Вирусная инфекция и геном

• 6632
• 5,6
• 0
• 5

Вопрос о происхождении вирусов

Существует три основные теории возникновения вирусов [1]:

Зарождение жизни. Идея последнего универсального общего предка: каким он мог бы быть и что ему предшествовало?

Рисунок 1. Схема трехдоменной классификации, предложенная Вёзе. В основании этой схемы должен находиться последний универсальный общий предок (англ. last universal common ancestor, LUCA). Рисунок из Википедии.

Самый сильный аргумент в пользу существования LUCA — сохранившаяся общая система экспрессии генов (передачи наследственной информации от гена с образованием РНК или белков), одинаковая для всех живущих организмов. Все известные клеточные формы жизни используют один и тот же генетический код из 20 универсальных аминокислот и стоп-сигналов, закодированных в 64 кодонах (единицах генетического кода). Трансляция генетической информации в процессе синтеза белков по заданной матрице выполняется рибосомами, состоящими из трех универсальных молекул РНК и примерно 50 белков, из которых 20 так же одинаковы для всех организмов.

В 2010 году американский биохимик Даглас Теобальд математически проверил вероятность существования LUCA [6]. Он выбрал 23 белка, встречающихся у организмов из всех трех доменов, но имеющих разную структуру у различных видов. И исследовал эти белки у 12 различных видов (по четыре из каждого домена), после чего использовал компьютерное моделирование различных эволюционных сценариев, чтобы понять, при каком из них наблюдаемая картина будет наиболее вероятной. Оказалось, что концепция, включающая существование универсального предка, значительно вероятнее концепций, где его нет. Еще более вероятна модель, основанная на существовании общего предка, но допускающая обмен генами между видами [7].

Предположение о том, что LUCA был прокариотической клеткой, похожей на современные, часто принимается по умолчанию. Однако мембраны архей и бактерий имеют разное строение (рис. 2). Получается, что общий предок должен был обладать комбинаторной мембраной. Новая информация о мембранах LUCA появилась в 2012 году, когда несколько групп ученых подробно проанализировали историю генов всех ферментов биосинтеза компонентов липидов у бактерий, архей и эукариот [8].

Родственными у архей и бактерий оказались ферменты для синтеза терпеновых спиртов и пришивания полярных голов к спиртам. Значит, эти реакции мог проводить и LUCA. Проще всего было предположить, что липиды LUCA состояли из одного остатка терпенового спирта, остатка фосфата и полярной группы (серина или инозитола). Подобные липиды были синтезированы искусственно. Образующиеся из них мембраны обладают высокой подвижностью по сравнению с современными мембранами, хорошо пропускают ионы металлов и малые органические молекулы. Это могло позволять древним протоклеткам поглощать готовую органику из внешней среды даже без транспортных белков.

Реконструкции LUCA методами сравнительной геномики указывают на то, что это должен быть сложный организм без обширного ДНК-генома (геном, состоящий из нескольких сотен РНК-сегментов или ДНК провирусного типа). Но даже если считать возможность существования общего предка доказанной, остается загадкой, в какой среде он мог бы появиться.

Предполагается, что идеальные условия для формирования жизни существовали вблизи термальных геоисточников (морских или наземных) в виде сети неорганических ячеек, обеспечивающих градиенты температуры и рН, способствующих первичным реакциям, и предоставляющих универсальные каталитические поверхности для примитивной биохимии [10].

Эти отсеки могли быть населены разнородной популяцией генетических элементов. Вначале сегментами РНК. Затем более крупными и сложными молекулами РНК (один или несколько белок-кодирующих генов). А позднее и сегментами ДНК, которые постепенно увеличивались (рис. 3).

Такие простейшие генетические системы использовали неорганические соединения из раствора и продукты деятельности других генетических систем. Сначала они должны были подчиняться индивидуальному отбору ввиду большого разнообразия. Но ясно, что важным фактором такого отбора была способность передавать генетическую информацию, то есть, копировать себя. Присутствие одновременно в одной ячейке молекул, способных копировать РНК, кодировать полезные белки и управлять синтезом новых молекул, давало больше шансов выживать в каждой отдельной ячейке. И в такой системе рано или поздно должны были появиться паразитирующие элементы. А если это так, то вирусные элементы стоят у самых истоков эволюции [11].

Возникновение паразитов — неизбежное последствие эволюционного процесса

Рисунок 4. Схематическое представление структуры модели эволюции РНК-подобной системы. На втором этапе цепочки последовательностей начинают соединяться комплементарными связями сами с собой. В результате у двух видов (cat-C и cat-A) возникает вторичная структура молекулы, которая обладает каталитическим свойством. Она ускоряет собственную репликацию (или репликацию несвернувшихся соседей). Два вида при этом приобретают паразитические свойства (par-G и par-U). Пояснения в тексте. Рисунок из [12].

Таким образом, паразитарные репликаторы способствуют эволюции разнообразия, вместо того, чтобы мешать этому разнообразию. Это также делает существующую систему репликатора чрезвычайно стабильной при эволюции паразитов.

Согласно гипотезе Черной Королевы, чтобы поддержать свое существование в постоянно эволюционирующем мире, вид должен реагировать на эти эволюционные изменения и должным образом приспосабливаться к среде. Поэтому, если мы говорим о вирусах как о паразитах, мы обязаны представлять себе взаимоотношения вируса с хозяином. В борьбе с вирусом хозяева развивают новые защитные механизмы, а паразиты отвечают, развивая механизмы для атаки и взлома защиты. Этот процесс может длиться бесконечно либо до вымирания одной из противоборствующих сторон. Так множественные системы защиты составляют существенную часть геномов всех клеточных организмов, а взлом защиты — одна из основных функций генов у вирусов с большими геномами*.

Механизмы клеточной защиты против вирусов

Механизмы защиты от вирусов стандартны, поскольку все вирусы уникальны, и приспособиться к каждому не представляется возможным. Это такие механизмы как:

1. Деградация РНК (вирусных и клеточных) — РНК-интерференция;
2. Угнетение синтеза белков (вирусных и клеточных);
3. Ликвидация зараженных клеток — апоптоз (программируемая клеточная смерть);
4. Воспаление.

Получается, что клетка борется с вирусом, нарушая собственные обмен веществ и/или структуру. Защитные реакции клетки — это в основном самоповреждающие механизмы.

Вирус заражает конкретную клетку потому, что его механизмы нападения направлены именно против данного типа клеток. Это такие механизмы как:

1. Угнетение синтеза клеточной РНК;
2. Угнетение синтеза клеточных белков;
3. Нарушение клеточной инфраструктуры и транспорта;
4. Подавление/включение апоптоза и других видов клеточной смерти.

Схемы защитных приемов клетки и противозащиты вирусов во многом идентичны. Вирусы и клетки применяют одни и те же приемы. Для подавления синтеза вирусных белков клетка использует интерферон, а чтобы подавить образование интерферона, вирус угнетает синтез белков.

Поскольку узнавание вируса неспецифическое, клетка не может знать намерения конкретного вируса. Она может бороться с вирусом лишь стандартными приемами, поэтому ее оборонные действия часто могут быть чрезмерными.

Понятие о вирусном геноме, типы вирусных генов, концепция генов-сигнатур

В исследовании, проведенном вирусологом Евгением Куниным и его коллегами [16], анализ последовательностей вирусных геномов выявил несколько категорий вирусных генов, принципиально отличающихся по происхождению. Можно обсуждать, какая степень дробности классификации оптимальна, но четко различаются пять классов, укладывающихся в две более крупные категории.

Гены с четко опознаваемыми гомологами у клеточных форм жизни:

1. Гены, присутствующие у узких групп вирусов (обычно это гены, гомологичные генам хозяев этих вирусов).
2. Гены, консервативные среди большой группы вирусов или даже нескольких групп и имеющие относительно отдаленные клеточные гомологи.

Таким образом, отличительные особенности генов-сигнатур:

• Происхождение из первичного пула генов;
• Наличие лишь очень отдаленных гомологов среди генов клеточных форм жизни, из чего можно сделать вывод, что они никогда не входили в геномы клеточных форм;
• Необходимость для репродукции вирусов.

Из всего вышесказанного следует, что эти гены переходили от вируса к вирусу (или к элементу, подобному вирусу) на протяжении четырех миллиардов лет эволюции жизни, а вирусные геномы появились благодаря перемешиванию и подгонке друг к другу генов в гигантской генетической сети, которую представляет собой мир вирусов. Многочисленные гены клеточных форм жизни также пронизывают эту сеть, прежде всего благодаря геномам крупных вирусов, таких как NCDLV и крупным бактериофагам, которые позаимствовали множество генов от своих хозяев на разных этапах эволюции. Однако большинство заимствованных генов сами по себе не критичны для репликации и экспрессии вирусного генома (исключая некоторые случаи возможного неортологичного замещения генов-сигнатур); обычно эти гены участвуют во взаимодействии между вирусом и хозяином. Таким образом, несмотря на интенсивный взаимообмен генами с хозяевами, вирусы всегда происходят от других вирусов.

Вирусы, встроенные в геном, и горизонтальный перенос генов

В процессе эволюции многие вирусы встроились в геномы клеточных форм жизни путем горизонтального переноса генов (ГПГ). Впервые горизонтальный перенос был описан в 1959 году, когда ученые продемонстрировали передачу резистентности к антибиотикам между разными видами бактерий. В 1999 году Рави Джайн, Мария Ривера и Джеймс Лейк в своей статье писали о произошедшей значительной передаче генов между прокариотами [17]. Этот процесс, по-видимому, оказал некоторое влияние также и на одноклеточные эукариоты. В 2004 году Карл Вёзе опубликовал статью, в которой утверждал, что между древними группами живых организмов происходил массивный перенос генетической информации. В древнейшие времена преобладал процесс, который он называет горизонтальным переносом генов. Причем, чем дальше в прошлое, тем это преобладание сильнее [18].

Горизонтальный перенос генов — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Горизонтальная передача генов реализуется через различные каналы генетической коммуникации — процессы конъюгации, трансдукции, трансформации, переноса генов в составе плазмидных векторов, вирусов, мобильных генетических элементов (МГЭ).

Трансдукция — перенос бактериофагом (агентами переноса генов, АПГ) в заражаемую клетку фрагментов генетического материала клетки, исходно содержавшей бактериофаг [19]. Такой бактериофаг обычно переносит лишь небольшой фрагмент ДНК хозяина от одной клетки (донор) к другой (реципиент). В зависимости от типа трансдукции — неспецифической (общей), специфической или абортивной, геном фага или хозяина-бактерии может быть изменен тем или иным образом:

• При неспецифической трансдукции (рис. 5) ДНК клетки-хозяина включаются в частицу фага (дополнительно к его собственному геному или вместо него);
• При специфической трансдукции гены фага замещаются генами хозяина;
• При абортивной трансдукции внесённый фрагмент ДНК донора не встраивается в ДНК хозяина-реципиента, а остаётся в цитоплазме и не реплицируется. Это приводит к тому, что при клеточном делении он передаётся только одной из дочерних клеток и затем теряется в потомстве.

Рисунок 5. Схема общей трансдукции. Фото с сайта vkjournal.ru.

Наиболее известным примером специфической трансдукции служит трансдукция, осуществляемая фагом λ. Поскольку этот фаг при переходе в состояние профага включается в хромосому бактерий между генами, кодирующими синтез галактозы и биотина, именно эти гены он может переносить при трансдукции.

Вот несколько примеров важных эволюционных событий, связанных с молекулярным одомашниванием:

1. Ферменты теломеразы, служащие для восстановления концевых участков хромосом, возможно, ведут свое происхождение от обратных транскриптаз, кодируемых ретровирусами и ретротранспозонами [22];
2. Белки RAG, играющие ключевую роль в системе адаптивного иммунитета, по-видимому, происходят от прирученных транспозаз — ферментов, кодируемых транспозонами;
3. Ген Peg10, необходимый для развития плаценты, был позаимствован древними млекопитающими у ретротранспозона (рис. 6) [23].

Рисунок 6. Роль гена Peg10 в эмбриональном развитии. Ученые под руководством Рюичи Оно из Токийского медицинского университета Японии показали, что у мышей с выключенным геном Peg10 нарушается развитие плаценты, от чего эмбрион погибает через 10 дней после зачатия [24]. Фото с сайта flickr.com.

В 2008 году в ходе целенаправленного поиска неиспорченных вирусных генов в геноме человека исследователи нашли два очень похожих друг на друга ретровирусных гена (их назвали ENVV1 и ENVV2), которые, по всей видимости, находятся в рабочем состоянии [25]. Это гены белков оболочки ретровируса. Каждый из них входит в состав своего эндогенного ретровируса (ЭРВ), причем все остальные части этих ЭРВ давно не функционируют.

Вирусные гены ENVV1 и ENVV2 у человека и обезьян работают в плаценте и, скорее всего, выполняют следующие функции:

Таким образом, как минимум три полезных применения нашли себе вирусные гены в плаценте приматов. Это показывает, что генетические модификации, которым ретровирусы подвергают организмы, в долгосрочной перспективе могут оказаться полезными или даже определить развитие вида. И с учетом всего вышесказанного древо доменов должно выглядеть как на схеме ниже (рис. 7).

Рисунок 7. Горизонтальный перенос генов в рамках трехдоменного дерева. Рисунок из [26].

Заключение

Возникновение паразитов — обязательная черта эволюционирующих систем репликаторов, а соревнование хозяев и паразитов движет эволюцию тех и других. Любой организм является результатом миллионов лет борьбы клеток с невероятно разнообразным миром вирусов. Их действия и их эволюция пронизывают всю историю клеточной эволюции, и сейчас меняется само наше представление о них. Когда-то вирусы считали деградировавшими клетками, но чем больше мы узнаем о вирусах, тем очевиднее, что их роль в общей эволюции значительна. И невероятно много нам еще предстоит узнать.

Статья написана в соавторстве с Евгенией Щепенок.

Ученые всего мира пытаются сдержать вспышку коронавируса. Но благодаря новой технологии секвенирования и синтеза генетического материала ученые могут идентифицировать и изучать этот вирус быстрее, чем когда-либо прежде. Как это происходит и почему люди специально печатают вирус?

Дайте угадаю без просмотра видео. Что-то вроде дизассемблерование?

Уже блядь насоздавали! Ешьте,не обляпайтесь!

"Голос учёных звучит слишком тихо". Потехин А.А. о SARS-CoV-2 (часть 2)

Некоторые препараты могут нарушать репликацию вирусов в лабораторных условиях, хотя механизм их действия при этом неясен. Таким эффектом обладает ивермектин – антибиотик, полученный из бактерий-стрептомицетов и известный в первую очередь как антигельминтный препарат (Нобелевская премия 2015 года за лечение онхоцеркоза). Если этот препарат подтвердит свою эффективность против SARS-CoV-2 в клинических испытаниях, это будет большой удачей, а механизм его действия так или иначе раскроют по ходу дела. Но пока рано утверждать, что применение ивермектина против коронавируса оправдает себя, так как успеха только в испытаниях in vitro недостаточно.

А как же быть с возникшей в последние дни концепцией о том, что коварный вирус, как и плазмодий, поражает эритроциты, а гидроксихлорохин защищает эритроциты от этих тварей? Она просто неверна. Ни один вирус не атакует эритроциты, потому что ему там нечего делать. У эритроцитов нет ядра, то есть нет ДНК, а значит, там не синтезируется ни РНК, ни белки. У эритроцита нет внутриклеточных органелл, у него нет вообще почти ничего. А всем вирусам без исключения необходимо, чтобы инфицированная клетка производила их белки, так как ни один вирус сам не способен к синтезу белков. То есть для вируса проникнуть в эритроцит – самоубийство. Если же допустить, что вирусные белки оказываются в крови и почему-то массово разрушают эритроциты (что не так, потому что анемия не входит в число обычных проявлений коронавирусной инфекции), то гемолиз не приведет к катастрофическому росту количества железа в крови – гемоглобин из разрушенных эритроцитов будет пойман клетками печени и там превращен в билирубин.

Два слова насчет тестирования на вирус. Как уже было сказано неоднократно, обсуждаются два типа тестов. Один – на перспективу – тест на наличие в организме антител к коронавирусу. Иммунная система, сразившись с патогеном, быстро обучается производить антитела – белки, которые связываются с молекулами вируса, и работают как черная метка: помеченные возбудители инфекции будут незамедлительно уничтожены белыми клетками крови. Антитела и клетки, способные их производить, затем сохраняются в организме и обеспечивают возможность быстрого реагирования на тот же вирус. Такие тесты сейчас интенсивно разрабатываются, они будут нужны для того, чтобы выявить людей, уже столкнувшихся с вирусом. Второй – необходимый прямо сейчас – это тест на выявление вируса, размножающегося в организме, то есть на определение инфекции. Быстро обнаружить вирус можно по наличию его РНК, которую невозможно перепутать с РНК наших клеток. Такой тест основан на ПЦР (полимеразной цепной реакции) – методе, который позволяет за два часа многократно откопировать выбранный фрагмент гена и выяснить, была ли молекула-матрица в образце. В чем же сложность? Почему столько неверных результатов тестирования, почему вообще возникла проблема? Тут вспоминается, как Эзоп в советском телефильме по просьбе назвать лучшую вещь на свете называет язык, и на вопрос о худшей вновь, к удивлению Ксанфа, отвечает – язык. Вот так и с ПЦР. ПЦР – замечательный метод молекулярной биологии, очень точный, на нем основано множество прекрасных экспериментальных работ. Но, чтобы он работал, как часы, параметры реакции его нужно очень хорошо рассчитать для решения конкретной задачи. Если методика несовершенна, то часто будут получаться ложноотрицательные результаты. Если же какие-то компоненты реакции загрязнены, то будут получаться ложноположительные результаты. Когда в лаборатории мы исследуем с помощью ПЦР несколько десятков образцов, то иногда ПЦР доставляет нам немало хлопот, а оптимизация процедуры может занять несколько рабочих недель, зато затем этот инструмент не подводит. Но когда надо на потоке исследовать тысячи образцов, и делают это лаборанты, а в запасе нет даже нескольких дней на оптимизацию, потому что результат нужен немедленно, то методика должна быть безотказной. Коронавирус SARS-CoV-2 новый, поэтому потребовалось время, чтобы секвенировать и проанализировать геном многих вариантов вируса, выяснить, какие участки его РНК подходят, чтобы служить матрицами для ПЦР, и при этом являются уникальными именно для него, а затем адаптировать ПЦР для надежного и быстрого выявления вируса. Более того, такая ПЦР должна показывать не просто присутствие в организме вируса, а то, что он там размножается, что добавляет сложности задаче. Поэтому долго проблема с тестами стояла в полный рост, и есть ощущение, что до сих пор она полностью не решена, хотя сейчас тестирование на коронавирус явно стало надежнее.

Рано или поздно эпидемия закончится, и коронавирус уйдет на задний план, прекратив мешать нам жить. А пока что - берегите себя.

"Голос учёных звучит слишком тихо". Потехин А.А. о SARS-CoV-2 (часть1)

Некто @KuzminVA Пытался опубликовать данный текст здесь, на Пикабу, но сделал это криво, с нарушением правил.

НО! Это совсем не значит, что данный текст не заслуживает публикации.

Весьма и весьма интересная статья.

Достаточно актуальная и, главное, написана доступным для понимания языком.

Текст большой и поэтому разбит на 2 части.

Алексей Анатольевич Потехин, кандидат биологических наук, профессор кафедры микробиологии СПбГУ. Лектор курса "Вирусология". Соавтор учебника Пиневич А.В., Гаврилова О.В., Сироткин А.К., Потехин А.А. Вирусология. 2012, Изд-во СПбГУ, 432 с.

Итак. Начнем с того, что угроза, связанная с эпидемией COVID-19, еще пока далеко не исчерпана, и она более чем реальна. В мире умерло около 200 тысяч человек, а официально заболело почти 3 миллиона. Если верить данным недавнего тестирования, проведенного в Нью-Йорке, официальное число людей, у которых диагностирована инфекция, отличаются от числа людей, столкнувшихся с коронавирусом, примерно в 12 раз. Таким образом, летальность от коронавируса составляет около 0.6-0.7%. Звучит как-то нестрашно? Пересчитаем в цифры. Умирает 1 человек из 130 ВСТРЕТИВШИХСЯ с вирусом, а не заболевших с температурой и официальной справкой. В городе с населением 1 миллион при стопроцентной инфекции умрет 7 тысяч человек, при условии, что медицинскую помощь будут успевать оказать большинству тяжело заболевших (в скобках – успевать НЕ БУДУТ). Все население, безусловно, не заболеет, но этот гад, в отличие от вируса гриппа, вообще-то очень заразный. А в России пока идет активный рост числа случаев. Вопрос к тем, кто считает, что вся история раздута, а опасность преувеличена, случаев заражения почти нет, хочется гулять и все такое: чтобы вы поняли, что у нас эпидемия, нужно, чтобы на улицах лежали покойники, как в средневековье при эпидемиях чумы? Ну так если снять карантины прямо сейчас, то примерно так и получится – количество смертей будет шокирующе большим для XXI века. Не говоря уже о том, что тех, кто сейчас осознанно нарушает правила самоизоляции, все равно будут спасать те же врачи, которые рискуют жизнью уже месяц и будут рисковать дальше. У врачей нет выбора, они как пожарные на пожаре – идут в огонь. А у нас, у вас – есть.

Таким образом, коронавирусу никогда не видать той изменчивости, на которую способен вирус гриппа. И это - хорошие новости.

Давайте обсудим теперь вопросы, связанные с лечением коронавирусной инфекции. Все ждут вакцину. И все хотят, чтобы было лекарство. В сознании большинства что вакцина, что лекарство - из одной оперы. Отмечу ключевое различие. Вакцина – это препарат, с помощью которого мы знакомим нашу иммунную систему с безопасным врагом, заранее ослабленным или убитым, или просто с его частями (отдельными молекулами), и настраиваем иммунитет на грядущую встречу с инфекцией. Если вирус придет в организм, который с ним уже встречался, то наша иммунная система не позволит инфекции развиться и очень быстро вирус из организма вычистит. Если же иммунная система видит вирус впервые, то она не успевает среагировать моментально, и вирус успевает напасть и нанести организму серьезный ущерб. То есть вакцина – это инструмент точной настройки иммунной системы, и вакцинировать нужно заранее.

Под инфекцией понимают комплекс процессов, про­исходящих при взаимодействии инфекционного агента с организмом хозяина. Однако в связи с тем, что вирусы являются внутриклеточными паразитами, а точнее, генетическими паразитами, в основе их взаимодействия с организмом всегда лежит инфекционный процесс на уровне клетки, который реализуется путем взаимодействия вирус­ного и клеточного геномов. Поэтому возможно классифи­цировать инфекции как на клеточном уровне, так и на уровне организма.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ НА УРОВНЕ ОРГАНИЗМА

В основу классификации положены четыре фактора: 1) генерализация вируса; 2) продолжительность ин­фекции; 3) проявление клинических симптомов; 4) вы­деление вируса в окружающую среду.

Вирусные инфекции можно разделить на две большие группы: 1) очаговые, когда действие вируса проявляется у вход­ных ворот инфекции в связи с его локальной репродук­цией, и 2) генерализованные, при которых после огра­ниченного периода репродукции вируса в первичных очагах происходит генерализация инфекции, и вирус достигает чувствительных тканей, формируя вторичные очаги инфекции.

Очаговые инфекции имеют более корот­кий инкубационный период, чем генерализованные, за­щитными факторами организма при этих инфекциях являются скорее секреторные антитела класса 1§А, чем антитела гуморальные, а эффективными вакцинами — те, которые стимулируют образование секреторных антител. При генерализованных инфекциях большее значение в защите организма имеют гуморальные антитела. Примером очаговых инфекций являются респираторные и кишечные вирусные инфекции, примером генерализо­ванных — оспа, корь, полиомиелит. Сравнительная характеристика очаговых и генерализованных инфекций

Инфекционный процесс проявляется в виде трех форм: носительство, инаппарантная и манифестная.

ИНАППАРАНТНАЯ ИНФЕКЦИЯ (от лат. in — отрицат. частица и apparens, род. падеж apparentis — проявляющийся, очевидный), непроявленная инфекция, характеризующаяся отсутствием клинич. признаков при остром течении и заканчивающаяся через определённый срок исчезновением возбудителя из организма.

Манифестная фор­ма включает типичный (острая, хроническая, медленная инфекция) и атипич­ный (стертая, латентная, микст-инфекция) варианты.

Острая инфекциядлится относительно непродолжительный период времени и протекает с выделением вирусов в окружающую среду. Окончание инфекции сопровождается элиминацией вирусов благодаря иммунным механизмам. Инфекция может протекать как в клинической, так и в инаппарант-ной форме. Острая инфекция может завершиться выздо­ровлением или гибелью организма. Она соответствует продуктивной инфекции на уровне клетки.

Хронической инфекцией называется длитель­но текущий патологический процесс, характеризующийся периодами ремиссий, перемежающимися с периодами обострения, когда вирус выделяется в окружающую среду. Примерами хронической инфекции являются гер­петическая, аденовирусная инфекции, хроническая форма вирусных гепатитов и т. д.

Медленные инфекции. Медленные инфекции —это своеобразное взаимодействие определенных вирусов с организмом, характеризующееся длительным инкубационным периодом, тянущимся многие месяцы и даже годы, и последующим медленным, но неуклонным развитием симптомов забо­левания, ведущим к тяжелому нарушению функций органов и летальному исходу.

• необычно продолжительный (месяцы, годы) инкубационный период;

• медленно прогрессирующее течение;

• необычность поражения органов и тканей;

• абсолютный смертельный исход.

До недавнего времени считалось, что это заболевания в основном вирусной природы. Среди вирусных медленных инфекций особенно актуальны пер­вичная гепатокарцинома, обусловленная вирусом гепатита В, хронический гепатит С, цирроз, лимфома Беркитта, саркома Капоши, Т-клеточная лим-фома и другие.

К медленным инфекциям относятся медленно прогрессирующие заболевания, в частности, заболевания ЦНС со спонгиоформными энцефалопатиями у человека — куру, болезнь Крейтцфельдта — Якоба (пресенильная деменция), а у животных — трансмиссивная энцефалопатия норок и скрепи у овец, подострый склерозирующий панэнцефалит, который вызывается вирусом кори, рассеянный склероз, амиотрофический боковой склероз и некоторые другие заболевания человека и животных.

При некоторых медленных инфекциях существенную роль играют генетические механизмы (скрепи, куру, амиотрофический боковой склероз), при других — имму­нопатологические механизмы (подострый склерозирующий панэнцефалит, алеутская болезнь норок, лимфоцитарный хориоменингит).

При продол­жительном взаимодействии вируса с организмом возни­кает персистентная форма инфекции Один и тот же вирус(Вирусы герпеса, гепатита В и аденовирусы) может вызвать как острую, так и персистентную инфекцию в зависимости от состояния организма и в первую очередь его иммунной системы.

Персистентные инфекции могут быть латентными, хроническими или медленными в зависимости от выде­ления вируса в среду и проявления симптомов заболе­вания.

Латентная инфекция — это скрытая инфекция, не сопровождающаяся выделением вирусов в окружающую среду. .Это свое­образная форма взаимоотношений вируса, клетки и организма, при которой все защитные факторы организма человека оказываются не в состоянии полностью ликвидировать инфекцию, в то время как вирус, длительно персистируя, не вы­зывает значительной деструкции клеток. При латентных инфекциях вирус не всегда удается обнаружить либо в связи с его дефектным состоянием, либо в связи с персистенцией субвирусных компонентов, либо в связи с интеграцией клеточным геномом. При воз­действии ряда активирующих инфекцию факторов может произойти активация вируса, и латентная инфекция может перейти в острую или хроническую. Латентные инфекции могут вызывать аденовирусы, вирусы герпеса, онкогенные вирусы, вирус СПИД и др.

Большую роль персистенция вирусов играет в пери­натальной патологии. Вертикальная передача персисти-рующего вируса от инфицированной матери плоду и активная репродукция вируса в его тканях особенно опасны в первые месяцы беременности, так как приводят к аномалиям развития плода или его гибели. К числу таких вирусов относятся вирусы краснухи, простого герпеса, ветряной оспы, цитомегалии, Коксаки В и ряд других.

Герминативный инфекционный процесс, или внутриутробная инфекция — процесс, возникающий внутриутробно или после рождения с развитием врож­денной инфекционной болезни. Среди вирусных типичными являются ВИЧ-инфекция, цитомегаловирусная инфекция, краснуха, простой герпес, из бактериальных — врожденный сифилис, листериоз, лепра, из протозой-ных — токсоплазмоз. Заболевания этой группы характеризуются генерализо­ванным и тяжелым течением.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ

Если вирус­ный геном реплицируется независимо от клеточного гено­ма, такая инфекция называется автономной.

Автономная форма вирусной инфек­ции характерна для большинства вирусов животных.

Если вирусный геном включается в состав клеточного генома, или, как принято называть этот процесс, интегри­рует с клеточным геномом и реплицируется вместе с ним, такая инфекция называется интеграционной.

Интеграцион­ная инфекция возникает в результате физического объе­динения генома вируса и клетки. При этой форме инфек­ции вирусный геном реплицируется и функционирует как составная часть клеточного генома. Интегрировать могут как полный геном, так и часть генома. При гепатите В возможна интеграция полного генома, при аденовирусных и герпесвирусных инфекциях обычно интегрирует часть генома, при инфекции онковирусами может интегрировать как полный геном, так и часть его. Вирусные последова­тельности в составе клеточного генома называются провирусом, или провирусной ДНК.

При интеграционных инфекциях нет ни сборки вирус­ной частицы, ни выхода вируса из клетки. Клетка может сохранить нормальные функции и при ее делении вирус­ные последовательности могут переходить в геном дочер­них клеток. Такая ситуация наблюдается в случае ин­фекции, вызванной онкогенными вирусами. Интеграция может привести к неопластической трансформации клет­ки. Трансформированная клетка приобретает способность к неограниченному делению в результате нарушения регуляторных механизмов, контролирующих деление.

Ин­теграционный тип инфекции возможен для нескольких семейств ДНК-содержащих вирусов: аденовирусов, папо-вавирусов, вирусов герпеса, а также для вируса гепатита В и обязателен для одного семейства РНК-содержащих вирусов — ретровирусов. Интеграционная форма инфекции может возникнуть при заражении и другими РНК-содержащими вирусами, такими, как вирус клещевого энцефалита (се­мейство тогавирусов), вирусы кори и SV5 (семейство парамиксовирусов) и др. Обязательным условием в этом случае является присутствие в клетках фермента — обратной транскриптазы, необходимого для процесса ин­теграции. Возникающая интеграционная инфекция может явиться причиной ряда хронических и аутоиммунных за­болеваний.

Из многих моделей, объяс­няющих процесс интеграции, наиболее признанной являет­ся модель Кемпбелла. В соответствии с этой моделью для интеграции с клеточным геномом необходима кольце­вая форма двунитчатой вирусной ДНК. Эта молекула ДНК прикрепляется к клеточной ДНК, в месте прикрепления обе молекулы разрезаются и образовавшиеся концы сши­ваются таким образом, что вирусная ДНК становится ча­стью клеточного генома. Существенную роль в интеграции играют длинные концевые повторы двунитча­той ДНК, которые определяют специфичность интеграции в результате узнавания ими определенных участков кле­точного генома. ДНК паповавирусов является циркулярной и двунитчатой и полностью отвечает требованиям модели Кемпбелла.

|	следующая лекция ==>
Патогенез вирусных инфекций	|	Заражение нечувствительных клеток стандартным вирусом

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет