Структурная организация вирусного генома

Генетическая информация вирусов представлена последовательностью нуклеотидов в моле- куле нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), играющей роль хромосомы. Отдельный участок моле- кулы нуклеиновой кислоты, ответственный за синтез определенных РНК или полипептидов полу- чил название гена, а совокупность генов – геном.

У вирусов геном целый и фрагментированный (каждый фрагмент – это отдельный ген).

Геном вирусов гаплоидной, за исключением ретровирусов - диплоидный (две идентичные молекулы РНК).

Фрагментированный геном вирусов имеет мозаичную структуру (как геном у эукариотических организмов). Кодирующие смвысловые фрагменты нуклеиновый кислоты (экзон) чередуются с некодирующими (интроны). Процесс транскрипции (синтез молекулы РНК на мат- рице ДНК) контролируется промотором (участок ДНК, с которым связывается РНК-полимераза и происходит инициация транскрипции) и терминатора (участок ДНК, в котором РНК-полимераза отсоединяется от цепи и транскрипция прекращается). После образования первичного транскрипта происходит удаление интронов (сплайсинг) и формируется функциональная иРНК.

Таким образом, происходит сплайсинг у ДНК-содержащих вирусов, у РНК-содержащих ви- русов сплайсинг присутствует не у всех, например, у вирусов гриппа происходит сплайсинг транскриптов 7-ого и 8-ого генов, в результате чего образуются два новых уникальных белка.

При инициации транскрипции РНК-полимераза связывается со специальным участком одной из цепей геномной нуклеиновой кислоты – промотором. Спирали ДНК разъединяются и функцио- нируют как отдельные матрицы. К ним присоединяются нуклеотиды за счет комплементарного связывания азотистых оснований. Таким образом происходит постепенное удлинение (элонгация) цепи иРНК. Финальная стадия синтеза иРНК – терминация. Синтез иРНК заканчивается на специ- фических участках ДНК, называемых терминаторами. В терминации принимают участие и специ- альные белки, которые модифицируют концевые участки иРНК.

Продукты транскрипции «ядерных» вирусов транспортируются из ядра в цитоплазму к месту их дальнейшего функционирования – полисомам.

У многих вирусов при трансляции реальная масса синтезируемых белков получается намно- го больше, чем теоретически рассчитано. Это объясняется наличием у вирусов специальных меха- низмов, позволяющих увеличить информационную емкость генома.

1. Использование многих копий одного и того же белка.

2. Двухцепочечные нуклеиновые кислоты используют обе цепи для синтеза белков (для кодирования информации).

3. Одна и та же иРНК вирусов транслируется дважды.

4. Трансляция со сдвигом рамки – генетический код является триплетным, если сдвига рамки не происходит, триплеты сохраняются, и генетический код не меняется, при сдвиге одна иРНК транслируется с образованием двух уникальных белков (вирусы гриппа).

5. Сплайсинг со сдвигом рамки. РНК подвергается сплайсингу, но вырезание происходит таким образом, что при сшивании рамки трансляции белки имеют одинаковое начало, но разный конец. Вирус гриппа, аденовирусы.

6. Нарезание полипептида–предшественника на участки разной длины.

2. Наследственность и изменчивость вирусов

Наследственность – это свойство организмов обеспечивать материальную и функциональ- ную преемственность между поколениями, а также обуславливать специфический характер инди- видуального развития. Изменчивость – свойство противоположное наследственности. Изменчи- вость вирусов обусловлена мутацией генов, сочетанием их при рекомбинации и различным про- явлением признаков в зависимости от внешних условий (модификационная изменчивость).

Генетические признаки (маркеры) вирусов. Все признаки вирусов, информация о которых

закодирована в генах, называются генетическими. Все генетические признаки условно делят на групповые, видовые и внутриштаммовые.

К групповым и видовым признакам относят тип и морфологию нуклеиновой кислоты, тип капсида и количество капсомеров, антигенную специфичность, устойчивость к органическим рас- творителям и детергентам, наличие фермента нейраминидазы и антигенов хозяина, гемагглютини- рующие свойства, патогенность для определенного вида живых чувствительных систем.

К внутриштаммовым относят гемагглютинирующую активность, характер бляшек, терморе- зистентность, отношение к ингибиторам, ультрафиолетовому излучению и др.

Для проведения генетических исследований наибольшее значение имеют внутривидовые признаки, позволяющие дифференцировать варианты (мутанты, рекомбинанты) между собой.

В большинстве исследований генетические признаки обозначаются начальными буквами ла- тинского алфавита с добавлением знака «+» или «-», т.е. наличие или отсутствие того или иного свойства.

Виды мутаций вирусов. Вирусы изменяют свои свойства как в естественных условиях при репродукции, так и в эксперименте. В основе наследственных изменений свойств вирусов лежат два процесса - мутация и рекомбинация.

Мутация - изменение последовательности нуклеотидов в определенном участке генома ви- руса, ведущее к изменению фенотипических свойств.

Рекомбинация - обмен генетическим материалом между двумя близкими, но отличающимися по наследственным свойствам вирусами.

По механизму различают три вида мутаций:

- делеция (выпадение одного или нескольких нуклеотидов);

- встраивание одного или нескольких нуклеотидов;

- замена одного нуклеотида другим.

По длине измененной последовательности нуклеотидов различают:

- точечная мутация - замена одного нуклеотида (РНК-содержащие вирусы) или одной пары комплементарных нуклеотидов (ДНК-содержащие вирусы), может иногда восстанавливаться (ре- вертировать) до исходной структуры генома;

- аберрация - замена значительного участка генома. Аберрации у вирусов обусловлены вы- падениями различного числа нуклеотидов: от одной пары до последовательности.

По обратимости мутации различают:

- необратимые (прямые) - мутации, при которых изменяется фенотип, частота таких мутаций у вирусов колеблется в широких пределах в зависимости от клеточной системы, в которой проис- ходит развитие вирусной популяции;

- обратимые мутации могут быть двух видов - истинные реверсии и псевдореверсии.

При истинных реверсиях обратная мутация происходит в месте первичного повреждения, при псевдореверсиях - в другом участке дефектного гена или в другом гене.

По происхождению мутации различают:

- спонтанные мутации в живой природе возникают чрезвычайно редко и под влиянием при- чин, трудно устанавливаемых в каждом отдельном случае, такие изменения в популяции вирусов возникают без внешнего воздействия. Спонтанные мутации, возникающие в одном и том же гене, распределяются по его длине неравномерно. Одни участки гена изменяются часто («горячие» точ- ки), другие – редко. Спонтанные мутации могут быть также результатом ошибок в работе фермен- тов: ДНК- или РНК-полимераз.

Примеры спонтанных мутаций вирусов в природе встречаются часто. К ним можно отнести природную изменчивость антигенной структуры (гемагглютинина и нейраминидазы) вирусов гриппа человека и животных (в том числе птиц). К спонтанным мутациям также относят повыше- ние или ослабление вирулентности возбудителя. Известно наличие большого числа патогенных вариантов штаммов вируса болезни Ньюкасла (сем. Paramyxoviridae). При первом появлении бо- лезнь в Европе протекала остро, с высоким процентом гибели птиц. В настоящее время все чаще регистрируются очаги с низкой летальностью и легким течением болезни. Происходит не только снижение количества очагов, но и аттенуация эпизоотических штаммов, что позволило выделить природно ослабленные вакцинные штаммы (лат. virus fixe) La Sota, F, Бор/74/ВГНКИ.

Имеются сообщения о выделении природно ослабленных штаммов вирусов чумы свиней

(штамм Мияги), болезни Ауески (штамм Русс), миксомы кроликов и клещевого энцефалита.

- Индуцированные мутации возникают при действии на вирус различными химическими и физическими мутагенами, а также при адаптации вируса к необычным биологическим системам (адаптационная изменчивость).

После определения наследственных единиц вируса возникла перспектива получения живых вакцинных штаммов непосредственным воздействием на них физическими или химическими му- тагенами, вызывающими структурные и функциональные изменения в молекуле вирусной нук- леиновой кислоты.

Применение искусственных мутагенов имеет два преимущества. Они вызывают мутации в десятки и сотни раз эффективнее природных факторов. Действие искусственных мутагенов имеет известную направленность; можно заранее предвидеть, на какие элементы структуры нуклеино- вых кислот и каким образом действует тот или иной мутаген и какие изменения в них вызывает.

Не все мутации, образующиеся под влиянием мутагенов, одинаково стабильны. Различия в стабильности связаны с неодинаковым молекулярным механизмом действий использованных му- тагенов. Мутанты, полученные при действии повышенной температуры, кислой среды, ультра-

фиолетовых лучей и ультразвуковых волн, дают около 20 % реверсий. Такая высокая частота ре- версий связана с тем, что данные мутагены вызывают главным образом локальные изменения ви- русной нуклеиновой кислоты, сводящиеся к замене отдельных оснований. При воздействии хими- ческих мутагенов все мутанты полностью стабильны. Причиной мутаций являются выпадения или вставки оснований. При получении вакцинных вирусных штаммов путем воздействия на вирус мутагенами целесообразно использовать мутагены, вызывающие более глубокие изменения гене- тического кода - типа выпадений или вставок, поскольку такие мутанты обладают стабильностью наследственных свойств.

Последствия мутаций. Мутации в вирусном геноме могут фенотипически проявляться в виде изменения размера бляшек (участок лизированных клеток) под агаровым гелем, увеличения или ослабления нейровирулентности для определенного вида животных, повышении чувствитель- ности вируса к действию химиотерапевтического агента и т.д. Морфологические или структурные мутации могут касаться размера вириона, первичной структуры вирусных белков, изменения ге- нов, детерминирующих ранние и поздние вирусоспецифические ферменты, обеспечивающие ре- продукцию вируса. Летальная мутация приводит к нарушению синтеза или функциональной ак- тивности жизненно важного вирусоспецифического белка, например, вирусной полимеразы.

Отбор мутантов. Для отбора определяют физико-химические и биологические свойства мутантов, связь между изменениями определенного признака и вирулентности. В результате се- лекции получается вирусная популяция, целиком состоящая из генетически однородных мутант- ных вирионов.

Используются следующие методы селекции:

• выделение клонов из одиночных пустул на ХАО куриного эмбриона;

• выделение клонов из бляшек на культуре клеток;

• предельные разведения;

• пассажи в измененных условиях культивирования.

Для генетического анализа пригодны лишь те признаки, которые легко выявляются, доста- точно стабильны и контролируются единичной мутацией.

3. Генетические и негенетические взаимодействия вирусов

В одну клетку могут проникать несколько вирусов. Между ними возникают различные взаи- модействия - генетические (на уровне генов) и негенетические (взаимодействия продуктов генов). К генетическим взаимодействиям относятся рекомбинация, пересортировка генов, множе- ственная реактивация, перекрёстная реактивация, гетерозиготность.

Рекомбинация - это обмен генетическим материалом между вирусами. Обмен целыми генами (межгенная рекомбинация); участками (внутригенная рекомбинация). Две нуклеиновые кислоты, находясь рядом, перекрещиваются, разрываются и сшиваются. При этом образуются вирусы (ре- комбинанты), которые обладают признаками обоих родительских вирусов. Для получения реком- бинантов используют штаммы с 2-мя и более маркёрами (специфические признаки).

Пересортировка генов - это вариант рекомбинации, но у вирусов с сегментированным геном (вирус гриппа). Получившиеся вирусы содержат часть своих фрагментов, а часть других. Такие

полученные вирусы называются реассортанты.

Множественная реактивация - происходит тогда, когда в клетку попадает несколько вирус- ных частиц с поврежденными геномами. Функции повреждённого генома у одного вируса выпол- няет другой такой же ген другого вируса. Нуклеиновые кислоты перекрещиваются, разрываются и сшиваются и образуется исходная нуклеиновая кислота без повреждений. В результате восстанав- ливается жизнеспособность вируса.

Перекрестная реактивация (кросс-реактивация) в том случае, когда в клетку попадают раз- ные штаммы вируса, но один из них с повреждённым геномом. Происходит обмен генетического материала у повреждённого вируса с вирусами неповреждёнными – «спасение маркера». Пере- крещивание, разрыв и сшивка. Вирус заменяет свой поврежденный участок на неповрежденный. В результате получается новый штамм, который имеет свойства и того, и другого штаммов.

Гетерозиготность – возникает у вирусов, когда в один капсид включаются два генома раз- ных вирусов. Это явление не наследуется. Может встречаться у ретровирусы, вирус герпеса, вирус гриппа, вирус болезни Ньюкасла.

Негенетические взаимодействия - влияют на фенотип и могут маскировать истинное состояние генома.

Комплементация (дополнение) - когда при инфекции 2-мя вирусами стимулируется развитие обоих вирусов или одного из них. Принцип комплементации заключается в том, что один вирус снабжает другого недостающими белками. Комплементация может быть двусторонняя (когда оба вируса друг другу поставляют недостающие продукты) и односторонняя. Вирус-помошник - дос- тавляет продукты другому вирусу, а принимает - вирус-сателлит. Комплементация может встре- чаться между родственными и между отдельными вирусами. Если в вирусной популяции накапли- ваются дефектные частицы, то полноценные частицы, доставляют им свои белки. Комплементация у не родственных вирусов - аденовирус в клетках почек зелёной мартышки, может размножаться только при наличии обезьяньего вируса SV40 (вирус-помошник). В другой системе аденовирус может быть помощником ААУ (аденоассоциируемый вирус).

Фенотипическое смешивание - ври совместном культивировании разных вирусов. Когда геном одного вируса может быть заключён в капсид другого вируса - это явление называется транскапсидация, «маскировка гена». Это может быть у близких друг другу вирусов (вирус ящура и бычий энтеровирус). V оболочечных вирусов нуклеокапсид включается в оболочку дру- гого (вирус везикулярного стоматита включается в оболочку вируса чумы птиц).

Интерференция - возникает, если проводить пассажи с высокой множественностью зара- жения (большое количество вирусных частиц), то при этом в популяции накапливаются дефект- ные вирионы. С увеличением количества пассажей накопление дефектных вирусных частиц бу- дет больше. Дефектный вирус конкурирует с полноценным вирусом - это явление интерферен- ции. Эти дефектные частицы называются дефектной интерферирующей частицей (ДИЧ). Меж- ду неродственными вирусами – вирус ящура и КЧС – КЧС подавляет ящур.

4. Механизмы репарации (восстановления) вирусов. Защитные механизмы вирусов для восстановления целостности нуклеиновой кислоты действуют на трех уровнях.

1. Исправление ошибок при синтезе нуклеиновой кислоты (репликации). ДНК-полимераза при синтезе новой цепи ДНК «проверяет» вновь присоединяемый нуклеотид и размеры вновь об- разованной нуклеотидной пары. Если присоединяемый нуклеотид не соответствует нуклеотиду на матричной цепи, дальнейшая полимеризация цепи временно прекращается. Последний (ошибоч- ный) нуклеотид гидролизуется (вырезается) из синтезируемой цепи этой же полимеразой.

2. Исправление ошибок репликации и спонтанных мутаций сразу по окончании синтеза нук- леиновой кислоты за счет ферментов. Вновь синтезированная цепь ДНК некоторое время отлича- ется от материнской отсутствием модифицированных оснований. Такие основания появляются позднее в результате работы метилаз. Если вновь синтезированная (неметилированная) цепь не соответствует нуклеотидам материнской (метилированной) цепи, то связь между основаниями в определенном месте новой цепи гидролизуется за счет работы рестриктаз.

3. Выявление повреждений структуры молекулы ДНК и их ликвидация в отдаленные перио- ды после синтеза благодаря действию особого фермента.

ОСОБЕННОСТИ ПРОТИВОВИРУСНОГО ИММУНИТЕТА

1. Противовирусный иммунитет

2. Интерферон

3. Природные или естественные киллеры

4. Специфические факторы иммунитета

5. Основные особенности противовирусного иммунитета

6. Механизмы «ухода» вирусов от иммунного надзора организма хозяина

Противовирусный иммунитет

Иммунитет - это способ защиты организма от всех антигенно чужеродных веществ как экзо- генной, так и эндогенной природы - вирусов, бактерий, грибов, паразитов и мутационно изменен- ных клеток собственного организма, направленный на обеспечение структурной и функциональ- ной целостности организма.

Устойчивость к вирусам может быть естественной (т.е. врожденной) или приобретенной по- сле ранее перенесенного заболевания или в результате вакцинации.

Иммунное распознавание чужеродного агента начинается уже после проникновения его в организм, но спровоцировать иммунный ответ чужеродные агенты могут, лишь преодолев ряд за- щитных механизмов, которые можно рассматривать как первичную линию обороны иммунной системы.

В понятие противовирусного иммунитета входят три категории защитных механизмов:

1. Естественная видовая резистентность обусловлена отсутствием условий для размно- жения вируса из-за неспособности клеток обеспечить адсорбцию, проникновение и депротеиниза- цию вируса. Так, например, человек обладает невосприимчивостью к вирусу чумы крупного рога- того скота, а животные - к возбудителю брюшного тифа и т.д. Вирус разрушается в месте первич- ной локализации. Видовой иммунитет передается из поколения в поколение, но он не абсолютный и зависит то многих факторов: возраста, пола, климатических условий и т.д.

В основе видового иммунитета лежат различные механизмы естественной неспецифической резистентности.

Неповрежденная кожа и слизистые оболочки представляют собой барьер (механическое препятствие) на пути проникновения вирусов. Клетки слизистых оболочек вырабатывают различ- ные ферменты (лизоцим) и другие продукты жизнедеятельности, которые обладают некоторым противовирусным действием. Слизь, выделяемая оболочками, способствует вымыванию и удале- нию инфекционных агентов.

Температура 38-40 °С оказывает инактивирующие действие на вирусы, способствует усиле- нию кровотока, усилению обменных механизмов в организме, активизирует макрофаги, но даль- нейшее повышение температуры подавляет фагоцитоз.

Секреты сальных и потовых желез обладают определенным ингибирующим действием за счет присутствия в них молочной и жирных кислот, снижающих pH секрета. Неблагоприятное воздействие на возбудителей оказывает и желудочный сок с его кислой реакцией. Освобождение организма от микроорганизмов и вирусов происходит с помощью желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей, потовых желез, дыхательной и других систем.

Гормоны принимают участие в неспецифической защите от вирусов. Доказано, что малые дозы кортизона повышают защитные функции организма, а большие - снижают резистентность к вирусным инфекциям. Гормон роста активирует защитные функции организма.

Защитная функция лимфатических узлов связана с тем, что при проникновении в них вируса с лимфой он задерживается в них и становится объектом для действия макрофагов и лимфоцитов.

Фагоцитоз. Некоторые вирусы могут репродуцироваться в лейкоцитах (вирусы АЧС, чумы КРС). Защита организма от вирусных инфекций проявляется в фагоцитозе не вирионов, а инфици- рованных ими чувствительных клеток (эритроцитов, тромбоцитов и др.).

Макрофагами называются клетки, обладающие способностью поглощать (фагоцитировать) различные частицы и микроорганизмы. Они объединены в систему мононуклеарных фагоцитов - СМФ.

В своем созревании макрофаг проходит следующие этапы:

Стволовая клетка (костный мозг) → монобласт → промоноцит → моноцит костного моз-

га → моноцит периферической крови → тканевой макрофаг.

Начальные этапы созревания макрофагов протекают в костном мозге, а в кровь и лимфу из костного мозга макрофаги поступают на стадиях промоноцита и моноцита и циркулируют около 36 ч.

При проникновении вируса в организм макрофаги активизируются за счет большого количе- ства рецепторов на их цитоплазматической мембране. Активированные макрофаги синтезируют и секретируют целый комплекс биологический активных соединений (компоненты системы ком- племента и т.д.), которые также являются факторами неспецифического иммунитета.

Фагоцитоз – это не только поглощение чужеродного объекта, но и представление его антиге- нов для запуска цепи иммунных реакций, приводящих к формированию иммунитета. Макрофаги представляют поглощенный вирус другим иммунокомпетентным клеткам, тем самым активируя факторы специфического гуморального (антитела) и клеточного (Т-лимфоциты) иммунитета, а также клетки памяти.

2. Неспецифические факторы резистентности – это интерферон и неспецифические ин- гибиторы - вирусотропные вещества, вырабатываемые клетками организма и подавляющие ге- магглютинирующую или инфекционную активность вирусов. Наибольшее количество этих ве- ществ обнаруживают в сыворотке крови, но также они могут быть в тканях органов, секретах и экскретах животных, а также в культуре клеток. Ингибиторы бывают термолабильные (β- ингибиторы – инактивируются при температуре 56-62 °С, нейтрализуют инфекционную и гемагг- лютинирующую активность вируса) и термостабильные (устойчивы к нагреванию, Френсиса, α- и γ-ингибиторы, блокируют гемагглютинирующую активность вируса).

Вирусы взаимодействуют как с неспецифическими ингибиторами с образованием комплекса вирус-ингибитор, так и со специфическими антителами, образуя комплекс вирус-антитело, кото- рый является более прочным. При исследовании сыворотки крови в серологических реакциях ви- русы освобождают от ингибиторов различными методами: прогреванием в течение 30 мин до тем- пературы 56 - 60 °С, обработкой коалином, С0₂ и др.

3. Специфические факторы иммунитета. Специфический иммунитет возникает после иммунизации или переболевания, по наследству не передается.

2. Интерферон

Интерфероны (ИФН, от англ. interfere - препятствовать, мешать) - гликопротеиды, секрети- руемые многими клетками организма в ответ на вирусную инфекцию и другие стимулы. Наиболее активно синтезируют белки интерферона клетки белой крови: лейкоциты, Т-лимфоциты, естест- венные клетки-киллеры, макрофаги и др.

В 1957 г. англ. вирусологи А. Айзекс и Ж. Линдеман обнаружили, что клетки, зараженные вирусом гриппа, вырабатывают особое вещество, угнетающее размножение как гомологичных, так и гетерологичных вирусов, которое они назвали интерфероном.

Сначала были выявлены два типа интерферонов - I и II, которые продуцируют разные клетки организма млекопитающих. Выработка интерферона у животных определяется врожденными осо- бенностями организма, возрастом (например, новорожденные животные из-за недостаточной про- дукции интерферона более чувствительны к вирусным заболеваниям, чем взрослые). Кроме того, на продукцию интерферона тканями организма влияют климатические условия (например, в зим- нее-осений период продукция интерферона ниже, чем в весенне-летний), различные виды облуче- ния (например, ионизирующее облучение животных снижает продукцию интерферона).

Дальнейшее изучение интерферонов привело к созданию международной номенклатуры специальной комиссией ВОЗ в 1980 г. Согласно ей требуется учитывать видовую принадлежность интерферона (человеческий, бычий, свиной, мышиный и т.д.), антигенную специфичность (α, β, γ, δ, κ, τ), источник получения (лейкоциты, фибробласты, лимфоциты и т.д.), молекулярную массу. Интерфероны закодированы в генетическом аппарате клетки. Стимулами, или индукторами, про- дукции интерферонов могут быть вещества различной природы, такие как молекулы РНК, внутри- клеточные паразиты, продукты жизнедеятельности микроорганизмов и др.

Промежуток времени между взаимодействием индуктора с клеткой и появлением интерфе- рона (lag-период) обычно составляет 4 - 8 ч.

Интерферон не взаимодействует непосредственно с вирусом, он не препятствует адсорбции

вируса на клетке и его проникновению в клетку. Антивирусное действие интерферона связано с повышением активности ряда ключевых ферментов клеточного обмена веществ, в том числе про- теинкиназы, под действием которой один из белков, инициирующий трансляцию, переходит в не- активное состояние. В результате этого нарушается формирование комплекса факторов, иниции- рующих трансляцию (иРНК, малая рибосомальная единица, инициирующие белки) и трансляции вирусных белков не происходит.

Наиболее характерные свойства интерферонов следующие:

• видотканевая специфичность - высокая активность в гомологичных системах и очень низ- кая в гетерогенных (так, для лечения человека используют интерфероны только человеческого происхождения);

• избирательная активность по отношению к разным группам вирусов;

• высокая противовирусная активность в небольших дозах.

При изучении интерферонов было показано, что помимо противовирусного, антибактери- ального (особенно к грамположительным бактериям), антипаразитарного, противоопухолевого действия, они обладают выраженным иммуномодулирующим свойством. Интерфероны стимули- руют активность природных клеток-киллеров и цитотоксических Т-лимфоцитов, повышают чув- ствительность к ним клеток-мишеней, стимулируют фагоцитоз, антителообразование, фиксацию комплемента и т.д.

Биологическая активность у разных интерферонов может быть выражена в разной степени, например, α- и β-интерфероны обладают более высокой противовирусной активностью, чем γ- интерфероны, которые имеют во много раз большую иммуномодулирующую активность.

По происхождению различают два вида интерферона: эндогенный и экзогенный. Эндоген- ный интерферон вырабатывается клетками организма животного (in vivo), а экзогенный синтези- руется искусственно (in vitro) и применяется для профилактики и лечения некоторых вирусных инфекций, таких как грипп, гепатит В, герпес и др. Препарат эффективнее на ранних стадиях за- болевания.

3. Природные, или естественные, киллеры (ЕК-клетки, англ. NK - natural killers) были об- наружены в 1976 г. в лимфоидной ткани. Они происходят из клеток-предшественников костного мозга и представляют собой популяцию лимфоидных клеток, лишенных признаков Т- или В- лимфоцитов. Содержание ЕК-клеток в крови составляет 5 - 20 % от общего числа лимфоцитов, в печени - 42 %, селезенке - 36, лимфоузлах - 3, легких - 5, тонкой кишке – 3, в костном мозге - 2 %. В отличие от цитотоксических Т-лимфоцитов киллерная активность ЕК-клеток не зависит от представления им чужеродных антигенов молекулами ГКГС I.

Распознавание и уничтожение клеток-мишеней ЕК-клетками не требует предварительной сенсибилизации (иммунизации) и не сопровождается образованием клеток памяти. ЕК-клетки иг- рают важную роль в защите организма против опухолевого роста, метастазов опухолей и вирус- ных инфекций. По существу, естественные киллеры участвуют в первой линии защиты организма от антигена еще до включения специфических иммунных механизмов (вторая линия защиты). Уже в начале вирусной инфекции проявляется их высокая противовирусная активность. Естественные киллеры проявляют свое противовирусное действие в течение первых трех дней после заражения, а цитотоксические Т-лимфоциты и специфические антитела — только через 4-7 дней.

ЕК-клетки вызывают лизис клеток-мишеней независимо от антител и комплемента и не об- ладают способностью к фагоцитозу.

Механизм действия ЕК-клеток проявляется в том, что они синтезируют особый белок, кото- рый по своим физико-химическим и иммунологическим свойствам сходен с перфорином, вызы- вающим образование пор в мембране клеток-мишеней. Кроме того, ЕК-клетки содержат гранзи- мы, обусловливающие индукцию апоптоза (запрограммированной гибели клетки) при проникно- вении в клетки-мишени. После лизиса клеток-мишеней ЕК-клетки остаются жизнеспособными и могут вступать во взаимодействие с новыми клетками. ЕК-клетки вызывают гибель клеток- мишеней значительно быстрее, чем Т-лимфоциты, - в течение 1 - 2 ч, поскольку для Т-лимфоцитов требуется активация и дифференцировка в виде клеточного иммунного ответа.

Помимо ЕК-клеток, обладающих естественной цитотоксичностью, существуют ЕК-клетки, имеющие рецепторы к Fc-фрагментам антител. Они обеспечивают антителозависимую клеточную цитотоксичность (АЗКЦ), которая заключается в разрушении клеток, инфицированных вирусом и

покрытых антителами (опсонизирован- ных).

Благодаря скоординированному взаимодействию макрофагов, интерферонов, комплемента, ЕК-клеток, ГКГС еще до развития специфического иммунитета уже обеспечивается своевремен- ное распознавание и начинается уничтожение генетически чужеродных веществ.

4. Специфические факторы иммунитета. Специфическая система иммунитета имеет свои иммунокомпетентные органы - центральные (костный мозг, тимус фабрициева сумка у птиц, пе- чень у млекопитающих) и периферические (селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные ткани желудочно-кишечного тракта и миндалин).

«Исполнителями» специфического иммунного ответа являются макрофаги (а также другие антигенпредставляющие клетки), различные популяции и субпопуляции Т- и В-лимфоцитов. Воз- никнув из общей исходной (так называемой стволовой) клетки, они проходят соответствующую дифференцировку от предшественников в центральных органах иммунной системы. Дифференци- ровка Т-лимфоцитов в иммунокомпетентные клетки проходит в тимусе. Созревание В- лимфоцитов проходит у птиц в бурсе, у млекопитающих - сначала в печени плода, а затем, после рождения, в костном мозге.

Зрелые В- и Т-лимфоциты приобретают иммунокомпетентность - способность распознавать чужеродные антигены. Они покидают костный мозг и тимус и заселяют селезенку, лимфатические узлы и другие скопления лимфатических клеток. Такая постоянная циркуляция обеспечивает кон- такт как можно большего числа соответствующих лимфоцитов с антигеном (вирусом).

Каждая В-клетка генетически запрограммирована на синтез антител к одному определенно- му антигену. Встретив и распознав этот антиген, В-клетки пролиферируют (размножаются) и дифференцируются в зрелые плазматические клетки (плазмоциты), секретирующие антитела про- тив него. Другие В-лимфоциты, пройдя два-три цикла деления, превращаются в клетки памяти, которые не способны синтезировать антитела. Они могут циркулировать длительное время (от не- скольких месяцев и до нескольких лет) без деления, определяя продолжительность приобретенно- го иммунитета. При повторном поступлении антигена в организм они его быстро распознают и приобретают способность к пролиферации с последующим превращением в плазмоциты, секрети- рующие антитела.

Так же образуются клетки памяти из Т-лимфоцитов. Клетки памяти можно назвать «резер- вом» иммунокомпетентных клеток.

У Т- и В-лимфоцитов обнаружены разные поверхностные рецепторы (маркеры), которые обеспечивают выполнение различных функций. На этом основании выделяют следующие основ- ные субпопуляции лимфоцитов:

ü Т-хелперы (помощники) - взаимодействуют с В-лимфоцитами, стимулируют их пролифе- рацию и трансформацию в плазматические клетки, синтезирующие антитела;

ü Т-супрессоры - угнетают пролиферацию В-лимфоцитов, способствуют развитию иммуно- логической толерантности и др.;

ü Т-киллеры (цитотоксические) - разрушают чужеродные клетки, клетки, инфицированные вирусами, клетки опухолей и др.;

ü Т-лимфоциты памяти - сохраняют информацию об антигене и передают ее другим клет-

кам;

ü В1 (Т-независимые лимфоциты) - участвуют в образовании антител без взаимодействия с

Т-лимфоцитами;

ü В2 (Т-зависимые лимфоциты) - превращаются в плазматические клетки с помощью Т- хелперов;

ü ВЗ (киллеры) - разрушают клетки мишени без комплемента, но с помощью антител;

ü В4 (супрессоры) - угнетают пролиферацию Т-лимфоцитов;

ü В5 (лимфоциты памяти) - при повторном попадании антигена в организм синтезируют иммуноглобулины класса G.

Различают два варианта иммунного ответа (таблица 1): первичный (через 4 - 7 дней после первой встречи с антигеном) и вторичный (после повторного контакта). Они различаются по про- должительности латентного периода, скорости нарастания титра антител, общему количеству син- тезируемых антител, последовательности синтеза иммуноглобулинов различных классов. Клеточ- ные механизмы первичного и вторичного иммунного ответа также различны.

Индукция иммунного ответа при вирусной инфекции начинается с поглощения возбудите- ля макрофагами и другими антигенпрезентирующими клетками (клетки Лангерганса кожи, ден- тритные клетки и др.).

В макрофагах происходит расщепление (процессинг) вирусных частиц до отдельных ком- понентов. При этом вирусные белки (антигены) расщепляются на короткие пептиды (антиген- ные детерминанты), которые в составе комплекса с белками ГКГС (I, II класса) экспонируются (презентируются) на поверхности макрофагов и связываются с рецепторами соответствующих Т-лимфоцитов (Т-киллеров и Т-хелперов). Затем Т-лимфоциты начинают пролиферировать. В результате этого формируются различные субпопуляции антигенстимулированных Т- лимфоцитов. Особенность развития специфического противовирусного иммунитета - преиму- щественное формирование субпопуляции Т-киллеров, которые разрушают инфицированные ви- русом клетки, субпопуляция Т-хелперов участвует в пролиферации В-лимфоцитов, которые в дальнейшем созревают и превращаются в плазмоциды, секретирующие иммуноглобулины, ко- торые обеспечивают гуморальный иммунитет. При этом иммуноглобулины играют гораздо меньшую роль, чем Т-лимфоциты.

Вирусные пептиды могут выделяться из макрофагов в межклеточное пространство и свя- зываться с В-лимфоцитами с последующим их делением и дифференциацией в плазматические клетки, секретирующие антитела определенного класса (IgM, IgG, IgA, IgD, IgE).

Координированное взаимодействие макрофагов, Т- и В-лимфоцитов при встрече с антигеном обеспечивает как и гуморальный, так и клеточный иммунные ответы.

Для всех форм иммунного ответа требуется согласованное взаимодействие основных факто- ров иммунной системы: макрофагов, Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов, ЕК-клеток, системы интерфе- ронов, комплемента, ГКГС. Это взаимодействие осуществляется с помощью медиаторов, синтези- руемых клетками иммунной системы и участвующих в регуляции ее активности, которые называ- ются цитокинами (от греч. cytos - клетка и kineo - приводить в движение). Их подразделяют на мо- нокины (продуцируются моноцитами и макрофагами) и лимфокины (продуцируются активирован- ными лимфоцитами). Лимфокины, которые химически идентифицированы и получены в чистом виде, было предложено (в 1979 г.) назвать интерлейкинами.