Объектом изучения вирусологии является кошка. Вирусология

Сколько бы ни проводилось исследований, ученые признают, что вирусы остаются до сих пор мало изученными, а потому их распространение и влияние на человеческий организм и на окружающую среду в целом спрогнозировать довольно сложно. И дело не только в том, что изучение инфекционных микроорганизмов требует наличия квалифицированных кадров, специального оборудования и немалых средств, поскольку каждый вирус имеет свою структуру, особенности размножения и устойчивость к внешней среде.

Главная проблема в том, что в стерильных лабораторных условиях поведение микроорганизмов отличается от внешней среды - хотя бы потому, что в природных условиях они взаимодействуют с другими организмами и это неизбежно отражается на их развитии и мутациях. Поэтому до сих пор природа вирусов, история их возникновения и развития досконально и не изучены.

Еще одна серьезная проблема - мутации вирусов, их изменение под воздействием окружающей среды. Приходится постоянно менять условия экспериментов, вести статистику по скорости и форме появления мутации, воздействовать на них различными медицинскими препаратами.

Но, несмотря на все сложности, исследования в этой сфере продолжаются, ведь каждая инновация приближает к созданию новых эффективных лекарств, предупреждению заболеваний и эпидемий. Это особенно важно, учитывая тот факт, что вирусы способны поражать все существующие клетки, как растений, так и человека. Только за последние несколько месяцев появилось множество перспективах открытий, о самых важных из них и пойдет далее речь.

3D поможет лучше узнать врага

Впервые в истории исследователи из шведской Национальной ускорительной лаборатории SLAC получили с помощью уникального рентгеновского лазера трехмерное изображение, демонстрирующее часть внутренней структуры инфекционного вируса. В статье, опубликованной в свежем номере Physical Review Letters, говорится, что ученые исследовали так называемый мимивирус , который относится к категории гигантских вирусов, размеры которых в тысячи раз больше обычных. Мимивирус также отличается генетической сложностью - он обладает почти тысячью крупных генов, что гораздо больше, чем у ВИЧ.

Специалисты давно пытаются узнать больше о мимивирусах - их происхождении, а также о том, заимствуют ли они со временем гены у организма-хозяина, однако большинство экспериментов заходило в тупик. Шведские физики использовали новую методику, которая позволила создать трехмерную модель вируса. С помощью сложного программного обеспечения, разработанного в Корнелльском университете, исследователи сделали множество фото и сложили отдельные снимки различных вирусных частиц в одно общее 3D-изображение мимивируса. Это позволило получить о нем максимально полную и достоверную информацию.

Технология открывает новую эру в вирусологии: теперь изучать микробы, а соответственно, бороться с ними будет гораздо проще. В ближайшее время планируется таким же образом исследовать вирусы, которые по размеру меньше мимивируса, но зачастую опаснее, включая грипп, герпес и ВИЧ.

Грипп - редкое заболевание

В новом номере журнала PLOS Biology появилось любопытное исследование, свидетельствующее о том, что взрослые в возрасте старше 30 лет болеют гриппом максимум один раз в пять лет. К такому выводу пришла международная группа ученых, возглавляемая специалистами Лондонского имперского колледжа. Ученые говорят, что при постановке диагноза большинство врачей совершают фатальную ошибку, путая вирус гриппа с простудой или болезнями, вызванными различными возбудителями распираторных и инфекционных заболеваний, типа риновирусами или коронавирусами.

Исследователи проанализировали образцы крови у 151 добровольца из Южного Китая, проверяя их на уровни антител против девяти обнаруженных в тех местах различных штаммов вируса гриппа. В процессе исследования выяснилось, что дети заболевают гриппом один раз в два года, но со временем приобретают иммунитет.

В итоге грипп для взрослых - довольно редкое заболевание и выявить его можно исключительно по анализу крови, а уж никак не по "внешним традиционным" симптомам. Это открытие глобально изменит подход к диагностике простудных заболеваний, а также методике их лечения.

Крокодилы научат бороться с микробами

Ученые из Университета Джорджа Мейсона выяснили, что аллигаторы обладают уникальной иммунной системой, которая защищает их от всевозможных вирусов и микробов. Подробности исследования описаны в последнем номере журнала PLoS ONE .

Ранее специалисты из Университета Луизианы обнаружили, что сыворотка крови рептилий способна уничтожать 23 штамма бактерий и даже бороться с ВИЧ. Тогда химики пришли к заключению, что противомикробными молекулами в крови аллигаторов, скорее всего, являются ферменты, расщепляющие особый тип липидов.

Нынешний же эксперимент показал, что противомикробными молекулами в сыворотке крови аллигаторов являются пептиды CAMP, или, как их еще называют, катионные антимикробные пептиды. Опыты, в частности, показали, что они успешно уничтожают кишечную палочку, золотистый стафилококк и синегнойную палочку.

Результаты исследования станут основой для создания нового поколения антибиотиков, ведь против большинства имеющихся препаратов вирусы уже выработали устойчивость.

Простой способ убить ВИЧ

Представители Научно-исследовательского института Скриппса при содействии ведущих американских лабораторий создали новый вид вакцины против ВИЧ. Детали исследования описаны в журнале Nature .

Вирус иммунодефицита - один из самых коварных, поскольку он активно мутирует и приспосабливается ко всем имеющимся препаратам. Во многом это объясняет тот факт, что эффективного лекарства против него пока нет.

Новый экспериментальный препарат eCD4-Ig блокирует практически все штаммы вируса иммунодефицита, полностью их обезвреживая. Немаловажно, что при проведении опытов на обезьянах, никакого иммунного ответа организма на eCD4-Ig обнаружено не было.

Очевидно белок, ставший основой вакцины, похож на тот, что содержится в клетках живого организма. Исследования также показали, что препарат связывается с оболочкой ВИЧ-1 гораздо лучше, чем самые передовые нейтрализующие антитела, поэтому он может стать действенной альтернативой существующим вакцинам против ВИЧ.

Для доставки в организм eCD4-Ig используется аденоассоциированный вирус, не вызывающий никаких заболеваний. После инъекции в мышечную ткань, он превращает клетки в фабрики по производству нового защитного белка, которые будут активны в течение многих лет, а возможно, и возможно, и десятилетия. Разработчики препарата надеются, что клинические испытания вакцины на людях начнутся уже в этом году, ведь препарат обещает навсегда избавить человечество от одного из смертельных заболеваний.

Биологическое оружие в действии

Как известно, вирусы могут стать одним из наиболее действенных видов биологического оружия: например, если выпустить оспу, то будет уничтожено больше половины населения всего земного шара. Также доказано, что некоторые вирусы оказывают мощное воздействие на сознание живых существ. В этом в очередной раз убедились специалисты из французского Университета Перпиньян, опубликовавшие научную работу по этой теме в журнале Proceedings of the The Royal Society.

Все начинается с того, что оса откладывает свои яйца, а вместе с ними и особый вирус DcPV, внутрь живых божьих коровок. Спустя три недели, личинка осы выходит из тела жертвы и прядет кокон, а божья коровка становится полностью парализованной.
Вирус DcPV, который идентифицировали совсем недавно, считается ближайшим "родственником" вируса полиомиелита, вызывающего паралич. Также установлено, что активно размножаясь, он поражает нервную систему. Все эти симптомы наглядно демонстрирует божья коровка, мозг которой оккупирован DcPV.

РАССКАЗАТЬ ДРУЗЬЯМ

Человеческий организм подвержен всякого рода заболеваниям и инфекциям, также довольно часто болеют животные и растения. Ученые прошлого века пытались выявить причину многих заболеваний, но, даже определив симптоматику и течение болезни, они не могли уверенно сказать о ее причине. И лишь в конце девятнадцатого века появился такой термин, как "вирусы". Биология, а точнее один из ее разделов - микробиология, стала изучать новые микроорганизмы, которые, как оказалось, уже давно соседствуют с человеком и вносят свою лепту в ухудшение его здоровья. Для того чтобы эффективнее бороться с вирусами, выделилась новая наука - вирусология. Именно она может рассказать о древних микроорганизмах очень много интересного.

Вирусы (биология): что это такое?

Только в девятнадцатом веке ученые выяснили, что возбудителями кори, гриппа, ящура и других инфекционных заболеваний не только у людей, но и у животных и растений являются микроорганизмы, невидимые человеческому глазу.

После того как были открыты вирусы, биология не сразу смогла дать ответы на поставленные вопросы об их строении, возникновении и классификации. У человечества появилась потребность в новой науке - вирусологии. В настоящий момент вирусологи работают над изучением уже знакомых вирусов, наблюдают за их мутациями и изобретают вакцины, позволяющие уберечь живые организмы от заражения. Довольно часто с целью эксперимента создается новый штамм вируса, который хранится в "спящем" состоянии. На его основе разрабатываются препараты и проводятся наблюдения по их воздействию на организмы.

В современном обществе вирусология является одной из самых важных наук, а самый востребованный научный сотрудник - это вирусолог. Профессия вирусолога, по прогнозам социологов, с каждым годом становится все более популярной, что хорошо отражает тенденции современности. Ведь, как считают многие ученые, скоро с помощью микроорганизмов будут вестись войны и устанавливаться правящие режимы. В таких условиях государство, имеющее высококвалифицированных вирусологов, может оказаться самым стойким, а его население наиболее жизнеспособным.

Появление вирусов на Земле

Ученые относят возникновение вирусов к самым древним временам на планете. Хотя с точностью сказать, каким образом они появились и какую форму имели в то время, невозможно. Ведь вирусы имеют способность проникать в абсолютно любые живые организмы, им доступны простейшие формы жизни, растения, грибы, животные и, конечно же, человек. Но вирусы не оставляют после себя никаких видимых остатков в виде окаменелостей, например. Все эти особенности жизни микроорганизмов существенно затрудняют их изучение.

• они были частью ДНК и со временем отделились;
• они были встроены в геном изначально и при определенных обстоятельствах "проснулись", начали размножаться.

Ученые предполагают, что в геноме современных людей находится огромное количество вирусов, которыми были заражены наши предки, и теперь они естественным образом встроились в ДНК.

Вирусы: когда были обнаружены

Изучение вирусов - это достаточно новый раздел в науке, ведь считается, что он появился только в конце девятнадцатого века. На самом деле можно сказать, что неосознанно открыл сами вирусы и вакцины от них английский врач в конце девятнадцатого века. Он работал над созданием лекарства от оспы, косившей в те времена сотни тысяч людей во время эпидемии. Он сумел создать экспериментальную вакцину прямо из болячки одной из девушек, болевшей оспой. Эта прививка оказалась весьма эффективной и спасла не одну жизнь.

Но официальным "отцом" вирусов считается Д. И. Ивановский. Этот русский ученый долгое время изучал болезни растений табака и сделал предположение о мелких микроорганизмах, которые проходят через все известные фильтры и не могут существовать самостоятельно.

Спустя несколько лет француз Луи Пастер в процессе борьбы с бешенством выявил его возбудителей и ввел термин "вирусы". Интересен тот факт, что микроскопы конца девятнадцатого века не могли показать ученым вирусы, поэтому все предположения делались относительно невидимых микроорганизмов.

Развитие вирусологии

Середина прошлого века дала мощный толчок в развитии вирусологии. К примеру, изобретенный электронный микроскоп позволил, наконец, увидеть вирусы и провести их классификацию.

В пятидесятые годы двадцатого века была изобретена вакцина от полиомиелита, ставшая спасением от этого страшного заболевания для миллионов детей по всему миру. К тому же ученые научились выращивать человеческие клетки в специальной среде, что привело к появлению возможности изучать вирусы человека в лабораторных условиях. В настоящий момент описано уже около полутора тысяч вирусов, хотя еще пятьдесят лет назад известными были всего лишь двести подобных микроорганизмов.

Свойства вирусов

Вирусы имеют ряд свойств, которые отличают их от других микроорганизмов:

• Очень маленькие размеры, измеряющиеся в нанометрах. Крупные вирусы человека, например оспы, имеют размер триста нанометров (это всего лишь 0,3 миллиметра).
• Каждый живой организм на планете содержит два вида нуклеиновых кислот, а вирусы имеют только одну.
• Микроорганизмы не могут расти.
• Размножение вирусов происходит только в живой клетке хозяина.
• Существование происходит только внутри клетки, вне ее микроорганизм не может проявлять признаков жизнедеятельности.

Формы вирусов

К настоящему моменту ученые могут с уверенностью заявлять о двух формах данного микроорганизма:

• внеклеточная - вирион;
• внутриклеточная - вирус.

Вне клетки вирион находится в "спящем" состоянии, он не поддет никаких признаков жизни. Попав в организм человека, он находит подходящую клетку и, только проникнув в нее, начинает активно размножаться, превращаясь в вирус.

Строение вируса

Практически все вирусы, несмотря на то что они довольно разнообразны, имеют однотипное строение:

• нуклеиновые кислоты, образующие геном;
• белковая оболочка (капсид);
• некоторые микроорганизмы поверх оболочки имеют еще и мембранное покрытие.

Ученые считают, что подобная простота строения позволяет вирусам выживать и приспосабливаться в изменяющихся условиях.

В настоящий момент вирусологи выделяют семь классов микроорганизмов:

• 1 - состоят из двуцепочечной ДНК;
• 2 - содержат одноцепочечную ДНК;
• 3 - вирусы, копирующие свою РНК;
• 4 и 5 - содержат одноцепочечную РНК;
• 6 - трансформируют РНК в ДНК;
• 7 - трансформируют двуцепочечную ДНК через РНК.

Несмотря на то что классификация вирусов и их изучение шагнули далеко вперед, ученые допускают возможность появления новых видов микроорганизмов, отличающихся от всех уже перечисленных выше.

Типы вирусной инфекции

Взаимодействие вирусов с живой клеткой и способ выхода из нее определяет тип инфекции :

• Литическая

В процессе инфицирования все вирусы одновременно выходят из клетки, и в результате она погибает. В дальнейшем вирусы "селятся" в новых клетках и продолжают их разрушать.

• Персистентная

Вирусы выходят из клетки хозяина постепенно, они начинают поражать новые клетки. Но прежняя продолжает свою жизнедеятельность и "рождает" все новые вирусы.

• Латентная

Вирус встраивается в саму клетку, в процессе ее деления он передается другим клеткам и распространяется по всему организму. В подобном состоянии вирусы могут находиться достаточно долгое время. При необходимом стечении обстоятельств они начинают активно размножаться и инфекция протекает по уже перечисленным выше типам.

Россия: где изучают вирусы?

В нашей стране вирусы изучают уже достаточно давно, и именно российские специалисты лидируют в этой области. В Москве расположен НИИ вирусологии имени Д. И. Ивановского, специалисты которого вносят существенный вклад в развитии науки. На базе НИИ работаю научно-исследовательские лаборатории, содержится консультативный центр и кафедра вирусологии.

Параллельно российские вирусологи работают с ВОЗ и пополняют свою коллекцию штаммов вирусов. Специалисты НИИ работают по всем разделам вирусологии:

• общей:
• частной;
• молекулярной.

Стоит отметить, что в последние годы наметилась тенденция к объединению усилий вирусологов всего мира. Такая совместная работа является более эффективной и позволяет серьезно продвинуться в изучении вопроса.

Вирусы (биология как наука это подтвердила) - это микроорганизмы, сопровождающие все живое на планете на протяжении всего их существования. Поэтому их изучение является столь важным для выживания многих видов на планете, в том числе и человека, который уже не раз в истории становился жертвой различных эпидемий, вызванных вирусами.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДОРОВЬЯ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

Курсовая работа

Возникновение вирусологии. Д. И. Ивановский 1892 г

Выполнила студентка

педиатрического факультета гр.№134

Бектурова А.Р.

Проверил ассистент кафедры

Расный В. И.

Введение

1.Ивановский Д. И.

2.Вирус табачной мозаики

3.Вирусология как наука:

3.1 История возникновения

3.3 Полиомиелит

Список литературы

Введение

В наше время очень актуально проблема вирусов. Она привлекает внимание все большего числа ученых. Когда стало известно о существовании вирусов, никто и не подозревал, что они будут так опасны. Тысячи людей сейчас заражены такими опасными вирусами заболеваниями как СПИД, рак, но не только люди болеют вирусными инфекциями, также растения и животные, и это проблема всего человечества. Вирусы имеют способность видоизменяться, приобретать новые качества, вследствие чего возникают новые, неизвестные науке, вирусы (вирус иммунодефицита человека, грипп птиц и другие). Этой проблемой занимается наука вирусология.

Вирусология сегодня - активно развивающаяся наука, которая использует самые современные открытия и технологии. Её теоретическое и практическое значение для медицины, ветеринарии, сельского хозяйства - огромно. Необходимо не только изучение вирусов, но и поиски новых эффективных методов борьбы с ними. На вирусах изучаются вопросы генетики микробов и актуальные проблемы биохимии. Учёные всё более глубоко и успешно познают тончайшую структуру, биохимический состав и физиологические свойства этих ультрамикроскопических живых существ, их роль в природе, жизни человека, животного и растений. Развитие вирусологии связано с блестящими успехами молекулярной генетики. Изучение вирусов привело к пониманию тонкой структуры генов, расшифровки генетического кода, выявлению механизмов мутации. Вирусы широко применяются в работах генной инженерии. Способность вирусов приспосабливаться, вести себя непредсказуемо - не знает предела.

Миллионы людей стали жертвами вирусов - возбудителей различных болезней. И всё-таки основные успехи вирусологии достигнуты в борьбе с конкретными болезнями и это даёт основание утверждать, что в нашем третьем тысячелетии вирусология займёт ведущее место.

В своей работе я хочу отразить важные моменты, связанные с возникновением этой важной для человечества науки, ее цели и задачи, а также проблемы вирусологии, с которыми борются ученые всего мира. Я расскажу об основателе вирусологии Д. И. Ивановском и о других ученых, внесших вклад в развитие вирусологии.

1. Ивановский Д. И

Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих веков нанесли вред хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были опасны, но пробы установить их причину и найти возбудителя оставались безуспешными.

В первый раз существование вируса (нового типа возбудителя болезней) доказал в 1892 году российский ученый Д.И. Ивановский.

Дмитрий Иосифович родился в 1864 году в Петербургской губернии. Окончил гимназию с отличием. В августе 1883 года он поступает в Петербургский университет на физико-математический факультет. С 1890 - ассистент ботанической лаборатории Петербургской Академии Наук. В 1895 году защитил магистерскую диссертацию и в качестве приват-доцента Петербургского университета, начал чтение лекций по физиологии низших организмов, а с 1896 - по анатомии и физиологии растений. С 1901-экстраординарный профессор, а с 1903 - ординарный профессор Варшавского университета. В Варшаве Ивановский одновременно преподавал на Высших женских курсах.

Ивановский положил начало вирусологии, выросшей в настоящее время в самостоятельную область науки. Открытие вирусов сыграло огромную роль в развитии ряда научных дисциплин: биологии, медицины, ветеринарии и фитопатологии. Оно позволило расшифровать этиологию таких заболеваний, как бешенство, оспа, энцефалиты и мн. др. Ивановский занимался также изучением процесса спиртового брожения и влияния на него кислорода, хлорофилла и др. пигментов зеленых листьев, участвующих в процессе фотосинтеза. Известны также его работы и по общей сельскохозяйственной микробиологии. Ивановский был дарвинистом, подчеркивал зависимость организмов от условий окружающей среды и доказывал эволюционное значение этого факта.

В дальнейшем Ивановским было проведено научное исследование воздушного питания растений, он сосредоточил свое внимание на изучении состояния хлорофилла растений, значении каротина и ксантофилла для растений, устойчивости хлорофилла к свету в живом листе и второго максимума ассимиляции. Эти исследования Ивановский проводил совместно с М.С. Цветом - создателем метода адсорбированного хроматографического анализа.

В 1915 году Варшавский университет был эвакуирован в Ростов-на-Дону. Эвакуация не позволила перевести лабораторию, которую Ивановский в течение многих лет создавал в Варшаве. В это трудное для страны время Ивановскому пришлось все заново организовывать. Работая в Донском университете, Ивановский участвовал в его общественной жизни, как председатель отделения биологии Общества естествоиспытателей природы.

Наряду с работами Ивановского по вирусологии, принесшими ему мировую известность, он проводил и другие исследования. Он автор 180 публикаций, в том числе ряда работ в области почвенной микробиологии, физиологии и анатомии растений, 30 статей в энциклопедическом словаре Брокгауза и Эфрона и двухтомный учебник по физиологии растений.

В знак признания выдающихся заслуг Д.И. Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР (ныне РАМН) в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Ивановского, которая присуждается один раз в три года за лучшую научную работу по вирусологии.

В 1964 году проведена научная юбилейная сессия, выпущена юбилейная медаль, которой были удостоены ученые и деятели науки, внесшие вклад в развитие вирусологии, а также юбилейная марка с изображением Д.И. Ивановского. В конце 70-х годов перед зданием Института вирусологии установлен бюст Д.И. Ивановского.

Д.И.Ивановский скончался в возрасте 56 лет 20 июня 1920 года от цирроза печени. Похоронен он в Ростове-на-Дону на Новопоселенском кладбище, где ему установлен монумент. На доме N-87 по Социалистической улице, где жил ученый, укреплена мемориальная доска с надписью: ”В этом доме жил наикрупнейший российский ученый, основоположник науки о вирусах Дмитрий Иосифович Ивановский (появился в 1864 году; погиб в 1920 году).

2. Вирус табачной мозаики

Под влиянием выдающихся деятелей науки, преподававших в то время в Петербургском институте (И.М.Сеченов, А.М. Бутлеров, В.В. Докучаев А.Н. Бекетов, А.С. Фамицын и остальные), формировалось мировоззрение грядущего ученого.

Будучи студентом, Д.И. Ивановский c увлечением работал в научном биологическом кружке, проводил опыты по анатомии и физиологии растений, тщательно выполняя опыты.

Поэтому, возможно, А.Н. Бекетов, возглавлявший общество естествоиспытателей, и доктор А.С. Фамицын предложили в 1887 году студентам Ивановскому и Половцову поехать на Украину и в Бессарабию для исследования заболевания табака, наносившего большой вред сельскому хозяйству юга России.

Главные итоги наблюдений и изучения анатомии и физиологии больных растений были доложены Д. И. Ивановским в 1888 году на заседании С. Петербургского общества естествоиспытателей и изложены в статье Д. И. Ивановского и В. В. Половцева.

В итоге этих наблюдений Д.И. Ивановский и В.В. Половцев в первый раз высказали предположение, что заболевание табака, описанное в 1886 году А. Майер в Голландии под заглавием мозаичной, представляет не одно, а два совсем разных заболевания одного и того же растения; одно из них -рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. На базе опыта фермеров, собственных наблюдений и исследования больных растений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев пришли к заключению, что заболевание рябуха поражает растения, высаженные на старых плантациях табака, и дали рекомендации по введению севооборота и увеличению культуры земледелия.

Исследования мозаичной болезни табака Д.И.Ивановский продолжает в Никитском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии. Результаты этих исследований изложены в докладе “О двух болезнях табака”, сделанном 14 февраля 1892 года в Академии наук, и опубликованы в журнальчике “Сельское хозяйства и лесоводств”, а также отдельным изданием “О двух болезнях табака”. В данной работе, датированной 1892 годом, Д. И. Ивановский приходит к выводу, что мозаичное заболевание табака вызывается бактериями, проходящими через фильтр Шамберлана, которые не способны расти на искусственных субстратах. В первый раз представлены данные о возбудителе табачной мозаики, которые долгое время являлись критериями для отнесения возбудителей болезней к ”вирусам”: фильтруемость через ”бактериальные” фильтры, неспособность расти на искусственных средах, воспроизведения картины заболевания фильтратом, освобожденным от микробов и грибов. Возбудитель мозаичной болезни именуется Д. И. Ивановским то фильтрующимися бактериями, то микроорганизмами, и это понятно, так как сконструировать сходу существование особенного мира вирусов было очень тяжело.

В связи с завершением собственной магистерской диссертации “Исследования спиртового брожения” Д.И. Ивановский обязан был временно прекратить исследования по мозаичной болезни табака и возвращается к ним через несколько лет, закончив к 1900 году.

Основываясь на бессчетных опытах и повторных исследованиях, развивая главные положения, опубликованные в 1892 году, он обобщает их в докторской диссертации на тему “мозаичное заболевание табака”, которую он защитил в Киевском институте 16 марта 1903 года.

Д.И. Ивановский не сомневался в значимости собственного открытия принципиально нового класса явлений. Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть найден в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Д.И. Ивановский писал, что его догадки о живой и организованной природе возбудителя формировано в целую теорию особенного рода инфекционных заболеваний, представителем которых, кроме табачной мозаики, является ящур. Кроме капитальных выводов, утверждающих существование нового, неизвестного ранее класса микроорганизмов, дающих критерии и способы для их определения, т.е. закладывающих базы научной дисциплины, получившей заглавие вирусологии, в диссертации Ивановского содержатся и остальные принципиальные данные. Так, в главе 4 описывается цитопатическое действие возбудителя табачной мозаики; в данной же главе и приложенных микрофотографиях дана черта кристаллов, которые в 1935 году были идентифицированы как кристаллы вируса табачной мозаики. Тут же имеется описание внутриклеточных включений, положившее начало учению о включениях при вирусных инфекциях, которые и в настоящее время сохранило свое значение для диагностики вирусных.

Д.И.Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил базы ряда научных направлений вирусологии: исследование природы вирусов, цитопатология вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства. Один из выдающихся русских фитовирусологов В.Л.Рыжков писал: ”Заслуги Ивановского не лишь в том, что он открыл совсем новый вид заболевания, но и что он дал способы их исследования, явился основоположником патологоанатомического способа исследования болезней растений и патологической цитологии вирусных заболеваний”. Всемирно узнаваемый американский ученый лауреат Нобелевской премии Стенли дал высшую оценку исследованиям Ивановского: ”Право Ивановского на славу растет с годами. Я считаю, что его отношении к вирусам обязано рассматриваться в том же свете, как мы смотрим на отношении Пастера и Коха к бактериям”.

Прямыми продолжателями Ивановского в исследовании вирусных болезней табака являются В.Л. Рыжков, К.С. Сухов, И.П. Худына, М.С. Терновский, П.А. Агатов, М.И. Гольдин и остальные.

3. Вирусология как наука

3.1 История возникновения

Первая половина нашего столетия была посвящена пристальному исследованию вирусов - возбудителей острых лихорадочных заболеваний, разработке способов борьбы с этими заболеваниями и способов их предупреждения.

Открытия вирусов сыпались как из рога изобилия: в 1892 году был открыт вирус табачной мозаики - год рождения вирусологии как науки; 1898 году - открыт вирус ящура,1901 году - вирус желтой лихорадки,1907 году -вирус натуральной оспы, 1909 году - вирус полиомиелита, 1911 году - вирус саркомы Рауса, 1912 году - вирус герпеса, 1926 году - вирус везикулярного стоматита, 1931 году- вирус гриппа свиней и вирус западного энцефаломиелита лошадей,1933 году- вирус гриппа человека и вирус восточного энцефаломиелита лошадей, 1934 году- вирус японского энцефалита и вирус паротита, 1936 году - вирус рака молочных желез мышей, 1937году-вирус клещевого энцефалита, 1945 году - вирус крымской геморрагической лихорадки, 1948 году- вирусы Коксаки, 1951 году - вирусы лейкоза мышей и вирусы ЕСНО, 1953 году - аденовирусы и вирус бородавок человека, 1954 году - вирус краснухи и вирус кори, 1956 году - вирусы парагриппа, вирус цитомегалии и респираторно-синцитиальный вирус, 1957 году- полиомы, 1959 году - вирус аргентинской геморрагической лихорадки, 1960 году- риновирусы.

Поэтому первая половина нашего столетия поистине оказалась эпохой великих вирусологических открытий. И это вполне понятно и оправдано, так как первый шаг в борьбе с болезнью - это выяснение её предпосылки. И вирусы оказали в конце концов человечеству неоценимую услугу в борьбе сначала с вирусами и другими инфекционными заболеваниями.

Тысячелетия назад, когда люди не имели понятия о вирусах, страшные болезни, вызванные ими, заставляли находить пути избавления от них. Еще 3500 лет назад в старом Китае было подмечено, что люди, перенесшие легкую форму оспы, в дальнейшем никогда больше ею не заболевали. Боясь утяжеленной формы данной болезни, древние решили искусственно заражать детей легкой формой оспы. Этот способ предупреждения - вариоляция - не получил широкого распространения. Смертность среди привитых достигала 10%. При прививках было тяжело дозировать заразный материал от больного. Неувязка предохранения от оспы была решена лишь в конце 18 века английским врачом Эдвардом Дженнером. Он установил, что некие доярки никогда не болеют оспой, а, конкретно, те из них, которые предварительно перенесли легкое заболевание - коровью оспу, либо, как её называли, вакцину (от греческого vacca, что значит “корова”).

Джиннер в 1796 году провел опыт по прививке содержимого пустулы с руки доярки на кожу плеча 8-летнего мальчика Джемса Фиппса. На месте прививки разилось только несколько пузырьков. Через полтора месяца Дженнер ввел Фиппсу гнойное содержимое кожного пузырька от больного натуральной оспы. Мальчик не заболел. Вакцина против оспы оказалась первой противовирусной вакциной, хотя вирус натуральной оспы был открыт 57 лет спустя.

В борьбе с вирусными заболеваниями ученые стремились до этого всего найти и выделить возбудителя. Изучив его характеристики, приступали к приготовлению вакцины. Так в борьбе за здоровье и жизнь человека становилась юная наука о вирусах.

3.2 Вирус гриппа человека

Грипп (от фр. grippe) - острое инфекционное заболевание дыхательных путей, вызываемое вирусом гриппа. Входит в группу острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ). Периодически распространяется в виде эпидемий и пандемий. В настоящее время выявлено более 2000 вариантов вируса гриппа, различающихся между собой антигенным спектром. По оценкам ВОЗ от всех вариантов вируса во время сезонных эпидемий в мире ежегодно умирают от 250 до 500 тыс. человек (большинство из них старше 65 лет), в некоторые годы число смертей может достигать миллиона. Предположительно, название болезни происходит от немецкого слова «Grips», что означает глотка, горло или от английского слова «grip» скрутить, схватить (о болезни). Русское слово «хрип» происходит от латинского слова crepitatio (crepito, crepo - трещать, скрипеть, щелкать) - звуки, издаваемые больными, и непосредственного отношения к слову грипп не имеет (русские слова в которых есть буква Х и Ф русскими не считаются) и перешло в русский язык от старофранцузского «grippe».

Нередко словом «грипп» в обиходе также называют любое острое респираторное заболевание (ОРВИ), что ошибочно, так как кроме гриппа на сегодняшний день описано еще более 200 видов других респираторных вирусов (аденовирусы, риновирусы, респираторно-синцитиальные вирусы и др.), вызывающих гриппоподобные заболевания у человека.

Для профилактики гриппа Центры по контролю и профилактике заболеваний США рекомендуют вакцинировать всех лиц старше 6 месяцев (особенно входящих в группы риска), применять средства индивидуальной защиты, сократить контакты с заболевшими, применять противовирусные препараты по назначению врача.

К гриппу восприимчивы все возрастные категории людей. Источником инфекции является больной человек с явной или стёртой формой болезни, выделяющий вирус с кашлем, чиханьем и т. д. Больной заразен с первых часов заболевания и до 5-7-го дня болезни. Характеризуется аэрозольным (вдыхание мельчайших капель слюны, слизи, которые содержат вирус гриппа) механизмом передачи и чрезвычайно быстрым распространением в виде эпидемий и пандемий. Эпидемии гриппа, вызванные серотипом А, возникают примерно каждые 2-3 года, а вызванные серотипом В - каждые 4-6 лет. Серотип С не вызывает эпидемий, только единичные вспышки у детей и ослабленных людей. В виде эпидемий встречается чаще в осенне-зимний период. Периодичность эпидемий связана с частым изменением антигенной структуры вируса при пребывании его в естественных условиях. Группами высокого риска считаются дети, люди преклонного возраста, беременные женщины, люди с хроническими болезнями сердца, лёгких.

3.3 Полиомиелит

Полиомиелит - детский спинномозговой паралич, острое, высоко контагиозное инфекционное заболевание, обусловленное поражением серого вещества спинного мозга полиовирусом и характеризующееся преимущественно патологией нервной системы. В основном, протекает в бессимптомной или стертой форме. Иногда случается так, что полиовирус проникает в ЦНС, размножается в мотонейронах, что приводит к их гибели, необратимым парезам или параличам иннервируемых ими мышц.

Источником инфекции является больной или вирусоноситель, при этом наиболее опасны пациенты со стёртыми и абортивными формами заболевания. Инфекция передаётся фекально-оральным (грязные руки, игрушки, инфицированные продукты питания) и воздушно-капельным путём. Восприимчивость к вирусу полиомиелита всеобщая, однако наиболее восприимчивы дети в возрасте до 7 лет. При этом паралитическая форма встречается не более, чем в 1% случаев, а стёртые, инаппарантные и абортивные формы диагностируются только в очаге инфекции при лабораторном обследовании контактных с заболевшими полиомиелитом лиц. Дети первых 2-3 месяцев жизни, благодаря полученному трансплацентарно от матери иммунитету, полиомиелитом практически не болеют. Повторные случаи заболевания практически не регистрируются, так как после перенесенного заболевания вырабатывается стойкий иммунитет и наблюдается невосприимчивость клеток слизистой оболочки кишечника к гомологичным типам вируса. вирус инфекционный грипп полиомиелит

Хотя сейчас полиомиелит редко встречается в западном мире, он все ещё эндемичен для Южной Азии и Нигерии. После широкого применения полиомиелитной вакцины в середине 1950-х годов, заболеваемость полиомиелитом резко сократилось во многих промышленно развитых странах. А в 1988 году под руководством Всемирной организации здравоохранения, ЮНИСЕФа и Ротари Интернешнл были сделаны глобальные усилия по искоренению полиомиелита. Эти усилия привели к сокращению числа ежегодных диагностированных случаев на 99%. По оценкам, число случаев заболеваемости снизилось с 350 000 в 1988 году до 483 случаев в 2001 году, после чего она осталась на уровне около 1000 случаев в год (1606 в 2009 году). В настоящее время полиомиелит является одним из, всего лишь, двух заболеваний, ставших предметом программы глобальной ликвидации, другой болезнью является ришта.

Распространение ВИЧ-инфекции связано, главным образом, с незащищенными половыми контактами, использованием зараженных вирусом шприцев, игл и других медицинских и парамедицинских инструментов, передачей вируса от инфицированной матери ребёнку во время родов или при грудном вскармливании. В развитых странах обязательная проверка донорской крови в значительной степени сократила возможность передачи вируса при её использовании.

Попадая в организм человека, ВИЧ заражает CD4+ лимфоциты, макрофаги и некоторые другие типы клеток. Проникнув в клетки указанных типов, вирус начинает активно в них размножаться. Это в конечном счёте приводит к разрушению и гибели зараженных клеток. Присутствие ВИЧ со временем вызывает нарушение иммунной системы из-за избирательного уничтожения им иммунокомпетентных клеток и подавления их субпопуляции. Вышедшие из клетки вирусы внедряются в новые, и цикл повторяется. Постепенно число CD4+ лимфоцитов снижается настолько, что организм уже не может противостоять возбудителям оппортунистических инфекций, которые не опасны или мало опасны для здоровых людей с нормально функционирующей иммунной системой.

Своевременно начатое лечение антиретровирусными препаратами (ВААРТ) останавливает прогрессию ВИЧ-инфекции и снижает риск развития СПИД до 0,8-1,7 %. Однако антиретровирусные препараты широко доступны только в развитых и некоторых развивающихся (Бразилия) странах по причине их высокой цены.

Пандемия ВИЧ-инфекции является одной из наиболее губительных эпидемий в истории человечества.

До настоящего времени не разработано лечения ВИЧ-инфекции, которое могло бы устранить ВИЧ из организма.

Современный способ лечения ВИЧ-инфекции (т. н. высокоактивная антиретровирусная терапия) замедляет и практически останавливает прогрессирование ВИЧ-инфекции и её переход в стадию СПИД, позволяя ВИЧ-инфицированному человеку жить полноценной жизнью. При использовании лечения и при условии, что эффективность лекарств сохраняется, продолжительность жизни человека ограничивается не ВИЧ, а лишь естественными процессами старения. Однако после длительного использования одной и той же схемы терапии, через несколько лет, вирус мутирует, приобретая резистентность к применяемым препаратам, и для дальнейшего контроля над прогрессированием ВИЧ-инфекции необходимо применять новые схемы лечения с другими препаратами. Поэтому любая существующая на сегодняшний день схема лечения ВИЧ-инфекции рано или поздно становится неэффективной. Также, во многих случаях, пациент не может принимать отдельные препараты по причине индивидуальной непереносимости. Поэтому грамотное применение терапии отсрочивает развитие СПИД на неопределенное время. На сегодняшний день появление новых классов препаратов в основном нацелено на уменьшение побочных эффектов от приема терапии, поскольку продолжительность жизни ВИЧ-положительных людей, принимающих терапию, практически сравнялась с продолжительностью жизни ВИЧ-отрицательного населения. В период более позднего развития ВААРТ (2000-2005 гг.) выживаемость ВИЧ-инфицированных больных при исключении больных с гепатитом С достигает 38,9 лет (37,8 - для мужчин и 40,1 - для женщин.)

Важное значение придается поддержанию здоровья ВИЧ-положительного немедикаментозными средствами (правильное питание, здоровый сон, избегание сильных стрессов и длительного нахождения на солнце, здоровый образ жизни), а также регулярный (2-4 раза в год) мониторинг состояния здоровья у врачей-специалистов по ВИЧ.

Подводя результат, можно заключить: вирусология не только занимает достойное место посреди базовых наук, как учение о вирусах, но и является в значимой мере медицинской наукой.

Список литературы

1) Ивановский Д.И. О двух болезнях табака -М., Медгиз, 1949 - 181 с.

2) Хаитов Р. М. СПИД. - М.: Издательство Народной академии культуры и общечеловеческих ценностей, 1992

3) Малый В. П. ВИЧ. СПИД. Новейший медицинский справочник. - М.: Эксмо, 2009.

4) Жданова В.М., Гайдамович С.Я. Общественная и частная вирусология Изд. Медицина, М., 1982 Г. С. 5-11.

5) Ивановский Д.И. Половцев В.В. Рябуха - заболевание табака, её предпосылки и средства борьбы с нею - С-Пб., 1890 г.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Открытие первого вируса, поражающего человека, его проникновение в клетку. Этапы развития вирусологии. Использование лабораторных мышей и куриных эмбрионов для культивирования вирусов. Строение и химический состав вириона. Выход вирионов из клетки.

презентация , добавлен 17.01.2014


Виды гриппа - острого инфекционного заболевания дыхательных путей. Строение и распространение вируса гриппа, история эпидемий заболевания, его патогенез, клиническая картина, возможные осложнения. Профилактика и существующие методы лечения гриппа.

курсовая работа , добавлен 10.11.2011


Изучение вируса табачной мозаики. Горизонтальный перенос генов. Электронная микрофотография бактериофагов, инфицирующих клетку. Определение вич-инфекции, его влияние на иммунную систему организма человека. Классификация и особенность строения вирусов.

презентация , добавлен 05.12.2014


Сущность понятия "вирус", история изучения. Схематическое строение вируса. Классификация вирусов: дезоксивирусы, рибовирусы. Схематичное изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. Вирус иммунодефицита человека, трехмерное изображение.

презентация , добавлен 19.10.2011


Структура и свойства вирусов гриппа, их антигенная изменчивость. Международная система кодировки вирусов. Разброс аэрозольных частиц при чихании. Симптомы заболевания и его клиническая диагностика. Осложнения и последствия гриппа. Статистика заболевания.

реферат , добавлен 15.02.2014


Таксономическое положение вируса гриппа, его диагностика. Основные биологические свойства возбудителя. Методы активной иммунизации против гриппа. Особенности микробиологической диагностики. Специфика этиотропной терапии и специфической профилактики.

контрольная работа , добавлен 28.02.2012


презентация , добавлен 14.05.2014


Клиника полиомиелита, выделение вируса из верхних и нижних отрезков пищеварительного тракта, смывов носоглотки и кишечника. Биологические свойства вирусов, патогенез поражения нервной системы при полиомиелите. Особенности абортивной формы полиомиелита.

реферат , добавлен 09.05.2010


реферат , добавлен 09.05.2010


Причастность фармацевтических компаний к массовой панике, связанной с эпидемией свиного гриппа. Генетически модифицированный вирус. Не так страшен грипп, как его вакцина. Статистика массовых заболеваний. Советы по профилактике и лечению сезонного гриппа.

Вирусология - наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов

Слово «вирус» означало яд. Этот термин применил ещё Л. Пастер для обозначения заразного начала. В настоящее время под вирусом подразумевают­ся мельчайшие реплицирующиеся микроорганизмы, находящиеся всюду, где есть живые клетки.

Открытие вирусов принадлежит русскому учёному Дмитрию Иосифовичу Ивановскому, который в 1892 году опубликовал работу по изучению мозаичной болезни табака. Д. И. Ивановский показал, что возбудитель этой болезни имеет очень малые размеры и не задерживается на бактериальных фильтрах, являю­щихся непреодолимым препятствием для мельчайших бактерий. Кроме того, возбудитель мозаичной болезни табака не способен культивироваться на искус­ственных питательных средах. Д. И. Ивановский открыл вирусы растений.

В 1898 году Леффлер и Фрош показали, что широко распространённая болезнь крупного рогатого скота - ящур вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных.

В 1901 году Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить из трупов людей, умерших от жёлтой лихорадки. Этот год считается годом открытия вирусов человека.

Д"Эррель и Туорт в 1917-1918 г.г. обнаружили вирусы у бактерий, назвав их «бактериофагами». Позднее были выделены вирусы из насекомых, грибов, простейших.

Вирусы до сих пор остаются одними из главных возбудителей инфекци­онных и неинфекционных заболеваний человека. Около 1000 различных болез­ней имеют вирусную природу. Вирусы и вызываемые ими болезни человека яв­ляются объектом изучения медицинской вирусологии.

Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических мик­роорганизмов:

1. Вирусы не имеют клеточного строения. Это доклеточные микроорганизмы.

2. Вирусы имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов чело­века от 15-30 нм до 250 и более нм.

3. Вирусы имеют в своём составе только один тип нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК, где закодирована вся информация вируса.

4. Вирусы не обладают собственными метаболическими и энергетическими системами.

6. Вирусы не способны к росту и бинарному делению. Они размножаются пу­тём репродукции их белков и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с после­дующей сборкой вирусной частицы.

В силу своих особенностей вирусы выделены в отдельное царство Vira, включающее вирусы позвоночных и беспозвоночных животных, растений и простейших. В основу современной классификации вирусов положены сле­дующие основные критерии:

1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), её структура (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная).

2. Наличие липопротеидной оболочки (суперкапсида).

3. Стратегия вирусного генома (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации).

4. Размер и морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров.

5. Феномены генетических взаимодействий.

6. Круг восприимчивых хозяев.

7. Патогенность, в том числе патологические изменения в клетках и образова­ние внутриклеточных включений,

8. Географическое распространение.

9. Способ передачи.

10. Антигенные свойства.

На основании 1 и 2 критериев вирусы делятся на подтипы и семейства, на основании нижеперечисленных признаков - на роды, виды, серовары. Название семейства оканчивается на «viridae», некоторые семейства делятся на подсемей­ства (оканчивается «virinae»), рода - «vims». Вирусы человека и животных рас­пределены в 19 семействах: 13- РНК-геномных и 6 - ДНК-геномных. Класси­фикация и некоторые свойства вирусов человека и животных представлены в табл. 1.

Таблица 1

ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Морфология и ультраструктура вирусов

По строению различают 2 типа вирусных частиц: простые и сложные.

Внутренняя структура простых и сложных вирусов сходна.

Сердцевина вируса - вирусная нуклеиновая кислота вирусный геном. Вирусный геном может быть представлен одной из 4 молекул РНК или ДНК: однонитчатыми и двунитчатыми РНК и ДНК. Большинство вирусов имеют один цельный или фрагментированный геном, имеюший линейную или замкнутую форму. Однонитчатые геномы могут иметь 2 полярности: 1) позитивную, когда вирионная нуклеиновая кислота одновременно служит и матрицей для синтеза новых геномов и выполняет роль и-РНК; 2) негативную, выполняющую только функцию матрицы. Геном вирусов содержит от 3 до 100 и более генов, которые делятся на структурные, кодирующие синтез белков, входящих в состав вириона, и регуляторные, которые изменяют метаболизм клетки хозяина и регулиру­ют скорость размножения вирусов.

Ферменты вирусов также закодированы в геноме. К ним относятся: РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза), которая обнаружена у всех РНК-содержащих вирусов с негативной полярностью. Поксвирусы содержат ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Ретровирусы имеют уникальный фермент - РНК-зависимую ДНК-полимеразу, называемую обратной транскриптазой. В геноме некоторых вирусов имеются гены, кодирующие РНК-азы, эндонуклеазы, проте-инкииазы.

Снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковым чехлом - капсидом, об­разуя комплекс - нуклеокапсид (в химическом смысле - нуклеопротеид). Кап-сид состоит из отдельных белковых субъединиц - капсомеров, которые пред­ставляют уложенную определённым образом полипептидную цепь, создающую симметричную конструкцию. Если капсомеры укладываются по спирали, такой тип укладки капсида носит название спиральной симметрии. Если капсомеры укладываются по граням многогранника (12-20-гранника), такой тип укладки капсида носит название икосаэдрической симметрии

Капсид представлен -спиральными белками, способными к полимериза­ции, которые выполняют защиту генома от различных воздействий, выполняют рецепторную функцию у этой группы вирусов, обладают антигенными свойст­вами.

Сложные вирусы имеют внешнюю оболочку - суперкапсид, расположен­ную поверх капсида. В состав суперкапсида входят внутренний белковый слой - М-белок, затем более объёмный слой липидов и углеводов, извлечённых из клеточных мембран клетки-хозяина. Вирусспецифические гликопротеиды про­никают внутрь суперкапсида, образуя снаружи фигурные выпячивания, которые выполняют рецепторную функцию. Вирусы существуют в трёх формах:

1) вирион (вирусная частица) - внеклеточная форма;

2) внутриклеточный (вегетативный) вирус;

3) интегрированный с ДНК хозяина вирус (провирус).

Взаимодействие вируса с клеткой. Репродукция (размножение) вирусов

Процесс репродукции вирусов условно можно разделить на 2 фазы. Пер­вая фаза включает 3 стадии : 1) адсорбцию вируса на чувствительных клетках; 2) проникновение вируса в клетку; 3) депротеинизацию вируса. Вторая фаза включает стадии реализации вирусного генома : 1) транскрипцию, 2) трансля­цию, 3) репликацию, 4) сборку, созревание вирусных частиц и 5) выход вируса из клетки.

Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. с прикрепления вируса к поверхности клетки.

Адсорбция представляет собой специфическое связывание вирионного белка (антирецептора) с комплементарной структурой клеточной поверхности - клеточным рецептором. По химической природе рецепторы, на которых фикси­руются вирусы, относятся к двум группам: мукопротеидным и липопротеидным. Вирусы гриппа, парагриппа, аденовирусы фиксируются на мукопротеидных рецепторах. Энтеровирусы, вирусы герпеса, арбовирусы адсорбируются на липопротеидных рецепторах клетки. Адсорбция происходит лишь при наличии определённых электролитов, в частности ионов Са2+, которые нейтрализуют из­быточные анионные заряды вируса и клеточной поверхности и уменьшают электростатическое отталкивание Адсорбция вирусов мало зависит от темпера­туры Начальные процессы адсорбции носят неспецифический характер, явля­ются результатом электростатического взаимодействия положительно и отрица­тельно заряженных структур на поверхности вируса и клетки, а затем наступает специфическое взаимодействие прикрепительного белка вириона со специфи­ческими группировками на плазматической мембране клетки. Простые вирусы человека и животных содержат прикрепительные белки в составе капсида. У сложно организованных вирусов прикрепительные белки входят в состав супер-капсида. Они могут иметь форму нитей (фибры у аденовирусов), либо шипов, грибоподобных структур у миксо-, ретро-, рабдо- и других вирусов. Вначале происходит единичная связь вириона с рецептором - такое прикрепление не­прочное - адсорбция носит обратимый характер. Чтобы наступила необратимая адсорбция, должы появиться множественные связи между рецептором вируса и рецептором клетки, т. е. стабильное мультивалентное прикрепление. Количество специфических рецепторов на поверхности одной клетки составляет 10 4 -10 5 . Рецепторы для некоторых вирусов, например, для арбовирусов. содержатся на клетках как позвоночных, так и беспозвоночных, для других вирусов только на клетках одного или нескольких видов.

Проникновение вирусов человека и животных в клетку происходит двумя путями: 1) виропексисом (пиноцитозом); 2) слиянием вирусной суперкапсидной оболочки е клеточной мембраной. Бактериофаги имеют свой механизм проник­новения, так называемый шприцевои, когда в результате сокращения белкового отростка фага нуклеиновая кислота как бы впрыскивается в клетку.

Депротеинизация вируса освобождение геиома вируса от вирусных за­щитных оболочек происходит либо с помощью вирусных ферментов, либо с помощью клеточных ферментов. Конечными продуктами депротеинизации яв­ляются нуклеиновые кислоты или нуклеиновые кислоты, связанные с внутрен­ним вирусным белком. Затем имеет место вторая фаза вирусной репродукции, ведущая к синтезу вирусных компонентов.

Транскрипция - переписывание информации с ДНК или РНК вируса на и-РНК по законам генетического кода.

Трансляция - процесс перевода генетической информации, содержащейся в и-РНК, на специфическую последовательность аминокислот.

Репликация - процесс синтеза молекул нуклеиновых кислот, гомологич­ных вирусному геному.

Реализация генетической информации у ДНК-содержащих вирусов идёт так же, как и в клетках:

ДНК транскрипция и-РНК трансляция белок

РНК транскрипция и-РНК трансляция белок

У вирусов с позитивным РНК-геномом (тогавирусы, пикорнавирусы) транскрипция отсутствует:

РНК трансляция белок

У ретровирусов - уникальный путь передачи генетической информации:

РНК обратная транскрипция ДНК транскрипция и-РНК трансляция белок

ДНК интегрируется с геномом клетки-хозяина (провирус).

После наработки клеткой вирусных компонентов наступает последняя стадия вирусной репродукции сборка вирусных частиц и выход вирионов из клетки. Выход вирионов из клетки осуществляется двумя путями: 1) путём «взрыва» клетки, в результате чего клетка разрушается. Этот путь присущ про­стым вирусам (пикорна-, рео-, папова- и аденовирусам), 2) выход из клеток пу­тём почкования. Присущ вирусам, содержащим суперкапсид. При этом способе клетка сразу не погибает, может дать многократное вирусное потомство, пока не истощатся её ресурсы.

Методы культивирования вирусов

I. Культуры клеток

По происхождению они классифицируются на эмбрионштьные, опухолевые и из взрослых организмов; по морфогенезу - на фибробластные, эпителиальные и др.

Первичные культуры клеток - это клетки какой-либо ткани человека или животного, которые имеют способность расти в виде монослоя на пластмассо­вой или стеклянной поверхности, покрытой специальной питательной средой. Срок жизни таких культур ограничен. В каждом конкретном случае их получа­ют из ткани после механического измельчения, обработки протеолитическими ферментами и стандартизации количества клеток. Первичные культуры, полу­ченные из почек обезьян, почек эмбриона человека, амниона человека, куриных эмбрионов, широко используются для выделения и накопления вирусов, а также для производства вирусных вакцин.

Полуперевиваемые (или диплоидные ) культуры клеток - клетки одного типа, способные in vitro выдерживать до 50-100 пассажей, сохраняя при этом свой исходный диплоидный набор хромосом. Диплоидные штаммы фибробластов эмбриона человека используются как для диагностики вирусных инфек­ций, так и при производстве вирусных вакцин.

Перевиваемые клеточные линии характеризуются потенциальным бес­смертием и гетероплоидным кариотипом.

Источником перевиваемых линий могут быть первичные клеточные культуры (например, СОЦ, ПЭС, ВНК-21 - из почек однодневных сирийских хомяков; ПМС - из почки морской свинки и др.) отдельные клетки которых об­наруживают тенденцию к бесконечному размножению in vitro. Совокупность изменений, приводящих к появлению из клеток таких особенностей, называют трансформацией, а клетки перевиваемых тканевых культур - трансформиро­ванными.

Другим источником перевиваемых клеточных линий являются злокачест­венные новообразования. В этом случае трансформация клеток происходит in vivo. Наиболее часто в вирусологической практике применяются такие линии перевиваемых клеток: HeLa - получена из карциномы шейки матки; Нер-2 - из карциномы гортани; Детройт-6 - из метастаза рака лёгкого в костный мозг; RH - из почки человека.

Для культивирования клеток необходимы питательные среды, которые по своему назначению делятся на ростовые и поддерживающие. В составе росто­вых питательных сред должно содержаться больше питательных веществ, чтобы обеспечить активное размножение клеток для формирования монослоя. Поддерживающие среды должны обеспечивать лишь переживание клеток в уже сформированном монослое при размножении в клетке вирусов.

Широкое применение находят стандартные синтетические среды, напри­мер, синтетическая среда 199 и среда Игла. Независимо от назначения все пита­тельные среды для культур клеток конструируются на основе сбалансированно­го солевого раствора. Чаще всего им является раствор Хенкса. Неотъемлемый компонент большинства ростовых сред - сыворотка крови животных (телячья, бычья, лошадиная), без наличия 5-10% которой размножение клеток и форми­рование монослоя не происходит. В состав поддерживающих сред сыворотка не входит.

Выделение вирусов в культурах клеток и методы их индикации.

При выделении вирусов из различных инфекционных материалов от больного (кровь, моча, фекалии, слизистые отделяемые, смывы из органов) применяют культуры клеток, обладающие наибольшей чувствительностью к предполагаемому вирусу. Для заражения используют культуры в пробирках с хорошо развитым монослоем клеток. Перед заражением клеток питательную среду удаляют и в каждую пробирку вносят по 0,1-0,2 мл взвеси испытуемого материала, предварительно обработанного антибиотиками для уничтожения бактерий и грибов. После 30-60 мин. контакта вируса с клетками удаляют избы­ток материала, вносят в пробирку поддерживающую среду и оставляют в тер­мостате до выявления признаков размножения вируса.

Индикатором наличия вируса в заражённых культурах клеток может слу­жить:

1) развитие специфической дегенерации клеток - цитопатическое действие ви­руса (ЦПД), которое имеет три основных типа: кругло- или мелкоклеточная дегенерация; образование многоядерных гигантских клеток - симпластов; развитие очагов клеточной пролиферации, состоящих из нескольких слоев клеток;

2) обнаружение внутриклеточных включений, располагающихся в цитоплазме и ядрах пораженных клеток;

3) положительная реакция гамагтлютинации (РГА);

4) положительная реакция гемадсорбции (РГАдс);

5) феномен бляшкообразования: монослой зараженных вирусом клеток покры­вается тонким слоем агара с добавлением индикатора нейтрального красно­го (фон - розовый). При наличии вируса в клетках образуются бесцветные зоны («бляшки») на розовом фоне агара.

6) при отсутствии ЦПД или ГА можно поставить реакцию интерференции: ис­следуемая культура повторно заражается вирусом, вызывающим ЦПД. В по­ложительном случае ЦПД будет отсутствовать (реакция интерференции по­ложительная). Если в исследуемом материале вируса не было, наблюдается ЦПД.

II. Выделение вирусов в куриных эмбрионах.

Для вирусологических исследований используют куриные эмбрионы 7-12-дневного возраста.

Перед заражением определяют жизнеспособность эмбриона. При овоско-пировании живые эмбрионы подвижны, хорошо виден сосудистый рисунок. Простым карандашом отмечают границы воздушного мешка. Заражают кури­ные эмбрионы в асептических условиях, стерильными инструментами, предва­рительно обработав скорлупу над воздушным пространством йодом и спиртом.

Методы заражения куриных эмбрионов могут быть различны: нанесение вируса на хорион-аллантоисную оболочку, в амниотическую и аллантоисную полости, в желточный мешок. Выбор метода заражения зависит от биологиче­ских свойств изучаемого вируса.

Индикация вируса в курином эмбрионе производится по гибели эмбрио­на, положительной реакции гемагглютинации на стекле с аллантоисной или амниотической жидкостью, по фокусным поражениям («бляшкам») на хорион-аллантоисной оболочке.

III. Выделение вирусов на лабораторных животных.

Лабораторные животные могут быть использованы для выделения виру­сов из инфекционного материала, когда невозможно применить более удобные системы (культуры клеток или куриные эмбрионы). Берут преимущественно новорождённых белых мышей, хомяков, морских свинок, крысят. Заражают животных по принципу цитотропизма вируса: пневмотропные вирусы вводятся интраназально, нейротропные - интрацеребрально, дерматотропные - на кожу.

Индикация вируса основана на появлении признаков заболевания у жи­вотных, их гибели, патоморфологических и патогистологических изменений в тканях и органах, а также по положительной реакции гемагглтотинации с экс­трактами из органов.

Вирусные заболевания, их особенности

Вирусы, в отличие от других микроорганизмов, вызывают 2 группы забо­леваний:

1) вирусные инфекции,

2) опухоли (доброкачественные и злокачественные). Особенности вирусных инфекций:

1. Вирусные инфекции - широко распространённые. Их удельный вес в струк­туре инфекционной заболеваемости может составить 60-80%.

2. Внутриклеточное размножение вирусов приводит к массовой гибели клеток организма.

3. Размножение некоторых вирусов (ВИЧ, вирусы кори, гепатита В, С) в клет­ках иммунной системы приводит к развитию иммунодефицитного состояния.

4. Способность некоторых вирусов интегрироваться с геномом клетки (ВИЧ, вирус гепатита В, онкогенные РНК-содержащие вирусы).

5. Некоторые вирусы (краснухи, цитомегалии) обладают тератогенным дейст­вием.

6. Инфекционные вирусы могут провоцировать развитие опухолей (аденовирусы, герпесвирусы, вирусы гепатитов В, С, G).

7. Вирусы могут вызывать медленные инфекции (ВИЧ, вирусы кори, бешенст­ва, гепатита В, герпеса и др.).

8. Иммунопрофилактика многих вирусных инфекций отсутствует.

9. Диагностика вирусных заболеваний применяется не в каждом конкретном случае из-за массовости этих заболеваний.

10.До настоящего времени недостаточно эффективных средств для лечения ви­русных заболеваний.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Уровень клетки

Автономная инфекция

Интеграционная инфекция

продуктивная

Абортивная

Интеграция полного генома

Интеграция части генома

Хроническая

Острая

Неоплатическая трансформация

Отсутстие трансформации

цитолитическая

Нецитолитическая

Уровень организма

Очаговая инфекция

Генерализованная инфекция

Персистентная

Персистентная

На клеточном уровне выделяют автономные инфекции, если вирусный геном реплицируется независимо от клеточного, и интеграционные инфекции, если вирусный геном включается в состав клеточного. Автономная инфекция делится на продуктивную, при которой образуется инфекшюнное потомство, и абортивную, при которой инфекционный процесс обрывается, и новые вирус ные частицы или не образуются совсем, или образуются в небольшом количе­стве. Продуктивная и абортивная инфекции могут быть острыми и хронически­ми. Острая инфекция в зависимости от судьбы заражённой клетки делится на цитолитическую и нецитолитическую. Цитолитическая инфекция завершается деструкцией клеток, или ЦПД, а вирус, вызывающий ЦПД, называется цитопатогенным.

На уровне организма вирусные инфекции делятся на 2 группы: 1) очаго­вые, когда размножение и действие вируса проявляется у входных ворот; 2) генерапизованные, при которых вирус после размножения во входных воротах разносится по различным органам и тканям, формирует вторичные очаги ин­фекции. Примерами очаговой инфекции являются ОРВИ и ОКИ, генерализованной - полиомиелит, корь, оспа.

Острая инфекция протекает непродолжительно, сопровождается выделе­нием вируса в окружающую среду, заканчивается либо выздоровлением, либо гибелью организма. Острая инфекция может проявляться рядом симптомов (манифестная инфекция), а может быть бессимптомной (инаппарантная инфек­ция).

При длительном взаимодействии вируса с макроорганизмом возникает персистентная инфекция (ПИ). В зависимости от состояния организма один и тот же вирус может вызвать как острую инфекцию, так и персистентную (виру­сы кори, герпеса, гепатитов В, С, аденовирусы). Клинические проявления при ПИ могут быть выраженными, слабо выраженными, или отсутствовать совсем, вирус может выделяться в окружающую среду или нет. По этим признакам ПИ делят на латентные (скрытые инфекции, без выделения вируса, вызываются он-когенными вирусами, ВИЧ, вирусами герпеса и адено-); хронические (характе­ризующиеся периодами ремиссий и обострений, когда вирус выделяется в ок­ружающую среду. Примерами хронической инфекции являются герпетическая, аденовирусная, хроническая форма гепатитов В и С и др.); медленные (характе­ризуются длительным инкубационным периодом, медленным развитием сим­птомов, ведущих к тяжёлому нарушению функций организма и летальному ис­ходу).

Этиология медленных инфекций

Медленные инфекции, поражающие человека и животных, по этиологии можно разделить на 2 группы:

I группа - это медленные инфекции, вызываемые прионами. Прионы - это белковые инфекционные частицы (protein infections particle), имеют форму фибрилл, длиной от 50 до 500 нм, массой 30 кД. Не содержат нуклеиновой ки­слоты, устойчивые к действию протеаз, нагреванию, к действию ультрафиолета, ультразвука и ионизирующей радиации. Прионы способны к репродукции и на­коплению в составе поражённого органа до гигантских величин, не вызывают ЦПД, иммунного ответа и воспалительных реакций. Повреждение ткани по де­генеративному типу.

Прионы у человека вызывают заболевания:

1) Куру («хохочущая смерть») - медленная инфекция, эндемичная для Новой Гвинеи. Характеризуется атаксией и тремором с постепенным полным пора­жением двигательной активности, дизартрией и смертью через год после по­явления клинических симптомов.

2) Болезнь Крейтцфельдта-Якоба, характеризуется прогрессирующей деменци-ей (слабоумием) и симптомами поражения пирамидных и экстрапирамидных путей.

3) Амиотрофический лейкоспонгиоз, характеризуется дегенеративным разру­шением нервных клеток, в результате чего мозг приобретает губчатую (спон-гиоформную) структуру.

Прионовые заболевания у животных:

1) Бычья спонгиоформная энцефалопатия (бешенство коров);

2) Скрепи - подострая трансмиссивная губкообразная энцефалопатия овен.

II группа - это медленные инфекции, вызываемые классическими виру­сами.

К медленным вирусным инфекциям человека относятся: ВИЧ-инфеюшя -СПИД (вызывает ВИЧ, сем. Retrovoridae); ПСПЭ - подострый склерозируюший панэнцефалит (вирус кори, сем. Paramyxoviridae); прогрессирующая врождённая краснуха (вирус краснухи, сем. Togaviridae); хронический гепатит В (вирус ге­патита В, сем. Hepadnaviridae); цитомегаловирусное поражение мозга (вирус цитомегалии, сем. Herpesviridae); Т-клеточная лимфома (HTLV-I, HTLV-II, сем. Retroviridae); подострый герпетический энцефалит (herpes simples, сем. Herpesviridae) и др.

Кроме медленных инфекций, вызываемых вирусами и прионами, сущест­вует группа нозологических форм, которые по клинике и исходу соответствуют признакам медленной инфекции, но точных данных об этиологии ешё не имеет­ся. К таким заболеваниям относятся рассеянный склероз, амиотрофический бо­ковой склероз, атеросклероз, шизофрения и др.

Лабораторная диагностика вирусных инфекций

В основе лабораторной диагностики вирусных инфекций лежат 3 группы методов:

1 группа - Обнаружение возбудителя или его компонентов непосредст­венно в клиническом материале, взятом от больного, и получение ответа через несколько часов (быстрая; экспресс-диагностика). Методы экспресс-диагностики наиболее распространённых вирусных инфекций приведены в табл. 2.

Таблица 2

МЕТОДЫ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ РАСПРОСТРАНЁННЫХ

ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ

В большинстве случаев концентрация вируса в клиническом материале недостаточна для быстрого обнаружения вируса или его антигенов. В этих слу­чаях используют вирусологическую диагностику. Эта группа методов требует продолжительного времени, трудоёмка, часто является ретроспективной. Одна­ко вирусологическая диагностика является необходимой для инфекций, вы­званных новыми типами вируса, или когда невозможно провести диагностику другими методами.

Для вирусологической диагностики врач должен обеспечить взятие необ­ходимых проб материала в соответствующую фазу заболевания, доставку их в лабораторию, снаодив диагностические лаборатории необходимой клинической информацией.

Материалом для вирусологического исследования при заболеваниях, со­провождающихся диареей или другими желудочно-кишечными расстройства­ми, предполагающими вирусную этиологию, являются свежие порции фекалий. При заболеваниях дыхательной системы материал для исследования лучше все­го получать путём аспирации слизи, смывов. Мазки из носоглотки мене инфор­мативны. При наличии везикулярной сыпи материалом для исследования явля­ется жидкость, аспирированная иглой из везикул. При петехиальной и макуло-папулёзной сыпи материалом для исследования являются как пробы слизи из носоглотки, так и фекалии. При подозрении на нейровирусные инфекции для вирусологического исследования следует забирать слизь из носоглотки, фека­лии и спинномозговую жидкость. Для диагностики эпидемического паротита и бешенства материалом является слюна. При подозрении на цитомегало- и пaпoвирусные инфекции материалом может быть моча. Попытку выделить вирус из крови можно предпринять при подозрении на инфекции, вызванные некото­рыми арбовирусами, вирусами герпеса. Биопсия мозга может быть проведена при диагностике герпетического энцефалита, ПСПЭ, прогрессирующего краснушного панэнцефалита, болезни Крептцфельдта-Якоба, лейкоспонгиоза и др.

Препараты слизи из носоглотки или фекалии помещаются в среду для транспортировки, состоящую из физиологического раствора с добавлением ан­тибиотиков и небольшого количества белка или сыворотки животных. Мате­риалы могут храниться при температуре 4°С не боле 48 часов. Более длительное хранение требует температуры -70°С.

Выделение вируса из клинического материала осуществляется путём его инокуляции в культуру клеток, куршше эмбрионы или заражения им лабора­торных животных (см. Культивирование вирусов).

Вирус гриппа следует выделять путём инокуляции вируссодержащего ма­териала в ампиотическую или аллантоисную полость куриного эмбриона. Для выделения вируса Коксаки А, вируса бешенства, многих арбовнрусов, ареиави-русов рекомендуется иптраперитонеальпая и иитрацереОратьпая инокуляция материала новорождённым мышам.

После заражения клеточной культуры, последнюю исследуют на наличие ЦП Д. Многие энтеровнрусы вызывают раннее ЦДД (через несколько часов). Цигомегаловирусы, аденовирусы, вирус краснухи вызывают ЦПД через не­сколько педель, а иногда необходимо прибегать к получению субкультуры. Присутствие сншштия свидетельствует о наличии таких вирусов, как PC, кори, эпидемического паротита, герпесвируеов.

Идентификация вирусов, выделенных в этих системах, проводится с по-мошыо серологических методов. Такие серологические реакции, как РТГЛ, РН, PIT Аде, используются только при вирусных инфекциях. РСК, РПГА, ИФА, РИА, ИФ, РП и др. используются для диагностики как вирусных инфекций, так и инфекций, вызванных другими возбудителями.

На схемах 2 и 3 представлена дигностика ОРВИ и кишечных инфекций.

ВЫДЕЛЕНИЕ ВИРУСОВ ИЗ ОТДЕЛЯЕМОГО НОСОГЛОТКИ, ИХ ИНДИКАЦИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРИ РЕСПИРАТОРНЫХ

ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ

Слизь из носоглотки, обработанная антибиотиками

Заражение куриного эмбриона

Заражение мышей-сосунков

Параличи, гибель

Гибель, специфические поражения ХАО

Вирусы Коксаки, герпеса

РСК, РТГА

Вирусы гриппа

Вирусы герпеса

Заражение культуры клеток

ЦПД может отсутствовать

Образование синтиция

Герпетический тип ЦПД

Аденовирусный тип ЦПД

Пикорнавирусный тип ЦПД

РСК, РН по цветной пробе

ИФ, РН, РСК, РТГА

ИФ, РН, РСК

Интерфе-ренция

ИФ, РН, РТГА, РТГАдс

Аденовиру-сы

Энтерови-русы, риновирусы

Вирусы простого герпеса, цитомегалии

РС-вирус, кори, парагриппа

Вирусы гриппа, парагриппа, ЭП

Вирус краснухи

3 группа методов - Серологическая диагностика вирусных инфекций.

Однократно проведенное серологическое исследование лишь в редких случаях позволяет диагностировать вирусное заболевание (например, при ВИЧ-инфекции). В большинстве случаев для серологической диагностики требуются парные сыворотки, взятые в острой фазе заболевания и спустя 2-4 недели. Об­наружение четырёхкратного и более повышения титра антител принято рас­сматривать в качестве диагностического признака острой вирусной инфекции.

ВЫДЕЛЕНИЕ ВИРУСОВ ИЗ ФЕКАЛИЙ, ИХ ИНДИКАЦИЯ И ИНДЕНТИФИКАЦИЯ ПРИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЯХ

Суспензия фекалий, обработанная антибиотиками, осветлённая центрифугированием

Заражение мышей

Заражение культур клеток

Параличи, гибель

Пикорновирусный тип ЦПД

Реовирусный тип ЦПД

Аденовирусный тип ЦПД

РН, РСК

РСК, РН по цветной пробе

ИФ, РН, РТГА

РТГА, РСК, РН

Коксаки А, В, ротавирусы

энтеровирусы

Аденовирусы

Ротавирусы

Принципы терапии и профилактики вирусных инфекций

1 группа - Аномальные нуклеозиды - аналоги предшественников нуклеи­нового обмена, ингибируют функции вирусных полимераз или включаются в цепочку нуклеиновой кислоты, делают её нефункциональной.

Аналог пиримидина - йоддезоксиуридин применяется для лечения гер­петических кератитов, кожного герпеса и цитомегалии. Пуриновые аналоги - видорабид применяют для лечения герпетических энцефалитов, ветряной оспы и опоясывающего герпеса. Ацикловир (зовиракс) - используют также для лече­ния разных видов герпетической инфекции. Рибовирин (виразол) - эффективен против РНК- и ДНК-содержащих вирусов. Для лечения ВИЧ-инфекции получе­ны нуклеозидные аналоги, ингибирующие обратную транскриптазу ВИЧ, ази-дотимидин (зидовудин), тимазид (фосфатид), хивид (зальцитабин).

2 группа производные адамантанамина гидрохлорида. Препараты: амантадин и ремантадин ингибиругот репродукцию вирусов гриппа, кори, крас-

Нухн. Наиболее эффективны в отношении гриппа А. Механизм действия на­рушение депротеинизации вируса.

3 группа - тиосемикарбазоиы. Препарат метисазои (марборап) активен против вирусов натуральной оспы. Механизм действия препарата заключается в подавлении синтеза вирусных белков и сборки вирусных частиц.

4 группа ингибиторы протеолитической активности вирусов. Сущность этого феномена заключается в том, что многие белки пикориа-, орто-, адено-, тога-, ретровирусов приобретают вирусную активность лишь после разрезания этих белков на фрагменты ферментами протеазами. Используют ингибиторы протеаз, такие как горлокс, контрикал, s-аминокапроновую кислоту, при лече­нии инфекций, вызванных этими вирусами. В нашей республике для лечения ВИЧ-инфекции используют препарат этой группы - инвиразу (саквннавир).

5 группа . Одно из новых и перспективных направлений химиотерапия создание препаратов типа «нуклеаз», способных повреждать вирусные гены, что даст возможность лечить интеграционные вирусные болезни.

6 группа интерфероны. В настоящее время используется -ннтерферон (лейкоцитарный ИФ) как для лечения, так и для профилактики, особенно рес­пираторных вирусных инфекций. Механизм действия - нарушение синтеза ви­русных белков. Широкое применение получил -интерферон или иммунный интерферон. -интерферон усиливает функцию Т-киллеров и естественных кил­леров, Т-эффекторов ГЗТ. Используется для лечения злокачественных опухолей и вирусных инфекций.

7 группа - вирусспецифические иммуноглобулины. которые получают из крови реконвалесцентов или специально вакцинированных доноров. Использу­ются для профилактики кори, гепатитов А, В, гриппа, парагриппа и других ви­русных инфекций (для профилактики бешенства используется антирабический иммуноглобудин, полученный из крови иммунизированных животных). Ig ин­терферируют с вирионами, предотвращают адсорбцию вируса на чувствитель­ных клетках.

8 группа - Вакцины. Для профилактики ряда вирусных инфекций в на­стоящее время используют убитые вакцины, содержащие ипактивировашше формалином или -цропнолактоном вирусы (вакцина против гриппа, кори, по­лиомиелита, японского и клещевого энцефалитов, бешенства), живые (аттенуированные) вирусные вакцины, содержащие вирусы с ослабленной вирулент­ностью (вакцина против гриппа, кори, эпидемического паротита, краснухи, по­лиомиелита, бешенства, жёлтой лихорадки и др.); субъедипичные вакцины, со­держащие вирусные протективные антигены (субъединицы) (вакцине против гриппа); рекомбипантные (генно-инженерные) вакцины (вакцина против гепа­тита В, для получения которой ген, кодирующий HBs-антиген, внедрен в геном дрожжевой клетки). В стадии разработки находятся синтетические вакцины.

Лабораторная диагностика вирусных гепатитов

В настоящее время в категории вирусных гепатитов рассматривается 7 амостоятельных нозологических форм: гепатиты А, В, С, D, E, F, G. По путям передачи вирусные гепатиты делят на:

1. Энтеральные, передающиеся фекально-оральным путём. К ним отно­сятся гепатиты А, Е и, очевидно, F.

2. Парентеральные, передающиеся через парентеральные манипуляции, включая, в естественных условиях, трансплацентарный и половой пути переда­чи. К ним относятся гепатиты В, С, D, G.

Наибольшее распространение получили гепатиты А, В, С, сравнительная характеристика которых представлена в табл. 3.

Таблица 3

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ВИРУСНЫХ ГЕПАТИТОВ А, В, С

I. Гепатит А (гА). Лабораторная диагностика гА основывается либо на выявлении самого возбудителя (метод иммунной электронной микроскопии - ИЭМ), его антигенов (радиоиммунный, иммуноферментный, иммунофлюорес-центный метод - РИА, ИФА, ИФ) или антител к вирусу гА (РИА, ИФА).

Для ранней диагностики заболевания, а также выявления источников ин­фекции используется определение антигена вируса гА в фекалиях больных, где он появляется за 7-10 дней до клинических симптомов и в первые дни заболе­вания.

Из определяемых в настоящее время специфических маркёров гА важ­нейшими являются антитела класса Ig M к вирусу гА, которые появляются в сыворотке крови и слюне уже в начале заболевания и сохраняются в течение 3-6 месяцев. Обнаружение антител класса Ig M к вирусу гА однозначно свидетельствует о гепатите А и используется для диагностики заболевания, в том числе и бессимптомных случаев инфекции,и выявления источников инфекции в очагах.

Антитела к вирусу гА класса Ig G выявляются с 3-4-й недели заболевания и сохраняются длительно, что позволяет оценить состояние иммунитета насе­ления, динамику специфического гуморального иммунитета.

Вирус гепатита А в материале от больного можно выявить методом им­мунной электронной микроскопии. В основе метода лежит смешивание суспен­зии вируса с антисывороткой, отделение иммунных комплексов и исследование их в электронном микроскопе.

II. Гепатит В (гВ). В организме людей, заражённых вирусом гВ, с разной частотой и на разных этапах могут выявляться серологические маркёры: по­верхностный HBs Ag и сердцевинный НВе Ag, а также антитела к ним (anti-НВс, anti-HBe, anti-HBs). Динамика их появления и интерпретация результатов представлены в табл. 4 и 5.

Таблица 4

СЕРОЛОГИЧЕСКИЕ МАРКЁРЫ ПРИ ГЕПАТИТЕ В

Таблица 5

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕРОЛОГИЧЕСКИХ МАРКЁРОВ ПРИ ГЕПАТИТЕ В

Все антигены и соответствующие им антитела могут служить индикато­рами инфекционного процесса.

Наличие вирусной ДНК, HBs Ag, НВе Ag и anti-HBc класса Ig M свиде­тельствует об остром периоде инфекции. В период реконвалесценции - это anti-НВс-антитела класса Ig G и выявляются они совместно с anti-Hbs-антителами. Длительное присутствие в крови HBs-Ag, HBe-Ag и anti-HBc (IgG) - неблаго­приятный признак, свидетельствующий о формировании хронического процес­са.

При формировании длительного носительства постоянно определяется HBs Ag. Для обнаружения антигенов и антител используют РПГА, РИА и ИФА. Для обнаружения HBs Ag используется РОПГА - реакция обратной пассивной гемагглютинации с обязательным положительным контролем на HBs Ag.

III. Гепатит С (гС). Вызывается РНК-содержащим вирусом, который от­носится к семейству Flaviviridae. Диаметр вирионов 30-60 нм, чувствительны к обработке хлороформом. Позитивная одноцепочечная РНК кодирует синтез трёх структурных и пяти неструктурных белков. Гепатит С по клияико-биохимическим признакам сходен с гепатитом В. У 60% инфицированных лиц заболевание переходит в хроническую форму, а у 20% хронических больных развивается цирроз печени. Механизм передачи вируса гепатита С в основном парентеральный. Лабораторная диагностика гС основана на определении анти­тел к вирусу гС методами ИФА или РИА.

IV. Возбудитель гепатита дельта (гепатит D). РНК-содержащий, де­фектный вирус, способный решшцироваться в организме хозяина лишь при обязательном участии вируса-помощника, роль которого выполняет вирус гВ. Оболочку вируса-дельта формирует HBs Ag. Присоединение дельта-инфекции к гВ ведет к развитию тяжёлых злокачественных форм болезни, хронических форм заболевания с ранним формированием цирроза печени.

Лабораторная диагностика гепатита D проводится путём обнаружения маркёров вируса гВ и дельта-вирусной инфекции, HBs Ag, anti-HBc (Ig M) и дельта Ag. Последние тестируются при помощи ИФА и РИА. Наибольшее диаг­ностическое значение имеют антидельта Ig M, которые обнаруживаются в те­чение всего заболевания.

V. Гепатит Е. Широко распространён в тропических и субтропических странах, распространение заболевания происходит водным путём. Вирион диаметром 27-32 им содержит однонитчатую РНК, по физико-химическим свойствам схож с вирусами семейства Calicivmdae. Лабораторная диагностика основана на определении AT в сыворотке крови ИФА.

VI. Гепатит G. Вирус гепатита G открыт в 1995 г., отнесён в семейству Flaviviridae, передаётся парентеральным путём Размеры вириона - 20-30 нм Геном вируса представлен однонитчатой +РНК. Белок капсида дефектный или совсем не синтезируется. Поэтому предполагают, что вирус гепатита G для своего капсида использует или белки ещё не открытых вирусов, или же кле­точные белки. Имеются указания на наличие липидной оболочки у вируса. Маркёр репликации вируса - его РНК. Антитела против Е 2 белка вируса гепа­тита G выявляются только при отсутствии РНК вируса. Это свидетельствует, что, в отличие от гепатита С, выявление антител при гепатите G не может быть использовано для поиска вирусоносителей, а пригодно для регистрации уже прошедшей инфекции.

VII. Гепатит F. Вирус гепатита F открыт французскими учёными и фак­тически не изучен.

Лабораторная диагностика ВИЧ-инфекции

При диагностике ВИЧ-инфекции используется 4 группы методов:

1. Определение наличия вируса, его антигенов или копий РНК в мате­риалах от больного или ВИЧ-инфицированного

2. Серологическая диагностика, основанная на выявлении специфических антител к поверхностным (gp 120 и gp 41) и внутренним (р 18 и р 24) белкам ВИЧ.

3. Выявление патогномоничнъгх (специфических) для ВИЧ-инфекции изменений в иммунной системе.

4. Лабораторная диагностика оппортунистических инфекций (СПИД-ассоциированных заболеваний).

1. Вирусологическая диагностика. Материалом для выделения ВИЧ являются Т-лимфоциты крови, лейкоциты костного мозга, лимфатические узлы, ткани мозга, слюна, сперма, спинномозговая жидкость, плазма крови. Полу­ченным материалом заражают перевиваемую культуру Т-лимфоцитов (Н9). Индикацию ВИЧ в культуре клеток проводят по ЦПД (образование симпла-стов), а также методами иммунофлюоресценции, электронной микроскопии, по выраженной активности обратной транскриптазы. Современные методы ис­следования позволяют обнаружить один инфицированный лимфоцит на 1000 клеток.

Выявление вирусных антигенов в инфицированных Т-лимфоцитах осу­ществляют с помощью моноклональнъгх антител

В последние годы решающее значение для определения прогноза и тя­жести ВИЧ-инфекции имеет определение количества копий РНК ВИЧ в плазме крови методом полимеразной цепной реакции (ТТЦР) - так называемая вирусная нагрузка. Если у пациентов, не получающих терапии, вирусная нагрузка находится ниже предела определения (это менее 5000 копий РНК ВИЧ в I мл плазмы), это свидетельствует об отсутствии прогрессирования или о медленном прогресси-ровании. Степень заразности при этом минимальная. Высокая вирусная нагруз­ка (более 10000 копий РНК в 1 мл плазмы) у пациентов с числом СО4-лимфоцитов менее 300 в 1 мкл всегда свидетельствует о прогрессировании болезни.

2. Серологическая диагностика. В настоящее время получила наиболь­шее распространение.

Материал для исследовать: 5 мл. гепаринизированной крови, которую до доставки в лабораторию можно хранить 6-8 часов в охлажденном, но не в замороженном состоянии.

С целью серологической диагностики СПИДа используют прежде всего методы иммуноферментного анализа со стандартными иммуноферментными системами (ИФА). Это скрининговый метод. Принцип работы основан на клас­сическом принципе прямого ИФА. Иммуносорбентом являются полистироло­вые планшеты с иммобилизированным инактивированным вирусспецифиче-ским антигеном, полученным из ВИЧ, либо синтетическим путем. Затем вносят испытуемую сыворотку в разведении. Проводят инкубацию в лунках с антиге­ном. После связывания АГ с AT следует трехкратное отмывание несвязавшихся белков, а после этого в лунки вносят коньюгат антител к иммуноглобулинам человека с ферментной меткой. Образование специфического комплекса АГ+АТ выявляют внесением субстрата для фермента (раствор ортофенилендиамина и перекиси водорода). В результате окраска среды меняется пропорционально ко­личеству антител. Результаты исследования учитывают на спектрофотометре. Сыворотки крови, имеющие вирусспецифические антитела по данным ИФА, в дальнейшем необходимо исследовать методом иммунного блотинга.

Иммунный блотипг является подтверждающим тестом, так как позволяет выявить антитела к различным белкам ВИЧ. Он основан на предварительном фракционировании по молекулярной массе (разделении) белков ВИЧ электро­форезом в полиакриламидном геле с последующим перенесением антигенов на мембрану из нитроцеллюлозы. Затем на мембрану наносится испытуемая сыво­ротка. При этом специфические антитела образуют комплекс с конкретным АГ (gp.120, gp.41, p.24, p.18). Заключительный этап исследования - выявление ан­тител к различным белкам ВИЧ. Для этого в систему добавляют антитела про­тив белков человека, меченые ферментом или радиоизотопной меткой. Таким образом, в сыворотке пациента выявляют (либо не выявляют) вирусспецифиче­ские антитела ко всем или большинству антигенов ВИЧ.

3. Исследования иммунного статуса. Направлены на выявление:

1) уменьшения соотношения CD4/CD8 клеток (в N 2 и >, при СПИДе - 0,5 и
2) снижения содержания CD4 клеток (
3) наличия одного из лабораторных признаков, включающих анемию, лейкопе­нию, тромбошггопению, лимфопению;

4) повышения концентрации Ig А и Ig G в сыворотке крови;

5) снижения реакции бластгрансформации лимфоцитов на митогены;

6) отсутствие кожной реакции ГТЗ на несколько антигенов;

7) повышение уровня циркулирующих иммунных комплексов.

РАЗВИТИЕ ОПУХОЛЕЙ, ОППОРТУНИСТИЧЕСКИХ ИНФЕКЦИЙ И ИНВАЗИЙ ПРИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ

Клетки ЦНС

Т-хелперы

Энцефалопатия деменция

Нарушение ГИО и КИО

Нарушение функции Т-киллеров

Онтогенез

Саркома Капоши, лимфома мозга

Оппортунистические инфекции, инвазии, вызванные

Вирусами

Простейшими

Бактериями

Гельминтами

• 
  Герпес симплекс I и II типа;
• 
  Герпес зостер;
• 
  Цитомегаловирус;
• 
  Вирус Эпштейна-Барр;

Общая вирусология изучает природу вирусов, их строение, размножение, биохимию, генетику. Медицинская, ветеринарная и сельскохозяйственная вирусология исследует патогенные вирусы, их инфекционные свойства, разрабатывает меры предупреждения, диагностики и лечения вызываемых ими заболеваний.

Вирусология решает фундаментальные и прикладные задачи и тесно связана с другими науками. Открытие и изучение вирусов, в частности бактериофагов, внесло огромный вклад в становление и развитие молекулярной биологии. Раздел вирусологии, изучающий наследственные свойства вирусов, тесно связан с молекулярной генетикой. Вирусы не только предмет изучения, но и инструмент молекулярно-генетических исследований, что связывает вирусологию с генетической инженерией. Вирусы - возбудители большого количества инфекционных заболеваний человека, животных, растений, насекомых. С этой точки зрения вирусология тесно связана с медициной, ветеринарией, фитопатологией и другими науками.

Возникнув в конце XIX века как ветвь патологии человека и животных, с одной стороны, и фитопатологии - с другой, вирусология стала самостоятельной наукой, по праву занимающей одно из основных мест среди биологических наук.

Глава 1. История вирусологии

1.1. Открытие вирусов

Вирусология - молодая наука, ее история насчитывает немногим более 100 лет. Начав свой путь как наука о вирусах, вызывающих болезни человека, животных и растений, в настоящее время вирусология развивается в направлениях изучения основных законов современной биологии на молекулярном уровне, основываясь на том, что вирусы являются частью биосферы и важным фактором эволюции органического мира.

История вирусологии необычна тем, что один из ее предметов - вирусные болезни - стал изучаться задолго до того, как были открыты собственно вирусы. Начало истории вирусологии - это борьба с инфекционными заболеваниями и только впоследствии - постепенное раскрытие источников этих болезней. Подтверждением тому служат работы Эдуарда Дженнера (1749-1823 гг.) по предупреждению оспы и работы Луи Пастера (1822-1895 гг.) с возбудителем бешенства.

С незапамятных времен оспа была бичом человечества, унося тысячи жизней. Описания оспенной заразы встречаются в рукописях древнейших китайских и индийских текстов. Первые упоминания об эпидемиях оспы на европейском континенте датируются VI столетием нашей эры (эпидемия среди солдат эфиопской армии, осаждавшей Мекку), после чего наблюдался необъяснимый период времени, когда упоминания об эпидемиях оспы отсутствовали. Оспа снова начала гулять по континентам в XVII веке. Например, в Северной Америке (1617-1619 гг.) в штате Массачусетс погибло 9/10 населения, в Исландии (1707 г.) после эпидемии оспы от 57 тыс. человек осталось только 17 тыс., в г. Истхем (1763 г.) от 1331 жителя осталось 4 человека. В связи с этим, проблема борьбы с оспой стояла очень остро.

Методика предупреждения оспы через прививку, называемая вариоляцией, была известна с давних времен. Упоминания о применении вариоляции в Европе датируются серединой 17-го века со ссылками на более ранний опыт применения в Китае, на Дальнем Востоке, в Турции. Суть вариоляции заключалась в том, что содержимое пустул от пациентов, болевших легкой формой оспы, вносили в маленькую ранку на коже человека, что вызывало легкое заболевание и предупреждало острую форму. Однако при этом сохранялась большая опасность заболевания тяжелой формой оспы и смертность среди привитых достигала 10%. Дженнер совершил переворот в методике предупреждения оспы. Он первый обратил внимание на то, что люди, переболевшие коровьей оспой, которая протекала легко, впоследствии никогда не болели оспой. 14 мая 1796 г. Дженнер внес в ранку Джеймса Фипса, никогда не болевшего оспой, жидкость из пустул больной коровьей оспой доярки Сары Селмес. На месте искусственной инфекции у мальчика появились типичные пустулы, которые через 14 дней исчезли. Тогда Дженнер внес в ранку мальчика высокоинфекционный материал из пустул больного оспой. Мальчик не заболел. Так зародилась и подтвердилась идея вакцинации (от латинского слова vacca - корова). Во времена Дженнера вакцинация понималась как внесение инфекционного материала коровьей оспы в организм человека с целью предотвращения заболевания натуральной оспой. Термин вакцина применяли к веществу, предохранявшему от оспы. С 1840 г. противооспенную вакцину стали получать заражением телят. Вирус оспы человека был открыт только в 1904 г. Таким образом, оспа - это первая инфекция, против которой была применена вакцина, т. е. первая управляемая инфекция. Успехи в вакцинопрофилактике черной оспы привели к ее искоренению в мировом масштабе.

В наше время вакцинация и вакцина употребляются как общие термины, обозначающие прививку и прививочный материал.

Пастер, по существу не знавший ничего конкретного о причинах бешенства, кроме неоспоримого факта его инфекционной природы, использовал принцип ослабления (аттенуации) возбудителя. В целях ослабления болезнетворных свойств возбудителя бешенства был использован кролик, в мозг которого ввели мозговую ткань умершей от бешенства собаки. После смерти кролика мозговая ткань его была введена следующему кролику и т. д. Было проведено около 100 пассажей, прежде чем возбудитель адаптировался к ткани мозга кролика. Будучи введен подкожно в организм собаки, он проявлял лишь умеренные свойства патогенности. Такой «перевоспитанный» возбудитель Пастер назвал «фиксированным», в отличие от «дикого», которому свойственна высокая патогенность. Позднее Пастер разработал метод создания иммунитета, состоящий из серии инъекций с постепенно увеличивающимся содержанием фиксированного возбудителя. Собака, прошедшая полный курс инъекций, оказалась в полной мере устойчивой к инфекции. Пастер пришел к выводу, что процесс развития инфекционной болезни, по существу, является борьбой микробов с защитными силами организма. «Каждая болезнь должна иметь своего возбудителя, а мы должны способствовать развитию иммунитета к этой болезни в организме пациента», - говорил Пастер. Еще не понимая, каким образом организм вырабатывает иммунитет, Пастер сумел использовать его принципы и направить механизмы этого процесса на пользу человека. В июле 1885 г. Пастеру представился случай испытать свойства «фиксированного» возбудителя бешенства на ребенке, укушенном бешеной собакой. Мальчику была проведена серия инъекций все более ядовитого вещества, причем последняя инъекция содержала уже полностью патогенную форму возбудителя. Мальчик остался здоров. Вирус бешенства был открыт Ремленже в 1903 г.

Следует отметить, что ни вирус оспы, ни вирус бешенства не были первыми открытыми вирусами, поражающими животных и человека. Первое место по праву принадлежит вирусу ящура, открытому Леффлером и Фрошем в 1898 г. Эти исследователи, используя многократные разведения фильтрующегося агента, показали его ядовитость и сделали заключение о его корпускулярной природе.

К концу XIX-го столетия выяснилось, что целый ряд заболеваний человека, таких как бешенство, оспа, грипп, желтая лихорадка являются инфекционными, однако их возбудители не обнаруживались бактериологическими методами. Благодаря работам Роберта Коха (1843-1910 гг.), который впервые использовал технику чистых бактериальных культур, появилась возможность различать бактериальные и небактериальные заболевания. В 1890 г. на X конгрессе гигиенистов Кох вынужден был заявить, что «…при перечисленных болезнях мы имеем дело не с бактериями, а с организованными возбудителями, которые принадлежат к совсем другой группе микроорганизмов». Это высказывание Коха свидетельствует, что открытие вирусов не было случайным событием. Не только опыт работы с непонятными по своей природе возбудителями, но и понимание сущности происходящего способствовали тому, что была сформулирована мысль о существовании оригинальной группы возбудителей инфекционных заболеваний небактериальной природы. Оставалось экспериментально доказать ее существование.

Первое экспериментальное доказательство существования новой группы возбудителей инфекционных заболеваний было получено нашим соотечественником - физиологом растений Дмитрием Иосифовичем Ивановским (1864-1920 гг.) при изучении мозаичных заболеваний табака. Это неудивительно, так как инфекционные заболевания эпидемического характера часто наблюдались и у растений. Еще в 1883-84 гг. голландский ботаник и генетик де Фриз наблюдал эпидемию позеленения цветов и предположил инфекционную природу заболевания. В 1886 г. немецкий ученый Майер, работавший в Голландии, показал, что сок растений, больных мозаичной болезнью, при инокуляции вызывает у растений такое же заболевание. Майер был уверен, что виновником болезни является микроорганизм, и безуспешно искал его. В 19 веке заболевания табака наносили огромный вред сельскому хозяйству и в нашей стране. В связи с этим, для изучения заболеваний табака на Украину была направлена группа исследователей, в которую, будучи студентом Петербургского университета, входил Д.И. Ивановский. В результате изучения заболевания, описанного в 1886 г. Майером как мозаичная болезнь табака, Д.И. Ивановский и В.В. Половцев пришли к выводу, что оно представляет собой два различных заболевания. Одно из них - «рябуха» - вызывается грибком, а другое - неизвестного происхождения. Изучение мозаичной болезни табака было продолжено Ивановским в Никитском ботаническом саду под руководством академика А.С. Фамицина. Используя сок пораженного болезнью листа табака, профильтрованный через свечу Шамберлана, задерживающую самые мелкие бактерии, Ивановский вызвал заболевание листьев табака. Культивирование зараженного сока на искусственных питательных средах не дало результатов и Ивановский приходит к выводу, что возбудитель болезни имеет необычную природу - он фильтруется через бактериальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах. Прогревание сока при 60-70 °C лишало его инфекционности, что свидетельствовало о живой природе возбудителя. Ивановский сначала назвал новый тип возбудителя «фильтрующиеся бактерии». Результаты работы Д.И. Ивановского были положены в основу его диссертации, представленной в 1888 г., и опубликованы в книге «О двух болезнях табака» в 1892 году. Этот год и считается годом открытия вирусов.

Определенный период времени в зарубежных публикациях открытие вирусов связывали с именем голландского ученого Бейеринка (1851-1931 гг.), который также занимался изучением мозаичной болезни табака и опубликовал свои опыты в 1898 г. Профильтрованный сок зараженного растения Бейеринк поместил на поверхность агара, проинкубировал и получил на его поверхности бактериальные колонии. После этого верхний слой агара с колониями бактерий был удален, а внутренний слой был использован для заражения здорового растения. Растение заболело. Из этого Бейеринк сделал вывод, что причиной заболевания являются не бактерии, а некая жидкая субстанция, которая могла проникнуть внутрь агара, и назвал возбудителя «жидкий живой контагий». В связи с тем, что Ивановский только подробно описал свои опыты, но не уделил должного внимания небактериальной природе возбудителя, возникло недопонимание ситуации. Известность работы Ивановского приобрели только после того, как Бейеринк повторил и расширил его опыты и подчеркнул, что Ивановский впервые доказал именно небактериальный характер возбудителя самой типичной вирусной болезни табака. Сам Бейеринк признал первенство Ивановского и в настоящее время приоритет открытия вирусов Д.И. Ивановским признан во всем мире.

Слово ВИРУС означает яд. Этот термин применял еще Пастер для обозначения заразного начала. Следует отметить, что в начале 19 века все болезнетворные агенты назывались словом вирус. Только после того, как стала понятна природа бактерий, ядов и токсинов терминами «ультравирус», а затем просто «вирус» стали обозначать «новый тип фильтрующегося возбудителя». Широко термин «вирус» укоренился в 30-е годы нашего столетия.

В настоящее время ясно, что вирусы характеризуются убиквитарностью, то есть повсеместностью распространения. Вирусы поражают представителей всех царств живого: человека, позвоночных и беспозвоночных животных, растения, грибы, бактерии.

Первое сообщение, имеющее отношение к вирусам бактерий было сделано Ханкин в 1896 г. В Летописи Института Пастера он заявил, что «... вода некоторых рек Индии обладает бактерицидным действием...», что без сомнения связано с вирусами бактерий. В 1915 г. Туорт в Лондоне, изучая причины лизиса бактериальных колоний, описал принцип передачи «лизиса» новым культурам в ряду поколений. Его работы, как это часто бывает, фактически оказались не замеченными, и два года спустя, в 1917 г., канадец де Эрелль повторно обнаружил явление лизиса бактерий, связанного с фильтрующимся агентом. Он назвал этот агент бактериофагом. Де Эрелль предполагал, что бактериофаг один. Однако исследования Барнета, работавшего в Мельбурне в 1924-34 гг., показали широкое разнообразие бактериальных вирусов по физическим и биологическим свойствам. Открытие многообразия бактериофагов вызвало большой научный интерес. В конце 30-х годов трое исследователей - физик Дельбрюк, бактериологи Лурия и Херши, работавшие в США, создали так называемую «Фаговую группу», исследования которой в области генетики бактериофагов в конечном итоге привели к рождению новой науки - молекулярной биологии.

Изучение вирусов насекомых существенно отстало от вирусологии позвоночных животных и человека. В настоящее время ясно, что вирусы, поражающие насекомых, условно можно разделить на 3 группы: собственно вирусы насекомых, вирусы животных и человека, для которых насекомые являются промежуточными хозяевами, и вирусы растений, которые также поражают насекомых.

Первый вирус насекомых, который был идентифицирован - вирус желтухи шелковичного червя (вирус полиэдроза тутового шелкопряда, названный Bollea stilpotiae). Еще в 1907 г. Провачек показал, что фильтрованный гомогенат больных личинок является инфекционным для здоровых личинок тутового шелкопряда, но только в 1947 г. немецкий ученый Бергольд обнаружил палочковидные вирусные частицы.

Одним из наиболее плодотворных исследований в области вирусологии является изучение Ридом природы желтой лихорадки на волонтерах армии США в 1900-1901 гг. Убедительно было продемонстрировано, что желтая лихорадка вызывается фильтрующимся вирусом, который передавался комарами и москитами. Было также установлено, что москиты после впитывания инфекционной крови в течение двух недель остаются неинфекционными. Таким образом, был определен внешний инкубационный период заболевания (время, необходимое для репродукции вируса в насекомом) и установлены основные принципы эпидемиологии арбовирусных инфекций (вирусных инфекций, передаваемых кровососущими членистоногими).

Способность размножения вирусов растений в своем переносчике - насекомом была показана в 1952 г. Мараморошу. Исследователь, используя технику инъекций насекомым, убедительно показал способность вируса желтухи астр размножаться в своем переносчике - шеститочечной цикаде.

1.2. Этапы развития вирусологии

История достижений вирусологии напрямую связана с успехами развития методической базы исследований.

^ Конец XIX - начало XX-го века. Основным методом идентификации вирусов в этот период был метод фильтрации через бактериологические фильтры (свечи Шамберлана), которые использовались как средство разделения возбудителей на бактерии и небактерии. С использованием фильтруемости через бактериологические фильтры были открыты следующие вирусы:

1892 г. - вирус табачной мозаики;

1898 г. - вирус ящура;

1899 г. - вирус чумы рогатого скота;

1900 г. - вирус желтой лихорадки;

1902 г. - вирус оспы птиц и овец;

1903 г. - вирус бешенства и вирус чумы свиней;

1904 г. - вирус оспы человека;

1905 г. - вирус чумы собак и вирус вакцины;

1907 г. - вирус денге;

1908 г. - вирус оспы и трахомы;

1909 г. - вирус полиомиелита;

1911 г. - вирус саркомы Рауса;

1915 г. - бактериофаги;

1916 г. - вирус кори;

1917 г. - вирус герпеса;

1926 г. - вирус везикулярного стоматита.

30-е годы - основным вирусологическим методом, используемым для выделения вирусов и их дальнейшей идентификации, являются лабораторные животные (белые мыши - для вирусов гриппа, новорожденные мыши - для вирусов Коксаки, шимпанзе - для вируса гепатита B, куры, голуби - для онкогенных вирусов, поросята-гнотобионты - для кишечных вирусов и т. д.). Первым, кто начал систематически использовать лабораторных животных при изучении вирусов, был Пастер, который еще в 1881 г. проводил исследования по инокуляции материала от больных бешенством в мозг кролика. Другая веха - работы по изучению желтой лихорадки, следствием которых явилось использование в вирусологической практике новорожденных мышей. Кульминацией этого цикла работ стало выделение Сайклзом в 1948 г. на мышах-сосунках группы вирусов эпидемической миалгии.

1931 г. - в качестве экспериментальной модели для выделения вирусов стали использоваться куриные эмбрионы, которые обладают высокой чувствительностью к вирусам гриппа, оспы, лейкоза, саркомы кур и некоторым другим вирусам. И в настоящее время куриные эмбрионы широко используются для выделения вирусов гриппа.

1932 г. - английский химик Элфорд создает искусственные мелкопористые коллоидные мембраны - основу для метода ультрафильтрации, с помощью которого стало возможным проводить определение размера вирусных частиц и дифференцировать вирусы по этому признаку.

1935 г. - применение метода центрифугирования дало возможность кристаллизации вируса табачной мозаики. В настоящее время методы центрифугирования и ультрацентрифугирования (ускорение на дне пробирки превышает 200000 g) широко используются для выделения и очистки вирусов.

В 1939 г. для изучения вирусов впервые был применен электронный микроскоп, обладающий разрешающей способностью 0,2-0,3 нм. Использование ультратонких срезов тканей и метода негативного контрастирования водных суспензий позволило проводить изучение взаимодействия вирусов с клеткой и исследовать структуру (архитектуру) вирионов. Сведения, полученные с помощью электронного микроскопа, были значительно расширены с помощью рентгеноструктурного анализа кристаллов и псевдокристаллов вирусов. Совершенствование электронных микроскопов завершилось созданием сканирующих микроскопов, позволяющих получать объемные изображения. С использованием метода электронной микроскопии изучена архитектура вирионов, особенности их проникновения в клетку хозяина.

В этот период была открыта основная масса вирусов. В качестве примера могут быть приведены следующие:

1931 г. - вирус гриппа свиней и вирус западного энцефаломиелита лошадей;

1933 г. - вирус гриппа человека и вирус восточного энцефаломиелита лошадей;

1934 г. - вирус паротита;

1936г. - вирус рака молочной железы мышей;

1937г. - вирус клещевого энцефалита.

40-е годы. В 1940 г. Хогланд с коллегами 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.

1941 г. - американский ученый Херст на модели вируса гриппа открыл феномен гемагглютинации (склеивания эритроцитов). Это открытие легло в основу разработки методов выявления и идентификации вирусов и способствовало изучению взаимодействия вируса с клеткой. Принцип гемагглютинации положен в основу ряда методов:

^ РГА - реакция гемагглютинации - применяется для обнаружения и титрования вирусов;

РТГА - реакция торможения гемагглютинации - применяется для идентификации и титрования вирусов.

1942 г. - Херст устанавливает наличие у вируса гриппа фермента, который позднее идентифицирован как нейраминидаза.

1949 г. - открытие возможности культивирования клеток животных тканей в искусственных условиях. В 1952 г. Эндерс, Уэллер и Роббинс получили Нобелевскую премию за разработку метода культуры клеток.

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.

Создателями вакцин против полиомиелита являются американские вирусологи Сэбин (трехвалентная живая вакцина на основе аттенуированных штаммов полиовирусов трех серотипов) и Солк (убитая трехвалентная вакцина). В нашей стране советскими вирусологами М.П. Чумаковым и А.А. Смородинцевым разработана технология производства живой и убитой вакцин против полиомиелита. В 1988 г. Всемирная ассамблея здравоохранения поставила перед ВОЗ задачу ликвидации полиомиелита во всем мире с полным прекращением циркуляции дикого полиовируса. К настоящему времени достигнут огромный прогресс в этом направлении. Применение глобальной вакцинации против полиомиелита с применением «туровых» схем вакцинации позволило не только кардинально снизить заболеваемость, но и создать территории, свободные от циркуляции дикого полиовируса.

Открыты вирусы:

1945 г. - вирус Крымской геморрагической лихорадки;

1948 г. - вирусы Коксаки.

50-е годы. В 1952 г. Дульбекко разрабатывает метод титрования бляшек в монослое клеток эмбриона цыпленка, что позволило ввести в вирусологию количественный аспект. 1956-62 гг. Уотсон, Каспар (США) и Клуг (Великобритания) разрабатывают общую теорию симметрии вирусных частиц. Структура вирусной частицы стала одним из критериев в системе классификации вирусов.

Этот период характеризовался значительными достижениями в области бактериофагов:

Установлена индукция профага лизогенизирующих фагов (Львов и др., 1950г.);

Доказано, что инфекционность присуща фаговой ДНК, а не белковой оболочке (Херши, Чейз, 1952 г.);

Открыто явление общей трансдукции (Циндер, Ледерберг, 1952 г.).

Реконструирован инфекционный вирус табачной мозаики (Френкель-Конрад, Вильяме, Сингер, 1955-57 гг.), в 1955 г. получен в кристаллическом виде вирус полиомиелита (Шаффер, Шверд, 1955 г.).

Открыты вирусы:

1951 г. - вирусы лейкоза мышей и ECHO;

1953 г. - аденовирусы;

1954 г. - вирус краснухи;

1956 г. - вирусы парагриппа, цитомегаловирус, респираторно-синцитиальный вирус;

1957 г. - вирус полиомы;

1959 г. - вирус аргентинской геморрагической лихорадки.

60-е и последующие годы характеризуются расцветом молекулярно-биологических методов исследования. Достижения в области химии, физики, молекулярной биологии и генетики легли в основу методической базы научных исследований, которые стали применяться не только на уровне методик, но и целых технологий, где вирусы выступают не только как объект исследований, но и как инструмент. Ни одно открытие молекулярной биологии не обходится без вирусной модели.

1967 г. - Катес и МакАуслан демонстрируют присутствие в вирионе осповакцины ДНК-зависимой РНК-полимеразы. В следующем году обнаруживается РНК-зависимая РНК-полимераза у реовирусов, а затем у парамиксо- и рабдовирусов. В 1968 г. Якобсон и Балтимор устанавливают наличие у полиовирусов геномного белка, соединенного с РНК, Балтимор и Бостон устанавливают, что геномная РНК полиовируса транслируется в полипротеин.

Открыты вирусы:

1960 г. - риновирусы;

1963 г. - австралийский антиген (HBsAg).

70-е годы. Балтимор одновременно с Темином и Мизутани сообщают об открытии в составе РНК-содержащих онкогенных вирусов фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Становится реальным изучение генома РНК содержащих вирусов.

Изучение экспрессии генов у вирусов эукариот дало фундаментальную информацию о молекулярной биологии самих эукариот - существование кэп-структуры мРНК и ее роль в трансляции РНК, наличие полиадениловой последовательности на 3"-конце мРНК, сплайсинг и роль энхансеров в транскрипции впервые выявлены при изучении вирусов животных.

1972 г. - Берг публикует сообщение о создании рекомбинантной молекулы ДНК. Возникает новый раздел молекулярной биологии - генная инженерия. Применение технологии рекомбинантных ДНК позволяет получать белки, имеющие важное значение в медицине (инсулин, интерферон, вакцины). 1975 г. - Келер и Мильштейн получают первые линии гибридов, продуцирующих моноклональные антитела (МКА). На основе МКА разрабатываются самые специфичные тест-системы для диагностики вирусных инфекций. 1976 г. - Бламберг за открытие HBsAg получает Нобелевскую премию. Установлено, что гепатит A и гепатит B вызываются разными вирусами.

Открыты вирусы:

1970 г. - вирус гепатита B;

1973 г. - ротавирусы, вирус гепатита A;

1977 г. - вирус гепатита дельта.

80-е годы. Развитие заложенных отечественным ученым Л.А. Зильбером представлений о том, что возникновение опухолей может быть связано с вирусами. Компоненты вирусов, ответственные за развитие опухолей, назвали онкогенами. Вирусные онкогены оказались в числе лучших модельных систем, помогающих изучению механизмов онкогенетической трансформации клеток млекопитающих.

1985 г. - Мюллис получает Нобелевскую премию за открытие полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это - молекулярно-генетический метод диагностики, позволивший, кроме того, усовершенствовать технологию получения рекомбинантных ДНК и открыть новые вирусы.

Открыты вирусы:

1983 г. - вирус иммунодефицита человека;

1989 г. - вирус гепатита C;

1995 г. - с использованием ПЦР открыт вирус гепатита G.

1.3. Развитие концепции о природе вирусов

Ответы на вопросы «Что такое вирусы?» и «Какова их природа?» составляли предмет дискуссии многие годы со времени их открытия. В 20-30 гг. никто не сомневался, что вирусы являются живой материей. В 30-40 гг. считалось, что вирусы - это микроорганизмы, так как способны размножаться, обладают наследственностью, изменчивостью и приспособляемостью к меняющимся условиям среды обитания, и, наконец, подвержены биологической эволюции, которая обеспечивается естественным и искусственным отбором. В 60-е годы первые успехи молекулярной биологии определили закат концепции о вирусах как организмах. В онтогенетическом цикле вируса выделены две формы - внеклеточная и внутриклеточная. Для обозначения внеклеточной формы вируса введен термин ВИРИОН. Установлены отличия его организации от строения клеток. Обобщены факты, указывающие на совершенно отличный от клеток тип размножения, названный дисъюнктивная репродукция. Дисъюнктивная репродукция - это временная и территориальная разобщенность синтеза вирусных компонентов - генетического материала и белков - от последующей сборки и формирования вирионов. Показано, что генетический материал вирусов представлен одним из двух типов нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК). Сформулировано, что основным и абсолютным критерием отличия вирусов от всех других форм жизни является отсутствие у них собственных белоксинтезирующих систем.

Накопившиеся данные позволили прийти к выводу, что вирусы не являются организмами, пусть даже мельчайшими, так как любые, даже минимальные организмы типа микоплазм, риккетсий и хламидий имеют собственные белоксинтезирующие системы. Согласно определению, сформулированному академиком В.М. Ждановым, вирусы являются автономными генетическими структурами, способными функционировать только в клетках с разной степенью зависимости от клеточных систем синтеза нуклеиновых кислот и полной зависимостью от клеточных белоксинтезирующих и энергетических систем, и подвергающимися самостоятельной эволюции.

Таким образом, вирусы представляют собой многообразную и многочисленную группу неклеточных форм жизни, не являющихся микроорганизмами, и объединенных в царство Vira, Вирусы изучаются в рамках вирусологии, которая представляет собой самостоятельную научную дисциплину, имеющую свой объект и методы исследования.

Вирусологию разделяют на общую и частную, а вирусологические исследования - на фундаментальные и прикладные. Предметом фундаментальных исследований в вирусологии является архитектура вирионов, их состав, особенности взаимодействия вирусов с клеткой, способы переноса наследственной информации, молекулярные механизмы синтеза элементов и процесс их объединения в целое, молекулярные механизмы изменчивости вирусов и их эволюция. Прикладные исследования в вирусологии связаны с решением проблем медицины, ветеринарии и фитопатологии.

ГЛАВА 2

^ СТРУКТУРНАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВИРУСОВ

В онтогенетическом цикле вируса выделены две стадии - внеклеточная и внутриклеточная и, соответственно, две формы его существования - вирион и вегетативная форма. Вирион - это целая вирусная частица, в основном состоящая из белка и нуклеиновой кислоты, часто устойчивая к воздействию факторов внешней среды и приспособленная для переноса генетической информации из клетки в клетку. Вегетативная форма вируса существует в едином комплексе вирус-клетка и только в их тесном взаимодействии.

2.1. Архитектура вирионов

Внеклеточная форма вируса - вирион, предназначенная для сохранения и переноса нуклеиновой кислоты вируса, характеризуется собственной архитектурой, биохимическими и молекулярно-генетическими особенностями. Под архитектурой вирионов понимают ультратонкую структурную организацию этих надмолекулярных образований, различающихся размерами, формой и сложностью строения. Для описания архитектуры вирусных структур разработана номенклатура терминов:

Белковая субъединица - единая, уложенная определенным образом полипептидная цепь.

Структурная единица (структурный элемент) - белковый ансамбль более высокого порядка, образованный несколькими химически связанными идентичными или неидентичными субъединицами.

Морфологическая единица - группа выступов (кластер) на поверхности капсида, видимая в электронном микроскопе. Часто наблюдаются кластеры, состоящие из пяти (пентамер) и шести (гексамер) выступов. Это явление получило название пентамерно-гексамерной кластеризации. Если морфологическая единица соответствует химически значимому образованию (сохраняет свою организацию в условиях мягкой дезинтеграции), то применяют термин капсомер.

Капсид - внешний белковый чехол или футляр, образующий замкнутую сферу вокруг геномной нуклеиновой кислоты.

Кор (core) - внутренняя белковая оболочка, непосредственно примыкающая к нуклеиновой кислоте.

Нуклеокапсид - комплекс белка с нуклеиновой кислотой, представляющий собой упакованную форму генома.

Суперкапсид или пеплос - оболочка вириона, образованная липидной мембраной клеточного происхождения и вирусными белками.

Матрикс - белковый компонент, локализованный между суперкапсидом и капсидом.

Пепломеры и шипы - поверхностные выступы суперкапсида.

Как уже отмечалось, вирусы могут проходить через самые микроскопические поры, задерживающие бактерии, за что и были названы фильтрующимися агентами. Свойство фильтруемости вирусов обусловлено размерами, исчисляемыми нанометрами (нм), что на несколько порядков меньше, чем размеры самых мелких микроорганизмов. Размеры вирусных частиц, в свою очередь, колеблются в относительно широких пределах. Самые мелкие просто устроенные вирусы имеют диаметр чуть больше 20 нм (парвовирусы, пикорнавирусы, фаг Qβ), вирусы средних размеров - 100-150 нм (аденовирусы, коронавирусы). Наиболее крупными признаны вирусные частицы осповакцины, размеры которых достигают 170x450 нм. Длина нитевидных вирусов растений может составлять 2000 нм.

Представители царства Vira характеризуются разнообразием форм. По своей структуре вирусные частицы могут быть простыми образованиями, а могут представлять собой достаточно сложные ансамбли, включающие несколько структурных элементов. Условная модель гипотетического вириона, включающего все возможные структурные образования, представлена на рисунке 1.

Существует два типа вирусных частиц (ВЧ), принципиально отличающихся друг от друга:

1) ВЧ, лишенные оболочки (безоболочечные или непокрытые вирионы);

2) ВЧ, имеющие оболочку (оболочечные или покрытые вирионы).

Рис. 1. Строение гипотетического вириона

2.1.1. Строение вирионов, лишенных оболочки

Выделено три морфологических типа вирионов, лишенных оболочки: палочковидные (нитевидные), изометрические и булавовидные (рис. 2). Существование первых двух типов непокрытых вирионов определяется способом укладки нуклеиновой кислоты и ее взаимодействием с белками.

1. Белковые субъединицы связываются с нуклеиновой кислотой, располагаясь вдоль нее периодическим образом так, что она сворачивается в спираль и образует структуру под названием нуклеокапсид. Такой способ регулярного, периодического взаимодействия белка и нуклеиновой кислоты определяет образование палочковидных и нитевидных вирусных частиц.

2. Нуклеиновая кислота не связана с белковым чехлом (возможные нековалентные связи очень подвижны). Такой принцип взаимодействия определяет образование изометрических (сферических) вирусных частиц. Белковые оболочки вирусов, не связанные с нуклеиновой кислотой, называют капсидом.

3. Булавовидные вирионы обладают дифференцированной структурной организацией и состоят из ряда дискретных структур. Основными структурными элементами вириона являются изометрическая головка и хвостовой отросток. В зависимости от вируса в структуре вириона также могут присутствовать муфта, шейка, воротничок, хвостовой стержень, хвостовой чехол, базальная пластинка и фибриллы. Наиболее сложную дифференцированную структурную организацию имеют бактериофаги T-четной серии, вирион которых состоит из всех перечисленных структурных элементов.

Вирионам или их компонентам могут быть присущи два основных типа симметрии (свойство тел повторять свои части) - спиральный и икосаэдрический. В том случае, если компоненты вириона обладают разной симметрией, то говорят о комбинированном типе симметрии ВЧ. (схема 1).

Спиральная укладка макромолекул описывается следующими параметрами: числом субъединиц на виток спирали (u, число необязательно целое); расстоянием между субъединицами вдоль оси спирали (p); шагом спирали (P); P=pu. Классическим примером вируса со спиральным типом симметрии является вирус табачной мозаики (ВТМ). Нуклеокапсид этого палочковидного вируса размером 18x300 нм состоит из 2130 идентичных субъединиц, на виток спирали приходится 16 1/3 субъединиц, шаг спирали составляет 2,3 нм.

Икосаэдрическая симметрия - самая эффективная для конструирования замкнутог