Морфология вирусов микробиология. Функции нормальной микрофлоры

Вирусы классифицируют по типу генетического материала, способам репликации, строению и расположению структурных белков (капсидов), а также наличию или отсутствию оболочки.

Генетическая структура и способы репликации ДНК-вирусы . Могут быть только двунитевыми и одноните-выми. К. первым относят вирус оспы, герпес-вирусы, аденовирусы, паповавирусы и полиомавирусы. Последние два вируса вызывают развитие доброкачественных (бородавки) и злокачественных (рак шейки матки) опухолей. Вирус гепатита В частично дву- и однонитевой. К однонитевым вирусам относят парвовирусы, вызывающие инфекционную эритему.

Репликация ДНК-вирусов обычно происходит в ядре клеток хозяина и сопровождается продукцией полимераз, воспроизводящих вирусную ДНК. При этом последняя не всегда встраивается в хромосомную ДНК хозяина.

РНК-вирусы . Эти вирусы содержат однонитевую РНК, но различаются по стратегии репродукции, ( , содержащие плюс-однонитевую РНК и минус-однонитевую РНК). У плюс-однонитевых вирусов РНК транслируется в структурные белки и служит матрицей (мРНК) для РНК-зависимой РНК-полимеразы.

В состав минус-однонитевых вирусов входит собственная РНК-зависимая РНК-полимераза , продуцируемая на базе генома вируса мРНК. Последняя в свою очередь может быть матрицей для продукции вирусной (минус-однонитевой) РНК.

Ретровирусы имеют плюс-однонитевую РНК , которая не может выступать в качестве мРНК. Она «переписывается» на ДНК при помощи обратной транскриптазы и встраивается в ДНК хозяина. Последующую транскрипцию с образованием мРНК и вирусной РНК контролирует транскриптаза клеток хозяина.

Строение капсидов вирусов . Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, состоящей из повторяющихся единиц (капсида) с икосаэдрическим (кубическим) или спиральным типами симметрии. Капсиды вирусов с икосаэдрическим типом симметрии имеют практически сферическую форму. Спиральный тип симметрии свойствен РНК-вирусам, капсиды которых окружают нуклеиновую кислоту, располагающуюся в виде спирали.

Капсид состоит из повторяющихся компонентов (капсомеров ), количество генов, кодирующих его, снижено, тем самым облегчён процесс сборки вируса.

Оболочка вирусов . В некоторых случаях нуклеиновая кислота и капсидные белки вируса (нуклеокапсид) окружены липидной оболочкой, состоящей из компонентов клетки хозяина или ядерных мембран. Мембрана клетки хозяина изменяется под действием белков, кодируемых вирусом, или гликопротеинов, выступающих в роли рецепторов для других клеток хозяина. Покрытые оболочкой вирусы чувствительны к действию веществ, растворяющих липидную мембрану (например, эфиров).

Изучение формы вирусов и их строения возможно только в электронном микроскопе при увеличении в 50 000—300 000 раз. Крупные вирусы размером более 150 нм можно увидеть в обычном световом микроскопе при специальных методах окраски и увеличении в 900— 1000 раз.

Форма вирусов может быть различной: шаровидной, овоидной, палочковидной, нитевидной, многогранной и булавовидной (рис. 14).

Зрелые частицы вируса называют вирионами. Вирион состоит из нуклеиновой кислоты, заключенной в белковую оболочку — капсид. Тип и свойства нуклеиновой кислоты имеют важное значение в классификации вирусов. Характерными признаками вирусов является содержание в вирионе только одной из нуклеиновых кислот: либо ДНК, либо РНК- Все остальные живые организмы содержат одновременно и ДНК, и РНК. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты вирусы можно разделить на две большие группы: ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Нуклеиновая кислота вирусов может состоять из одной нити (однонитчатая) или двух нитей (двунитчатая). Почти все РНК-содержащие вирусы имеют в своем геноме однонитчатую РНК. ДНК-содержащие вирусы чаще имеют двунитчатую ДНК и редко — однонитчатую.

У многих вирусов нуклеиновая кислота и белок (нуклеопротеид) находятся внутри вириона (сердцевина — core), а у некоторых вирусов нуклеиновая кислота непосредственно заключена в капсид (нуклеокапсид). Капсид состоит из повторяющихся белковых субъединиц, которые образованы одной или несколькими белковыми молекулами. Группы из нескольких белковых молекул можно видеть на электронных микрофотографиях. Такие структурные единицы, образующие часть капсида, называют капсомерами. Способ укладки капсомеров (тип симметрии) и количество их в капсиде неодинаковы у разных вирусов. Капсомеры могут быть уложены в капсидах в виде многогранника с равными симметричными гранями (кубический тип симметрии) или по спирали (спиральный тип симметрии). Спиральный тип симметрии имеют вирусы гриппа, а кубический — адено-, герпес- и энтеровирусы. Вирусы с кубическим типом симметрии называют также изометрическими. У вирусов группы оспы и бактериофагов сложный тип симметрии: например, головка бактериофага кубического типа, а отросток- хвост— спирального (рис. 15).

Многие вирусы животных и человека обладают внешней оболочкой (пеплос), окружающей их капсид. В состав этих оболочек входят липиды или липопротеиды. Наличие внешних оболочек характерно для вирусов, созревание которых происходит на внутренней поверхности цитоплазматической мембраны клетки хозяина. Проходя через поверхность пораженной клетки, вирусный капсид как бы обволакивается этой мембраной, формируя один или несколько слоев своей внешней оболочки. Внешнюю оболочку имеют миксо-, герпес- и рабдовирусы (вирус бешенства), а также тогавирусы (вирусы энцефалитов). Внешние оболочки этих вирусов, содержащие фосфолипиды, разрушаются эфиром, что служит отличительным признаком от вирусов, которые имеют голый капсид. Вирусы группы оспы также имеют внешние оболочки, но формирование их происходит внутри пораженной клетки и к эфиру они нечувствительны. У некоторых вирусов (миксо- и тогавирусы) из внешнего липидаого слоя выступают наружу вирусспецифические гликопротеиды. Эти выступающие капсомеры называют шипами (пепломеры), хотя концы их не острые, а тупые.

Мелкие вирусы, имеющие форму палочек или шариков, могут образовывать упорядоченные структуры в виде кристаллов. Кристаллы состоят из сотен миллиардов вирусных частиц, тесно прижатых друг к другу.

Вирусы оспы, бешенства, хламидии трахомы и некоторые другие, поражая различные клетки организма, образуют в них внутриклеточные включения. Это крупные и плотные гранулы, которые при определенной окраске могут быть обнаружены в световом микроскопе. Внутриклеточные включения располагаются в ядре клетки или ее цитоплазме. Происхождение их пока неясно.

В одних случаях они являются внутриклеточными колониями (скоплениями) элементарных частиц вируса (вирионов), в других — продуктами реакции клетки хозяина на внедрившийся вирус. Обнаружение внутриклеточных включений при некоторых инфекциях служит диагностическим признаком заболевания: например, тельца Негри при бешенстве, тельца Гварниери при оспе.

Вирусы относят к царству Vira. Это мельчайшие микроорганизмы, не имеющие клеточного

строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только один тип нуклеиновой кислоты

(ДНК или РНК). Они отличаются особым разобщенным (дисъюнктив-ным) способом размножения

(репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки и

затем происходит их сборка в вирусные частицы. Вирусы, являясь облигатными

вирусная частица называется вирионом (рис. 2.9).

Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их

размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий. Форма вирионов может быть

различной (рис. 2.10): палочковидной (вирус табачной мозаики), пу-левидной (вирус

бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие

бактериофаги).

Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации

через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых

мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным. натуральной

оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают

один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот:

двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Среди РНК-

РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить

РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию.

Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде

вирусов (ви-

русы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая

плазмиды.

Различают просто устроенные (например, вирус полиомиелита) и сложно устроенные

(например, вирусы гриппа, кори) вирусы. У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота

связана с белковой оболочкой, называемой капсидом (от лат. capsa . j футляр). Капсид

состоит из повторяющихся морфологических субъединиц. капсомеров. Нуклеиновая кислота и

капсид, взаимодействуя друг с другом, образуют нуклеокапсид. У сложно устроенных вирусов

капсид окружен дополнительной липопро-теидной оболочкой. суперкапсидом (производное

мембранных структур клетки-хозяина), имеющей Ішипы⌡. Для вирионов ха- I рактерен

спиральный, кубический и сложный тип симметрии капсида. Спиральный тип симметрии

обусловлен винтообразной | структурой нуклеокапсида, кубический тип симметрии.

образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают

избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуноген-

ные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

В вирусологии используют следующие таксономические категории: семейство (название

оканчивается на viridae), подсемейство (название оканчивается на virinae), род (название

оканчивается на virus).

Однако названия родов и особенно подсемейств сформулированы не для всех вирусов. Вид

вируса биноминального названия, как у бактерий, не получил.

В основу классификации вирусов положены следующие категории:

Тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две),

особенности воспроизводства вирусного генома;

Размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии;

Наличие суперкапсида;

Чувствительность к эфиру и дезоксихолату;

Место размножения в клетке;

Антигенные свойства и пр.

Вирусы поражают позвоночных и беспозвоночных животных, а также растения и бактерии.

Являясь основными возбудителями инфекционных заболеваний человека, вирусы также

участвуют в процессах канцерогенеза, могут передаваться различными путями, в том числе

через плаценту (вирус краснухи, цитомега-

ловирус и др.), поражая плод человека. Они могут приводить к постинфекционным

осложнениям. развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др.

Кроме обычных вирусов, известны и так называемые неканонические вирусы. прионы.

белковые инфекционные частицы, являющиеся агентами белковой природы, имеющие вид фибрилл

размером 10.20x100.200 нм. Прионы, по-видимому, являются одновременно индукторами и

продуктами автономного гена человека или животного и вызывают у них энцефалопатии в

условиях медленной вирусной инфекции (болезни Крейтц-фельдта.Якоба, куру и др.).

Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды. небольшие молекулы

кольцевой, суперспи-рализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у

Страница 71 из 91

К группе вирусов, как было указано в разделе «Общая микробиология», относятся микроорганизмы, которые так малы, что проходят через фильтры, задерживающие обычных микробов.
Более половины инфекционных болезней человека вызываются вирусами. Столь же широко распространены вирусные болезни среди животпых и растений. Немало также накопилось данных, свидетельствующих о несомненной роли вирусов в возникновении доброкачественных и злокачественных новообразований (опухолей).
Все это делает проблему вирусных заболеваний весьма актуальной в современной вирусологии, над которой работают многие ученые разных специальностей: медики, биологи, зоологи, ботаники и др.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИРУСОВ

История открытия вирусов насчитывает уже более полувека, и начало ее положено в нашей стране.
В 1892 г. русский ученый-ботаник Д. И. Ивановский обнаружил, что инфекционное начало «мозаичной болезни» табака, содержащееся в тканевом соке больных растений, свободно проходит через фильтры, задерживающие бактерий, в силу чего фильтрат не утрачивает своей заразительности и вызывает заболевание у здоровых растений. Работы Д. И. Ивановского положили начало развитию новой, области биологии и медицины - вирусологии, теоретическое и практическое значение которой чрезвычайно велико.
Особенно широкие исследования вирусов начались после гриппозной пандемии 1919-1920 гг., привлекшей усиленное внимание ученых к вирусным инфекциям.
Большая роль в развитии вирусологии принадлежит советским ученым (Н. Ф. Гамалея, Л. А. Зильбер, М. А. Морозов, Е. Н. Павловский, А. А. Смородинцев, В. М. Жданов и др.).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ

Форма и величина вирусов. Вирусы имеют разнообразную форму: шаровидную, кубовидную, сперматозоидную, коротких или длинных палочек, иногда изогнутых.
Изучение морфологии вирусов стало возможным благодаря применению специальных методов окраски и изобретению электронного микроскопа.
М. А. Морозов предложил метод окраски вирусов путем обработки их танином и солями серебра. При этом соли серебра наслаиваются на разбухшую после воздействия танина частицу вируса, в результате чего ее размеры увеличиваются, и вирус становится видным в обычный микроскоп.
Размеры большинства вирусов колеблются в пределах от 30 до 100 ммк. Наиболее мелкие вирусы имеют величину 10-15 ммк. К ним относятся возбудители ящура и полиомиелита. Размеры этих вирусов приближаются к размеру крупных белковых молекул, например оксигемоглобина. Некоторые вирусы могут кристаллизоваться в естественных условиях внутриклеточной жизни и в пробирке. Наиболее крупные вирусы человека и животных, которые при специальных методах окраски становятся видимыми в микроскоп, составляют группу так называемых элементарных телец (например, возбудители оспы и ряда других заболеваний).
Для измерения вирусных частиц широко применяются не только методы микроскопии, но и методы
фильтрации и центрифугирования. Вирусы, как указано выше, проходят через бактериальные фильтры. Однако можно подобрать такие фильтры, размеры пор которых оказываются достаточно малыми, чтобы задержать вирусы. Используя фильтры с порами разного размера, можно приближенно установить размеры вирусных частиц. Такие фильтры изготовляют из коллодия, растворяемого в смеси спирта, эфира и ацетона (градоколовые мембраны).
Размеры вирионов определяются также при фотографировании вируса в ультрафиолетовых лучах и при помощи электронного микроскопа.
Химический состав. В состав вирусов входят белки - нуклеопротеиды, нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), углеводы, липоиды и металлы. У бактериальных вирусов (бактериофагов) нуклеиновой кислоты содержится до 50%, у других вирусов ее не более 10%. Количество липидов тоже различно. Так, вирус вакцины содержит их 5,8%, вирус гриппа 25-44%, арбовирусы 11-50%. Ферменты выявлены у бактериофагов, вируса гриппа, оспы и др.
Культивирование вирусов. Невозможность выращивания на искусственных питательных средах является общим свойством вирусов. Вот почему лабораторное исследование вирусных заболеваний возможно только в специально оборудованных лабораториях. Существуют следующие способы культивирования вирусов.

Культивирование вирусов в развивающемся курином зародыше. Техника этого метода заключается в следующем. Куриное яйцо подвергают инкубации при 38° в течение 6-13 дней. Когда наступает развитие зародыша, под скорлупу яйца путем прокола асептически вводят в хорионаллантоисную полость, на хорионаллантоисную оболочку, желточный мешок либо в аллантоисную полость (рис. 112 и 113) материал, содержащий вирус. Место прокола заливают парафином и яйцо помещают в термостат при 37° на 3-4 дня. В результате вирус размножается, вызывая те или иные видимые изменения. Например, при росте вируса коровьей оспы на хорионаллантоисной оболочке образуются белые мутные пятна.
Культивирование вирусов в культуре ткани. Для выделения многих вирусов в настоящее время широко используют метод культуры ткани.

Микроскопическое (вирусоскопическое) исследование. Крупные вирусы в виде элементарных телец определяются под обычным микроскопом, мелкие - в электронном. Широко применяется исследование гистологических срезов пораженных тканей для выявления характерных включений внутри клеток, например, тельца Негри при бешенстве.
Посев исследуемого материала в культуру ткани или в развивающийся куриный эмбрион.
Серологическое исследование. Постановка реакции торможения гемагглютинации, связывания комплемента и реакции нейтрализации вируса,
Биологический метод. Заражение исследуемым материалом восприимчивых животных. Этот метод применяется для накопления вируса и для выявления тех специфических изменений, которые происходят в организме экспериментального животного.

Профилактика и лечение. Лечение вирусных заболеваний - наиболее трудная и малоразработанная область вирусологии.
Профилактика вирусных инфекций сводится к следующему:

общие санитарно-гигиенические мероприятия;
борьба с переносчиками вирусных инфекций;
специфические мероприятия (вакцинация и серопрофилактика).

Вакцинация применяется с целью предупреждения заболеваний, склонных к эпидемическому распространению (например, при оспе).
Противовирусные вакцины представляют собой чаще всего либо взвесь тканей или органов инфицированного животного, либо суспензию тканей куриного зародыша, зараженного инактивированным фенолом или формалином вирусом. Формалиновые вакцины нашли практическое применение для предупреждения весенне-летнего, японского, лошадиного энцефалита и гриппа. Наилучшими являются живые вакцины, в которых вирус не инактивирован, но настолько видоизменил свои первоначальные свойства (вирулентность), что потерял инфекциозность, сохранив иммуногенность. В настоящее время применяются следующие живые вакцины: противооспенная, вакцина против желтой лихорадки, бешенства, полиомиелита, гриппа, кори.
Для профилактических целей иногда пользуются специфической сывороткой (например, при кори). Вакцинотерапия и химиотерапия вирусных заболеваний в силу малой эффективности не находят широкого применения.
Классификация вирусов. Имеется несколько классификаций вирусов. По месту обитания в организме хозяина вирусы делятся на четыре группы: вирусы бактерий, растений, насекомых и вирусы животных.
По сродству (тропизму) к определенным тканям в человеческом организме различают следующие вирусы.

Нейротропные, поражающие центральную нервную систему (вирус бешенства, вирусы энцефалитов).
Дермотропные, вызывающие поражение кожи и слизистых оболочек (вирус оспы, вирус ящура и др.).
Пневмотропные, вызывающие поражение органов дыхания (вирус гриппа, аденовирусы и др.).
Пантропные - вирусы, тропизм которых не всегда ясно выражен (вирус эпидемического паротита, вирус желтой лихорадки и др.).

Но такое деление считается условным, так как тропизм вирусов может изменяться под влиянием среды обитания.
Основные группы вирусов человека.
РНК-coдержащие вирусы

Ортомиксовирусы:

Вирус гриппа

Парамиксовирусы:

а) парагриппозные вирусы,
б) вирус паротита,
в) вирус кори (возможно)

Рабдовирусы: вирус бешенства
Энтеровирусы:

а) вирус полиомиелита,
б) вирусы Коксаки и ECHO,
в) вирус ящура

Арбовиры:

а) вирус весенне-летнего клещевого энцефалита,
б) вирус лихорадки паппатачи
ДНК-coдержащие вирусы

Аденовирусы
Поксвирусы:

а) вирус натуральной оспы

Герпесвирусы:

а) вирус ветряной оспы,
б) вирус опоясывающего герпеса

Паповавирусы

ОРТОМИКСОВИРУСЫ

Вирусы, входящие в эту группу, отличаются тропизмом к мукопротеидным субстанциям, отсюда и название всей группы.
Миксовирусы культивируются в культурах ткани или курином эмбрионе и вызывают у человека преимущественно заболевания верхних дыхательных путей.

Данная книга предназначена студентам медицинских образовательных учреждений. Это краткое пособие поможет при подготовке и сдаче экзамена по микробиологии. Материал изложен в очень удобной и запоминающейся форме и поможет студентам за сжатый срок детально освоить основные концепции и понятия курса, а также конкретизировать и систематизировать знания.

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Микробиология: конспект лекций (К. В. Ткаченко) предоставлен нашим книжным партнёром - компанией ЛитРес .

ЛЕКЦИЯ № 5. Общая вирусология

1. Морфология и структура вирусов

Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira.

Отличительные признаки:

2) не имеют собственных белоксинтезирующих и энергетических систем;

3) не имеют клеточной организации;

4) обладают дизъюнктивным (разобщенным) способом репродукции (синтез белков и нуклеиновых кислот происходит в разных местах и в разное время);

6) вирусы проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса).

По форме вирионы могут быть:

1) округлыми;

2) палочковидными;

3) в виде правильных многоугольников;

4) нитевидными и др.

Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм.

В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.

Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур.

Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил.

ДНК может быть:

1) двухцепочечной;

2) одноцепочечной;

3) кольцевой;

4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью;

5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями.

РНК может быть:

1) однонитевой;

2) линейной двухнитевой;

3) линейной фрагментированной;

4) кольцевой;

Вирусные белки подразделяют на:

1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, или белки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации;

2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический (образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный;

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходит взаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции.

Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:

а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой);

б) ферменты (могут разрушать мембраны);

в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию);

г) элементы клетки хозяина.

2. Взаимодействие вирусов с клеткой хозяина

Взаимодействие идет в единой биологической системе на генетическом уровне.

Существует четыре типа взаимодействия:

1) продуктивная вирусная инфекция (взаимодействие, в результате которого происходит репродукция вируса, а клетки погибают);

2) абортивная вирусная инфекция (взаимодействие, при котором репродукции вируса не происходит, а клетка восстанавливает нарушенную функцию);

3) латентная вирусная инфекция (идет репродукция вируса, а клетка сохраняет свою функциональную активность);

4) вирус-индуцированная трансформация (взаимодействие, при котором клетка, инфицированная вирусом, приобретает новые, ранее не присущие ей свойства).

После адсорбции вирионы проникают внутрь путем эндоцитоза (виропексиса) или в результате слияния вирусной и клеточной мембран. Образующиеся вакуоли, содержащие целые вирионы или их внутренние компоненты, попадают в лизосомы, в которых осуществляется депротеинизация, т. е. «раздевание» вируса, в результате чего вирусные белки разрушаются. Освобожденные от белков нуклеиновые кислоты вирусов проникают по клеточным каналам в ядро клетки или остаются в цитоплазме.

Нуклеиновые кислоты вирусов реализуют генетическую программу по созданию вирусного потомства и определяют наследственные свойства вирусов. С помощью специальных ферментов (полимераз) снимаются копии с родительской нуклеиновой кислоты (происходит репликация), а также синтезируются информационные РНК, которые соединяются с рибосомами и осуществляют синтез дочерних вирусных белков (трансляцию).

После того как в зараженной клетке накопится достаточное количество компонентов вируса, начинается сборка вирионов потомства. Процесс этот происходит обычно вблизи клеточных мембран, которые иногда принимают в нем непосредственное участие. В составе вновь образованных вирионов часто обнаруживаются вещества, характерные для клетки, в которой размножается вирус. В таких случаях заключительный этап формирования вирионов представляет собой обволакивание их слоем клеточной мембраны.

Последним этапом взаимодействия вирусов с клетками является выход или освобождение из клетки дочерних вирусных частиц. Простые вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают в межклеточное пространство. Другие вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, выходят из клетки путем почкования. При этом клетка длительное время сохраняет жизнеспособность. В отдельных случаях вирусы накапливаются в цитоплазме или ядре зараженных клеток, образуя кристаллоподобные скопления – тельца включений.

3. Культивирование вирусов

Основные методы культивирования вирусов:

1) биологический – заражение лабораторных животных. При заражении вирусом животное заболевает. Если болезнь не развивается, то патологические изменения можно обнаружить при вскрытии. У животных наблюдаются иммунологические сдвиги. Однако далеко не все вирусы можно культивировать в организме животных;

2) культивирование вирусов в развивающихся куриных эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают в инкубаторе 7-10 дней, а затем используют для культивирования. В этой модели все типы зачатков тканей подвержены заражению. Но не все вирусы могут размножаться и развиваться в куриных эмбрионах.

В результате заражения могут происходить и появляться:

1) гибель эмбриона;

2) дефекты развития: на поверхности оболочек появляются образования – бляшки, представляющие собой скопления погибших клеток, содержащих вирионы;

3) накопление вирусов в аллантоисной жидкости (обнаруживают путем титрования);

4) размножение в культуре ткани (это основной метод культивирования вирусов).

Различают следующие типы культур тканей:

1) перевиваемые – культуры опухолевых клеток; обладают большой митотической активностью;

2) первично трипсинизированные – подвергшиеся первичной обработке трипсином; эта обработка нарушает межклеточные связи, в результате чего выделяются отдельные клетки. Источником являются любые органы и ткани, чаще всего – эмбриональные (обладают высокой митотической активностью).

Для поддержания клеток культуры ткани используют специальные среды. Это жидкие питательные среды сложного состава, содержащие аминокислоты, углеводы, факторы роста, источники белка, антибиотики и индикаторы для оценки развития клеток культуры ткани.

О репродукции вирусов в культуре ткани судят по их цитопатическому действию, которое носит разный характер в зависимости от вида вируса.

Основные проявления цитопатического действия вирусов:

1) размножение вируса может сопровождаться гибелью клеток или морфологическими изменениями в них;

2) некоторые вирусы вызывают слияние клеток и образование многоядерного синцития;

3) клетки могут расти, но делиться, в результате чего образуются гигантские клетки;

4) в клетках появляются включения (ядерные, цитоплазматические, смешанные). Включения могут окрашиваться в розовый цвет (эозинофильные включения) или в голубой (базофильные включения);

5) если в культуре ткани размножаются вирусы, имеющие гемагглютинины, то в процессе размножения клетка приобретает способность адсорбировать эритроциты (гемадсорбция).

4. Особенности противовирусного иммунитета

Противовирусный иммунитет начинается со стадии презентации вирусного антигена Т-хелперами.

Сильными антигенпрезентирующими свойствами при вирусных инфекциях обладают дендритные клетки, а при простом герпесе и ретровирусных инфекциях – клетки Лангерганса.

Иммунитет направлен на нейтрализацию и удаление из организма вируса, его антигенов и зараженных вирусом клеток. Антитела, образующиеся при вирусных инфекциях, действуют непосредственно на вирус или на клетки, инфицированные им. В этой связи выделяют две основные формы участия антител в развитии противовирусного иммунитета:

1) нейтрализацию вируса антителами; это препятствует рецепции вируса клеткой и проникновению его внутрь. Опсонизация вируса с помощью антител способствует его фагоцитозу;

2) иммунный лизис инфицированных вирусом клеток с участием антител. При действии антител на антигены, экспрессированные на поверхности инфицированной клетки, к этому комплексу присоединяется комплемент с последующей его активацией, что и обуславливает индукцию комплементзависимой цитотоксичности и гибель инфицированной вирусом клетки.

Недостаточная концентрация антител может усиливать репродукцию вируса. Иногда антитела могут защищать вирус от действия протеолитических ферментов клетки, что при сохранении жизнеспособности вируса приводит к усилению его репликации.

Вируснейтрализующие антитела действуют непосредственно на вирус лишь в том случае, когда он, разрушив одну клетку, распространяется на другую.

Когда вирусы переходят из клетки в клетку по цитоплазматическим мостикам, не контактируя с циркулирующими антителами, то основную роль в становлении иммунитета играют клеточные механизмы, связанные прежде всего с действием специфических цитотоксических Т-лимфоцитов, Т-эффекторов и макрофагов. Цитотоксические Т-лимфоциты непосредственно контактируют с клеткой-мишенью, повышая ее проницаемость и вызывая осмотическое набухание, разрыв мембраны и выход содержимого в окружающую среду.

Механизм цитотоксического эффекта связан с активацией мембранных ферментных систем в зоне прилипания клеток, образованием цитоплазматических мостиков между клетками и действием лимфотоксина. Специфические Т-киллеры появляются уже через 1–3 дня после заражения организма вирусом, их активность достигает максимума через неделю, а затем медленно понижается.

Одним из факторов противовирусного иммунитета является интерферон. Он образуется в местах размножения вируса и вызывает специфическое торможение транскрипции вирусного генома и подавление трансляции вирусной мРНК, что препятствует накоплению вируса в клетке-мишени.

Стойкость противовирусного иммунитета вариабельна. При ряде инфекций (ветряной оспе, паротите, кори, краснухе) иммунитет достаточно стойкий, а повторные заболевания встречаются крайне редко. Менее стойкий иммунитет развивается при инфекциях дыхательных путей (гриппе) и кишечного тракта.