Взаимодействие вируса с клеткой. Репродукция (размножение) вирусов. Типы взаимодействия вируса с клеткой Этапы взаимодействия вируса

Рассматриваемые ниже этапы репродукции происходят при литиче-ском взаимодействии вируса с клеткой. Процесс репродукции вирусов может быть условно разделен на 2 фазы.

Первая фаза охватывает события, которые ведут к адсорбции и про-никновению вируса в клетку, и она включает в себя три этапа:

Адсорбция вируса на клетках.

Проникновение в клетку и раздевание вируса.

Во второй фазе происходит экспрессия вирусного генома:

Синтез вирусных частиц (транскрипция, трансляция информационной РНК, репликация генома);

Сборка вирусных частиц;

Выход вируса из клетки – заключительная стадия репродукции.

1.Адсорбция на клетке обеспечивается электростатическим взаимодействием строго специфических прикрепительных белков вируса со специфическими поверхност-ными (обычно гликопротеиновыми) рецепторами клеточных мембран. Адсорбция может быть обратимой в случае образования единичных связей вирус-ных частиц с рецепторами клетки и не обратимой, если произойдет стабильное прикреп-ление.

2.Проникновение в клетку Проникновение в клетку может происходить двумя путями - путем виропексиса или путем слияния вирусной и клеточной мембран.

Проникшие вирусы в составе вакуоли проходят рад этапов до момента проявления инфекционного процесса. Большое значение имеет состояние рН.

Слияние вирусных и клеточных мембран. Слияние обусловлено наличием соответ-ствующих вирусных гликопротеинов (например, у парамиксо- и ретровирусов). В этом случае вирусная оболочка сливается с плазматической мембраной клетки хозяина, в ре-зультате чего внутренние структуры вириона оказываются в цитоплазме зараженной клетки, а при слиянии с ядерной мембраной – в клеточном ядре, вирусные оболочки оказываются на поверхности клеток. Такой тип слияния характерен для вирусов герпеса, онковирусов, медленных вирусов (персистирующих инфекций).

3. «Раздевание» вируса – удаление вирусных защитных оболочек для дальнейшей экспрессии генома – депротеинизация. Конечный продукт раздевания – или нуклеокапсид или нуклеиновая кислота, связанная с внутренним вирусным белком. Транспорт и раздевание - процессы взаимосвязанные. Если вирус не хочет раздеваться или клетка не может его раздеть, он транспортируется в лизосому и раздевается лизосомальными ферментами.

4. Синтез вирусных частиц включает образование посредством трансляции нук-леиновых кислот вирусспецифических белков, которые синтезируются в цитоплазме, а место сборки генома вирусов может быть различным (в ядре или цитоплазме).

Транскрипция - это переписывание ДНК на РНК по законам генетического кода с помощью РНК-полимеразы на спаренные комплементарно основания (аденин - тимин, урацил - аденин; гуанин - цитозин, цитозин - гуанин). Такая связь возможна в присутствии ДНК матрицы. Продукт транскрипции – образование информационной РНК – РНК-посредника. Этот этап – основание центральной догмы биологии ДНК:

ДНК– транскрипция – иРНК –трансляция – белок.

Трансляцией называется процесс перевода генетической информации, содержа-щейся в иРНК, на специфическую последовательность аминокислот в белках.

5 стадия – полная сборка внутриклеточного вируса

В этой фазе капсиды связываются с НК, формируя нуклеокапсид. У оболочечных вирусов собранный нуклеокапсид связывается со специфическими локусами на ЦПМ, обеспечивающими образование вирусной оболочки.

6 стадия – выход вирусных частиц из клетки. Существует два способа:

Путем «взрыва», лизиса клетки.

Путем почкования.

Процесс репродукции вирусов условно можно разделить на 2 фазы. Пер­вая фаза включает 3 стадии : 1) адсорбцию вируса на чувствительных клетках; 2) проникновение вируса в клетку; 3) депротеинизацию вируса. Вторая фаза включает стадии реализации вирусного генома : 1) транскрипцию, 2) трансля­цию, 3) репликацию, 4) сборку, созревание вирусных частиц и 5) выход вируса из клетки.

Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. с прикрепления вируса к поверхности клетки.

Адсорбция представляет собой специфическое связывание вирионного белка (антирецептора) с комплементарной структурой клеточной поверхности — клеточным рецептором. По химической природе рецепторы, на которых фикси­руются вирусы, относятся к двум группам: мукопротеидным и липопротеидным. Вирусы гриппа, парагриппа, аденовирусы фиксируются на мукопротеидных рецепторах. Энтеровирусы, вирусы герпеса, арбовирусы адсорбируются на липопротеидных рецепторах клетки. Адсорбция происходит лишь при наличии определённых электролитов, в частности ионов Са2+, которые нейтрализуют из­быточные анионные заряды вируса и клеточной поверхности и уменьшают электростатическое отталкивание Адсорбция вирусов мало зависит от темпера­туры Начальные процессы адсорбции носят неспецифический характер, явля­ются результатом электростатического взаимодействия положительно и отрица­тельно заряженных структур на поверхности вируса и клетки, а затем наступает специфическое взаимодействие прикрепительного белка вириона со специфи­ческими группировками на плазматической мембране клетки. Простые вирусы человека и животных содержат прикрепительные белки в составе капсида. У сложно организованных вирусов прикрепительные белки входят в состав супер-капсида. Они могут иметь форму нитей (фибры у аденовирусов), либо шипов, грибоподобных структур у миксо-, ретро-, рабдо- и других вирусов. Вначале происходит единичная связь вириона с рецептором — такое прикрепление не­прочное — адсорбция носит обратимый характер. Чтобы наступила необратимая адсорбция, должы появиться множественные связи между рецептором вируса и рецептором клетки, т. е. стабильное мультивалентное прикрепление. Количество специфических рецепторов на поверхности одной клетки составляет 10 4 -10 5 . Рецепторы для некоторых вирусов, например, для арбовирусов. содержатся на клетках как позвоночных, так и беспозвоночных, для других вирусов только на клетках одного или нескольких видов.

Проникновение вирусов человека и животных в клетку происходит двумя путями: 1) виропексисом (пиноцитозом); 2) слиянием вирусной суперкапсидной оболочки е клеточной мембраной. Бактериофаги имеют свой механизм проник­новения, так называемый шприцевои, когда в результате сокращения белкового отростка фага нуклеиновая кислота как бы впрыскивается в клетку.

Депротеинизация вируса освобождение геиома вируса от вирусных за­щитных оболочек происходит либо с помощью вирусных ферментов, либо с помощью клеточных ферментов. Конечными продуктами депротеинизации яв­ляются нуклеиновые кислоты или нуклеиновые кислоты, связанные с внутрен­ним вирусным белком. Затем имеет место вторая фаза вирусной репродукции, ведущая к синтезу вирусных компонентов.

Транскрипция — переписывание информации с ДНК или РНК вируса на и-РНК по законам генетического кода.

Трансляция — процесс перевода генетической информации, содержащейся в и-РНК, на специфическую последовательность аминокислот.

Репликация — процесс синтеза молекул нуклеиновых кислот, гомологич­ных вирусному геному.

Реализация генетической информации у ДНК-содержащих вирусов идёт так же, как и в клетках:

ДНК транскрипция и-РНК трансляция белок

РНК транскрипция и-РНК трансляция белок

У вирусов с позитивным РНК-геномом (тогавирусы, пикорнавирусы) транскрипция отсутствует:

РНК трансляция белок

У ретровирусов — уникальный путь передачи генетической информации:

РНК обратная транскрипция ДНК транскрипция и-РНК трансляция белок

ДНК интегрируется с геномом клетки-хозяина (провирус).

После наработки клеткой вирусных компонентов наступает последняя стадия вирусной репродукции сборка вирусных частиц и выход вирионов из клетки. Выход вирионов из клетки осуществляется двумя путями: 1) путём «взрыва» клетки, в результате чего клетка разрушается. Этот путь присущ про­стым вирусам (пикорна-, рео-, папова- и аденовирусам), 2) выход из клеток пу­тём почкования. Присущ вирусам, содержащим суперкапсид. При этом способе клетка сразу не погибает, может дать многократное вирусное потомство, пока не истощатся её ресурсы.

Методы культивирования вирусов

Для культивирования вирусов в лабораторных условиях используются ледуюшие живые объекты: 1) культуры клеток (тканей, органов); 2) куриные мбрионы; 3) лабораторные животные.

Культуры клеток

Наибольшее распространение имеют однослойные культуры клеток, которые можно разделить на 1) первичные (первично трипсинизированные), 2) полуперевиваемые (диплоидные) и 3) перевиваемые.

По происхождению они классифицируются на эмбрионштьные, опухолевые и из взрослых организмов; по морфогенезу — на фибробластные, эпителиальные и др.

Первичные культуры клеток — это клетки какой-либо ткани человека или животного, которые имеют способность расти в виде монослоя на пластмассо­вой или стеклянной поверхности, покрытой специальной питательной средой. Срок жизни таких культур ограничен. В каждом конкретном случае их получа­ют из ткани после механического измельчения, обработки протеолитическими ферментами и стандартизации количества клеток. Первичные культуры, полу­ченные из почек обезьян, почек эмбриона человека, амниона человека, куриных эмбрионов, широко используются для выделения и накопления вирусов, а также для производства вирусных вакцин.

Полуперевиваемые (или диплоидные ) культуры клеток — клетки одного типа, способные in vitro выдерживать до 50-100 пассажей, сохраняя при этом свой исходный диплоидный набор хромосом. Диплоидные штаммы фибробластов эмбриона человека используются как для диагностики вирусных инфек­ций, так и при производстве вирусных вакцин.

Перевиваемые клеточные линии характеризуются потенциальным бес­смертием и гетероплоидным кариотипом.

Источником перевиваемых линий могут быть первичные клеточные культуры (например, СОЦ, ПЭС, ВНК-21 — из почек однодневных сирийских хомяков; ПМС — из почки морской свинки и др.) отдельные клетки которых об­наруживают тенденцию к бесконечному размножению in vitro. Совокупность изменений, приводящих к появлению из клеток таких особенностей, называют трансформацией, а клетки перевиваемых тканевых культур — трансформиро­ванными.

Другим источником перевиваемых клеточных линий являются злокачест­венные новообразования. В этом случае трансформация клеток происходит in vivo. Наиболее часто в вирусологической практике применяются такие линии перевиваемых клеток: HeLa — получена из карциномы шейки матки; Нер-2 — из карциномы гортани; Детройт-6 — из метастаза рака лёгкого в костный мозг; RH — из почки человека.

Для культивирования клеток необходимы питательные среды, которые по своему назначению делятся на ростовые и поддерживающие. В составе росто­вых питательных сред должно содержаться больше питательных веществ, чтобы обеспечить активное размножение клеток для формирования монослоя. Поддерживающие среды должны обеспечивать лишь переживание клеток в уже сформированном монослое при размножении в клетке вирусов.

Широкое применение находят стандартные синтетические среды, напри­мер, синтетическая среда 199 и среда Игла. Независимо от назначения все пита­тельные среды для культур клеток конструируются на основе сбалансированно­го солевого раствора. Чаще всего им является раствор Хенкса. Неотъемлемый компонент большинства ростовых сред — сыворотка крови животных (телячья, бычья, лошадиная), без наличия 5-10% которой размножение клеток и форми­рование монослоя не происходит. В состав поддерживающих сред сыворотка не входит.

Выделение вирусов в культурах клеток и методы их индикации.

При выделении вирусов из различных инфекционных материалов от больного (кровь, моча, фекалии, слизистые отделяемые, смывы из органов) применяют культуры клеток, обладающие наибольшей чувствительностью к предполагаемому вирусу. Для заражения используют культуры в пробирках с хорошо развитым монослоем клеток. Перед заражением клеток питательную среду удаляют и в каждую пробирку вносят по 0,1-0,2 мл взвеси испытуемого материала, предварительно обработанного антибиотиками для уничтожения бактерий и грибов. После 30-60 мин. контакта вируса с клетками удаляют избы­ток материала, вносят в пробирку поддерживающую среду и оставляют в тер­мостате до выявления признаков размножения вируса.

Индикатором наличия вируса в заражённых культурах клеток может слу­жить:

1) развитие специфической дегенерации клеток — цитопатическое действие ви­руса (ЦПД), которое имеет три основных типа: кругло- или мелкоклеточная дегенерация; образование многоядерных гигантских клеток — симпластов; развитие очагов клеточной пролиферации, состоящих из нескольких слоев клеток;

2) обнаружение внутриклеточных включений, располагающихся в цитоплазме и ядрах пораженных клеток;

3) положительная реакция гамагтлютинации (РГА);

4) положительная реакция гемадсорбции (РГАдс);

5) феномен бляшкообразования: монослой зараженных вирусом клеток покры­вается тонким слоем агара с добавлением индикатора нейтрального красно­го (фон — розовый). При наличии вируса в клетках образуются бесцветные зоны («бляшки») на розовом фоне агара.

6) при отсутствии ЦПД или ГА можно поставить реакцию интерференции: ис­следуемая культура повторно заражается вирусом, вызывающим ЦПД. В по­ложительном случае ЦПД будет отсутствовать (реакция интерференции по­ложительная). Если в исследуемом материале вируса не было, наблюдается ЦПД.

Выделение вирусов в куриных эмбрионах.

Для вирусологических исследований используют куриные эмбрионы 7-12-дневного возраста.

Перед заражением определяют жизнеспособность эмбриона. При овоско-пировании живые эмбрионы подвижны, хорошо виден сосудистый рисунок. Простым карандашом отмечают границы воздушного мешка. Заражают кури­ные эмбрионы в асептических условиях, стерильными инструментами, предва­рительно обработав скорлупу над воздушным пространством йодом и спиртом.

Методы заражения куриных эмбрионов могут быть различны: нанесение вируса на хорион-аллантоисную оболочку, в амниотическую и аллантоисную полости, в желточный мешок. Выбор метода заражения зависит от биологиче­ских свойств изучаемого вируса.

Индикация вируса в курином эмбрионе производится по гибели эмбрио­на, положительной реакции гемагглютинации на стекле с аллантоисной или амниотической жидкостью, по фокусным поражениям («бляшкам») на хорион-аллантоисной оболочке.

III. Выделение вирусов на лабораторных животных.

Лабораторные животные могут быть использованы для выделения виру­сов из инфекционного материала, когда невозможно применить более удобные системы (культуры клеток или куриные эмбрионы). Берут преимущественно новорождённых белых мышей, хомяков, морских свинок, крысят. Заражают животных по принципу цитотропизма вируса: пневмотропные вирусы вводятся интраназально, нейротропные — интрацеребрально, дерматотропные — на кожу.

Индикация вируса основана на появлении признаков заболевания у жи­вотных, их гибели, патоморфологических и патогистологических изменений в тканях и органах, а также по положительной реакции гемагглтотинации с экс­трактами из органов.

Блок 1

Особенности биологии вирусов. Принципы классификации вирусов.

Особенности размножения (этапы репродукции):

1. Избирательная адсорбция на клеточных рецепторах (прикрепление)

2. Рецептор-опосредованный эндоцитоз:

· Клатрин-зависимый;

· Кавиолин-зависимый;

· Клатрин-кавиолиннезависимый;

Взаимодействие с рецепторами – деполимеризация клатрина – образование пиноцитозного пузырька – вход в ЦП

Ранняя эндосома – поздняя эндосома

3. Раздевание (депротеинизация) (у оболочечных+слияние ЦПМ клетки и суперкапсида): ЭКЛИПС

4. Синтез макромолекул:

· Синтез ранних мРНКнеструктурных белков (полимеразы, вирусные протеазы, регуляторы скорости репликации);

· Репликация генома:

Ø +РНК: в ЦП;

Ø -РНК: достройка до +РНК;

Ø ДНК: в ядре;

Ø Ретротранскрипция: -РНК –ДНК.

· Синтез структурных белков (белки капсида и суперкапсида, ферменты) и поздних мРНК;

· Посттрансляционная модификация белка.

** Возможна интеграция генетического материала вируса в геном хозяина (гепатит В, герпес, ВИЧ)

Провирус – интегрированная в геном клетки вирусная ДНК

5. Сборка вирионов:

· ДНК-вирусы: в ядре;

· РНК-вирусы: в ЦПМ.

Гликопротеины сложных вирусов транспортируются к ЦПМ или накапливаются в ЭПР

6. Выход вирионов:

· Литический тип репродукции: полиомиелит

· Нелитический тип: путем почкования – гепатит В

Классификация

1. По строению:

2. По типу НК:

· РНК (80% всех вирусов) (Ретровирусы, Рабдовирусы, Пикорновирусы, Коронавирусы):

Ø +РНК цепь: используется в качестве мРНК и генома (полиовирус);

Ø -РНК цепь: служит геномом, в качестве мРНК – достраивается комплиментраная +РНК цепь (парагрипп);

Ø Двуцепочечная

· ДНК (у многих бактериофагов) (Аденовирусы, Герпесвирусы, Парвовирусы):

Ø Двуцепочечная (герпес);

Ø Одноцепочечная (првовирусы);

Ø Двунитчатая кольцевая (папилломавирус);

Ø Двунитчатая кольцевая с дефектом одной цепи (геатит В)

3. По размеру вирионов:

· Крупные;

· Средние;

· Мелкие.

4. По форме вирионов:

· Спиральная симметрия (Вирус бешенства);

· Икосаэдрическая симметрия (Аденовирус человека).

Тропность к тканям и клеткам.

6. По механизму передачи:

· Аэрогенный (грипп, ротавирус);

· Фекально – оральный (энтеровирусы, ротавирус);

· Трансмиссивный (лихорадка Западного Нила);

· Контактный (оспа, бешенство, ВИЧ, ЦМВ, гепатит).

7. По классу поражаемых хозяев:

· Зоонозы:

Ø Бруцеллез – свиньи;

Ø Сибирская язва – КРС;

Ø Энцефалит - клещи;

Ø Болезнь Лайма;

Ø Лептоспирроз.

· Антропонозы;

· Антропозоонозы:

Ø Туберкулез;

Ø Чума (легочная);

Ø Сальмонеллез.

Вирусологический метод, основные этапы.

Способ обнаружения и идентификации вирусов посредством культивирования; являет собой выделение вируса из патологического материала на восприимчивой живой системе.

Идентификация: противовирусные препараты или сыворотки.

Этапы

1. Подготовка материала (фекалии, носоглоточные смывы, спинномозговая жидкость, кровь, моча, мазок с конъюнктивы):

· Фильтрация через бактериальные фильтры;

· Обработка антимикробными и антигрибковыми препаратами.

2. Подбор модели:

Живые системы.

· Культура клеток (специально культивированные среды):

Существует 2 типа культур: суспензионная культура и монослой клеток, который помещается в специальный сосуд – «матрас»

*Матрас: сосуд, покрытый соединением (коллаген) для заякоривания клеток на стенке, используются высокочистые марки агара.

Классификация:

v Первичные/неперевиваемые: культура каждый раз получается из исходной ткани.

v Перевиваемые: адаптированы к условиям invitro (культура Хеля: карцинома шейки матки; Hep – 2 рак гортани): раковые клетки, способные к нелимитированному делению («вечные клеточные культуры»); образуют многослойные культуры.

v Полуперевиваемые (эмбриональные клетки – для производства вакцин), не способы к злокачественному перерождению; способны совершить до 50 делений (лимит Хейфлика); образуют монослой клеток.

· Эмбрионы птиц (малоинформативные);

· Лабораторные животные (наблюдение клинических проявлений).

3. Заражение.

4. Оценка феноменов присутствия вирусов:

· Цветная проба Солка (для суспензионных культур):

· Феномен Дюльбенко (культура на агаре)

· В монослое:

Ø Образование синцития – корь;

Ø Окружности вирионов с полостями – полиомиелит;

Ø Группы вирионов между фибробластами– аденовирус;

Ø Гемадсорбция – грипп

5. Титрование вируса

6. Идентификация:

· Прямое обнаружение АГ вируса: РИФ, ИФА, РНГА

· Серодиагностика:

Ø ИФА, РСК, РНГА;

Ø РНЦПД (в монослое)

· Генодиагностика (ПЦР);

· Цитоскопия:

Ø ТельцпБабеша-Негри (гиппокамп): бешенство;

Ø Совиный глаз: ЦМВ;

Ø Пустое ядрышко: аденовирус.

Этапы взаимодействия вирусов с чувствительными клетками и факторы, способные их нарушить.

1. Адсорбция: взаимодействие специфических рецепторов ЦПМ клетки и адгезинов на поверхности вириона.

Поврежденные клетки могут не иметь специфических рецепторов

2. Пенетрация: слияние суперкапсида с мембраной клетки (для сложных вирусов) или клатрин/кавиолин-зависимый эндоцитоз (для простых)

3. Раздевание (освобождение от нуклеокапсида) и активация НК.

4. Синтез НК и вирусных белков

5. Сборка вириона: ассоциация ген. материала и капсидного белка

6. Выход из клетки и приобретение суперкапсида (для сложных)

Формы вирусной инфекции.

По локализации.

1. Очаговая: короткий инкубационный период, вирусы размножаются в органах, не попадая в кровь и лимфу. Характерен короткий и нестойкий иммунитет. В основном – респираторные инфекции.

2. Генерализованная: длительный инкубационный период; возбудители с кровью и лимфой разносятся по всему организму, поражая восприимчивые ткани. Иммунитет – длительный и стойкий.

По длительности.

1. Острое заболевание (часто): ярко выраженные клинические проявления; как правило, завершается освобождение организма от вирусов и выздоровлением, но возможна хронизация при условии некорректного лечения.

2. Инаппарантная форма: атипичная острая инфекция (отсутствуют характерные для острого процесса симптомокомплексы).

3. Медленные инфекции: многомесячный инкубационный период, после которого проявляются симптомы, всегда заканчивается летально (ВИЧ - инфекция, бешенство, проказа).

4. Хроническая форма (персистенция): протекают в течении нескольких месяцев (бруцеллез);

· Ремиссия: улучшение состояния, незначительное проявление либо отсутствие симптомов;

· Рецидив: обострение патологического процесса, ясное проявление клиники.

По числу возбудителей.

1.Моноинфекция: вызвана патогеном одного вида.

2. Смешанная форма: инфицирование происходит несколькими вирусами; при этом возможны их взаимовлияния, проявляющиеся в подавлении или усилении действия возбудителей на организм.

№ 26 Типы взаимодействия вируса с клеткой. Стадии ре­продукции вирусов.

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).

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирусов; выход вирусов из клетки.

Адсорбция. Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбирует­ся на определенных участках клеточной мембраны - так назы­ваемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную хи­мическую природу, представляя собой белки, углеводные ком­поненты белков и липидов, липиды. Число специфических ре­цепторов на поверхности одной клетки колеблется от 10 4 до 10 5 . Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц.

Проникновение в клетку. Существует два способа проникнове­ния вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорб­ции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка кле­точной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, ко­торая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транс­портироваться в любом направлении в разные участки цитоплаз­мы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга.

«Раздевание». Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего ком­понента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с кле­точной мембраной процесс проникновения вируса в клетку со­четается с первым этапом его «раздевания». Конечными продук­тами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нук­леиновая кислота вируса.

Биосинтез компонентов вируса. Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирус­ные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение ви­русного потомства.

Реализация генетической информации вируса осуществляет­ся в соответствии с процес­сами транскрипции, трансляции и репликации.

Формирование (сборка) вирусов. Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфи­чески «узнавать» друг друга и при достаточной их концентра­ции самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, со­левых и водородных связей.

Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру:

1. Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм;

2. Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодей­ствии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала форми­руются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа);

3. Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки;

4. Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).

Выход вирусов из клетки. Различают два основных типа выхо­да вирусного потомства из клетки. Первый тип - взрывной - характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип - почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нук­леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ­ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива­ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч­ка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та­ком механизме клетка может продолжительное время продуци­ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.

Время, необходимое для осуществления полного цикла реп­родукции вирусов, варьирует от 5-6 ч (вирусы гриппа, нату­ральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, адено­вирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репро­дукции.

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.

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: ?, ? и?-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 спе-циальными рецепторами клеток и оказывает влияние на процесс репродукции вируса внутри клетки на стадии синтеза белков.