Развитие патологических процессов на различных уровнях взаимодействия вируса с клеткой. Вирусоносительство и вирусовыделение.

Размножение вируса в клетках ведет к изменению их обмена веществ, морфологии и функции. В результате появляются цитопатическое действие вируса и вирусные тельца-включения. Непосредственными причинами, ведущими к повреждению и даже гибели пораженных вирусом клеток, мот быть: механическое воздействие массы вирионов (вплоть до разрыва клетки); токсическое действие промежуточных и структурных белков; интеграция вирусного генома с клеточным; повреждение клеточных лизосом и митохондрий; паралич клеточного генома. Одним из видов патологии клеток, зараженных вирусом, является их трансформация (в культуре клеток) или малигнизация (в организме). В результате действия вируса изменяются поверхностные свойства клеток, что ведет к их неограниченному делению, нарушению связей с окружающими клетками и распространению с током крови и лимфы по организму. В месте задержки такой клетки происходит ее активное проникновение между нормальными клетками и размножением. Возникает метастаз, а затем опухоль. На основании ряда исследований сформулирована гипотеза, по которой клетки большинства позвоночных несут вертикально передаваемую информацию вируса, встроенную в ДНК клетки. Она и служит источником трансформации нормальной клетки в опухолевую. Фенотипическое проявление этого процесса может происходить или не происходить, что зависит от состояния организма и определенных внешних воздействий.

Способностью вызывать неограниченный рост клеток обладают как ДНК-содержащие вирусы (адено-, герпес-, паповавирусы), так и PH К-содержащие (ретровирусы). Таким вирусам дали название — онкогенные. По мере нарастания числа пораженных вирусом клеток развиваются патологические изменения в функционировании органа, что ведет к появлению определенных клинических признаков заболевания и патологических изменений органов и тканей. Время от момента заражения до появления клинических симптомов называется инкубационным периодом.

Одновременно с развитием болезни включается клеточный противовирусный иммунитет — активизируются и клонируются Т — и В-лимфоциты. Это приводит к разрушению зараженных вирусом клеток и появлению гуморального иммунитета — противовирусных антител. В период поражения вирусом органов и тканей ослабевает иммунитет организма, и тогда наступает обострение бактериальных инфекций. Именно наличие таких инфекций делает течение болезни тяжелым и нередко приводит к гибели. Вслед за размножением и накоплением вируса в определенных органах происходит его распространение по организму (так называемая «вторичная циркуляция»). Вирус передвигается с током крови, лимфы, по нервам. Движение вируса по нервам от головного мозга к периферии называют центробежным, а распространение вируса таким способом по всему организму — септиневритом. В зависимости от локализации патологического процесса вирус выделяется из организма различными путями: с отделяемым слизистых оболочек носа и глаз, со слюной, с молоком, со спермой, с мочой, фекалиями, корочками кожных поражений. Это необходимо учитывать при проведении мероприятий по борьбе с тем или иным заболеванием. Животные являются вирусоносителями в течение всей болезни и в разный период времени после переболевания (реконвалесцентное вирусоносительство). Вирусоносители периодически могут быть вирусовыделителями, что имеет большое значение для сохранения стационарного неблагополучия хозяйства.

Вирусоносительство

НОСИТЕЛЬСТВО ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНФЕКЦИИ (ИНВАЗИИ) — одна из форм инфекционного (инвазионного) процесса, при к-рой паразитирование возбудителей в организме хозяина протекает без внешне выраженных клинических проявлений.

Различают носительство: реконвалесцентами (реконвалесцентное носительство); иммунными людьми (иммунное носительство); здоровыми лицами (здоровое носительство). Нек-рые исследователи допускают носительство лицами, находящимися в инкубационном периоде болезни (инкубационное носительство), и кратковременное носительство, обнаруживаемое случайно,— транзиторное носительство.

Практически носительство разделяют по выделяемым возбудителям на бактерионосительство (бациллоносительство, вибриононосительство и т. п.), вирусоносительство, риккетсионосительство и др. По длительности выделения возбудителей различают острое и хроническое носительство; по вирулентности (токсигенности) выделяемых возбудителей — носительство вирулентных (токсигенных) возбудителей и носительство авирулентных (нетоксигенных) возбудителей.

Носительство реконвалесцентами возможно после перенесения многих заразных болезней — брюшного тифа, паратифов, сальмонеллезов, дизентерии, холеры, менингококковой инфекции, дифтерии, малярии и др. Это, по-видимому, связано с неполноценным иммунитетом у отдельных лиц и зависит от индивидуальных особенностей, неправильного лечения и т. п. Носителям-реконвалесцентам принадлежит основная эпидемиологическая роль — источника возбудителей. Носительство реконвалесцентами под влиянием патогенетического лечения и защитных сил организма часто быстро прекращается. Лишь носительство возбудителей брюшного тифа реконвалесцентами может продолжаться несколько недель, а 3—5% перенесших заболевание остаются носителями пожизненно, т. е. переходят в категорию хрон, носителей; многие годы также может продолжаться носительство плазмодиев у перенесших четырехдневную малярию.

Носительство иммунными лицами, т. е. ранее переболевшими или привитыми, обычно бывает кратковременным и большого практического значения в распространении инфекции не имеет.

Носительство здоровыми лицами, ранее не болевшими и не привитыми, как правило, кратковременное, количество выделяемых микробов невелико, оно чаще наблюдается при носительстве возбудителей инфекций, отличающихся большой изменчивостью клин, проявлений (дифтерия, скарлатина, дизентерия, менингококковая инфекция, холера, полиомиелит и др.). В тех же случаях, когда в клин, картине болезни преобладают типичные формы (напр., при натуральной оспе, сыпном и возвратном тифе), носительство здоровыми людьми не наблюдается.

Между носительством и явной, клинически выраженной формой заболевания существует целый ряд промежуточных легких и легчайших форм, и установить границу между ними весьма трудно.

Инкубационное носительство наблюдается при всех заразных болезнях. Однако выделение возбудителя в окружающую среду отмечается лишь при нек-рых заболеваниях (корь, ветряная оспа и др.).

Транзиторное носительство обусловливается невозможностью сохранения возбудителя в организме (напр., снижение агрессивности) или индивидуальными особенностями макроорганизма (состояние резистентности, повышенная кислотность желудочного сока для кишечных инфекций и т. п.).

Носительство принято считать острым, если выделение возбудителей продолжается дни или недели после перенесения болезни. Что касается хронического носительства, то среди исследователей нет единого мнения в вопросе о том, кого следует относить к хроническим носителям. Наиболее разработан этот вопрос применительно к брюшному тифу и паратифам. Так, по действующей инструкции, к хроническим носителям брюшнотифозных микробов относятся лица, выделяющие возбудителя более 3 мес. после перенесенного заболевания (число их колеблется от 3 до 5% к числу переболевших).

Вирусовыделение

Выход вируса, или высвобождение вируса из клетки-хозяина — выброс и высвобождение потомства вируса после успешного размножения в клетке-хозяине. После того, как репликация была завершена и клетка-хозяин исчерпала все ресурсы при создании вирусного потомства, вирусы могут начинать покидать клетку несколькими способами.

Через почкование

 «Почкование» через клеточную оболочку — по сути, заимствование клеточной мембраны для создания собственной вирусной оболочки — наиболее встречающийся способ размножения тех вирусов, которым в первую очередь нужна оболочка. К таковым относятся вирусы с оболочкой, такие как вирус иммунодефицита человека, вирус простого герпеса первого типа, тяжёлый острый респираторный синдром и натуральная оспа. В начале процесса почкования капсид, — внешняя оболочка вируса, состоящая из белков, — взаимодействует с определенной областью мембраны клетки-хозяина. Во время этого взаимодействия гликозилированный белок вирусной оболочки внедряется в клеточную мембрану. Чтобы успешно расплодиться из клетки-хозяина, капсид вируса должен образовать связь с цитоплазматическими хвостами белков оболочки. Хотя почкование не приводит к немедленному разрушению клетки-хозяина, этот процесс будет медленно истощать клеточную мембрану и в конечном итоге приведет к гибели клетки. Этот процесс также вовлекает противовирусное реагирование, обнаруживающее зараженные вирусом клетки. Почкование наиболее интенсивно изучалось в отношении вирусов из домена эукариоты. Однако было продемонстрировано, что вирусы, инфицирующие прокариоты домена Археи, также используют этот механизм высвобождения вирионов.

Через апоптоз

Животные клетки запрограммированы на самоуничтожение, когда они подвергаются вирусной атаке или повреждаются каким-либо иным способом. Заставляя клетку подвергаться апоптозу, или самоубийству клетки, вирусное высвобождение потомства в межклеточное пространство становится возможным. Однако апоптоз не обязательно приводит к тому, что клетка просто раскрывается и выливает свое содержимое во межклеточное пространство, — апоптоз обычно контролируется и приводит к тому, что клеточный геном расщепливается до тех пор, пока апоптотические тела (в английской литературе: apoptotic bodies, bleb, — везикулярный нарост плазмы или ядерной мембраны) материала мертвой клетки не оторвутся от клетки, чтобы быть поглощенными макрофагами. Для вируса это хороший способ проникнуть в макрофаги, как для того, чтобы заразить их, так и для того, чтобы таким простым образом путешествовать в другие ткани организма. Хотя этот процесс в основном используется вирусами без оболочки, вирусы с оболочкой также могут его использовать. Вирус иммунодефицита человека является примером вируса с оболочкой, который использует этот процесс для заражения макрофагов.

Через экзоцитоз

Вирусы также покидают клетки через экзоцитоз, которого клетка-хозяин не разрушается. Вирусы, которые относятся к вирусам с оболочками из ядерных или эндосомальных мембран могут покинуть клетку через экзоцитоз. Вирусное потомство синтезируется в клетке, и транспортная система клетки-хозяина используется для включения их в везикулы; везикулы вирусного потомства переносятся на клеточную мембрану и затем высвобождаются во межнеклеточное пространство. Это используется, прежде всего, вирусами без оболочки, хотя вирусы с оболочкой также показывают это. Примером является использование рециркуляции рецепторов вирусных частиц вирусом ветряной оспы, имеющей оболочку.

Вопрос 60

Семейство коронавирусов

Коронавирусы (лат. Coronaviridae) — семейство вирусов, включающее на май 2020 года 43 вида РНК-содержащих вирусов, объединённых в два подсемейства, которые поражают млекопитающих (включая человека), птиц и земноводных. Название связано со строением вируса, шиповидные отростки которого напоминают солнечную корону. Известно 7 коронавирусов, поражающих человека.

• HCoV-229E — Alphacoronavirus, впервые выявлен в середине 1960-х годов;
• HCoV-NL63 — Alphacoronavirus, возбудитель был выявлен в Нидерландах в 2004 году;
• HCoV-OC43 — Betacoronavirus A, возбудитель выявлен в 1967 году;
• HCoV-HKU1 — Betacoronavirus A, возбудитель обнаружен в Гонконге в 2005 году;
• SARS-CoV — Betacoronavirus B, возбудитель тяжёлого острого респираторного синдрома, первый случай заболевания которым был зарегистрирован в 2002 году;
• MERS-CoV — Betacoronavirus C, возбудитель ближневосточного респираторного синдрома, вспышка которого произошла в 2015 году;
• SARS-CoV-2 — Betacoronavirus B, выявленный во второй половине 2019 года, вызвавший пандемию пневмонии нового типа COVID-19, и к весне 2020 года ставший всемирной проблемой, в результате чего были закрыты многие границы и введены экстренные меры безопасности (карантин, строгая изоляция, ношение масок и так далее).

Эпидемиология

Коронавирусы вызывают заболевания млекопитающих (людей, летучих мышей, кошек, собак, свиней, крупного рогатого скота) и птиц. Некоторые примеры: у птиц коронавирусами птиц (AvCoVs)^[en] (ACoV — коронавирус кур, PhCoV — коронавирус фазанов, TCoV — коронавирус индеек, вызывающий болезнь сизого гребня, GfCoV — коронавирус цесарок, PgCoV — коронавирус голубей и т. д.), у свиней (TGEV — коронавирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней и его патотип PRCV — респираторный коронавирус свиней), у собак коронавирусами собак^[en] (CCoV-1 и CCoV-2/PanCCoV), у кошек коронавирусами кошачьих^[en] (FECV — коронавирус энтерита кошек, FIPV — коронавирус инфекционного перитонита кошек), у мышей коронавирус мышей (MCoV, вызывает вирусный гепатит мышей, у крыс RtCoV — коронавирус крыс, PCoV — коронавирус пуффиноза буревестников) и т. д., немало коронавирусов и у разных видов рукокрылых^[7][8].

Источниками коронавирусных инфекций могут быть больной человек, животные. Возможные механизмы передачи: воздушно-капельный, воздушно-пылевой, фекально-оральный, контактный. Заболеваемость растёт зимой и ранней весной. В структуре ОРВИ госпитализированных больных коронавирусная инфекция составляет в среднем 12 %. О широкой распространённости коронавирусов свидетельствуют специфичные антитела, выявленные у 80 % людей^[9][10].

Коронавирус человека впервые был выделен в 1965 году от больных ОРВИ Д. Тиррелом из носоглотки при остром рините, позже в 1975 году Э. Каул и С. Кларк выделили коронавирус из испражнений при детском энтероколите. В последующее время коронавирусы почти не привлекали внимание исследователей, пока в Китае в 2002—2003 годах не была зафиксирована вспышка атипичной пневмонии, или тяжёлого острого респираторного синдрома (ТОРС, SARS). Заболевание было вызвано вирусом SARS-CoV. В результате болезнь распространилась на другие страны, всего заболело 8273 человека, 775 умерло (летальность 9,6 %).

Вирус MERS-CoV является возбудителем ближневосточного респираторного синдрома (MERS), первые случаи которого были зарегистрированы в 2012 году^[11]. В 2015 году в Южной Корее произошла вспышка ближневосточного респираторного синдрома, в ходе которой заболело 183 человека, умерло 33.

В декабре 2019 года в Китае началась вспышка пневмонии, вызванная свежеобнаруженным вирусом SARS-CoV-2. Вскоре она распространилась на другие страны.

Строение и жизненный цикл

Геном представлен одноцепочечной (+)РНК. Нуклеокапсид окружён белковой мембраной и липосодержащей внешней оболочкой, от которой отходят булавовидные шиповидные отростки, напоминающие корону, за что семейство и получило своё название. Культивируют на культуре тканей эмбриона человека.

2019-nCoV использует S-белок на короне для прикрепления к своему рецептору — ангиотензинпревращающему ферменту 2 (ACE2), а также к сериновой протеазе TMPRSS2^[12], как и вирус SARS-CoV (атипичной пневмонии)^[13]. Клетка окутывает вирус своей мембраной, и образовавшийся мембранный пузырёк оказывается в цитоплазме клетки. Два упомянутых белка-рецептора клетки трансформируют S-белок вируса таким образом, что мембраны вируса и клетки сливаются^[14].

После проникновения в клетку вирус с помощью внутриклеточных мембран создаёт мембранные пузырьки, к которым прикрепляются специальные белковые комплексы. В этих комплексах синтезируется копия геномной РНК вируса и короткие мРНК для синтеза белков вируса^[15].

РНК вируса имеет 5'-метилированное начало и 3'-полиаденилированное окончание. Это позволяет вирусу инициировать на своих РНК сборки своих белков рибосомами клетки, которая не в состоянии определить, это РНК вируса или РНК для белков самой клетки.

Коронавирусы имеют РНК около 26—30 тысяч пар оснований, это означает, что коронавирусы обладают крупнейшей несегментированной РНК среди всех известных вирусов, то есть являются сложнейшими по структуре среди известных вирусов. Геном вируса состоит из более чем 20 000 нуклеотидов и кодирует два репликативных полипротеина pp1a и pp1ab^[16][17], из которых в следующий проход репликации/трансляции формируется копия РНК вируса, а также 8 отдельных мРНК-шаблонов для белков вирусов, которые бесконечно их генерируют. Генерация белков M, S, HE и E, попадающих в мембранную липидную оболочку вируса, происходит на соответствующих мРНК в эндоплазматическом ретикулуме клетки; белок же N, который будет окружать геномную РНК вируса, синтезируется на мРНК, плавающих в цитоплазме клетк

61 Репродукция вирусов. Матричный механизм. Закон
комплементарности.

I .Репродукция вирусов – это образование путем репликации, протекающей по принципу комплементарности, многочисленных копий вирусных нуклеиновых кислот (ДНК или РНК) и индуцирование молекулами последних биосинтеза вирусных белков с последующей самоорганизацией этих компонентов в зрелые вирионы. Точность копирования молекул нуклеиновых кислот при их репликации (умножении) обеспечивается матричным механизмом и законом комплементарности.

Матричный механизм.

1. Источником мономеров для синтеза и репликации нуклеиновых кислот вирусов служат нуклеотиды клетки, а именно: дезоксирибонуклеозидтрифосфаты – дАТФ, дТТФ, дЦТФ, дГТФ для построения молекул ДНК, и рибонуклеозидтрифосфаты – АТФ, УТФ, ЦТФ, ГТФ для построения молекул вирусных РНК.

2. Источником мономеров для синтеза и построения белков всех вирусов служат аминокислоты (точнее, аминоацил тРНК) клетки.

3. Синтез белков всех вирусов, независимо от структуры их нуклеиновых кислот, осуществляется на клеточных рибосомах.

1. 4.Источником энергии для биосинтетических процессов при репродукции всех ви- русов служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), вырабатываемая в митохондриях клетки.

Закон комплементарности.

ДНК	РНК
А-Т	А-У	Г-Ц
Ц-Г	Т-А

Комплемента́рность взаимное соответствие молекул биополимеров или их фрагментов, обеспечивающее образование связей между пространственно взаимодополняющими (комплементарными) фрагментами молекул или их структурных фрагментов вследствие супрамолекулярных взаимодействий (образование водородных связей, гидрофобных взаимодействий, электростатических взаимодействий заряженных функциональных групп и т. п.).

Взаимодействие комплементарных фрагментов или биополимеров не сопровождается образованием ковалентной химической связи между комплементарными фрагментами, однако из-за пространственного взаимного соответствия комплементарных фрагментов приводит к образованию множества относительно слабых связей (водородных и ван-дер-ваальса) с достаточно большой суммарной энергией, что приводит к образованию устойчивых молекулярных комплексов.

Вместе с тем следует отметить, что механизм каталитической активности ферментов определяется комплементарностью фермента и переходного состояния либо промежуточного продукта катализируемой реакции — и в этом случае может происходить обратимое образование химической связи.