Хвороба Крейтцфельда — Якоба, синдром Герстманна — Стрейсслера і хвороба

 

Альцгеймера, а також розсіяний(множинний)склероз охоплюють людей переважно похилоговіку. Вони призводять до прогресивної деградації головного мозку і смерті.

 

ВЗАЄМОДІЯ ВІРУСУ З КЛІТИНОЮ Взаємодія вірусу з клітиною хазяїна складається з кількох етапів:

 

1. Адсорбція на чутливих клітинах за допомогою так званих прикріплювальних білків,

 

які входять до складу капсиду або суперкапсиду. Вони впізнають специфічні рецептори на поверхні клітини. Віруси грипу адсорбуються на мембранах клітин епітелію дихальних шляхів,

 

віруси гепатиту – на гепатоцитах, сказу – на нервових клітинах, ВІЛ – на Т-лімфоцитах.

 

2. Проникнення в клітину завдяки піноцитозу або при злитті мембран.

 

3. "Роздягання" вірусу (депротеїнізація) – звільнення від капсиду та суперкапсиду.

 

Починається після прикріплення до чутливих рецепторів на плазматичній мембрані і триває до

 

злиття з ядерною мембраною.

 

4. Репродукція вірусу - реплікація вірусних нуклеїнових кислот та синтез вірусних

 

білків.

 

5. Збирання (самоскладання) віріонів. У складних віріонів це відбувається на мембранах клітин, компоненти клітини стають компонентами зовнішньої оболонки вірусів

 

6. Вихід віріонів із клітини. Може бути вибухоподібним унаслідок лізису чи розпаду клітин або тривалим (брунькування) і супроводжується ушкодженням мембран клітин.

 

Фітопатогенні віруси проникають тільки через ушкоджені оболонки рослинних клітин,

 

оскільки вони не мають ферментів, здатних розщеплювати хітин. Можливий контактний спосіб передачі інфекції при стиканні хворих і здорових рослин. Передаються віруси комахами –

 

механічним (адсорбція вірусу на стилеті комахи і десорбція при проколюванні)і біологічним

76

 

(після інкубаційного періоду вірус зі слиною переноситься в клітини здорової рослини)

 

способами.

 

Часто віруси передаються від материнської рослини в дочірню через насіння, при вегетативному розмноженні, по провідній тканині рослин, тому молоді листки і рослини інфікуються швидше, ніж старі.

 

Воротами інфекції зоопатогенних вірусів може бути носоглотка (для вірусів грипу,

 

вітряної віспи, аденовірусів), травний тракт (для вірусів поліомієліту, енцефаліту), шкіра (для вірусу бородавок), зі слиною тварин при укусі (для вірусу сказу), через комах (енцефаліт).

 

Віруси тварин попадають в клітину шляхом, подібним до піноцитозу, зовнішній шар віріону при цьому зливається з ЦПМ клітини.

 

Вірус даного типу уражує лише специфічні для нього частини організму. Віруси кору,

 

віспи, папіломи уражують шкіру, віруси поліомієліту, сказу – головний і спинний мозок, вірус жовтої лихоманки – печінку.

 

На прикладі Т-парних бактеріофагів E.coli розглянемо етапи взаємодії вірусу з клітиною.

 

Адсорбція. Фаги можуть розвиватись не на будь-якій бактерії, а тільки на видоспецифічній. Специфічність хазяїна та фагу обумовлюється специфічністю адсорбції, яка в свою чергу залежить від рецепторів, які присутні у клітинній стінці хазяїна. За ступенем специфічності виділяють поліфагів — здатні уражати кілька видів бактерій одного роду,

 

монофагів — уражають бактерій одного виду, типові фаги — уражають тільки певний штам

 

(тип) бактерій одного виду. Рецептори можуть знаходитись у ліпопротеїновому або у ліпополісахаридному шарі.

 

Спочатку відбувається неспецифічна адсорбція, що визначається силами електростатичної взаємодії (у дистильованій воді фаг не адсорбується), потім – специфічна, яка залежить від специфічності рецепторів фагу і клітини.

 

Т2-бактеріофаг адсорбується на клітині за допомогою ниток і шипів, які відходять від базальної пластинки. На базальній пластинці є отвір, в спокійному стані він закритий корком білкової природи. Для скорочення чохлика і подальшого впорскування ДНК використовується енергія АТФ, яка в кількості приблизно 148 молекул є в самому чохлику. В базальній пластинці міститься невелика кількість лізоциму, який здатний розщеплювати пептидоглікан КС. У

 

позаклітинному стані довгі білкові відростки (нитки) бактеріофагу знаходяться в скрученому стані, для їх розкручування необхідний триптофан, деякі фаги мають цю амінокислоту у хвостовому відростку.

 

Ін'єкція (введення нуклеїнової кислоти фагу у клітину). При цьому у фагу Т2 базальна пластинка прикріплюється до клітини, чохол відростка скорочується, а порожній стрижень

77

 

проколює клітинну стінку, через нього геном вірусу потрапляє до клітини. На поверхні клітини лишаються порожня білкова оболонка («тіні»).

 

Латентний період. Під час нього зупиняється синтез ДНК, РНК та білків клітини-хазяїна.

 

Протягом цього періоду фаг ніяк не виявляється, для Т2-фагу E.coli він триває приблизно 25 хв.

 

Синтез молекул фагу. Починається синтез фагової ДНК зі зруйнованої ДНК хазяїна, а

 

також синтез білків вірусу. Спочатку синтезуються «ранні» білки – ферменти синтезу ДНК фагу, потім «пізні» - білки оболонки і фаговий лізоцим.

 

Дозрівання Т-фагів — складний багатоступеневий процес, при якому спочатку утворюються капсиди, порожнина яких заповнена білками. Після розчинення цих білків порожнина заповнюється ДНК до певної щільності, капсиди закупорюються. Потім добудовуються компоненти відростка. Об’єднання головки і хвостового відростка призводить до утворення вірулентного фагу.

 

Формування простих віріонів здійснюється шляхом самозбирання. Формування складних віріонів вимагає участі ферментів як вірусного, так і клітинного походження.

 

Вихід фагів. У випадку Т2 фагу під дією фагового ферменту лізоциму клітинна стінка бактерії руйнується, відбувається лізис клітини, фаги виходять назовні та інфікують інші клітини хазяїна.

 

В інших випадках клітина довгий час продукує віруси, зберігаючи життєздатність, а

 

віруси виходять з неї поступово. При виході вони вкриваються ліпопротеїдною мембраною клітини хазяїна. Звільнившись, віріони можуть уражувати нові клітини хазяїна (так розповсюджується в організмі вірус грипу).

 

Віруси, які репродукуються в клітині господаря автономно і викликають загибель клітини,

 

одержали назву вірулентних.

 

Деякі фаги уражують клітини хазяїна, але не розмножуються у них автономно та не спричиняють лізису клітин до певного моменту. Такі бактеріофаги називають помірними, їх життєвий цикл був вивчений на прикладі фагу λ (лямбда) кишкової палички; бактерії, які містять профаг називаються лізогенними. При цьому нуклеїнова кислота фагу, потрапивши до клітини, інтегрується у бактеріальну хромосому за допомогою специфічних ферментів. Після цього протягом кількох поколінь геном фагу реплікується разом з геномом бактерії.

 

Інформація, яка міститься у ДНК фага ніяким чином не проявляється. Такий стан може продовжуватись невизначено тривалий час. Але під впливом деяких факторів зовнішнього середовища, наприклад, ультрафіолету, ДНК вірусу вивільняється з геному бактерії та починається стадія вірулентного фагу з побудовою вірусних часток та лізисом клітини хазяїна.

 

Фаг λ завжди інтегрується між біотиновою ділянкою та галактозним опероном. Фаг μ інтегрується в будь-яку точку хромосоми. Фаг λ вирізається так, що з ним залишається галактоз

78

 

ний оперон. Фаг μ вирізається з будь-якою ділянкою хромосоми (1-2 гена). Таким чином з однієї клітини в іншу за допомогою бактеріофагів може переноситися генетична інформація,

 

тобто здійснюватись генетична трансдукція.

 

Інтеграція фагу в хромосому іноді спричинює виникнення нехарактерних властивостей у клітині. Лізогенні бактерії можуть синтезувати не притаманні їм ферменти, токсини.

 

Наприклад, бактерія Corynebacterium diphteriae викликає дифтерію. Мікроорганізм виділяє сильний токсин, що діє на рибосоми, змінює синтез білку; діє на серцевий м’яз, викликаючи інфаркт; порушує функцію кори наднирників. Дифтерійний токсин складається з двох частин:

 

А і В. Бактерія синтезує нетоксичну частину А, профаг β добудовує частину В, що і призводить до утворення повноцінного токсину.

 

Набуття клітиною не властивих їй функцій під дією помірного фагу називається

 

лізигенною конверсією.

 

Тип взаємодії вірусного генома з геномом клітини хазяїна лежить в основі патогенезу вірусних інфекцій. Результатом цієї взаємодії можу бути виникнення трьох форм інфекції:

 

 

1. Продуктивна інфекція. Вірус функціонує в клітині автономно, його репродукція не залежить від репродукції клітин генома хазяїна і закінчується появою численного потомства.

 

Проявляється типовою гострою або безсимптомною інфекцією. Закінчується звільненням організму від збудника, одужанням і формуванням набутого імунітету.

 

2. Абортивна інфекція – порушення репродукції вірусів на одному з етапів, унаслідок чого утворюється дефективні інтерферуючі частини вірусу. Процес може перериватися на ранній стадії, інфекція не виникає.

 

3. Інтегративна інфекція (вірогенія) – вбудовування вірусної нуклеїнової кислоти в геном клітини хазяїна, репродукція вірусу пов’язана з репродукцією клітини хазяїна. Вірус,

 

вбудований у геном, називається провірусом. Під час поділу клітин вірусна нуклеїнова кислота передається дочірнім клітинам. Клітина при цьому зберігає свої функції. Одночасно продовжується репродукція збудника, що зумовлює виникнення повільних інфекцій, які характеризуються тривалим інкубаційним періодом і тривалим перебігом. Іноді вірусний геном може вийти з хромосоми, і репродукція вірусів може відбуватися за типом продуктивної інфекції. Це спричинює загострення хронічних інфекцій. Вірогенія зумовлює тривале збереження вірусу в організмі хазяїна.

 

КЛАСИФІКАЦІЯ ВІРУСІВ Класифікація вірусів знаходиться ще в менш задовільному стані, ніж класифікація

 

бактерій та еукаріотних організмів. Частково це пояснюється відсутністю даних про їх походження та еволюцію. Як правило, віруси поділяються на декілька великих груп у

79

 

залежності від господарів: зоопатогенні (віруси тварин), фітопатогенні (віруси рослин),

 

бактеріофаги (віруси бактерій). Віруси можуть уражувати абсолютно всі живі організми.

 

Відносно недавно Міжнародний комітет по таксономії вірусів розробив єдину класифікаційну систему, за якою віруси поділяються на 73 родини і групи.

 

В основу розподілу лягли 3 основні характеристики:

 

1) тип нуклеїнові кислоти;

 

2) тип спіралі нуклеїнові кислоти;

 

3) наявність або відсутність оболонки.

 

При класифікації також враховуються наступні властивості:

 

· природа господаря – тварини, рослини, бактерії, комахи, гриби;

 

· характеристика НК: ДНК або РНК, подвійна чи односпіральна, молекулярна маса, сегментація та кількість ділянок НК;

 

· симетрія капсиду: ікосаедр, спіраль, змішана;

 

· наявність оболонки;

 

· діаметр віріону або нуклеокапсиду;

 

· кількість капсомерів;

 

· імунологічні властивості;

 

· внутрішньоклітинна локалізація вірусної реплікації;

 

· наявність або відсутність інтермедіатів ДНК (РНК);

 

· захворювання, які викликаються, спосіб передачі інфекції.

 

ПОХОДЖЕННЯ ВІРУСІВ Існують декілька теорій походження вірусів:

 

1) віруси - примітивні доклітинні форми життя (відкидається, оскільки будова і властивості вірусних нуклеїнових кислот і білків не мають підстав говорити про їх примітивність);

 

2) віруси виникли з патогенних бактерій у результаті їх деградації (регресивної еволюції) у зв’язку з облігатним паразитизмом (паразитичні форми відомі для багатьох груп тварин і рослин, однак у жодній з них не спостерігалося виходу паразитуючого організму за межи свого класу);

 

3) віруси виникли з нормальних клітинних компонентів, що вийшли з-під контролю клітинних регулюючих механізмів і перетворились у самостійні одиниці (існує ряд підтверджень: тісний зв’язок між клітинами і вірусами, висока пристосованість останніх до використання клітинних структур).

80