной активностью.

Первая группа — аномальные нуклеозиды. По строению они близки к нуклеотидам вирусных нуклеиновых кислот, но, включенные в состав нуклеиновой кислоты, они не обеспечи­вают ее нормальное функционирование. К таким препаратам относятся азидотимидин — препарат, активный в отношении вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-инфекция). Недостаток этих препаратов — в высокой токсичности для клеток мак­роорганизма.

Вторая группа препаратов нарушает процессы абсорбции виру­сов на клетках. Они менее токсичны, обладают высокой изби­рательностью и весьма перспективны. Это тиосемикарбозон и его производные, ацикловир (зовиракс) – герпетическая ин­фекция, ремантадин и его производные — грипп А и др.

Универсальным средством терапии, так же как и профилакти­ки, вирусных инфекций является интерферон.

 

 Бактериофаги

1. Понятие о бактериофагах

2. Классификация бактериофагов

3. Диагностическая и терапевтическая роль фагов

1. Бактериофаги (фаги) это вирусы, поражающие бактериальные клетки (в качестве клетки-хозяина). Вирионы фагов состоят из головки, содержащей нуклеиновую кислоту вируса, и более или менее выраженного отростка. Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток — спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии нук-леокапсида.

Большинство фагов содержат кольцевую двунитчатую ДНК, и лишь некоторые – РНК или однонитчатую ДНК. Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические (по ним делятся на серотипы) и типо-специфические антигены. Сыворотки, содержащие антитела к этим антигенам (антифаговые сыворотки), нейтрализуют лити-ческую активность фагов. Взаимодействие бактериофага с клеткой происходит в соответствии с основными типами взаи­модействия, характерными для всех вирусов, — продуктивная (литическая), абортивная вирусная и латентная (лизогения, вирогения) инфекция, а также вирус-индуцированная транс­формация.

По характеру взаимодействия фага с клеткой все бактериофа­ги делятся:

• на вирулентные (литические), вызывающие продуктивную ин­фекцию и лизис бактериальной клетки;

умеренные, вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой. Умеренные фаги, в отличие от вирулентности, не вызывают ги­бели бактериальных клеток и при взаимодействии с ней пере­ходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. Профаг геном фага, ассоциированный с бактериальной хромо­сомой. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений. Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. Профаг в лизогенных бактериях са­мопроизвольно или под влиянием различных индуцированных агентов может переходить в вегетативный фаг. В результате та­кого превращения бактериальная клетка лизируется и продуци­рует новые фаговые частицы. В ходе лизогенизации бактериаль­ные клетки могут дополнительно приобретать новые признаки, детерминируемые геномом вируса. Такое явление — изменение свойств микроорганизмов под влиянием профага — называется фаговой, или лизогенной, конверсией (проявление вирус-инду-цироанной трансформации).

Умеренные фаги, неспособные ни при каких условиях перехо­дить из профага в вегетативный фаг (образовывать зрелые фа­говые частицы), называются дефектными, чаще это происходит в результате нарушения стадии сборки вирусных частиц. Неко­торые умеренные фаги называются трансдуцирующими, по­скольку с их помощью осуществляется один из механизмов ге­нетической рекомбинации у бактерий – трансдукции. Такие фаги могут использоваться, в частности, в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК и/или приготовлении рекомбинантных (генно-инженерных) вакцин.

2. Специфичность фагов послужила основанием для их наименова­ния по видовым и родовым названиям чувствительных к ним бак­терий. Так, например, фаги, лизирующие стрептококки, назы­ваются стрептококковыми, лизирующие холерные вибрионы -холерные, стафилококки — стафилококковыми. По признаку специфичности выделяют поливалентные бакте­риофаги, лизирующие культуры одного семейства или рода бактерий, моновалентные (монофаги) — лизирующие культуры только одного вида бактерий, а также отличающиеся наиболее высокой специфичностью — типовые бактериофаги, способные вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бакте­риальной культуры внутри вида бактерий.

Наборы таких типоспецифических фагов используются для дифференцировки бактерий внутри вида — это метод фаготи-пирования бактерий. С помощью этого метода можно устано­вить источник и пути передачи инфекционного заболевания, т. е. провести его эпидемиологический анализ, поскольку он позволяет сравнивать фаготипы (фаговары) чистых культур бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследова­ния от больного и от окружающих его лиц — возможных бак­терионосителей.

Фаги получают индукцией из лизогенных культур или из объек­тов, содержащих соответствующие бактерии, при культивиро­вании на жидкой питательной среде с последующим выделе­нием из культуральной жидкости путем фильтрования через бактериальные фильтры. Активность полученного (выделенно­го) фага определяют путем титрования или определения коли­чества фаговых частиц в единице объема среды методом агаро­вых слоев по Трациа. Суть его состоит в том, что на газон чув­ствительной культуры (первый слой) наносят определенное разведение фага в полужидком агаре (второй слой). Каждая фаговая частица, размножаясь на бактериальном газоне, обра­зует на поверхности выросшей культуры стерильное пятно (“бляшка”, или негативная колония фага). Таким образом, по количеству стерильных пятен можно подсчитать количество фаговых частиц в единице среды (титр фага).

3. Фаги могут применяться в качестве диагностических препара­тов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологических исследования. Однако чаще всего их ис­пользуют для лечения и профилактики некоторых инфекцион­ных заболеваний (перорально или местно). Активность фага выражают числом частиц фага, содержащихся в 1 мл или 1 таблетке. Лечебное и профилактическое действие фагов ос­новано на их литической активности.

Отличительной чертой бактериофагов как терапевтических средств является почти полное отсутствие у них побочного дей­ствия, что позволяет назначать эти препараты различным воз­растным группам без каких-либо ограничений, и возможность назначения поливалентных бактериофагов до получения ре­зультатов бактериологического исследования. Препараты диаг­ностических бактериофагов вводить категорически запрещается. В настоящее время в России для фаготерапии и фагопрофилак­тики производятся и используются:

• поливалентный сальмонеллезный бактериофаг;

моновалентные бактериофаги — брюшнотифозный, дизенте­рийный, протейный, синегнойный, холерный, стафилококко­вый, стрептококковый, коли-фаг (кишечной палочки);

комбинированные препараты поливалентных бактериофагов — колипротейный, пиобактериофаг (включающий стафилококко­вые, стрептококковые, клебсиеллезные, эшерихиозные, про­тейные и синегнойные бактериофаги) и др.

А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Оставить отзыв
Категории
Рекомендации
Подсказка
Нажмите Ctrl + F, чтобы найти фразу в тексте
Помощь проекту
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru