Когда клетки освобождаются от вирусов
Обновлено: 25.04.2024
Каждый живой организм состоит из множества разных клеток. Каждый вирус приспособлен к жизни только в определенных типах клеток определенных животных или растений. ВИЧ приспособлен к жизни только в клетках человека, на поверхности которых имеется особая белковая молекула, обозначаемая научным шифром CD4 (си-ди-четыре клетки). Присоединившись к CD4-клетке, ВИЧ внедряет в клетку свои гены, в результате чего клетка начинает производить новые вирусы, а сама потом погибает. Клетки, несущие молекулу CD4, участвуют в системе защиты организма человека от других вирусов и микроорганизмов, а так же и опухолей. Вся эта сложная система защиты организма называется иммунитетом. Уменьшение количества CD4 -клеток приводит к снижению иммунитета, его недостаточности или иммунодефициту. Иными словами ВИЧ — это вирус, избирательно вызывающий недостаточность защитной системы организма человека за счет истребления CD4-клеток.
2. Что такое ВИЧ-инфекция?
3. Как много времени проходит от заражения ВИЧ до развития СПИДа?
4. Чем ВИЧ-инфекция отличается от других инфекционных заболеваний?
Зараженный вирусом кори или гриппа человек только иногда погибает, но чаще - выздоравливает и после выздоровления полностью освобождается от вируса, на некоторое время у него развивается иммунитет к вирусу перенесенного заболевания. ВИЧ-инфекция отличается тем, что однажды зараженный ВИЧ человек никогда от ВИЧ не освобождается и спустя годы умирает от его воздействия ( если не умрет раньше от другой причины).
5. Что такое носитель ВИЧ?
6. Что такое СПИД?
7. Как заражение ВИЧ приводит к СПИДу?
ВИЧ постепенно разрушает иммунную защиту человека перед бактериями, вирусами, грибками, и человек начинает постоянно заболевать разными инфекционными заболеваниями, которые быстро доводят его до смерти.
У больного СПИДом часто развиваются и опухоли, преимущественно возникающие под действием различных онкогенных вирусов: лимфомы, саркома Капоши.
Обычное лечение дает кратковременный эффект, вместо одной болезни развивается другая. Больной СПИДом без применения современного лечения (антиретровирусная терапия) редко живет более 1 года
8. Всякое ли снижение иммунитета можно называть СПИДом?
9. Правильно ли ВИЧ-инфекцию называют СПИДом?
10. Каковы симптомы, появляющиеся у человека после заражения ВИЧ?
Признаки заражения ВИЧ трудно узнать. Часто ранняя ВИЧ-инфекция напоминает обычное ОРЗ, а у многих непосредственно после заражения вообще не было никаких признаков ВИЧ-инфекции, и том, что они заражены, им сказали, только через много лет после заражения, когда их обследовали на ВИЧ-инфекцию после появления признаков снижения иммунитета. ВИЧ-инфекция в большинстве случаев много лет протекает скрытно.
11. Как установить, что человек заражен ВИЧ?
12. Что такое инкубационный период ВИЧ-инфекции?
13. Каковы симптомы, появляющиеся у человека после инфицирования ВИЧ?
У многих людей через 1-4 месяца после заражения ВИЧ отмечается повышенная температура, часто боли в горле, пятнистая сыпь, иногда – расстройство стула. Доктора могут обнаружить увеличение лимфатических узлов, селезенки. Эти симптомы быстро исчезают и их может не быть вовсе. Чаще всего после заражения ВИЧ долгие годы обнаруживается только увеличение лимфоузлов всегда в нескольких разных местах. Особенно подозрительно длительное увеличение лимфоузлов на задней стороне шеи, в ямке над ключицей. При этом всегда увеличены несколько узлов, расположенных в разных местах.
14. Как установить, болен ли человек СПИДом?
15. Как и когда можно узнать является ли человек ВИЧ-инфицированным?
Наиболее простой тест — определение антител в крови, позволяет определить ВИЧ-инфекцию с одного месяца от заражения. Существуют и другие методы, например, ПЦР, которые позволяют определить заражение ( выявить гены ВИЧ) со второй недели от заражения. Однако при проведении любого анализа возможные неудачи и ошибки. Окончательно установить заражение можно только проведя комплексное исследование разными методами
16. Где человек может пройти тест?
Лаборатории, проводящие этот анализ, есть во всех городах России. В эти лаборатории направляют кровь на исследование из всех больниц и поликлиник страны. В крупных городах есть Центры по борьбе со СПИДом, а при них отделы, где можно сдать кровь на обследование даже анонимно, не называя себя.
17. Что означает отрицательный и положительный результат?
18. Могут ли результаты теста на ВИЧ-инфекцию быть ошибочными? Насколько точны тесты на ВИЧ-инфекцию?
19. Как можно заразиться СПИДом?
Конечно, заражаются не СПИДом (имунодефицитом), а вызывающим его вирусом (ВИЧ). Чтобы заразить человека, ВИЧ должен передаться ему от другого, ранее зараженного человека. Это может произойти при половых контактах. Это самый распространенный и естественный путь передачи ВИЧ. Кроме того, заражение может произойти при проникновении крови, зараженной ВИЧ, во внутренние среды организма незараженного. Это происходит при переливании крови от зараженного ВИЧ донора, при уколах, которые делают иглами и шприцами, на которых осталась зараженная ВИЧ кровь. Зараженная кровь чаще всего остается на иглах и шприцах, которыми пользуются наркопотребители. Известны случаи, когда подобное происходило и в больницах, если медики не соблюдали правил предосторожности. Наконец, ВИЧ может передаться от зараженной беременной женщины ее будущему ребенку,.если женщина не принимает терапию. Другими путями ВИЧ не передается
20. Может ли ВИЧ существовать в воздухе?
ВИЧ по воздуху не летает. Никто из тех, кто дышал одним воздухом с зараженными ВИЧ в одном, даже самом тесном помещении ВИЧ не заразился.
21. Может ли ВИЧ передаваться через пищевые продукты и питье?
ВИЧ посредством продуктов и питьевых напитков не распространяется. Никто из тех, кто ел продукты, приготовленные инфицированными ВИЧ поварами, не заразился.
22. Разрушают ли высокие температуры ВИЧ?
Температуры больше 100 градусов за минуту убивают ВИЧ. Даже при температуре 56 градусов ВИЧ погибает через полчаса. Однако внутри человеческого организма сохраняется постоянная температура в пределах 35-45 градусов. Поэтому никакая даже самая горячая баня не убивает ВИЧ в крови и внутренних органах зараженного человека.
23. Можно ли заразиться ВИЧ через пищу, посуду?
Нельзя. Никто из тех, кто ел из одной тарелки и пил из одной чашки с зараженными ВИЧ людьми, не заразился.
24. Когда надо начинать лечение ВИЧ-инфекции?
Чем раньше начинается антиретровирусная терапия, тем менее вероятно, что инфицированный ВИЧ человек заболеет СПИДом. Поэтому человеку, зараженному ВИЧ, важно узнать свой диагноз как можно раньше
25. Где можно получить бесплатное лечение?
Бесплатное обследование и лечение ВИЧ-инфекции граждане России могут получить в центрах по профилактике и борьбе со СПИДом или их филиалах – они есть в каждом регионе страны*.
*Ответы на вопросы подготовлены руководителем специализированного научно-исследовательского отдела эпидемиологии и профилактики СПИД ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, академиком РАН, доктором медицинских наук, профессором Вадимом Валентиновичем Покровским
Главная задача биологии — это развитие представлений у человека о живых организмах, о многообразии видов, обо всех закономерностях развития живых существ, а также об их взаимодействии с окружающей природой. Предмет основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) позволяет получить знания и умения, которые помогут сохранить жизнь и здоровье в опасных ситуациях. Эти ситуации всегда возникают неожиданно, но, тем не менее, большинство из них предсказуемы и к ним можно подготовиться заранее. ОБЖ учит нас предвидеть возможные опасности и минимизировать потери от той или иной ситуации. Сегодня мы сталкиваемся с новым видом вирусной опасности COVID-19,о котором поговорим с точки зрения биологии и ОБЖ.
Что такое вирус?
Вирус — это неклеточный инфекционный агент. Сегодня нам известно около 6 тысяч различных вирусов, но их существует несколько миллионов. Вирусы не похожи друг на друга и могут иметь как форму сферы, спирали, так и форму сложного асимметричного сплетения. Размеры вирусов варьируются от 20 нм до 300 нм.
Как устроен вирус?
В центре агента находится генетический материал РНК или ДНК, вокруг которого располагается белковая структура — капсид.
Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой, т.е. жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды.
Вирусолог Дэвид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп, из которых некоторые группы вирусов содержат 1-2 цепочки ДНК. Другие же содержат 1 цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов производит себя в различных органеллах зараженной клетки.
Вирусы имеют определенный диапазон хозяев, т.е. он может быть опасен для одних видов и абсолютно безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой только некоторые виды плотоядных. Вирус не способен выжить сам по себе, поэтому активируется только в хозяйской клетке, используя ее ресурсы и питательные вещества. Цель вируса — создание множества копий себя, чтобы инфицировать другие клетки!
Как вирус попадает в организм?
- через физические повреждения (например, порезы на коже)
- путём направленного впрыскивания (к примеру, укус комара)
- направленного поражения отдельной поверхности (например, при вдыхании вируса через трахею)
- к эпителию слизистых оболочек (это например вирус гриппа)
- к нервной ткани (вирус простого герпеса)
- к иммунным клеткам (вирус иммунодефицита человека)
Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сбором белка вируса. Этот процесс называется репликацией. И его основная цель — это захват территории. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина — это приводит к активной мутации самого вируса, а также повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает уже новые клетки, в то время как инфицированная ранее клетка продолжает производство.
Выход вируса
Вирус создал множество собственных копий, клетка оказывается изнуренной из-за использования ее ресурсов. Больше вирусу клетка не нужна, поэтому клетка часто погибает и новорожденным вирусам приходится искать нового хозяина. Это и есть заключительная стадию жизненного цикла вируса.
Скорость распространения вирусной инфекции
Размножение вирусов протекает с исключительно высокой скоростью: при попадании в верхние дыхательные пути одной вирусной частицы уже через 8 часов количество инфекционного потомства достигает 10³, а концу первых суток − 10²³.
Вирусная латентность
Как вирус распространяется?
- воздушно-капельный (кашель, чихание)
- с кожи на кожу (при прикосновениях и рукопожатиях)
- с кожи на продукты (при прикосновениях к пище грязными руками вирусы могут попасть в пищеварительную и дыхательную системы)
- через жидкие среды организма (кровь, слюну и другие)
Почему с вирусами так тяжело бороться?
Сегодня людям уже удалось победить некоторые вирусы, а некоторые взять под жесткий контроль. Например, Оспа (она же черная оспа). Болезнь вызывается вирусом натуральной оспы, передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Больные покрываются сыпью, переходящей в язвы, как на коже, так и на слизистых внутренних органов. Смертность, в зависимости от штамма вируса, составляет от 10 до 40 (иногда даже 70%), На сегодняшний день вирус полностью истреблен человечеством.
Кроме того, взяты под контроль такие заболевания, как бешенство, корь и полиомиелит. Но помимо этих вирусов существует масса других, которые требуют разработок или открытия новых вакцин.
Коронавирус
Виновником эпидемии, распространяющейся сегодня по миру, стал коронавирус, вирусная частица в 0,1 микрона. Свое название он получил благодаря наростам на своей структуре, своеобразным шипам. Внутри вируса спрятан яд, с помощью которого он подчиняет себе зараженный организм. Этот вирус воздействует не только на человека, но и на птиц, свиней, собак и летучих мышей. В настоящий момент выделяют от 30 до 39 разновидностей коронавирусной инфекции. Но для человека патогенно всего 6. И как любой другой вирус COVID-19 мутирует.
К наиболее распространенным симптомам COVID-19 относятся повышение температуры тела, сухой кашель и утомляемость. К более редким симптомам относятся боли в суставах и мышцах, заложенность носа, головная боль, конъюнктивит, боль в горле, диарея, потеря вкусовых ощущений или обоняния, сыпь и изменение цвета кожи на пальцах рук и ног. Как правило, эти симптомы развиваются постепенно и носят слабо выраженный характер. У некоторых инфицированных лиц болезнь сопровождается очень легкими симптомами.
Сколько же может жить этот вирус вне организма? Все зависит от типа вируса и от той поверхности, на которую вирусы попали. В качестве примера было рассмотрено 3 вируса, по которым велись исследования. Изучали время, на которое может задерживаться вирус на различных поверхностях. Данные приведены в таблице.
Поскольку пока не изобретено вакцины от COVID-19, в целях защиты от инфекции самым важным для нас является соблюдение гигиены.
Гигиена — раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающая меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний, обеспечение оптимальных условий существования, укрепление здоровья и продление жизни.
Сегодня следует соблюдать определенные правила гигиены:
- Соблюдение режима труда и отдыха, не допускающего развития утомления и переутомления.
- Выполнение условий, обеспечивающих здоровый и полноценный сон (свежий воздух, отсутствие шума, удобная постель, оптимальная продолжительность).
- Правильное здоровое питание в соответствии с потребностями организма.
- Комфортный микроклимат в жилище (температура, влажность и подвижность воздуха, естественная и искусственная освещенность помещений).
- Содержание в чистоте тела и тщательный уход за зубами.
- Спокойное и корректное поведение в конфликтных ситуациях.
— Иммунитет — это защитная система нашего организма. Есть, конечно, конкретные иммунные органы, которые имеют конкретную локализацию, однако иммунные клетки в нашем организме существуют повсеместно. Ведь угроза может возникнуть в любой части организма, и в этой ситуации иммунитету нужно среагировать как можно скорее. Именно поэтому наш иммунитет не локализован в одном месте.
Мы привыкли, что конкретные системы органов находятся в определенных местах организма и выполняют свои функции. Например, мы знаем, где расположено сердце, разгоняющее кровь по нашим сосудам. С иммунитетом все обстоит немного иначе.
Существуют центральные (костный мозг и тимус) и периферические (миндалины, лимфоидные бляшки тонкой кишки, одиночные и групповые лимфоидные узелки, селезенка, лимфатические узлы) органы иммунитета, где созревают иммунные клетки. Основные клетки иммунной системы — фагоциты и лимфоциты (В- и Т-лимфоциты). Они циркулируют по кровеносной и лимфатической системе. А некоторые из них могут проникать в ткани.
Клетки могут либо сами осуществлять борьбу против патогенов, либо вырабатывать молекулы иммунитета — оружие против инфекций. Эти молекулы не только убивают патогены, но и сигнализируют другим иммунным клеткам о том, как нужно себя вести с чужеродным объектом.
Таким образом, у нас в организме функционирует целостная система: в иммунных органах созревают иммунные клетки, а клетки вырабатывают специальные молекулы.
— Какие типы иммунитета существуют?
— Ученые условно выделяют врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет характеризует определенные механизмы реагирования на угрозы извне, которые сформировались с рождения.
— Действительно ли иммунитет обладает памятью? Или процесс запоминания намного сложнее?
— Это, разумеется, не та память, которая формируется в нашем мозге. Речь идет скорее о механизме быстрого распознавания патогенов. Для этого иммунные клетки памяти вырабатывают определенные молекулы, чтобы отмечать нечто чужеродное как угрозу.
— Расскажите подробнее о реакции иммунитета при попадании вируса?
— В первую очередь иммунитет распознает угрозу как нечто чужеродное. Вирус, например, остается невидимым до тех пор, пока не проникнет в клетку. Только после этого запускается определенная программа. Первым на вторжение любого патогена реагирует звено врожденного иммунитета. И с большей долей вероятности врожденный иммунитет справится, и организм не будет инфицирован. Некоторые инфекции остаются нами незамеченными именно благодаря работе врожденного иммунитета.
Но так, к сожалению, происходит не всегда. В ряде случаев запускается дальнейший иммунный ответ. Иммунные клетки захватывают патогены, сигнализируя другим клеткам об угрозе. Иммунитет пытается как можно быстрее ее ликвидировать. В ряде случаев, чтобы помочь иммунной системе быстрее определить угрозу, проводится вакцинация.
— Эволюционирует ли иммунитет со временем?
— Конечно. В процессе эволюции у иммунитета появляются надстройки. Так, например, у беспозвоночных нет приобретенного иммунитета. А у человека он есть и зачастую отлично справляется. И этот тип иммунитета нельзя назвать заменой врожденному. Это эволюционная надстройка, которая обеспечивает наше выживание.
Если говорить о конкретном индивиде, то эволюцией как раз можно назвать встречи с патогенами, которые делают наш иммунитет более приспособленным.
Но есть и отрицательная сторона — регрессия. К сожалению, с возрастом иммунитет слабеет и не может эффективно выполнять свои функции.
— Правда ли, что иммунная и нервная системы схожи?
— Черты сходства есть. Но они достаточно условные. Можно сказать, что нервная и иммунная системы тесно связаны между собой. В мире уже давно активно развивается научная область нейроиммунология, которая изучает то, как нервная система влияет на иммунную и наоборот.
Между тем, у центральной нервной системы есть определенный барьер, который защищает нервные ткани от воспалений.
— Стресс влияет на иммунитет?
— Да. Ученые выделяют положительную (эустресс) и отрицательную (дистресс) формы стресса. Второй вид как раз может нарушать нормальную работу иммунитета. Хронический стресс в любом случае довольно сильно угнетает иммунную систему, поскольку гормоны стресса снижают защитную способность иммунитета.
— Когда врачи рекомендуют повышать иммунитет, что они имеют в виду? Можно ли его повысить?
— Это достаточно странная рекомендация. На мой взгляд, грамотнее было бы рекомендовать не мешать иммунитету работать. Наш иммунитет по умолчанию работает нормально. И если человек в течение года простужался пару-тройку раз, то иммунитет справляется.
Мне кажется, люди с проблемами иммунитета знают о них, и им действительно нелегко. Но все остальные люди должны просто соблюдать правила и следить за своим здоровьем.
— Только ли частота заболеваний может говорить о хорошем или плохом иммунитете?
— Важный показатель — заболевания, которые вызываются сразу несколькими инфекционными агентами. Когда сразу один за другим у человека появляются симптомы разных заболеваний. В таком случае, очевидно, что иммунитет работает неправильно. Помимо этого, сигналом могут стать, например, легкие простудные заболевания, которые вызывают осложнения.
Конечно, пока мы здоровы и чувствуем себя хорошо, вероятность, что иммунитет работает нормально, почти стопроцентная. Если нет никаких хронических заболеваний, а также тревожных симптомов, то можно надеяться, что все работает как надо. Но, к сожалению, точно проверить насколько наша защита эффективна, мы можем только, когда замечаем отклонения.
— Из-за чего иммунитет иногда реагирует на, казалось бы, безобидные вещи — вроде орехов, пыльцы растений и других вещей, вызывая аллергические реакции?
— Ученым до сих пор неизвестны причины возникновения аллергических реакций. В медицинской терминологии эти процессы называют реакциями гиперчувствительности и выделяют несколько типов. В зависимости от типа возникает разная иммунная реакция.
По сути реакция гиперчувствительности — это некая поломка, при которой наш иммунитет распознает достаточно безобидные вещества как угрожающие и пытается от них избавиться. И иногда явно перебарщивает. Из-за этого возникает ряд порой тяжелых состояний, которые могут привести к серьезным последствиям например, анафилактическому шоку, отеку Квинке и даже летальному исходу.
Из-за чего это происходит, в общем-то, не совсем понятно. При этом очень большой процент людей страдают от аллергических реакций. Есть несколько гипотез. Одна из них — гигиеническая. Современные поколения людей стали активно использовать моющие и дезинфицирующие средства, тем самым, сократив контакты с патогенами. Иммунитет расслабился. При этом ему все равно нужно на что-то реагировать, тренироваться. Поэтому в качестве патогенов он начал воспринимать довольно безобидные вещества.
Кстати, реакции гиперчувствительности особенно проявляются в детском возрасте. Это может быть связано, в том числе с тем, что родители слишком злоупотребляют гигиеническими процедурами. Контакт с патогенами все равно необходим. Только так наш иммунитет будет развиваться правильно.
— А как быть с внутренними реакциями человека, когда клетки перерастают в раковые опухоли?
— Как в условиях пандемии поддержать свой иммунитет?
— К сожалению, мы переживаем сложное время. Мне кажется, вирус стал неожиданностью и для ученых, и для политиков и экономистов, и вообще для всего населения земного шара. В нашем организме есть несколько типов клеток, которые могут бороться с вирусами. Чтобы иммунная система работала правильно, и могла быстро реагировать, нужно соблюдать простые рекомендации — правильно питаться, спать не меньше 8 часов, не забывать о физической активности, по возможности избегать стрессовых ситуаций.
Рекомендации вроде бы простые, но их соблюдение позволит улучшить общее самочувствие. Помимо этого, конечно, необходимо соблюдать и дополнительные меры. Всемирная организация здравоохранения выпустила специальные бюллетени. Я рекомендую всем ознакомиться с этой информацией.
Сейчас нам остается только ждать. К сожалению, пандемии не редкость в человеческой истории. И мы не первое поколение, которое внезапно столкнулось с подобной напастью. Люди пережили эпидемии чумы, холеры, оспы, испанки. Эпидемии неизбежны, особенно сейчас в эпоху глобализации. Важно делать всё, что от вас зависит и поддерживать близких.
Открытие вирусов Д.И.Ивановским в 1892г. положило начало развитию науки вирусологии. Более быстрому ее развитию способствовали: изобретение электронного микроскопа, разработка метода культивирования микроорганизмов в культурах клеток.
Слово “вирус” в переводе с латинского- яд (животного происхождения). Этот термин применяют для обозначения уникальных представителей живой природы, не имеющих клеточного (эукариотического или прокариотического) строения и обладающих облигатным внутриклеточным паразитизмом, т.е. которые не могут жить без клетки.
В настоящее время вирусология- бурно развивающаяся наука, что связано с рядом причин:
- ведущей ролью вирусов в инфекционной патологии человека (примеры- вирус гриппа, ВИЧ- вирус иммунодефицита человека, цитомегаловирус и другие герпесвирусы) на фоне практически полного отсутствия средств специфической химиотерапии;
- использованием вирусов для решения многих фундаментальных вопросов биологии и генетики.
Основные свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.
1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.
2.Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа- или ДНК (ДНК- вирусы) или РНК (РНК- вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.
3.Вирусы не способны к росту и бинарному делению.
4.Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.
5.У вирусов нет собственных систем мобилизации энергии и белок- синтензирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами.
6.Средой обитания вирусов являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.
Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной- вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.
Строение (морфология) вирусов.
1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).
2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).
При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.
3.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.
4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина- суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.
Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.
Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой хозяина.
1.Адсорбция- пусковой механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).
2.Проникновение- путем слияния суперкапсида с мембраной клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).
3.Освобождение нуклеиновых кислот- “раздевание” нуклеокапсида и активация нуклеиновой кислоты.
4.Синтез нуклеиновых кислот и вирусных белков, т.е. подчинение систем клетки хозяина и их работа на воспроизводство вируса.
5.Сборка вирионов- ассоциация реплицированных копий вирусной нуклеиновой кислоты с капсидным белком.
6.Выход вирусных частиц из клетки, приобретения суперкапсида оболочечными вирусами.
Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина.
1.Абортивный процесс- когда клетки освобождаются от вируса:
- при инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус- помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна ( так называемые вирусоиды). Например, вирус дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вируса гепатита B, его Hbs - антигена, аденоассоциированный вирус- в присутствии аденовируса);
- при инфицировании вирусом генетически нечувствительных к нему клеток;
- при заражении чувствительных клеток вирусом в неразрешающих условиях.
2.Продуктивный процесс- репликация (продукция) вирусов:
- гибель (лизис) клеток (цитопатический эффект)- результат интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит достаточно узнаваемый специфический характер;
- стабильное взаимодействие, не приводящее к гибели клетки (персистирующие и латентные инфекции) - так называемая вирусная трансформация клетки.
3.Интегративный процесс- интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК- геном хозяина могут только ДНК- вирусы (принцип “ДНК- в ДНК”). Единственные РНК- вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина- ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Особенность их репродукции- синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.
Основные методы культивирования вирусов.
1.В организме лабораторных животных.
2.В куриных эмбрионах.
3.В клеточных культурах - основной метод.
Типы клеточных культур.
1.Первичные (трипсинизированные) культуры- фибробласты эмбриона курицы (ФЭК), человека (ФЭЧ), клетки почки различных животных и т.д. Первичные культуры получают из клеток различных тканей чаще путем их размельчения и трипсинизации, используют однократно, т.е. постоянно необходимо иметь соответствующие органы или ткани.
2.Линии диплоидных клеток пригодны к повторному диспергированию и росту, как правило не более 20 пассажей (теряют исходные свойства).
3.Перевиваемые линии (гетероплоидные культуры), способны к многократному диспергированию и перевиванию, т.е. к многократным пассажам, наиболее удобны в вирусологической работе- например, линии опухолевых клеток Hela, Hep и др.
Специальные питательные среды для культур клеток.
Используются разнообразные синтетические вирусологические питательные среды сложного состава, включающие большой набор различных факторов роста- среда 199, Игла, раствор Хэнкса, гидролизат лактальбумина. В среды добавляют стабилизаторы рН (Hepes), различные в видовом отношении сыворотки крови (наиболее эффективной считают эмбриональную телячью сыворотку), L-цистеин и L-глютамин.
В зависимости от функционального использования среды могут быть ростовые (с большим содержанием сыворотки крови) - их используют для выращивания клеточных культур до внесения вирусных проб, и поддерживающие (с меньшим содержанием сыворотки или ее отсутствием)- для содержания инфицированных вирусом клеточных культур.
Выявляемые проявления вирусной инфекции клеточных культур.
2.Выявление телец включений.
3. Выявление вирусов методом флюоресцирующих антител (МФА), электронной микроскопией, авторадиографией.
4.Цветная проба. Обычный цвет используемых культуральных сред, содержащих в качестве индикатора рН феноловый красный, при оптимальных для клеток условиях культивирования (рН около 7,2)- красный. Размножение клеток меняет рН и соответственно- цвет среды с красного на желтый за счет смещения рН в кислую сторону. При размножении в клеточных культурах вирусов происходит лизис клеток, изменения рН и цвета среды не происходит.
5.Выявление гемагглютинина вирусов- гемадсорбция, гемагглютинация.
6.Метод бляшек (бляшкообразования). В результате цитолитического действия многих вирусов на клеточные культуры образуются зоны массовой гибели клеток. Выявляют бляшки- вирусные “ клеточно- негативные” колонии.
Название семейства вирусов заканчивается на “viridae”, рода- “virus”, для вида обычно используют специальные названия, например - вирус краснухи, вирус иммунодефицита человека- ВИЧ, вирус парагриппа человека типа 1 и т.д.
Вирусы бактерий (бактериофаги).
Естественной средой обитания фагов является бактериальная клетка, поэтому фаги распространены повсеместно (например, в сточных водах). Фагам присущи биологические особенности, свойственные и другим вирусам.
Наиболее морфологически распространенный тип фагов характеризуется наличием головки- икосаэдра, отростка (хвоста) со спиральной симметрией (часто имеет полый стержень и сократительный чехол), шипов и отростков (нитей), т.е. внешне несколько напоминают сперматозоид.
Взаимодействие фагов с клеткой (бактерией) строго специфично, т.е. бактериофаги способны инфицировать только определенные виды и фаготипы бактерий.
Основные этапы взаимодействия фагов и бактерий.
1.Адсорбция (взаимодействие специфических рецепторов).
2.Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага) осуществляется за счет лизирования веществами типа лизоцима участка клеточной стенки, сокращения чехла, вталкивания стержня хвоста через цитоплазматическую мембрану в клетку, впрыскивание ДНК в цитоплазму.
4.Выход дочерних популяций.
Основные свойства фагов.
Различают вирулентные фаги, способные вызвать продуктивную форму процесса, и умеренные фаги, вызывающие редуктивную фаговую инфекцию (редукцию фага). В последнем случае геном фага в клетке не не реплицируется, а внедряется (интегрируется) в хромосому клетки хозяина (ДНК в ДНК), фаг превращается в профаг. Этот процесс получил название лизогении. Если в результате внедрения фага в хромосому бактериальной клетки она приобретает новые наследуемые признаки, такую форму изменчивости бактерий называют лизогенной (фаговой) конверсией. Бактериальную клетку, несущую в своем геноме профаг, называют лизогенной, поскольку профаг при нарушении синтеза особого белка- репрессора может перейти в литический цикл развития, вызвать продуктивную инфекцию с лизисом бактерии.
Умеренные фаги имеют важное значение в обмене генетическим материалом между бактериями- в трансдукции (одна из форм генетического обмена). Например, способностью вырабатывать экзотоксин обладают только возбудитель дифтерии, в хромосому которого интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox, отвечающий за синтез дифтерийного экзотоксина. Умеренный фаг tox вызывает лизогенную конверсию нетоксигенной дифтерийной палочки в токсигенную.
По спектру действия на бактерии фаги разделяют на :
- поливалентные (лизируют близкородственные бактерии, например сальмонеллы);
- моновалентные (лизируют бактерии одного вида);
- типоспецифические (лизируют только определенные фаговары возбудителя).
На плотных средах фаги обнаруживают чаще с помощью спот (spot) - теста (образование негативного пятна при росте колоний) или методом агаровых слоев (титрования по Грациа).
Практическое использование бактериофагов.
1.Для идентификации (определение фаготипа).
2.Для фагопрофилактики (купирование вспышек).
3.Для фаготерапии (лечение дисбактериозов).
4.Для оценки санитарного состояния окружающей среды и эпидемиологического анализа.
Читайте также: