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.

Конспект Вирусы

Вирусы играют большую роль в жизни человека. Они являются возбудителями ряда опасных заболеваний – оспы, гепатита, энцефалита, краснухи, бешенства, гриппа и др.

В 1892 г. русский ученый Д.И. Ивановский описал необычные свойства возбудителя болезни табака – табачной мозаики. Этот возбудитель проходил через бактериальные фильтры и кроме того, не рос на искусственных питательных средах. Таким образом, здоровые растения табака можно было заразить бесклеточным фильтратом сока больного растения.

Через насколько лет был обнаружен возбудитель ящура, который также проходил через бактериальные фильтры.

В 1898 г. Бейеринк придумал новое слово «вирус» (от лат. Яд), чтобы обозначить инфекционную природу некоторых профильтрованных растительных жидкостей.

В 1917 г. Ф. д’Эррель открыл бактериофаг – вирус поражающий бактерии . Однако долгое время структура вируса оставалась загадкой для ученых. Поэтому-то вирусы оказались в числе первых объектов, исследованных под электронным микроскопом сразу же после его открытия в 30-е годы.

Отличия вирусов от других организмов:

1. Вирусы – это мельчайшие организмы (в среднем они раз в 50 меньше бактерий), их нельзя увидеть в световой микроскоп . 30-300 нм.

2. Вирусы не имеют клеточного строения. Если считать клеточное строение обязательным признаком живого, то вирусы живыми не являются. Однако они обладают генетическим материалом и способны к самовоспроизведению. Существует предположение, что вирусы это генетический материал, некогда сбежавший из клетки и сохранивший способность к воспроизведению при возвращении в клеточное окружение.

3. Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки и не являются самостоятельными организмами.

4. Вирусы состоят из одной небольшой молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК либо РНК) и окружены белковой оболочкой

5. В отличие от клеточных организмов вирусы не могут самостоятельно синтезировать белки. Вирус вносит в клетку только свою нуклеиновую кислоту, которая отключает хозяйскую ДНК и дает клетке команду синтезировать нужные ему белки (для сборки и высвобождения новых копий вируса).

Строение вирусов

Вирусная частица, называемая также вирионом , состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом . Капсид состоит из субъединиц – капсомеров. Капсид с нуклеиновой кислотой – нуклеокапсид - может быть голым или иметь дополнительную оболочку (вирусы гриппа и герпеса ).

Самые простые вирусы, например вирус табачной мозаики, имеет лишь белковый капсид. Аналогично устроен вирус бородавок, аденовирусы .

Вирусные частицы могут быть палочковидной или нитевидной формы, иметь форму многогранника.

Взаимодействие вируса с клеткой

1. Опознание вирусом своей клетки. Как правило, проникновению вируса предшествует связывание его с особым белком-рецептором на поверхности клетки.

2. Адсорбция – прикрепление вириона к поверхности клетки. Связывание осуществляется с помощью специальных белков на поверхности вирусной частицы, которые узнают соответствующий рецептор на поверхности клетки . Как ключ к замку.

3. Проникновение через мембрану. Участок мембраны, к которому присоединился вирус, погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль, которая затем может сливаться с ядром.

4. «Раздевание» - освобождение от капсида. Происходит либо на поверхности клетки, либо в результате разрушения капсида ферментами клетки в цитоплазме.

5. Копирование (редупликация) вирусной нуклеиновой кислоты.

6. Синтез вирусных белков.

7. Сборка вирионов в ядре или цитоплазме.

8. Выход вирионов из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она погибает. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки хозяина могут долго сохранять свою жизнеспособность. Вирионы выделяются из клетки с различной скоростью. При некоторых типах инфекции вирионы могут достаточно долго находиться внутри клетки, не разрушая ее.

Вирусы бактерий

Вирусы, атакующие бактерии, называются бактериофагами или просто фагами.

Строение бактериофагов в основном изучено на примере Т-фага Eccherichia coli (колифаг). Колифаг состоит из полиэдрической головки и хвоста. Головка состоит из капсомеров и содержит внутри ДНК. Хвост имеет сложное строение и состоит из полого стержня, окружающего его сократимого чехла и базальной пластинки с шипами и нитями, (необходимыми для адсорбции на клетке-хозяине).

Проникновение бактериофага в клетку

Толстые клеточные стенки бактерий не позволяют вирусу погрузиться в цитоплазму, как при заражении клеток животных. Поэтому бактериофаг вводит полый стержень в клетку и выталкивает через него нуклеиновую кислоту, находящуюся в головке.

№ 19 Типы взаимодействия вируса с клеткой. Стадии ре­продукции вирусов.
Типы взаимодействия вируса с клеткой. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный.
Продуктивный тип - завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитолитическая 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.

Типы взаимодействия вируса с клеткой. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный.

Продуктивный тип - завершается обра­зованием нового поколения вирионов и ги­белью (лизисом) зараженных клеток (цитолитическая 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.

ВИРУСОЛОГИЯ

Лекция №2

Возможность взаимодействия вируса и клетки обусловлены генетическими особенностями вируса и клетки. Условия среды определяют исход этого взаимодействия.

Типы взаимодействия:

1) Продуктивная вирусная инфекция

Клетка погибает, происходит репродукция вирусов;

2) Абортивная вирусная инфекция

Клетка не погибает, репродукции вирусов нет;

3) Латентная вирусная инфекция

репродукция вирусов и сохранение жизнеспособности клетки; органы и ткани, построенные из таких клеток, сохраняют свою функциональную активность;

4) Вирус-индуцированные трансформации

Клетки, инфицированные вирусом, приобретают новые, ранее не присущие им свойства; происходит репродукция вирусов.

Продуктивная вирусная инфекция

Лежит в основе развития острых вирусных инфекций. Сопровождается гибелью клетки и репродукцией вирусов. Условно делится на периоды→фазы→этапы.

I. Начальный период

1. Фаза адсорбции

а) неспецифическая адсорбция

действуют силы межмолекулярного взаимодействия (электростатические силы, ван-дер-ваальсовы силы); осуществляется за счет сродства химических группировок; она непрочная, непродолжительная; если смесь вируса и клетки встряхнуть, то эта связь может нарушиться;

б) специфическая адсорбция

в основе – химическое сродство рецепторных белков вириона и рецепторов соответствующей клетки;

за счет этих рецепторов вирусы поражают строго определенные клетки (например, вирус гриппа поражает эпителий верхних дыхательных путей).

Таким образом специфическая адсорбция лежит в основе тропизма вирусов.

Рецепторы вирусов настолько специфичны, что они различны даже для близкородственных вирусов.

Факторы, влияющие на адсорбцию:

– множественность инфекции

(количество вирионов на одну чувствительную клетку);

– наличие электролитов

(в среде, богатой электролитами, адсорбция идет эффективнее);

– суспензия или пласт клеток и т.п.

(в суспензии адсорбция идет лучше, так как больше площадь взаимодействия);

– температура

(при снижении температуры адсорбция снижается, при повышении температуры адсорбция повышается);

– наличие ПАВ

(антитела, лекарственные вещества и т.п. угнетают развитие адсорбции);

– гормональный фон

(в условиях макроорганизма;

например: гормон паращитовидной железы снижает эффективность адсорбции, гормон щитовидной железы – повышает).

Процесс адсорбции протекает за короткий промежуток времени. Через 15-20 минут она становится специфичной.

2. Фаза проникновения вирионов в клетку

Первый способ проникновения самый простой и наиболее частый – виропексис (фагоцитоз) – в клетках, обладающих фагоцитарной активностью: макрофаги, нейтрофильные лейкоциты.

На месте адсорбции вириона образуется инвагинация→края мембраны слипаются → вирион оказывается в клетке, окруженный частью клеточной мембраны. Формируется фагосома, которая сливается с клеточными лизосомами и формируется фаголизосома, внутри которой находится вирион. Лизосомальные ферменты начинают разрушать белковую оболочку вириона (депротеинизация), что приводит к освобождению нуклеиновой кислоты.

Второй способ проникновения в клетку:

Фаги впрыскивают свою нуклеиновую кислоту в клетку;

Третий способ проникновения:

Некоторые вирусы на своей поверхности имеют ферменты, расщепляющие компоненты клеточной стенки (нейраминидаза вируса) → образуется отверстие, через которое нуклеиновая кислота попадает в клетку.

3. Фаза депротеинизации

Процесс разрушения белковых оболочек, «раздевание» вируса и освобождение нуклеиновой кислоты.

Не всегда эти процессы идут в такой последовательности. Например, у сложных вирусов депротеинизация начинается с момента адсорбции.

В конце начального периода образуется уникальная биологическая система: клетка, в которой есть собственный геном + нуклеиновая кислота (геном) вируса и один синтетический аппарат → «двоевластие». Это крайне неустойчивая структура.

Если клетка разрушает вирусную нуклеиновую кислоту → сохранение клетки – абортивная вирусная инфекция.

II. Средний период

1. Фаза синтеза ранних «вирусных» белков-ферментов

наступает после высвобождения вирусного генома. Клеточнообусловленные синтезы снижаются на 60% Происходит репрессия клеточного генома и активация вирусного. Начинается с синтеза ранних «вирусных» белков (РВБ).

РВБ – белки, которые обеспечивают подавление клеточного генома.

В норме часть клеточных генов не функционирует, т.к. в клетке есть группа генов, ответственных за синтез регуляторного белка гистона. В ходе взаимодействия вируса и клетки вирусная нуклеиновая кислота активирует гены, ответственные за синтез гистонов, что ведет к подавлению функций клеточного генома. Если клеточный геном подавляется → «двоевластие» заканчивается → формируется биологическая структура, представленная клеточным синтетическим аппаратом и геномом вируса. Теперь клетка не способна на синтез собственных макромолекул. Произошла смена генетической информации – СИ-фаза.

2. Фаза репликации вирусной нуклеиновой кислоты

Двунитевые ДНК

нити расплетаются → на матрице каждой нити формируются дочерние молекулы двуцепочечной вирусной ДНК с участием клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы.

Однонитевые ДНК

синтез дочерних молекул на материнской ДНК происходить не может (т.к. способна синтезироваться только комплементарная ДНК). Поэтому на матрице материнской ДНК сначала синтезируется комплементарная нить (репликативная форма), которая служит основой для синтеза дочерних ДНК.

Вирусная РНК может быть в двух формах:

I функционально тождественна иРНК клеток, т.е. идет на рибосомы и обеспечивает синтез белка. Это «+» нить. У «+» РНК в процессе репликации синтезируется «-» нить (репликативная форма), которая служит матрицей для синтеза дочерних молекул «+» нити. Синтез РНК на матрице РНК осуществляет уникальный фермент РНК-зависимая РНК-полимераза – геномный фермент.

II форма - «-» нить - не может служить матрицей для синтеза белка (не выполняет функции иРНК). На матрице этих «-» нитей синтезируется «+» нить (промежуточная), которая идет на рибосомы, где участвует в синтезе белка. Она же является матрицей для синтеза «-» нитей РНК, которые войдут в состав новых вирионов.

Ретровирусы – РНК-вирусы. У них реализация генетической информации идет по схеме РНК → ДНК → РНК → белок и осуществляется при участии уникального фермента обратной транскриптазы (ревертаза, РНК-зависимая ДНК-полимераза).

3. Фаза синтеза вирусных белков

т.к. клеточный геном подавлен, клетка начинает воспроизводить вирусные белки. Репликация нуклеиновой кислоты происходит в ядре клетки, а синтез белка на рибосомах. Первый процесс предшествует второму, т.е. они разобщены во времени и пространстве – дисъюнктивный способ репродукции вирусов.

III. Заключительный период

Фаза 1. Сборка новых вирионов

При этом формируются как полноценные, так и дефектные вирионы-«пустышки»)– не содержат нуклеиновой кислоты.

Фаза 2. Выход из клетки

Вновь собранные вирионы покидают инфицированную клетку.

Механизмы:

1. Клеточный геном погиб → гибель и разрушение клетки → вирионы выходят в межклеточное пространство;

2. Механизм обратного виропексиса (≈экзоцитоз)

Новые вирионы подходят к клеточной мембране → вытягивание → разрыв мебраны. В ходе этого процесса новые вирионы могут включить в состав своих суперкапсидных структур элементы клетки-хозяина.

Время репликации у разных вирусов различно. У фагов 30-40 минут, у некоторых вирусов человека – десятки часов. В результате одного цикла может образовываться от нескольких десятков до нескольких тысяч новых вирионов - «урожайность» вирусов.

Латентные вирусные инфекции - лежат в основе медленных вирусных инфекций. Это большая группа заболеваний человека и животных. Они протекают длительно, десятилетиями, без клинических проявлений, но неизбежно прогрессируют и заканчиваются летально. К ним относятся рассеянный склероз, амиотрофический склероз, прогрессирующий склерозирующий панэнцефалит. И другие.

Два типа латентных вирусных инфекций:

Безусловная (абсолютная) – все клетки органа или ткани поражены вирусом. Выделить клон свободных от вирусов клеток не удается. Но в пораженных клетках клеточный и вирусный геномы сосуществуют: 95-98% синтеза в такой клетке детерминированы клеточным геномом, а 2-5% - вирусным. Однако это соотношение непостоянно и может сдвигаться в пользу вирусных и тогда – клиническое проявление. А т.к. поражены все клетки органа и ткани, то они все перестают функционировать. Как они сосуществуют? Если не вся, то часть ДНК вируса встраивается в геном клетки. Если РНК, то она существует наряду с другими РНК этой клетки.

Условная или относительная – вирусом поражены единичные клетки ткани или органа, в них инфекция протекает по продуктиному типу, но т.к. поражены единичные клетки, то ткань или орган в целом сохраняют свою функцию. Почему поражаются отдельные клетки? Различная клональная структурная организация. Невысокая урожайность. Существует целый ряд ингибиторов, которые препятствуют распространению вирусной инфекции на все клетки.

Такой тип взаимодействия может быть нарушен на любом этапе до фазы смены информации → формируется абортивная вирусная инфекция.