Файл: Вирусы и вирусные инфекцииЭпидемиологические, патогенетические и.pdf

Вирусы и вирусные инфекции
Эпидемиологические,
патогенетические и
иммунологические аспекты

Распространение вирусов в природе
• Вирусы являются патогенными
внутриклеточными паразитами,
распространеными там где существует жизнь,
где есть живые клетки.
• Вирусы активно циркулируют среди растений,
беспозвоночных, птиц, млекопитающих, в том
числе, в человеческой популяции.
• Вирусы являются возбудителями свыше 80%
всех инфекционных заболеваний человека.

Увеличение спектра распространения вирусов на
Земле связано:
• с потеплением климата, сопровождаемым изменениями в
растительном и животном мирах, что отражается на природе
вирусов и их географическом распространении
• процессом урбанизации и увеличением плотности проживания
населения, значительно облегчающими распространение вирусов,
усиливающими эпидемиологический риск их распространения
• внедрением в сельскохозяйственную деятельность новых культур
растений, видов животных, увеличением контактов с ними людей
• внедрение в медицинскую практику новых методов лечения,
включая, пересадки органов и тканей, костного мозга,
гемотрансфузии и др.
Предполагается, что болезни будущего будут вызываться,
преимущественно, парамиксо-, бунья-, тога-, арена-,
парвовирусами.

Вирусы
Вирусы – это
особые мельчайшие формы
жизни, которые характеризуются:
• наследственностью
• изменчивостью
• способностью размножаться
• отсутствием собственных систем,
синтезирующих белки
• имеющие на Земле собственную
экологическую нишу
Главная особенность вирусов –
внутриклеточный генетический паразитизм

Общее представление о вирусах
• Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, окруженной белками одного или нескольких типов; некоторые вирусы имеют также липидсодержащую внешнюю оболочку. В отличие от других организмов вирусы не имеют рибосом и ферментов, катализирующих образование макроэргических фосфатов, метаболизм белков, углеводов и жиров. Вирусы размножаются только внутри зараженных клеток, используя их ресурсы, и поэтому относятся к облигатным внутриклеточным паразитам.
Вирусные гены обычно кодируют белки, необходимые для репликации нуклеиновой кислоты и сборки вирусов.

Спиральная форма вируса

Икосаэдрическая форма вируса

Комплексная форма вируса

Схемы строения вирусов, патогенных для человека

ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ
Известный французский вирусолог Андре Львов (1957г.)
первоначально охарактеризовал вирусы как:
-
с
трого внутриклеточные потенциально патогенные
агенты;
- имеющие инфекционную фазу развития;
- содержащие нуклеиновую кислоту лишь одного типа
- репродуцирующиеся в форме генетического
материала;
- неспособные к росту и бинарному делению;
- лишённые «системы Липмана» (ферментной
системы, участвующей в генерации энергии);
Необходимо
подчеркнуть,
что
все
вирусы имеют
неклеточную природу, зависят от метаболизма клетки-
хозяина, а генетический материал вириона (вирусной
частицы) представлен нуклеиновой кислотой лишь
одного типа (ДНК или РНК).

ВИРУСОЛОГИЯ
• Вирусология – наука о вирусах возникла примерно 100 лет назад, хотя болезни, вызываемые вирусами
(поксвирусами и герпесвирусами), известны со времен античности.
• В 1892 г. русский микробиолог Ивановский показал, что возбудитель табачной мозаики (болезни табака) проходит через керамический фильтр и, следовательно, не относится к бактериям. Эта работа положила начало вирусологии. В течение последующих 20 лет были обнаружены фильтрующиеся возбудители некоторых инфекционных болезней животных, которые получили название – вирусы.

ВИРУСОЛОГИЯ
• В 1920 – 1950 гг. прогресс вирусологии был связан с развитием методов культивирования вирусов. Для изучения вирусов используют заражение вирусами животных, растений или бактерий.
• В 1948 – 1952 гг. был предложен метод культур клеток и тканей, создавший условия для исследования генетики и биохимии вирусов. Вирусы стали рассматривать как генетически простые инструменты для изучения фундаментальных биологических и биохимических процессов, протекающих в живых организмах.

Общая классификация вирусов
Известно более 450 вирусов, патогенных для
человека, относящихся к разным семействам:
• 170 респираторных вирусов
• 90 кишечных вирусов
• около 100 арбовирусов
• вирусы гепатитов А, В, С, D, E, F, G
• вирусы иммунодефицита человека 1 и 2 типов
• более 100 вирусов папилломы человека
•
8 вирусов герпеса человека
• парво-, ханта-, аренавирусы и др.

Классификация вирусов по характеру патологического действия и
вызываемых поражений
• Респираторные вирусы, поражающие верхние дыхательные пути
(ортомиксо-, парамиксо- адено-рино- короно- и др.)
• Кишечные вирусы, вызывающие поражения пищеварительного тракта
(энтеро-, рота-, корона-, рео-, астро-, калици-, адено-, вирусы гепатитов)
• Вирусы, вызывающие генерализованные инфекции (вирусы кори, краснухи, натуральной и ветряной оспы, арбовирусы, вирусы Эбола,
Марбург, Ласса, Западного Нила и Конго-Крымской лихорадки, некоторые вирусы герпеса)
• Вирусы, поражающие ЦНС (полиомиелита, трнсмиссивных энцефалитов, рабдовирусы, ВИЧ)
• Вирусы, вызывающие системные поражения крови (ретровирусы, в т.ч. вирус Т-клеточной лейкемии, некоторые парвовирусы)
• Вирусы, поражающие преимущественно кожу и слизистые (оспы, герпеса, папилломы)

Бактериальные и вирусные инфекции

Отличительные свойства одноклеточных микроорганизмов
и вирусов
Микоплазмы
Риккетсии
Хламидии
Вирусы
Диаметр менее 300 нм
+
_
_
+
+
Рост на искусственных
средах
+
_
_
_
Бинарное деление
+
+
+
_
Содержание ДНК и РНК
+
+
+
_
Инфекционность
нуклеиновой кислоты
_
_
_
+
_
Рибосомы
+
+
+
_
Метаболизм
+
+
+
_
_
Чувствительность к
антибиотикам
+
+
+
_

Особенности вирусных инфекций
Вирусные инфекции могут
сопровождаться
:
• цитодеструктивным эффектом
• интеграционными взаимодействиями
• иммунодепрессивным эффектом
• иммунопатологическими реакциями
• сенсибилизирующим (аллергизирующим) эффектом
• аутоиммунными процессами
• токсическим действием
• мутагенным и онкогенным эффектами
• метаболическими нарушениями
• патофизиологическими реакциями
Устойчивость к вирусным инфекциям у всех людей различна на генном уровне и подчиняется
золотому правилу
иммуногенетики -
сила иммунного ответа конкретна и
генетически детерминирована

АДСОРБЦИЯ ВИРУСА НА КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЕ И ПРОНИКНОВЕНИЕ
ВИРУСА В КЛЕТКУ
•
Заражение клетки вирусом начинается с его адсорбции на клеточной
мембране, происходящее благодаря взаимодействию поверхностных
(прикрепительных) белков вируса с мембранными рецепторами клетки.
Различные вирусы используют для этого разные клеточные рецепторы.
•
капсидные белки вируса полиомиелита связываются с особым рецептором
– CD155
•
капсидные белки риновирусов – с молекулами адгезии ICAM-1
•
CD155 и ICAM-1 – принадлежат к суперсемейству иммуноглобулинов
•
капсидные белки ЕСНО-вирусов – с α
v
β
3
-интегрином
•
гемагглютинины внешней оболочки вируса гриппа – с остатками сиаловой
кислоты
•
гликопротеиды внешней оболочки ВИЧ – с молекулой CD4 и рецепторами
хемокинов
•
гликопротеиды внешней оболочки вируса простого герпеса – с
гепарансульфатом и рецептором ФНО
•
гликопротеиды вируса Эпштейна–Барр – с рецептором фрагмента
компонента комплемента C3d (CD21) на поверхности В-лимфоцитов

Стадии, которые проходит вирус в организме хозяина и на клеточном
уровне
• Проникновение вируса в организм хозяина
• Первичная репликация
• Распространение внутри организма
• Проникновение в чувствительные клетки и ткани путём взаимодействия с соответствующими клеточными рецепторами
(вирусный тропизм)
• Повреждение клеток
• Встреча с защитными, том числе, иммунными факторами организма хозяина
• Персистенция вируса, состояние латентности
• На клеточном уровне происходит:
1-адсорбция вируса на поверхности чувствительной клетки; 2-проникновение в клетку; 3- раздевание вируса; 4-транскрипция; 5-трансляция; 6-сборка новой вирусной частицы; 7-выход вируса из клетки.

Типы вирусной инфекции на клеточном и организменном уровнях
Продуктивная и абортивная инфекции
•
Для
продуктивной инфекции
характерен синтез нового инфекционного вируса и цитопатические изменения в инфицированной клетке (литическая инфекция). Возникает цитоцидный тип взаимоотношений вирус-клетка, при котором резко нарушается функциональная и анатомическая организация клетки вплоть до её гибели
•
При
абортивной инфекции
инфекционные формы вируса в клетке, как правило, не образуются, происходит формирование лишь некоторых вирусспецифических продуктов (белков)
•
В зависимости от динамики развития инфекционного процесса вирусные инфекции могут быть
острыми и хроническими
Латентная и персистентная формы вирусной инфекции
•
Латентная инфекция
предполагает отсутствие клинических проявлений и наличие вирусиндуцированных повреждений клеток, для неё характерны длительные интегративные отношения между клеточным и вирусным геномами (например, герпетическая инфекция)
•
Персистентная инфекция
характеризуется бессимптомным течением с присутствием в организме настолько большого количества вируса, что к нему формируется состояние иммунологической толерантности (пример, лимфоцитарный хориоменингит и другие аренавирусы)

Виро́иды
(
англ.
viroid) - и нфекционные агенты, состоящие только из кольцевой
РНК
. Вызывают различные болезни растений
, в том числе веретеновидность клубней картофеля
,
экзокортис цитрусовых и
карликовость хризантемы
. Вироиды представляют собой ковалентно замкнутые кольцевые одноцепочечные молекулы
РНК длиной от 246 до
467
нуклеотидов
Вирусо́иды
— кольцевые одноцепочечные фрагменты
РНК
,
репликация и
капсидирование которых зависимо от вирусов растений.
Геном вирусоидов состоит из нескольких сотен нуклеотидов и кодирует лишь структурные белки
Вирусоиды своим размером,
структурой и
механизмом репликации напоминают вироиды
. Они считаются не вирусами, а субвирусными частицами. Поскольку вирусоиды зависимы от вспомогательного вируса, их классифицируют как сателлиты

Прио́ны
(
англ.
prion от protein и infection) - особый класс инфекционных агентов
, представленных белками с аномальной третичной структурой,
не содержащих нуклеиновых кислот
. Основной компонент прионов –
аномальная изоформа прионного белка (один из белков ЦНС).
Проникновение прионов в клетку приводит к нарушению конформации синтезируемого клеткой прионного белка, нарушению функции клетки и дальнейшему накоплению прионов. Прионы вызывают некоторые дегенеративные заболевания ЦНС – болезнь Крейтцфельдта–Якоба, куру,
скрепи, болезнь Герстмана–Штросслера.
Предполагается участие прионов в передаче человеку губчатой
энцефалопатии крупного рогатого скота

Клетка человека

Вирус гриппа А
(микрофотография)

Вирус гриппа А

Вирус «свиного» гриппа H1N1

Вирус гриппа С
(микрофотография)

Вирус натуральной оспы

Вирус гепатита А

Вирус гепатита В

Вирус гепатита С

Вирус папилломы человека
(микрофотография)

Папилломавирусная инфекция

Вирус лихорадки Западного Нила

Вирус иммунодефицита человека

Вирус иммунодефицита человека

Вирус простого герпеса

Цитомегаловирус

Врождённая цитомегаловирусная инфекция

Вирусы простого герпеса и папилломы человека

Вирус герпеса человека 6-го типа

Арбовирусы

Вирус Эбола
(микрофотогафия)

Кожные проявления заболевания,
вызванного вирусом коксаки

Бактериофаг