Вирусология общая

1. Вирусы. Основные свойства вирусов, отличающие их от всех остальных живых организмов. Группы критериев, используемых для классификации вирусов.

Вирусы — особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишенных собствен­ных систем синтеза белка и мобилизации энергии и являющихся поэтому аб­солютными внутриклеточными паразитами (А. И. Коротяев).

Основные свойства вирусов, по которым они отличаются от всех остальных жи­вых существ, следующие:

1)Ультрамикроскопические размеры.

2)Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа — или ДНК, или РНК. Все другие организмы содержат нуклеиновые кислоты обоих типов, а генбм у них представлен только ДНК.

3)Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4)Вирусы размножаются путем воспроизводства себя из собственной геномной нуклеиновой кислоты. Размножение всех прочих организмов включает стадии би­нарного деления клеток.

5)У вирусов отсутствуют собственные системы мобилизации энергии.

6)У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

7)В связи с отсутствием собственных систем синтеза белка и мобилизации энер­гии вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Средой обита­ния вирусов являются бактерии, клетки растений, животных и человека.

В основу классификации вирусов положены следующие кате­гории:

• тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, ко­личество нитей (одна или две), особенности воспроизводства вирусного генома;

• размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии;

• наличие суперкапсида;

• чувствительность к эфиру и дезоксихолату;

• место размножения в клетке;

• антигенные свойства и пр.

2. Молекулярная структура вирусов. Вирион. Особенности упаковки нуклеокапсида. Особенности структуры генома вирусов. Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой.

Основой таксономии вирусов является вирион, который представляет собой конеч­ную фазу развития вируса. Вирион состоит из геномной нуклеиновой кислоты, окру­женной одной или двумя оболочками. По строению вирусы можно разделить на четыре типа, которые различаются по характеру упаковки морфологических субъединиц:

1)вирусы со спиральной симметрией;

2)изометрические вирусы с кубической симметрией;

3)вирусы с бинарной симметрией, например фаги: у них головка имеет кубиче­ский тип симметрии, а хвостик — спиральный;

4)более сложно организованные вирусы, имеющие вторую оболочку.

Оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота, называется капсидом. Наиболее просто организованные вирусы представляют собой нуклеокапсиды: они состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, построенной из идентичных пептидных молекул. Поскольку число ами­нокислотных остатков в белковой молекуле всегда меньше числа нуклеотидов в ге­не (код триплетный), то для того, чтобы упаковать геномную нуклеиновую кислоту, требуется большое число одинаковых белковых молекул. А многократное повторе­ние белок-белковых взаимодействий возможно лишь при условии симметричного расположения субъединиц. Существует всего два способа упаковки одинаковых бел­ковых молекул в капсид, при которых он обладал бы стабильностью. Полимер будет стабильным, если он соответствует наименьшему уровню свободной энергии. Про­цесс образования такого полимера родствен процессу кристаллизации, он протекает по типу самосборки. Один из вариантов такой самосборки происходит с использова­нием спиральной симметрии, другой — кубической симметрии.

При спиральной симметрии (ее имеют нитевидные вирусы) белковые субъеди­ницы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геном­ная нуклеиновая кислота.

При спиральной симметрии белковый чехол лучше защищает геномную нук­леиновую кислоту, но при этом требуется большее количество белка, чем при ку­бической симметрии. Большинство вирусов с замкнутым чехлом обладает куби­ческой симметрией. В ее основе лежат различные комбинации равносторонних треугольников, образующихся из сочетания шаровидных белковых субъединиц. Сочетаясь определенным образом друг с другом, они могут формировать замкну­тую сферическую поверхность. Из различных сочетаний равносторонних тре­угольников, которые образуют общую вершину и общую ось симметрии, могут возникать различные варианты многогранников: тетраэдры, октаэдры и икосаэд­ры.

Типы взаимодействия вируса с клеткой. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и ин-тегративный.

Продуктивный тип — завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).

Абортивный тип — не завершается обра­зованием новых вирионов, поскольку инфек­ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.

Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).

Основные этапы взаимодействия вируса с клеткой:

1) адсорбция вируса на клетке;

2) проникновение вируса в клетку;

3) «раздевание» вируса;

4) биосинтез вирусных компонентов в клетке;

5) формирование вирусов; выход вирусов из клетки.

3. Вирусы, их природа, происхождение. Методы культивирования вирусов.

Вирусы — мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в ци­топлазме или ядре клетки. Они — автономные генетические структуры. Отличаются особым — разобщенным (дисъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке от­дельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Методы культивирования вирусов

Поскольку вирусы не растут на искусственных питательных средах, а размно­жаются только внутриклеточно, нужно было найти простые и общедоступные методы их культивирования. Крупным достижением было предложение Р. Гудпасчура в 1932 г. использовать для культивирования вирусов куриные эмбрио­ны, в клетках которых успешно размножаются многие вирусы. Однако оконча­тельное решение проблемы их культивирования оказалось возможным лишь после того, как были разработаны основные способы культивирования клеток вне организма.

Хотя способность клеток расти вне организма была установлена еще в 1907 г., потребовалось много лет для разработки доступных методов культивирования клеток, а в них — вирусов. Вначале был использован метод переживающих тканей. Он заключался в том, что в колбу, содержащую питательную среду, вносили кусо­чек ткани. Клетки некоторых тканей в таких условиях могут переживать (но не размножаться) до 30 дней, а в них могут размножаться вирусы. Однако этот спо­соб давал очень небольшой выход вирусов. Необходимо было разработать усло­вия, при которых клетки ткани могли бы свободно размножаться. К началу второй половины XX в. эпидемии полиомиелита приняли настолько широкий и опасный характер, что требовалось принять немедленные меры для создания вакцины, ко­торую можно было бы использовать для массового применения. Но для этого нужно было найти метод, позволяющий быстро выращивать вирусы в большом количе­стве. Это и явилось одним из обстоятельств, стимулировавших разработку мето­дов культивирования вирусов. Для получения культур клеток, которые можно бы­ло бы использовать для выращивания вирусов, необходимо было решить четыре главных проблемы:

1) получить в необходимом количестве свободные (т. е. изолированные друг от друга) клетки;

2) создать такие питательные среды и условия, в которых клетки могли бы актив­но размножаться;

3) обеспечить условия, при которых в культурах клеток не могли бы размножать­ся бактерии;

4) определить методы, с помощью которых можно было бы распознавать рост вируса в культуре клеток и идентифицировать его.

Все эти проблемы были решены. Для выделения изолированных, но жизнеспо­собных клеток из разрушенных тканей использовали обработку их слабым раство­ром трипсина, разрушающего межклеточные мостики. Для культивирования клеток были предложены различные среды, содержащие все необходимые для размноже­ния клеток питательные вещества (аминокислоты, основания, витамины и др.), ми­неральные соли, имеющие оптимальную рН и т. д. К питательным средам добав­ляли индикатор, по изменению цвета которого можно было судить о метаболизме клеток и их размножении. Было установлено, что в качестве основы, на которой клетки размножаются и образуют монослой, может быть использовано хорошо об­работанное стекло пробирок и колб. Для подавления возможного роста бактерий вируссодержащий материал перед посевом его в культуры клеток обрабатывают ан­тибиотиками. Решающее значение имели опыты, проведенные в 1949 г. Дж. Эндерсом, Т. Веллером и Ф. Роббинсом, которые показали, что вирус полиомиелита хоро­шо размножается в первично-трипсинизированных культурах клеток, полученных из почек обезьян.

Разработка способов получения культур клеток позволила широко внедрить в практическую медицину современные классические методы вирусологической ди­агностики инфекционных заболеваний, с одной стороны, и обеспечить накопление вирусов в количествах, достаточных для производства вакцин, с другой. Основной недостаток первично-трипсинизированных клеток заключается в том, что после не­скольких пересевов они перестают размножаться. Поэтому предпочтением стали пользоваться культуры таких клеток, которые способны размножаться in vitro бес­конечно долго. Такие перевиваемые культуры клеток получают из опухолевых тка­ней (НеLа, НЕр-2 и др.) или из мутантных клеток с полиплоидным набором хромо­сом. Однако опухолевые клетки нельзя применять для получения вакцин. Для этих целей используют только культуры таких клеток, которые не содержат никаких кон- таминантных вирусов и не обладают злокачественностью. Лучше всего этим требо­ваниям отвечают культуры диплоидных клеток. «Штаммом диплоидных клеток называется морфологигески однородная культура клеток, стабилизирован­ная в процессе культивирования in vitro, имеющая огранигенный срок жизни, характеризующаяся тремя фазами роста (стабилизации, активного роста и старения), сохраняющая в процессе пассирования кариотип, свойственный исходной ткани, свободная от контаминантов и не обладающая онкогенной активностью при трансплантации хомячкам» (решение Симпозиума по дип­лоидным клеткам, Москва, 1971).

Как оказалось, вирусы могут размножаться не только в культурах клеток, обра­зующих монослой на стекле пробирок, но и в суспензиях живых клеток.

Таким образом, для выделения чистых культур вирусов в настоящее время используют чаще всего заражение куриных эмбрионов, первично-трипсинизиро­ванных и перевиваемых культур клеток.

Широкое распространение получил предложенный в 1952 г. Р. Дюльбекко метод бляшек (негативных колоний), позволяющий производить количественное опреде­ление вирусов. Для выделения вирусов монослой клеток после удаления питательной среды заражают вируссодержащим материалом и по­крывают слоем агара, содержащего индикатор нейтральный красный. Чашки (флаконы) инкубируют при температуре 37 °С. Через 48—96 ч выявляются пятна-бляш­ки. Они имеют диаметр 1—3 мм и выглядят неокрашенными на розовом фоне. Пят­на возникают за счет цитопатического действия вируса. Этот метод позволяет непо­средственно обнаруживать рост вирусов.

Различают два механизма гибели клеток, вызываемой вирусами, — некроз и апоптоз. Некроз происходит из-за необратимых нарушений целостности кле­точных мембран, апоптоз — вследствие фрагментации ядерной ДНК под действием клеточной эндонуклеазы. Установлено, что апоптоз играет важную роль в пато­генезе инфекций, вызываемых рядом РНК-содержащих вирусов (ретровирусов, миксовирусов, альфавирусов, буньявирусов, пикорнавирусов, флавивирусов).

Цитопатическое действие вирусов может проявляться в виде следующих изме­нений:

1) Равномерная мелкозернистая деструкция клеток (полиовирусы, вирусы Коксаки и др.).

2) Очаговая мелкозернистая дегенерация клеток (вирус гриппа, клещевого энце­фалита и др.).

3) Гроздевидная дегенерация клеток (аденовирусы).

4) Крупнозернистая равномерная деструкция клеток (вирус герпеса).

5) Симпластообразование (респираторно-синцитиальный вирус, вирус кори и другие).

О росте вирусов в клетках можно судить также по поведению индикатора, до­бавляемого к питательной среде. Если клетки активно осуществляют метаболизм, рН среды сдвигается в кислую сторону, и среда окрашивается в желтый цвет. В слу­чае размножения вируса клетки погибают, рН среды мало меняется, и она сохраня­ет первоначальный (малиновый) цвет или (при нейтральной рН) приобретает оран­жевый. Некоторые вирусы, в частности вирус гриппа, обладают особыми рецептора­ми (гемагглютининами), с помощью которых они адсорбируются на эритроцитах и вызывают их склеивание (гемагглютинацию). Такие вирусы легко обнаруживают­ся с помощью реакции гемагглютинации или гемадсорбции (эритроциты адсорбиру­ются на инфицированных вирусами клетках культуры тканей, см. цв. вкл., рис. 79,1). Кроме того, для обнаружения вируса в культурах клеток могут быть использованы различные серологические реакции: преципитации в агаре, иммунофлуоресценции, РСК, ИФМ и пр., а также метод ДНК-зонда и заражение животных, чувствительных к данному вирусу.

4. Строение бактериофагов. Взаимодействие Т-фагов с микробной клеткой (адсорбция, проникновение фаговой ДНК в клетку, размножение фага и выход его из клетки). Лизогения и лизогенная конверсия, механизм. Практическое использо­вание фагов в медицине.

Бактериофаги— вирусы бактерий. Бактериофагия — процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся очень часто их разрушени­ем.

Поскольку естественной средой обитания лю­бого фага является микробная клетка, жизнь фагов связана с бактериями. Фагам присущи все биологические особенности, которые свойственны вирусам. Их геном представлен либо ДНК, либо РНК и заключен в белковую оболочку (капсид), структурные субъединицы которой уложены по типу либо спиральной, либо куби­ческой симметрии. Крупные фаги, имеющие хвостик, устроены по типу бинарной симметрии (головка — икосаэдр, хвостик — спиральная симметрия). Фаги разли­чаются по форме — нитевидные, сферические; фаги, имеющие головку и хвостик; по размерам — мелкие, среднего размера и крупные. Чем крупнее фаги, тем больше у них генов и сложнее их жизненный цикл.

Лизогения и лизогенная конверсия, механизм.

Жизненный цикл фага может проявляться в форме продуктивной (фаг размножа­ется в клетке и выходит из нее), редуктивной (геном фага проникает в клетку, однако размножения фага не происходит, его геном интегрируется в хромосому клетки-хозя­ина, становится ее составной частью, т. е. фаг превращается в профаг, а клетка стано­вится лизогенной) и абортивной инфекции, при которой взаимодействие фага с клет­кой обрывается на какой-то стадии жизненного цикла фага, и он погибает.

Клетка, несущая профаг, называется лизогенной, потому что профаг, передаю­щийся клеткой по наследству, может выйти из хромосомы, активироваться и вы­звать продуктивную форму инфекции.

Если в результате лизогении, т. е. внедрения профага в хромосому клетки-хозяи­на, она получает новые наследуемые признаки, такую форму ее изменчивости назы­вают лизогенной конверсией, т. е. изменчивостью, обусловленной лизогенией. Ли- зогенную конверсию вызывают только умеренные фаги.

Взаимодействие Т-фагов с микробной клеткой:

1)Адсорбция фагов на клеточной поверхности бактерий при помощи специфиче­ских рецепторов (белков-лоцманов), которые располагаются на кончике нити, ши­па или хвостика. В свою очередь, на клеточной стенке бактерии располагаются ее фагоспецифические рецепторы, распознаваемые фагом.

2)Проникновение фагового генома через клеточную стенку и цитоплазматиче- скую мембрану внутрь клетки и освобождение его от оболочки (раздевание фага).

3)Установление фагового генома с помощью белка-лоцмана для реализации со­держащейся в геноме информации:

4)Репликация фаговой геномной ДНК или РНК.

5)Сборка вновь синтезированных вирионов — заключение геномной НК в бел­ковую оболочку, морфогенез фагов.

6) Выход вновь синтезированных фагов из клетки:

а) путем отпочковывания;

б) путем лизиса клетки изнутри. Он осуществляется свободным лизоцимом и вы­зывает гибель клетки.

Практическое применение фагов. Благодаря своему разрушающему (литическому) действию на бактерии фаги мо­гут быть использованы с лечебно-профилактической целью при различных заболе­ваниях (дизентерия, холера, различные гнойно-воспалительные заболевания и т. д.). Наборы стандартных фагов, в том числе международные, используются для фаготипирования возбудителей ряда болезней (холеры, брюшного тифа, сальмонел- лезов, дифтерии, стафилококковых и других заболеваний). Фаги широко использу­ют для изучения генетики микроорганизмов.

5. Бактериофаги. Вирулентные и умеренные фаги. Механизм взаимодействия вирулентного фага с микробной клеткой. Особенности морфогенеза крупных фагов.

Бактериофаги— вирусы бактерий. Бактериофагия — процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся очень часто их разрушени­ем.

Различают фаги инфекционные, т. е. способные вызвать разные формы фаго­вой инфекции, и неинфекционные (вегетативные), или незрелые, фаги, находящи­еся еще в стадии размножения. В свою очередь инфекционные фаги разделяют на покоящиеся (находящиеся вне клетки), вирулентные — способные вызвать продук­тивную форму инфекции, и умеренные фаги — способные вызывать не только про­дуктивную, но и редуктивную фаговую инфекцию.

Механизм взаимодействия вирулентного фага с микробной клеткой.

1)Адсорбция фагов на клеточной поверхности бактерий при помощи специфиче­ских рецепторов (белков-лоцманов), которые располагаются на кончике нити, ши­па или хвостика. В свою очередь, на клеточной стенке бактерии располагаются ее фагоспецифические рецепторы, распознаваемые фагом.

2)Проникновение фагового генома через клеточную стенку и цитоплазматиче- скую мембрану внутрь клетки и освобождение его от оболочки (раздевание фага).

3)Установление фагового генома с помощью белка-лоцмана для реализации со­держащейся в геноме информации:

4)Репликация фаговой геномной ДНК или РНК.

5)Сборка вновь синтезированных вирионов — заключение геномной НК в бел­ковую оболочку, морфогенез фагов.

6) Выход вновь синтезированных фагов из клетки:

а) путем отпочковывания;

б) путем лизиса клетки изнутри. Он осуществляется свободным лизоцимом и вы­зывает гибель клетки.

Особенности морфогенеза фагов.

Морфогенез мелких фагов протекает по типу самосборки. У крупных фагов этот процесс носит более сложный характер. Например, морфогенез фага Т4 требует активности более чем 40 генов и протека­ет при участии трех самостоятельных линий. На одной из них происходит сборка хвостика (участвует около 20 генов), на другой — головки фага (не менее 16 генов) и на третьей — сборка ворсинок (5 генов). Соединение хвостика с головкой не тре­бует участия генов, однако оно не может произойти до тех пор, пока и хвостик, и головка не будут смонтированы полностью. Точно так же ворсинки могут присо­единяться к хвостику только после того, как он соединится с полностью готовой головкой. Благодаря строгому генетическому контролю со стороны фага обеспе­чивается последовательность и согласованность всех процессов его внутриклеточ­ного размножения.

Выход сформировавшихся фагов в большинстве случаев происходит благодаря лизису изнутри свободным лизоцимом. Он синтезируется на самом последнем этапе размножения фага. Иногда бывает лизис бактерий извне как следствие адсорбции многих фагов на одной клетке, но при этом размножения фагов не происходит.

Обычно же после внедрения фагового генома в клетку у нее возникает состояние им­мунитета к суперинфекции данным фагом, т. е. проникновение других фаговых ге­номов становится невозможным. Иммунитет обеспечивается особым цитоплазматическим репрессором.

6. Методы культивирования вирусов. Заражение животных, куриных эмбрионов. По­лучение культур клеток. Среды, применяемые для культур клеток. Цитопатический эффект и его проявления. Реакция гемадсорбции.

Для культивирования вирусов используют культуры клеток, куриные эмбрионы и чувствительных лабораторных животных. Эти же методы используют и для культивирования риккетсий и хламидий — облигатных внутриклеточных бактерий, которые не растут на искусственных питательных средах.

Культуры клеток. Культуры клеток готовят из тканей живот­ных или человека. Культуры подразделяют на первичные (неперевиваемые), полуперевиваемые и перевиваемые.

Приготовление первичной культуры клеток складывает­ся из нескольких последовательных этапов: измельчения ткани, разъединения клеток путем трипсинизации, отмывания получен­ной однородной суспензии изолированных клеток от трипсина с последующим суспендированием клеток в питательной среде, обеспечивающей их рост, например в среде 199 с добавлением телячьей сыворотки крови.

Перевиваемые культуры в отличие от первичных адаптированы к условиям, обеспечивающим им постоянное существование in vitro, и сохра­няются на протяжении нескольких десятков пассажей.

Перевиваемые однослойные культуры клеток приготов­ляют из злокачественных и нормальных линий клеток, обладаю­щих способностью длительно размножаться in vitro в определен­ных условиях. К ним относятся злокачественные клетки HeLa, первоначально выделенные из карциномы шейки матки, Нер-3 (из лимфоидной карциномы), а также нормальные клетки ам­ниона человека, почек обезьяны и др.

К полуперевиваемым культурам относятся диплоид­ные клетки человека. Они представляют собой клеточную систе­му, сохраняющую в процессе 50 пассажей (до года) диплоидный набор хромосом, типичный для соматических клеток использу­емой ткани. Диплоидные клетки человека не претерпевают зло­качественного перерождения и этим выгодно отличаются от опу­холевых.

О размножении (репродукции) вирусов в культуре клеток судят по цитопатическому действию (ЦПД), кото­рое может быть обнаружено микроскопически и характеризуется морфологическими изменениями клеток.

Характер ЦПД вирусов используют как для их обнаружения (индикации), так и для ориентировочной идентификации, т. е. определения их видовой принадлежности.

Один из методов индикации вирусов основан на способности поверхности клеток, в которых они репродуцируются, адсорби­ровать эритроциты — реакция гемадсорбции. Для ее по­становки в культуру клеток, зараженных вирусами, добавляют взвесь эритроцитов и после некоторого времени контакта клетки промывают изотоническим раствором хлорида натрия. На по­верхности пораженных вирусами клеток остаются прилипшие эритроциты.

Количество вирусных частиц определяют методом титрования по ЦПД в культуре клеток. Для этого клетки культуры заражают десятикратным разведением вируса. После 6—7-дневной инку­бации их просматривают на наличие ЦПД. За титр вируса при­нимают наибольшее разведение, которое вызывает ЦПД в 50 % зараженных культур. Титр вируса выражают количеством цитопатических доз.

Более точным количественным методом учета отдельных ви­русных частиц является метод бляшек.

Некоторые вирусы можно обнаружить и идентифицировать по включениям, которые они образуют в ядре или цитоплазме зараженных клеток.

Куриные эмбрионы. Куриные эмбрионы по сравнению с культурами клеток значительно реже бывают контаминированы вирусами и микоплазмами, а также обладают сравнительно вы­сокой жизнеспособностью и устойчивостью к различным воздей­ствиям.

Для получения чистых культур риккетсий, хламидий. и ря­да вирусов в диагностических целях, а также для приготов­ления разнообразных препаратов (вакцины, диагностикумы) используют 8—12-дневные куриные эмбрионы. О размножении упомянутых микроорганизмов судят по морфологическим из­менениям, выявляемым после вскрытия эмбриона на его обо­лочках.

О репродукции некоторых вирусов, например гриппа, оспы, можно судить по реакции гемагглютинации (РГА) с куриными или другими эритроцитами.

К недостаткам данного метода относятся невозможность об­наружения исследуемого микроорганизма без предварительного вскрытия эмбриона, а также наличие в нем большого количества белков и других соединений, затрудняющих последующую очист­ку риккетсий или вирусов при изготовлении различных препа­ратов.

Лабораторные животные. Видовая чувствительность живот­ных к определенному вирусу и их возраст определяют репродук­тивную способность вирусов. Во многих случаях только ново­рожденные животные чувствительны к тому или иному вирусу (например, мыши-сосунки — к вирусам Коксаки).

Преимущество данного метода перед другими состоит в воз­можности выделения тех вирусов, которые плохо репродуциру­ются в культуре или эмбрионе. К его недостаткам относятся кон­таминация организма подопытных животных посторонними ви­русами и микоплазмами, а также необходимость последующего заражения культуры клеток для получения чистой линии данно­го вируса, что удлиняет сроки исследования.

7. Особенности размножения вирусов, геном которых представлен однонитчатой ДНК. Репликативная и промежуточная репликативные формы. Особенности размно­жения вирусов, геном которых представлен однонитчатой РНК.

Однонитевая ДНК. Ее репликация происходит через образование вначале репликативной формы, а затем промежуточной репликативной формы. Репликативная форма возникает в результате синтеза на исходной вирионной ДНК («+» нити) ком­плементарной ей «—» нити, т. е. однонитевая ДНК превращается в двунитевую структуру ДНК. Промежуточная репликативная форма — это репликативная форма, «—» нить которой служит матрицей для синтеза «+» нити ДНК, идентичной исход­ной вирионной ДНК. Такой механизм обеспечивает передачу генов дочерним вирио- нам (рис. 80.1).

У вирусов, геном которых представлен однонитевой РНК, ее репликация про­исходит по следующей схеме: вначале на вирионной РНК (вРНК) синтезируются комплементарные ей РНК (кРНК). Этот процесс катализируется специфической РНК-репликазой I. Затем на кРНК синтезируется комплементарная ей, но идентич­ная исходной вирионная РНК (вРНК), этот процесс также катализируется специфи­ческой репликазой И. Таким образом, репликация идет по схеме:

вРНК > кРНК > вРНК.

Общие закономерности размножения вирусов.

Во-пер­вых, все РНК-содержащие вирусы, кроме вирусов гриппа и ретровирусов, размножа­ются в цитоплазме. Для своего размножения вирусы гриппа А и В и ретровирусы проникают в ядро, что связано с особенностями поведения их генома. Во-вторых, размножение всех ДНК-содержащих вирусов, кроме вирусов оспы, протекает в ядре, где происходит транскрипция и репликация их геномных нуклеиновых кислот, и в цитоплазме, где происходит трансляция вирусных белков, их процессинг и мор­фогенез вирионов. Лишь размножение вирусов группы оспы происходит в цитоплаз­ме клетки, поскольку они обладают собственными системами транскрипции.

8. Реакция гемагглютинации, ее механизм у вирусов гриппа. Реакция торможения гемагглютинации, ее практическое применение.

Реакция гемагглютинации (РГ). Применяется для обнаружения вирусов в культуральной жид­кости культуры клеток либо хорионаллантоисной или амниотической жидкости куриного эмбриона.

9. Методы микробиологической диагностики вирусных заболеваний. Методы выделе­ния и идентификации вирусов. Серологические реакции, используемые для диаг­ностики вирусных болезней.

Для диагностики вирусных заболеваний применяют следующие методы:

1) Вирусоскопический.

2) Иммунной электронной микроскопии.

3) Вирусологический.

4) Серологический.

5) Иммунофлуоресцентный.

6) Биологический.

7) Использование ДНК-(РНК)-зондов.

8) Цепная полимеразная реакция.

О размножении (репродукции) вирусов в культуре клеток судят по цитопатическому действию (ЦПД), кото­рое может быть обнаружено микроскопически и характеризуется морфологическими изменениями клеток.

Характер ЦПД вирусов используют как для их обнаружения (индикации), так и для ориентировочной идентификации, т. е. определения их видовой принадлежности.

Методов индикации вирусов:

1) Реакция гемадсорбции - основан на способности поверхности клеток, в которых они репродуцируются, адсорби­ровать эритроциты — реакция гемадсорбции. Для ее по­становки в культуру клеток, зараженных вирусами, добавляют взвесь эритроцитов и после некоторого времени контакта клетки промывают изотоническим раствором хлорида натрия. На по­верхности пораженных вирусами клеток остаются прилипшие эритроциты.

2) Реакция гемагглютинации (РГ). Применяется для обнаружения вирусов в культуральной жид­кости культуры клеток либо хорионаллантоисной или амниотической жидкости куриного эмбриона.

Серологические методы могут быть использованы для обнаружения в исследу­емом материале как специфических антител, так и вирусных антигенов. Для этих це­лей могут быть использованы все известные серологические реакции:

1) Реакция связывания комплемента.

2) Реакция пассивной гемагглютинации и ее варианты (РНАг, РНАт).

3) Реакция торможения гемагглютинации.

4) Реакция гемагглютинации иммунного прилипания (комплекс антиген + анти­тело в присутствии комплемента адсорбируется на эритроцитах).

5) Реакции преципитации в геле.

6) Реакции нейтрализации вирусов.

7) Радиоиммунный метод.

8) Методы иммуноферментного анализа.

Из перечисленных методов все большей популярностью пользуются методы им­муноферментного анализа, отличающиеся высокой специфичностью и удобством использования.

10. Особенности противовирусного иммунитета. Роль фагоцитоза и гуморальных факторов в иммунитете. Интерфероны, характеристика основных свойств, классифи­кация. Особенности действия интерферонов на вирусы.

В защите организма от вирусов участвуют все системы иммунитета, однако про­тивовирусный иммунитет имеет существенные специфические черты. Они опреде­ляются тем, что в первую очередь на проникновение вируса в организм реагируют не системы комплемента и макрофагов, а системы интерферонов и Т-киллерных кле­ток. Другая особенность формирования иммунитета связана с тем, что вирусы ока­зывают слабое антигенное воздействие на В-лимфоциты и для их активирования, пролиферации и дифференцировки необходимо участие Т-хелперов и соответствен­но представление последним процессированного вирусного антигена (пептидных фрагментов) при участии молекул МНС класса II. Поэтому роль макрофагов и дру­гих антигенпредставляющих клеток заключается не столько в самом фагоцитозе, сколько в процессировании и представлении антигена.

На проникновение вируса раньше всего реаги­рует система интерферонов, которые подавляют внутриклеточное размножение вирусов. Кроме того, противовирусное действие оказывают находящиеся в сыворотке крови a- и b-ингибиторы. Альфа-ингибитор — термостабильный субстрат, входит в состав а-глобулинов, препятствует адсорбции вирусов на клетке, Разрушается нейраминидазой орто- и парамиксовирусов. Бета-ингибитор — термолабильный мукопептид, входит в состав b-глобулинов, подавляет размно­жение орто- и парамиксовирусов.

Однако интерферонов и ингибиторов оказалось недостаточно для защиты от вирусов, поэтому природа создала против вирусов другой, очень мощный механизм защиты на уровне организма. Он представлен прежде всего Т-цитотоксическими лимфоцитами и другими киллерными клетками. Эти клетки распознают все чуже­родные антигены, в том числе и вирусные, предсталяемые им молекулами МНС класса I. Главное биологическое значение Т-киллерных клеток и заключается в обнаружении и уничтожении любых клеток, инфицированных чужеродными антигенами.

Интерферон представляет собой семейство белков-гликопротеидов, которые синтезируются клетками иммунной системы и соединитель­ной ткани. В зависимости от того, какими клетками синтезируется интерферон, выделя­ют три типа: α, β и γ-интерфероны.

Альфа-интерферон вырабатывается лейко­цитами и он получил название лейкоцитар­ного; бета-интерферон называют фибробластным, поскольку он синтезируется фибробластами — клетками соединительной ткани, а гамма-интерферон — иммунным, так как он вырабатывается активированными Т-лимфоцитами, макрофагами, естественными киллерами, т. е. иммунными клетками.

Выработка интерферона резко возрастает при инфицировании виру­сами, помимо противовирусного действия интер­ферон обладает противоопухолевой защитой, так как задерживает пролиферацию (размноже­ние) опухолевых клеток, а также иммуномодулирующей активностью, стимулируя фагоцитоз, естественные киллеры, регулируя антителообразование В-клетками, активируя экспрессию главного комплекса гистосовместимости.

Механизм действия. Интерферон непосредственно на вирус вне клетки не действует, а связывается со спе­циальными рецепторами клеток и оказыва­ет влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.