Что такое вирус pathogen

Патогены представляют собой микроскопические организмы, которые вызывают или могут вызывать заболевание. Различные виды возбудителей инфекций включают бактерии, вирусы, протисты (амеба, плазмодий и т. д.), грибы, паразитические черви (плоские черви и круглые черви ) и прионы. Хотя эти патогены вызывают множество заболеваний, начиная от незначительных до опасных для жизни, важно отметить, что не все бактерии являются патогенными.

Фактически, наш организм содержит тысячи видов бактерий, грибов и простейших, которые являются неотъемлемой частью микробиома (микрофлоры) человека. Эти микроорганизмы полезны и важны для правильной работы биологических процессов, таких как пищеварение и функция иммунной системы. Они вызывают проблемы только в редких случаях, когда ослабевают функции иммунной системы. Напротив, действительно патогенные организмы имеют одну цель: выжить и размножаться любой ценой. Возбудители инфекций специально приспособлены для заражения живых организмов в обход иммунной системы хозяина. Они распространяются внутри тела и покидают его для заражения другого хозяина.

Как передаются патогены?

Патогены могут передаваться либо прямым, либо косвенным путем. Прямая передача включает распространение патогенов путем прямого контакта тела с телом. Такой тип передачи может происходить от матери к ребенку, как показано на примере ВИЧ, вируса Зика и сифилиса. Другие типы прямого контакта, через которые могут распространяться патогены, включают касание (метициллин-резистентный стафилококк), поцелуи (простой герпес) и сексуальный контакт (папилломавирусы человека).

Патогены способны также распространяться путем косвенной передачи, которая включает контакт с поверхностью или веществом, которые заражены вредоносными микроорганизмами, а также контакт и передача через животное или укс насекомых. Типы косвенной передачи включают:

• Воздушно-капельный (как правило, чиханьем, кашлем, смехом и т. д.). Вредоносные микроорганизмы остаются подвешенным в воздухе и вдыхается или контактирует с дыхательными мембранами другого человека.
• Капельки - патогены, содержащиеся в каплях жидкости организма (слюна, кровь и т. д.) контактируют с другим человеком или загрязняют поверхность. Капли слюны чаще всего распространяются через чиханье или кашель.
• Еда - передача инфекции происходит путем употребления зараженной и неправильно обработанной пищи.
• Вода - патоген распространяется через потребление или контакт с загрязненной водой.
• Животные - патоген распространяется от животных к людям. К примеру, при укусе насекомых или контакте людей с дикими или домашними животни.

Несмотря на то, что невозможно полностью предотвратить передачу патогенов, лучший способ минимизировать вероятность инфекционных заболеванием - поддерживать правильную гигиену. Не забывайте мыть руки после использования туалета, обрабатывайте сырые продукты и различные поверхности, которые подвергаются воздействию микробов, а также своевременно убирайте экскременты домашних питомцев.

Типы патогенов

Патогены очень разнообразны и состоят из прокариотических и эукариотических организмов. Наиболее распространенными патогенами являются бактерии и вирусы. Хотя оба способны вызвать инфекционное заболевание, бактерии и вирусы отличаются друг от друга. Бактерии являются прокариотическими клетками, которые вызывают заболевание, продуцируя токсины. Вирусы представляют собой частицы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенные внутри оболочки белка или капсида. Они вызывают заболевание, захватывая клеточную систему своего хозяина, чтобы создать многочисленные копии вируса. Эта активность уничтожает клетку-хозяина в процессе. Эукариотические возбудители инфекций включают грибы, протистов и паразитических червей.

Прионы - это уникальный тип патогена, который является белком, а не живым организмом. Белки прионов имеют те же аминокислотные последовательности, что и обычные белки, но сложены в неправильную форму. Эта измененная форма делает прионные белки заразными, поскольку они влияют на другие нормальные белки, заставляя спонтанно принимать инфекционную форму. Прионы обычно влияют на центральную нервную систему. Они, как правило, собираются вместе в тканях мозга, что приводит к ухудшению состояния мозга. Прионы вызывают смертельное нейродегенеративное заболевание Крейтцфельдта-Якоба у людей, а также губчатую энцефалопатию у крупного рогатого скота.

Бактерии ответственны за ряд инфекций, которые варьируются от бессимптомных до внезапных и интенсивных. Заболевания, вызванные патогенными бактериями, обычно являются результатом производства токсинов. Эндотоксины служат компонентами стенки бактериальных клеток, высвобождающиеся после смерти или ухудшения состояния бактерий. Эти токсины вызывают различные симптомы, включая лихорадку, изменения артериального давления, озноб, септический шок, повреждение органов и даже смерть.

Экзотоксины продуцируются бактериями и высвобождаются в окружающую среду. Три типа экзотоксинов включают цитотоксины, нейротоксины и энтеротоксины. Цитотоксины повреждают или уничтожают определенные типы клеток организма. Бактерии Streptococcus pyogenes продуцируют цитотоксины, называемые эритротоксинами, которые разрушают клетки крови, повреждают капилляры и вызывают симптомы, связанные с некротическим фасциитом.

Нейротоксины являются ядовитыми веществами, которые действуют на нервную систему и мозг. Бактерии Clostridium botulinum высвобождают нейротоксин, вызывающий мышечный паралич. Энтеротоксины влияют на клетки кишечника, провоцируя сильную рвоту и диарею. Бактериальные виды, которые производят энтеротоксины, включают Bacillus, Clostridium, Escherichia, Staphylococcus и Vibrio.

• Clostridium botulinum: отравление ботулизмом, затрудненное дыхание, паралич;
• Streptococcus pneumoniae: пневмония, ангина, менингит;

Вирусы - это уникальные патогены, поскольку они не являются клетками, а сегментами ДНК или РНК, заключенными внутри капсида (белковая оболочка). Они вызывают заболевание, заражая клетки и заставляя клеточные структуры вырабатывать больше вирусов быстрыми темпами. Вирусы противодействуют или предотвращают обнаружение иммунной системой и энергично размножают внутри клетки-хозяина. Эти микроскопические вредоносные частички инфицируют не только клетки животных и растений, но также заражают бактерии и археи.

Вирусные инфекции у людей варьируются по тяжести от умеренных до смертельно опасных (Эбола). Они часто мигрируют и заражают определенные ткани или органы в организме. Вирус гриппа имеет родство с тканям дыхательной системы, что приводит к симптомам, затрудняющим дыхание. Вирус бешенства обычно заражает ткани центральной нервной системы, а различные вирусы гепатита локализируются в печени. Некоторые вирусы также связаны с развитием определенных типов рака. Вирусы папилломы человека связаны с раком шейки матки, гепатит В и С провоцируют возникновения рака печени, а вирус Эпштейна-Барра связан с лимфомой Беркитта.

• Вирус Эбола: геморрагическая лихорадка Эбола;
• Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): пневмония, фарингит, менингит;
• Вирус гриппа: грипп, вирусная пневмония;
• Норовирус: вирусный гастроэнтерит (желудочный грипп);
• Вирус ветряной оспы: ветряная оспа (ветрянка);
• Вирус Зика: вирусная болезнь Зика, микроцефалия (у младенцев).

Грибы - эукариотические организмы, которые включают дрожжи и плесень. Заболевание, вызванное грибами, редко встречается у людей и обычно является результатом повреждения физического барьера (кожи, слизистой оболочки и т.д.) или нарушений в работе иммунной системы. Патогенные грибы часто вызывают заболевание, переходя от одной формы роста к другой. То есть, одноклеточные дрожжи демонстрируют обратимый рост от дрожжеподобной до плесневой формы, тогда как плесень переходит к дрожжеподобному росту.

Дрожжи Candida albicans меняют морфологию, переключаясь с округлого возрастающего роста клеток на плетевидный (нитевидный) удлиненный клеточный рост, основанный на ряде факторов. Эти факторы включают изменения температуры тела, рН и наличия определенных гормонов. C. albicans вызывает вагинальные дрожжевые инфекции. Подобным же образом гриб Histoplasma capsulatum существует как нитчатая плесень в естественной среде обитания почвы, но при попадании в организм переключается на почкообразный рост дрожжей. Импульсом для этого изменения является повышенная температура в легких по сравнению с температурой почвы. H. capsulatum вызывает тип инфекции легких, называемый гистоплазмозом, который может развиться в легочные заболевания.

• Aspergillus spp.: бронхиальная астма, аспергиллез легких;
• Candida albicans: оральный кандидоз, вагинальные дрожжевые инфекции;
• Epidermophyton spp.: атлетическая стопа, стригущий лишай;
• Histoplasma capsulatum: гистоплазмоз, пневмония;
• Trichophyton spp.: заболевания кожи, волос и ногтей.

Простейшие - крошечные одноклеточные организмы из царства протисты. Это очень разнообразное царство включает в себя такие организмы, как водоросли, амебы, эвглена, плазмодий и слизевики. Большинство протистов, которые вызывают заболевание у людей, являются простейшими. Они делают это путем паразитного питания и размножения за счет хозяина. Паразитарные простейшие обычно передаются людям через зараженную почву, пищу или воду. Они также могут передаваться животными и через укусы насекомых.

Амеба Naegleria fowleri, обычно встречающаяся в почвенных и пресноводных местах обитания, также называется мозговой амебой, так как вызывает заболевание, называемое первичным амебным менингоэнцефалитом (ПАМ). Эта редкая инфекция обычно возникает, когда люди купаются в зараженной воде. Амеба мигрирует из носа в мозг, где повреждает ткани мозга.

• Giardia lamblia: лямблиоз (диарейные заболевания);
• Entamoeba histolytica: амебная дизентерия, амебный абсцесс печени;
• Plasmodium spp.: малярия;
• Trypanosoma brucei: африканская сонная болезнь;
• Trichomonas vaginalis: трихомониаз (инфекция, передающаяся половым путем);
• Toxoplasma gondii: токсоплазмоз, биполярное расстройство, депрессия, болезни глаз.

Эти паразиты заражают ряд различных организмов, включая растения, насекомых и животных. Паразитические черви, также называемые гельминтами, включают нематоды (круглые черви) и платигельминт (плоские черви). Анкилостомы, острицы, нитевидные черви, власоглав и трихинеллы являются типами паразитических круглых червей. Паразитические плоские черви включают ленточных червей и трематод. У людей большинство этих червей заражают кишечник, но иногда распространяются на другие участки тела. Кишечные паразиты прикрепляются к стенкам пищеварительного тракта и питаются за счет хозяина. Они производят тысячи яиц, которые вылупляются либо внутри, либо снаружи тела.

Паразитические черви распространяются через контакт с загрязненной пищей и водой. Они также могут передаваться от животных и насекомых людям. Не все паразитические черви заражают пищеварительный тракт. Плоские черви - шистосомы могут проникать в органы тела (печень, селезенка, легкие), вызывая потерю крови, обструкцию толстой кишки, увеличение селезенки или чрезмерное накопление жидкости в брюшной полости. После того, как самки откладывают яйца, некоторое количество яиц выходит из организма с мочой или фекалиями. Шистосомы передаются при контакте с зараженной личинками водой. Они попадают в организм, проникая через кожу.

Термин возбудитель вошел в употребление в 1880 - х годах. Как правило, этот термин используется для описания инфекционного микроорганизма или агента, таких как вирус , бактерия , простейшие , прион , вироид , или грибок . Мелкие животные, такие как некоторые виды червей и личинок насекомых, а также могут вызвать заболевание. Тем не менее, эти животные, как правило, в просторечии называют паразитами , а не патогенами. Научное изучение микроскопических организмов, в том числе микроскопических патогенных организмов, называется микробиология , в то время как исследование болезни , которая может включать в себя эти патогены называетсяпатология . Паразитологии , тем временем, научное исследование паразитов и организмы , которые их приютили.

Есть несколько путей , через которые патогены могут вторгаться хозяином. Основные пути имеют различные временные рамки эпизодические, но почва имеет самый длинный или наиболее стойкий потенциал для укрываешь патоген. Болезни в организме человека, которые вызваны инфекционными агентами , как известны , как патогенные заболевания, хотя не все болезни вызваны патогенными микроорганизмами. Некоторые заболевания, такие как болезнь Хантингтона , вызваны наследование аномальных генов.

содержание

патогенность

Патоген может быть описан с точкой зрения его способности производить токсины , ввести ткани, колонизировать захватить питательные вещества, а также его способность immunosuppress хозяина.

Вирулентности (тенденция патогена уменьшить хозяин пригодность ) развивается , когда возбудитель может передаваться от больного хозяина, несмотря на хост становится ослабленными. Горизонтальная передача происходит между узлами одного и того же вида, в отличие от вертикальной передачи , которая имеет тенденцию развиваться в сторону симбиоза (после периода высокой заболеваемости и смертности среди населения), связывая эволюционный успех патогена к эволюционному успеху организма - хозяина. Эволюционная биология предполагает , что многие болезнетворные микроорганизмы развиваются в оптимальной вирулентность , при которой фитнес получила за счет увеличения темпов репликации уравновешенный компромиссах в уменьшенной передачи, но точные механизмы , лежащие в основе этих отношений остаются спорными.

Передача возбудителей происходит через множество различных путей, в том числе в воздухе, прямого или косвенного контакта, сексуального контакта, через кровь, грудное молоко, или других жидкостей организма, а также через фекально-оральным путем .

Виды патогенов

Прионы неправильно уложенные белки , которые могут передавать их неправильно свернутых состояние к другим , обычно свернутых белков одного и того же типа. Они не содержат ДНК или РНК и не могут реплицировать, кроме как преобразовать уже существующие нормальные белки в неправильно свернутое состояние. Эти аномально уложенные белки найдены характерно при некоторых заболеваниях , таких как скрепи , бычьей губчатой энцефалопатией (коровьим бешенством) и болезнь Крейтцфельда-Якоба .

Вирусы являются мелкими частицами, как правило , от 20 до 300 нанометров в длине, содержащих РНК или ДНК. Вирусы требуют клетки - хозяина для репликации. Некоторые из заболеваний, которые вызваны вирусными патогенами , включают оспу , грипп , эпидемический паротит , корь , ветряную оспу , Эбола , ВИЧ и краснуху .

Патогенные вирусы в основном из семей: Adenoviridae , Picornaviridae , Herpesviridae , Hepadnaviridae , Flaviviridae , ретровирусы , Orthomyxoviridae , Paramyxoviridae , Papovaviridae , полиомавирусов , Rhabdoviridae и Togaviridae . ВИЧ является заметным членом семьи Retroviridae который затронул 37,9 миллиона людей по всему миру в 2018 году.

Подавляющее большинство бактерий, которые варьируются в пределах от 0,15 до 700 мкМ в длину, безвредны или полезны для человека. Однако относительно небольшой список патогенных бактерий может вызвать инфекционные заболевания. Патогенные бактерии есть несколько способов , которые они могут вызвать заболевание. Они могут либо непосредственно влиять на клетки хозяина, производят эндотоксины , которые повреждают клетки хозяина, или вызвать достаточно сильную реакцию иммунной , что клетки - хозяева повреждаются.

Один из бактериальных заболеваний с самым высоким уровнем бремени болезней является туберкулез , вызванный бактерией Mycobacterium туберкулеза , в результате которого погибли 1,5 миллиона человек в 2013 году, в основном в странах Африки к югу от Сахары. Патогенные бактерии способствуют других глобально значимых заболеваний, таких как пневмония , которые могут быть вызваны бактериями , такими как Streptococcus и Pseudomonas , а также болезней пищевого происхождения , которые могут быть вызваны бактериями , такими как Shigella , Campylobacter и Salmonella . Патогенные бактерии вызывают инфекции , такие как столбняк , брюшной тиф , дифтерия , сифилис , и проказа .

Грибы эукариотические организмы , которые могут функционировать в качестве патогенов. Есть около 300 известных грибов , которые являются патогенными для человека , включая Candida Albicans , которая является наиболее распространенной причиной молочницы , и Cryptococcus neoformans , которые могут вызвать тяжелую форму менингита . Типичный размер грибковые споры составляет морские водоросли

Водоросли являются одноклеточные растения, которые, как правило, не патогенны, хотя патогенные разновидности существуют. Protothecosis это заболевание у собак, кошек, крупного рогатого скота, и людей, вызванных типом зеленых водорослей, известного как prototheca, который испытывает недостаток хлорофилла.

Некоторые эукариотические организмы, в том числе ряда простейших и гельминтов , человеческие паразиты.

Возбудитель хостов

Хотя бактерии могут быть болезнетворные микроорганизмы сами, они также могут быть заражены патогенами. Бактериофаги являются вирусами, также известными как фаги, которые инфицируют бактерии часто приводят к гибели бактерий , которые были инфицированы. Общий бактериофаг включает Т7 и Lamda фаг. Есть бактериофагов , которые заражают все виды бактерий , включая как грамотрицательных и грамположительных . Даже болезнетворные бактерии , которые заражают другие виды, включая человека, могут быть инфицированы фагом.

Грибы являются еще одним основным типом возбудителя для растений. Они могут вызывать широкий спектр вопросов , таких как сокращение растений по высоте, наростов или ямы на стволах деревьев, корней или семян гнили и пятнистости листьев. Общий и серьезные грибки растений включают рис взрывы гриб , голландскую болезнь вязов , и каштановый упадок . По оценкам, патогенные грибы в одиночку привести к снижению урожайности на 65%.

В целом, растения имеют широкий спектр патогенных микроорганизмов, и это было подсчитано, что только 3% от заболеваний, вызванных патогенами растений можно управлять.

Животные часто заражаются многие из тех же или сходных возбудителей , как люди , в том числе и прионы, вирусы, бактерии и грибки. В то время как дикие животные часто получают болезни, тем больше опасности для сельскохозяйственных животных. Подсчитано , что в сельской местности, 90% или более смертей скота можно отнести к патогенам. Болезнь прионов губчатой энцефалопатии , широко известный как коровье бешенство, это одна из немногих прионных заболеваний , которые влияют на животных. Другие заболевания животных включают различные иммунодефицитные , которые вызываются вирусами , связанных с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) , включая BIV и FIV .

Люди могут быть заражены многие виды патогенов, включая прионы, вирусы, бактерии и грибки. Вирусы и бактерии, которые инфицируют людей могут вызывать такие симптомы, как чихание, кашель, лихорадка, рвота, и даже смерть. Некоторые из этих симптомов вызваны самого вируса, а другие вызваны иммунной системы зараженного человека.

лечение

Несмотря на многочисленные попытки, до настоящего времени никакой терапии не было показано, чтобы остановить прогрессирование прионовых заболеваний.

Разнообразие вариантов профилактики и лечения существуют для некоторых вирусных патогенов. Вакцины являются одним распространенным и эффективным профилактическим средством против различных вирусных патогенов. Вакцины простых иммунная система хозяина, так что , когда потенциальный хозяин сталкивается вирус в дикой природе, иммунная система может защитить от инфекции быстро. Существуют вакцины для вирусов , таких как корь , эпидемический паротит и краснуха вирусов и гриппа вирус. Некоторые вирусы , такие как ВИЧ , лихорадка денге , и чикунгуньей не вакцины доступны.

Лечение вирусных инфекций часто включает в себя лечение симптомов инфекции , а не предоставления какой - либо лекарственный препарат, влияющий непосредственно вирусный возбудитель. Лечение симптомов вирусной инфекции дает принимающее системное время невосприимчивой к разработке антител против вирусного возбудителя , который затем очистить инфекцию. В некоторых случаях лечение от вируса необходимо. Одним из примеров этого является ВИЧ , где антиретровирусная терапия , также известная как ART или HAART, необходима , чтобы предотвратить потерю клеток иммунной и прогрессирование в СПИД.

Как и вирусные патогены, инфекции некоторых бактериальных патогенов можно предотвратить с помощью вакцин. Вакцины против бактериальных патогенов включают сибирской язвы вакцины и пневмококковой вакцины . Многие другие бактериальные патогены не хватают вакцины в качестве превентивной меры, но заражение этих бактерий часто можно лечить или предотвратить с помощью антибиотиков . Обычные антибиотики включают амоксициллин , ципрофлоксацин и доксициклин . Каждый антибиотик имеет различные бактерии , которые он эффективен против и имеет различные механизмы , чтобы убить , что бактерии. Например, доксициклин ингибирует синтез новых белков в обоих грамотрицательных и грамположительных бактерий , что приводит к гибели пораженных бактерий.

Частично благодаря чрезмерному назначению антибиотиков в тех случаях , когда они не нужны, некоторые бактериальные патогены выработали резистентность к антибиотикам и трудно становятся для лечения с классическими антибиотиками. Генетически отличается штаммом золотистого стафилококка называется MRSA , является одним из примеров бактериального патогена , который трудно поддается лечение с обычными антибиотиками. В докладе , опубликованном в 2013 году Центром по контролю и профилактике заболеваний (CDC) , по оценкам, каждый год в Соединенных Штатах, по крайней мере , 2 миллиона человек получают устойчивые к антибиотикам бактериальной инфекции, и , по меньшей мере 23000 человек умирают от этих инфекций.

Заражение грибковых патогенов обрабатывают противогрибковым лечение. Грибковые инфекции , такие как спортсмен ногу , Джок зуд и стригущий лишай являются инфекцией кожи и могут быть обработаны с актуальными противогрибковыми препаратами , такими как Клотримазол . Другие распространенные грибковые инфекции включают инфекции от дрожжевого штамма Candida Albicans . Кандида может привести к инфекции во рту или горле, обычно называют дрозд , или это может привести к вагинальных инфекций . Эти внутренние инфекции могут быть либо лечить противогрибковыми кремами или пероральными препаратами. Общие противогрибковые препараты для внутренних инфекций включают эхинокандин семейство препаратов и флуконазол .

Водоросли обычно не думают как патогенов, но род Prototheca известно болезни вызывают у людей . Лечение такого рода инфекции в настоящее время ведется расследование , и нет никакой последовательности в клиническом лечении.

Сексуальные взаимодействия

Многие патогены способны сексуального взаимодействия. Среди патогенных бактерий половое взаимодействие происходит между клетками того же вида в процессе естественной генетической трансформации . Трансформация включает в себя перенос ДНК из клетки - донора в клетку - реципиент и интеграции ДНК - донора реципиенту геном путем рекомбинации . Примеры бактериальных патогенов , способных к естественной трансформации являются Helicobacter Pylori , гемофильная инфекция , легионеллы , гонококки и Пневмококком .

Эукариотические патогены часто способны сексуальное взаимодействие с помощью процесса , включающего мейоза и сингамии . Мейоз включает интимное спаривание гомологичных хромосом и рекомбинации между ними. Примеры эукариотических патогенов , способных к полу , включают простейшее паразитов плазмодия фальципарум , токсоплазм , Trypanosoma brucei , Giardia интестиналис , а также грибы аспергиллы дымящейся , Candida Albicans и Cryptococcus neoformans .

Вирусы могут также проходить сексуальное взаимодействие , когда два или более вирусных геномов ввести ту же клетку - хозяина. Этот процесс включает в себя спаривание гомологичных геномов и рекомбинации между ними с помощью способа , указанного в кратности реактивации. Примеры вирусов , которые проходят этот процесс являются вирус простого герпеса , вирус иммунодефицита человека , и коровью вирус.

Половые процессы у бактерий, микробный эукариота и вирусов все они связаны с рекомбинацией между гомологичными геном , которые , как представляется , облегчить ремонт геномных повреждений , нанесенных на геноме патогенов обороны их соответствующих целевых хостов.

Вадим Израилевич Агол — член-корреспондент РАН и РАМН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова, заведующий отделом Научно-исследовательского института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ. Область научных интересов — молекулярная биология и генетика вирусов.

Считается, что вирусы (от лат. virus — яд) — нечто противное, приносящее одни неприятности. Но это грубая ошибка. Вирусы — ключевые созидатели живой природы и двигатели ее эволюции.

Каковы главные защитные механизмы зараженной клетки? Это компоненты врожденного иммунитета: деградация РНК (вирусных, а также клеточных), угнетение синтеза белков (как вирусных, так и клеточных), самоликвидация (апоптоз и другие виды программируемой гибели) и, наконец, воспаление. Собственно, многие вирусы так и обнаружили свое существование — из-за вызываемого ими воспаления (энцефалита, воспаления легких и т. д.). Клетка борется с вирусом, нарушая собственные обмен веществ и / или структуру, и ее защитные механизмы, как правило, самоповреждающие. Можно сказать, что человек, умерший от полиомиелита (а умирает менее 1%), сам убил себя, борясь с инфекцией.

У растений в качестве противовирусного механизма очень важную роль играет РНК-интерференция. Из вирусной РНК образуется двуцепочечная (важный фактор, по которому клетка узнает о наличии вируса). При участии компонентов системы РНК-интерференции — фермента Dicer, который разрезает эту двуцепочечную РНК на фрагменты длиной 21–25 пар нуклеотидов, а затем РНК-белкового комплекса RISC — в конце концов образуются одноцепочечные короткие фрагменты РНК. Гибридизуясь с вирусной РНК, они вызывают либо ее деградацию, либо угнетение ее трансляции. Такой защитный механизм эффективен, но может повреждать саму клетку, что хорошо видно на примере вироидов. Это патогены растений, короткие (несколько сотен нуклеотидов) молекулы кольцевой одноцепочечной РНК, не покрытые белковой оболочкой. Вироиды не кодируют белки, но могут вызывать тяжелые симптомы в зараженном растении. Это происходит потому, что клетка защищается. Образующаяся вироидная двуцепочечная РНК подвергается действию всех компонентов системы РНК-интерференции, в результате образуются фрагменты одноцепочечной РНК, которые гибридизуются уже не с вирусной РНК, а с клеточной. Это приводит к ее деградации и развитию симптомов заболевания. Однако многие вирусы растений кодируют разнообразные белки, препятствующие РНК-интерференции (viral suppressors of RNA silencing — VSR). Они либо угнетают распознавание и расщепление вирусных РНК, либо подавляют формирование и функционирование комплекса RISC. Поэтому эти VSR-белки могут нарушать механизмы физиологически важной (не связанной с вирусами) РНК-интерференции, вызывая патологические симптомы.

Схема полипротеина (белка-предшественника) пикорнавирусов

Модель вируса полиомиелита. Фото: virology.wisc.edu

Модель менговируса (штамма вируса энцефаломиокардита). Фото: virology.wisc.edu

Эффект одновременного выключения клеточных защитных и вирусных противозащитных механизмов. Зараженные менговирусом дикого типа, клетки HeLa (а, незараженные) быстро гибнут от некроза (б, 4 ч после заражения). Клетки, зараженные частично разоруженным вирусом, у которого инактивирован лидерный белок, живут чуть дольше и гибнут уже от апоптоза (в, 8 ч после заражения). Когда же частично разоружены и вирус (инактивирован его лидерный белок), и клетки (у них выключен апоптоз добавлением химического соединения, которое угнетает каспазы), даже через вдвое больший промежуток времени клетки чувствуют себя значительно лучше, чем те, которые не были разоружены (г, д, 8 и 16 ч после заражения). Большинство клеток на панелях г и д морфологически больше похожи на клетки на панели а, чем на б и в. Сканирующая электронная микроскопия. Фото С. И. Галкиной

Однако длительная коэволюция хозяина и вируса должна приводить к снижению патогенности последнего (взаимовыгодному обоюдному разоружению). Классический пример — вирус миксомы / фибромы. В середине XIX в. в Австралию завезли европейских кроликов, которые быстро размножились и стали серьезной угрозой для сельского хозяйства. Через 100 лет для контроля их популяции стали использовать патогенный вирус фибромы / миксомы (из семейства поксвирусов, к которому относится и вирус оспы). Разные кролики по-разному реагируют на этот вирус. У бразильских кроликов через три недели после заражения он вызывает доброкачественную опухоль — фиброму (локализованный узелок на коже). Но у европейских кроликов, чувствительных к этому вирусу, уже через 10 дней после заражения развивается генерализованное смертельное заболевание.

Мой рассказ далеко не исчерпывает тему: о природе патогенности вирусов известно значительно больше. Многое из того, что мы сейчас знаем, удалось изучить в самые последние годы, и есть все основания ожидать новых сюрпризов. Можно и нужно винить вирусы за тяжелые болезни и необходимо бороться с ними, но мы должны быть благодарны вирусам за существование и разнообразие живой природы, и в том числе — за существование человека.

Автор благодарен коллегам по научной кооперации — сотрудникам Института полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова РАМН, Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, Института белка РАН (Пущино Московской области), Университета Базеля (Швейцария), Университета штата Висконсин (США), Университета Неймегена им. Радбода (Нидерланды).