Что такое таксономия вирусов

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.

Классификация вирусов сложна и в настоящее время остается незавершённой. Классификационные принципы К. Линнея в отношении вирусов оказались неприемлемыми. С 1971 г. во всем мире официально используемой является Универсальная система классификации вирусов, основанная на политетическом иерархическом принципе, выдвинутом М. Адансоном (1727-1806 гг.) - французским ботаником, одним из основоположников естественной системы растений и применения математических методов в биологии. По этому принципу учитывается максимальное число морфологических, физиологических, генетических и прочих признаков вирусов (не менее 60), каждый из которых имеет определенную степень значимости. Недостатком адансоновой классификации является не её трудоёмкость, а отсутствие полной информации о многих вирусах.

Согласно последней Универсальной классификации вирусов, принятой Международным Комитетом по таксономии вирусов (МКТВ) в 1998 г. (Сан-Диего, США), выделяется 3 порядка, 56 семейств, 9 подсемейств, 203 рода, 30 неопределённых родов, а также 3954 вида, штаммов и/или серотипов видов и неопределённых видов вирусов. Вирусные таксоны выше порядков, например, подкласс, класс, подцарство, царство, в классификации вирусов не учреждены.

Порядки вирусов – это группы семейств вирусов с общими характеристиками, отличающиеся от других порядков и семейств. Обозначаются названиями с суффиксами -virales. В настоящее время выделено 3 порядка вирусов: Mononegavirales (вирусы, содержащие однониточные негативные РНК), Caudovirales (“хвостатые” бактериофаги), Nidovirales (от лат. nido – гнездо; вирусы, у которых субгеномный РНК-сплайсинг транскрибируется во время репликации в форме гнезда), из которых утвержденным МКТВ является только первый.

Порядок Mononegavirales включает семейства: Paramyxoviridae, Rhabdoviridae и Filoviridae.

Семейства вирусов – это группы родов вирусов с общими характеристиками, отличающиеся от вирусов других семейств. Обозначаются названием с суффиксом -viridae. Семейство – термин, который выдержал проверку временем и не изменяется. Этот уровень таксономической иерархии является стабильным краеугольным камнем. Многие семейства вирусов имеют четкое отличие строения вириона, структуру генома, и способ репликации, определяющие филогенетическую независимость или большую филогенетическую отдельную структуру.

Подсемейства выделены в 4 семействах: Poxviridae, Herpesviridae, Parvoviridae, Paramyxoviridae – для более сложной иерархии таксона. Обозначаются суффиксом -virinae.

Критерии, используемые для описания семейства вирусов согласно системе классификации М. Адансона (взяты из указаний МКТВ для описания семейств):

Свойства вириона. 1. Морфология вириона (размер, форма, наличие или отсутствие суперкапсида и пепломеров, симметрия и структура капсида). 2. Физические свойства вириона (молекулярная масса, плотность, коэффициент седиментации, рН-стабильность, температурная устойчивость, катионная (магний и марганец) стабильность, устойчивость к растворителям, детергентам и действию лучистой энергии). 3. Свойства генома (тип нуклеиновой кислоты, количество нитей, линейный или циркулярный, полярность, количество сегментов, размер генома или его сегментов, наличие или отсутствие кэпа на 5-конце, наличие или отсутствие на 5-конце ковалентно связанного полипептида, наличие или отсутствие на 3-конце поли(А)последовательности или другой специфической последовательности, последовательность нуклеотидов). 4. Свойства белков (количество, размеры, функциональная активность, последовательность аминокислот). 5. Липиды (наличие или отсутствие, природа). 6. Карбогидраты (присутствие или отсутствие, природа).

Организация генома и репликация. 1. Организация генома. 2. Способ репликации нуклеиновых кислот. 3. Характеристики транскрипции. 4. Характеристики трансляции и посттрансляционного процессинга. 5. Место аккумуляции белков вириона, место сборки, место высвобождения. 6. Цитопатология.

Антигенные свойства. 1. Серологические особенности. 2. Эпитопы.

Биологические свойства. 1. Круг хозяев, природных и экспериментальных. 2. Патогенность, связь с заболеваниями. 3. Тканевой тропизм, патология, гистопатология. 4. Пути передачи в природе. 5. Векторные взаимоотношения. 6. Географическая распространенность.

Рода вирусов – группы видов с общими характеристиками, отличающиеся от вирусов других родов. Обозначаются терминами с суффиксом -virus. Этот иерархический уровень также является стабильным. Критерии для создания родов различаются в разных семействах: используются все меньшие генетические, структурные и другие особенности для создания новых родов. Основой является общее филогенетическое происхождение (как и для семейств), но это не постулат для будущего.

Вид вирусов – это политетический класс вирусов, имеющий свою тактику репликации и занимающий особую экологическую нишу. Это определение утверждено МКТВ в 1991 г. Члены политетического класса отличаются более чем одним свойством друг от друга, и ни одно из свойств не является решающим. Большим преимуществом этого определения является то, что оно учитывает природную (врожденную) вариабельность вирусов и не зависит от существования одной уникальной характеристики.

Примеры названия видов:

1. Порядок Mononegavirales, семейство Rhabdoviridae, род Lyssavirus, вид Rhabdovirus.

2. Семейство Herpesviridae, подсемейство Alphaherpesvirinae, род Simplexvirus, вид – простого герпеса вирус 2.

Классификация вирусов, патогенных для человека, представлена в табл. 1.

Классификация вирусов, патогенных для человека

Вирусология — наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов.

В 1898 г. Ф. Леффлер и П. Фрош показали, что широко распространенная болезнь крупного рогатого скота — ящур, вызывается агентом, который также проходит через бактериальные фильтры. Этот год считается годом открытия вирусов животных.

В 1901 г. Рид и Кэррол показали, что фильтрующиеся агенты можно выделить и из трупов людей, умерших от желтой лихорадки. Этот год считается годом открытия вирусов человека.

Вирусы до сих пор остаются одними из главных возбудителей инфекционных и неинфекционных заболеваний человека. Более 1000 различных болезней имеют вирусную природу. Вирусы и вызываемые ими болезни человека являются объектом пристального изучения медицинской вирусологии.

Вирусы имеют кардинальные отличия от других прокариотических микроорганизмов:

1. Они не имеют клеточного строения. Это доклеточные формы биологической жизни.

2. Имеют субмикроскопические размеры, варьирующие у вирусов человека в пределах 15-250 и более нм.

3. Характеризуются только одним типом нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК в качестве генома.

4. Вирусы не обладают собственными системами метаболизма и получения энергии.

5. Репликация вирусов происходит в клетках с использованием их белоксинтезирующих и энергетических систем, поэтому они — облигатные внутриклеточные паразиты.

6. Вирусы не способны к прогрессивному росту и делению. Они образуются в виде зрелых форм (вирионов) путем самосборки из готовых, т.е. преформированных компонентов (белков, нуклеиновых кислот).

В основу современной классификации вирусов положены следующие основные критерии:

1. Тип нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и ее первичная структура — сиквенс (одно- или двунитчатая, линейная, циркулярная, непрерывная или фрагментированная).

2. Характеристика вирионов: наличие белковой оболочки (капсида) и/или дополнительной липопротеидной оболочки (суперкапсида), размер и морфология, тип симметрии.

3. Стратегия вирусного генома в клетке хозяина (т.е. используемый вирусом путь транскрипции, трансляции, репликации и выход из нее).

4. Антигенные и физико-химические свойства.

5. Феномены генетических взаимодействий.

6. Экологические взаимодействия (круг восприимчивых хозяев, ареал географического распространения).

7. Механизмы патогенности (характер изменений в клетках, образование внутриклеточных включений, изменения экспрессии генов клеток хозяина, апоптоз и трансформация клеток).

8. Способы передачи и резистентность к факторам внешней среды (γ-из-лучению, температуре, действию детергентов, эфира, противовирусным препаратам).

Вид — группа вирусов, имеющих совпадающие характеристики (несколько главных свойств), составляющих реплицирующуюся линию.

Род — группа видов вирусов, имеющих общие свойства. Обычно формируется на основе типового вида, т.е. вида, по своим характеристикам и генетическим связям удовлетворяющего требованиям рода.

Семейство — совокупность родов вирусов с общими характеристиками. Формируется на основе типового рода.

Порядок — группа взаимосвязанных семейств вирусов (не полностью применимо в таксономии вирусов).

Другие таксоны, более высокого уровня (класс, отряд, царство), не применимы для вирусов.

В 1966 г. Комитет по Таксономии вирусов предложил первую унифицированную классификацию вирусов. В 1973 г. были расширены его права и он официально назван Международным Комитетом по Таксономии Вирусов (МКТВ). Комитет пересматривает классификацию каждые четыре года. Последняя классификация опубликована в 2000 г. Она включает классификацию 1550 вирусов, объединенных в 3 порядка, 56 семейств, 9 подсемейств и 203 рода. Мировая коллекция вирусов включает более 30 000 штаммов вирусов. Вирусы человека и животных распределены в 25 семействах: 15 — РНК-геном-ных и 10 — ДНК-геномных.

Классификация и некоторые свойства вирусов человека и животных представлены в таблице 1.

Сибирска вольгота

Тема неоднозначная, поскольку как раз сейчас бурно развивается биохимия и прочая микробиология, в том числе вирусология. Вирусы постоянно открываются и таксономия плавает. Есть целый International Committee on Taxonomy of Viruses по этим делам.
Согласно последней Универсальной классификации вирусов, принятой Международным Комитетом по таксономии вирусов (МКТВ) в 1998 г. (Сан-Диего, США), выделяется 3 порядка, 56 семейств, 9 подсемейств, 203 рода, 30 неопределённых родов, а также 3954 вида, штаммов и/или серотипов видов и неопределённых видов вирусов.
Ранее разделяли на ДНК-содержащие и РНК-содержащие (классификация по Балтимору), теперь предлагают три порядка: Mononegavirales (вирусы, содержащие однониточные негативные РНК), Caudovirales (“хвостатые” бактериофаги), Nidovirales (от лат. nido – гнездо; вирусы, у которых субгеномный РНК-сплайсинг транскрибируется во время репликации в форме гнезда), из которых утвержденным МКТВ является только первый.
Википедия продолжает давать старую систему, так как она во всех учебниках. Согласно ей выделяются:

Класс I: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК
Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК для репликации попадают в ядро клетки, так как им требуется клеточная ДНК-полимераза. Также репликация ДНК этих вирусов сильно зависит от стадии клеточного цикла. В некоторых случаях вирус может вызывать деления клетки, что может приводить к раковому перерождению. Примерами таких вирусов являются Herpesvirales, Adenoviridae, Papillomaviridae и Polyomaviridae.

Класс II: вирусы, содержащие одноцепочечную ДНК
Вирусы семейств Circoviridae и Parvoviridae реплицируют геномную ДНК в ядре и в ходе репликации образуют интермедиат — двуцепочечную ДНК.

Класс III: вирусы, в которых РНК способна к репликации (редупликации)
Класс III включает в себя два крупных семейства — Reoviridae и Birnaviridae. Репликация моноцистронная, геном сегментирован, каждый ген кодирует один белок.

Классы IV и V: вирусы, содержащие одноцепочечную РНК
Классы IV и V включают вирусы двух типов, репликация которых не зависит от стадии клеточного цикла. Наряду с вирусами, содержащими двуцепочечную ДНК, эти вирусы наиболее изучены.

Класс IV: вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК
Непосредственно на геномной РНК вирусов IV класса может идти синтез белка на рибосомах клетки хозяина.

Вирусы данного класса включают в семейства: Nidovirales, Picornavirales (Picornaviridae), Tymovirales, Astroviridae, Caliciviridae, Flaviviridae, Togaviridae, Virgaviridae и др.

Класс V: вирусы, содержащие одноцепочечную (−)РНК
Геномные РНК вирусов класса V не могут быть транслированы на рибосомах клетки хозяина, предварительно требуется транскрипция вирусными РНК-полимеразами в (+)РНК.

Представители данного класса входят в состав таксонов: Bunyavirales, Mononegavirales, Arenaviridae, Ophioviridae, Orthomyxoviridae и Deltavirus.

Класс VI: вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК, реплицирующиеся через стадию ДНК
Наиболее хорошо изученным семейством данного класса вирусов, являются ретровирусы. Вирусы класса VI используют фермент обратную транскриптазу для превращения (+)РНК в ДНК. Вместо использования РНК в качестве матрицы для синтеза белков, вирусы этого класса используют матрицу ДНК, которая встраивается в геном хозяина ферментом интегразой. Дальнейшая репликация происходит при помощи полимераз клетки хозяина. Наиболее хорошо изученным представителем данной группы вирусов является ВИЧ.

Класс VII: вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК
Небольшая группа вирусов, в состав которой входит вирус гепатита B, представитель семейства Hepadnaviridae, имеют двуцепочечную геномную ДНК, которая ковалентно замкнута в форме кольца и является матрицей для синтеза мРНК вируса, а также субгеномных РНК. Субгеномная РНК служит матрицей для синтеза ДНК-генома ферментом обратной транскриптазой вируса.

В общем наиболее близкими к бактериям являются все же ДНК-содержащие, как я понимаю, но более распространены простые РНК-содержащие, там никаких промежуточных звеньев нет, сразу загружается программа непосредственно для синтеза нужных белков в рибосомы хозяина.
Из поражающих человека ДНК-содержащие - оспа, герпес. Остальные почти все с РНК.

Кроме вирусов, в царстве Vira рассматриваются и другие молекулярные паразиты, которые систематизируются в рамках неопределенных таксонов. Это вироиды (Viroid), где в настоящее время выделено два семейства и 8 родов, сателлиты вирусов (Sattelites) и прионы (Prions). Все это недавно открыто и является чем-то промежуточным между вирусом и просто ядом, как я понимаю.

Принципы классификации вирусов:

Вирусы составляют царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства – рибовирусы и дезоксирибовирусы. Подцарства делятся на семейства, которые в свою очередь подразделяются на роды. Понятие о виде вирусов пока еще четко не сформулировано, так же как и обозначение разных видов.

В качестве таксономических характеристик первостепенное значение придается типу нуклеиновой кислоты и ее молекулярно-биологическим признакам: двунитевая, однонитевая, сегментированная, несегментированная, с повторяющимися и инвертированными последовательностями и др. однако в практической работе прежде всего используются характеристики вирусов, полученные в результате электронно-микроскопических и иммунологических исследований: морфология, структура и размеры вириона, наличие или отсутствие внешней оболочки (суперкапсида), антигены, устойчивость к высокой температуре, pH, детергентам и тд.

В настоящее время вирусы человека и животных включены в состав 18 семейств. Принадлежность вирусов к определенным семействам определяется типом нуклеиновой кислоты, структурой, целостностью или фрагментацией генома, а также наличием или отсутствием внешней оболочки. При определении принадлежности к семейству ретровирусов обязательно учитывается наличие обратной транскриптазы.

Вироиды и прионы

В природе помимо вирусов обнаружены другие очень мелкие загадочные инфекционные агенты с необычными свойствами. К ним относятся вироиды и прионы.

1. Вироиды, в отличие от вирусов, не имеют белковой оболочки и состоят только из инфекционной молекулы РНК. Они не обладают антигенными свойствами и поэтому не могут быть обнаружены серологическими методами.
2. Вироиды имеют очень малые размеры: длина молекулы РНК вироидов равна 1 • 10"6 мм, она состоит из 300—400 нуклеотидов. Вироиды — самые маленькие способные к размножению единицы, известные в природе.

3. Молекулы вироидов представляют собой одноцепочечные кольцевые РНК. Такую кольцевую структуру имеет еще только один вирус — вирус дельта-гепатита.

4. Молекулы РНК вироидов не кодируют собственных белков, поэтому их размножение может происходить либо аутокаталитически, либо с участием клетки-хозяина.

С 1971 г. обнаружено более 10 различных вироидов, отличающихся по первичной структуре, кругу поражаемых хозяев, по симптомам вызываемых ими заболеваний. Все известные вироиды построены по одному плану: 300—400 нуклеотидов образуют кольцо, которое удерживается парами оснований и образует двухцепо-чечную палочковидную структуру с перемежающимися короткими одно- и двухце-почечными участками.
Вопрос о природе, происхождении вироидов и о том, каким способом они распространяются, остается открытым. Существует предположение, что вироиды образуются из нормальных клеточных РНК, однако убедительных подтверждений этому не было представлено.

Синтез прионов контролирует ген ргпР, который несет у человека 20-я хромосома. Установлено 18 различный мутаций этого гена, которые связаны с различными прионовыми болезнями.

Прионы состоят из особого белка, который существует в виде двух изомеров. Один из них — нормальный клеточный прионовый протеин — изоформа РгРс. Он состоит из 254 аминокислотных остатков и имеет м. м. 33—35 кД. PrPtf растворим в детергентах, чувствителен к действию протеинкиназы К. Он, как полагают, участвует в регуляции суточных циклов многих гормонов. У здоровых животных содержание его составляет 1 мкг/г ткани мозга (больше всего его в нейронах).

Другой изомер прионового протеина PrPSc —аномальный, имеет такую же м. м. Он отличается от РгРс вторичной структурой, устойчив к протеолизу, не растворяется детергентами, способен к самоагрегации олигомеризации. Конверсия ргРс в PrPSc присходит очень медленно, но ускоряется в присутствии экзогенного Ориона. Прионы PrPSc — возбудители прионных медленных инфекций.

Содержание PrPbl в ткани мозга больных животных в 10 раз больше, чем у здоровых.
Известны 12 нозологических единиц прионных болезней, из них 6 наблюдаются у животных (скрепи у овец, губкообразные энцефалопатии крупного рогатого скота, экзотических копытных и кошачьих, хроническое истощение у лосей и трансмиссивная энцефалопатия норок). Шесть болезней прионной этиологии описаны у человека.

Куру (папуасское curu — дрожать, трястись) впервые описано в 1957 г. К. Гай-душеком у папуасов-каннибалов в Новой Гвинее. Характеризуется прогрессирующей мозжечковой атаксией, общим дрожанием, адинамией, а также психическими изменениями (эйфория, беспричинный смех и т. п.).

Болезнь Крейтцфельда—Якоба (БКЯ — дегенерация кортикостриоспиналь-ная) встречается повсеместно. Характеризуется прогрессирующей деменцией с симптомами поражения пирамидальных и

Летальная семейная бессонница — потеря сна, гиперреактивность симпатической системы, прогрессирующее ослабление автономных и эндокринных циклических временных ритмов; наблюдается у лиц среднего возраста (около 45 лет).

Амиотрофический лейкоспонгиоз — медленная инфекция человека, характеризующаяся прогрессирующим развитием атрофических парезов мышц конечностей и туловища, нарушением дыхания и заканчивается смертью.
Синдром Альперса — медленная прионная инфекция. Наблюдается главным Образом в детстве, характеризуется симптомами, свидетельствующими о поражении ЦНС.
Для прионовых болезней человека характеры 4 классических нейропатологических признака: спонгиозные изменения (множество овальных вакуолей диаметром 1—50 мк в сером веществе мозга), потеря нейронов, астроцитоз и формирование амилоидных бляшек.

Предполагается, что прионы играют роль в этиологии шизофрении, миопатии и ^которых других заболеваний человека. Природа прионов остается неясной. С висами их объединяют малые размеры (они способны проходить через бактериальные фильтры) и неспособность размножаться на искусственных питательных средах; специфический круг поражаемых хозяев; длительная персистенция в культуре клеток, полученной из тканей зараженного хозяина, а также в организме больного человека и животного. Вместе с тем они существенным образом отличаются от вирусов: во-первых, у них отсутствует собственный геном, следовательно, они не могут рассматриваться, в отличие от вирусов, как живые существа; во-вторых, они не индуцируют никакого иммунного ответа. В-третьих, прионы обладают значительно более высокой резистентностью, чем обычные вирусы, к действию высокой температуры (выдерживают кипячение в течение 1 ч), УФ-излучению, ионизирующей радиации и к различным дезинфектантам; нечувствительны к интерферонам и не индуцируют их синтеза.

По мнению С. Прузинера, есть два пути передачи аномального приона PrPSc: наследственный (мутации в гене ргпР) и трансмиссивный, или инфекционный (алиментарный и нозокомиальный). Прионовые болезни в том и другом случае наблюдаются в виде спорадических или групповых заболеваний.

К. Гайдушек в 1976 г. за открытие инфекционной природы прионных болезней и С. Б. Прузинер в 1997 г. за открытие прионов и разработку прионной теории были удостоены Нобелевских премий.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Классификацию вирусов впервые предложил в 1962 г . А. Львов.

Вирусы составляют царство Vira, которое делится на два подцарства (отдела) – РНК- и ДНК-содержащие, которые в свою очередь подразделяются на семейства (название + окончание viridae), семейства – на подсемейства (название + virinae), подсемейства – на роды (название + virus), роды – на виды (биноминальное название не применяется), виды – на типы.

По современной классификации имеется более 55 семейств, 19 из них включают вирусы – возбудители заболеваний у человека и животных.

A. По типу нуклеиновой кислоты:

Ø ДНК-содержащие:	Ø РНК-содержащие:
· Herpesviridae; · Adenoviridae; · Hepadnaviridae; · Papovaviridae; · Poxviridae; · Iridoviridae; · Parvoviridae;	· Picornaviridae; · Caliciviridae; · Orthomyxoviridae; · Paramyxoviridae; · Coronaviridae; · Togaviridae; · Flaviviridae; · Arenoviridae; · Bunyaviridae; · Retroviridae; · Rhabdoviridae; · Reoviridae

Ø мелкие – 15-50 нм (например, пикорнавирусы);

Ø средние – 50-200 нм (например, вирусы гриппа);

Ø крупные – 200-400 нм (например, вирус натуральной оспы).

Ø сферические (например, герпесвирусы, ВИЧ);

Ø нитевидные (например, вирус гриппа);

Ø палочковидные/пулевидные (например, вирус бешенства);

Ø сперматозоидные (например, бактериофаги).

D. По организации:

Ø сложные (наличие внешней липопротеидной оболочки – суперкапсида).

E. По типу симметрии нуклеокапсида (способу укладки белковых субъединиц – капсомеров вокруг нуклеиновой кислоты):

Ø кубический (например, ВИЧ, вирус клещевого энцефалита);

Ø спиральный (например, вирусы гриппа и бешенства);

Ø смешанный (например, бактериофаги).

Ø вирусы позвоночных;

Ø вирусы беспозвоночных;

Ø вирусы растений;

Ø вирусы бактерий.

Морфология и химический состав вирионов.

Геном вируса может быть представлен:

Ø двунитевой ДНК;

Ø однонитевой ДНК (только у парвовирусов);

Ø однонитевой РНК;

Ø двунитевой РНК (только у реовирусов).

ДНК или РНК могут быть:

Ø фрагментированными/сегментированными (например, у вируса гриппа РНК состоит из 8 фрагментов);

Ø позитивной (+РНК) – выполняет функцию иРНК;

Ø негативной (-РНК) – не может выполнять функцию иРНК, а служит матрицей для ее образования.

Простоорганизованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида, построенной из отдельных белковых субъединиц (одна/несколько молекул белка) – капсомеров. Функции капсида – защитная, рецепторная и антигенная.

Сложноорганизованные вирусы имеют еще и внешнюю липопротеидную оболочку – суперкапсид/пеплос (включает компоненты клеточной мембраны), на поверхности которого находятся гликопротеиновые шипики, способствующие адсорбции вируса на клетке и проникновению внутрь нее. Суперкапсид и капсид связывает белок М (матриксный).

На долю нуклеиновой кислоты приходится до 30% у простоорганизованных вирусов и до 6% – у сложноорганизованных.

Каждая вирусная частица содержит до 60-70% белков.

Особенности вирусных белков – устойчивы к протеолитическим ферментам и способны к самосборке.

Различают две группы вирусных белков:

1. Структурные белки:

Ø внутренние (рибо-/дезоксирибонуклеопротеиды) – гистоноподобные белки, связанные с нуклеиновой кислотой и удерживающие ее в суперсжатом состоянии;

Ø капсидные – образуют оболочку, защищающую нуклеиновую кислоту;

Ø суперкапсидные – входят в состав гликопротеиновых шипиков суперкапсида.

2. Функциональные белки – ферменты, участвующие в процессах репродукции вируса и его проникновения в клетку:

Ø вирионные (ферменты транскрипции и репликации – обратная транскриптаза, эндо- и экзонуклеазы, ДНК- и РНК-полимеразы, АТФ-аза, нейраминидаза);

Ø вирусиндуцированные (структура закодирована в вирусном геноме, но синтезируются в клетке-хозяина – РНК-полимераза пикорна-, тога, орто- и парамиксовирусов, ДНК-полимераза покс- и герпесвирусов);

Ø клеточномодифицированные (ферменты клетки-хозяина, активированные геномом вируса).

Ø ферменты транскрипции и репликации;

Ø ферменты, участвующие в проникновении вируса в клетку-хозяина (АТФ-аза, нейраминидаза, лизоцим).

Углеводы и липиды содержат только сложноорганизованные вирусы и имеют клеточное происхождение.

На долю углеводов приходится до 10% общей массы вириона, углеводы входят в состав гликопротеиновых шипиков суперкапсида в виде сахарных остатков – сахарозы, фруктозы, маннозы, галактозы, нейраминовой кислоты; обеспечивают сохранение конформации белка и его устойчивость к протеазам.

Липиды (фосфолипиды, холестерин) входят в состав суперкапсида и составляют 15-35% сухой массы вириона; выполняют роль стабилизаторов, обеспечивая целостность структуры вириона.

Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 112 ;

Представлена современная таксономия коронавирусов, описана структура вириона коронавирусов, указаны этиологические агенты коронавирусного заболевания верхних дыхательных путей, описана клиническая картина и распространенность заболеваний, подходы к лечени

Modern taxonomy of coronaviruses was presented, the structure of coronaviruses virion was described, etiological agents of coronaviral diseases of the upper respiratory tracts were indicated, clinical presentation and disease prevalence, and approaches to treatment and prevention of coronaviral diseases were described.

Коронавирус человека был впервые выделен D. Tyrrell и M. Bynoe в 1965 г. от больного острым респираторным заболеванием (ОРВЗ) [1]. В прошлом веке коронавирусы были известны как возбудители острых респираторных заболеваний человека и животных, однако не относились к числу особо опасных вирусных инфекций. Появление сначала тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) (англ. severe acute respiratory syndrome, SARS) в 2002 г., а затем ближневосточного респираторного синдрома (БВРС) (англ. Middle East respiratory syndrome, MERS) в 2012 г. заставили специалистов существенно повысить уровень эпидемической опасности со стороны коронавирусов. Интенсивное изучение представителей сем. Coronaviridae в начале XXI в. привело к лавинообразному накоплению данных по их молекулярной биологии, таксономии и экологии, за которым не всегда поспевают официальные инструкции, что создает трудности для практических врачей.

С точки зрения современных представлений о таксономии вирусов [2, 3], сем. Coronaviridae входит в состав отряда Nidovirales, который — наряду с Arteriviridae и Roniviridae — содержит оболочечные вирусы с инфекционной односегментной линейной одноцепочечной РНК позитивной полярности, которые имеют ряд общих черт организации генома, его экспрессии и репликации [4].

Семейство Arteriviridae включает вирусы млекопитающих [5]. Прототипный представитель — вирус артериита лошадей (EAV — equine arteritis virus). Значительную опасность для животноводства представляет вирус репродуктивно-респираторного синдрома свиней (PRRSV — porcine reproductive and respiratory syndrome virus). Среди артеривирусов неизвестны патогены человека. Вирус геморрагической лихорадки обезьян (SHFV — simian hemorrhagic fever virus) вызывает опасное заболевание низших приматов.

Семейство Roniviridae включает лишь 2 известных на сегодняшний день представителя: вирус, поражающий жабры креветок (GAV — gill-associated virus) (прототипный), и вирус Нам-Динх (NDiV — Nam Dinh virus), изолированный от кровососущих комаров (Culicinae) в Юго-Восточной Азии [6].

Coronaviridae включает 2 подсемейства: Coronavirinae и Torovirinae. Первое подразделяется на 4 рода: Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Gammacoronavirus, Deltacoronavirus. Torovirinae подразделяется на 2 рода: Torovirus (от лат. torus — вздутие, узел — из-за кренделеобразной формы вирионов) и Bafinivirus (от англ. BAcilliform FIsh NIdoviruses — бациллоподобные нидовирусы рыб) (табл. 1). Род Betacoronavirus, в свою очередь, подразделяется на четыре подрода: A, B, C, D (табл. 2).

На страницах научных и научно-популярных изданий можно встретить разнообразные интерпретации названий коронавирусов, многие из которых в настоящее время являются устаревшими и сведены в синонимы действующих номенклатурных названий (табл. 3). В частности, широко известный ранее HCoV ОС43 теперь называется BetaCoV 1, а многочисленные ТОРС-подобные вирусы, изолированные от различных хозяев, — синонимичны SARS-CoV [7, 8]. Возбудители инфекционных заболеваний человека содержатся в трех родах коронавирусов (табл. 4). При этом центральное место занимает род Betacoronavirus, в который входят особо опасные возбудители летальных пневмоний — SARS-CoV и MERS-CoV (табл. 4).

Вирион представителей подсем. Coronavirinae имеет сфероидную форму с характерным диаметром 120–160 нм (рис. 1, А–В). Вирусы рода Bafinivirus имеют палочковидную (бациллоподобную) форму 170–200 нм в длину и 75–88 нм в диаметре (рис. 1, Г). Вирусы, входящие в род Torovirus, по форме напоминают крендельки 100–140 × 35–50 нм (рис. 1, Д).

Вирионы всех коронавирусов снабжен липидной оболочкой с отчетливо различимыми на электронно-микроскопических снимках булавовидными пепломерами (рис. 1, А–Ж) длиной 5–10 нм, формируемыми тримерами белка S (180–220 кДа, 1128–1472 а.о). Наличие этих пепломеров, напоминающих зубцы короны, и дало название семейству Coronaviridae.

У представителей Torovirus и Beta­coronavirus подрода A имеется дополнительный поверхностный гликопротеин — гемагглютинин-эстераза (НЕ) (65 кДа) — обладающий одновременно гемагглютинирующей и эстеразной активностью. НЕ коронавирусов — также, как и первая субъединица HEF вируса гриппа С (Orthomyxoviridae, Influenza C virus) [13], с которой НЕ высоко гомологична, является ферментом, отщепляющим терминальные остатки О-ацетилированной нейраминовой кислоты от полисахаридных цепочек. Белок М (23–35 кДа) является трансмембранным. Пентамеры белка Е (9–12 кДа, 74–109 а.о.), выявленные в количестве всего нескольких копий на вирион (только у Coronavirinae), способны формировать ионные каналы и представляют собой важный фактор вирулентности. Нуклеокапсид (60–70 нм) имеет спиральную симметрию и формируется фосфорилированным белком N (50–60 кДа, 349–470 а.о.) в комплексе с вирионной РНК [4, 8, 10–12, 14, 15].

Инфицирование коронавирусами вызывает появление высокотитражных сывороток против эпитопов, расположенных на S-, M-, N- и HE-антигенах. S- и HE-белки содержат основные эпитопы для нейтрализующих антител; М- и N-белки содержат менее эффективные нейтрализующие детерминанты, однако наибольший защитный эффект при иммунизации достигается при сочетанном использовании S- и N-белков. Антитела против М-белка выявляются в реакции связывания комплемента. Антигемагглютинирующие антитела связываются с эпитопами S- и HE-белков. Детерминанты клеточного иммунного ответа находятся в составе N-белка [7, 8, 16, 17].

Этиологическими агентами коронавирусного заболевания верхних дыхательных путей являются HCoV NL63, HCoV 229E, BetaCoV 1 (больше известный под названием HCoV ОС43 — табл. 3), HCoV HKU1 и HToV (табл. 4). Вирусы родов Alphacoronavirus (HCoV NL63, HCoV 229E) и Torovirus (HToV) несколько чаще дают осложнения со стороны желудочно-кишечного тракта. Основными клетками-мишенями коронавирусов являются эпителиальные клетки и макрофаги, имеющие на своей поверхности рецепторы, с которыми взаимодействует поверхностный S-белок вируса.

Коронавирусная инфекция распространена повсеместно и регистрируется в течение всего года с пиками заболеваемости зимой и ранней весной, когда эпидемическая значимость ее колеблется от 15,0% до 33,7% [1, 23]. Дети болеют в 5–7 раз чаще, чем взрослые. Инфекция распространяется воздушно-капельным, фекально-оральным и контактным путем. Источником инфекции являются больные с клинически выраженной или стертой формой заболевания [24, 25]. В структуре ОРВИ среди госпитализированных пациентов коронавирусная инфекция в среднем составляет 12,4% (с колебаниями в отдельные годы от 6,8% до 28,6%) [26, 27]. Коронавирусы, как правило, лидируют среди прочих вирусов в этиологии нозокомиальных инфекций. Имеются данные о выделении коронавирусов из мозга больных рассеянным склерозом [28].

При коронавирусном заболевании верхних дыхательных инкубационный период составляет 2–3 сут. Заболевание начинается остро и в большинстве случаев протекает с умеренно выраженной интоксикацией и симптомами поражения верхних отделов респираторного тракта. При этом часто основным симптомом является ринит с обильным серозным отделяемым. Иногда заболевание сопровождается слабостью, недомоганием, больные отмечают першение в горле, сухой кашель. При объективном обследовании отмечается гиперемия и отек слизистой оболочки носа, гиперемия слизистой оболочки задней стенки глотки. Температура тела, как правило, нормальная. Продолжительность болезни 5–7 сут. У части больных (9–24%) наблюдаются лихорадка, симптомы интоксикации, кашель сухой или с мокротой, в легких при аускультации могут выслушиваться хрипы. В ряде случаев (3–8%) коронавирусная инфекция протекает с поражением нижних дыхательных путей и характеризуется развитием пневмонии, которая наиболее тяжело протекает у детей раннего возраста [1, 26, 27, 29].

Описаны нозокомиальные вспышки коронавирусной инфекции, проявляющиеся синдромом острого гастроэнтерита [23, 30].

Иммунитет после перенесенного заболевания непродолжительный и не защищает от реинфекции [1, 8, 16, 17].

Природным резервуаром SARS-CoV являются летучие мыши (Chiroptera: Microchiroptera). От летучих мышей в природе заражаются виверровые (Viverridae), которых жители Юго-Восточной Азии держат в качестве домашних животных и часто употребляют в пищу. Наиболее вероятен следующий путь проникновения SARS-CoV в человеческую популяцию: летучие мыши → мелкие дикие млекопитающие (гималайские циветты (Paguma larvata), енотовидные собаки (Nyctereutes procyonoides), бирманские хорьковые барсуки (Melogale personata), etc.) → непрожаренное мясо в ресторанах → человек [7, 33, 34].

Инкубационный период в среднем продолжается 2–7 сут, в ряде случаев составляет 10 сут. Начало болезни острое, озноб (97% случаев), температура тела повышается до 38–39 °C (100% случаев). В первые дни преобладают симптомы интоксикации: головная боль (84%), головокружение (61%), слабость (100%), боль в мышцах (81%). Катаральные симптомы в начальном периоде выражены умеренно: может наблюдаться легкий кашель (39%), боль в горле (23%) и ринит (23%) [35]. После 3–7 сут болезни развивается респираторная фаза с выраженными признаками поражения нижних дыхательных путей: усиливается кашель, появляется одышка, чувство нехватки воздуха. При осмотре больных в нижнебоковых и задних отделах грудной клетки определяется притупление перкуторного звука, при аускультации на фоне ослабленного дыхания выслушиваются влажные мелкопузырчатые и крепитирующие хрипы, тахикардия. Нарастает гипоксия и гипоксемия. При рентгенологическом исследовании в легких выявляются мультифокальные инфильтраты с тенденцией к слиянию. У некоторых больных помимо респираторного синдрома наблюдаются признаки поражения желудочно-кишечного тракта: тошнота, повторная рвота, диарея, которая отмечается, по данным различных исследований, до 30% случаев. У подавляющего большинства больных (80–90%) заболевание заканчивается выздоровлением [1, 29, 35].

При прогрессировании болезни у части больных (10–20%) отмечается синдром острого повреждения легких или острый респираторный дистресс-синдром, который чаще всего диагностируется на 3–5 сут пневмонии, однако есть данные о его развитии в первые 2 сут болезни. У больного усиливается сухой кашель, одышка, выявляется тахипноэ, тахикардия. Как правило, температурные значения в этот период очень высокие, артериальное давление снижается. Повышение РаСО₂ вызывает угнетение дыхания, алкалоз сменяется ацидозом, нарастает отек легких, экссудат заполняет интерстициальные пространства, развивается общая дыхательная недостаточность.

Рентгенологически в легких определяются одно- и двусторонние плотные инфильтраты. Вирусиндуцированные изменения в нижних дыхательных путях, активация бактериальной флоры вызывают двусторонние сливные долевые пневмонии. В участках некротических изменений в последующем разрастается соединительная ткань, образуются фиброзные рубцы (10%). В периферической крови уже в начале болезни отмечается лимфопения, при развернутом респираторном синдроме наблюдается лейкопения (2,6 × 10 9 л -1 ), тромбоцитопения (50–150 × 10 3 ). Повышение активности креатинкиназы, печеночных ферментов (аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ)), концентрации С-реактивного белка отмечается у подавляющего числа больных пневмонией. Мультивариантный анализ клинических данных свидетельствует, что тяжелые сопутствующие заболевания и высокий уровень С-реактивного белка в начале болезни являются плохим прогностическим признаком. Летальность, по данным различных исследований, колеблется от 4% до 19,7%, а в группе больных, находящихся на искусственной вентиляции легких, она составила 57,7%. Из осложнений отмечается периферическая полинейропатия, острая печеночная недостаточность, бактериальная и грибковая суперинфекция. Сопутствующие заболевания и пожилой возраст повышают риск тяжелого течения болезни с неблагоприятным исходом [1, 29, 31, 35, 36].

Первые случаи заболевания БВРС, как удалось установить ретроспективно, появились у людей, побывавших в Саудовской Аравии, в апреле 2012 г. [37]. С сентября 2012 г. ВОЗ проводит регулярный мониторинг случаев БВРС в соответствии с Международными медико-санитарными правилами. В мае 2013 г. на специальном заседании группы экспертов Международного комитета по таксономии вирусов возбудитель БВРС получил свое современное название — MERS-CoV и место в таксономической системе царства Virae (табл. 1–2) [9, 38].

Основная заболеваемость наблюдается в восточной части Саудовской Аравии. Завозные случаи заболевания выявлены в других странах Ближнего Востока (в Иордании, Катаре, ОАЭ), северной Африке (в Тунисе), а в Европе — во Франции, Германии, Великобритании и Италии (рис. 4). На 29.10.2013 лабораторно подтверждены 145 случаев заболевания, из которых 62 (42,8%) оказались летальными [39]. Установлена возможность передачи вируса от человека к человеку при тесном контакте (в том числе — и медицинским работникам) [40].

Природным резервуаром этого коронавируса, как показали результаты молекулярно-генетического изучения, являются летучие мыши [41–43]. Промежуточный хозяин БВРС — источник заражения людей — пока не выявлен. Имеются данные о том, что этим вирусом могут заражаться верблюды [44]. Нельзя исключать возможность прямой передачи инфекции людям через продукты жизнедеятельности летучих мышей, дневки которых могут находиться на чердаках жилых строений. Необходимо помнить, что обитающие у нас виды летучих мышей, подобно птицам, осуществляют сезонные миграции, зимуя на эндемичной по БВРС территории. Таким образом, этот вирус может быть занесен к нам, помимо инфицированных людей, также и летучими мышами.

Клиническая картина БВРС — это ОРВЗ, которое сопровождается лихорадкой, кашлем, одышкой, затрудненным дыханием и в большинстве клинически подтвержденных случаев быстро переходит в тяжелую первичную вирусную пневмонию. У пациентов, страдающих хроническими заболеваниями органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, метаболическим синдромом и иммунодефицитными состояниями различного генеза, на первый план в качестве ведущих симптомов могут выдвигаться поражения желудочно-кишечного такта: почечная недостаточность и диарея. ВОЗ рекомендует [45] рассматривать в качестве возможного БВРС, требующего соответствующих лабораторного подтверждения, санитарно-гигиенических мероприятий и госпитального мониторинга, все случаи ОРВЗ, осложненные ОРДС, при наличии эпидемиологических показаний — пребывания на Ближнем Востоке в течение 14 сут до начала заболевания.

Описаны легкие и бессимптомные случаи заболевания, что вызывает беспокойство специалистов в связи с возможностью скрытого распространения заболевания, хотя реальная оценка вероятности такого сценария до сих пор остается неопределенной [46].

Лабораторная диагностика коронавирусной инфекции включает детекцию вирусной геномной РНК методом ОТ-ПЦР в биологическом материале (кровь, моча, назальный секрет). Этот метод особенно важен для ранней диагностики особо опасных ТОРС и БВРС. Изоляция вируса проводится методом биопробы на модели клеточных культурах (например, Vero E6 или MDCK; рекомендуется добавлять трипсин в культуральную среду). Учитывая наличие у вирионов коронавирусов характерных морфологических черт (рис. 1), существенное значение в диагностике коронавирусных заболеваний может иметь электронная микроскопия. Индикация специфических противовирусных антител проводится с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА), реакции связывания комплемента (РСК) и реакции непрямой гемагглютинации (РНГА), позволяющих определить диагностические титры антител уже на 5-е сут после инфицирования (РНГА) [1].

Достоверные данные о клинической эффективности противовирусных препаратов при лечении ТОРС и БВРС, полученные в рамках контролируемых исследований, отсутствуют. Однако можно предполагать эффективность противовирусных средств с широким механизмом действия (например, Рибивирина или Ингавирина). На модели ТОРС были протестированы in vitro 19 антивирусных препаратов: 7 на основе ИФН, 5 аналогов нуклеозида, 3 ингибитора протеаз, 2 ингибитора полимеразы и 2 ингибитора NA. При этом 100-процентное подавление цитопатического действия (ЦПД) было достигнуто при использовании 5000 МЕ/мл Бетаферона, Алферона и Веллферона. Рибавирин имеет ингибирующую активность, но только при высоких концентрациях (0,5–5,0 мг/мл), оказывая цитотоксическое действие на клеточную культуру [27]. Предполагается, что лечение ИФН (Веллферон, Мультиферон, Бетаферон, Алферон) в дозах, используемых для лечения гепатита С, может быть эффективным. Рибавирин может применяться по 8–12 мг/мл каждые 8 ч в течение 7–10 сут при тяжелых формах болезни.

При тяжелых и среднетяжелых формах респираторных заболеваний человека проводится дезинтоксикационная терапия (гемодез, реопиглюкин и т. п.). Объем вводимой жидкости не превышает 400–800 мл/сут.

Наряду с инфузионной терапией необходимо назначение диуретиков из-за угрозы отека легких. Показано введение донорского иммуноглобулина, содержащего антитела к коронавирусам в высоком титре.

При остром респираторном дистресс-синдроме основой патогенетической терапии являются препараты сурфактанта, восстанавливающие поверхностное натяжение в альвеолах. Сурфактант назначается эндотрахеально (150–200 мл). Показано введение глюкокортикоидов (преднизолон, гидрокортизон), в тяжелых случаях рекомендуется в/в введение метилпреднизолона. Для респираторной поддержки показана интубация трахеи и искусственная вентиляция легких с использованием малых дыхательных объемов (VT = 6 мл/кг) [47].

Антибиотики широкого спектра действия назначают при риске активации собственной бактериальной флоры больного.

В настоящее время вакцинопрофилактика против коронавирусных инфекций (включая особо опасные ТОРС и БВРС) не разработана.

Хотя ВОЗ и не рекомендует проводить специальный скрининг в пунктах въезда в связи с эпидемической ситуацией по БВРС и вводить какие-либо ограничения на перемещение людей или товаров, Минздрав Российской Федерации рекомендует воздержаться от поездок в страны Ближнего Востока с высоким риском заражения (рис. 4) без особой необходимости.

За списком литературы обращайтесь в редакцию.

М. Ю. Щелканов 1 , доктор биологических наук
Л. В. Колобухина, доктор медицинских наук, профессор
Д. К. Львов, доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН

ФГБУ НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского МЗ РФ, Москва