Общая вирусология

Общая вирусология

1.         Значение открытия Д.И.Ивановского. Этапы развития вирусологии. Роль отечественных ученых в развитии вирусологии.

 

Впервые существование вируса доказал в 1892 году Ивановский. В результате наблюдений он высказал предположение, что болезнь табака, под названием мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вируса, цитопаталогических вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства.

Этапы развития:

Конец XIX — начало XX-го века. Основным методом идентификации вирусов в этот период был метод фильтрации через бактериологические фильтры, которые использовались как средство разделения возбудителей на бактерии и небактерии. Были открыты следующие вирусы: вирус табачной мозаики; ящура; желтой лихорадки; оспы и трахомы; полиомиелита; кори; вирус герпеса.

30-е годы — основным вирусологическим методом, используемым для выделения вирусов и их дальнейшей идентификации, являются лабораторные животные. 1931 г. — в качестве экспериментальной модели для выделения вирусов стали использоваться куриные эмбрионы, которые обладают высокой чувствительностью к вирусам гриппа, оспы, лейкоза.  Открыты: вирус гриппа; клещевого энцефалита.

40-е годы. Установили, что вирус осповакцины содержит ДНК, но не РНК. Стало очевидным, что вирусы отличаются от бактерий не только размерами и неспособностью расти без клеток, но и тем, что они содержат только один вид нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Введение в вирусологию метода культуры клеток явилось важным событием, давшим возможность получения культуральных вакцин. Из широко применяемых в настоящее время культуральных живых и убитых вакцин, созданных на основе аттенуированных штаммов вирусов, следует отметить вакцины против полиомиелита, паротита, кори и краснухи.

50-е годы: Открыты вирусы: аденовирусы; краснухи; вирусы парагриппа.

70-е годы: открытие в составе РНК-содержащих онкогенных вирусов фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Становится реальным изучение генома РНК содержащих вирусов. Открыты вирусы: вирус гепатита B; ротавирусы, вирус гепатита A.

80-е годы. Развитие представлений о том, что возникновение опухолей может быть связано с вирусами. Компоненты вирусов, ответственные за развитие опухолей, назвали онкогенами. Открыты вирусы: иммунодефицита человека; вирус гепатита C.

 

2.         Понятие о вирусе и вирионе. Современные принципы классификации и номенклатуры вирусов.

Основные свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.

1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.

2.Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа- или ДНК (ДНК- вирусы) или РНК (РНК- вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.

3.Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4.Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.

5.У вирусов нет собственных систем мобилизации энергии и белок- синтензирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами.

6.Средой обитания вирусов являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной- вирус.Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.

 

3.         Особенности структурной организации вирусов.

Строение (морфология) вирусов.

1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).

2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).

При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.

3.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.

4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина- суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.

Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.

Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина.

1.Адсорбция- пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).

2.Проникновение- путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).

3.Освобождение нуклеиновых кислот- “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты.

4.Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.

5.Сборка вирионов- ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.

6.Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.

 

4.         Морфология, химический состав и структура вирусов.

Борисов Л.Б. – стр. 70

 

5.         Классификация вирусов. Вирусоподобные структуры.

 

Классификация и таксономия вирусов. Вирусы составляют

царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на

два подцарства — р и б о в и р у с ы и д е з о к с и р и б о в и -

р у с ы. Подцарства делятся на семейства, которые в свою очередь

подразделяются на роды. Понятие о виде вирусов пока еще четко не

сформулировано, так же как и обозначение разных видов.

В качестве таксономических характеристик первостепенное значение

придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим

признакам: двунитевая, однонитевая, сегментированная,

несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями

и др. Однако в практической работе прежде всего

используются характеристики вирусов, полученные в результате электронно-

микроскопических и иммунологических исследований: морфология,

структура и размеры вириона, наличие или отсутствие внешней

оболочки (суперкапсида), антигены, внутриядерная или цитоплазматическая

локализация и др. Наряду с упомянутыми признаками

учитываются резистентность к температуре, pH, детергентам и т.д.

В настоящее время вирусы человека и животных включены в

состав 18 семейств (табл. 5.1). Принадлежность вирусов к определенным

семействам определяется типом нуклеиновой кислоты, ее

структурой, а также наличием или отсутствием внешней оболочки.

При определении принадлежности к семейству ретровирусов обязательно

учитывается наличие обратной транскриптазы.

 

6.         Репродукция вирусов. Ферменты вирусов. Этапы взаимодействия вируса с клеткой. Понятие о вирогении. Способы проникновения вируса в клетку.

Борисов – стр. 74-75

 

7.         Особенности репродукции ДНК и РНК содержащих вирусов. Особенности взаимодействия ретровирусов с клеткой.

Борисов стр. 75.

 

 

8.         Вирусоподобные структуры.  Вироиды и прионы, их роль в патологии.

Борисов – стр. 90

 

9.         Методы культивирования вирусов. Индикация и идентификация вирусов.

Для культивирования вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы и чувствительных лабораторных животных. Эти же методы используют и для культивирования риккетсий и хламидий — облигатных внутриклеточных бактерий, которые не растут на искусственных питательных средах.

Культуры клеток. Культуры клеток готовят из тканей живот­ных или человека. Культуры подразделяют на первичные (неперевиваемые), полуперевиваемые и перевиваемые.

Приготовление первичной культуры клеток складывает­ся из нескольких последовательных этапов: измельчения ткани, разъединения клеток путем трипсинизации, отмывания получен­ной однородной суспензии изолированных клеток от трипсина с последующим суспендированием клеток в питательной среде, обеспечивающей их рост, например в среде 199 с добавлением телячьей сыворотки крови.

Перевиваемые культуры в отличие от первичных адаптированы к условиям, обеспечивающим им постоянное существование in vitro, и сохра­няются на протяжении нескольких десятков пассажей.

Перевиваемые однослойные культуры клеток приготов­ляют из злокачественных и нормальных линий клеток, обладаю­щих способностью длительно размножаться in vitro в определен­ных условиях. К ним относятся злокачественные клетки HeLa, первоначально выделенные из карциномы шейки матки, Нер-3 (из лимфоидной карциномы), а также нормальные клетки ам­ниона человека, почек обезьяны и др.

К полуперевиваемым культурам относятся диплоид­ные клетки человека. Они представляют собой клеточную систе­му, сохраняющую в процессе 50 пассажей (до года) диплоидный набор хромосом, типичный для соматических клеток использу­емой ткани. Диплоидные клетки человека не претерпевают зло­качественного перерождения и этим выгодно отличаются от опу­холевых.

О размножении (репродукции) вирусов в культуре клеток судят по цитопатическому действию (ЦПД), кото­рое может быть обнаружено микроскопически и характеризуется морфологическими изменениями клеток.

Характер ЦПД вирусов используют как для их обнаружения (индикации), так и для ориентировочной идентификации, т. е. определения их видовой принадлежности.

Один из методов индикации вирусов основан на способности поверхности клеток, в которых они репродуцируются, адсорби­ровать эритроциты — реакция гемадсорбции. Для ее по­становки в культуру клеток, зараженных вирусами, добавляют взвесь эритроцитов и после некоторого времени контакта клетки промывают изотоническим раствором хлорида натрия. На по­верхности пораженных вирусами клеток остаются прилипшие эритроциты.

Другой метод — реакция гемагглютинации (РГ). Применяется для обнаружения вирусов в культуральной жид­кости культуры клеток либо хорионаллантоисной или амниотической жидкости куриного эмбриона.

Количество вирусных частиц определяют методом титрования по ЦПД в культуре клеток. Для этого клетки культуры заражают десятикратным разведением вируса. После 6—7-дневной инку­бации их просматривают на наличие ЦПД. За титр вируса при­нимают наибольшее разведение, которое вызывает ЦПД в 50 % зараженных культур. Титр вируса выражают количеством цитопатических доз.

Более точным количественным методом учета отдельных ви­русных частиц является метод бляшек.

Некоторые вирусы можно обнаружить и идентифицировать по включениям, которые они образуют в ядре или цитоплазме зараженных клеток.

Куриные   эмбрионы.   Куриные   эмбрионы   по   сравнению с культурами клеток значительно реже бывают контаминированы вирусами и микоплазмами, а также обладают сравнительно вы­сокой жизнеспособностью и устойчивостью к различным воздей­ствиям.

Для получения чистых культур риккетсий, хламидий. и ря­да вирусов в диагностических целях, а также для приготов­ления разнообразных препаратов (вакцины, диагностикумы) используют 8—12-дневные куриные эмбрионы. О размножении упомянутых микроорганизмов судят по морфологическим из­менениям, выявляемым после вскрытия эмбриона на его обо­лочках.

О репродукции некоторых вирусов, например гриппа, оспы, можно судить по реакции гемагглютинации (РГА) с куриными или другими эритроцитами.

К недостаткам данного метода относятся невозможность об­наружения исследуемого микроорганизма без предварительного вскрытия эмбриона, а также наличие в нем большого количества белков и других соединений, затрудняющих последующую очист­ку риккетсий или вирусов при изготовлении различных препа­ратов.

Лабораторные животные. Видовая чувствительность живот­ных к определенному вирусу и их возраст определяют репродук­тивную способность вирусов. Во многих случаях только ново­рожденные животные чувствительны к тому или иному вирусу (например, мыши-сосунки — к вирусам Коксаки).

Преимущество данного метода перед другими состоит в воз­можности выделения тех вирусов, которые плохо репродуциру­ются в культуре или эмбрионе. К его недостаткам относятся кон­таминация организма подопытных животных посторонними ви­русами и микоплазмами, а также необходимость последующего заражения культуры клеток для получения чистой линии данно­го вируса, что удлиняет сроки исследования.

 

10. Методы диагностики вирусных инфекций.

 

Лабораторная диагностика вирусных инфекций базируется на 3 группах методов:

Вирусологический метод  - выделение вируса из ис­следуемого материала и его идентификация.

Серологический метод - определение в сыворотке крови больных специфических противовирусных антител с помощью разнообразных иммунологических реакций.  

Генодиагностика - обнаружение в материале от больного специфичных  для данного вируса фрагментов нуклеиновых кислот вирусов-воз­будителей с помощью метода зондов (гибридизация НК) или ПЦР.

Прямое вирусоскопическое исследование мазков из клинического материала, окрашенных анилиновыми красителями,   с целью выявления вирусов в настоящее время в практике работы вирусологических лабораторий проводится редко. Чаще применяются с целью поиска антигенов вируса ИФМ или микроскопический вариант ИФА как экспресс-методы диагностики вирусных инфекций. 

Взятие и подготовка материала для вирусологической диагностики

Вирусологическому исследованию подвергают содержимое везикул, пустул, соскобы эпителия, спинномозговую жидкость, фекалии, мазки и смывы из верхних дыхательных путей, взятые у больного с соблюдением правил асептики в ранние стадии вирусной инфекции. Мазки из носоглотки и  кожные соскобы помещают в ИРХН или раствор Хенкса с 10% сыворотки крупного рогатого скота и антибиотиками (для подавления сопутствующей микрофлоры).  Исследуемый материал хранят и пересылают в вирусологическую лабораторию в специальных контейнерах с сухим льдом. Пробы можно сохранять в условиях глубокой заморозки (-70⁰ С).

Вирусологический метод

Поскольку вирусы относятся к облигатным внутриклеточным паразитам и на искусственных питательных средах не растут, для их культивирования  применяются живые системы (культуры клеток, развивающиеся куриные эмбрионы, чувствительные лабораторные животные).

Выделение вирусов на культурах клеток

В практике вирусологических лабораторий для выделения вирусов используют первично-трипсинированные, полуперевиваемые (дип­лоидные) и перевиваемые клеточные культуры.

Первично-трипсинированные культуры клеток можно получить из любых  органов и тканей человека, животных, насекомых, растений, однако наиболее часто используются эмбриональные ткани (фибробласты куриного эмбриона, человека, и др.), обладающие повышенной способностью к росту и размножению.

Для получения клеточной взвеси ткань отмывают от крови в растворе Хенкса, измельчают ножницами и несколько раз обрабатывают трипсином на магнитной мешалке или путем пипетирования. Затем взвесь клеток отмывают от трипсина раствором Хенкса путем центрифугирования при 600 об/мин в течение 5—10 мин, ресуспендируют в питательной среде и определяют  концен­трацию клеток в камере Горяева. Клеточную взвесь разводят питательной средой (обычно среда № 199 с добавлением сыворотки крупного рогатого скота) до концентрации 4-8х10⁵ клеток в 1 мл, разливают в культуральные сосуды,  закрывают резиновыми пробками. Пробирки укладывают под углом 5⁰.  Культивирование клеток осуществляют в термостате при 35-37⁰ С  48-96 часов, в течение которых формируется монослой клеток, прикрепляющийся к поверхности стекла (или пластика).

С помощью версена (натриевая соль этилендиаминотетрауксусной кислоты - ЭДТА) (реже трипсина), клетки  можно снять с поверхности культуральной емкости и перенести их в другую емкость (произвести пассаж). Для этого в сосуды с клетками после отсасывания питательной среды наливают 0,02% ра­створ версена  или 0,25% трипсина и помещают их на 3-5 мин в термостат. Затем версен или трипсин удаляют, в культуральный сосуд добавляют небольшое количество питательной среды, в которой суспендируют клетки, подсчитывают их количество, доводят их до  требуемой концентрации и разли­вают в новые флаконы. Однако первично-трипсинизированные  клеточные культуры  не выдерживают более 5-10 пассажей. 

Перевиваемые клеточные культуры, в отличие от первично-трипсинированных, переносят неограниченное число пассажей, так как обычно их получают из опухолевых клеток, имеющих высокие способности к росту. Широкое распространение в вирусологии получили культуры клеток карциномы шейки матки (HeLa), раковой опухоли гортани (НЕр-2), костного мозга больного раком легких (Detroit-б) и т.д. Созданы «банки» перевиваемых клеточных культур, в которых хранятся клетки, замороженные жид­ким азотом.

Полуперевиваемые (диплоидные) культуры  получают путем  нескольких пассажей, в результате чего формируется  популяция клеток, способных выдержать до 60 пассажей, быстро размножаться, быть высокочувствительными ко многим вирусам,  сохраняя при этом исходный набор хромосом.

Для культивирования клеток используются специальные стерильные питательные среды (например, среды 199, Игла, гидролизат лактальбумина и др.) с рН 7,2-7,6, содержащие полный набор аминокислот,  витамины, факторы роста и набор минеральных веществ, к которым добавляют от 2 до 30 % сыворотки крови животных (сыворотка крупного рогатого скота, эмбриональная телячья сыворотка и др.), а также антибиотики для предотвращения роста бактериальной флоры. Среды содержат индикатор феноловый красный, который имеет оранжево-желтый цвет при кислой реакции среды и красно-малиновый цвет в щелочной среде. Поддерживающие среды либо не содержат сыворотки, либо содержат ее в небольшом количестве.  Их применяют для сохранения вырос­ших клеток после заражения их вирусами.

Для выделения вирусов питательную среду из пробирок с культурой клеток удаляют, про­мывают монослой клеток раствором Хенкса для удаления сывороточных антител и ингибиторов, после чего в пробирку вносят 0,1-0,2 мл обработанного вируссодержащего материала. Через 30-60 мин после заражения материал из пробирки удаляют, вносят 1 мл поддер­живающей среды и пробирки помещают в термостат при 37⁰ С для культивирования.

Выделение вирусов на развивающихся куриных эмбрионах

Для культивирования вирусов используют  6-15-дневные ку­риные эмбрионы. Заражение осуществляют  на хорион-аллантоисную оболочку (ХАО), в желточный мешок, полость амниона и аллантоиса.

При заражении на ХАО скорлупу обрабатывают спиртом, йодом и снова спир­том. Скорлупу  прокалывают над воздушным мешком, а сбоку в скорлупе делают отверстие размером 7x2 мм. Не повреждая оболочку под скорлупой, короткой тонкой иглой шприца наносят на ХАО 0,1—0,2 мл вирусосодержащего материала. Заражение в полость аллантоиса осуществляют путем введения исследуе­мого материала шприцем на глу­бину 10—15 мм через боковое отверстие в скорлупе.

В полость амниона вирусосодержащий матери­ал  вводят через отверстие на тупом конце яйца, при этом  игла шприца должна быть направлена к телу эмбриона.

Дефекты скорлупы заливают стерильным парафином и эмбрионы помещают в термостат.

Выделение вирусов на экспериментальных животных.

 Экспериментальные животные в вирусологии применяются для диагностики вирусных инфекций, получения иммунных противовирусных сывороток и компонентов крови (эритроцитов, лейкоцитов, плазмы и т.д.), моделирования вирусных инфекций с научными целями для изучения патогенеза, иммунитета, патоморфологии и т.д., а также для разработки способов специфической и неспецифической про­филактики и лечения вирусных инфекций.

В вирусологии в качестве экспериментальных животных наиболее часто  используются белые мыши, морские свинки, кролики, хомячки, хлопковые крысы, обезьяны. Чувствительной моделью при ряде вирусных инфекций являются новорожденные грызуны.   

Правила заражения и вскрытия экспериментальных животных при ви­русных и бактериальных инфекциях идентичны.

Экспресс-диагностика вирусных инфекций

Экспресс-диагностика вирусных инфек­ций применяется для выявления вирусов или их антигенов в различных видах клинического ма­териал с помощью методов, характеризующихся высокой  специфич­ностью, чувствительностью, информативностью и быстротой исполнения.  

Реакция иммунофлюоресценции  (прямой и непрямой методы РИФ) применяется для выявления вируса в материале, полученном от больных, в инфицированных культу­рах клеток и в организме чувствительных животных.

Иммунная электронная микроскопия (ИЭМ) отличается возможностью одновременной концентрации вируса и его идентификации с помощью специфической противовирусной сыворотки.  Для этого вируссодержащий материал обрабатывают противовирусной сывороткой, затем добавляют фосфорно-вольфрамовую кисло­ту или уранилацетат, смесь наносят на пленку (под­ложку) и высушивают. При электронной микроскопии при положительном результате находят скопления вирусных частиц. ИЭМ применяют для выявления в исследуемом мате­риале полиовирусов, цитомегаловирусов, вирусов гепатита А и В, некультивируемых вирусов (аденовирусов в ткани миндалин, энтеро- и ротавирусов в фекалиях, вирусов оспы в ос­пенном детрите).

Встречный иммуноэлектрофорез обычно применяется для обнаружения в сыворотках крови больных вирусных антигенов (например, HBsAg у больных гепатитом В). Реакцию ставят на стеклянных пластинах в слое агаре, в котором  вырезают два параллельных ряда лунок. Сыворотки крови, содержащие антигены по­мещают в лунки, расположенные ближе к катоду, а соответствующие противовирусные сыворотки (антитела) - в лунки, находящиеся ближе к аноду, после чего проводят электрофорез, при котором HBsAg, с отрицательным зарядом передвигается к аноду, а ан­титела — к катоду. Учет реакции осуществляется через 12-24 часа, положительные результаты реакции характеризуются образованием линий преципитации между определяемым антигеном (HBsAg) и специфическим антителом.

Реакция гемадсорбции на твердой основе (РгадТО). Лунки полистироловых планшетов обрабатывают иммуноглобулином  или иммунной сывороткой (например, против ротавирусов), вносят в них исследуемый вируссодержащий  материал, через 30-60 мин лунки промывают буферным раствором, после чего добавляют взвесь сенсибилизированных специфическим иммуноглобулином эритроцитов и спустя 30-60 мин производят учет по наличию гемагглютинации. Если в исследуемом материале содержится специфический вирусный антиген, он соединя­ется с антителами иммуноглобулина (или сыворотки), адсорбированными на поверхности лунок, а затем с иммуноглобулинами на поверхности эритроцитов, в ре­зультате чего происходит гемагглютинация. В опи­санной модификации реакция применяется для выявления антигенов ротавирусов и других вирусов в фекалиях больных.

 

11.       Особенности противовирусного иммунитета. Интерфероны. Возрастные особенности противовирусного иммунитета. Значение плацентарного иммунитета в защите новорожденного от некоторых вирусных инфекций (корь и др.)

 

Интерфероны — гликопротеины, вырабатываемые клетками в ответ на вирусную инфекцию и другие стимулы. Бло­кируют репродукцию вируса в других клетках и участвуют во взаимодействии клеток иммунной системы. Различают две се­рологические группы интерферонов: I тип — ИФН-α и ИФН -β; II тип — ИФН-.γ Интерфероны I типа оказывают противовирус­ные и противоопухолевые эффекты, в то время как интерферон II типа регулирует специфический иммунный ответ и неспеци­фическую резистентность.

α- интерферон (лейкоцитарный) продуцируется лейкоцитами, обработанными вирусами и другими агентами. β-интерферон (фибробластный) продуцируется фибробластами, обработанными вирусами.

ИФН I типа, связываясь со здоровыми клетками, защищает их от вирусов. Антивирусное действие ИФН I типа может обуславливаться и тем, что он способен угне­тать клеточную пролиферацию, препятствуя синтезу аминокис­лот.

ИФН-γ продуцируется Т-лимфоцитами и NK. Стимулирует активность Т- и В-лимфоцитов, моноци­тов/макрофагов и нейтрофилов. Индуцирует апоптоз активированных макрофагов, кератиноцитов, гепатоцитов, клеток костного мозга, эндотелиоцитов и подавляет апоптоз периферических моноцитов и герпес-инфицированных нейронов.

Генно-инженерный лейкоцитарный интерферон получают в прокариотических системах (кишечной палочке). Биотехнология получения лейкоцитарного интерферона включает следующие этапы: 1) об­работка лейкоцитарной массы индукторами интерферона; 2) выделение из обработанных клеток смеси иРНК; 3) получение суммарных комплемен­тарных ДНК с помощью обратной транскриптазы; 4) встраивание кДНК в плазмиду кишечной палочки и ее клонирование; 5) отбор клонов, содержащих гены интерферона; 6) включение в плазмиду сильного промо­тора для успешной транскрипции гена; 7) экспрессия гена интерферона, т.е. синтез соответствующего белка; 8) разрушение прокариотических клеток и очистка интерферона с помощью аффинной хроматографии.

Интерфероны применяются для профи­лактики и лечения ряда вирусных инфекций. Их эффект определяется до­зой препарата, однако высокие дозы интерферона оказывают токсическое действие. Интерфероны широко применяются при гриппе и других острых респираторных заболеваниях. Препарат эффективен на ранних стадиях за­болевания, применяется местно. Интерфероны оказывают терапевтическое действие при гепатите В, герпесе, а также при злокачественных ново­образованиях.

12.       Особенности вирусных инфекций.

Патогенность и вирулентность вирусов обычно называют инфекционностью. Эти свойства характеризуют генетически детерминированную способность вирусов к облигатному внутриклеточному паразитизму, способность к репродукции в чувствительных к ним клетках.

Инфекционность вирусов связана с их нуклеиновой кислотой – ДНК или РНК.

Вирусы, так же как и другие микроорганизмы, попадают в макроорганизм, а затем распространяются в нем лимфогенными и гематогенными путями. При этом вследствие облигатного внутриклеточного паразитизма вирусы обязательно должны проникнуть в клетку хозяина.

В процессе репродукции вирусов в инфицированных клетках при многих вирусных заболеваниях (оспа, грипп, бешенство, корь, герпес и др.) появляются своеобразные структуры овальной, округлой, удлиненной или элипсоподобной формы, называемые внутриклеточными включениями. Их величина 1,2 – 25 мкм. Одни из них окрашиваются кислыми, другие – основными красителями, в связи с этим их делят на эозинофильные и базофильные. Внутриклеточные включения при бешенстве, гриппе, натуральной оспе образуются в цитоплазме пораженных клеток. При заражении вирусами герпеса, аденовирусами – в ядрах клеток. Эти образования носят строго специфический характер, поэтому их обнаружение имеет важное значение при диагностике вирусных инфекций.

При исследовании включений при помощи электронного микроскопа и гистохимическими методами установлено, что включения представляют собой внутриклеточные скопления вирусов.

Цитопатическое действие вирусов, крайне разнообразно. Вирусы после выздоровления макроорганизма могут быстро исчезать из него или сохраняться в нем в течение разных сроков, длящихся порой много лет.

Наличие вируса в организме не всегда сопровождается его выделением.

Вирусные инфекции протекают в виде продуктивной (острой) инфекции или в виде персистенции.

Продуктивная, или острая, вирусная инфекция сопровождается репродукцией вирионов в клетках хозяина и сравнительно быстрым выделением возбудителя из организма.

Персистенция характеризуется длительным присутствием вируса в организме человека или животного. Персистенция вирусной инфекции проявляется в латентной, хронической и медленной форме.

Латентная бессимптомная инфекция характеризуется длительным, а в некоторых случаях пожизненным носительством вируса, который не покидает организм и не выделяется в окружающую среду. В одних случаях это связано с его дефектностью, в результате чего он не может репродуцироваться с образованием полноценного вируса. В других случаях это объясняется формированием состояния вирогении, характеризующимся встраиванием вирусной нуклеиновой кислоты в геном клетки и находящейся в репрессивном состоянии. В результате синхронной репликации с клеточной ДНК вирус передается новым клеткам. Иногда при инактивации репрессора происходит репродукция вируса, выход потомства из клетки и как результат наблюдается развитие острой (продуктивной) инфекции.

Полагают, что латентная инфекция в форме вирогении формируется при герпесе. Спонтанная активация вирусной информации, содержащейся в геноме клетки, приводит к рецидивам заболевания на протяжении всей жизни человека.

Вторая форма персистениции протекает в виде хронической инфекции, сопровождающейся периодами улучшения и обострения на протяжении многих месяцев и даже лет. При этом происходит периодическое выделение вируса из организма больного. Хроническую инфекцию могут вызывать аденовирусы, вирусы гепатита, герпеса.

Третья форма персистенции – медленные инфекции. Для них характерен очень длинный инкубационный период, продолжительность которого исчисляется многими месяцами и даже годами. Происходит постепенное нарастание симптомов заболевания, заканчивающееся тяжелыми расстройствами или смертью больного. При многих медленных инфекциях вирусы выделяются из организма. Если вирус интегрирует в геном клетки, выделение его из организма прекращается.

 

13.       Генетика вирусов. Генетические и негенетические взаимодействия у вирусов.

 

Геном вирусов содержит или РНК, или ДНК (РНК- и ДНК- вирусы соответственно). Выделяют позитивную (+) РНК, обладающую матричной активностью и соответственно- инфекционными свойствами, и негативную ( - ) РНК, не проявляющую инфекционные свойства, которая для воспроизводства толжна транскрибироваться(превращаться) в  +РНК. Механизмы репродукции различных вирусов очень сложные и существенно отличаются. Основные их схематические варианты представлены ниже.

1. вирионная (матричная) +РНК à комплементарная -РНК (в рибосомах) à вирионная +РНК.

2. - РНК à вирусная (информационная) +РНК à - РНК (формируется на геноме зараженной клетки).

3. однонитевая ДНК:  +ДНК à +ДНК -ДНК à +ДНК -ДНК +ДНК à +ДНК.

4. ретровирусная однонитевая РНК:   РНК à ДНК (провирус) à РНК.

5. двунитевая ДНК: разделение нитей ДНК и формирование на каждой комплементарной нити ДНК.

Генофонд вирусов создается и пополняется из четырех основных источников:

двух внутренних (мутации, рекомбинации) и двух внешних (включение в геном генетического материала клетки хозяина, поток генов из других вирусных популяций).

Комплементация- функциональное взаимодействие двух дефектных вирусов, способствующее их репликации и горизонтальной передаче.

Фенотипическое смешивание- при заражении клетки близкородственными вирусами с образованием вирионов с гибридными капсидами, кодируемыми геномами двух вирусов.

Популяционная изменчивость вирусов связана с двумя разнонаправленными процессами - мутациями и селекцией, связанными с внешней средой как индуктором мутаций и фактором стабилизирующего отбора. Гетерогенность вирусных популяций- адаптационный генетический механизм, способствующий пластичности (устойчивости, приспособляемости) популяций, фактор эволюции и сохранения видов во внешней среде.

Генофонд вирусных популяций сохраняется за счет нескольких механизмов:

- восстановления изменчивости за счет мутаций;

- резервирующих механизмов (возможность перехода любых, даже негативных мутаций в следующую генерацию)- комплементация, рекомбинация;

- буферных механизмов (образование дефектных вирусных частиц, иммунных комплексов и др.), способствующие сохранению вируса в изменяющихся внешних условиях.