От лат. «virus» - яд

Вирусы - это внеклеточная форма жизни, обладающая собственным геномом и способная к воспроизведению только в клетках живых организмов.

Вирион (или вирусная частица) состоит из одной или нескольких молекул ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку (капсид), иногда содержащую также липидные и углеводные компоненты

Диаметр вирусных частиц (их называют также вирионами) равен 20-300 нм. Т.е. они намного меньше, чем мельчайшие из прокариотических клеток. Так как размеры белков и некоторых ам.к. находятся в диапазоне 2-50 нм, то вирусную частицу можно было бы считать просто комплексом макромолекул. Вследствие их малых размеров и неспособности к самовоспроизведению вирусы часто относят к разряду «неживого».

Говорят «Вирус – это промежуточная форма жизни, или нежизни», т.к. вне клетки хозяина он превращается в кристалл.

Говорят: в. это переход от химии к живому

Жизненный цикл вируса начинается

1. с проникновения внутрь клетки.

2. Для этого он связывается со специфическими рецепторами на ее поверхности и

а) либо вводит свою нуклеиновую кислоту внутрь клетки, оставляя белки вириона на ее поверхности,

б) либо проникает целиком в результате эндоцитоза. В последнем случае после проникновения вируса внутрь клетки следует его «раздевание» - освобождение геномных нуклеиновых кислот от белков оболочки.

3. В результате этой процедуры вирусный геном становится доступным для ферментных систем клетки, обеспечивающих экспрессию генов вируса.

4. Именно после проникновения вирусной геномной нуклеиновой кислоты в клетку заключенная в ней генетическая информация расшифровывается генетическими системами хозяина и используется для синтеза компонентов вирусных частиц.

По сравнению с геномами других организмов вирусный геном относительно мал и кодирует лишь ограниченное число белков, в основном белки капсида и один или несколько белков, участвующих в репликации и экспрессии вирусного генома. Необходимые метаболиты и энергия поставляются хозяйской клеткой.

ДНК-содержащие вирусы несут в качестве генетического материала либо одно-, либо двухцепочечную ДНК, которая может быть как линейной, так и кольцевой. В ДНК закодирована информация о всех белках вируса. Вирусы классифицируют в зависимости от того, одно или двухцепочечная у них ДНК, и про- или эукариотической является клетка-хозяин. Вирусы заражающие бактерии называются бактериофагами.

1 - вирусы оспы; 2 - вирусы герпеса; 3 – аденовирусы; 4 - паповавирусы; 5 - гепаднавирусы; 6 - парвовирусы;

Первая группа - вирусы с двуцепочечной ДНК,

- репликация осуществляется по схеме: ДНК -»РНК -> ДНК.

- они получили название ретроидные вирусы.

- п редставителями этой группы вирусов являются вирус гепатита В и вирус мозаики цветной капусты.

1. Репликация ДНК-генома этих вирусов осуществляется при посредстве промежуточных молекул РНК:

2. Молекулы РНК образуются в результате транскрипции вирусных ДНК в клеточном ядре хозяйским ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.

3. Транскрибируется только одна из нитей вирусной ДНК.

4. Синтез ДНК на РНК-матрице происходит в результате реакции, катализируемой обратной транскриптазой; сначала синтезируется (-) нить ДНК,

5. а затем на вновь синтезированной (-) нити ДНК тот же фермент строит (+) нить.

В целом общая схема репликации генома ретроидных вирусов поразительно похожа на схему репликации генома ретровирусов. По-видимому, данное сходство имеет под собой и эволюционную основу, так как первичная структура обратных транскриптаз этих вирусов выявляет определенное сходство между собой.

Вторая группа - вирусы с двуцепочечной ДНК,

- репликация осуществляется по схеме ДНК -> ДНК.

- с генома этих вирусов в зараженной клетке ДНК-зависимая РНК-полимераза транскрибирует молекулы мРНК (т.е. (+) РНК),

МРНК (т.е. (+) РНК) принимает участие в синтезе вирусных белков,

Размножение вирусного генома осуществляет фермент ДНК-зависимая ДНК-полимераза:

(±) днк → (+)РНК

В одних случаях производством как мРНК, так и ДНК занимаются клеточные ферменты; в других случаях вирусы используют собственные ферменты. Бывает, что те и другие ферменты обслуживают процесс репликации и транскрипции. К этой группе относятся вирусы герпеса, оспы и др.

- вирус герпеса

Оспа – естественный враг СПИДа (нет оспы – есть СПИД). О СПИДе есть информация в Ветхом завете. В нашем геноме есть генетические метки прежних пандемий СПИДа

Вирусные заболевания периодичны: ОСПА → ПРОКАЗА→ЧУМА → †

Третья группа - вирусы с одноцепочечной ДНК, либо с негативной, либо с позитивной полярностью.

- Попав в клетку, вирусный геном сначала превращается в двуцепочечную форму,

- это превращение обеспечивает клеточная ДНК-зависимая ДНК-полимераза:

или (±) ДНК → (+) РНК

Транскрипция и репликация на последующих этапах происходит так же, как и для вирусов, с (±) ДНК-геномом.

Структура вируса: это молекула ДНК в белковой оболочке, называемой капсидом. Однако есть много разных вариантов строения вирусов: от просто покрытой белком ДНК (например, бактериофаг Pf1) до сложных макромолекулярных комплексов, окруженных мембранными структурами, например, вирус оспы. Если у вируса есть мембрана‚ говорят, что он в оболочке, а если мембраны нет, то вирус называют «раздетым». Различают четыре основных вида капсидов: спиральные, икосаэдрические, сложные без оболочки, сложные с оболочкой.(см. презентация)

Спиральные капсиды

- обычно встречаются у нитевидных вирусов.

Образуются путем самосборки асимметричных белковых субъединиц (капсомеров), объединяющихся в трубчатую структуру со спиральной симметрией (например у Pf1).

Субъединицы в большинстве случаев гомогенны, так, что поверхность вириона состоит из множества копий одного и того же белка, хотя под наружним капсидом могут находиться и другие белки.

ДНК в таких вирусах либо вытянута, либо может быть туго скручена в комплексе со специальными связывающими белками.

Икосаэдрические капсиды

Свойственны большинству сферических ДНК-содержащих вирусов

Икосаэдр – это многогранник с двадцатью треугольными гранями, имеющий кубическую симметрию и приблизительно сферическую форму.

Вершины треугольников соединяясь образуют двенадцать вершин икосаэдра;

В местах соединения располагаются обычно пентамерные белковые структуры – пентоны; там же могут находится участки, на которых формируются белковые нити, нередко ассоциированные с вершинами (например у ф Х174 прозрачка 1).

Грани икосаэдра заполнены другими белковыми субъединицами, сгруппированными обычно в гексамерные структуры – гексоны (апример, у аденовируса прозрачка 1).

Количество субъединиц, необходиимое для заполнения граней, определяется размерами вириона в целом, и разные икосаэдрические вирусы содержат поэтому разное число гексонов – обычно при неизменном числе пентонов.

ДНК обычно плотно свернута внутри капсида;

Иногда она связана с белками или полипептидами, способными стабилизировать ее структуру.

Сложные капсиды без оболочки

Типичны для бактериофагов:

Они состоят из частей с разными типами симметрии.

У бактериофага Т2, например, ДНК находится в икосаэдрической головке, а для «узнавания» бактерии и введения в нее ДНК служат трубчатые и фибриллярные структуры (в узнавании участвует также лизоцим, расположенный на дистальном конце хвостового отростка).

Сложные капсиды с оболочкой

Есть только у вирусов эукариотических клеток.

В них ДНК-белковые комплексы окружены одним или несколькими белковыми слоями и наружней мембраной, почти все белковые компоненты которой являются вирусными по своему происхождению, а липидные структуры – клеточными.

Инфицирование – процесс, посредством которого вирус внедряется в клетку-хозяина и «настраивает» ее метаболический аппарат на воспроизведение вирионов.

Зараженные вирусом клетки либо остаются живыми (тогда говорят, что вирус невирулентен),

Либо подвергаются лизису, приводящему к высвобождению вирусных частиц.

Неизменным итогом заражения клеток ДНК-содержащими бактериофагами является лизис.

- ДНК-содержащие вирусы животных вызывают лизис редко; однако клетки могут погибнуть из-за возникших при заражении хромосомных повреждений, вследствии иммунологической реакцииорганизма или просто в результате нарушения вирусом нормальных клеточных функций.

Размножение вируса – четко очерченный цикл, приводящий в конечном счете, после синтеза новых молекул вирусных белков и большого числа копий вирусной ДНК, к формированию зрелых вирусных частиц. У вирусов бактерий весь цикл может завершаться менее чем за час, тогда как у многих вирусов животных он занимает не один день.

Адсорбция вируса на клетке-хозяине – первый этап инфицирования. Она происходит на специфических рецепторных участках (белковых или липидных) клеточной поверхности, которые узнаются особыми выступающими частями вириона и к которым он прочно прикрепляется. У вирусов без оболочки такими частями могут быть белковые отростки (например, у аденовируса и бактериофага Т2), а у вирусов с оболочкой это, как правило белки, погруженные в вирусную мембрану. В процессе адсорбции осуществляются, в частности, такие белок-белковые взаимодействия, результатом которых является инициация стадии проникновения ДНК в клетку.

Строение и классификация вирусов

Вирусы относятся к царству Vira . Это

мель­чайшие микробы («фильтрующиеся агенты»),

не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы,

Они являются автономными генетическими структурами и отличаются осо­бым, разобщенным (дизъюнктивным), спо­собом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кисло­ты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы.

Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронной микроскопии, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.

Форма вирионов может быть различ­ ной (рис.):

палочковидной (вирус табач­ной мозаики),

пулевидной (вирус бешенства),

сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ),

ни­тевидной (филовирусы),

в виде сперматозои­да (многие бактериофаги).

Размеры вирусов определяют:

с помощью электронной микроскопии,

методом улырафильтрации через фильтры с известным диаметром пор,

методом ультрацентрифугирования.

Наиболее мелкими вирусами являются парвовирусы (18 нм) и вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее круп­ным - вирус натуральной оспы (около 350 нм).

Различают ДНК- и РНК-содержащие виру­ сы. Они обычно гаплоидны, т. е. имеют один набор генов. Исключением являются ретро-вирусы, имеющие диплоидный геном. Геном вирусов содержит от шести до нескольких со­тен генов и представлен различными видами нуклеиновых кислот:

двунитевыми,

однонитевыми,

линейными,

кольцевыми,

фрагментированными.

Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) гено­ мом. Минус-нить РНК этих вирусов выпол­няет только наследственную функцию.

Различают:

просто устроенные вирусы (на­пример, вирусы полиомиелита, гепатита А) и

сложно устроенные вирусы (например, виру­сы кори, гриппа, герпеса, коронавирусы).

У просто устроенных вирусов (рис.) нуклеиновая кислота связана с белковой оболоч­кой, называемой капсидом (от лат. capsa - футляр). Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц- капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом и вместе называются нуклеокапсидом.

У сложноустроенных вирусов (рис.) капсид окружен липопротеиновой оболоч­ кой - суперкапсидом, или пеплосом. Оболочка вируса является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопроте иновые «шипы», или «шипики» (пепломеры, или суперкапсидные белки). Под оболочкой некоторых вирусов находится М-белок.

Таким образом, просто устроенные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и капсида. Сложно устроенные вирусы состоят из нукле­иновой кислоты, капсида и липопротеино­вой оболочки.

Вирионы имеют :

спиральный,

икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии кап­сида (нуклеокапсида).

Спиральный тип сим­метрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вирусов гриппа, коронавирусов). Икосаэдрический тип симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеи­новую кислоту (например, у вируса герпеса).

Капсид и оболочка (суперкапсид) защи­щают вирионы от воздействия окружающей среды, обусловливают избирательное взаимо­действие (адсорбцию) с определенными клет­ками, а также антигенные и иммуногенные свойства вирионов.

Внутренние структуры вирусов называют сер­ дцевиной. У аденовирусов сердцевина состоит из гистоноподобных белков, связанных с ДНК, у реовирусов - из белков внутреннего капсида.

В вирусологии используют следующие так­ сономические категории :

семейство (название оканчивается на viridae ),

подсемейство (на­звание оканчивается на virinae ),

род (название оканчивается на virus ).

Однако названия родов и особенно подсемейств даны не для всех ви­русов. Вид вируса не получил биноминального названия, как у бактерий.

В основу классификации вирусов поло­ жены следующие категории:

тип нуклеино­ вой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две), особен­ ности воспроизводства вирусного генома (табл. 2.3),

размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии нуклеокапсида, наличие оболочки (супер капсида).

чувствительность к эфиру и дезоксихолату,

место размножения в клетке,

антигенные свойства и др.

Вирусы поражают позвоночных и беспозво­ночных животных, а также бактерии и расте­ния. Являясь основными возбудителями ин­фекционных заболеваний человека, они также участвуют в процессах канцерогенеза, могут передаваться различными путями, в том числе через плаценту (вирусы краснухи, цитомегалии и др.), поражая плод человека. Они могут приводить и к постинфекционным осложне­ниям - развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др.

Кроме обычных (канонических) вирусов известны инфекционные молекулы, кото­рые не являются вирусами и называются прионами. Прионы- термин, предложенный С. Прузинером, представляет собой анаграм­му английских слов «инфекционная белковая частица.» Клеточная форма нормального прионового протеина (РгРС) имеется в организме млекопитающих, в том числе человека, и выпол­няет ряд регуляторных функций. Его кодирует PrP-ген, расположенный в коротком плече 20-й хромосомы человека. При прионных болезнях в виде трансмиссивных губкообразных энцефа­лопатии (болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру и др.) прионный протеин приобретает другую, инфекционную форму, обозначаемую как РгР & (Sc - от scrapie - скрепи, прионной инфекции овец и коз). Этот инфекционный прионовый протеин имеет вид фибрилл и отличается от нор­мального прионного протеина третичной или четвертичной структурой.

Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды - небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие

3.3. Физиология вирусов

Вирусы - облигатные внутриклеточные па­разиты, способные только к внутриклеточно­му размножению. В вирусинфицированной клетке возможно пребывание вирусов в раз­личных состояниях:

воспроизводство многочисленных новых вирионов;

пребывание нуклеиновой кислоты вируса в интегрированном состоянии с хромосомой клетки (в виде провируса);

существование в цитоплазме клетки в ви­де кольцевых нуклеиновых кислот, напоми­нающих плазмиды бактерий.

Поэтому диапазон нарушений, вызывае­мых вирусом, весьма широк: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся ги­белью клетки, до продолжительного взаимо­действия вируса с клеткой в виде латентной инфекции или злокачественной трансформа­ции клетки.

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой : продуктивный, абортивный и интегративный.

1. Продуктивный тип - завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).

Абортивный тип - не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфек­ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.

Интегративный тип, или вирогения -характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Репродукция вирусов (продуктивный)

Продуктивный тип взаимодействия виру­ са с клеткой, т. е. репродукция вируса (лат. re - повторение, productio - производство), проходит в 6 стадий:

1) адсорбция вирионов на клетке;

2) проникновение вируса в клетку;

3) «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вируса);

4) синтез вирусных компонентов ;

5) формирование ви­рионов;

6) выход вирионов из клетки.

У раз­личных вирусов эти стадии отличаются

Адсорбция вирусов. Первая стадия репродук­ции вирусов - адсорбция, т. е. прикрепление вириона к поверхности клетки. Она протекает в две фазы. Первая фаза - неспецифическая, обусловленная ионным притяжением между вирусом и клеткой, включая и другие механиз­мы. Вторая фаза адсорбции - высокоспецифи­ ческая, обусловленная гомологией, комплемен-тарностью рецепторов чувствительных клеток и «узнающих» их белковых лигандов вирусов. Белки на поверхности вирусов, узнающие спе­цифические клеточные рецепторы и взаимо­действующие с ними, называются прикрепи­ тельными белками (в основном это гликопроте ины) в составе липопротеиновой оболочки.

Специфические рецепторы клеток имеют различную природу, являясь белками, липидами, углеводными компонентами белков, липидов и др. Так, рецепторами для вируса грип­па является сиаловая кислота в составе гли-копротеинов и гликолипидов (ганглиозидов) клеток дыхательных путей. Вирусы бешенства адсорбируются на ацетилхолиновых рецепто­рах нервной ткани, а вирусы иммунодефицита человека - на СО4-рецепторах Т-хелперов, моноцитов и дендритных клеток. На одной клетке находится от десяти до ста тысяч спе­цифических рецепторов, поэтому на ней могут адсорбироваться десятки и сотни вирионов.

Наличие специфических рецепторов лежит в основе избирательности поражения вируса­ми определенных клеток, тканей и органов. Это так называемый тропизм (греч. tropos - поворот, направление). Например, вирусы, репродуцирующиеся преимущественно в клетках печени, называются гепатотропными, в нервных клетках - нейротропными, в иммунокомпетентных клетках - иммунотропными и т. д.

Проникновение вирусов в клетку. Вирусы проникают в клетку путем рецептор-зависи­мого эндоцитоза (виропексиса), или слияния оболочки вируса с клеточной мембраной, или же в результате сочетания этих механизмов.

1 . Рецептор-зависимый эндоцитоз происхо­дит в результате захватывания и поглоще­ния вириона клеткой: клеточная мембрана с прикрепленным вирионом впячивается с образованием внутриклеточной вакуоли (эн­досомы), содержащей вирус. За счет АТФ-зависимого «протонного» насоса содержимое эндосомы закисляется, что приводит к слия­нию липопротеиновой оболочки сложно ор­ганизованного вируса с мембраной эндосомы и выходу вирусного нуклеокапсида в цитозоль клетки. Эндосомы объединяются с лизосомами, которые разрушают оставшиеся вирусные компоненты. Процесс выхода безоболочечных (просто организованных) вирусов из эн­досомы в цитозоль остается малоизученным.

2. Слияние обточки вириона с клеточной мемб­ раной характерно только для некоторых оболочечных вирусов (парамиксовирусов, ретровиру-сов, герпесвирусов), в составе которых имеются белки слияния. Происходит точечное взаимо­действие вирусного белка слияния с липидами клеточной мембраны, в результате чего вирус­ная липопротеиновая оболочка интегрирует с клеточной мембраной, а внутренний компонент вируса попадает в цитозоль.

А) «Раздевание» (депротеинизация) вирусов. В результате высвобождается его внутренний компонент, способный вызы­вать инфекционный процесс. Первые этапы «раздевания» вируса начинаются в процессе его проникновения в клетку путем слияния вирус­ных и клеточных мембран или же при выходе вируса из эндосомы в цитозоль. Последующие этапы «раздевания» вируса тесно взаимосвя­заны с их внутриклеточным транспортом к местам депротеинизации. Для разных вирусов существуют свои специализированные учас­тки «раздевания» в клетке: для пикорнавирусов- в цитоплазме с участием лизосом, аппарата Гольджи; для герпесвирусов - около­ядерное пространство или поры ядерной мем­браны; для аденовирусов - сначала структуры цитоплазмы, а затем ядро клетки. Конечными продуктами «раздевания» могут быть нуклеи­новая кислота, нуклеопротеин (нуклеокапсид) или сердцевина вириона. Так, конечным продуктом раздевания пикарновирусов является нуклеиновая кислота, ковалентно связанная с одним из внутренних белков. А у многих оболочечных РНК-содержащих вирусов ко­нечными продуктами «раздевания» могут быть нуклеокапсиды или сердцевины, которые не только не препятствуют экспрессии вирусного генома, а, более того, защищают его от кле­точных протеаз и регулируют последующие биосинтетические процессы.

В) Синтез вирусных компонентов. Синтез белков и нуклеиновых кислот вируса, который разобщен во времени и пространстве. Синтез осущест­вляется в разных частях клетки, поэтому такой способ размножения вирусов называется дизъ­ юнктивным (от лат. disjunctus - разобщенный).

С) Синтез вирусных белков . В зараженной клет­ке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков:

1. неструктурных белков, обслуживаю­щих внутриклеточную репродукцию вируса на разных его этапах;

2. структурных белков, которые входят в состав вириона (геномные, связанные с геномом вируса, капсидные и су-перкапсидные белки).

К неструктурным бел­ кам относятся: 1) ферменты синтеза РНК или ДНК (РНК- или ДНК-полимеразы), обеспе­чивающие транскрипцию и репликацию ви­русного генома; 2) белки-регуляторы; 3) пред­шественники вирусных белков, отличающиеся своей нестабильностью в результате быстрого нарезания на структурные белки; 4) фермен­ты, модифицирующие вирусные белки, на­пример, протеиназы и протеинкиназы.

Синтез белков в клетке осуществляется в со­ответствии с хорошо известными процессами транскрипции (от лат. transcriptio - переписы­вание) путем «переписывания» генетической информации с нуклеиновой кислоты в нуклео-тидную последовательность информационной РНК (иРНК) и трансляции (от лат. translatio - передача) - считывания иРНК на рибосомах с образованием белков. Передача наследствен­ной информации в отношении синтеза иРНК у разных групп вирусов неодинакова.

I . ДНК-содержашие вирусы реализуют ге­нетическую информацию так же, как и кле­точный геном, по схеме:

геномная ДНК вируса -» транскрипция иРНК -» трансляция белка вируса.

Причем ДНК-содержашие вирусы исполь­зуют для этого процесса клеточную полимеразу (вирусы, геномы которых транскри­бируются в ядре клетки - аденовирусы, па-повавирусы, герпесвирусы) или собственную РНК-полимеразу (вирусы, геномы которых транскрибируются в цитоплазме, например поксвирусы).

II . Плюс-нитевые РНК-содержашие вирусы (например, пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы) имеют геном, выполняющий функ­цию иРНК; он распознается и транслируется рибосомами. Синтез белков у этих вирусов осу­ществляется без акта транскрипции по схеме:

геномная РНК вируса -> трансляция белка вируса.

III . Геном минус-однонитевых РНК-содержаших вирусов (ортомиксовирусов, парамиксовирусов, рабдовирусов) и двунитевых (реовирусов) служит матрицей, с которой транскрибируется иРНК, при участии РНК-полимеразы, связанной с нуклеино­вой кислотой вируса. Синтез белка у них происхо­дит по схеме:

геномная РНК вируса -» транскрипция и-РНК - трансляция белка вируса.

IV . Ретровирусы (вирусы иммунодефицита человека, онкогенные ретровирусы) имеют уникальный путь передачи генетической ин­формации. Геном ретровирусов состоит из двух идентичных молекул РНК, т. е. является диплоидным. В составе ретровирусов есть осо­бый вирусоспецифический фермент - обрат­ная транскриптаза, или ревертаза, с помощью которой осуществляется процесс обратной транскрипции, т. е. на матрице геномной РНК синтезируется комплементарная однонитевая ДНК (кДНК). Комплементарная нить ДНК копируется с образованием двунитевой ком­плементарной ДНК, которая интегрирует в клеточный геном и в его составе транскриби­руется в иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Синтез белков для этих вирусов осуществляется по схеме:

геномная РНК вируса -> комплементарная ДНК -» транскрипция иРНК

-»трансляция белка вируса.

Репликация вирусных геномов, т. е. синтез ви­русных нуклеиновых кислот, приводит к на­коплению в клетке копий исходных вирусных геномов, которые используются при сборке вирионов. Способ репликации генома зависит от типа нуклеиновой кислоты вируса, наличия вирусоспецифических или клеточных полимераз, а также от способности вирусов индуцировать образование полимераз в клетке.

Механизм репликации отличается у вирусов, имеющих:

1) двунитевую ДНК;

2) однонитевую ДНК;

3) плюс-однонитевую РНК;

4) минус-одноните-вую РНК;

5) двунитевую РНК;

6) идентичные плюс-нитевые РНК (ретровирусы).

1. Двунитевые ЛНК-вирусы . Репликация двунитевых вирусных ДНК происходит обычным полуконсервативным механизмом: после рас- плетения нитей ДНК к ним комплементарно достраиваются новые нити. Каждая вновь син­тезированная молекула ДНК состоит из одной родительской и одной вновь синтезирован­ной нити. К этим вирусам относится большая группа вирусов, которые содержат двунитевую ДНК в линейной (например, герпесвирусы, аденовирусы и поксвирусы) или в кольцевой форме, как папилломавирусы. У всех вирусов, кроме поксвирусов, транскрипция вирусного генома происходит в ядре.

Уникальный механизм репликации харак­терен для гепаднавирусов (вируса гепатита В). Геном гепаднавирусов представлен дву-нитевой кольцевой ДНК, одна нить которой короче (неполная плюс-нить) другой нити. Первоначально достраивается (рис. 3.7). Затем полная двунитевая ДНК с помощью клеточ­ной ДНК-зависимой РНК-полимеразы транс­крибируется с образованием небольших моле­кул иРНК и полной однонитевой плюс-РНК. Последняя называется прегеномной РНК; она является матрицей для репликации генома ви­руса. Синтезированные иРНК участвуют в про­цессе трансляции белков, в том числе вирусной РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратной транскриптазы). С помощью этого фермента мигрирующая в цитоплазму прегеномная РНК обратно транскрибируется в минус-нить ДНК, которая, в свою очередь, служит матрицей для синтеза плюс-нити ДНК. Этот процесс за­канчивается образованием двунитевой ДНК, содержащей неполную плюс-нить ДНК.

Однонитевые ДНК-вирусы . Единствен­ными представителями однонитевых ДНК-вирусов являются парвовирусы. Парвовирусы используют клеточные ДНК-полимеразы для создания двунитевого вирусного генома, так называемой репликативной формы послед­ него. При этом на исходной вирусной ДНК (плюс-нить) комплементарно синтезируется минус-нить ДНК, служащая матрицей для синтеза плюс-нити ДНК нового вириона. Параллельно синтезируется иРНК, происхо­дит трансляция вирусных пептидов.

Плюс-однонитевые РНК-вирусы . Эти виру­сы включают большую группу вирусов - пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы (рис.3.8), у которых геномная плюс-нить РНК вы­полняет функцию иРНК. Например, РНК полиовирусов после проникновения в клетку связывается с рибосомами, работая как иРНК, и на ее основе синтезируется большой поли­пептид, который расщепляется на фрагменты: РНК-зависимую РНК-полимеразу, вирусные протеазы и капсидные белки. Полимераза на основе геномной плюс-нити РНК синтези­рует минус-нить РНК; формируется времен­но двойная РНК, названная промежуточным репликативным звеном. Это промежуточное репликативное звено состоит из полной плюс-нити РНК и многочисленных частично завер­шенных минус-нитей. Когда образованы все минус-нити, они используются как шаблоны для синтеза новых плюс-нитей РНК. Этот механизм используется как для размножения геномной РНК вируса, так и для синтеза боль­шого количества вирусных белков.

Минус-однонитевые РНК-вирусы. Минус -однонитевые РНК-вирусы (рабдовирусы, парамиксовирусы, ортомиксовирусы) имеют в своем составе РНК-зависимую РНК-полиме­разу. Проникшая в клетку геномная минус- нить РНК трансформируется вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразой в неполные и полные плюс-нити РНК. Неполные копии выполняют роль иРНК для синтеза вирусных белков. Полные копии являются матрицей (промежуточная стадия) для синтеза минус-нитей геномной РНК потомства

Двунитевые РНК-вирусы. Механизм реп­ликации этих вирусов (реовирусов и ротави-русов) сходен с репликацией минус-однонитевых РНК-вирусов. Отличие состоит в том, что образовавшиеся в процессе транскрипции плюс-нити функционируют не только как иРНК, но и участвуют в репликации: они яв­ляются матрицами для синтеза минус-нитей РНК. Последние в комплексе с плюс-нитями РНК образуют геномные двунитевые РНК вирионов. Репликация вирусных нуклеиновых кислот этих вирусов происходит в цитоп­лазме клеток.

6 . Ретровирусы (плюс-нитевые диплоидные РНК-содержащие вирусы). Обратная транс-криптаза ретровирусов синтезирует (на матри­це РНК-вируса) минус-нить ДНК, с которой копируется плюс-нить ДНК с образованием двойной нити ДНК, замкнутой в кольцо (рис. 3.10). Далее двойная нить ДНК интегриру­ет с хромосомой клетки, образуя провирус. Многочисленные вирионные РНК образуются в результате транскрипции одной из нитей интегрированной ДНК при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Формирование вирусов. Вирионы формиру­ются путем самосборки: составные части вириона транспортируются в места сборки ви­руса - участки ядра или цитоплазмы клетки. Соединение компонентов вириона обуслов­ лено наличием гидрофобных, ионных, водо­родных связей и стерического соответствия.

Существуют следующие общие принципы сборки вирусов :

Формирование вирусов- многоступенча­тый процесс с образованием промежуточных форм, отличающихся от зрелых вирионов по составу полипептидов.

Сборка просто устроенных вирусов за­ключается во взаимодействии вирусных нук­леиновых кислот с капсидными белками и в образовании нуклеокапсидов.

У сложноустроенных вирусов сначала фор­мируются нуклеокапсиды, которые взаимо­действуют с модифицированными мембранами клеток (будущей липопротеиновой оболочкой вируса).

Причем сборка вирусов, реплициру­ющихся в ядре клетки, происходит с участием мембраны ядра, а сборка вирусов, репликация которых идет в цитоплазме, осуществляется с участием мембран эндоплазматической сети или плазматической мембраны, куда встраиваются гликопротеины и другие белки оболочки вируса.

У ряда сложноустроенных вирусов минус-нитевых РНК-вирусов (ортомиксовирусов, парамиксовирусов) в сборку вовлекается так назы­ваемый матриксный белок (М-белок), который расположен под модифицированной клеточной ембраной. Обладая гидрофобными свойствами, он выполняет роль посредника между нуклеокапсидом и вирусной липопротеиновой оболочкой.

□ Сложноустроенные вирусы в процессе формирования включают в свой состав неко­торые компоненты клетки хозяина, например липиды и углеводы.

Выход вирусов из клетки. Полный цикл реп­родукции вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа и др.) или через несколько су­ток (гепатовирусы, вирус кори и др.). Процесс репродукции вирусов заканчивается выходом их из клетки, который происходит взрывным путем или почкованием, экзоцитозом.

Взрывной путь: из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. По взрывному пути выходят из клетки просто устроенные вирусы, не имею­щие липопротеиновой оболочки.

Почкование, экзоцшпт присущи вирусам, имеющим липопротеиновую оболочку, которая является производной от клеточных мембран. Сначала образовавшийся нуклеокапсид или сердцевина вириона транспортируется к кле­точным мембранам, в которые уже встроены вирусоспецифические белки. Затем в области контакта нуклеокапсида или сердцевины ви­риона с клеточной мембраной начинается вы­пячивание этих участков. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса. При этом клетка способна длительно сохранять жизнеспособность и про­дуцировать вирусное потомство.

Почкование вирусов, формирующихся в цитоплазме, может происходить либо через плазматическую мембрану (например, парамиксовирусы, тогавирусы), либо через мембраны эндоплазматической сети с последующим их выходом на поверх­ность клетки (например, буньявирусы).

Вирусы, формирующиеся в ядре клетки (например, герпесвирусы), почкуются в перинуклеарное пространство через модифициро­ванную ядерную мембрану, приобретая таким образом липопротеиновую оболочку. Затем они транспортируются в составе цитоплазма-тических везикул на поверхность клетки.

Из нескольких сотен известных в настоящее время вирусов человека и животных РНК-геном содержит около 80% вирусов. Способность РНК хранить наследственную информацию является уникальной особенностью вируса.

У просто организованных и некоторых сложно органи­зованных вирусов вирусная РНК в отсутствие белка может вызвать инфекционный процесс. Впервые инфекционная активность РНК вируса табачной мозаики была продемонстрирована X. Френкель-Конратом и соавт. в 1957 г. и А. Гирером и Г. Шраммом в 1958 г. Впоследствии положение об инфекционной активности РНК было пере­несено на все РНК-содержащие вирусы, однако долголет­ние усилия доказать это для таких вирусов, как вирусы гриппа, парамиксовирусы, рабдовирусы (так называемые минус-нитевые вирусы), оказались бесплодными: у этих ви­русов инфекционной структурой являются не РНК, а комплекс РНК с внутренними белками. Таким образом, геномная РНК может обладать инфекционной активно­стью в зависимости от своей структуры.

Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены однонитчатые и двунитчатые, ли­нейные, фрагментированные и кольцевые РНК. РНК-геном в основном является гаплоидным, геном ретровирусов - диплоидный, т. е. состоит из двух идентичных молекул РНК.

Однонитчатые РНК. Молекулы однонитчатых вирусных РНК существуют в форме одиночной полинуклеотидной цепи со спирализованными ДНК-подобными участками. При этом некомплементарные нуклеотиды, разделяющие комплементарные участки, могут выводиться из состава спирализованных участков в форме различных «петель» и «выступов» Суммарный процент спирализации вирусных РНК не обнаруживает каких-либо особенностей по сравнению с таковыми у клеточных РНК.

Вирусы, содержащие однонитчатые РНК, делятся на две группы. У вирусов первой группы вирусный геном обладает функциями информационной РНК, т. е. может непосредственно переносить закодированную в нем инфор­мацию на рибосомы. По предложению Д. Балтимора РНК со свойствами информационной условно обозначена знаком «плюс» и в связи с этим вирусы, со­держащие такие РНК (пикорнавирусы, тогавирусы, коро-навирусы, ретровирусы), обозначены как «плюс-нитевые» вирусы, или вирусы с позитивным геномом.

Вторая группа РНК-содержащих вирусов содержит ге­ном в виде однонитчатой РНК, которая сама не обладает функциями иРНК. В этом случае функцию иРНК выпол­няет РНК, комплементарная геному. Синтез этой РНК (транскрипция) осуществляется в зараженной клетке на матрице геномной РНК с помощью вирусспецифического фермента - транскриптазы. В составе «минус-нитевых» вирусов обязательно присутствие собственного фер­мента, осуществляющего транскрипцию геномной РНК и синтез иРНК, так как аналога такого фермента в клетках нет. Геном этих вирусов условно обозначают как «минуса-РНК, а вирусы этой группы как «минус-нитевые» вирусы, или вирусы с негативным геномом. К этим вирусам отно­сятся ортомиксовирусы, парамиксовирусы, буньявирусы, рабдовирусы. РНК этих вирусов не способна вызвать инфекционный процесс.

В соответствии с разными свойствами вирусных РНК между двумя группами вирусов есть и структурные разли­чия. Поскольку РНК «плюс-нитевых» вирусов выполняет функцию иРНК, она имеет специфические структурные особенности, характерные для 5"- и З"-концов этих РНК. На З"-конце информационных РНК имеются поли (А), количество которых достигает 200 и выше. Эти модификации концов иРНК, осуществляе­мые после синтеза полинуклеотидной цепи, имеют сущест­венное значение для функции иРНК: «шапочка» нужна для специфического узнавания иРНК рибосомами, функ­ции поли (А) менее точно определены и, по-видимому, заключаются в придании стабильности молекулам иРНК.

Такими же модифицированными концами обладают ге­номные РНК «плюс-нитевых» вирусов. Исключение со­ставляет 5"-конец геномной РНК вируса полиомиелита, которая не содержит «шапочку», и вместо нее имеет на 5"-конце ковалентно присоединенный к остатку урацила низкомолекулярный терминальный белок. Геномные РНК «минус-нитевых» вирусов не имеют ни «шапочки», ни по­ли (А); модифицированные концы характерны для иРНК этих вирусов, синтезирующихся в клетке на матрице вирионной РНК и комплементарных ей. Геномная РНК ретровирусов, хотя и является «плюс-нитевой», однако не содержит «шапочку»; эту структуру содержит гомологич­ная РНК, синтезируемая на матрице интегрированной про-вирусной ДНК.

Существуют вирусы, содержащие как «плюс-нитевые», так и «минус-нитевые» РНК гены (амбисенс-вирусы). К ним относятся аренавирусы.

В основном однонитчатые РНК являются линейными молекулами, однако РНК-фрагменты буньявирусов обна­ружены в виде кольцевой формы. Кольцевая форма воз­никает за счет образования водородных связей между концами молекул.

Двунитчатые РНК. Этот необычный для клетки тип нуклеиновой кислоты, впервые обнаруженный у реовирусов, широко распространен среди вирусов животных, растений и бактерий. Вирусы, содержащие подобный геном, называют диплорнавирусы.

Общей особенностью диплорнавирусов является фрагментированное состояние генома. Так, геном реовирусов состоит из 10 фрагментов, ротавирусов - из 11 фрагмен­тов.

Молекулярная масса РНК таких вирусов варьирует в широких пределах.

БЕЛКИ

В зараженной клетке вирусный геном кодирует синтез двух групп белков: 1) структурных, которые входят в со­став вирусных частиц потомства, и 2) неструктурных, которые обслуживают процесс внутриклеточной репродук­ции вируса на разных его этапах, но в состав вирусных частиц не входят.

Структурные белки. Количество структурных белков в составе вирусной частицы варьирует в широких пределах в зависимости от сложности организации вириона. Наибо­лее просто организованный вирус табачной мозаики со­держит всего один небольшой белок с молекулярной массой 17-18- 10 3 , некоторые фаги содержат 2-3 белка, просто организованные вирусы животных - 3-4 белка. Сложно устроенные вирусы, такие как вирусы оспы, содержат более 30 структурных белков.

Структурные белки делятся на 2 группы:

1) капсидные белки, образующие капсид, т. е. футляр для нуклеиновой кислоты вируса (от лат. capsa - вме­стилище), и входящие в состав капсида геномные белки, и ферменты;

2) суперкапсидные белки, входящие в состав суперкапсида, т. е. наружной вирусной оболочки.

Поскольку суперкапсид называют также «пеплос» (от греч. peplos - покров, мантия), эти белки называют пепломерами.

Просто организованные вирусы, представляющие собой нуклеокапсид, содержат только капсидные белки. Сложно организованные вирусы содержат капсидные и суперкапслдные белки.

Капсидные белки. Первоначальное представление о том, что капсидные белки являются всего лишь инерт­ной оболочкой для вирусной нуклеиновой кислоты, сложи­лось на основании изучения наиболее просто организо­ванного вируса табачной мозаики, частица которого со­стоит из одной молекулы РНК и одного типа белка, образующего чехол для РНК. Однако такое представление неправильно. Хотя основной функцией капсидных белков является функция защиты вирусного генома от неблаго­приятных воздействий внешней среды, у многих вирусов в составе капсида есть белки и с другими функциями. Поэтому термин «капсид» далеко выходит за пределы представления о нем как о футляре или чехле для вирус­ной нуклеиновой кислоты.

В составе капсида некоторых вирусов (пикорнавирусы, паповавирусы, аденовирусы) содержатся белки, ковалентно связанные с вирусным геномом (геномные белки). Эти белки являются терминальными, т. е. соединенными с концом вирусной нуклеиновой кислоты. Функции их неразрывно связаны с функциями генома и их регуля­цией.

У ряда сложно организованных вирусов в составе кап­сида имеются ферменты, осуществляющие транскрипцию и репликацию вирусного генома - РНК и ДНК (РНК-и ДНК-полимеразы), а также ферменты, модифицирую­щие концы иРНК. Если ферменты и геномные белки представлены единичными молекулами, то капсидные бел­ки представлены множественными молекулами. Эти белки и формируют капсидную оболочку, в которую у сложно организованных вирусов вставлены молекулы белков с дру­гими функциями.

Основным принципом строения капсидной оболочки вирусов является принцип субьединичности, т. е. построе­ние капсидной оболочки из субъединиц-капсомеров, обра­зованных идентичными полипептидными цепями. Пра­вильно построенные белковые субъединицы - капсомеры возникают благодаря способности вирусных капсидных белков к самосборке. Самосборка объясняется тем, что упорядоченная структура - капсид имеет наименьшую свободную энергию по сравнению с неупорядоченными белковыми молекулами. Сборка капсидной оболочки из субъединиц запрограммирована в первичной структуре белка и происходит самопроизвольно или при взаимо­действии с нуклеиновой кислотой.

Принцип субъединичности в строении вирусного капси­да является универсальным свойством капсидных белков и имеет огромное значение для вирусов. Благодаря этому свойству достигается огромная экономия генетического материала. Если бы капсидная оболочка была построена из разных белков, то на кодирование ее потребовалась бы основная часть генетической информации, заложенной в вирусном геноме. В действительности на кодирование, например, одной полипептидной цепи вируса табачной мозаики, расходуется менее 10% генома. Далее, в меха­низме самосборки заложена возможность контроля за полноценностью вирусных полипептидов: дефектные и чу­жеродные полипептидные цепи при таком способе сборки вирионов будут автоматически отбрасываться.

Описанная способность к самосборке в пробирке и в зараженной клетке характерна только для простых виру­сов. Сборка сложно организованных вирусов является го­раздо более сложным многоступенчатым процессом, хотя отдельные ее этапы, например формирование капсидов и нуклеокапсидов, также основаны на самосборке.

Суперкапсидные белки. Гликопротеиды. Суперкапсидные белки, или пепломеры, располагаются в липопротеидной оболочке (суперкапсиде или пеплосе) сложно устроенных вирусов. Они либо пронизывают насквозь липидный бислой как, например, гликопротеиды альфа-вирусов (вируса леса Семлики), либо не доходят до внутренней поверхности. Эти белки являются типичны­ми внутримембранными белками и имеют много общего с клеточными мембранными белками. Как и последние, суперкапсидные белки обычно гликозилированы. Углевод­ные цепочки прикреплены к молекуле полипептида в опре­деленных участках. Гликозилирование осуществляют кле­точные ферменты, поэтому один и тот же вирус, проду­цируемый разными видами клеток, может иметь разные у углеводные остатки: может варьировать как состав угле­водов, так и длина углеводной цепочки и место прикреп­ления ее к полипептидному остову.

У большинства вирусов гликопротеиды формируют «шипы» на поверхности вирусной частицы, длина которых достигает 7-10 им. Шипы представляют собой морфоло­гические субъединицы, построенные из нескольких моле­кул одного и того же белка. Вирусы гриппа имеют два типа шипов, построенных соответственно из гемагглютинина и нейраминидазы. Парамиксовирусы также имеют два типа шипов, построенных соответственно из двух глико-протеидов (HN и F), рабдовирусы имеют только один гликопротеид и, соответственно, один тип шипов, а альфа-вирусы имеют два или три гликопротеида, формирующих один тип шипов.

Гликопротеиды являются амфипатическими молекула­ми: они состоят из наружной, гидрофильной части, кото­рая содержит на конце аминогруппу (N-конец), и погру­женной в липидный бислой, гидрофобной части, которая содержит на погруженном конце гидроксильную группу (С-конец). С-концом полипетид «заякоривается» в липидном бислое. Есть, однако, и исключения из этого общего положения: нейраминидаза вируса гриппа взаимодействует с липидным бислоем не С-, а N-концом.

Основной функцией гликопротеидов является взаимо­действие со специфическими рецепторами клеточной поверхности. Благодаря этим белкам осуществляется рас­познавание специфических клеточных рецепторов и прик­репление к ним вирусной частицы, т. е. адсорбция вируса на клетке. Поэтому гликопротеиды, выполняющие эту функцию, называют вирусными прикрепительными белка­ми.

Другой функцией гликопротеидов является участие в слиянии вирусной и клеточной мембран, т. е. в событии, ведущем к проникновению вирусных частиц в клетку. Ви­русные белки слияния ответственны за такие процессы, как гемолиз и слияние плазматических мембран соседних кле­ток, приводящие к образованию гигантских клеток, синцитиев и симпластов.

«Адресная функция» вирусных белков. Вирусы вызывают инфекционный процесс у относительно небольшого круга хозяев. Вирус должен «узнать» чувст­вительную клетку, которая сможет обеспечить продукцию полноценного вирусного потомства. Если бы вирус прони­кал в любую клетку, которая встретилась на его пути, это привело бы к исчезновению вирусов в результате деструк­ции "«родительской» вирусной частицы и отсутствия вирус­ного потомства. В процессе эволюции у вирусов выраба­тывалась так называемая адресная функция, т. е. поиск чувствительного хозяина среди бесконечного числа нечув­ствительных клеток. Эта функция реализуется путем на­личия специальных белков на поверхности вирусной ча­стицы, которые узнают специфический рецептор на по­верхности чувствительной клетки.

Неструктурные белки. Неструктурные белки изучены гораздо хуже, чем структурные, поскольку их выделяют не из очищенных препаратов вирусов, а из зараженных клеток, и возникают трудности в их идентификации и очи­стке от клеточных белков.

К неструктурным белкам относятся:

1) предшественники вирусных белков, которые отлича­ются от других неструктурных белков нестабильностью в зараженной клетке в результате быстрого нарезания на структурные белки;

2) ферменты синтеза РНК и ДНК (РНК- и ДНК- полимеразы), обеспечивающие транскрипцию и реплика­цию вирусного генома;

3) белки-регуляторы;

4) ферменты, модифицирующие вирусные белки, на­пример протеиназы и протеинкиназы.

Однако многие неструктурные белки при ряде вирус­ных инфекций еще не идентифицированы и функции их не определены.

Из известных в настоящее время вирусов человека и животных геном 80% вирусов содержит РНК. Использование РНК в качестве носителя генетической информации является уникальной особенностью вирусов. Структура вирусных РНК чрезвычайно разнообразна. У вирусов обнаружены одно- и двунитевые, линейные, фрагментированные и кольцевые РНК. Как правило, геном РНК-содержащих вирусов является гаплоидным, за исключением ретровирусов , у которых он представлен двумя молекулами идентичных РНК и является диплоидным. Размеры геномной вирусной РНК имеют существенные ограничения и не превышают 30000 н.о. (см. " Нуклеиновые кислоты вирионов ").

По своему происхождению одноцепочечные вирионные РНК могут представлять либо мРНК (РНК позитивной полярности), способную обеспечить синтез белков на рибосомах , либо РНК негативной полярности, которая обычно возникает в качестве интермедиата при репликации РНК вирусных геномов. Исключение составляют ретровирусы , у которых в качестве репликативного интермедиата выступает ДНК-копия вирусной РНК. Необходимо отметить, что вирусная геномная РНК позитивной полярности после введения в чувствительные клетки способна вызывать инфекционный процесс, в результате которого формируются полноценные вирусные частицы. Впервые инфекционность вирусных РНК была продемонстрирована X. Френкель-Конратом и соавт. в 1957 г., а также А. Гирером и Г. Шраммом в 1958 г. с использованием геномной РНК ВТМ . Геномная РНК негативной полярности не обладает инфекционностью. Например, геномная РНК вирусов гриппа , парамиксовирусов , рабдовирусов , представленная минус-цепями, полностью лишена инфекционной активности. У этих вирусов для инфекционности необходим комплекс геномной РНК с вирусными белками, способными обеспечить эффективную транскрипцию вирионной РНК. Таким образом, инфекционность геномной РНК зависит от ее происхождения и функций.

Структурная организация геномных РНК находится в полном соответствии с их полярностью. Вирусная геномная РНК позитивной полярности, которая выполняет функции мРНК, имеет все специфические структурные особенности, характерные для матриц трансляции: 5"-концевой нуклеотид модифицирован присоединением 5"-метилгуанозинового остатка (5"-m7GpppGm), получившего название кэпа (от англ. cap - шапка). З"-конец таких вирионных РНК обычно снабжен poly(A)-последовательностью, характерной для мРНК эукариот. Имеются последовательности, обеспечивающие связывание с рибосомой , участки регуляции и терминации трансляции . В последовательностях вирионных РНК позитивной полярности можно также обнаружить такие, которые обеспечивают специфическое взаимодействие с вирусными белками, участвующими в сборке вирусных частиц. За счет этого осуществляется высокоселективное попадание в состав вирионов только вирусных РНК. У некоторых вирусов с плюс-РНК геномом можно наблюдать некоторые отклонения от приведенной схемы. В частности, геномная РНК вируса полиомиелита на 5"-конце вместо канонической структуры кэпа содержит терминальный белок VPg , присоединенный к концевому остатку урацила . У некоторых групп вирусов отсутствует poly(A)-фрагмент на З"-конце. Геномные РНК отрицательной полярности лишены всех характерных для мРНК атрибутов посттрансляционной модификации (кэпа, poly(A)-последовательностей и т. д.).

Обычно у одного вида вируса геном бывает представлен только одним типом РНК - либо положительной, либо отрицательной полярности. Однако имеется ряд вирусов с так называемым амбиполярным геномом (например, у тосповирусов из трех сегментов РНК один имеет отрицательную полярность, а два - амбиполярны). Это означает, что мРНК являются фрагментами как геномной, так и комплементарной ей цепи. Сходная ситуация наблюдается и у аренавирусов .

Среди вирусов животных, растений, грибов и бактерий широко распространены имеющие в качестве генома двунитевые РНК. Этот необычный для клетки тип нуклеиновой кислоты, впервые обнаруженный у реовирусов . Вирусы, содержащие подобный геном, называют диплорнавирусы . Одной из особенностей диплорнавирусов является фрагментированное состояние генома. Так, геном реовирусов состоит из 10 фрагментов, ротавирусов - из 11.

Укладка нуклеиновых кислот в составе вириона носит строго упорядоченный характер, который обеспечивается за счет образования комплексов нуклеиновой кислоты с так называемыми нуклеокапсидными белками. Помимо вирусных нуклеиновых кислот в составе вирионов могут присутствовать и клеточные нуклеиновые кислоты. В вирионах обнаруживают рибосомные РНК (28S, 18S), транспортные РНК и низкомолекулярные РНК (4S, 5S). В случае аренавирусов в составе вириона присутствуют целые рибосомные субъединицы. Появление клеточных компонентов в вирионах часто отражает процессы случайного захвата клеточного материала при их сборке. Однако в ряде случаев такое включение клеточных компонентов является необходимым условием поддержания инфекционности вирусов.

17.1.1. Пикорнавирусы (семейство Picornaviridae)

Picornaviridae (исп. pico - малый, rna - рибонуклеиновая кислота) - семейство бе-зоболочечных вирусов, содержащих одно-нитевую плюс РНК. Семейство насчитывает более 230 представителей и состоит из 8 ро­дов: Enterovirus (111 серотипов), Rhinovirus (105 серотипов), Aphtovirus (7 серотипов), Hepatovirus (2 серотипа - 1 человека. 1 - обе­зьяны), Cardiovirus (2 серотипа); Parecovirus, Erbovirus, Kobuvirus - названия новых родов. Роды состоят из видов, виды - из серотипов.

Структура. Пикорнавирусы относятся к мелким просто организованным вирусам. Диаметр вируса - около 30 нм. Вирион состо­ит из икосаэдрического капсида, окружающе­го инфекционную однонитевую плюс РНК с протеином VPg (рис. 17.1).

Капсид состоит из 12 пятиугольников (пен-тамеров), каждый из которых, в свою очередь, состоит из 5 белковых субъединиц - прото-меров. Протомеры образованы 4 вирусными полипептидами: VP1, VP2, VP3, VP4.

Репродукция. Вирус взаимодействует с ре­цепторами на поверхности клетки (рис. 17.2). Геном вируса может поступить в клетку путем эндоцитоза (1) с последующим выходом нук­леиновой кислоты (2) из вакуоли или путем инъекции РНК через цитоплазматическую мембрану (1) клетки. На конце РНК имеется вирусный протеин (3) - VPg. Геном исполь­зуется, как иРНК, для синтеза белка {4, 5). Один большой полипротеин (4) транслиру­ется с вирусного генома. Затем полипротеин расщепляется на индивидуальные вирусные протеины, включая РНК-зависимую поли-меразу Полимераза синтезирует минус-нить матрицу с поверхности плюс-нити и репли­цирует геном. VPg ковалентно присоединяет­ся к 5"-концу вирусного генома. Структурные

белки собираются в капсид (<5), в него вклю­чается геном, образуя вирион. Вирионы ос­вобождаются из клетки посредством ее ли­зиса. Репродукция происходит в цитоплазме клеток и сопровождается цитопатическим действием. В культуре клеток под агаровым покрытием вирусы образуют бляшки.

17.1.1.1. Энтеровирусы

Энтеровирусы (от греч. enteron - кишка) - группа вирусов, обитающая преимуществен­но в кишечнике человека и вызывающая раз­нообразные по клиническим проявлениям болезни человека.

Энтеровирусы - РНК-содержащие вирусы семейства Picornaviridae рода Enterovirus. Род включает вирусы полиомиелита, Коксаки А и В (по названию населенного пункта в США, где они были впервые выделены), ECHO (аб­бревиатура от англ. Enteric cytopathogenic human orphan viruses - кишечные цитопатогенные человеческие вирусы сироты), энтеровирусы типов 68, 69, 70, 71 и др. В настоящее время имеются другие варианты классификации ро­да Enterovirus: например, энтеровирусы чело­века представлены видами полиовируса А, В, С и D, состоящими из серотипов.

Морфология и химический состав. Энтеро­вирусы - мелкие и наиболее просто органи­зованные вирусы, имеют сферическую форму, диаметр 20-30 нм, состоят из одноцепочечной плюс-нитевой РНК и капсида с кубическим типом симметрии. Вирусы не имеют супер-капсидной оболочки. В их составе нет углево­дов и липидов, поэтому они нечувствительны к эфиру и другим растворителям жира.

Культивирование. Большинство энтеровиру-сов (за исключением вирусов Коксаки А) хо­рошо репродуцируется в первичных и переви­ваемых культурах клеток из тканей человека и сопровождается цитопатическим эффектом. В культурах клеток под агаровым покрытием энтеровирусы образуют бляшки.

Антигенная структура. Энтеровирусы имеют общие для всего рода группоспецифический и типоспецифические антигены.

Резистентность. Энтеровирусы устойчивы к факторам окружающей среды в широком диапазоне рН - от 2,5 до 11, поэтому они длительно (месяцами) сохраняются в воде,

почве, некоторых пищевых продуктах и на предметах обихода.

Многие дезинфектанты (спирт, фенол, по­верхностно-активные вещества) малоэффек­тивны в отношении энтеровирусов, однако последние погибают при действии УФ-лучей. высушивания, окислителей, формалина, тем­пературе -50 °С в течение 30 мин, а при кипя­чении - в течение нескольких секунд.

Восприимчивость животных. Энтеровирусы различаются по патогенности для лаборатор­ных животных. Вирусы Коксаки по патоген­ности для новорожденных мышей разделены на группы А и В. Вирусы ECHO непатогенны для всех видов лабораторных животных.

Эпидемиология и патогенез. Заболевания, вызываемые энтеровирусами, распространены повсеместно, отличаются массовым характе­ром с преимущественным поражением детей.

Источником инфекции являются больные и носители. Из организма больного возбуди­тели выделяются с носоглоточной слизью и фекалиями, из организма вирусоносителя - с фекалиями.

Энтеровирусы передаются через воду, поч­ву, пищевые продукты, предметы обихода, загрязненные руки, через мух.

Водные и пищевые эпидемические вспышки энтеровирусных инфекций регистрируются в течение всего года, но наиболее часто в летние месяцы. В первые 1-2 недели болезни энтеро­вирусы выделяются из носоглотки, обуславли­вая воздушно-капельный путь передачи.

Возбудители инфекции проникают в организм человека через слизистые оболочки носоглотки и тонкой кишки, размножаются в их эпители­альных клетках и регионарных лимфатических узлах, затем попадают в кровь. Последующее распространение вирусов определяется их свойс­твами и состоянием больного.

Клиника. Энтеровирусы вызывают заболева­ния, характеризующиеся многообразием кли­нических проявлений, так как могут поражать различные органы и ткани: ЦНС (полиомие­лит, полиомиелитоподобные заболевания (ми-алгия, миокардит), органы дыхания (острые респираторные заболевания), пищеваритель­ный тракт (гастроэнтерит, диарея), кожные и слизистые покровы (конъюнктивит, лихора­дочные заболевания с сыпью и без нее) и др.

Иммунитет. После перенесенной энтерови-русной инфекции формируется стойкий, но типоспецифический иммунитет.

Методы диагностики - вирусологический и сероло­гический с парными сыворотками больного. Вирусы выделяют из носоглоточной слизи в первые дни болезни, из кала, цереброспи­нальной жидкости. У погибших больных ви­русы выделяют из пораженных органов. При серодиагностике характерно нарастание тит­ров антител к энтеровирусам в 4 раза и более с 4-5-го до 14-го дня болезни.

Лечение. Патогенетическое. Применяют препараты интерферона в первые дни заболе­вания и другие противовирусные препараты.

Профилактика. Для профилактики энтеро-вирусных инфекций (за исключением поли­омиелита) специфические средства не приме­няют. Большое значение имеет неспецифичес­кая профилактика: своевременное выявление и изоляция больных, санитарный надзор за работой пищевых предприятий, водоснабже­нием, удалением нечистот и отбросов. Детям, общавшимся с больными, рекомендуют ин-терфероновые препараты.

17.1.1.1.1. Вирусы полиомиелита

Полиомиелит - острое лихорадочное за­болевание, которое иногда сопровождается поражением серого вещества (от греч. polios - серый) спинного мозга и ствола головного мозга, в результате чего развиваются вялые параличи и парезы мышц ног, туловища, рук.

Таксономия. Полиомиелит известен с глубо­кой древности. Вирусную этиологию болез­ни доказали К. Ландштайнер и Э. Поппер в 1909 г. Возбудитель полиомиелита относится к семейству Picornaviridae, роду Enterovirus, виду Poliovirus.

Структура. По структуре полиовирусы - ти­пичные представители рода Enterovirus.

Антигенные свойства. Различают 3 серотипа внутри вида: 1, 2, 3, не вызывающие перекрес­тного иммунитета. Все серотипы патогенны для обезьян, у которых возникает заболева­ние, сходное по клиническим проявлениям с полиомиелитом человека.

Патогенез и клиника. Естественная воспри­имчивость человека к вирусам полиомиелита высокая. Входными воротами служат слизис­тые оболочки верхних дыхательных путей и пищеварительного тракта. Первичная репро­дукция вирусов происходит в лимфатических узлах глоточного кольца и тонкой кишки. Это обуславливает обильное выделение вирусов из носоглотки и с фекалиями еще до появления клинических симптомов болезни. Из лимфа­тической системы вирусы проникают в кровь (виремия), а затем в ЦНС, где избирательно поражают клетки передних рогов спинного мозга (двигательные нейроны). В результате этого возникают параличи мышц. В случае накопления в крови вируснейтрализующих антител, блокирующих проникновение виру­са в ЦНС, ее поражения не наблюдается.

Инкубационный период продолжается в среднем 7-14 дней. Различают 3 клинические формы полиомиелита: паралитическую (1 % случаев), менингеальную (без параличей), абортивную (легкая форма). Заболевание на­чинается с повышения температуры тела, об­щего недомогания, головных болей, рвоты, болей в горле. Полиомиелит нередко имеет двухволновое течение, когда после легкой формы и наступившего значительного улуч­шения развивается тяжелая форма болезни. Паралитическую форму чаще вызывает вирус полиомиелита серотипа 1.

Иммунитет. После перенесенной болезни остается пожизненный типоспецифический иммунитет. Иммунитет определяется, в ос­новном, наличием вируснейтрализующих ан­тител, среди которых важная роль принадле­жит местным секреторным антителам слизис­той оболочки глотки и кишечника (местный иммунитет). Эффективный местный имму­нитет играет важнейшую роль в прерывании передачи «диких» вирусов и способствует вы­теснению их из циркуляции. Пассивный ес­тественный иммунитет сохраняется в течение 3-5 недель после рождения ребенка.

Микробиологическая диагностика. Материалом для исследования служат кал, отделяемое носог­лотки, при летальных исходах - кусочки го­ловного и спинного мозга, лимфатические узлы.

Вирусы полиомиелита выделяют путем за­ражения исследуемым материалом первич-

ных и перевиваемых культур клеток. О реп­родукции вирусов судят по цитопатическому действию. Идентифицируют (типируют) вы­деленный вирус с помощью типоспецифи-ческих сывороток в реакции нейтрализации в культуре клеток. Важное значение имеет внутривидовая дифференциация вирусов, ко­торая позволяет отличить «дикие» патоген­ные штаммы от вакцинных штаммов, выделя­ющихся от людей, иммунизированных живой полиомиелитной вакциной. Различия между «дикими» и вакцинными штаммами выявля­ют с помощью И ФА, реакции нейтрализации цитопатического действия вируса в культуре клеток со штаммоспецифической иммунной сывороткой, а также в ПЦР.

Серодиагностика основана на использова­нии парных сывороток больных с примене­нием эталонных штаммов вируса в качестве диагностикума. Содержание сывороточных иммуноглобулинов классов IgG, IgA, IgM оп­ределяют методом радиальной иммунодиф-фузии по Манчини.

Лечение. Патогенетическое. Применение гомологичного иммуноглобулина для пре­дупреждения развития паралитических форм весьма ограничено.

Эпидемиология и специфическая профилак­тика. Эпидемии полиомиелита охватывали в 1940-1950-х г.х тысячи и десятки тысяч че­ловек, из которых 10% умирали и пример­но 40 % становились инвалидами. Основной мерой профилактики полиомиелита является иммунизация. Массовое применение вакци­ны против полиомиелита привело к резкому снижению заболеваемости.

Первая инактивированная вакцина для про­филактики полиомиелита была разработана американским ученым Дж. Солком в 1953 г. Однако парентеральная вакцинация этим пре­паратом создавала лишь общий гуморальный иммунитет, не формировала местной резис­тентности слизистых оболочек ЖКТ и не обес­печивала надежной специфической защиты.

Естественно аттенуированные штаммы ви­русов полиомиелита всех трех типов получил в 1956 г. А. Сэбин, а в 1958 г. М. П. Чумаков и А. А. Смородинцев разработали первую перо-ральную живую культуральную вакцину из трех серотипов штаммов Сэбина. Вакцину исполь-

зуют для массовой иммунизации детей, она создает стойкий общий и местный иммунитет.

Всемирная организация здравоохранения в 1988 г приняла решение о глобальной ликви­дации полиомиелита путем охвата прививками всего детского населения планеты. Под ликви­дацией подразумевали прекращение заболева­ний и искоренение вируса полиомиелита.

Использование оральной полиовакцины приве­ло к практически полному исчезновению случаев полиомиелита в развитых странах Европы и в Америке и резкому снижению заболеваемости в развивающихся странах. В России случаи поли­омиелита не регистрируются с 1 июля 2002 г.

У живой полиомиелитной вакцины имеют­ся некоторые недостатки, наиболее серьезным из которых является возникновение случаев вакциноассоциированного полиомиелита у привитых и у контактных лиц, инфициро­ванных вирусами, выделяемыми привитыми детьми. Контактное инфицирование проис­ходит обычно вирусом одного серотипа.

Показано, что у иммунокомпетентных лиц отсутствует длительное носительство полиови-руса после вакцинации, в то время как у лиц с иммунодефицитами вакцинный штамм может выделяться в течение 7-10 лет. Риск развития вакциноассоциированного паралитического по­лиомиелита у лиц с иммунодефицитами, особен­но с нарушениями В-клеточного иммунитета, выше, чем риск у иммунокомпетентных лиц.

Неспецифическая профилактика сводится к санитарно-гигиеническим мероприятиям: обеспечение населения доброкачественными водой, пищевыми продуктами, соблюдение личной гигиены; выявление больных и подоз­рительных на заболевание.

17.1.1.1.2. Вирусы Коксаки А и В

Вирусы Коксаки Picornaviridae рода Enterovirus. Вирусы названы по населенному пункту в США, где они были впервые выделены. По патогенности для новорожденных мышей ви­русы разделены на группы А и В (29 сероти­пов): вирусы Коксаки А вызывают диффузный миозит и очаговый некроз поперечно-полоса­тых мышц; вирусы Коксаки В - поражение ЦНС, развитие параличей, некроз скелетной мускулатуры и - иногда - миокарда и др.

Вирусы Коксаки А вызывают у челове­ка герпангину (герпетиформные высыпания на задней стенке глотки, дисфагия, лихорад­ка), пузырчатку в полости рта и конечнос­тей, полиомиелитоподобные заболевания, диарею у детей; возможна сыпь.

Вирусы Коксаки В вызывают полиомие­литоподобные заболевания, энцефалит, мио­кардит, плевродинию (болезненные приступы в области груди, лихорадка, иногда плеврит).

Микробиологическая диагностика. Вирусо­логический метод: вирус выделяют из фекалий, отделяемого носоглотки, заражают культуры клеток HeLa или почек обезьян (Коксаки В, отдельные серотипы Коксаки А) или мышей-сосунков. Учитывают характер патологичес­ких изменений у зараженных мышей. Вирусы идентифицируют в РТГА, PC К, РН, ИФА.

17.1.1.1.3. Вирусы группы ECHO

Вирусы группы ECHO - РНК-содержащие вирусы семейства Picornaviridaepom Enterovirus; насчитывают более 30 типов. Вирусы ECHO (от англ. Enteric cytopathogenic human orphans virus­es - кишечные цитопатогенные человеческие вирусы-сироты) непатогенны для всех видов лабораторных животных. Вызывают ОРВИ, асептический менингит, полиомиелитоподоб­ные заболевания; возможна сыпь.

1) Вирусо­логический метод: вирус выделяют из це­реброспинальной жидкости, фекалий, отде­ляемого носоглотки; заражают культуры кле­ток почек обезьян. Вирусы идентифицируют в РТГА, РСК, РН, ИФА. 2) Серодиагностика: в сыворотке крови выявляют нарастание титра антител, используя РТГА, РСК, РН, ИФА.

17.1.1.2. Риновирусы

Риновирусы - РНК-содержащие виру­сы семейства Picornaviridae рода Rhinovirus. Последний представлен 2 видами, состоящи­ми из 100 серотипов, наиболее часто вызыва­ющих острые инфекции верхних дыхатель­ных путей (ОРВИ). Рецептором риновирусов является межклеточная адгезивная молекула I (ICAM-I), которая экспрессируется на эпи­телиальных клетках, фибробластах и эндоте-лиальных клетках. Риновирусы могут пере-

даваться двумя механизмами: аэрозольным и
контактно-бытовым. Проникают в организм
через нос, полость рта, конъюнктиву. Процесс
начинается в верхних дыхательных путях.
Микробиологическая диагностика.

1) Вирусологический метод: вирусы выделяют на культуре клеток, обнаруживают в РИФ.

2) Серологический метод: антитела выявляют в парных сыворотках крови пациента с помо­щью реакции нейтрализации.

17.1.1.3. Вирусы ящура

Вирусы ящура - РНК-содержащие вирусы се­мейства Picornaviridae рода Aphtovirus, состоящего из одного вида, представленного 7 серотипами. Вызывают ящур- зоонозную инфекционную болезнь, характеризующуюся лихорадочным состоянием, язвенными (афтозными) пораже­ниями слизистой оболочки рта, кожи кистей и стоп у человека. Вирусы ящура по морфологии и химическому составу сходны с другими пикор-навирусами. Обладают высокой вирулентностью и дерматотропностью.

Вирус может длительно (несколько недель) выживать в объектах окружающей среды, в пищевых продуктах; чувствителен к дезин-фектантам. Естественным резервуаром вируса служат больные животные, особенно крупный рогатый скот. От больных животных вирус выделяется с молоком, со слюной и мочой. Человек заражается при уходе за больными животными, а также при употреблении сыро­го молока и молочных продуктов.

Восприимчивость человека к ящуру невысокая.

Микробиологическая диагностика. 1) Вирус выявляют в содержимом афт, слюне и крови путем заражения морских свинок, мышей-со­сунков или культур клеток. 2) Для серодиаг­ностики исследуют парные сыворотки крови в РСК, РН, РПГА, ИФА.

Профилактика. Профилактика ящура у че­ловека - неспецифическая.

17.1.1.4. Вирус гепатита А

Вирусные гепатиты наносят огромный ущерб здоровью населения и экономике всех стран мира. Они подразделяются на энтераль-ные - гепатиты А и Е и парентеральные - ге­патиты В, С, D, F, G и др. Вирусы паренте­ральных гепатитов описаны в гл. 17.6.

Вирус гепатита А вызывает острую инфек­ционную болезнь, характеризующуюся ли­хорадкой, преимущественным поражением печени, интоксикацией, иногда желтухой и отличающуюся склонностью к эпидемичес­кому распространению. Антропоноз.

Заболевание (под другими названиями) из­вестно с глубокой древности и описано еще Гиппократом в IV-V вв. до н. э. Вирус гепати­та А открыт в 1973 г С. Фейнстоном.

Таксономия, морфология и антигенная струк­тура. Вирус гепатита А относится к семейству Picornaviridae роду Hepatovirus. Типовой вид - вирус гепатита А - имеет один серотип. Это РНК-содержащий вирус, просто организо­ванный, имеет диаметр 27-28 нм и один ви-русоспецифический антиген.

Культивирование. Вирус выращивают в культурах клеток. Цикл репродукции более длительный, чем у энтеровирусов, цитопати-ческий эффект не выражен.

Резистентность. Вирус гепатита А отличает­ся большей, чем у энтеровирусов, устойчивос­тью к нагреванию; он сохраняется при 60 °С в течение 12 ч, инактивируется при кипячении в течение 5 мин. Относительно устойчив во внешней среде (воде, выделениях больных).

Восприимчивость животных. Эксперимен­тальную инфекцию возможно воспроизвести на обезьянах мармозетах и шимпанзе.

Эпидемиология. Источником инфекции являются больные как с выраженными, так и с бессимптомными формами инфекции. Механизм заражения - фекально-оральный. Вирусы выделяются с фекалиями начиная со второй половины инкубационного периода и в начале клинических проявлений: в это время больные наиболее опасны для окру­жающих. С появлением желтухи интенсив­ность выделения вирусов снижается. Вирусы гепатита А передаются через воду, пищевые продукты, предметы обихода, грязные руки; в детских коллективах - через игрушки, гор­шки. Вирусы способны вызывать водные и пищевые эпидемические вспышки.

Гепатит А распространен повсеместно, но особенно в местах с дефицитом воды, пло­хими системами канализации и водоснабже­ния и низким уровнем гигиены населения.

Болеют преимущественно дети в возрасте от 4 до 15 лет. Подъем заболеваемости наблюдает­ся в летние и осенние месяцы.

Патогенез. Вирус гепатита А обладает гепа-тотропизмом. После заражения репликация вирусов происходит в кишечнике, а оттуда че­рез портальную вену они проникают в печень и реплицируются в цитоплазме гепатоцитов. Повреждение гепатоцитов возникает не за счет прямого цитотоксического действия, а в ре­зультате иммунопатологических механизмов.

Клиника. Инкубационный период состав­ляет от 15 до 50 дней, чаще около месяца. Начало острое, с повышением температуры и явлениями со стороны ЖКТ (тошнота, рвота и др.). Возможно появление желтухи на 5-7-й день. Клиническое течение заболевания, как правило, легкое, без особых осложнений; у детей до 5 лет - обычно бессимптомное. Продолжительность заболевания 2-3 недели. Хронические формы не развиваются.

Иммунитет. После инфекции формируется стойкий пожизненный иммунитет, связан­ный с IgG. В начале заболевания в крови появляются IgM, которые сохраняются в ор­ганизме в течение 4-6 месяцев и имеют диа­гностическое значение. У детей первого года жизни обнаруживаются антитела, получен­ные от матери через плаценту. Помимо гумо­рального, развивается и местный иммунитет в кишечнике.

Микробиологическая диагностика. Материа­лом для исследования служат сыворотка и испражнения. Диагностика основана глав­ным образом на определении в крови IgM с помощью ИФА, РИА и иммунной электрон­ной микроскопии. Этими же методами можно обнаружить вирусный антиген в фекалиях. Вирусологическое исследование не прово­дят из-за отсутствия методов, доступных для практических лабораторий.

Лечение. Симптоматическое.

Профилактика. Неспецифическая профи­лактика должна быть направлена на повыше­ние санитарной культуры населения, улучше­ние водоснабжения и условий приготовления пищи.

Для специфической пассивной профилак­тики используют иммуноглобулин по эпид-показаниям. Иммунитет сохраняется около 3

месяцев. Для специфической активной про­филактики разработана и применяется ина-ктивированная культуральная концентриро­ванная вакцина. Разработана также рекомби-нантная генно-инженерная вакцина.

17.1.2. Реовирусы (семейство Reoviridae)

Реовирусы (семейство Reoviridae) - семейство безоболочечных вирусов, содержащих лвуните-вую фрагментированную РНК; включает респи­раторные и кишечные вирусы, а также некоторые арбовирусы. Название семейства произошло от первых букв англ. слов: respiratory, enteric, orphan viruses. Семейство содержит 4 рода: Orthoreovirus, Orbivirus, Colfivirus, Rotavirus.

Род Orthoreovirus представлен вирусами трех серотипов. Они широко распространены, вы­деляясь от людей, млекопитающих в норме или при желудочно-кишечных и респиратор­ных инфекциях. Род Orbivirus получил свое на­звание из-за кольцевидной формы капсомеров вирионов (лат. orbis - кольцо). Род Orbivirus включает возбудителей арбовирусной инфек­ции: вирус Кемерово (переносится клешами, вызывает кемеровскую лихорадку) и вирус си­него языка овец (переносится мокрецами). Род Colfivirus включает вирус колорадской кле­щевой лихорадки, вызывающий арбовирус-ную инфекцию (переносится клещами). Род Rotavirus содержит вирусы, вызывающие рас­пространенные диареи (табл. 17.1).

Структура реовирусов. Вирионы реовирусов имеют сферическую форму (диаметр 70-85нм), двухслойный капсид икосаэдрического типа; оболочки нет (рис. 17.3). Геном представлен двунитевой фрагментированной (10-12 сегмен­тов) линейной РНК. Вирион содержит фермент транскриптазу (РНК-зависимую РНК-полиме-разу). Внутренний капсид и геномная РНК составляют сердцевину вириона. Внутренний капсид реовирусов содержит систему транс-

крипции; белки лямбда-1, лямбда-3, мю-2. От сердцевины отходят шипы, представленные белком лямбда-2. У ротавирусов внутренний капсид включает белки VP-1, VP-2, VP-3, VP-6.

Наружный капсид реовирусов состоит из белков сигма-1, сигма-3, мю-1с, а также бел­ков лямбда-2, отходящих от сердцевины и выступающих в виде шипов. Белок сигма-1 является гемагглютинином и прикрепитель­ным белком. Белок мю-1с определяет способ­ность реовирусов заражать клетки кишечника и впоследствии поражать ЦНС.

У ротавирусов наружный капсид включает белки VP-4 (шипы, выступающие на поверх­ности вириона, являющиеся гемагглютинином и прикрепительным белком) и VP-7 - основ­ной компонент наружного капсида, являющий­ся типоспецифическим антигеном. Ротавирусы и ортореовирусы активизируются протеолизом (инфекционные субвирусные частицы) с уве­личением их инвазионной способности.

Репродукция. Вирионы реовирусов могут адсор­бироваться (с помощью белка сигма-1) на клетке и проникать рецептор-опосредованным эндоцитозом в цитоплазму, где под влиянием ферментов лизосом про­исходит частичная депротеинизация - разрушение на­ружного капсида с образованием субвирусных частиц.

Возможно проникновение вирусов в клетку другим механизмом, например инфекционных субвирусных частиц, не содержащих белка сигма-1. Инфекционные субвирусные частицы ротавирусов проникают через клеточную мембрану (механизм проникновения не­известен) и освобождают сердцевину в цитоплазме, а ферменты сердцевины инициируют продукцию иРНК. С каждого фрагмента геномной РНК считывается ин­дивидуальная и РНК. Транскрипция генома проходит в две фазы (ранняя и поздняя). Минус-нить РНК ис­пользуется как матрица. Сборка вирионов происходит в цитоплазме. Вирусы выходят при лизисе клетки.

Микробиологическая диагностика. Диаг­ностика арбовирусных инфекций, вызываемых отдельными представителями реовирусов, про­водится с помощью вирусологического и серо­логического методов: заражают культуру кле­ток или мышей-сосунков (интрацеребрально); с помощью PC К, РПГА, РН выявляют антитела в парных сыворотках крови больного.

Диагностику ротавирусной инфекции см. ниже.

17.1.2.1. Ротавирусы (род Rotavirus)

Ротавирусы человека вызывают острый энтерит новорожденных и детей раннего возраста. Они являются РНК-содержащими вирусами семейства Reoviridaepona Rotavirus. I Свое название получили из-за строения ви-риона (лат. rota - колесо).

Структура ротавирусов. Вирион ротавиру­сов сферический (диаметр 70 нм), содержит двунитевую фрагментированную (11 сегмен­тов) РНК. Двухслойный капсид (наружный и внутренний) имеет форму колеса с отхо­дящими внутрь «спицами». Вирион имеет 8 белков. Внутренний капсид включает белки VP-1, VP-2, VP-3, VP-6. Наружный капсид включает: 1) белки VP-4 (шипы, выступаю­щие на вирионе, являющиеся гемагглюти-нином и прикрепительным белком); 2) белок VP-7 - основной компонент наружного кап-сида (типоспецифический антиген). Имеются неструктурные белки: NSP1, NSP2, NSP3, NSP4, NSP5, NSP5A. По антигенной структу­ре различают 6 серогрупп (A-F) и 4 серовара ротавирусов.

Репродукция (рис. 17.4). Вирионы могут проникать рецептор-опосредованным эн-доцитозом в клетку (1), где под влиянием ферментов лизосом происходит частичная депротеинизация - разрушение наружного капсида с образованием субвирусных частиц. Однако это «тупик» для ротавирусов. Другой механизм проникновения заключается в том, что вирионы ротавирусов активируются про-теазами (например, в ЖКТ), превращаясь в инфекционные субвирусные частицы, кото­рые пенетрируют клеточную мембрану (2) и в цитоплазме утрачивают наружный капсид

(под действием лизосом), освобождая сердце­вину (3). Ферменты сердцевины инициируют продукцию иРНК, используя в качестве мат­рицы минус-нить РНК. Белки VP-7 и NS28 синтезируются как гликопротеины и экспрес-сируются в эндоплазматическом ретикулуме (4). Плюс-РНК является иРНК. Она включе­на внутрь капсидов как матрица для реплика­ции +/- сегментированного генома. Капсиды ротавирусов агрегируют (5), связываются с белком NS28 в эндоплазматическом ретику­луме и приобретают белок VP-7 наружного капсида. Вирусы выходят при лизисе клетки.

Источник инфекции - больные или вирусо-носители, выделяющие ротавирусы с калом (фекально-оральный механизм передачи). Пути передачи - водный (основной), пи­щевой, контактно-бытовой. Инкубационный период 1-3 дня. Ротавирусы распростране­ны повсеместно, вызывают гастроэнтериты, главным образом у детей (часто в возрасте от 6 месяцев до 2 лет); являются причиной смерти около миллиона людей из-за диа­реи. Размножаются в эпителиоцитах двенад­цатиперстной кишки, вызывая их гибель. Заболевание протекает с рвотой, болями в животе и диареей в течение 1 -2 суток. Частота стула 10-15 раз в сутки.

Микробиологическая диагностика. 1) Вирус обнаруживают в фильтрате фекалиий с помо­щью иммунной электронной микроскопии, ИФА, иммунодиффузионной преципитации в агаре, РСК, РН, РИФ, реакции ко-агглю-тинации, клонированных РНК-зондов. 2) Серологический метод: в сыворотке крови определяют нарастание титра антител с помо­щью ИФА, РСК, РПГА, РН, РИФ.

Лечение. Симптоматическое.

Профилактика. Основой неспецифической профилактики является соблюдение санитар­но-гигиенических правил, санитарных норм водоснабжения и канализации. Специфическая профилактика заключается в применении вак­цин; разработана живая вакцина.

17.1.3. Буньявирусы (семейство Bunyaviridae)

Таксономия и классификация. Семейство Bunyaviridae насчитывает более 250 серотипов ви-

русов, входящих в состав пяти родов: Bunyavirus, Phlebovirus, Nairovirus, Hantavirus, Tospovirus. Типовыми вирусами данных родов являются: вирус Буньямвера, вирус москитной лихорадки Сицилия, вирус болезни овец Найроби и вирус Хантаан соответственно. Тосповирусы непато­генны для человека и поражают растения.

Прототипом вирусов данного семейства яв­ляется впервые выделенный в Центральной Африке и переносимый комарами вирус Буньямвера. Название вируса дано по мест­ности Буньямвера в Уганде.

Морфология. Вирионы имеют овальную или сферическую форму, диаметр 80-120 нм. При электронной микроскопии напоминают пон­чик. Это сложные РНК-геномные вирусы, содержащие три внутренних нуклеокапсида со спиральным типом симметрии. Каждый нуклеокапсид состоит из нуклеокапсидного белка N, уникальной одноцепочечной минус-РНК и фермента транскриптазы (РНК-зави­симой РНК-полимеразы). Три сегмента РНК, связанные с нуклеокапсидом, обозначают по размерам: L (long) - большой, М (me­dium) - средний и S (short) - малый. РНК не обладает инфекционной активностью. В отличие от других вирусов с минус-РНК геномом (Orthomixoviridae, Paramixoviridae и Rhabdoviridae) , буньявирусы не содержат М-белка, поэтому они более пластичны. Сердцевина вириона, содержащая рибонукле-опротеин (РНП), окружена липопротеидной оболочкой, на поверхности которой находят­ся шипы - гликопротеины G1 и G2, которые кодируются М-сегментом РНК.

Антигены. Белок N является носителем группоспецифических свойств и выявляется в РСК. Гликопротеины (G1 и G2) - типос-пецифические антигены, выявляемые в РН и РТГА. Это протективные антигены, обуслав­ливающие гемагглютинирующие свойства, которые у буньявирусов не столь выражены, как у ортомиксо- и парамиксовирусов. Они индуцируют образование вируснейтрализу-ющих антител. Гликопротеины - основные детерминанты патогенности, обуславливаю­щие клеточную органотропность вирусов и эффективность их передачи членистоногими.

На основании анализа перекрестного свя­зывания в РСК буньявирусы объединяют в

роды, внутри которых, на основании пере­крестной РН и РТГА, они распределяются по серогруппам.

Репродукция буньявирусов. Репродукция бу-ньявирусов происходит в цитоплазме клетки, где сначала формируются РНП. При этом образуется три вида иРНК, каждая из ко­торых кодирует соответствующий полипеп­тид - L, N и предшественники белков G1 и G2. Вирусные белки в инфицированной клетке синтезируются быстро. Так, белок N можно выявить уже через 2 ч, a G1 и G2 - че­рез 4 и 6-8 ч соответственно. Созревание вирусов (приобретение внешней липидсодер-жащей оболочки) в результате почкования РНП, в отличие от других вирусов, происхо­дит не на плазматических мембранах клетки, а при прохождении через стенки везикул в области аппарата Гольджи. В последующем вирусные частицы транспортируются к плаз-молемме (клеточной мембране). Выход ви­русных частиц происходит путем экзоцитоза, а иногда- лизиса клетки. Буньявирусы, как и другие представители арбовирусов, облада­ют способностью размножаться в двух тем­пературных режимах: 36-40 и 22-25 °С, что позволяет им репродуцироваться не только в организме позвоночных, но и в организме пе­реносчиков - кровососущих членистоногих насекомых.

Устойчивость вирусов к действию физических и химических факторов. Буньявирусы чувстви­тельны к действию эфира и детергентов, ина-ктивируются при прогревании при темпера­туре 56 °С в течение 30 мин и почти мгновен­но при кипячении, но длительно сохраняют инфекционную активность при заморажива­нии. Буньявирусы стабильны в весьма огра­ниченном диапазоне значений рН - 6,0-9,0, инактивируются обычно применяемыми де­зинфицирующими средствами.

Особенности культивирования буньявирусов и восприимчивость к ним лабораторных жи­вотных. К буньявирусам восприимчивы но­ворожденные белые мыши, белые крысы и хомячки при заражении в головной мозг. Для культивирования вирусов применяют культу­ры клеток из переносчиков, почки эмбрионов человека, ВНК-21, фибробласты куриного эмбриона, где они не оказывают выраженно-

го ЦПД. Вирусы можно культивировать в ку­риных эмбрионах. Универсальной моделью для выделения арбовирусов является заражение новорожденных белых мышей, у которых они вызывают развитие энцефалита, заканчиваю­щегося летально.

Эпидемиология, патогенез и клиника. Бунья­вирусы широко распространены на всех кон­тинентах, а вызываемые ими заболевания имеют природную очаговость. Большая часть вирусов данного семейства относится к эко­логической группе арбовирусов (от англ. ar­thropod-borne viruses - вирусы, рожденные или передаваемые членистоногими), так как они передаются кровососущими членистоногими насекомыми. Последние являются не только их переносчиками, но также основным ре­зервуаром и постоянными хозяевами данных вирусов в природных очагах. Большинство буньявирусов передается комарами. Описана вертикальная (трансовариальная) и трансфа­зовая (от личинки к нимфе и имаго) передача буньявирусов в определенных членистоногих переносчиках. Выделение вирусов в течение зимы и весны из яиц, личинок и нимф кома­ров показывает, что вирусы зимуют в природе in ovo. Найровирусы большей частью пере­даются клещами, а флебовирусы - москита­ми и комарами. Некоторые флебовирусы и буньявирусы могут передаваться мокрецами Culicoides.

Для заболеваний, вызванных данными ви­русами, характерна сезонность, обусловлен­ная изменением активности переносчиков. На территории России основное значение имеют клещи. Позвоночными хозяевами дан­ных вирусов являются грызуны, птицы, зай­цеобразные, жвачные животные, приматы. Заражение человека может происходить не только трансмиссивно через укусы кровосо­сущих членистоногих насекомых, но и при контакте с больными людьми в результате попадания на поврежденную кожу и слизис­тые оболочки крови, а также биологических выделений, содержащих вирус.

Вирусы рода Хантаан составляют исключе­ние из правила в данном семействе, так как их основными хозяевами являются грызуны. Вместе с аренавирусами и филовирусами они выделены в экологическую группу нетранс-

миссивных геморрагических лихорадок или робовирусов (от англ. rodent-borne viruses - вирусы, рожденные грызунами). Никаких свидетельств участия в их передаче членисто­ногих не обнаружено.

Чаще всего вирусы данного семейства вы­зывают развитие бессимптомной инфекции, которая выявляется при проведении сероло­гических исследований. Большинство из них вызывает лихорадочные заболевания, некото­рые геморрагические лихорадки (Крым-Конго и с почечным синдромом - ГЛПС) и энцефа­литы (калифорнийский энцефалит).

Наибольшее медицинское значение име­ют: вирус калифорнийского энцефалита и входящий в состав комплекса вирусов кали­форнийского энцефалита вирус Тягиня (род Bunjavirus); вирусы москитной лихорадки Сицилия, Неаполь и Рифт-валли. которая имеет большое значение в ветеринарии (рол Phlehovirus); вирус геморрагической лихо­радки Крым-Конго (род Nairovirus) и виру­сы геморрагической лихорадки с почечным синдромом (род Hantavirus). Наиболее пато­генны для человека: вирус лихорадки Рифт-валли, Крым-Конго и вирусы ГЛПС.

После перенесенных заболеваний остается стойкий иммунитет.

Микробиологическаядиагностика. Лаборатор­ная диагностика буньявирусных инфекций основана на выделении вирусов и обнаружении антител к ним в парных сыворотках крови. Так как вирусы данного семейства относятся к возбудителям особо опасных инфекций (вторая группа патогенности), выделение их может проводиться лишь в режимных лабораториях. Материалом для исследования служат кровь, взятая в остром периоде заболевания (при москитных лихорадках не позже 24-48 ч от начала заболевания), или кусочки тканей и органов (мозга, печени, селезенки, легких и почек), полученные на аутопсии. Вирус мо­жет быть выявлен в организме кровососущих членистоногих переносчиков и во внутренних органах погибших инфицированных живот­ных. Чаще всего буньявирусы выделяют на новорожденных белых мышах, а также на белых крысах и хомяках при интрацеребраль-

ном заражении. Индикация вирусов прово­дится на основании развития заболевания и гибели животных. Проводят также заражение культур клеток с последующей индикацией в РИФ, так как для буньявирусов не характер­но развитие выраженного цитопатогенного действия. Идентификация вирусов проводит­ся в РН на мышах-сосунках, в РСК, РТГА, реакции иммунодиффузии, РИГА, а также с помощью РИФ, ИФА и РИА. Для постановки РИФ и ИФА используют моноклональные антитела, которые получены практически ко всем представителям арбо- и зоонозных ви­русов. Из молекулярно-генетических методов диагностики и идентификации применяют: молекулярную гибридизацию нуклеиновых кислот и ПЦР.

Лечение и профилактика. Препараты для специфического лечения не разработаны. В ряде случаев применяют иммунные сыворот­ки переболевших лиц, рибавирин, интерфе­рон (реаферон). Профилактика основана на защите от комаров, клещей и других кровосо­сущих насекомых. Для создания искусствен­ного активного приобретенного иммунитета применяют убитые вакцины.

17.1.3.1. Вирусы комплекса калифорнийского энцефалита

Вирусы комплекса калифорнийского эн­цефалита относятся к роду Bunjavirus. Из 12 представителей вирусов комплекса калифор­нийского энцефалита 10 вирусов распростра­нено в Америке, один (Тягиня) в Евразии и Африке и один (Инко) в Северной Европе. Из американских представителей комплекса зна­чение в патологии человека установлено для вирусов калифорнийского энцефалита, Ла-Кросс, Джеймстаун-каньон и зайцев беляков.

Вирус калифорнийского энцефалита выделен в 1943 г. в Калифорнии от комаров С. tarsalis, а затем в других штатах, а также в Манитобе (Канада).

Вирусы данного рода вызывают лихорадки (Тягиня, Инко, Гуароа и т.д.) и энцефалиты (энцефалит Джеймстаун-каньон, калифор­нийский энцефалит, энцефалит Ла-Кросс и зайцев-беляков). Переносчиком вирусов ком­плекса калифорнийского энцефалита являют­ся комары (С. tarsalis, A. melanimon, A. dorsalis,

A. vexans, A. nigromaculis, Psorophora signipen-nis, Culiseta inomata и др.), для которых харак­терна не только трансовариальная, но и вене­рическая передача. Резервуаром и источником вирусов являются комары и грызуны.

Основная заболеваемость, вызванная виру­сами комплекса калифорнийского энцефали­та, связана с вирусом Ла-Кросс, эндемичным в 20 штатах США.

Вирус Ла-Кросс. Изолирован от многих видов ко­маров, а также от слепней Hybomitra lasiophthalma. Однако основным его переносчиком следует считать выплаживающийся в дуплах деревьев A. triseriatus. У комаров установлена не только трансовариальная, но и алиментарная передача (у личинок). Вирус изолирован от кроликов, белок и бурундуков. Функционирование горизонтальной и вертикальной передачи вируса обеспечивает активную циркуляцию вируса, высо­кую зараженность комаров и стойкость природных очагов в относительно суровых Центральных частях умеренного пояса. Механизм заражения трансмиссив­ный. Инкубационный период- от 5 до 8-15 дней. Клиническая картина варьирует от общелихорадочного синдрома (в ряде случаев с фарингитом и другими по­ражениями верхних дыхательных путей) до энцефалита. Летальность 0,05-2 %. После перенесенного заболева­ния остается напряженный гуморальный иммунитет.

Вирус лихорадки Тягиня. Вызывает заболева­ния на территории Европейской части России, включая Заполярье, а также в Сибири и на Дальнем Востоке. Он изолирован из 13 видов комаров. Резервуаром и источником вируса в природе являются комары, а также мно­гие виды млекопитающих, лесные грызуны, зайцы-русаки, ежи, кабаны, лисы, косули, возможно белки и ондатры. Из домашних и сельскохозяйственных животных играют роль кролики, свиньи, крупный рогатый скот, со­баки, лошади. Механизм заражения трансмис­сивный. Основной переносчик- A. vexans. Инкубационный период 2-13 дней. У чело­века лихорадка Тягиня может протекать как гриппоподобное заболевание, фарингит, брон­хопневмония, лихорадка с желудочно-кишеч­ными симптомами и асептическим менинги­том. Случаев с летальным исходом и тяжелыми последствиями не отмечено. Перенесенное за­болевание оставляет напряженный гумораль­ный иммунитет. Диагностика основана на изо­ляции вируса из крови и цереброспинальной

жидкости путем интрацеребрального зараже­ния новорожденных белых мышей, а также заражения культур клеток и обнаружении ан­тител в парных сыворотках с помощью РСК, РТГА, РИГА и РНИФ. Большое значение име­ет обнаружение IgM в сыворотке крови или цереброспинальной жидкости к вирусам с по­мощью ИФА. Препараты для специфического лечения и профилактики не разработаны.