Зачем необходимо изучать вирусы

Зачем необходимо изучать вирусы

Необходимость изучения вирусов диктуется рядом обстоятельств и, прежде всего, тем, что в настоящее время насчитывается более сотни вирусных заболеваний человека. Число вирусных патологий животных и растений во много раз больше. Ущерб мировой экономике, наносимый ежегодно вирусами, исчисляется многими миллиардами долларов, большая часть которых приходится на счет фитопатогенных вирусов.

Следует отметить, что в настоящее время накапливаются данные о том, что имеется связь вирусов с заболеваниями человека, которые никогда не считались вирусными. В качестве примера, отметим, что у больных рассеянным склерозом в 53 случаев из 100 в клетках обнаруживают геном одного из ретровирусов (MSRV). В контроле этот показатель составляет не более 7%.

В этиологии сахарного диабета выявляется вирус Коксаки.

Природа вирусов  

 

Вирусы являются субмикроскопическими облигатными (Облигатные паразиты — организмы, живущие в организме хозяина в анаэробных условиях) внутриклеточными паразитами. На первый взгляд, даже такое простое определение позволяет отличать вирусы от всех других групп живых организмов. Однако, это определение все же нельзя признать до конца исчерпывающим. Ясно, что нет проблем в том, чтобы увидеть разницу между вирусами и высшими организмами. Приведенного определения достаточно также и для того, чтобы отличить вирусы от прокариотов и микроскопических эукариотов таких, как грибы, простейшие и водоросли. Однако существует несколько групп прокариотических организмов, имеющих в своих жизненных циклах особые паразитические стадии, которые делают непригодным приведенное выше определение вирусов. Речь идет о риккетсиях и хламидиях – облигатных внутриклеточных паразитических бактериях. Эти бактерии в результате эволюции настолько стали ассоциированы с клеткой – хозяином, что вне её они уже существовать не могут. В связи с этим, возникла необходимость в усложнении определения – что же такое вирус.

В настоящее время одним из наиболее приемлемых определений вирусов является следующее:

    Вирусы  – это субмикроскопические (20-300 нм) ДНК- или РНК -содержащ ие объекты, репродуцирующиеся только в живых клетках, заставляя их синтезировать т.н. вирионы, которые содержат геном вируса и способны перемещать его в другие клетки.

    Это определение отражает два главных качества вирусов: во-первых, наличие у вируса собственного генетического материала, который внутри клетки-хозяина ведет себя как часть клетки, и, во-вторых, существование внеклеточной инфекционной фазы, представленной специализированными частицами, или вирионами, которые служат для введения генома вируса в другие клетки.

Еще раз следует подчеркнуть, что внутриклеточный паразитизм свойственен не только вирусам. Однако паразитизм вирусов – особый. Его можно характеризовать, как паразитизм на генетическом уровне. В отличие от вирусов, такие паразиты, как риккетсии, малярийный плазмодий, имеют собственный рибосомный и митохондриальный аппараты и клеточную организацию.

Происхождение вирусов

        

С вопросом о природе вирусов тесно связаны вопросы об их происхождении и эволюции. В разное время были высказаны три основные гипотезы о происхождении вирусов.

Ряд исследователей полагают, что вирусы – это потомки неких доклеточных форм жизни, ставшие в результате эволюции паразитами.     

Эволюция вирусов

        

Главный вывод, который делает всякий, кто знакомится с результатами изучения молекулярной филогении вирусов, заключается в том, что вирусы эволюционизировали совместно со своими хозяевами.

    Вирусы почти всех главных классов организмов – животных, растений, грибов, бактерий и архей – очень долго эволюционизировали с их хозяевами еще в мировом океане, учитывая, что основная часть времени, отпущенного на эволюцию на нашей планете, пришлась именно на тот период. Это означает, что вирусы, вероятно, выходили из океана со своими хозяевами во время последовательных волн колонизации суши. Иными словами:

- вирусы бактерий, ныне обитающих на суше, вероятно, происходят от вирусов, обитавших 3500 млн. лет назад в первых бактериях-«колонизаторах» суши;

- большинство вирусов наземных растений, вероятно, происходят от вирусов зеленых водорослей, которые появились около 1000 млн. лет назад;

- большинство вирусов наземных насекомых происходит от вирусов вымерших ископаемых;

- большинство вирусов наземных позвоночных происходят от тех, что вышли на сушу с первыми дышащими воздухом позвоночными 350 млн. лет назад.

Это объясняет, почему вирусы разных типов хозяев так сильно различаются между собой – они имели слишком много времени для адаптации к своим жизненным нишам после дивергенции из возможно даже имевшегося общего предка. Так между бактериофагами и вирусами эукариот практически нет родства, поскольку эволюционно они разошлись слишком давно. Однако еще сохранилось некоторое сходство между вирусами растений и позвоночных и (еще большее) между вирусами позвоночных и насекомых.

Следует отметить, что, сосуществуя с одно- и многоклеточными организмами в течение миллионов лет, вирусы не только приспосабливались к клеткам-хозяинам, но и «приспосабливали» эти клетки к себе.

Так, нормальные диплоидные клетки человека (например, линии WI-38) могут делиться ограниченное число раз (50±10) и погибают в конце концов в результате т.н. феномена «запрограммированной смерти» - апоптоза. В тоже время клетки, подвергшиеся вирусиндуцированой трансформации (малигнизации) становятся при пассировании в определенном смысле бессмертными. Есть предположение, что этот феномен возник не случайно, а как защитная мера вируса против апоптоза. Действительно, поскольку инфицированные клетки самоуничтожались прежде, чем могло сформироваться потомство вируса, потребовались антиапоптозные меры (и вирусы в ходе эволюции их выработали), которые гарантировали бы вирусам возможность завершать цикл репликации.

Как уже отмечалось выше, очень вероятно, что некоторые вирусы произошли от клеточных транспозонов и эписомальных элементов. В ходе эволюции последние сумели захватить часть генома клетки-хозяина. В результате такого «молекулярного пиратства» они приобрели относительную автономность (по крайне мере, в течение части репликативного цикла), способность перемещаться от одной клетки-хозяина к другой, а в ряде случаев - интегрировать свой геном с геномом хозяина.

Интересной эволюционной «находкой» некоторых сложных вирусов явилось то, что они приобрели способность уклоняться от иммунологической атаки со стороны организма-хозяина путем своеобразного камуфляжа – включения в состав своей оболочки элементов мембраны клетки-хозяина.

 

Иногда при классификации вирусов используются особенности структуры вирусной частицы, которые могут быть установлены прямыми (электронная микроскопия) или непрямыми методами (биохимические или серологические исследования).

Однако в последнее время самым надежным подходом к классификации вирусов считается подход, которые базируется на учете типа и структуры вирусного генома.

Долгое время при классификации вирусов использовалась унифицированная схема, которая представлена на рис. 1.1.

 

 

Руководствуясь приведенной схемой, надо помнить, что таксон «порядок» обязан иметь в своем латинском наименовании суффикс «virales»;

в наименовании семейств присутствует суффикс «viridae»;    

Подсемейств – «virinae».

Таблица 1.1. Классификация  вирусов  – возбудителей инфекций человека

 

Семейство	Тип нуклеиновой кислоты	Важнейшие представители
Poxviridae	ДНК	Вирус натуральной оспы, вирус осповакцины.
Herpesviridae	ДНК	Вирусы простого герпеса типа 1 и 2, вирус ветряной оспы и опоясывающего лишая, цитомегаловирус, вирус Эпштейна-Барр.
Adenoviridae	ДНК	Аденовирус человека, аденовирусы млекопитающих.
Parvoviridae	ДНК	Латентный вирус крыс Килхема, аденовирусные сателлиты.
Papovaviridae	ДНК	Вирус папилломы Шоупа, вирус полиомы, вакуулизирующий вирус SV-40.
Hepadnaviridae	ДНК	Вирус гепатита В.
Orthomyxoviridae	РНК	Вирусы гриппа А, В и С.
Paramyxoviridae	РНК	Вирусы парагриппа 1, 2, 3 и 4, вирус кори, респираторно-синцитиальный вирус.
Retraviridae	РНК	Вирус иммунодефицита человека, вирус саркомы Рауса.
Bunyaviridae	РНК	Вирус Буньямвера, вирус Укуниеми.
Togaviridae	РНК	Вирус Синдбис, вирус желтой лихорадки, вирусы клещевого энцефалита, вирус краснухи.
Coronaviridae	РНК	Коронавирус человека, вирус бронхита птиц.
Reoviridae	РНК	Реовирус человека, реовирус позвоночных.
Picornaviridae	РНК	Вирус полиомиелита человека, вирус гепатита А, вирус ящура.
Arenoviridae	РНК	Вирус лимфоцитарного хориоменингита.
Rhabdoviridae	РНК	Вирус бешенства, вирус везикулярного стоматита.

 

Что касается названий вирусов, следует подчеркнуть, что при их формировании не прослеживается единого принципа. Вирусы могут называть в соответствии с вызываемыми заболеваниями (например, вирус герпеса) либо по названию географического места, где они были впервые изолированы (например, вирус лихорадки Западного Нила, вирус Буньямвера). Иногда используют фамилии исследователей, впервые изучивших вирусы (например, вирус Эпштейна-Барр). Реже в названии отражаются их особые эпидемиологические свойства (например, арбовирусы).

Пандеми́я COVID-19 — текущая глобальная пандемия коронавирусной инфекции COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2^[3]. Вспышка впервые была зафиксирована в Ухане, Китай, в декабре 2019 года^[4][5]. 30 января 2020 года Всемирная организация здравоохранения объявила эту вспышку чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения, имеющей международное значение, а 11 марта — пандемией^[6][7]. По состоянию на 8 августа 2020 года, в ходе пандемии было зарегистрировано свыше 19,2 млн случаев заболевания в более в чем 188 странах и территориях; свыше 718 тысяч человек скончалось и более 11,6 млн выздоровело^[8].

В основном вирус SARS-CoV-2 передаётся при тесном контакте^[a], чаще всего через небольшие капли^[en], образующиеся при кашле^[b], чихании и разговоре^[10][12][13]. Капли обычно падают на землю или на поверхности, а не перемещаются по воздуху на большие расстояния^[10][12][14]. Передача может также происходить через более мелкие капли, которые способны оставаться взвешенными в воздухе в течение более длительных периодов времени^[15]. Реже возможно заражение после прикосновения к загрязнённой поверхности, а затем к лицу. Инфицированный наиболее заразен в течение первых трёх дней после появления симптомов, хотя распространение возможно и до появления симптомов, а также через людей, не проявляющих симптомов^[10][12].

К распространённым симптомам относятся лихорадка, кашель, утомление, одышка и аносмия (потеря обоняния)^[12][16][17]. При осложнениях могут возникать острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) и пневмония (воспаление лёгких)^[18]. Инкубационный период, т. е. отрезок времени от момента заражения до проявления симптомов, обычно составляет около пяти дней, но может варьироваться от двух до четырнадцати дней^[17][19]. Существует несколько возможных вакцин против COVID-19, хотя ни одна из них не прошла клинических исследований. Поскольку нет никаких противовирусных препаратов для лечения заболевания^[12], первичное лечение производится при помощи симптоматической терапии (устранение отдельных симптомов)^[20].

В качестве профилактических мер рекомендуются мытьё рук, прикрывание рта при кашле, поддержание дистанции от других людей (социальное дистанцирование), ношение защитной маски в общественных местах, дезинфекция поверхностей, увеличение вентиляции и фильтрации воздуха в помещении^[21], а также мониторинг и самоизоляцию для людей, подозревающих, что они инфицированы^[12][22]. Органы власти во всём мире приняли меры^[en], введя ограничения на путешествия^[en], контроль риска на рабочем месте и закрытие объектов. Кроме того, многие учреждения работают над повышением потенциала тестирования и отслеживанием контактов инфицированных лиц.

Пандемия COVID-19 стала причиной серьёзных социально-экономических последствий^[23], включая крупнейшую мировую рецессию^[en] после Великой депрессии^[24] и массовый голод^[en], затронувший около 265 млн человек^[25]. Это привело к переносу или отмене^[en] множества спортивных, религиозных^[en], политических^[en] и культурных^[en] мероприятий^[26], а широко распространённый дефицит поставок усугубился паническими покупками^[27][28][29]. Уменьшились выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов^[en][30][31]. Школы, университеты и колледжи были закрыты либо на общенациональной, либо на местной основе, в 172 странах, что затронуло приблизительно 98,5 % мирового населения школьного и студенческого возрастов. Дезинформация о вирусе распространилась через социальные сети и средства массовой информации^[32]. Известны случаи ксенофобии и дискриминации^[en] в отношении китайского народа и тех, кто воспринимается как китайцы или выходцы из регионов с высоким уровнем инфицирования^[33].

Распределение летальности по возрастным группам Хубэй, Китай (по состоянию на 11.02.2020)^[44]

0-9 10-19 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79 ≥ 80

Распределение летальности по возрастным группам Хубэй, Китай (по состоянию на 11.02.2020)^[44]

0,0 % 0,2 % 0,2 % 0,2 % 0,4 % 1,3 % 3,6 % 8,0 % 14,8 %

 

 

 

Зачем необходимо изучать вирусы

Необходимость изучения вирусов диктуется рядом обстоятельств и, прежде всего, тем, что в настоящее время насчитывается более сотни вирусных заболеваний человека. Число вирусных патологий животных и растений во много раз больше. Ущерб мировой экономике, наносимый ежегодно вирусами, исчисляется многими миллиардами долларов, большая часть которых приходится на счет фитопатогенных вирусов.

Следует отметить, что в настоящее время накапливаются данные о том, что имеется связь вирусов с заболеваниями человека, которые никогда не считались вирусными. В качестве примера, отметим, что у больных рассеянным склерозом в 53 случаев из 100 в клетках обнаруживают геном одного из ретровирусов (MSRV). В контроле этот показатель составляет не более 7%.