Как грипп атакует клетки

Если из носа у вас течет, в этом, как правило, виноват вирус обычной простуды. К счастью, у нас имеется иммунитет, так что она быстро проходит. А вот с другими вирусами справиться куда сложнее! Какие бывают вирусы, чем они отличаются от бактерий и как с ними бороться, рассказывает Forskning.

Существуют лекарства против вирусов, но они не всегда эффективны. Поэтому если вирус проник в клетки организма, задача иммунной системы — очистить их.

И бактерии, и вирусы могут стать причиной болезни человека. Но при этом они очень разные.

Внутри бактериальной клетки есть все, что требуется для жизни. Бактерия способна питаться, размножаться и избавляться от ненужных ей веществ. А вот вирус этого не может. Он выживает только за счет других, просто-напросто заставляя чужие клетки работать на себя.

Вирус проникает в клетку. А затем начинает пользоваться ею, производя множество своих копий. Некоторые вирусы копируют себя в таких количествах, что клетка в итоге просто лопается и погибает. Из нее высвобождаются миллионы новых вирусов, готовых атаковать следующую клетку.

Клетка — очень сложная система. Вирус же, напротив, относительно примитивен. На самом деле он даже не выполняет все требования, сформулированные учеными, чтобы дать определение живого существа.

Вирусы ничего не поглощают и не выделяют. Все эти заботы они перекладывают на других.

Представьте себе вирус в виде маленькой коробочки. Внутри лежат его гены — своего рода инструкция, в которой описывается, как вирус работает.

Мы постоянно носим в себе множество вирусов. Они присутствуют повсюду. Но, к счастью, далеко не все вирусы опасны. Некоторые из них даже участвуют в очень важных процессах в природе.

Например, в чайной ложке воды — несколько миллионов вирусов! В море они убивают бактерии, обеспечивая питанием прочие организмы.

Большинство вирусов не вредят людям, ведь они атакуют лишь определенный тип клеток.

Некоторые вирусы нападают только на свиней, другие вызывают заболевания у растений. Третьи предпочитают бактерии. На земле существуют вирусы практически для всего живого.

Нынешний коронавирус изначально был вирусом животных. Вероятно, его носителями были летучие мыши.

Как вышло, что он перекинулся на людей?

В процессе создания копий вируса периодически случаются ошибки. Копия получается не совсем точной. Это называется мутацией.

Но изредка вирусы мутируют так, что, вместо того чтобы заражать животных, начинают атаковать клетки человека. Если в организм человека попадает такой вирус, это может стать началом нового опасного заболевания.

Клетка вырабатывает все, что нужно вирусу. Она становится вирусной фабрикой.

Готовые вирусы затем могут покинуть клетку и отправиться в путешествие по организму. Либо клетка настолько переполняется вирусами, что лопается и погибает. И тогда множество новых вирусов вырываются на волю и атакуют новые жертвы.

В организме поднимается тревога. Иммунитет выпускает своих агентов, чтобы они арестовали непрошеных гостей. В этот момент человек чувствует себя слабым и больным.

Вирусы гриппа и коронавирус атакуют и повреждают клетки легких.

У заболевших коронавирусом поднимается температура и начинается кашель. Когда мы болеем гриппом, мы тоже страдаем от насморка и кашля. Так организм реагирует на инфекцию и защищается от нее.

Коронавирус распространяется по воздуху в маленьких капельках жидкости, при кашле вылетающих изо рта человека. Вдохнуть эти капельки может кто угодно. Либо кто-то может прикоснуться к месту, где они осели, а затем дотронуться до рта. Таким образом вирус распространяется.

Поскольку вирус на самом деле не совсем живое существо, очень трудно найти против него эффективное лекарство, которое при этом не навредило бы клеткам.

От некоторых вирусов защищают вакцины. Когда мы прививаемся, наш иммунитет учится распознавать вирус. В таком случае он нападает на вирус настолько быстро, что тот просто не успевает наплодить множество копий.

Сейчас ученые одновременно разрабатывают и лекарства, и вакцины против коронавируса.

Такое случается, например, когда иммунная система не в состоянии отследить вирус. К подобному типу относится вирус герпеса.

О мире вирусов известно многое, но еще больше ученым только предстоит узнать.

Вирусы — мельчайшие и простейшие микроорганизмы из всех существующих на Земле.

Если представить, что клетка — это авианосец, то бактерия по сравнению с ней покажется обычной весельной лодкой. А вирус — бутылочной пробкой, качающейся на волнах поблизости.

Но на самом деле есть и вирусы побольше. Их обнаружили всего несколько лет назад. Самые большие вирусы даже крупнее, чем простые бактерии. У них гораздо больше генов, чем у остальных вирусов, и большая часть их генетического материала совершенно не изучена.

Ученые задаются вопросом, откуда взялись гигантские вирусы. Может, прежде чем стать паразитами, они относились к отдельному виду живых организмов, обитавших на планете давным-давно?

К счастью, нам не стоит особенно бояться этих гигантских вирусов, как свидетельствуют проведенные исследования. Похоже, они предпочитают жить за счет амёб — одноклеточных организмов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

— Вирусная или бактериальная инфекция — чем они различаются? Как понять, какую подхватил?

— Как отличить вирусную инфекцию от бактериальной? Прежде всего обратите внимание на то, есть ли у вас болезненные ощущения в носоглотке, как изменяется температура тела. Если горло сильно болит, першит, резкого повышения температуры нет — значит, вы имеете дело с бактериальным заражением. А вот высокая температура тела (выше 39 градусов) без признаков чёткой локализации боли — факт встречи с вирусами. Это два основных признака, по которым можно отличить природу возбудителей.

Следует сказать, что при вирусной инфекции дебют заболевания скоротечен и не имеет видимой причины, отмечается выраженная общая интоксикация. Это и боль позади глазных яблок, и боль в мышцах при движении. Если говорить об отделяемом из верхних дыхательных путей, то при вирусной инфекции они (выделения. — RT) прозрачны, при бактериальной — жёлто-зелёные. Обратите внимание на сухой кашель! Но даже если вы считаете, что самостоятельно распознали причину недуга, вызовите врача на дом!

— Чем так опасен новый коронавирус в сравнении с теми вирусами, о которых мы уже наслышаны?

— Новая коронавирусная инфекция относится к острым респираторным вирусным инфекциям (ОРВИ), и осложнения у неё могут быть такие же, как и у других ОРВИ: пневмония, бронхит, синусит и другие. Опасность этого вируса в том, что он легко передаётся от человека к человеку. Особому риску подвержены пожилые люди.

— Какой у него принцип действия? Как влияет на организм?

Это усложняет распознавание вируса системой иммунитета. Так начинается разрушительная работа вируса в организме. Самой опасной точкой повреждения является система органов дыхания.

— Пара вопросов о профилактике. Кто-то говорит пить витамин С, кто-то — парацетамол. Кого слушать и слушать ли вообще?

— Ответ очень простой: слушать только вашего лечащего врача! Отдельно — о парацетамоле. Известен целый ряд случаев его бесконтрольного применения. А непреднамеренная передозировка парацетамола ведёт к отравлению, сопровождающемуся тяжёлым поражением печени. Крайне не рекомендуется принимать этот препарат с алкоголем! Итак, главный помощник — ваш лечащий доктор!

— Первое — чистота рук и окружающих поверхностей. Часто мойте руки водой с мылом и используйте дезинфицирующие средства.

Потрудитесь не касаться рта, носа и глаз руками (такие прикосновения неосознанно свершаются человеком более 15 раз в час).

Носите с собой дезинфицирующее средство для рук, чтобы в любой обстановке вы могли им воспользоваться.

Обязательно мойте руки перед едой.

Будьте особенно осторожны, когда находитесь в людных местах. Максимально сократите прикосновения к находящимся в таких местах поверхностям и предметам и не касайтесь лица.

Носите с собой одноразовые салфетки и всегда прикрывайте нос и рот, когда вы кашляете или чихаете, обязательно утилизируйте их после использования.

Не ешьте еду (орешки, чипсы, печенье и другие снеки) из общих упаковок или посуды, если другие люди погружали в них свои пальцы.

Избегайте приветственных рукопожатий и поцелуев.

Регулярно очищайте поверхности и устройства, к которым вы прикасаетесь: клавиатуру компьютера, панели оргтехники для общего использования, экран смартфона, пульты, дверные ручки и поручни.

Помните, почему предметы личной гигиены так называются!

— Рассмотрим пример: человек приехал из-за границы с кашлем и решил самоизолироваться. Врача не вызывает, думает, что это обычный ОРВИ или грипп, сейчас полечится — и пройдёт. Это рабочая схема, как думаете?

— Стоит ли вообще заниматься самолечением без диагноза? Какой порядок действий порекомендуете для тех, кто заболел?

— При подозрении на коронавирусную инфекцию самолечение абсолютно противопоказано. Не выходите из дома. Вызовите врача.

— Мыть руки — казалось бы, суперпросто, но об этом так часто сейчас говорят, как будто до этого вообще не мыли. Какие ещё полезные привычки посоветуете ввести в обиход?

— Мыть руки нужно правильно! То есть часто мыть руки с мылом (не менее минуты), причём не только ладони, но и тыльную их сторону, между пальцами, под ногтями. При этом очень важно их хорошо высушивать одноразовыми полотенцами, так как вирус на влажных руках также может сохраняться.

Обрабатывайте доступные поверхности общепринятыми дезинфицирующими средствами.

Используйте домашние ультрафиолетовые облучатели-рециркуляторы и кварцевые лампы.

Часто проветривайте помещение, где вы находитесь.

И самое главное: не паниковать! Инфекция не любит паники. Страх — первый помощник врага, и на всякую беду страха не напасёшься.

Алексей Потехин, биолог, читает общий курс лекций по вирусологии в СПбГУ:

>> Общее волнение витает в воздухе. Думаю, пришло время и мне, как биологу, много лет читающему общий курс вирусологии в университете, несколько слов сказать о коронавирусе. Попробую сделать это тезисно, потому что и так в интернете на этот счет уже оченьмногобукв и, как говорят в Италии, высказалась уже даже свинья.

1) Это всего лишь коронавирус. Один из представителей семейства, которое и раньше было представлено в общем спектре возбудителей ОРВИ человека. Это не чума. Не оспа, не родная еще нашему поколению корь. Это даже не тот коронавирус, который вызывал атипичную пневмонию в 2002 году и был гораздо жестче. Нынешний вирус убивает, как положено любому уважающему себя вирусу, только что попавшему к людям из другого зверя. Но убивает умеренно. В мире ежедневно умирает от туберкулеза столько же людей, сколько пока что умерло за все время от COVID. И еще столько же – от малярии. Просто за этими цифрами мы не следим в режиме онлайн.

4) Показатели смертности от коронавируса отражают реальность. Их никто не стал бы скрывать в эпоху, когда в соцсетях сразу бы сбились в группы люди, родственники которых скоропостижно умерли от воспаления легких без предварительного гриппа или другой ОРВИ. И сосчитали бы друг друга. При этом показатели общего числа случаев, конечно, очень сильно занижены, так как масса людей перенесла инфекцию бессимптомно и в период, когда ее еще не умели выявить. И сейчас многие случаи не обнаруживают, хотя теперь их мониторят. Ну и хорошо – чем более количество зараженных занижено, тем меньше по факту процент летальных исходов.

6) Коронавирус SARS-CoV больше никуда не денется из нашей жизни. Он не исчезнет. Его не уничтожат карантинами. Лекарств против него, как и против большинства вирусов, нет, врачебные рекомендации – поддерживающая терапия. Вакцина появится (думаю, к лету), но в массовую практику выйдет не раньше, чем к концу года, так как время испытаний любой вакцины сократить нельзя. Поэтому бОльшая часть населения планеты этим вирусом обречена переболеть. И это важно, потому что лучшее средство от инфекционных заболеваний – коллективный иммунитет (чем больше народу переболело и приобрело иммунитет, тем меньше новых случаев заболевания будет происходить, и потихоньку болезнь уйдет на задний план). Не верьте слухам о повторных заражениях. На коронавирусы иммунитет обязан вырабатываться надежно.

7) Коронавирус ВООБЩЕ не похож на вирус гриппа. И поэтому он не будет держать человечество в карантинах и под боем годами и десятилетиями. У коронавирусов нет особенностей и механизмов, обеспечивающих высокую изменчивость, присущую вирусам гриппа. Они, вероятно, пойдут по обычному пути таких инфекций – чем дольше вместе с человеком, тем мягче симптоматика. И новые формы будут появляться редко, и не будут эффективно преодолевать иммунный барьер, возникающий после первого заражения. Но примерно на полгода (моя оценка) текущая эпидемическая ситуация может растянуться. Постепенно вирус станет частью пейзажа, многие переболеют, и человечество начнет возвращаться к нормальной жизни.

9) С точки зрения биологии, если мы посмотрим на человека как на один из видов животных, коронавирус вообще не должен был бы рассматриваться как что-то слишком опасное. Он убивает людей с ослабленным иммунитетом (как любая инфекционная болезнь), и умеренно прореживает популяцию в старшей возрастной группе. Еще лет 100 назад человечество восприняло бы это философски, как божий промысел. И всемирную коронавирусную эпидемию-2020 с радостью махнуло бы не глядя бы на вспышку кори или полиомиелита в их родном городке. Но вот она, обратная сторона прогресса – мы же не хотим отдать этому вирусу просто так, за здорово живешь, ни одного из стариков, среди которых будут чьи-то родители и бабушки с дедушками. А чтобы их не отдать, их надо вовремя положить в приспособленную для этого палату в больнице и помочь им дышать. Мы знаем, что количество палат ограничено, а приборов для ИВЛ, наверно, тоже не по штуке на человека, к тому же они постоянно помогают жить и массе других людей, которые не могут сами дышать не из-за коронавируса.

10) Поэтому карантинные мероприятия оправданы. Кто из нас при выборе между походом в бар вечером и смертью даже незнакомого пожилого человека, в цепочке передачи вируса которому мы можем невольно оказаться, выберет поход в бар? Наверно, если цена скуки измеряется в жизнях стариков, все готовы поскучать дома, без выходов в свет и развлечений. Даже на работу иногда можно не ходить, особенно если туда нужно ехать на метро, а мир не перевернется, если вы останетесь дома. При этом не надо путать полную самоизоляцию с разумным снижением социальной активности. Не так страшен этот вирус, чтобы дать ему парализовать жизнь. Нет резонов скупать годовой запас продовольствия в магазинах, их, очевидно, не закроют, а макароны будете потом долго есть несвежие. Как было хорошо сказано в одном из мемов, если вам на 14 дней карантина нужно 144 рулона туалетной бумаги, то вам надо было обратиться к врачу задолго до появления коронавируса! :) Не нужно бояться выйти на улицу, не нужно бояться идти на работу, если туда правда надо идти. Вообще не нужно бояться перенести эту инфекцию! Что мы, гриппом в жизни не болели, что ли, или температуры у нас не бывало никогда? Бояться нужно за бабушек и дедушек, и вот им как раз лучше бы поменьше выходить из дома и общаться с другими людьми. И не только не ездить на маршрутках или не таскаться в филармонию и другие места для проведения культурного досуга. Их это вряд ли обрадует, но в ближайший период лучше им пореже встречаться и с детьми и внуками. Которые могут принести им опасную заразу, даже сами того не зная. Объясните это вашим пожилым родственникам и друзьям, и постарайтесь сами обеспечить им такой режим минимальных контактов. Они все равно будут болеть. Главное – чтобы не все сразу.

Знаете ли вы, что число инфекционных болезней достигает громадной цифры, приближающейся к 1500?

Особенно распространены вирусные инфекции. Они были известны задолго до открытия вирусов. Еще Демокрит (V век до н. э.) и Аристотель (IV век до н. э.) описали клиническую картину бешенства. В самых первых летописях найдено упоминание о трахоме. С древних времен известны оспа, полиомиелит, грипп. Однако, постоянно сталкиваясь с инфекционными болезнями, люди не имели ни малейшего представления об их возбудителях. А ведь вирусы существуют на Земле миллионы лет и, по мнению некоторых ученых, являются одними из самых первых форм жизни!

Честь открытия вирусов принадлежит замечательному русскому ботанику Д. И. Ивановскому, 100-летие со дня рождения которого отмечалось в 1964 году. Исследования Д. И. Ивановского заложили основы одной из самых молодых биологических наук — вирусологии.

Действующие лица

Вместе с тем эти своеобразные частицы обладают важнейшими чертами всего живого: они имеют характерное строение, подвержены действию различных химических и физических факторов, и, что самое главное, проникнув в живую клетку, начинают размножаться, воспроизводя себе подобных и проявляя при этом потребность во внешних источниках азота, углерода и фосфора. Вирусы обладают наследственными свойствами, которые могут изменяться в определенных условиях. Иными словами, вирусам, как и всем живым существам, присущи наследственность и изменчивость.

Для нашего рассказа необходимо, хотя бы кратко, разобрать строение вирусов. После изобретения электронного микроскопа сложная задача изучения анатомии вирусов стала успешно решаться. Было обнаружено, что они отличаются друг от друга по размерам и форме. Они могут иметь вид шариков, палочек или напоминают головастиков. На рис. 1 показана форма вирусов, вызывающих оспу, грипп, мозаичную болезнь табака и разрушение бактерий. Так выглядят вирусы при увеличении примерно в 30 тысяч раз. Для электронного микроскопа это сравнительно небольшие увеличения.

Более сложные вирусы содержат в своем составе и другие вещества. Например, вирусы, вызывающие гриппоподобные заболевания человека, имеют некоторые ферменты в поверхностном слое и вещества, присущие клеткам, в которых размножается вирус.

Очень любопытно устроены вирусы бактерий. По форме они напоминают ампулу, внутреннее содержание которой составляет нуклеиновая кислота — ДНК.

Оболочка придает клетке определенную форму, защищает ее от неблагоприятных воздействий и может активно захватывать из окружающей среды инородные частицы (фагоцитоз) и капельки воды (пиноцитоз).

Ядро отделяется от цитоплазмы специальной полупроницаемой оболочкой. Оно отвечает за рост и размножение клетки. Основной элемент ядра — нити хроматина, которые определяют все наследственные свойства организма и содержат так называемый генетический код. В ядре содержится также несколько ядрышек, принимающих активное участие в синтезе белка.

Теперь перейдем к основной части нашего рассказа. Что же происходит при встрече вируса с чувствительной к нему клеткой? Так как при этом вирус заражает клетку и она как бы заболевает, то, по аналогии с заразными заболеваниями, этот процесс получил название инфекционного.

Существуют два основных типа взаимодействия вируса с клеткой. Первый из них называется вирулентной, или явной, инфекцией, второй — латентной, или маскированной, инфекцией. Названия эти означают, что в первом случае заболевание клеток острое, протекает быстро и приводит к их гибели и разрушению; во втором — что течение инфекции длительное, клетки сохраняют внешне здоровый вид, и поэтому такое заболевание трудно распознать. Между этими двумя крайними видами вирусных заболеваний существует множество переходных форм.

Для изучения пораженных клеток применяются разные методы, однако прежде всего следует остановиться на так называемом методе культуры ткани.

Оказалось, если вырезать кусочек органа животного, например печени или почки, и перенести его в пробирку, добавив питательную среду, содержащую солевой раствор, сыворотку и эмбриональный экстракт, то клетки будут не только жить в этих условиях, но и активно размножаться. Меняя периодически питательную среду и пересаживая вновь выросшие клетки в другие пробирки, можно добиться, что они будут существовать очень долго.

Посмотрите, как выглядят клетки культуры ткани под обычным микроскопом. Вы можете легко определить в них все основные компоненты — ядро, ядрышки, цитоплазму и оболочку.

А при большем увеличении, которое можно получить с помощью электронного микроскопа, легко определяются митохондрии и рибосомы — в цитоплазме клетки и хроматин — в ядре.

Известны клетки, которые культивируются уже много лет во всех вирусологических лабораториях. Например, культура HeLa, полученная в 1952 году из клеток раковой опухоли и названная так по инициалам больной, умершей через два года после операции; культура клеток НЕР-2, выделенная из рака гортани человека в 1955 году; культура АС, полученная из ангиосаркомы человека; культура СОЦ — из клеток сердца обезьяны и многие другие.

В вирусологии используется несколько разных способов культивирования тканей. Клетки могут выращиваться в жидкой среде во взвешенном состоянии. Иногда кусочки ткани прикрепляются к стенкам стекла сгустком плазмы, а сверху омываются питательной средой. Но основной метод — получение однослойной культуры из клеток, которые предварительно изолируются друг от друга ферментами, разрушающими межклеточные связи.

Следует отметить, что существует известная избирательность вирусов в отношении разных тканей. Таи, вирус ящура хорошо размножается на культурах тканей морской свинки, но не растет на тканях кур, а вирус чумы птиц размножается на эмбриональных тканях птиц, но не растет на культурах, полученных из мышей.

Понятно, что, имея в руках различные культуры ткани, исследователи могли приступить к разрешению проблемы размножения вирусов.

Незваные гости

Теперь, зная, как выглядят вирусы и клетки, из каких основных частей они состоят, и познакомившись е методом тканевых культур, мы можем проследить по этапам, как происходит война между этими вечными врагами.

Не удивляйтесь, что наш рассказ мы каждый раз будем начинать с вирусов, поражающих бактерии. Дело в том, что эти вирусы относятся к числу наиболее изученных и являются очень удобной моделью для исследований подобного рода. Система вирус — клетка отличается от системы фаг — бактерия. В связи с этим можно было ожидать, что размножение вирусов, поражающих человека и животных, будет отличаться от размножения фата. Действительно, «nipи изучении взаимоотношений разных вирусов и клеток было обнаружено много своеобразных особенностей, которые мы рассмотрим ниже.

Тем не менее, однако, несмотря на различия в отдельных деталях, основные закономерности инфекционного процесса имеют общий характер для всех вирусов. Он может быть разделен на несколько последовательных стадий.

Атака на клетку начинается с прикрепления вирусов к клеточной стенке или с так называемой адсорбции вируса. Адсорбция наблюдается фазу же после внесения вирусов в среду, где имеются клетки. Нужно сказать, что адсорбция вируса отличается большой специфичностью; каждый вирус способен адсорбироваться лишь на определенных клетках. Считается, что клеточная стенка имеет определенные участки, которые называются рецепторными полями и способны специфически адсорбировать вирусы. Адсорбции не происходит, если предварительно разрушить эти рецепторы.

Обычно адсорбцию вируса подразделяют на два последовательных этапа. Вначале между вирусом и клеточной оболочкой образуются электростатические связи. При этом положительно заряженные аминогруппы вируса соединяются с отрицательно заряженными карбоксильными группами клеточной стенки. В дальнейшем эта связь приобретает ферментативный характер.

После прикрепления к клеточной стенке начинается внедрение вирусов внутрь клетки.

Посудите сами, активный захват клетками из окружающей среды различных частиц (фагоцитоз) и капелек воды (пиноцитоз) имеет большое значение для ее нормальной жизнедеятельности, а использование этих же механизмов для захвата вирусов (виронексис) скорее напоминает самоубийство. Более примитивно построенные бактерии неспособны сами захватывать частицы из окружающей среды. Этим, по-видимому, и можно объяснить наличие у поражающих их вирусов (бактериофагов) столь сложного и совершенного аппарата, осуществляющего проникновение внутрь бактерии. А вирусы животных либо втягиваются внутрь клетки при помощи вакуоль, либо проникают непосредственно через клеточную мембрану. Некоторые сложные вирусы проникают в клетку благодаря деятельности своих ферментов.

Как это происходит? Клетки живого организма покрыты оболочкой, которая состоит из слоя слизистоподобных мукополисахаридов и липопротеинов. Чтобы попасть внутрь клетки, вирус должен преодолеть оба этих барьера. Предполагается, что для этого у некоторых вирусов имеются специальные ферменты, которые образно называют входными. Одни из них способны разрушать рецепторы клеточной стенки (мукополисахариды), другие разрушают собственно клеточную стенку (липопротеины). Если заразить клетки культуры ткани большими количествами вируса, то в результате действия ферментов вируса будет происходить разрушение клеточных стенок, слияние цитоплазмы близлежащих клеток и появление многоядерных образований, которые называются симпластами. Ниже мы подробнее остановимся на этом процессе.

Существование входных ферментов доказывается и в опытах с эритроцитами, оболочки которых также содержат два слоя. После обработки эритроцитов вирусами оболочки красных кровяных телец разрушаются, и содержимое выходит наружу (это явление называется гемолизом). Следовательно, ферменты вирусов животных, как и в случае с вирусами бактерий, помогают им преодолеть заслон, состоящий из клеточной оболочки, и достигнуть наружного слоя цитоплазмы.

Вирусная нуклеиновая кислота по клеточным каналам очень быстро проникает в ядро и ядрышки клетки. С этого момента оканчивается проникновение вируса в клетку и начинается размножение вируса. Прежде чем окончить рассказ о первых стадиях взаимодействия вируса с клеткой, попробуем изобразить эти стадии схематически, а в качестве примера возьмем уже знакомый нам вирус гриппа.

Выход вновь сформировавшегося потомства вирусов — финальный этап его размножения. У бактериофагов выход сопровождается разрывом бактериальной стенки и вытеканием содержимого клетки в окружающую среду (лизис). Для вирусов полиомиелита, энцефалитов, оспы характерна взрывоподобная гибель клеток с одномоментным выходом больших количеств вируса. Большинство же других вирусов (грипп, паротит и т. д.) успевают до момента гибели клетки проделать несколько циклов размножения, постепенно истощая ресурсы клетки и вызывая ее разрушение.

Сейчас никто не сомневается в ведущей роли нуклеиновой кислоты в размножении вирусов. А играет ли какую-либо роль в этом процессе белок? Этот вопрос исследователи пытались выяснить, используя в качестве модели бактериофаги. Тщательные исследования позволили обнаружить, что незначительное количество (около 2%) белка локализовано внутри вируса и, по-видимому, связано с ДНК.

Этот белок проникает вместе с ДНК в клетку. Однако его роль в размножении до сих пор остается необъясненной. Предполагают, что этот белок может обладать ферментативной или генетической функцией, являясь как бы посредником между ДНК родительского фага и его потомками.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

" title="Рисунки Владимира Орехова"/>

Все сейчас говорят о вирусах: коронавирус, грипп, ВИЧ, гепатит, ВПЧ, оспа и т.д. В мире существует более тысячи видов вирусов, способных поражать различные живые клетки, да практически все виды клеток. А что же такое вирусы и с чем их едят (в прямом и переносном смысле)? Где они живут, как попадают к нам в организм, что там делают и есть ли лекарства против них? Статей и постов в интернете много, в том числе, антинаучных и дилетантских. Поэтому ТИА обратилось за информацией в Тверской медуниверситет, к профессору кафедры микробиологии и вирусологии, доктору медицинских наук, декану фармацевтического факультета Юлии Червинец.

Что такое вирус и в чём отличие от бактерий?

Название "вирус" произошло от латинского слово virus и переводится как "яд". По сути, это мельчайшие внутриклеточные микробы-паразиты, потому что живут и размножаются они только внутри хозяина - практически во всех живых организмах (бактериях, грибах, растениях, животных и человеке). Несмотря на своё "коварство", все вирусы имеют примитивное строение: одна нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная одной или несколькими оболочками. Различают просто устроенные вирусы (безоболочечные) и сложно устроенные вирусы (оболочечные). К простым вирусам относят: вирусы полиомиелита, гепатита А, аденовирусы. Примеры сложных вирусов: гепатит В, грипп, парагрипп, корь, ВИЧ, герпес. Различаются вирусы и по форме:

• палочковидная (вирус табачной мозаики)
• пулевидная (вирус бешенства)
• сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ)
• нитевидная (филовирусы)
• в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Размеры вирусов настолько малы (18-400 нм), что увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. Единицы измерения - нанометры, в отличие от бактерий (микрометры, мкм). Кстати, вирусы приблизительно в 100 раз меньше бактерий. Наиболее мелкими вирусами являются вирус полиомиелита (20 нм), гепатита А (30 нм), гепатита С (50 нм), вирус бешенства (170 нм), наиболее крупным — вирус натуральной оспы (350 нм).

От бактерий вирусы отличаются не только размерами, но и количеством генов (минимальное у вирусов от 4 до сотни, у бактерий – от 3000); нуклеиновыми кислотами (вирусы содержат только одну - ДНК или РНК, а бактерии – обе); количеством ферментов и, конечно же, самой формой жизни: вирусы размножаются только внутри живых существ, а бактерии – свободноживущие.

Интересный факт: первооткрыватель вирусов и основоположник вирусологии - русский ученый Д.И. Ивановский. В 1892 году описал необычные свойства возбудителей болезни табака (табачной мозаики), которые проходили через бактериальные фильтры и были названы "фильтрующимися частицами".

Жизненный цикл вирусов состоит из нескольких этапов:

1. Вирус прикрепляется к поверхности чувствительной клетки. Для каждого вируса есть свои чувствительные клетки, например, для гепатита – клетки печени, для гриппа – клетки дыхательных путей и т.д.
2. Проникновение вируса в клетку: либо его оболочка сливается с мембраной клетки или клетка сама его захватывает и поглощает.
3. Далее в клетке идёт процесс как бы “раздевания” вируса от всех его оболочек и активация его нуклеиновой кислоты.
4. Начинается синтез нуклеиновых кислот и белков вируса, т.е. вирус подчиняет системы клетки хозяина и заставляет их работать на своё воспроизводство.
5. Сборка вируса — многоступенчатый процесс, включающий в себя соединение всех компонентов.
6. Последний этап - выход вирусных частиц из клетки взрывным путем или почкованием. Полный цикл размножения вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа) или через несколько суток (вирус кори). Из погибающей клетки, которая длительное время может сохранять жизнеспособность, одновременно выходит большое количество вирусов. В результате пораженные вирусом клетки в основном погибают от истощения, а новые вирусы завоевывают и разрушают другие клетки. Но возможна и так называемая онкогенная трансформация клетки: тогда в организме появляется и начинает расти из мутированных клеток раковая опухоль.

Сколько вирус может жить вне организма хозяина и где?

Как правило, большинство вирусов малоустойчивы во внешней среде: они становятся инертны и погибают от многих причин, если снова не попадут в чувствительную клетку. Некоторые вирусы во внешней среде могут образовывать кристаллы, что свойственно только неживой материи.

Вирусы быстро погибают под действием солнечных лучей, ультрафиолета, стандартных веществ для дезинфекции. В воздухе помещений вирусы могут сохраняться несколько часов. При кипячении полностью инактивируются в течение нескольких минут.

Однако вирусы устойчивы к низким температурам: сохраняют свою жизнеспособность при t +4°С в течение нескольких недель, а при замораживании - в течение нескольких месяцев, а иногда и лет (особенно супернизких температурах).

Устойчивость вируса на различных поверхностях различна и зависит от температуры. На бумаге вирус разрушается за 3 часа, на банкнотах - за 4 дня, на дереве и одежде - за 2 дня, на стекле - за 4 дня, на металле и пластике - за 7 дней. Кстати, на внутреннем слое использованной маски они могут жить 7 дней, а на внешней поверхности маски – даже более недели (данные соответствуют условиям при температуре +22 °С и влажности 65 %).

Есть и исключения. Некоторые вирусы обладают значительной устойчивостью при комнатной температуре: вирус гепатита В сохраняет жизнеспособность в течение трех месяцев, гепатита А – в течение нескольких недель. ВИЧ сохраняется в высохшей крови до двух недель, в донорской крови вирус остается жизнеспособным в течение нескольких лет.

Что такое штаммы и почему вирусы мутируют?

Штамм (от нем. Stamm - "ствол,род") — чистая культура вирусов, изолированная в определённое время и в определённом месте. Один и тот же штамм не может быть выделен второй раз из того же источника в другое время. В зависимости от среды обитания – почва, вода, воздух, время года, чувствительный организм (человек, животные, птицы) - вирусы подразделяют на штаммы. Например, водный штамм, весенний, птичий, свиной и т.п. Во внешней среде геном вируса подвержен различным воздействиям, например, ультрафиолетовое облучение, солнечная радиация, химические вещества, что приводит к различного рода мутациям, т.е. изменениям в структуре нуклеиновой кислоты. В зависимости от характера мутаций вирусы могут изменять свои свойства, скажем, сменить хозяина. Так, вирус гриппа, который поражал только птиц, стал поражать и людей.

Как часто происходит в мировом научном сообществе открытие нового вируса?

Ученые каждый год открывают новые вирусы. Так, в 1972 г. открыт вирус Эбола, 1980-1989 гг. - вирусы иммунодефицита человека, гепатита Е и С, коронавирус человека впервые был выделен в 1965 году от больных ОРВИ. В Китае 2002—2003 годах была зафиксирована вспышка атипичной пневмонии или тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, SARS). Заболевание было вызвано штаммом коронавируса SARS-CoV. В результате болезнь распространилась на другие страны, всего заболело 8273 человека, 775 умерло (летальность 9,6 %). И вот в 2019 году появился новый штамм коронавируса CoViD 19, который вызвал пандемию.

Так откуда берутся вирусы?

Вопрос риторический. Пока ответа у науки нет. Может быть, они были привнесены из космоса на космических телах. Ведь при низких температурах они могут сохраняться неопределенно долгое время.

Как они попадают в организм человека/животного и т.д.?

Разными путями: воздушно-капельным (корь, грипп, ветряная оспа), половым (ВИЧ, вирус простого герпеса 2 типа), через кровь (гепатит В,С, ВИЧ), через инфицированные продукты (гепатит А, Е) или через членистоногих (скажем, клещей). Различают вирусы, вызывающие инфекции с преимущественным поражением органов дыхания (респираторные), кишечника (ротавирусы), печени (вирус гепатита), иммунной (ВИЧ) или нервной системы (бешенство, энцефалит).

Как организм реагирует на вирус?

Частицы самого вируса, а также биологически активные вещества, выделяющиеся при разрушении наших клеток, могут вызвать повышение температуры тела, тошноту, рвоту, сильную слабость, головокружение вплоть до потери сознания, нарушение работы сердечно-сосудистой системы и др. На фоне нарушения функционирования различных органов и систем к вирусной инфекции может присоединиться бактериальная (стафилококки, стрептококки, кишечные бактерии) и грибковая (дрожжевые грибы), усугубив воспалительный процесс с тяжелыми последствиями вплоть до летального исхода.

Как наш организм борется?

Однако организм человека не простая мишень для атаки болезнетворных микроорганизмов, он активно борется, и в этом нам помогает иммунная система. Вырабатываются специфические, нейтрализующие данный вирус антитела, формируются клетки-"убийцы" или Т-лимфоциты, которые уничтожают как поражённые, инфицированные клетки, так и сам вирус. Но иммунной системе нужно время, чтобы вычислить "чужака", "вирусного преступника", который не просто прячется внутри наших клеток, но и старается обмануть иммунную систему. Например, новое или мутировавшее поколение вируса наша иммунная система поначалу не видит. Конечно же, со временем все вирусные клетки распознаются, но к сожалению, с потерей драгоценного времени для нашего организма.

Возможно ли повторное заражение одним и тем же вирусом?

Наше здоровье зависит напрямую от активности и лабильности иммунной системы. Если она работает со сбоями и не справляется с негативным воздействием патогенов, заболевание может перейти в хроническую форму вплоть до смертельного исхода. Поэтому повторное заражение этим же вирусом возможно. Другая причина появления рецидива заболевания - мутации вируса. Если вирус стабилен, то наша иммунная система запоминает его и, как правило, повторных случаев инфицирования не бывает. Но если вирус подвергается изменчивости, то попав в организм человека, он воспринимается уже как новый вирус.

Есть ли лекарственные препараты для лечения вируса? Что может убить вирус?

Да есть, но не против всех вирусов. Антибиотики, применяемые при лечении бактериальных инфекций, здесь совершенно не работают, т.к. они воздействуют на структуры клетки только бактерий. В случае вирусной инфекции нужны препараты, которые блокируют различные этапы размножения вируса в клетке. Таким неспецифическим веществом является интерферон, который вырабатывается клетками организма человека (кишечника, печени).

Если выработка интерферона недостаточна, то можно применить индукторы интерферона, например: ламовакс, курантил, дибазол, адаптогены растительного (элиутерококк, оралия) и животного происхождения (вытяжка из мидий). Активно действуют при респираторных вирусных заболеваниях препараты интерферона - виферон, амиксин и др. Подавляют активность вируса гриппа на ранних стадиях ремантадин, амантадин, арбидол. Герпес подавляет ацикловир (зовиракс) и т.п. Однако пока точно неизвестны препараты, подавляющие репродукцию коронавируса. К специфическому лечению от коронавируса относится введение плазмы от переболевших людей, которая содержит антитела, но этот метод находит ограниченное применение.

Зачем нужна вакцинация? Как и из чего делают вакцины?

По сути, вакцины - это препараты для создания искусственного активного иммунитета. Термин "вакцина" произошел от французского vacca – "корова". Его ввел Л. Пастер в честь Дженнера, применившего вирус коровьей оспы для иммунизации людей против натуральной оспы человека. Вакцины – это препараты, содержащие сами микроорганизмы (убитые или живые ослабленные), части микроорганизмов, а также анатоксины (токсин, лишенный своих ядовитых свойств, но сохранивший свойства активировать иммунный ответ). После введения вакцины вырабатываются специфические антитела, которые нейтрализуют, прежде всего, поверхностные рецепторы вируса, с помощью которых он проникает в клетку. Таким образом блокируется основной механизм проникновения вируса в клетку. Многие вакцины создают пожизненный иммунитет у человека, например, вакцина от гепатита В, кори, краснухи, полиомиелита, эпидемического паротита.

Сколько времени уходит на создание вакцины?

На создание вакцины уходит 1-2 года, в течение которого должны пройти многочисленные проверки на эффективность и безопасность препарата, испытания на животных, потом на людях-добровольцах, а после – наладить массовое фармацевтическое производство.

Что представляют собой тесты на вирус? Как в лабораториях выявляют положительные результаты анализов?

Диагностика вируса основана на определении структуры вируса (специфических рецепторов и нуклеиновой кислоты), а также противовирусных антител у переболевших людей. Используются различные реакции: иммуноферментный анализ (ИФА), полимеразная цепная реакция (ПЦР). Время диагностики зависит от производителя тестов - от нескольких часов до 1 суток.

Несколько примеров самых массовых с убийственных с точки зрения эпидемий вирусов в истории человечества

Вирусы гриппа постоянно циркулируют среди населения, вызывая сезонные подъемы заболевания, периодически приобретающие характер эпидемий и даже пандемий. Эпидемии гриппа наносят огромный экономический ущерб, приводят к людским потерям. Это, прежде всего, относится к вирусам типа А, который каждые 2-3 года вызывает эпидемии, а несколько раз в столетие - пандемии с числом заболевших 1-2 млрд. человек. Эпидемии, вызываемые вирусом типа В, повторяются через 3-6 лет.

Пандемии гриппа, вызванные мутированными вирусами, против которых у людей нет иммунитета, возникают 2-3 раза в 100 лет. Пандемия гриппа 1918—1919 ("испанка", штамм H1N1) унесла жизни 40-50 миллионов человек. Предполагают, что вирус "испанки" возник в результате рекомбинации генов вирусов гриппа птиц и человека. В 1957—1958 была пандемия "азиатского гриппа", вызванная штаммом H2N2; в 1968—1969 - пандемия "гонконгского гриппа" (H3N2).

С 2009 появилось новое заболевание людей и животных, вызываемое штаммами вируса гриппа А/H1N1, А/H1N2, А/H3N1, А/H3N2 и А/H2N3, известных под общим названием "вирус свиного гриппа". Он распространён среди домашних свиней, а также может циркулировать в среде людей, птиц и др. видов; этот процесс сопровождается его мутациями.

Как уберечься от вирусов? Существуют ли действенные меры профилактики и гигиены?

Выделяют специфические и неспецифические способы профилактики вирусных инфекций. Специфические заключаются в использовании вакцин, при их наличии. При их введении у человека формируется как правило пожизненный иммунитет (вакцина от кори, краснухи, эпидемического паротита, ветряной оспы, гепатита В). Существует также экстренная профилактика. Ее проводят во время эпидемического подъема заболеваемости. Для экстренной профилактики, например, гриппа применяют противовирусные химиопрепараты: ремантадин (активен только против вирусов типа А), арбидол, амиксин, оксалиновую мазь и др. Используют также интерферон, дибазол, различные индукторы интерферона (например, элеутерококк, продигиозан).

Против многих вирусных инфекций вакцин не существует. В этом случае помогает неспецифическая профилактика. Существуют ряд общих правил:

- соблюдать личную гигиену (мойте руки перед приемом пищи, после использования туалета; не трогайте грязными, немытыми руками нос, глаза, рот).
- обязательно поддерживать здоровый образ жизни с помощью сбалансированного питания, занятий физкультурой, прогулок на свежем воздухе и многое другое.

Но для каждого вируса неспецифическая профилактика своя. Если речь идет о вирусах, передающихся воздушно-капельным путем, то необходимо придерживаться следующих правил:

- надевать маски, причем на больного человека, чтобы исключить попадание в пространство крупных частиц слюны при кашле и чихании, мелкие же частицы она не задерживает;
- тщательно убирать помещения, так как вирус любит теплые и пыльные помещения, поэтому стоит уделить время влажной уборке и проветриванию;

- избегать массовых скоплений людей и воздержаться от походов в общественные места.

Если вирус передается с помощью фекально-орального механизма, например, вирус гепатита А, то необходимо соблюдать следующее:

- употреблять чистую или кипяченую воду;
- мыть фрукты, ягоды, овощи кипяченой водой:
- поливать свой сад и огород проточной водой.

Если вирус передается через кровь, например, вирус гепатита В,С, ВИЧ, то необходимы:

- дезинфекция, стерилизация медицинских изделий;
- обследование доноров крови;
- не употреблять наркотики;
- использовать индивидуальные предметы личной гигиены;
- быть осторожными с маникюром, пирсингом и татуировками, делать это только в профессиональном салоне.

Если вирус передается половым путем, например, ВИЧ, то нужно:

- исключить незащищенные половые контакты, если вы не уверены в своём партнёре;
- использовать барьерные средства контрацепции, если вы не знаете статус своего партнера.