Молекулярная масса вируса гриппа

Медицинский эксперт статьи

Вирус гриппа А - вирион, который имеет сферическую форму и диаметр 80-120 нм, его молекулярная масса 250 МД. Геном вируса представлен однонитевой фрагментированной (8 фрагментов) негативной РНК с общей м. м. 5 МД. Тип симметрии нуклеокапсида спиральный. Вирус гриппа имеет суперкапсид (мембрану), содержащий два гликопротеида - гемагглютинин и нейраминидазу, которые выступают над мембраной в виде различных шипов. Гемагглютинин имеет структуру тримера с м. м. 225 кД; м. м. каждого мономера 75 кД. Мономер состоит из меньшей субъединицы с м. м. 25 кД (НА2) и большей - с м. м. 50 кД (НА1).

Основные функции гемагглютинина:

• распознает клеточный рецептор - мукопептид, имеющий N-ацетилнейрами-новую (сиаловую) кислоту;
• обеспечивает слияние мембраны вириона с мембраной клетки и мембранами ее лизосом, т. е. отвечает за проникновение вириона в клетку;
• определяет пандемичность вируса (смена гемагглютинина - причина пандемий, его изменчивость - эпидемий гриппа);
• обладает наибольшими протективными свойствами, отвечая за формирование иммунитета.

У вирусов гриппа А человека, млекопитающих и птиц обнаружено 13 различающихся по антигену типов гемагглютинина, которым присвоена сквозная нумерация (отН1доН13).

Нейраминидаза (N) является тетрамером с м. м. 200-250 кД, каждый мономер имеет м. м. 50-60 кД. Ее функции:

• обеспечение диссеминации вирионов путем отщепления нейраминовой кислоты от вновь синтезированных вирионов и мембраны клетки;
• совместно с гемагглютинином определение пандемических и эпидемических свойств вируса.

У вируса гриппа А обнаружено 10 различных вариантов нейраминидазы (N1-N10).

Нуклеокапсид вириона состоит из 8 фрагментов вРНК и капсидных белков, образующих спиралевидный тяж. На З'-концах всех 8 фрагментов вРНК имеются одинаковые последовательности из 12 нуклеотидов. 5'-концы каждого фрагмента также имеют одинаковые последовательности из 13 нуклеотидов. 5'- и 3'-концы частично комплементарны друг другу. Это обстоятельство, очевидно, позволяет осуществлять регуляцию транскрипции и репликации фрагментов. Каждый из фрагментов транскрибируется и реплицируется самостоятельно. С каждым из них прочно связаны четыре капсидных белка: нуклеопротеид (NP), он выполняет структурную и регуляторную роль; белок РВ1 - транскриптаза; РВ2 - эндонуклеаза и РА - репликаза. Белки РВ1 и РВ2 обладают основными (щелочными) свойствами, а РА - кислотными. Белки РВ1, РВ2 и РА образуют полимер. Нуклеокапсид окружен матриксным белком (М1-белком), который играет ведущую роль в морфогенезе вириона и защищает вирионную РНК. Белки М2 (кодирует одна из рамок считывания 7-го фрагмента), NS1 и NS2 (кодируются восьмым фрагментом вРНК, который имеет, как и седьмой фрагмент вРНК, две рамки считывания) синтезируются в ходе репродукции вируса, но в его структуру не входят.

[1], [2], [3], [4], [5]

Жизненный цикл вируса гриппа А

Вирус гриппа абсорбируется на мембране клетки происходит благодаря взаимодействию его гемагглютинина с мукопептидом. Затем вирус проникает в клетку с помощью одного из двух механизмов:

• слияние мембраны вириона с мембраной клетки или
• по пути окаймленная ямка - окаймленный пузырек - эндосома - лизосома - слияние мембраны вириона с мембраной лизосомы - выход нуклеокапсида в цитозоль клетки.

Второй этап "раздевания" вириона (разрушение матриксного белка) происходит на пути к ядру. Особенность жизненного цикла вируса гриппа заключается в том, что для транскрипции его вРНК необходима затравка. Дело в том, что вирус не может сам синтезировать "шапочку", или кэп (англ. cap) - особый участок на 5'-конце мРНК, состоящий из метилированного гуанина и 10- 13 прилежащих нуклеотидов, который необходим для распознавания мРНК рибосомой. Поэтому он с помощью своего белка РВ2 откусывает шапочку от клеточной мРНК, а так как синтез мРНК в клетках происходит только в ядре, вирусная РНК должна обязательно проникнуть сначала в ядро. Она проникает в него в виде рибонуклеопротеида, состоящего из 8 фрагментов РНК, связанных с белками NP, PB1, РВ2 и РА. Теперь жизнь клетки полностью подчиняется интересам вируса, его репродукции.

В ядре на вРНК синтезируются три типа вирус-специфических РНК: 1) позитивные комплементарные РНК (мРНК), используемые в качестве матриц для синтеза вирусных белков; они содержат на 5'-конце шапочку, отщепленную от 5'-конца клеточной мРНК, а на З'-конце - поли-А-последовательность; 2) полноразмерная комплементарная РНК (кРНК), которая служит матрицей Для синтеза вирионных РНК (вРНК); на 5'-конце кРНК шапочки нет, на З'-конце отсутствует поли-А-последовательность; 3) негативная вирионная РНК (вРНК), являющаяся геномом для вновь синтезированных вирионов.

Немедленно, еще до завершения синтеза, вРНК и кРНК вступают в ассоциацию с капсидными белками, которые поступают в ядро из цитозоля. Однако в состав вирионов включаются только рибонуклеопротеиды, связанные с вРНК. Рибонуклеопротеиды, содержащие кРНК, не только не попадают в состав вирионов, но даже не покидают ядро клетки. Вирусные мРНК поступают в цитозоль, где и транслируются. Вновь синтезированные молекулы вРНК после ассоциации с капсидными белками мигрируют из ядра в цитозоль.

[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]

Белки NP, PB1, РВ2, РА и М синтезируются на свободных полирибосомах. Белки NP, PB1, РВ2 и РА после синтеза из цитозоля возвращаются в ядро, где и связываются с вновь синтезированной вРНК, а затем в виде нуклеокапсида возвращаются в цитозоль. Белок матриксный после синтеза движется к внутренней поверхности клеточной мембраны, вытесняя из нее в этом участке клеточные белки. Белки Н и N синтезируются на рибосомах, связанных с мембранами эндоплазматического ретикулума, транспортируются по ним, подвергаясь гликозилированию, и устанавливаются на внешней поверхности клеточной мембраны, образуя шипы как раз напротив белка М, расположенного на ее внутренней поверхности. Белок Н подвергается в ходе процессинга разрезанию на НА1 и НА2.

Заключительный этап морфогенеза вириона контролируется М-белком. С ним взаимодействует нуклеокапсид; он, проходя через мембрану клетки, покрывается вначале М-белком, а затем клеточным липидным слоем и суперкапсидными гликопротеидами Н и N. Жизненный цикл вируса занимает 6-8 ч и завершается отпочковыванием вновь синтезированных вирионов, которые способны атаковать другие клетки ткани.

Устойчивость вируса во внешней среде невелика. Он легко разрушается при нагревании (при 56 °С в течение 5-10 мин), под действием солнечного и УФ-света и легко обезвреживается дезинфицирующими веществами.

[14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]

Патогенез и симптомы гриппа А

Инкубационный период при гриппе короткий - 1-2 сут. Вирус размножается в эпителиальных клетках слизистой оболочки дыхательных путей с преимущественной локализацией в области трахеи, что клинически проявляется в виде сухого мучительного кашля с болями по ходу трахеи. Продукты распада пораженных клеток попадают в кровь, вызывают сильную интоксикацию и повышение температуры тела до 38-39 °С. Повышение проницаемости сосудов, обусловленное повреждением клеток эндотелия, может стать причиной патологических изменений в различных органах: точечных кровоизлияний в трахее, бронхах, а иногда и отека мозга с летальным исходом. Вирус гриппа оказывает угнетающее действие на кроветворение и иммунную систему. Все это может приводить к вторичным вирусным и бактериальным инфекциям, которые осложняют течение болезни.

Постинфекционный иммунитет

Прежние представления о том, что после перенесенного гриппа остается слабый и кратковременный иммунитет, опровергнуты после возвращения вируса H1N1 в 1977 г. Этот вирус вызывал заболевание главным образом у людей не старше 20 лет, т. е. у тех, кто не болел им раньше, до 1957 г. Следовательно, постинфекционный иммунитет достаточно напряженный и продолжительный, но имеет выраженный типоспецифический характер.

Главная роль в формировании приобретенного иммунитета принадлежит вирус-нейтрализующим антителам, блокирующим гемагглютинин и нейраминидазу, а также секреторным иммуноглобулинам IgAs.

Эпидемиология гриппа А

Источник инфекции - человек, больной или носитель, редко животные (домашние и дикие птицы, свиньи). Заражение от людей происходит воздушно-капельным путем, инкубационный период очень короткий (1-2 сут.), поэтому эпидемия распространяется очень быстро и может при отсутствии коллективного иммунитета перерасти в пандемию. Иммунитет - основной регулятор эпидемий гриппа. По мере нарастания коллективного иммунитета эпидемия идет на убыль. Вместе с тем вследствие формирования иммунитета происходит отбор штаммов вируса с измененной антигенной структурой, прежде всего гемагглютинина и нейраминидазы; эти вирусы продолжают вызывать вспышки до тех пор, пока и к ним не появятся антитела. Такой антигенный дрейф и поддерживает непрерываемость эпидемии. Однако у вируса гриппа А обнаружена еще одна форма изменчивости, получившая название шифта, или сдвига. Она связана с полной сменой одного типа гемагглютинина (реже - и нейраминидазы) на другой.

Все пандемии гриппа были вызваны вирусами гриппа А, претерпевшими шифт. Пандемия 1918 г. была вызвана вирусом с фенотипом H1N1 (погибло около 20 млн человек), пандемия 1957 г. - вирусом h3N2 (переболело более половины населения мира), 1968 г. - вирусом H3N2.

Для объяснения причин резкой смены типов вирусов гриппа А предложены две основные гипотезы. Согласно гипотезе А. А. Смородинцева, вирус, исчерпавший свои эпидемические возможности, не исчезает, а продолжает циркулировать в коллективе без заметных вспышек или длительно персистировать в организме человека. Через 10-20 лет, когда появится новое поколение людей, не имеющих иммунитета к этому вирусу, он становится причиной новых эпидемий. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что вирус гриппа А с фенотипом H1N1, исчезнувший в 1957 г., когда его вытеснил вирус h3N2, вновь появился после 20-летнего отсутствия в 1977 г.

По другой гипотезе, развиваемой и поддерживаемой многими авторами, новые типы вируса гриппа А возникают вследствие реассоциации геномов между вирусами гриппа человека и птиц, между вирусами гриппа птиц, между вирусами гриппа птиц и млекопитающих (свиньи), чему способствует сегментарная структура вирусного генома (8 фрагментов).

Таким образом, у вируса гриппа А есть два пути изменения генома.

Точечные мутации, обусловливающие антигенный дрейф. Им подвержены, прежде всего, гены гемагглютинина и нейраминидазы, особенно у вируса H3N2. Благодаря этому вирус H3N2 за период с 1982 по 1998 г. вызвал 8 эпидемий и сохраняет эпидемическое значение до сих пор.

Реассоциация генов между вирусами гриппа человека и вирусами гриппа птиц и свиней. Считается, что именно реассоциация геномов вирусов гриппа А с геномами вируса гриппа птиц и свиней - главная причина возникновения пандемических вариантов этого вируса. Антигенный дрейф позволяет вирусу преодолевать существующий у людей иммунитет. Антигенный шифт создает новую эпидемическую ситуацию: к новому вирусу у большинства людей иммунитета нет, и возникает пандемия гриппа. Возможность такой реассоциации геномов вирусов гриппа А доказана экспериментально.

Установлено, что эпидемии гриппа у людей вызывают вирусы типа А только 3 или 4 фенотипов: H1N1 (H0N1); h3N2; H3N2.

Однако существенную угрозу для человека предсталяет и куриный (птичий) вирус. Вспышки куриного гриппа наблюдались неоднократно, в частности куриный вирус H5N1 вызвал миллионную эпизоотию среди домашних и диких птиц с 80- 90 %-ной летальностью. От кур заражались и люди; так в 1997 г. от кур заразилось 18 человек, треть из них погибла. Особенно крупная вспышка наблюдалась в январе-марте 2004 г. Она охватила почти все страны Юго-Восточной Азии и один из штатов США и нанесла огромный экономический ущерб. От кур заразилось и погибло 22 человека. Для ликвидации этой вспышки были предприняты самые жесткие и решительные меры: строгий карантин, ликвидация всего поголовья птиц во всех очагах, госпитализация и изоляция больных и всех людей с повышенной температурой, а также лиц, находившихся в контакте с больными, запрет импорта куриного мяса из указанных выше стран, строгий медицинский и ветеринарный надзор за всеми пассажирами и транспортными средствами, прибывающими из этих стран. Широкого распространения гриппа среди людей не произошло потому, что не было реассоциации генома вируса куриного гриппа с геномом вируса гриппа человека. Однако опасность такой реассоциации остается реальной. Это может привести к появлению нового опасного пандемического вируса гриппа человека.

В названии выявляемых штаммов вирусов гриппа указывают серотип вируса (А, В, С), вид хозяина (если им не является человек), место выделения, номер штамма, год его выделения (последние 2 цифры) и фенотип (в круглых скобках). Например: "А/Сингапур/1/57 (h3N2), А/утка/СССР/695/76 (H3N2)".

[24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34]

Вирусы гриппа — возбудители одноименной глобальной инфекции, распространяющейся спорадически, эпидемически и пандемически (последние нарушают трудовой ритм жизни стран и континентов).

Вирус гриппа человека открыли в 1933 г. Smith, Andrewes, Leidlowметодом заражения белых африканских хорьков носоглоточными смывами больных гриппом. Позже он был назван вирусом А, теперь обозначается АО. В 1940 г. Francis и независимо от него Magill выделили новый тип вируса гриппа — названный вирусом В. Вскоре Taylor (1949), потом Francis и другие изолировали штаммы антигенного варианта вируса гриппа, отнесенного к новому типу — вирусу С. В СССР вирус гриппа выделили и идентифицировали А. А. Смородинцеви Л. А. Зильбер с сотрудниками (1936).

В 1971 г. по инициативе ВОЗ пересмотрена и дополнена номенклатура вирусов гриппа, разработанная этой организацией в 1953 г. В советской прессе вопрос усовершенствования номенклатуры вирусов гриппа освещен в редакционных материалах журнала «Вопросы вирусологии” (1972).

Рекомендованная система номенклатуры состоит из двух частей: обозначение штаммов и описание антигеновгемагглютинина и нейраминидазы,так как они иммунологически неодинаковы и подвержены независимым друг от друга антигенным изме нениям.

Обозначение штаммовдля типов А, В и. С включает. такую информацию:

1. тип анти гена рибонуклеопротеида (А, В или С);
2. естественный хозяин, для штаммов вируса, выделенных от человека, этот пункт пропускают — он используется при обозначении штаммов, изолированных от млекопитающих, и птиц;
3. географическое выделение штамма;
4. порядковый номер штамма;
5. год выделения штамма.

Для вирусов типа А обозначение антигена берут в круглые скобки, размещенные за обозначением штамма. Оно содержит следующую информацию:

Обозначения для гемагглютинина и нейраминидазы (например, ГЛ1, НП2) характеризуют вид хозяина вируса, у которого впервые был выявлен этот антиген. В них не учтены филогенетические или эволюционные отношения между вирусами, имеющими общие обозначения гемагглютинина и нейраминидазы. Так, из анализа описания штаммов А/Гонконг/1/68 (Г3Н2) и А/Индюшка/Висконсин 1/66 (ГПБН2) следует, что вирус гриппа, выделенный от индюшки в Висконсине, содержит нейраминидазу, антигенно родственную нейраминидазе вируса гриппа человека Гонконг/68. Однако гемагглютинины у этих вирусов различные. Таким образом, номенклатура некоторых эталонных штаммов вируса гриппа А будет такой: А/PR/8/34 (ГОНI); А/Сингапур/1/57 (Г2Н2); А/Гонконг/1/68 (ГЗН2); А/Порт-Чалмерс/1/73 (ГЗН2).

Рекомендаций к описанию подтипов гемагглютинина и нейраминидазы вирусов гриппа В и С нет. Отсутствие исчерпывающей информации не дает возможности еще разделить их на подтипы, хотя отдельные штаммы по антигенной структуре различаются. Поэтому характеристика этих вирусов ограничивается обозначением штамма, например, В/Англия/5/66; С/Париж/1/67.

Антигенная специфичность рибонуклеопротеида, гемагглютинина и нейраминидазы выявляется в соответствующих серологических реакциях с применением моноспецифических сывороток.

Строение вирусов гриппа

Строение. Вирионы гриппа А и В наиболее часто представляют собой сферические частицы со средним диаметром 800-1200А. В свежевыделенных препаратах встречаются нитевидные формы значительно большей величины. Нуклеокапсид характеризуется спиральной симметрией, имеет трубчатую форму, диаметр его равняется около 70 А,: внутренний канал — 10,А, на поверхности нуклеокапсида заметны отдельные субъединицы. Есть основание полагать, что нуклеокапсид у ортомиксовирусов, фрагментирован, подобно РНК (Compans и др., 1972).

Нуклеокапсид уложен в суперспираль (напоминает катушку трансформатора), диаметром ЗООА- с шагом — 80-100 А (К. М. Клименко и др.; 1968). Как считают Compans и другие (1972), в каждом фрагменте РНП на одном конце располагается петля, которая образуется при закручивании РНП на себя. Особенностью вируса гриппа является предполагаемая поверхностная локализация РНК в структуре РНП. В популяции вирионы различаются по величине и, форме, что обусловлено количеством тяжей РНП и их длиной, которая определяется числам витков (Н. П. Корнюшенко Е. В. Сидоренко, 1969).

Отдельньге тяжи могут иметь 5 — 6 или 10 — 12 витков. В больших вирусных частицах диаметром 1800 — 3000 А выявляется несколько тяжей нуклеопротеида, размещающихся без видимой связи между ними. В нитевидных вирионах тяж РНП может иметь до 40 витков.

Таким образом, вирусу гриппа свойственна гетерогенность. популяции, Отдельные субфракции могут быть получены при центрифугировании в градиенте плотности сахарозы по различию в массе частиц или ионообменной хром атографией.

Внешняя оболочка вириона имеет толщину 100 — 150 А, на ней выделяются ворсинки или шипики длиной 80 — 100А. Структурным материалом ворсинок (пепломеров) является гемагглютинин или нейраминидаза. Один вирион содержит 500—600 молекул гемагглютинина и 100 — 120 молекул нейраминидазы (Webster, Laver, 1971; Kaplan, Webster, 1977). Очищенный гемагглютинин имеет вид палочки (стержня) длиной 14ОА и шириной 40А. Частицы гемагглютинина могут образовывать полимеры из пяти субъединиц в виде звездочек, диаметром 280 А. Частицы нейраминидазы грибовидной формы состоят из ножки длиной до 100 А и шляпки размером 50 — 85 А. Изолированные субъединицы нейраминидазы склонны к агрегации (Laver, Valentine 1969; Laver, 1973),

РНК вируса гриппа относится к АУ-типу. Особенностью вируса гриппа является фрагментированность генома. Skehel (1971) выявил шесть фрагментов РНК, Rithey, Palese (1976), Pons (1976), Palese (1’977) обнаружили до восьми фрагментов в вирусе гриппа А и В. Молекулярная масса отдельных фрагментов колеблется в пределах 1,15×106 — 0,39×106 д для вируса А и 1,11×106— 0,50×106д для вируса В. Общая молекулярная масса всех фрагментов составляет соответственно 5,23×106 и 6,43×106 д, Как считают авторы, различия в распределении фрагментов генома

Однако Compans и соавторы (1977) не выявили такой большой разницы в РНКвируса гриппа С, по их данным, она состоит из шести фрагментов,

молекулярная масса которых равняется 0,37×106 — 1,25×106 д, общий показатель — 5 — 6×106д. Все фрагменты РНК имеют одинаковую последовательность нуклеотидов на 51-конце, поэтому трудно предположить их образование при деградации единственной большой молекулы РНК (Young Content, 1971). Таким образом, генетический материал вируса гриппа распределен между несколькими субъединицами РНК, которые представляют собою индивидуальные гены. Каждый фрагмент РНК входит в состав отдельного рибонуклеопротеида. Выявлено присутствие ДНК в нуклеопротеиде очищенных частиц гриппа Л. Эта ДНК гибридизуется с вирионной РНК, ее происхождение и функция не изучены (Е. Н. Канторович-Прокудина и др., 1977).

Белки составляют до 70% массы вириона. Они представлены гемагглютинином, нейраминидазой,мембранным белком, белком нуклеокапсида, группой Р-белков. Общая молекулярная масса структурных белков — около 380 000 д. Они представлены почти 500 молекулами полипептидов. Кроме того, в клетках образуются неструктурные белки, одним из которых является вирусоиндуцированнаяРНК-полимераза(Lazarowitz и др., 1971).

Оболочка состоит из аргининсодержащего полипептида с молекулярной массой 21 000 — 27000 д (Schultze, 1972). Этот полипептид, получивший название мембранного белка, одевает снаружи вирусный рибонуклеопротеид (Reginster, Nermut, 1975).

В составе вируса гриппа С дифференцируются 5 полипептидов и отмечены существенные отличия в электрофоретической подвижности однотипных белков вирусов гриппа А, В и С (Compans и соавт., 1977).

Вопрос о наличии клеточных белков в вирионе ортомиксовирусов возникал много раз и разрешался в зависимости от примененных методов очистки вирусов. Теперь установлено, что клеточные белки не входят в состав ортомиксовирусов или могут составлять не более 1% белка вирионов (Etchison и др., 1971). Клеточные антигены внешней оболочки вирионов преимущественно являются гликолипидами, но в ее поверхностных слоях опре’- деляются протеиновые видоспецифические антигены.

Углеводы, не входящие в состав РНК, составляют 5 — 7% массы вириона. Они размещены во внешней оболочке и ковалентно связаны с белковыми компонентами гемагглютинина и нейраминидазы. В составе углеводов вируса гриппа А выявлено фукозу, галактозу, глюкозамин, маннозу (Content, Duesderg, 1970; Schwarz и др., 1977). Углеводы имеют клеточное происхождение, их моносахаридный состав соответствует клеточным углеводам и изменяется в зависимости от типа инфицированных клеток.

Ортомиксовирусы содержат фосфо-, гликолнпиды, жирные кислоты клеточного происхождения. Липиды вириона участвуют в формировании его внешних структур и фиксируют плотно упакованные витки нуклеокапсида, покрытые мембранным белком.

Вирус гриппа человека выделен в 1933 г. Смитом, Эндрюсом и Лейдлоу путем заражения хорьков смывами носоглотки больного гриппом Вильсона Смита (отсюда название первого штамма WS).

Морфология. Вирус имеет сферическую форму, диа­метр вирусной частицы 80—120 нм (см. рис. 7, а). В пре­паратах свежевыделенных от больного вирусов встречают­ся нитевидные формы значительной длины. Вирус содержит липопротеидную оболочку, покрытую шипи-ками длиной около 10 нм. Шипики образованы двумя гликопротеидами — гемагглютинином и нейраминидазой. Шип гемагглютинина образован тремя молекулами белка, шип нейраминидазы образован четырьмя молекулами белка (рис. 43).

Внутренним компонентом вирионов является нуклео-капсид спиральной симметрии с диаметром около 9 нм. Он уложен в виде двойной спирали с диаметром 50—60 нм с односпиральной петлей на конце.

В соответствии с 8 фрагментами генома имеется 8 фрагментов нуклеокапсида. В составе вирионов между фрагментами существует слабая связь.

Химический состав и физико-химические свойства.Вирус содержит по массе 1—2%РНК, 50—70% белков, 18—37% липидов, 5—9% углеводов. Липиды содержатся в липопротеидной оболочке, углеводы — в составе гликопротеидов. И липиды и углеводы имеют клеточное проис­хождение.

Рис. 43. Строение вириона гриппа (схема). а—мономер гемагглютинина: 1—малая субъединица гемагглютинина; 2— большая субъединица гемагглютинина; 3— место нарезания гемагглютинина-. предшественника; 4— С-конец малой гемагглютинирующей субъединицы, погруженный в липиды; 5— N-конец большой гемагглютинирующей субъеди­ницы, взаимодействующий с рецепторами клетки; б— антигенная детерминанта;

6 — тример гемагглютинина; в — мономер нейраминидазы; 7— гидрофильный участок нейраминидазы; 8 — стержень нейраминидазы; 9 — гидрофобный участок нейраминидазы; г — тетрамер нейраминидазы; 10 — нейраминидаза в составе вириона; 11—гемагглютинин в составе вириона; 12—липидный бислой наружной оболочки вириона; 13 — слой матриксного белка; 14 — рибонуклеопротеид.

Молекулярная масса вирусной частицы 250- 10 6 , плавучая плотность в сахарозе 1,19 г/см 3 . Фрагменты нуклеокапсида имеют длину от 50 до 130 нм; плавучая плотность нуклеокапсида в хлориде цезия 1,34—1,35 г/см 3 .

Определена первичная структура всех генов вируса гриппа.

Белки, антигены. В составе вируса гриппа содержится 7 белков.

Мономер гемагглютинина имеет форму палочки длиной 14 нм и диаметром 4 нм, которая одним концом (С-конец легкой цепи) погружена в липидный бислой (рис. 44). Субъединица гемагглютинина представляет собой тример.

Гемагглютинин синтезируется в виде предшественника, который нарезается протеолитическими ферментами на две субъединицы, тяжелую цепь (НА1) и легкую (НА2) с молекулярными массами примерно 50 000 и 25 000, связанные дисульфидными связями.

С помощью рентгеноструктурного анализа кристал­лизованного НА, сделанного Д. Скейлом с соавт., предло­жена его пространственная модель. Согласно этой модели в тримере НА обнаруживаются два структурных участ­ка — стебель и глобула. Глобула содержит антигенный и рецепторный участки (см. рис. 44). Она состоит только из НА1, а стебель — из обеих субъединиц (НА1 и НА2).

Обнаружено четыре предполагаемые зоны антигенов А, В, С, D. Зона антигена А является петлей, которая образуется между тримерами. Эти зоны соответствуют четырем антигенным детерминантам. Все они связаны с тяжелой цепью гемагглютинина. Две из них являются последовательными, а две образуются при взаимодействии мономеров. Третья обусловлена третичной структурой, четвертая — четвертичной структурой и формируется путем взаимодействия трех мономеров (см. рис. 44). Наиболее активными антигенными детерминантами яв­ляются 1-я и 2-я.

Гемагглютинин является основным специфическим антигеном вируса, определяющим, наряду с нейрамини-дазой, подтип вируса и вызывающий образование про-тективных антител. Свойство гемагглютинина,к антиген­ной изменчивости обусловлено двумя генетическими процессами — дрейфом и шифтом. В результате' дрейфа происходят незначительные изменения генаНА, обуслов­ленные точечными мутациями, а - антигенные свойства

Рис. 44. Гемагглютинин вируса гриппа.

а — тример с четырьмя антигенными детерминантами (черные квадратики^ и участком взаимодействия с клеточным рецептором (белый квадратик — рецепторный карман); б — структура мономера по данным рентгеноструктур-ного анализа. Цифры обозначают порядковый номер аминокислот, кружки, квадраты и треугольники—4 антигенные детерминанты (А, В, С и D), 1—' место нарезания предшественника (N-конец. малой субъединицы), S-S-дисуль" фидные связи.

меняются незначительно, но при продолжительном периоде циркуляции вируса под влиянием коллективного иммунитета селекционируются варианты, значительно отличающиеся по антигенным свойствам от прототипного штамма. Шифт возникает в результате полной смены гена и обусловлен их пересортировкой при одновременной репродукции в клетке двух вирусов гриппа.

Вирус агглютинирует эритроциты кур, морских свинок, человека и многих других видов животных. При низких значениях рН (5,0—5,5) вирус вызывает гемолиз эритро­цитов.

Нейраминидаза является ферментом, катализирующим отщепление сиаловой кислоты от субстрата. Мономер нейраминидазы под электронным микроскопом имеет вид

барабанной палочки и состоитиз головки, обращенной кнаружи, размером 4Х4Х4 нм и ножки длиной 10 нм. Соединение двух мономеров происходит за счет дисуль-фидных связей, а двух димеров в тетрамере — за счет межмолекулярных связей. Активные центры и антигенные детерминанты находятся на головках мономеров.

Нейраминидаза может изменяться независимо от гемагглютинина, в основе антигенной изменчивости также лежат процессы дрейфа и шифта. Антитела против нейраминидазы не оказывают такого защитного дей­ствия, как антитела против гемагглютинина, однако, они частично нейтрализуют вирус и ослабляют инфекционный процесс.

Нуклеопротеид (NP) — основной внутренний белок вируса, формирующий субъединицы капсида.Он интимно связан с геномом в течение всего периода репродукции вируса, но не препятствует экспрессии генома. Этот белок является типоспецифическим антигеном, общим для всех вирусов типа А. Антитела к NP не оказывают защитного действия и применяются с целью диагностики инфекции.

Матриксный белок — самый низкомолекулярный белок в составе вириона, локализованный на внутренней поверх­ности липопротеидной мембраны вируса. m|-белок играет роль медиатора при сборке вирусной частицы. Mi-белок является стабилизирующим фактором, при его отсутствии или уменьшении концентрации вирусная частица стано­вится хрупкой и быстро распадается.

Матриксный белок, как и NP, является типоспецифи­ческим антигеном, общим для всех вирусов типа А. Белок М2, который кодируется тем же седьмым геном, является неструктурным и локализован в клеточной оболочке.

Белки ns] и NSz — неструктурные вирусные белки, которые хотя и кодируются одним (восьмым) геном, имеют уникальные последовательности аминокислот благодаря трансляции со сдвигом рамки. Белок ns) синтезируется на самых ранних этапах репродукции. В ядре и цитоплазме он накапливается в больших коли­чествах и образует включения.

Чувствительность к физическим и химическим факто­рам. Вирус гриппа относительно стабилен и может сохра­няться при температуре 4° С в течение недели. Инфек­ционная активность сохраняется продолжительное время при хранении при температуре —70° С. Прогревание при температуре 50—60° С уничтожает его активность

в течение нескольких минут. Вирусы чувствительны к эфи­ру, детергентам. При низких значениях рН (3,0 и ниже) инфекционная активность теряется.

Репродукция. Вирус адсорбируется на клеточных рецепторах, содержащих сиаловую кислоту (гликопро-теидах или ганглиозидах). Проникновение вируса в клетку Осуществляется обычно по механизму рецепторного Эндоцитоза с последующим слиянием вирусной мембраны со стенкой вакуоли и выходом нуклеокапсида в цито­плазму, а затем в ядро. Слияние происходит при низких значениях рН, которые создаются в эндоцитарной вакуо­ли — рецептосоме. Транскрипция и репликация генома происходят в ядре в составе нуклеокапсида.

На ранней стадии с наибольшей скоростью синтези­руются иРНК для белков NS и NP, на поздней стадии — иРНК для белков НА, NA, М. Соответственно белки NS и NP являются ранними, а НА, NA и М — поздними. Белки Р синтезируются на протяжении инфекционного цикла с одинаковой скоростью.

Нуклеокапсиды транспортируются из ядра в цитоплаз­му и затем к клеточной оболочке к тем ее модифици­рованным участкам, на которых снаружи находятся вирус­ные гликопротеиды, а со стороны цитоплазмы — Mi-белок. Вирус выходит из клетки путем почкования.

Патогенез и клиника. Вирус гриппа попадает в орга­низм через дыхательные пути вместе с каплями влаги и частицами пыли. Чем меньше величина капель и частиц, тем глубже проникает вирус в дыхательные пути. Благо­даря короткому инфекционному циклу вируса (6—8 ч) при попадании в верхние дыхательные пути одной вирус­ной частицы уже через 8 ч количество инфекционного потомства достигает 10 3 , а к концу первых суток — 10 27 . Эти расчеты объясняют столь короткий инкубационный период при гриппе — 1—2 сут. Репродукция вируса происходит в клетках эпителия слизистой оболочки дыхательных путей.

Может развиться первичная пневмония с некрозом Эпителия бронхиол. Пораженные клетки отторгаются, а продуктыих распада всасываются, попадают в кровь, вызывая интоксикацию организма и лихорадочное состоя­

ние. Вирус проникает в кровь и разносится по всему организму. Активация вирусом всей системы протеолиза и повреждение клеток эндотелия капилляров приводит к повышенной проницаемости сосудов, кровоизлияниям и дополнительному повреждению ткани. Возникают патологические изменения в почках, мозге. В результате повышенной проницаемости сосудов может возникнуть отек мозга с летальным исходом. Это случай так назы­ваемого молниеносного гриппа, когда смерть наступает на 2—3 сут. Вирус гриппа, попадая в кровь, вызывает угнетение кроветворения и иммунной системы, развивается лейкопения, может присоединиться интеркурентное забо­левание, наблюдаются осложнения, вызванные бакте­риями и другими вирусами — затяжные риниты, гнойные синуситы, отиты, вторичные вирусные бронхиты и. пнев­монии.

Для клинического течения гриппа характерно быстрое развитие инфекции с высокой температурой, общей интоксикацией, воспалительными процессами в дыхатель­ных путях. Температура достигает 38—39° С и более. Общая интоксикация выражается в головной боли, боли в глазных яблоках, резком угнетении. Развиваются симп­томы местного поражения дыхательных путей — насморк, кашель, боли за грудиной. Поражение эндотелия стенок кровеносных сосудов приводит к точечным кровоизлия­ниям в верхних дыхательных путях, трахее, бронхах. Если развивается первичная гриппозная пневмония, она имеет геморрагический характер, и мокрота содержит прожилки крови.

Иммунитет. Пассивный иммунитет, передаваемый от матери, сохраняется у детей на протяжении первых месяцев жизни. После перенесенного заболевания возни­кает стойкий иммунитет.

Повторные заболевания гриппом обусловлены не кратковременностью иммунитета, а появлением новых серовариантов вируса гриппа, против которых у населения нет иммунитета.

В иммунитете против гриппа большую роль играют антитела классаIgA, накапливающиеся в секрете слизис­той оболочки полости носа.

Эпидемиология. Эпидемиология гриппа своеобразна и не имеет аналогов среди других инфекционных заболе­ваний. Грипп передается воздушно-капельным путем. Больной или носитель (часть зараженных переболевает гриппом в инаппарантной или стертой форме) выделяют вирус вместе со слизью носоглотки и верхних дыхатель­ных путей не только при кашле и чиханье, но и при разговоре. Так как инкубационный период болезни очень короток и не превышает 1—2 дней, то возникшая эпиде­мия распространяется довольно быстро, охватывая все новые и новые восприимчивые контингенты населения. Дальнейшее развитие эпидемии регулируется иммуните­том, который развивается после болезни через 1—1 '/2 нед, и поэтому по мере нарастания иммунной прослойки эпи­демия гриппа идет на убыль. В условиях даже большого города на это уходит около месяца, а при нынешних широких связях между странами и быстрых транспортных средствах эпидемии гриппа в течение немногих месяцев охватывают население многих стран, нередко — все полу­шарие или даже всю планету. Такие обширные эпидемии называются пандемиями.

Причиной повторных эпидемий гриппа и повторных заболеваний является уникальная изменчивость белков вирусов гриппа (гемагтлютинина и нейраминидазы) в результате шифта и дрейфа. Люди, болевшие ранее гриппом, полностью восприимчивы к новому сероварианту вируса, к которому нет коллективного иммунитета, он начинает безудержно распространяться среди населения всего земного шара, вызывая пандемию гриппа.

' Первая достоверно документированная пандемия гриппа (ретроспективно мы знаем, что это был грипп типа А) возникла в 1889 г. Предполагается, что она началась в Китае, а затем в течение ближайших 1 '/2— 2 лет распространилась на все страны мира.

Следующая пандемия гриппа возникла через 29 лет — в 1918 г. За два года она распространилась во все страны мира и от нее погибло около 20 млн. человек. Никогда до этого и после этого грипп не протекал так тяжело.

вирусы были выделены летом 1977 г. в Китае. История пандемий показана на рис. 45.

Начав циркулировать среди населения, новый вариант вируса не остается стабильным: его гликопротеиды НА и NA из года в год претерпевают антигенный дрейф, который приводит к тому, что через 2—3 года, а иногда и ранее выработанный иммунитет обеспечивает лишь частичную защиту от заболевания. Коллективный имму­нитет (иммунологический пресс) является тем фактором, в результате которого селекционируются новые антиген­ные варианты, т. е. является движущей силой антигенного дрейфа.

По основному вопросу — источнику появления новых вариантов вируса гриппа в результате шифта — суще­ствуют две основные концепции. Согласно одной из них варианты, исчезнувшие из человеческой популяции, на самом деле продолжают циркулировать среди населения. Фактов, подтверждающих это предположение, нет. Другая гипотеза объясняет появление новых антигенных вариан­тов возвращением в человеческую популяцию вирусов, циркулирующих у животных. Во время эпидемии человек массивно выделяет вирус гриппа в биосферу и эпидемии и пандемии гриппа обычно сопровождаются эпизоотией среди домашних и диких животных, особенно птиц. Установлены экологические и эволюционные связи между вирусами человека и животных, и (благодаря секвени-рованию гена гемагглютинина) природа шифтов, которые привели к появлению азиатского и гонконгского серо-вариантов вирусов. Азиатский вирус сохранил четыре гена своего предшественника H1N1 — гены р|, Р2, Рз и NP, и получил новые четыре гена от предполагаемого партнера — гены НА, NA, M и NS. У гонконгского виру­са H3N2 остались неизменными семь генов предшествен­ника и только один ген НА был заменен в ходе реком­бинации. Возможными источниками этого гена были названы два вируса: вирус Hav7Neq2, выделенный от уток на Украине, и вирус Heq2Neq2, выделенный от ло­шадей в Майами (США).

Лабораторная диагностика. Материалом для иссле­дования является отделяемое носоглотки, которое берут в первые 3 дня болезни ватными или марлевыми тампо­нами с задней стенки глотки, и мазки-отпечатки слизис­той оболочки носовой полости. В летальных случаях используют кусочки пораженной легочной ткани, соскоб слизистой оболочки трахеи и бронхов.

Быстрая диагностика основана на выявлении вирусного антигена в эпителии слизистой оболочки верх­них дыхательных путей. Наиболее широко используют метод ИФ. Антиген выявляют в мазках-отпечатках или эпителии, полученных из отделяемого носоглотки с по­мощью прямого и непрямого методов, используя коммер­ческие флюоресцирующие иммуноглобулины. Специфи­ческий антиген обнаруживается в цитоплазме в виде ярко светящихся конгломератов. Серологический вариант вируса гриппа (типов А, В или С) можно определить с помощью ИФ. Разработаны методы быстрой диагностики с помощью непрямой иммуноферментной реакции, осно­ванные на идентификации типоспецифических антигенов (M и NP) в смывах носоглотки больных.

Выделение вируса. В связи со сменой серо-вариантов вируса гриппа желательно выделение его при вспышках и эпидемиях. Основным методом выделения вируса гриппа из смывов носоглотки является заражение 10—11-дневных куриных эмбрионов в амнион.

Идентификацию вируса проводят в РТГА или в РСК.

В сыворотках животных содержится большое коли­чество неспецифических ингибиторов гемагглютинации, как термолабильных, которые разрушаются при прогре­вании сывороток при температуре 58°С, так и термо­стабильных. Вирусы гриппа могут быть как чувствитель­ными, так и устойчивыми к ингибиторам. В первом случае иммунные сыворотки для удаления ингибиторов обраба­тывают углекислотой, перийодатом калия или фильтратом холерного вибриона. Вирусы гриппа агглютинируют эритро­циты с разной интенсивностью (авидностью) и в зависи­мости от этого их делят на авидные и неавидные штаммы. Для неавидных штаммов лучше использовать эритроциты человека группы 0. Для выделения вируса используют также культуры клеток эмбриона человека (почек и легких), почек обезьяны, МДСК и др. Индентификацию вируса проводят в РТГА, ИФ.

Серологическая диагностика заключается в обнаружении прироста антител в парных сыворотках больных. Используют РСК и РТГА, в качестве антигенов используют стандартные диагностикумы. Во второй сыво­ротке больного может быть обнаружен прирост антител сразу к двум или большему количеству используемых антигенов. В этом случае возбудителем заболевания считают тот штамм, к которому во второй сыворотке выявлен наивысший титр антител. Серологическую диаг­ностику осуществляют также с помощью РН и ИФ в культуре клеток, реакции преципитации в геле, РРГ, ИФА. В РН используют наиболее чувствительные к вирусу культуры клеток почек собаки (MDCK) или быка (MDBK), а также клетки почек человека и обезьяны.

в сутки в течение 2—3 дней. Лечение следует начинать как можно раньше после начала заболевания. Для лече­ния и профилактики гриппа используют интраназальное введение интерферона.