ЗАГАЛЬНА ВІРУСОЛОГІЯ

 

 

ПОСІБНИК

“ЗАГАЛЬНА ВІРУСОЛОГІЯ”

Автор: ТАШУТА СЕРГІЙ ГРИГОРОВИЧ

 

КИЇВ - 2004

 

ЗМІСТ

ВСТУП 4

- Вірусологія як наука 4

- Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів 5

- Історія вірусології 6

- Визначні етапи розвитку вірусології 7

- Про природу і походження вірусів 10

- Пріони і віроїди 17

- Вірусологія – профілююча дисципліна медико-біологічних і ветеринарних наук 22

- Ветеринарна вірусологія, її досягнення і завдання в діагностиці та профілактиці вірусних хвороб тварин 29

ХІМІЧНИЙ СКЛАД І ФІЗИЧНА СТРУКТУРА ВІРУСІВ 34

- Одиниці вимірювання маси і довжини вірусів 34

- Хімічний склад вірусів 35

- Вірусні нуклеїнові кислоти 37

- Вірусні білки 41

- Структурні та неструктурні білки вірусів 42

- Ліпіди 45

- Вуглеводи 47

- Структура вірусів. Типи симетрії вірусів 48

- Морфогенез вірусів 57

- Біофізичні властивості вірусів 59

- Стійкість вірусів в навколишньому середовищі 60

РЕПРОДУКЦІЯ ВІРУСІВ 62

- Загальне представлення про репродукцію вірусів 62

- Біологічні і генетичні особливості механізмів репродукції вірусів 65

- Перша фаза репродукції вірусів: адсорбція, проникнення в клітину та роздягання 68

- Друга фаза репродукції: транскрипція, трансляція, реплікація геномів вірусів, синтез вірусних білків, збирання віріонів та вихід зрілих вірусів за межі клітини 77

- Типи взаємодії вірусу з клітиною 99

СУЧАСНА КЛАСИФІКАЦІЯ ТА НОМЕНКЛАТУРА ВІРУСІВ ХРЕБЕТНИХ 104

ГЕНЕТИКА ВІРУСІВ 130

- Структура і функції вірусного генома 130

- Популяційна структура вірусів 133

- Спадковість та мінливість у вірусів. Мутації 138

- Генетичні і негенетичні взаємодії вірусів 149

- Генетичні ознаки вірусів 154

- Методи селекції вірусів 156

- Методи одержання живих противірусних вакцин 156

ПАТОГЕНЕЗ ВІРУСНИХ ХВОРОБ 159

- Патогенез на клітинному рівні 159

- Типи і форми вірусних інфекцій 160

- ЦПД вірусів на клітину 165

- Патогенез на рівні організму 172

- Класифікація вірусних інфекцій 179

- Тропізм вірусів. Класифікація вірусів за тропізмом 185

- Вірусні інфекції з імунним компонентом (аутоімунні вірусні хвороби) 191

ПРОТИВІРУСНИЙ ІМУНІТЕТ 197

- Природна видова резистентність 197

- Неспецифічні клітинні та загальнофізіологічні реакції у противірусному імунітеті 199

- Інтерферон 204

- Особливості противірусного імунітету 215

- Специфічні фактори імунітету 219

- Клітинна основа імунітету 220

- Роль антитіл в противірусному імунітеті 236

- Специфічний набутий імунітет 239

ЕКОЛОГІЯ ВІРУСІВ ТА ЕПІЗООТОЛОГІЯ ВІРУСНИХ ІНФЕКЦІЙ 250

- Особливості епізоотології вірусних інфекцій 250

- Екологія вірусів 257

- Еволюція вірусів та вірусних інфекцій 272

ВАКЦИНОПРОФІЛАКТИКА ТА ХІМІОТЕРАПІЯ ВІРУСНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ 286

- Специфічна профілактика вірусних хвороб тварин 286

- Живі та інактивовані противірусні вакцини 286

- Хіміотерапія вірусних хвороб 295

ДОДАТОК. ПРОТИВІРУСНІ ВАКЦИНИ - ВИГОТОВЛЕННЯ, КОНТРОЛЬ ТА ЗАСТОСУВАННЯ 314

 

 

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

 

 

Вступ

 

Ще зовсім не так давно мікробіологія займалась також вивченням і вірусів. Але останні дуже і дуже своєрідні об'єкти, які різко відрізняються своїми біологічними властивостями від інших груп мікроорганізмів. Маніпуляції з ними вимагають розробки спеціальних методик, які відрізняються від загальноприйнятих в мікробіології. Це послужило основою для виділення вчення про віруси в самостійну область знань - вірусологію.

Вірусологія - наука про віруси-збудники захворювань людей, тварин та рослин.

В процесі свого розвитку та становлення як науки вірусологія диференціювалась на загальну, медичну, ветеринарну та санітарну.

Ветеринарна вірусологія - наука, яка вивчає віруси-збудники захворювань тварин, розробляє діагностику, засоби та методи боротьби з вірусними захворюваннями.

До 1967 року студенти ветеринарних факультетів ВУЗів знайомились з збудниками вірусних інфекцій, вивчаючи курс ветеринарної мікробіології. В наш час майбутні лікарі ветеринарної медицини вивчають віруси та вірусні захворювання с/г тварин в самостійному курсі "ветеринарної вірусології" Але перш чим приступати до вивчення збудників вірусних інфекцій необхідно детально познайомитись з питаннями загальної вірусології. Що ж являють собою віруси – об’єкти дослідження вірусологів?

Віруси - це група ультрамікроскопічних (які не видно в звичайний світловий мікроскоп) облігатних внутрішньоклітинних паразитів, здатних розмножуватись тільки в клітинах живих організмів, як в багатоклітинних (високоорганізованих) так і в одноклітинних організмах.

В науковій літературі зустрічається декілька визначень поняття вірусу, але одним із найбільш вдалих на мій погляд можна вважати наступне:

Віруси - це об'єкти, геном яких представлений нуклеїновою кислотою - ДНК або РНК і ця нуклеїнова кислота репродукується в живих клітинах, використовуючи при цьому синтетичний апарат, заставляючи клітини синтезувати спеціалізовані частини або віріони, які містять в собі геном вірусу та здатні передавати його в інші клітини.

Це визначення відображає дві основні якості вірусів:

по-перше - наявність у вірусів власного генетичного матеріалу, який в середині клітини-господаря веде себе, як частина даної клітини і

по-друге - існування позаклітинної інфекційної фази, представленої спеціалізованими частинами або віріонами.

Таким чином у вірусології використовують два терміни: - "вірус" та "віріон".

Вірус - це видове поняття паразиту, а віріон - сформована його частина (або - вірус поза клітиною).

Сам термін вірус (virus - отрута) відомий дуже давно. В стародавні часи терміном “вірус” позначали отруту взагалі, стародавні греки - зміїну отруту, Луї Пастер застосовував його, як загальну назву для позначення ряду агентів бактеріальної або іншої природи. В наш час під терміном вірус розуміють особливий клас ультрамікроскопічних паразитів, які мають цілий ряд принципових відзнак від бактерій, грибів, рикецій та інших мікроорганізмів.

Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів.

Віруси мають такі відмінності:

1) Досить маленькі розміри, які дозволяють їм вільно проходити через бактеріальні фільтри (звідси назва - фільтрівний вірус). Розміри їх від 20-300 нм.

2) Абсолютний внутрішньоклітинний паразитизм. Вони не можуть принципово розмножуватись на штучних поживних середовищах.

3) Мають нуклеїнову к-ту тільки одного типу - ДНК чи РНК.

4) Віруси не мають клітинної будови. На відміну від всіх живих організмів віруси позбавлені самооновлення на основі процесів асиміляції - дисиміляції. Вони нічим не живляться, не дихають, нічого не виділяють та не рухаються. Вони здатні розмножуватись тільки в живих клітинах, використовуючи матеріал та ферментні системи живої клітини.

Віруси - облігатні внутрішньоклітинні паразити, але їх паразитизм не має нічого спільного з паразитизмом других живих істот - вони (віруси) паразити на генетичному рівні.

Серед ветеринарних дисциплін важливе місце належить вірусології. Тому значення і роль її як самостійної дисципліни у ветеринарних вузах незмірно зросли. Сучасний лікар ветеринарної медицини повинний знати не тільки клініко-патологічну сторону хвороб, але і мати чітке представлення про віруси, їх властивості, методи лабораторної діагностики й особливості постінфекційного і поствакцинального імунітету,

Історія вірусології. Відкриття вірусів зв'язане з ім'ям російського вченого-ботаніка Дмитра Йосиповича Івановського (1864—1920) (Рис 1). Він установив, що за двома

Рис. 1. Фундатор вірусології Д. Івановський.

формами мозаїчної хвороби тютюну приховуються два різних захворювання. Збудником одного з них (рябухи) виявився грибок, збудник іншого залишався невідомим. Надалі, вивчаючи цю хворобу, Івановський знайшов, що сік хворих листів, проходячи через дрібнопористі фільтри, зберігає свої інфекційні властивості, не містить видимих у мікроскоп мікробів і не дає росту при посіві на звичайні живильні середовища Учений знайшов у клітинах ураженої рослини кристали, що виявилися скупченнями вірусу мозаїчної хвороби тютюну. Вони одержали назву «кристалів Івановського». Цим було відкинуте представлення про ендогенне виникнення збудника мозаїки тютюну. Результати його дослідження опубліковані в роботах «Про дві хвороби тютюну» (1892) і «Мозаїчна хвороба тютюну» (1902).

Через шість років після відкриття Івановського, німецький учений Леффлер установив вірусну природу ящуру. Потім було відкриття збудників чуми великої рогатої худоби (Ніколь і Адиль-Бей, 1902), чуми собак (Карре, 1905), чуми свиней (Швейнітц і Дорсе, 1903), саркоми Рауса (Раус, 1911), віспи овець (Боррель, 1903), віспи кіз (Боррель, Негрі, 1902) і ін. З'являлися численні повідомлення про вірусну природу збудників кору, поліомієліту, грипу, енцефаліту і т.д. У цьому потоці новин про віруси були і періоди затишку, які продовжувалися доти, поки не з'явилися нові методи їх виділення, культивування й ідентифікації. У 1940-і роки черговим поштовхом послужив метод культивування вірусів на курячих ембріонах. Цей метод дозволив відкрити і культивувати віруси кору, грипу, інфекційного ларинготрахеїту птахів, інфекційного бронхіту, віспи птахів, ньюкаслской хвороби й ін.

Стрімливий розвиток вірусології нерозривно пов’язаний з впрова­дженням новітніх методів і техніки вірусологічних досліджень і в першу чергу - методів виділення і культивування вірусів у лабораторних умовах. Як в жодній іншій науці, у вірусології проявляється швидка зміна рівнів пізнання вірусів від рівня макроорганізму до субмолекулярного.

Визначні етапи розвитку вірусології як науки. В 30-40-і роки ХХ сторіччя віруси вивчали на рівні організму. Спочатку єдиною експериментальною моделлю для культивування вірусів були лабораторні тварини. З середини 30-х років у вірусологічну практику впроваджені курячі ембріони, що було значним кроком уперед у розвитку вірусології та розширило спектр вірусів, які культивуються в лабораторних умовах. В 1941 р. американський вірусолог Херст відкрив феномен гемаглютинації, що сприяло дослідженню взаємодії вірусів з чутливими клітинами на моделі вірусу грипу та еритроци­тів.

В 50-і роки ХХ сторіччя віруси почали вивчати на рівні клітини, коли у вірусо­логічну практику було запропонований метод культури клітин. Це стало справжньою революцією в біології і вірусології - зокрема, почалася золота ера вірусології. Культура клітин є найдосконалішою системою для культивування вірусів. В культурі клітин були виділені та ідентифіковані сотні нових, неві­домих до цього часу вірусів, які не розмножуються ні в організмі лабораторних тварин, ні в курячих ембріонах. Були встановлені причини багатьох хвороб, вірусна етіологія яких лише підозрювалася, На моделі культури клітин була досліджена взаємодія вірусів з чутливими клітинами, детально вивчені етапи репродукції вірусів. Метод культури клітин дав можливість створити високоефективні противірусні вакцини, розроблені нові діагностичні тести. Широке застосування культури клітин у вірусології стало можливим завдяки важливому відкриттю американських вірусологів Ендерса та інших в 1949 р. Вони встановили здатність вірусу поліомієліту розмножуватися в культурі клітин нирки мавпи і при цьому викликати цитопатичні зміни та незабаром налагодили виробництво поліомієлітної вакцини. В 1952 р. за це відкриття дослідникам була присуджена Нобелів­ська премія.

В 60-і роки минулого сторіччя дослідження вірусів виходить на молекулярний рівень. У вірусології стали широко застосовувати методи молекулярної біології, з допомогою яких була встановлена структура вірусів і механізм їх репродукції. Віруси завдяки простій організа­ції їх геному стали не замінимою моделлю для молекулярної біології, генетики, генної інженерії, біохімії, імунології. Всі фундаментальні відкриття в біології - розшифрування структури ДНК, механізму її реплікації, генетичного коду, розкриття механізмів синтезу білків - всі ці відкриття були зроблені завдяки використанню як моделі вірусів. За словами Б.Стенлі (1964 р.), “... віруси дають нам єдиний ключ до розуміння функції нуклеїнової кислоти, а можливо, і до ро­зуміння природи самого життя, тому можна без перебільшення сказати, що жоден біолог не може вважати себе достатньо освіченим, якщо він не знає основи вірусології в її сучасному вигляді. Сама вірусологія, широко використовуючи ідеї та методи молекулярної біології, генетики, біохімії та інших дисциплін, одержала можливість швидкого і високоефективного розвитку. По суті за останні 30 років більшість розділів вірусології було переглянуто наново.

І, нарешті, в 70-і роки ХХ сторіччя віруси вивчаються на субмолекулярному рівні. Стрімкий розвиток молекулярної біології відкрив широкі перспективи дослідження первинної структури нуклеїнових кислот і білків. З’являються методи секвінування ДНК, визначення амінокислотних послідовностей білка. Одержані перші генетичні карти геномів ДНК-вмістних вірусів. Було відкрито в складі РНК- вмістних онкогенних вірусів зворотну транскриптазу - фермент, який переписує генетич­ну інформацію з РНК на ДНК. В 1972 р. виникає нова наука в молекулярній біології - генна інженерія.

Даний період розвитку вірусології характеризується важливими відкриттями у вірусо­логії. В фокусі досліджень - три найбільш масові хвороби людини: грип, гепатит, рак. Встановлені причини пандемій грипу, які щорічно і регулярно повторюються. З’ясовано, що причиною гепатитів А, В, С, Е та дельта є віруси котрі належать до різних таксономічних груп. Детально вивчені онкогенні віруси тварин (птахів, гризунів), встановлена структура їх геному та ідентифікований ген - онкоген, який відповідає за злоя­кісну трансформацію клітин. В 1976 р. присуджено дві Нобелівські премії за фундаментальні відкриття у вірусології. Американець Б.Бламберг, досліджуючи у 1963 році кров аборигенів Австралії, виявив так званий австралійський антиген, який він прийняв за один з білків крові. Пізніше було встановлено, що це є поверхневий антиген вірусу гепатиту В і його носійство широко розповсюджено в цілому світі. За відкриття австралійського антигену Б.Бламбергу була присуджена Нобелівська премія. Другим Нобелівським лауреатом 1976 року став американець К.Гайдушек, який встановив вірусну етіологію по­вільної інфекції людини - куру, яка відмічалася серед деяких племен острова Нової Гвінеї та була пов’язана з ритуальним канібалізмом.

Таким чином, за короткий проміжок часу вірусологія досягла таких вершин, що із спеціалізованого розділу мікробіології перетво­рилася в одну з фундаментальних біологічних наук.

Вчення про віруси досягло колосального успіху: оформилося в самостійну біологічну дисципліну - вірусологію. Через 110 років після відкриття вірусів вірусологія затвердилася в якості самостійної і профілюючої дисципліни в навчальних планах підготовки ветеринарних лікарів у сільськогосподарських вузах нашої і ряду інших країн.

ПРО ПРИРОДУ І ПОХОДЖЕННЯ ВІРУСІВ

На підставі встановлених фактів про фізичну структуру, хімічний склад, механізми репродукції вірусів з'явилася можливість освітити питання про природу і походження їх. Ясно, що в міру подальшого заглибленого вивчення вірусів розуміння, що нижче приводяться, неминуче деякою мірою будуть змінюватися й уточнюватися. Представлення про природу вірусів і їх походження перетерпіли значні зміни протягом останніх 20 років.

Після відкриття Д. И. Івановським (1892) світу вірусів вивчення вірусів рослин, тварин і бактерій йшло ізольованими шляхами. Однак у 30-і роки зазначені три групи вірусів стали визнавати подібними сутностями, відмінними від рослинного і тваринного світу. Узагальнивши накопичені на той час дані, F. M. Burnet (1947) визначив віруси як організми. У поняття «вірус» включають як його позаклітинну форм-вірусну частку, чи віріон, так і внутрішньоклітинну стадію його репродукції. Найважливішим елементом вірусу є його геном. Звичайно вірусний геном кодує білки, необхідні для його реплікації, а також білки, необхідні для формування віріону — структури, що забезпечує перенос вірусної генетичної інформації від однієї клітини до іншої, від одного організму до іншого. У складі віріону вірусний геном інертний, у клітині вірус існує у виді функціонуючого генома.

Репродукція вірусу - це по суті результат взаємодії двох генетичних систем — вірусної і клітинної. Тільки обидві системи разом забезпечують синтез макромолекул, необхідних для утворення повноцінного віріону. Отже, вірус функціонально залежить від клітини. У той же час здатність вірусу переходити від клітини до клітини забезпечує йому можливість самостійної еволюції, щодо незалежної від еволюції клітини. У цьому відношенні віруси еволюційно більш самостійні, чим будь-які генетичні елементи клітини (хромосоми, гени) і навіть окремі клітини багатоклітинного організму.

По варіабельності розмірів, форми і структури віріону світ відомих у даний час вірусів різко поступається світу тварин і рослин: існує усього кілька десятків морфологічних типів віріонів, в основі будови яких звичайно лежить один із двох видів структур: 1) ікосаедральний капсид (білковий чохол) з нуклеїновою чи кислотою нуклеопротеїдом; 2) нуклеокапсид із спіральною симетрією - нуклеїнова кислота (РНК), тісно зв'язана з білковими субодиницями, розташованими по спіралі. Лише деякі віруси (фаги й особливо віруси групи віспи) мають більш складну структуру віріону. У той же час світ вірусів відрізняється дивною «розкутістю» щодо стратегії генома в реплікації. Для клітинних організмів відомий один план стратегії в реалізації генетичної інформації: ДНК РНК білок. ДНК клітини є матрицею для синтезу мРНК, а остання транслюється рибосомою з утворенням поліпептиду. Віруси здатні реалізувати свою генетичну інформацію з різних стратегічних планів:

1) ±ДНК РНК білок (усі віруси, геном яких являє собою двоспіральну ДНК);

2) +ДНК ± ДНК РНК білок (віруси з односпіральною +ДНК);

3) +РНК ДНК +РНК білок (ретровіруси; при реплікації цих вірусів спочатку синтезується ДНК- провірус, а потім уже з цієї ДНК зчитується РНК віріону);

4) +РНК —РНК +РНК білок (віруси, що містять +РНК, наприклад пікорнавіруси, коронавіруси);

5) —РНК +РНК білок (віруси, що містять —РНК, наприклад рабдо-, параміксовіруси);

6) ±РНК +РНК білок (віруси з двоспіральною РНК). Тут +РНК- односпіральна, ідентична інформаційній; -РНК - РНК, комплементарна інформаційній; + і – ДНК - дві комплементарні нитки ДНК; ±ДНК чи РНК - двоспіральна молекула.

Таким чином, віруси як генетичні системи відрізняються великою розмаїтістю. Ця розмаїтість виявляється й у структурі їх генома. Геном вірусів може бути лінійним чи кільцевим, цілим чи фрагментованим. Існують віруси з розділеним геномом, у яких окремі частини генома локалізовані в різних віріонах.

Віруси мають основні атрибути життям - здатністю до відтворення (розмноженню), спадковістю, мінливістю і пристосуванням до умов зовнішнього середовища.

Однак на відміну від усіх рослинних і тварин форм, у яких геном представлений двоспіральною ДНК, а реалізація його опосередкована декількома формами РНК (рибосомною, транспортною, матричною), у вірусів геном різноманітний: ДНК чи РНК, одно - і двоспіральна, циркулярна, лінійна і фрагментарна. Разом з тим генетичний код є універсальним — загальним для бактерій, грибів, найпростіших тварин, рослин і вірусів.

Перша істотна особливість вірусів - їх здатність здійснювати автономну реплікацію в клітині-хазяїні. Облігатний паразитизм вірусів обумовлений відсутністю в них двох важливих систем: систем власного енергозабезпечення і білок синтезуючого апарата. Друга особливість - диз'юнктивний шлях їх репродукції: окремі компоненти синтезуються незалежно один від одного і потім поєднуються, формуючи зрілий віріон.

Віруси можна розглядати як агенти, що володіють облігатним внутрішньоклітинним паразитизмом, здатні до автономної реплікації свого генома і передаватися від клітини до клітини. Нові факти по молекулярній біології вірусів дозволили по-новому подивитися наїх природу і сутність процесів, які вони викликають. Представлення про те, що просто організовані віруси складаються з однієї молекули нуклеїнової кислоти, упакованої у футляр з білкових молекул, і те що вони у своєму складі містять один вид нуклеїнової кислоти і не мають власних ферментів, уже втратило визначальне значення. Виявилося, що Рнк-вмістними віруси у ході їх репродукції в клітині синтезують РНК, а деякі віруси (ретровіруси) синтезують ДНК. Тому наявність одного виду нуклеїнової кислоти не є кардинальною властивістю вірусів, що відрізняють їх від всіх інших організмів.

Також помилковим виявилося представлення про відсутність у вірусів власних ферментативних систем. Виявляється, усі віруси в ході репродукції в клітині синтезують власні високоспецифічні ферменти, що забезпечують їх реплікацію; у багатьох вірусів ці ферменти є в складі віріонів.

Єдина ознака, що не перетерпіла змін, це та, що віруси не мають власних білок синтезуючих систем, а використовують клітинні системи. Відсутність власних білок синтезуючих систем характеризує крайній ступінь паразитизму вірусів, що визначається навіть не як внутрішньоклітинний, а як паразитизм на генному рівні.

Прогрес вірусології зобов'язаний введенню нових методів і техніки і вірусологічні дослідження. Спочатку для виділення вірусів використовувалися природно сприйнятливі і лабораторні тварини і коло виділених вірусів було невеликим. Використання для цієї мети курячих ембріонів значно розширило це коло, а з введенням методу культур клітин виникли широкі можливості для виділення вірусів, невідомих раніше науці, і глибокого вивчення їх на молекулярно-біологічному рівні.

Таким чином, природа вірусів двоїста. З одного боку, віруси володіють такими специфічними особливостями, як наявність одного типу нуклеїнової кислоти, диз'юнктивний тип розмноження й інші, котрі не властиві ніяким живим істотам. Саме тому віруси виділені в особливе царство Vira.З іншого боку, вірусам властиві всі основні ознаки живого: спадковість і мінливість, єдність із середовищем, добір у популяції, мутаційний процес і т.д. Звідси і погляд на віруси як на повноцінні живі об'єкти.

Походження вірусів. Наші представлення про походження вірусів перетерпіли за останні роки значну елюцію. Основні гіпотези про походження вірусів зводяться до альтернативи: 1) віруси є нащадками первісних форм життя; 2) віруси мають ендогенне походження і є генами, що відокремилися, чи іншими клітинними структурами, які стали автономними і 3) від бактерій .

Відповідно до першої гіпотези (автори: радянські вірусологи А.Смородінцев, А.Кривицький, В.Жданов, 1953), віруси є нащадками первісних протобіонтів, що пристосувалися до паразитичного способу життя в первісних клітинних формах, які з’явилися пізніше. Згідно цієї гіпотези, віруси є нащадками древніх до клітинних форм життя - протобіонтів, які збереглися до наших днів як примітивні організми і навіть прогресують внаслідок переходу до паразитичного існування. Протобіонти дали початок, з одного боку, клітинам, а з другого - вірусам, котрі з часом поселилися в клітинах і пристосува­лися до існування в них. Очевидно, РНК-вмістні віруси є найдревнішими, а ДНК-вмістні - утворилися пізніше. Майже всі віруси рослин містять РНК, а рослини, як відомо, з’явилися на Землі раніше ніж тварини. В подальшому віруси еволюціонували разом із своїми господарями або змінювали їх. Цим і пояснюється різноманітність відомих сьогодні вірусів, а також їх пристосованість до паразитування в орга­нізмах певних видів. На всіх етапах еволюції органічного світу був можливий обмін вірусами між різними таксономічними групами організмів, включаючи рослин і тварин. Тому існують групи близьких вірусів, які вражають філогенетично далеких господарів. Наприклад, арбовіруси здатні розмножуватися в організмі як хребетних, так і безхребетних тварин (членистоногих). Такі родини вірусів тварин, як рабдо- і реовіруси, містять в своєму складі представників, що вражають рослин.

Такий спосіб життя міг продовжуватися протягом тривалих періодів, і сучасні віруси являють собою нащадки багатьох первісних форм життя. Подальша еволюція їх відбувалася по двох шляхах відповідно двом напрямкам розвитку органічного світу (прокаріоти, еукаріоти). Поява одноклітинних, а пізніше багатоклітинних рослин супроводжувалося пристосуванням найдавніших, вірусів до внутрішньоклітинного паразитування в них, і віддаленими нащадками їх є віруси вищих рослин. Поява одноклітинних, а потім багатоклітинних тварин супроводжувалося еволюцією їх вірусів, нащадками яких є нині існуючі віруси тварин. Окреме розгалуження - віруси прокаріот (фаги).

На всіх етапах еволюції органічного світу був можливий обмін вірусами як між близькими, так і між далеко віддаленими таксономічними групами, включаючи обмін вірусами між рослинами і тваринами. Цим пояснюється існування груп подібних вірусів, що уражають філогенетично далеких хазяїнів, наприклад реовіруси тварин і віруси пухлин рослин. Однак це гіпотеза залишає багато питань. Вона не дозволяє пояснити причини розмаїтості генетичного матеріалу у вірусів.

Гіпотезу ендогенного походження вірусів розділяють більшість вірусологів у зв'язку з нагромадженням фактів про архітектуру і репродукцію вірусів. Вона була висловлена Лурія і Дарнелом (1967) і говорить про те, що віруси - компоненти клітини, які якимось чином відокремилися від компонентів клітини, зокрема генів або клітинних органел, що набули відносної автономності і стали внутрішньоклітинними паразитами. Ця гіпотеза допускає, що деякі ДНК-вмістимі віруси цілком могли виникнути з епісом у результаті придбання генетичної інформації, необхідної для побудови біологічного чохла. Свіфт і Уолтенхоум (1969) вважають, що деякі віруси могли виникнути з таких клітинних органел, як хлоропласти і мітохондрії, що, імовірно, самі пішли від бактерій. Дрібні віруси, можливо, пішли з компонентів клітин хребетних, у той час як герпес-, покс- і, імовірно, аденовіруси мають інше походження. Ця гіпотеза, котру назвали гіпотезою “блукаючих або оскаженілих генів”, має найбільше прихильників. Різні віруси могли утворитися від нуклеїнових кислот, епісом, хлоропластів, мітохондрій. Але вони виникали і еволюціонували разом з клітинними формами життя. Будучи, з одного боку, автономними генетичними структурами, а з дру­гого - нездатними розмножуватися поза клітинами, віруси протягом біологічної еволюції пройшли настільки різноманітними шляхами свого розвитку, що існуючі в наш час різні групи вірусів поліфілогенетичного походження, тобто не мають єдиного спільного предка. Проте універсаль­ність генетичного коду поширюється і на віруси. Це свідчить, що віру­си є породженням органічного світу Землі.

Згідно третьої гіпотези, віруси є нащадками бактерій, які зазнали регресивної еволюції: бактерія фільтрівна форма бактерії фільтрівний вірус. Розмножуючись у клітинах господаря і дістаючи го­тове живильне середовище, бактерії спрощували свою організацію і втрачали як непотрібні окремі ферментні системи та здатність до са­мостійного обміну речовин. Звільнившись від оболонки, котра перешкоджала подальшій еволюції, утворений вірус міг вільно приєднувати компоненти клітини-господаря і використовувати її ферменти для синтезу потрібних речовин. Рикетсії та хламідії, будучи внутрішньоклітинними паразита­ми, становлять перехідну ланку між бактеріями і вірусами.

Розуміння природи вірусів як автономних генетичних структур зближує гіпотези їх походження і дає можливість зробити два важливі висновки. По-перше, вірусам належить суттєва роль факторів еволюції органічного світу. Долаючи видові бар’єри, віруси можуть переносити окремі гени або групи генів та інтегруватися з геномом клітини. По-друге, є всі підстави визнати не тільки продовження еволюції вже існуючих груп вірусів, але й допустити можливість виникнення в наш час або в усякому разі в недалекому історичному минулому нових груп вірусів. Це мимоволі спадає на думку при дослідженні таких вірусних інфекцій, як грип, гепатит В, СНІД, Ебола, губкоподібні енцефалопатії. Проблема природи, походження та еволюції вірусів, будучи фундаментальною проблемою теоретичної біології, є водночас прикладною проблемою, оскільки з різним її розумінням пов’язаний вибір стратегії і тактики боротьби з вірусними інфекціями тварин і людини.

Різні групи вірусів нерівномірно розподілені в органічному світі. Віруси воістину убіквітарні (повсюдні), і, імовірно, немає жодного біологічного виду, починаючи з мікоплазм і амеб і кінчаючи квітковими рослинами і приматами, які б не були заражені вірусами.

ПРО ПРІОНИ І ВІРОЇДИ

Крім хвороб, які викликають віруси, є незвичайна група захворювань центральної нервової системи — підгострих спонгіозних трансмісивних енцефалопатій (ПСТЕ) - скрепі (захворювання овець і кіз), трансмісивна енцефалопатія норок, губчаста енцефалопатія ВРХ і чотири хвороби людини: куру - ендемічне захворювання жителів гірських районів Нової Гвінеї, хвороба Крейтцфельда — Якоба, синдром Герстманна — Стрейсслера і хвороба Альцгеймера — розповсюджена форма старечого слабоумства. Усі перераховані захворювання віднесені до групи повільних інфекцій. Вони характеризуються тривалим інкубаційним періодом, що може продовжуватися місяці, роки, а то і десятки років; у цей час у зараженої людини чи тварини немає ніяких симптомів. Коли ж починається власне хвороба, вона неухильно прогресує і звичайно призводить до загибелі організму.

У 1966 р. Гайдушек, Г. Гіббс молодший і М. Елперс повідомили про те, що збудником куру можна заразити мавп. Через два роки Гайдушек і Гіббс показали, що хвороба Крейтцфельда — Якоба, а також синдром Герстмана — Стрейсслера можуть також передаватися мавпам.

Подібність клінічних і патологічних ознак скрепі, куру, хвороби Крейтцфельда — Якоба і синдрому Герстманна — Стрейсслера наводить на думку про близьке споріднення цих хвороб. По-перше, початкові симптоми скрепі, куру і синдрому Герстманна — Стрейсслера — утруднення при ходьбі і втрата координації, що свідчать про порушення діяльності мозочка. Ні при одній з цих хвороб не спостерігається ні запального процесу, ні пропасного стану, склад спинномозкової рідини і число клітин у ній залишаються нормальними. Це свідчить про те, що імунна система не реагує на збудників зазначених хвороб. Патологічні зміни при цих хворобах відмічаються в межах центральної нервової системи, і характерна ознака — ненормальне розмноження астроцитів (опорних клітин мозку). У нейронах зменшується кількість дендритних шипиків, важливих для передачі нервових імпульсів.

Найбільш розповсюджене з цих захворювань — скрепі — було вперше описане в Англії ще в XVIII в. Хворіють здебільшого вівці старше 4—4,5 років. У хворих тварин спочатку з'являється розлад координації рухів і шкірна сверблячка, що змушує їх безупинно чухатися (звідси і назва: англ. to sсrар). Потім настають паралічі і через кілька місяців загибель тварин.

Усі захворювання групи ПСТЕ мають не тільки подібну симптоматику, але і схожу патоморфологічну картину: деградацію мозкових нейронів, розростання гліальних клітин і нагромадження так називаного мозкового амілоїду. Хоча ці хвороби і не входять у число найважливіших медичних і ветеринарних проблем (головним чином тому, що зустрічаються порівняно рідко), їх вивчення вже більше 50 років складає одну з фундаментальних задач вірусології, а природа їх збудників — одну із самих загадок цієї науки.

Чим же відрізняються ці збудники від інших, звичайних вірусів?

Тривале вивчення збудників ПСТЕ показало, що вони майже по всіх ознаках так чи інакше відрізняються від класичних вірусів, що і відбилося в іншійїх назві — «неканонічні віруси». Результати останніх років змушують цілком серйозно говорити про можливість повної відсутності нуклеїнових кислот у цих агентів. А оскільки збудники ПСТЕ володіють такими важливими ознаками будь-якого живого організму, як спадковість і мінливість, необхідно зрозуміти, як співвідноситься ця можливість з основними принципами біології.

У 1971 р. Т. Динер відкрив віроїди— агенти, що викликають ряд хвороб рослин. Віроїди, як і пріони, — це нові класи субвірусних збудників хвороб. Вони позбавлені оболонки, представляють ковалентно замкнуті кільцеві молекули РНК, що складаються з 246—371 нуклеотидів, не інкапсидовані, ММ РНК 130 кД. У клітинах хазяїна віроїди локалізовані в ядрах; їх можна виділити як вільні нуклеїнові кислоти разом з іншими РНК і білками.

В даний час виділені і вивчені віроїди які вражають бульби картоплі, цитрусові, хризантеми, плоди огірків, томатів. Не виключене існування віроїдів, що уражають тварин і людей.

Геноми віроїдів дуже малі. Збудник. Який вражає бульби картоплі є одним з найбільш великих. Він складається з 359 нуклеотидів. Висловлено припущення про те, що віроїди походять з генетичного матеріалу хазяїна і представляють приклад аутоіндукуючих регуляторних молекул. Ці порівняно дрібні РНК із ММ близько 100000 Д, позбавлені якої-небудь оболонки, не кодують ніяких білків (таких розмірів вистачило б для кодування лише коротких поліпептидів) і, мабуть, реплікуються при участі ферментів рослинної клітини. Протягом деякого часу висловлене Т. Динером припущення, що збудники ПСТЕ являють собою віроїди, що уражають тварин, було дуже популярно.

Однак незабаром з'ясувалося, що впливу, цілком ефективно інактивуючи віроїди, зокрема ферменти, які руйнують РНК (рибонуклеази), на агент скрепі не впливають.

Значно пізніше виявилося, що агент скрепі поводиться, як білок з ММ не менш 16000 Д і не більш 50000 Д. Усі фактори, специфічно інактивуючі нуклеїнові кислоти (нуклеази, двовалентні катіони й ін.), не впливали на інфекційність агента скрепі; а фактори, що діють тільки на білок (протеази, денатуруючі агенти), навпроти, різко знижували інфекційність. На цій підставі С. Прузінер висловив припущення, що агент(и) ПСТЕ відносяться до зовсім нового класу патогенів, що не мають у своєму складі нуклеїнової кислоти, але мають необхідний для прояву інфекційності білок. Для позначення об'єктів цього класу С. Прузінер запропонував термін «пріон»(по транслітерації початкових букв перших двох слів у словосполученні protein infections particle—білкова інфекційна частка, англ.).

Група С. Прузінера опублікувала результати своїх досвідів, що стати початком вирішального прориву у вивченні структури і шляхів реплікації пріонів. По-перше, дослідникам удалося, нарешті, отримати антитіла проти білка пріону. По-друге, знов-таки використовуючи значні кількості очищеного білка пріону, С. Прузінер і його колеги визначили послідовність перших 15 амінокислотних залишків у його поліпептидному ланцюгу. Порівняння цієї послідовності з усіма відомими зараз амінокислотними послідовностями білків поки не виявлено яких-небудь «родичів» пріону.

Як же відтворюються пріони в організмі людей і тварин? Про це існують декілька гіпотез. Перша з них передбачає очевидне порушенням «центральної догми» молекулярної біології, сформульованої у свій час Ф. Криком і яка говорить, що генетична інформація передається тільки від нуклеїнової кислоти до білка і ніколи — у протилежному напрямку. Очевидно, у клітинах нині існуючих організмів дійсно відсутні механізми «зворотної трансляції» (якщо ж такі механізми є, те треба визнати, що ми навіть віддалено не можемо собі представити принципів їхньої роботи). Таким чином, під час відсутності прямих підтверджень цю гіпотезу варто розглядати як надзвичайно малоймовірну.

Друга гіпотеза посилається на нематричний автокаталітичний синтез білка пріону. Нематричний синтез пептидів у клітині, узагалі говорячи, відомий: таким шляхом синтезуються, наприклад, деякі антибіотики пептидної природи. Однак випадки нематричного самовідтворення білка невідомі, а створення такого механізму — винятково складна задача, особливо для білка, поліпептидний ланцюг якого складається не менш чим з 300 амінокислотних залишків.

Таким чином, методом виключення прийшли до третьої гіпотези, відповідно до якої пріон - це клітинний білок, не синтезований в організмі (тобто ген, що кодує його, у нормі не працює). Потрапляючи в клітину, чужий пріон інактивує репресор гена, що знаходиться в хазяїна, і тим самим включає цей досі мовчавший ген. Імовірно, як репресія, так і активація гена пріону здійснюються на транскрипційному рівні, коли йде самовідтворення, реплікація нуклеїнової кислоти. Придушення його експресії в нормі повинно бути дуже надійним. Усі спроби викликати у тварин ПСТЕ уведенням високих доз суспензії нормального мозку ні до чого не привели. Крім того, тому що в уражених клітинах білок пріону утвориться в дуже значних кількостях, концентрація відповідної мРНК також повинна бути досить високої. Відомо, що білок пріону міцно зв'язаний з мембранами уражених клітин. Напрошується аналогія з іншою системою, у якій мембранні білки впливають на метаболізм клітини. Мова йде про продукти ряду вірусних і клітинних онкогенів, що, взаємодіючи з клітинними мембранами, запускають складний і не цілком ще розшифрований ланцюг подій, що призводять до злоякісної трансформації клітини.

Очищені препарати пріонів скрепі містить один основний білок, позначений РrP. Гени, що кодують РrP, виявлені в нормальних тварин і людини, але не усередині інфекційних часток. Ген РrP локалізований на хромосомі 20.

Ще менше, ніж про механізми репродукції пріону, можна сказати про його функції в нормальній життєдіяльності тварин (якщо такі функції взагалі маються). Як уже відзначалося, у дорослих тварин у нормі ген пріону, очевидно, “мовчить”.

Зрозуміло, усе сказане про можливі шляхи реплікації пріону не більш ніж гіпотеза, причому ще слабко підкріплена експериментальними даними. Викладаючи ці розуміння, автори прагнули головним чином підкреслити два основних, досить загальні положення: по-перше, що маються в даний час дані про структуру і властивості пріонів змушують серйозно відноситися до можливого існування інфекційних агентів, що не містять нуклеїнової кислоти; по-друге, для побудовисхеми реплікації таких агентів не обов'язковий перегляд сформульованих у сучасній біології принципів передачі інформації в живих системах.

Останні досягнення в очищенні і вивченні білка пріону ясно вказують напрямок подальших досліджень. За допомогою антитіл проти цього білка можна визначити його точну локалізацію в тканинах уражених тварин і охарактеризувати утворені пріоном структури. Безсумнівно, на основі відомої амінокислотної послідовності частини білка з використанням словника генетичного коду будуть синтезовані кодуючі цю послідовність полінуклеотиди.

В міру успіхів у створенні нових методів дослідження розширювалося представлення про світ вірусів, їх природу, характері взаємодії з чуттєвими клітинами організму, переважних місцях локалізації і шляхах виділення їхз організму, особливостях противірусного імунітету, екології ряду вірусів, їхньої ролі в онкогенних процесах і еволюції ряду вірусних хвороб людини і тварин і ін.

Вірусологія – профілююча дисципліна медико-біологічних і ветеринарних наук. Чому вірусологія, що зародилася в надрах мікробіології, зробила за 50 років такий стрімкий зліт, ставши однією з ведучих і профілюючих дисциплін медико-біологічних і ветеринарних наук? Цьому сприяв ряд обставин.

По-перше, у міру скорочення ролі бактерій, найпростіших і грибів в інфекційній патології людини і тварин (бруцельозу, туберкульозу, сифілісу, трахоми, бешихи свиней, пастерельозу, емфізематозного карбункула, сибірки й ін.), для профілактики і лікування яких на озброєнні медичної і ветеринарної служби маються надійні біологічні і хіміотерапевтичні препарати, відносна питома вага вірусів в інфекційній патології зросла. Проти багатьох вірусних хвороб ветеринарна і медична науки ще не створили подібних біологічних препаратів, а хіміотерапія вірусних хвороб робить лише перші кроки. Тільки один ящур сільськогосподарських тварин може нанести такий колосальний економічний збиток, що у багато разів перевершує збиток, що завдають сибірка, бешиха і багато інших бактеріальних інфекцій, разом узятими. Не випадково проти таких інфекцій, як грип і ящур, створені міжнародні координуючі боротьбу організації і спеціалізовані вірусологічні інститути.

По-друге, загальновизнано, що вірус-незалежна категорія нижчої ступіні життя. Завдяки відносної простоті,їх широко використовують як біологічні моделі в молекулярній біології, генетиці, генній інженерії, біохімії, імунології й ін. Відомо, що фундаментальні відкриття в області біології були зроблені завдяки використанню як модель деяких вірусів бактерій і рослин. Саме в ті роки (1956—1960) вивчення вірусів набуло двоякого значення: більш чітко визначилась роль їх як етіологічних агентів більшості інфекційних хвороб людини, тварин і рослин, і, друге, вірусологія як наукова дисципліна сприяла розвитку багатьох біологічних дисципліни - генетики, молекулярної біології, онкології, імунології й ін. Саме ця друга сторона значення вірусології поставила її в ряд міждисциплінарних галузей науки.

З 1953 р. зроблені такі фундаментальні відкриття, як розшифровка структури ДНК, механізму її реплікації, установлення мРНК, розкриття механізмів синтезу білка, ролі рибосом, з'ясування способів генетичної регуляції і розшифровка генетичного коду. Дослідження останніх років дозволили виділити індивідуальні структурні гени й установити роль деяких білків. Успіхи генної інженерії дозволяють прогнозувати використання новітніх методів молекулярної біології в медицині, агрономії й інших прикладних галузях біології.

З іншого боку, методи біофізики, молекулярної біології і генетики дозволили поглибити представлення про природу вірусів. Дискусії минулих років по цієї насущній проблеміне були особливо плідними, тому що здебільшого сторони, що сперечалися не оперували фактами, добутими лише в наступні роки за допомогою нових методів фізики, хімії, біохімії, кристалографії й електронної мікроскопії. Саме завдяки цьому за останні 20 років у новому світлі стали перед нами процеси репродукції ДНК- і РНК- містких вірусів.

Румунський вірусолог проф. С. Ніколау у свій час висунув цікаву думку: вірусологія має таке ж значення для біології, як атомна фізика для класичної фізики. Це дуже точна аналогія, особливо в області молекулярної біології, що досліджує структуру і функцію основних життєво важливих молекул; віруси є найпростішими моделями для вивчення основної проблеми молекулярної біології — зв'язку між генетичною функцією нуклеїнової кислоти і будовою білка.

Стрімкий розвиток генетики протягом трьох останніх десятиліть було б немислимо без залучення вірусології, що представляє виняткові моделі для вивчення молекулярних механізмів спадковості і її мінливості. Поява і розвиток молекулярної генетики зв'язані з вивченням пневмококів, бактеріофагів, вірусів тварин і рослин, переваги яких складаються у швидкості розмноження в інфікованій клітині. Деякі віруси, особливо РНК-місткі, мають унікальний по простоті будови геном; з використанням цих вірусів удалося вивчити характер мутацій і зв'язати хімічні зміни, що відбуваються в геномі, зі складом синтезованих білків і фенотипом вірусу.

По-третє, за останні роки встановлено, що серед молодняку (особливо телят) у господарствах промислового типу широко поширені гострі респіраторні і кишкові хвороби, що часто викликають великий відхід. Поглиблене вивчання етіології їх розкрило разючу картину різноманіття вірусних агентів, здатних викликати так названі пневмоентерити, диспепсії і т.п. Виявилося, що в появі спалахів таких захворювань тісно взаємодіють інфекційні віруси і стресові фактори, причому інфекційні агенти частіше виступають у цій ролі не поодинці, а в поєднанні з іншими вірусів чи умовно-патогенними бактеріями, а також хламідіями. Тільки професійно грамотна лабораторна діагностика з застосуванням спеціальних діагностичних наборів централізованого виготовлення дозволить практичному лікарю лабораторії розібратися в цьому хаосі патогенних агентів, зробити епізоотологічний аналіз, прогноз і на підставі цих даних провести раціональні заходи загальної і специфічної профілактики.

По-четверте, окремі види патології (уроджені виродки, пороки розвитку й ін.), де роль вірусів навіть не підозрювалась, зненацька виявилися ділом вірусологів. У медичній практиці, наприклад, установлено, що віруси є однією з причин внутрішньоутробної патології людини. Вірус краснухи викликає уроджені каліцтва; якщо він не викликає загибелі плоду, то може порушувати формування його органів. Епідемія краснухи 1964 р., що охопила багато штатів США, супроводжувалася високою захворюваністю вагітних жінок, у результаті чого в цілому по США було зареєстровано більш 40 тис. мертвонароджень і народжень дітей з різними аномаліями розвитку. Тому проблема профілактики уродженої патології, пов'язаної з краснухою, у 1966 р. була висунута Всесвітньою організацією охорони здоров'я як одна з найважливіших задач сучасної медицини.

Роль вірусів у перинатальній патології тварин вивчена ще недостатньо. Тератогенна дія вірусів спостерігається й в інфекційній патології тварин: вірус чуми свиней часто викликає мертвонародження і муміфікацію плодів; вірус діареї великої рогатої худоби - гіпоплазію мозочка новонароджених телят; вірус інфекційного бронхіту — патологічну форму яєць; вірус СМЕДІ — мертвонародження, муміфікацію, безплідність; вірус ІРТ ВРХ — пороки розвитку, сліпоту і т.п. На жаль, дана проблема у ветеринарній вірусології ще не знайшла належної уваги і по ній недостатньо ведуться наукові дослідження.

Близько 10 років тому Катаріна Фабрикант (Корнельський університет) інфікувала ниркові клітки кішок герпесвірусом кішок і спостерігала, що вони не тільки не припиняли рости і поділятися, але накопичували кристали холестерину. Ці результати привели до думки, що подібні віруси можуть бути причиною виникнення атеросклерозу в людини, довгостроково зберігаючись в стінках артерій, час від часу порушуючиїхцілісність з утворенням відкладень. Досліди з вірусом Марека на курях показали, що вірус змінює жировий обмін в клітинах артеріального епітелію, що призводить до звуження артерій. Вивчення впливу людського цитомегаловірусу (ЦМВ) на клітини епітелію артерій людини в культурі вказало на активацію клітин відкладенням у них холестерину. Гіпотезу виникнення атеросклерозу в людини в зв'язку з латентною ЦМВ-інфекцією підтримали американські вірусологи з урахуванням проблеми ЦМВ-вакцинації немовлят в майбутньому.

В останні роки накопичуються повідомлення про роль ентеровірусів у гострих серцево-судинних захворюваннях у дорослих людей, гострих і хронічних панкреатитах, захворюваннях нирок, орхітах, захворюваннях очей, внутрішньоутробних ураженнях плоду й ін.

Надзвичайно важко довести вірусну етіологію спорадичних хронічних захворювань. Тільки різнобічні дослідження, підтверджені в інших лабораторіях, можуть бути основою для судження про етіологічну ролі вірусів у хворобах з неясною етіологією, і які ще сьогодні досліджуються лікарями -неінфекціоністами.

По-п'яте, за останні два десятиліття з кишечнику і респіраторного тракту клінічно здорових тварин виділено безліч вірусів, що відносяться до різних таксономічних груп, патогенна роль яких дотепер ще точно не встановлена. Чи це представники нормальної вірусофлори людину і тварин, чи до визначеного часу ці нешкідливі агенти поводяться як нормальні симбіонти, і лише під впливом визначених обставин, чи в сполученні з іншими агентами вірусної і бактеріальної природи вони раптом «виявляють себе».

Змінилося представлення і про екологію ряду вірусів, серед яких усе ще перше місце займає грип. Вірус грипу вперше був виділений більш 70 років тому в свиней. Але він як і раніше вселяє страх медикам, постійно змінюючи свої молекулярні структури. Віруси грипу вислизають від дії імунної системи людини за рахунок швидкої зміни антигенних детермінант. Тому вакцини, що бувають (відносно) ефективні зараз, через кілька років зовсім втрачають свої захисні властивості.

Іноді родинні віруси грипу обмінюються генами, а може виникнути новий тип вірусу — гібрид, що немов іскра в стозі сухого сіна поширюється серед населення, що не володіє імунітетом проти нього.

Зараз більшість людей розглядають захворювання грипом як просте триденне нездужання, ніхто не думає про нього як про смертельну хворобу. Але тінь спогаду про важкі і масові епідемії минулого незримо витає над містами, де вивчають грип: від Нью-Йорка до Мельбурна, від Лондона до Москви. Під час епідемії грипу 1918—1919 р. у світі загинуло 20 млн. чоловік, а перехворіло грипом близько 2 млрд. Дотепер ніхто не знає, чому вірус грипу, що бушував у 1918 році виявився таким згубним. Від нього гинули як молоді, добре треновані, здорові люди, так і класичні жертви грипу: старі, люди з ослабленим здоров'ям, грудні діти.

Чи може повторитися подібна епідемія? Як вважає Джон Монтан, «це може трапитися навіть завтра», якщо взяти до уваги разючу здатність цього вірусу до міжвидової міграції. Так, у лютому 1980 р. відбувся наступний приклад, що підтверджує таку імовірність. Тоді відбувся лиховісний (по своїх наслідках) інцидент між людиною і твариною. Під час огляду в ізоляторі інституту експериментальної патології недалеко від Рейк'явіка (Ісландія) американським вірусологом Робертом Уебстером порожнини рота в хворого тюленя, що мав всі ознаки грипу — сльозаві очі, нежить, перекірлива тварина несподівана «пчихнула» асистенту-ісландцю в обличчя. У ході дослідів тюленю був введений вірус грипу типу H7N7, що лютував на узбережжя Нової Англії й уражав легені тюленів, причому з дуже важкими наслідками.

Вірус H7N7—збудник особливо небезпечної форми грипу в птахів курячої чуми. Ця хвороба убиває курей протягом 48 годин у результаті руйнування центральної нервової системи. Асистент заразився потенційно смертельним вірусом від тюленя і незабаром помер.

Не менш важливий з епізоотологічної точки зору і факт міграції людських штамів вірусу грипу у тваринний світ. Минуле представлення про відособленість вірусу грипу людини від світу тварин відійшла в лету. Зараз під час широких епідемій грипу людини вірус А2 удається виділити від свиней, коней, великої рогатої худоби, птахів і собак. Міжвидова міграція вірусу грипу, його антигенний «дрейф» і стрибок («шифт»)—встановлений і загальновизнаний факт, що не викликає навіть дискусій. Тому проблема грипу перетворилася з медичної в медико-ветеринарну.

І нарешті, нагромадилися незаперечні докази того, що багато пухлинних хвороб викликаються вірусами, як ДНК, так і РНК (онковирусы). Великий потік інформації з онкогенної потенції вірусів,механізмам трансформації й іншому узагальнений у ряді спеціальних монографій. Зараз проблема лейкозу великої рогатої худоби розглядається як проблема вірусологічна. Добуто багато цікавих фактів по онкогенних вірусах, трансформуюча активність яких може зберігатися навіть при інактивації більшої частини вірусного генома. У трансформованих клітинах удалося установити наявність молекул нуклеїнових кислот, гомологічних вірусним. Отримано переконливі докази інтеграції генома пухлинних ДНК-містких вірусів з геномом клітини. В онкогенних РНК – містких вірусів виявлений раніше невідомий фермент - РНК- залежна ДНК полімераза (зворотна транскриптаза), яка каталізує синтез ДНК на матриці РНК у частини цистронів вірусного генома. Ці дослідження визначають нові шляхи вивчення молекулярних механізмів вірусного канцерогенезу. З'ясування причин виникнення злоякісних захворювань людини, від яких в усьому світі щорічно гине близько 5 млн. чоловік, залишається однією з найважливіших проблем сучасної біології і медицини.

Але віруси як вороги людини і тварин можуть іноді зробити людям неоціненну послугу. Ще не написаний розділ про використання вірусів у біологічній боротьбі з комахами. Так, повідомлялося (1987 р.) про виділення двох вірусів із клопів Triatoma infestans — переносників хвороби Чагаса (Тгурапоsoma cruzi). Інокуляція вірусу здоровим комахам призводила до 100%-ної загибелі останніх протягом 24 годин, що свідчить про можливість використання цих вірусів для біологічної боротьби з клопами (О. A. Muscio і ін., 1987).

На початку 2004 року в Інтернеті з’явилося сенсаційне повідомлення про можливість терапії меланоми шкіри людини простим герпесвірусом. Для цього в меланоми інокулюють вірус і це призводить до розсмоктування новоутворення.

Крім вірусів, виявлена особлива форма життя - віроїди — це унікальні патогени рослин, що представляють собою РНК із молекулярною масою 100—130 тис. Д, що не мають білкової оболонки. Сьогодні відомі віроїди веретеноподібних бульб картоплі (PSTV), шкірки цитрусових (CEV), затримки росту хризантем (CSV), плямистого хлорозу хризантем (ChCMV). Обоє віроїди хризантем накопичуються в рослині до високих концентрацій. Нуклеотидна послідовність РНК віроїдів не залежить від хазяїна. В даний час розшифровані нуклеотидна послідовність і вторинна структура віроїда веретеноподібності бульб картоплі. Препарати віроїда містять 99% односпіральних, ковалентно закритих циклічних молекул РНК. Віроїд є ковалентно закритим кільцем із 359 рибонуклеотидів. Запропоновано оригінальний метод очищення їх. Не менш цікавий факт відкриття пріонів — збудників таких «повільних інфекцій», як скрейпи, куру, хвороби Крейтцфельда — Якоба й ін.

Досить назвати дві-три проблеми, радикального рішення яких поки немає. У боротьбі з грипом, схоже, вичерпані можливості сучасної вірусології. Крім достатньої ефективності грипозних вакцин (ми не можемо поки угадати звивисті шляхи мінливості вірусів грипу), за бортом профілактики залишається близько 200 вірусів, що викликають респіраторні, онкогенні, тератогенні, імунодефіцитні, нейрогенні і загально септичні захворювання.

 

Ветеринарна вірусологія, її досягнення і завдання в діаг­ностиці і профілактиці вірусних хвороб тварин. Вірусні інфекції сільськогосподарських тварин становлять сер­йозну проблему ветеринарної медицини у зв'язку з убіквітарністю вірусів, різноманітністю шляхів їх передачі, частим виникненням їх різних асоціацій, появою нових вірусних хвороб, відсутністю специфічних та ефективних засобів специфічної профілактики при багатьох захворюваннях. Економічні збитки, спричинені вірусними інфекціями, можуть бути дуже великі. Вони обумовлені загибеллю тварин, зниженням продуктивності, зменшенням сировинних ресурсів держави, скороченням експорту худо­би і тваринної сировини. Великих затрат вимагають карантинні заходи, які нерідко перевищують безпосередні збитки від загибелі тварин, оскільки обмежують або навіть повністю припиняють економічні зв'яз­ки господарств і навіть держав. Особливо небезпечні такі хвороби, як ящур, чума ВРХ, лейкоз ВРХ, класична та африканська чума свиней, ньюкаслська хвороба, губчаста енцефалопатія ВРХ. Тому розробка нових, більш ефективних і вдоско­налення існуючих методів діагностики і специфічної профілактики являється важливим завданням ветеринарної вірусології.

Лабораторна діагностика вірусних хвороб тварин і людини зроби­ла за останні два десятиріччя великий крок уперед. На зміну за­гальноприйнятим серологічним реакціям (РН, РЗГА, РНГА, РЗК, РДП тощо) приходять високочутливі й експресні методи імуноферментного і радіоімунного аналізу, молекулярної гібридизації, полімеразна ланцюгова реакція та ін. Заміна у традиційних діагностикумах поліклональних антитіл на моноклональні з прогресом на шляху створення діагностичних препаратів нового покоління. Одержані гібридоми, які синтезують моноклональні антитіла до вірусів африканської чуми свиней, венесуельського енцефаломієліту коней, сказу, лейкозу ВРХ, грипу А, геморрагічної хвороби кролів та багатьох інших збудників.

Моноклональні антитіла широко застосовують не тільки для вдосконалення методів лабораторної діагностики, але й технології виготов­лення вакцин (так звані антиідіотипові вакцинні препарати), для вивчення антигенної структури вірусів, патогенезу та імуногенезу при вірусних інфекціях. За розробку методу одержання моноклональних антитіл Дж. Келер (Німеччина) і Ц.Мільштейн ( Велика Британія) отримали в 1984 р. Нобе­лівську премію.

Для експрес-діагностики вірусних хвороб інтенсивно розробля­ються методи молекулярної гібридизації нуклеїнових кислот і полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР), які базуються на індикації вірус­них геномів безпосередньо у досліджуваному матеріалі. Важливою перевагою цих методів є можливість виявити вірусні нуклеїнові кислоти в тих пробах, в яких вірус вже втратив інфекційні та антигенні властивості. Методи не замінимі для індикації вірусів, що не культивуються в лабораторних умовах, а також персистуючих вірусів і провірусів. ПЛР може принести велику користь при дослі­дженні проб з об'єктів довкілля, оскільки такі проби дуже важко вивчати через сильну контамінацію різноманітними мікроорганізмами. К.Б.Мюлліс (США), який розробив ПЛР у 1985 р. був удостоєний Но­белівської премії.

В лабораторній діагностиці вірусних хвороб перспек­тивним являється рестрикційний аналіз у поєднанні з методом секвенування. Вони дозволяють скласти фізичні карти вірусних геномів з точністю до одного нуклеотиду, що гарантує точну типізацію близькородинних вірусів. Рестрикційний аналіз має велику цінність для стандартизації і контролю біопрепаратів.

За, останні десятиліття відбувся значний прогрес у специфічній профілактиці вірусних інфекцій. Крім традиційних живих та інактивованих цільновіріонних вакцин, створені сучасні субодиничні вакцини, що складаються тільки з протективних вірусних антигенів, які викли­кають утворення віруснейтралізуючих антитіл. Проте імуногенність субодиничних вакцин, як правило, нижча, ніж у цільновіріонних. Так, імуногенність гемаглютиніну вірусу грипу А у складі цільних віріонів у 100 разів вища у порівнянні з вільним гемаглютиніном і в 10⁵ разів перевищує імуногенність мономерного поліпептиду, синтезованого в бактеріях. Це пов’язано з конформаційними відхиленнями білкових макромолекул. Для підвищення імуногенності субодиничні вакцини необхідно вводити з ад’ювантами та імуномодуляторами або конструювати їх у вигляді віросом, включаючи протективні білки вірусів у ліпосоми.

Широкі можливості і перспективи для конструювання і промисло­вого виробництва вірусних вакцин відкриває генна інженерія. Рекомбінантні вакцини конструюють на основі вірусу вісповакцини, в геном якого вбудовують гени протективних білків вірусів (гепатиту В, грипу А, сказу, хвороби Ауескі, везикулярного стоматиту, ньюкаслської хвороби). Перспективними є ДНК-вакцини, що являють собою плазміди із вбудованими генами протективних вірусних білків. Технологія рекомбінантної ДНК відкриває широкі можливості в плані отримання вакцин. На основі вірусу вісповакцини розроблена полівалентна вакцина проти гепатиту В, грипу А, простого герпесу і малярії.

У медичній і ветеринарній практиці принципові труднощі визначаються на шляху одержання вакцини проти гепатитів А і В, африканської чуми свиней, діареї, лейкозу великої рогатої худоби й ін., і спроби обійти їх шляхом синтезу антигенних детермінант не виправдали надій, що покладаються на цей напрямок десяток років тому. У зв'язку з установленою мінливістю вірусів СНІД, АЧС, ІНАН, алеутської хвороби норок не припиняються суперечки про принципову можливість одержання вакцин проти цих інфекцій. Багато чого, звичайно, можуть дати методи генної інженерії. Але стосовно до таких проблем, як грип і гострі респіраторні захворювання, гепатит А, СНІД, АЧС, ІНАН і АХН, мова йде не про застосування нової біотехнології чи удосконалення її методів, а про пошуки принципово нових, важко передбачуваних чи зовсім не передбачуваних підходів для вирішення багатьох проблем.

Більш інтенсивним повинне бути планування і проведення фундаментальних досліджень по вірусології, звичайно, на основі новітньої техніки, з урахуванням сучасного розвитку молекулярної біології і генетики, цитології й імунології, даючи достатній простір новим оригінальним напрямкам. Варто також подбати про те, щоб розвиток вітчизняної вірусології йшов єдиним фронтом з дослідженнями вчених усього світу.

За останні десятиліття далеко сягнула лабораторна діагностика вірусних хвороб людини і тварин. На зміну загальноприйнятим рутинним серологічним реакціям (РН, РЗГА, РДП, РНГА й ін.) приходять методи, що вже користуються великим визнанням, імуноферментного аналізу, електронної мікроскопії, імуноелектронної мікроскопії, радіоімунології, ідентифікації типів вірусу за допомогою моноклональних антитіл, а для експрес-діагностики — за допомогою гібридизаційних зондів, ПЛР і ін.

Видання електронного посібника «Ветеринарна вірусологія» обумовлене не тільки новизною інформації про віруси як унікальних представниках царства «Vira», але і фундаментальністю досліджень по загальній, медичній і ветеринарній вірусології. Розвиток фундаментальних досліджень по вірусології не тільки важливий сам по собі як пізнання природи вірусів, їхньої репродукції, з'ясування впливу на клітини хазяїна, ролі еволюції біосфери, але і диктується необхідністю з'ясування багатьох, поки незадовільно вирішених задач цієї наукової дисципліни, спрямованої на охорону здоров'я тварин.

 

 

ХІМІЧНИЙ СКЛАД І ФІЗИЧНА СТРУКТУРА ВІРУСІВ

Віруси — облігатні внутрішньоклітинні паразити тварин, рослин, комах, бактерій, грибів, найпростіших і інших живих істот. Це неклітинні форми життя, що володіють власним геномом і здатні до відтворення лише в клітинах більш високоорганізованих істот. Вони мають дві форми життя: позаклітинну, чи спочиваючу, і внутрішньоклітинну, що розмножується (репродукується), чи вегетативну. Синонімами позаклітинної форми є: «вірусна частка», «вірусний корпускул», «віріон», синонімом внутрішньоклітинної форми — «комплекс вірус-клітина».

ОДИНИЦІ ВІМІРЮВАННЯ МАСИ І ДОВЖИНИ ВІРУСІВ. Одиниця маси. Маса віріонів іїх компонентів — нуклеїнових кислот, білків, ліпідів, вуглеводів — виміряється в дальтонах (Д). Для зручності використовуються похідні від дальтону одиниці — кілодальтон (КД), мегадальтон (МД), мілідальтон (мД): 1 Д = 1,67 ·10^-24 г; 1 КД =1000 Д; 1 МД=1000 КД = 10⁶ Д, 1 мД = 10 ^-3 Д.

Молекулярна маса (ММ) нуклеїнових кислот більшості вірусів, що мають односпіральну РНК, лежить у межах 2—4 МД, у вірусів, що мають двоспіральну РНК, вона досягає 15 МД. Мол. маса нуклеїнових кислот ДНК-містких вірусів коливається в більш широких від 1,5—2 МД у парвовірусів до 160—180 МД у поксвірусів.

Одиниця довжини. Віруси через невеликий розмір їх звичайно вимірювали в мілімікронах (ммк), але прийнята Міжнародна система одиниць (СІ) запровадила альтернативні методи виміру. По цій системі мікрон тепер називається мікрометром (мкм), мілімікрон — нанометром (нм). Деякі вчені для виміру дуже маленьких структур, таких, як капсомери вірусу, використовують як одиницю виміру ангстрем (А, чи АІ). Відносини між цими одиницями довжини наступні: 1 мкм = 10 ^-6 м; 1 нм = 10 ^-9 м; 1 мм = 1000 мікрометрам (мкм); 1 мкм = 1000 нанометрам (нм); 1 н = 10 ангстремам (А, чи АІ).

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ВІРУСІВ

Віріони просто організованих вірусів являють собою вірусну нуклеїнову кислоту, укладену в оболонку (капсид), що складається з повторюваних субодиниць (капсомерів). Кожен капсомер побудований з одного чи декількох білків, закодованих у геномі вірусу. Крім нуклеїнової кислоти і білків вони містять ліпіди і гліколіпіди, які здебільшого розташовуються в зовнішній (суперкапсидній) оболонці віріонів. До складу останніх часто входять глікопротеїди (гліколізовані білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані вуглеводні ланцюги), ліпопротеїди, найчастіше ациліровані білки (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки жирних кислот) і фосфопротеїди (білки, до поліпептидних ланцюгів яких ковалентно приєднані залишки фосфорної кислоти). Здебільшого ліпіди і гліколіпіди клітинного походження, за винятком, можливо, поксвірусів. Ліпіди не завжди розташовані в зовнішній оболонці віріону.

Вуглеводи, що входять до складу вірусних білків, являють собою полімерні ланцюги, синтезовані з мономерних ланок, що поставляються клітиною. Причому, у поксвірусів структура олігосахаридних ланцюгів залежить від структури білка, до якого вони приєднані.

Приєднання до вірусних білок залишків фосфорної і жирної кислот і вуглеводних ланцюгів здійснюється, як правило, клітинними ферментами, але специфічність приєднання залежить від структури білка.

Нуклеїнові кислоти являють собою лінійні полімери, що складаються з нуклеотидів. Нуклеотиди складаються з трьох частин: залишку фосфорної кислоти, вуглеводного залишку (дезоксирибози для ДНК, рибози для РНК) і азотистої основи. До складу ДНК входять азотисті основи тимін, аденін, гуанін і цитозін. До складу РНК звичайно входять уридін, аденін, гуанін, цитозін. Розмаїтість структури нуклеїнових кислот обумовлено різним порядком чергування в їх ланцюгах нуклеотидів.

ДНК являє собою двонитчасту молекулу, а РНК— однонитчасту. Двоспіральна ДНК - це клітинний геном, що виконує функції збереження і реплікації спадкоємної інформації. Односпіральна РНК представлена трьома класами молекул: 1) інформаційні РНК (іРНК), що утворюються в результаті транскрипції генома і які передають в геноме інформацію на білоксинтезуючий апарат клітини; 2) рибосомальні РНК, які є структурним елементом рибосоми;

3) тРНК, що доставляють амінокислоти до білоксинтезуючого апарату.

Молекули нуклеїнових кислот різної довжини, природно, розрізняються і по мол. масі. Так, мол. маса різних РНК коливається від десятків тисяч до мільйонів дальтон, а різних ДНК від мільйонів до сотень мільйонів і мільярдів дальтон. У деяких бактеріофагів мол. маса ДНК досягає 120—160 млн. Д. Це дуже великі молекули.

У 1950 році американський біохімік Э. Чаргафф визначив у клітинах різноманітного походження вміст усіх чотирьох органічних основ (А, Т, Г, Ц). Незалежно від походження двоспіральних ДНК вміст у них аденіну завжди дорівнює вмісту тиміну (А=Т, чи А:Т=1), а гуаніну - вмісту цитозіну (Г==Ц, чи Г:Ц==1). Звідси випливає, що сума А і Ц дорівнює сумі Г і Т чи (Г+Т) : (А + Ц) = 1. Ці співвідношення одержали надалі назву правил Чаргаффа. Правила Чаргаффа не поширюються на односпіральні ДНК. При аналізі іншого типу нуклеїнової кислоти - РНК (теж різного походження) зазначених закономірностей не спостерігалося.

ДНК звичайно побудована з двох полінуклеотидних ланцюжків, закручених спіралевидно одна навколо іншої. Основний вуглеводно-фосфатний кістяк обох ланцюжків ДНК розташований зовні спіралі, а органічні основи —усередині її, один проти одного. Обидва ланцюжки ДНК утримуються водневими зв'язками між парами основ А-Т і Г-Ц. Тільки при з'єднанні двох біциклічних молекул основ (А і Г) з однокільцевими (Т і Ц) може дотримуватися однакова відстань між ланцюгами. Така просторова відповідність пар основ (А-Т і Г-Ц) називається комплементарністю.

Вірусні нуклеїнові кислоти. Клітини всіх живих організмів містять два види нуклеїнових кислот ДНК і РHК. На відміну від клітин віруси містять лише один вид нуклеїнової кислоти — або РНК, або ДНК. І та й інша може бути носієм спадкоємної інформації, виконуючи в такий спосіб функції генома.

Вірусні нуклеїнові кислоти характеризуються разючою розмаїтістю форм. Вірусний геном може бути представлений як односпіральними, так і двоспіральними молекулами РНК і ДНК. ДНК може бути як лінійною, так і кільцевою молекулою.

Вірусні ДНК. Мол. маса вірусних ДНК варіює в широких межах від 10⁶ до 25·10⁷ Д. Найбільші вірусні геноми містять кілька сотень генів, а самі маленькі містять інформацію, достатню для синтезу лише декількох білків.

У вірусних геномах, представлених двоспіральними ДНК, інформація може бути закодована на обох нитках ДНК. Крім того, відомо, що у вірусних геномах зустрічається перекриття генів (використання частини інформації про один білок для кодування другого білка). Це свідчить про максимальну економію генетичного матеріалу у вірусів, що є невід'ємною властивістю їх як генетичних паразитів. У зв'язку з цим оцінка обсягу генетичної інформації може бути проведена по мол. масі молекул.

Здатність до придбання кільцевої форми, що потенційно закладена в кінцевих прямих і інвертованих повторах, має велике значення для вірусів. Кільцева форма забезпечує стійкість ДНК до екзонуклеаз. Стадія утворення кільцевої форми обов'язкова для процесу інтеграції ДНК із клітинним геномом. Нарешті, кільцеві форми являють собою зручний і ефективний спосіб регуляції транскрипції і реплікації ДНК.

У складі віріонів, що містять односпіральну ДНК, звичайно містяться молекули ДНК однієї полярності. Виключення складають аденоасоційовані віруси, віріони яких містять ДНК або однієї полярності (умовно називаної «плюс»), або ДНК із протилежним знаком (умовно — “мінус”). Тому тотальний препарат вірусу складається з двох типів часток, що містять по одній молекулі плюс - чи мінус – ДНК. Інфекційний процес при зараженні цими вірусами виникає лише при проникненні в клітину часток обох типів.

Вірусні РНК. З декількох сотень відомих у даний час вірусів людини і тварин РНК - геном містить близько 80% вірусів. Здатність вірусів зберігати спадкову інформацію - унікальна особливість їх. У деяких РНК - геномних вірусів нуклеїнова кислота при відсутності білка може викликати інфекційний процес.

Структура вірусних РНК надзвичайно різноманітна. У вірусів виявлені односпіральні і двоспіральні, лінійні, фрагментовані і кільцеві РНК. РНК - геном є здебільшого гаплоїдним, але геном ретровірусів — диплоїдний, тобто складається з двох ідентичних молекул РНК.

Односпіральні РНК. Молекули односпіральних вірусних РНК існують у формі одиночного полінуклеотидного ланцюга зі спіралізованими ДНК - подібними ділянками. При цьому не комплементарні нуклеотиди, що розділяють комплементарні ділянки, можуть виводитися зі складу спіралізованих ділянок у формі різних «петель» і «виступів». Сумарний відсоток спіралізації вірусних РНК варіює в широких межах.

Віруси, що містять односпіральну РНК, поділяються на дві групи. У вірусів першої групи вірусний геном має функції інформаційної РНК, тобто може безпосередньо служити матрицею для синтезу білка на рибосомах. За пропозицією Д. Балтімора (1971), РНК із властивостями інформаційної умовно позначена знаком «плюс», і в зв'язку з цим віруси, що містять такі РНК (пікорнавіруси, тогавіруси, коронавіруси, ретровіруси), позначені як плюс-нитчасті віруси, чи віруси з позитивним геномом.

Друга група вірусів, що містять РНК, мають геном у виді односпіральної РНК, що сама не володіє функцією іРНК. У цьому випадку функцію іРНК виконує РНК, комплементарна геномній. Синтез цієї РНК (транскрипція) здійснюється в зараженій клітині на матриці геномної РНК за допомогою вірусоспецифічного ферменту - транскриптази. У складі мінус - нитчастих вірусів обов'язковим є наявність власного ферменту, що здійснює транскрипцію геномної РНК і синтез іРНК, тому що аналога такого ферменту в клітинах немає. Геном цих вірусів умовно позначають як мінус-РНК, а віруси цієї групи - як мінус-нитчасті віруси, чи віруси з негативним геномом. До цих вірусів відносяться ортоміксовіруси, параміксовіруси, буньявіруси, рабдовіруси. РНК цих вірусів не здатна викликати інфекційний процес.

Відповідно до різних властивостей вірусних РНК між двома групами вірусів є і структурні розходження. Оскільки РНК плюс-нитчастих вірусів виконує функцію іРНК, вона має специфічні структурні особливості, характерні для 5'-3'- кінців цих РНК. 5’- кінець клітинних і вірусних РНК здебільшого має структуру в вигляді шапочки (з англ. “cap”). Ці модифікації кінців іРНК, які здійснюються після синтезу полінуклеотидного ланцюга, мають істотне значення для функції іРНК - «шапочка» потрібна для специфічного впізнавання іРНК рибосомами. Такими ж модифікованими кінцями володіють геномні РНК плюс-нитчастих вірусів. Геномні РНК мінус-нитчастих вірусів не мають «шапочки». Модифіковані кінці характерні для іРНК цих вірусів, синтезуються в клітині на матриці віріонної РНК і комплементарні їй. Геномна РНК ретровірусів хоча і є плюс-нитчастою, однак не містить «шапочки»; цю структуру має гомологічна РНК, яка синтезується на матриці інтегрованої провірусної ДНК. Існують віруси, що містять як плюс-нитчасті, так і мінус-нитчасті РНК гени (амбісенс - віруси). До них відносяться аренавіруси.

В основному односпіральні РНК є лінійними молекулами, однак РНК - фрагменти буньявірусів виявлені у вигляді кільцевої форми. Кільцева форма виникає за рахунок утворення водневих зв'язків між кінцями молекул.

Двоспіральні РНК. Цей незвичайний для клітини тип нуклеїнової кислоти, уперше виявлений у реовірусів, широко розповсюджений серед вірусів тварин, рослин і бактерій. Віруси, що містять подібний геном, називають диплорнавірусами. Особливістю їх є фрагментований стан геному. Так, геном реовірусів складається з 10 фрагментів, а ротавірусів — з 11 фрагментів.

Білки. Являють собою надзвичайно різнорідний клас біологічних макромолекул. Обов'язковими компонентами білків є амінокислоти.

Мол. маса амінокислот лежить у межах 90—250Д. До складу поліпептиду може входити від 15 до 2000 амінокислот, найбільш часто зустрічаються поліпептиди з масою від 20 до 700 КД, що складаються з 100—400 амінокислот. У молекулі поліпептиду амінокислоти ковалентно з'єднані в лінійний полімер пептидними зв'язками, що утворюються між NH₂- і СООН - групами сусідніх амінокислот.

Дві амінокислоти, з'єднані пептидним зв'язком, називаються дипептидом, три - трипептидом і т, д., декілька (5— 10)—олігопептидом, більш довгі полімерами-пептидами, а ще більш довгі - поліпептидами. Межі між з'єднаннями, іменованими олігопептидами, пептидами і поліпептидами, умовні і нечіткі. Білки можуть складатися з одного чи декількох (здебільшого не більш 6) поліпептидів. Білки, що складаються тільки з амінокислотних залишків, називаються простими білками — протеїнами. Білки, що складаються з амінокислот і не амінокислотної частини, називаються складними білками— протеїдами.

Якщо не амінокислотна частина представлена іонами металу, білок називається металопротеїдом, вуглеводними залишками — глікопротеїдом, ліпідними молекулами — ліпопротеїдом, залишками фосфорної кислоти — фосфопротеїдом, нуклеїновою кислотою — нуклеопротеїдом. Практично усі білки складаються з 20 амінокислот. Найпростіша амінокислота — гліцин; гідрофобні амінокислоти — аланін, валін, лейцин, ізолейцин, пролін, фенілаланін, триптофан, метіонін; гідрофільні амінокислоти - серін, треонін, аспарагін, глютамін, лізин, аргінін, гістидін, аспарагінова кислота, глютамінова кислота, цистеїн, тирозин. До складу одного конкретного білка може входити від 3 до 20 амінокислот. Порядок чергуванняїх у поліпептидному ланцюзі і довжина останнього визначають первинну структуру білка. Цей перший найпростіший рівень організації молекул, що визначає структуру всіх білків, цілком і однозначно кодується ділянкою нуклеїнової кислоти, що містить інформацію, необхідну для синтезу даного білка. Наступний рівень організації молекул білка — вторинна структура. Якщо первинна структура білка підтримується одним видом зв’язку - пептидним зв'язком, то вторинна структура - трьома видами зв'язку: дисульфідним, водневим і гідрофобним. Дисульфідний зв'язок виникає між двома залишками цистеїну. Дисульфідний зв'язок може з’єднувати різні частини одного поліпептидного ланцюга, утворюючи на них петлі різної довжини і конфігурації. Гідрофобні зв'язки виникають між боковими радикалами гідрофобних амінокислот, викликаючи вигини поліпептидного ланцюга.

Наступний рівень організації - супервторинна структура білка - визначається водневими, гідрофобними й іонними зв'язками, але взаємодіють між собою ділянки поліпептидного ланцюга, що уже володіють вторинною структурою. При цьому утворяться суперспіралі (спіраль зі спіралей), суперскладчасті і глобулярні структури, іменовані доменами.

Наступний рівень організації — третинна структура. Вона підтримується тими ж видами зв'язків, що і вторинна і зверхвторинна, але взаємодіють між собою ділянки поліпептидного ланцюга, що уже володіють цими двома типами структур. Для багатьох білків третинна структура є вищим рівнем організації. У всіх білків вона остаточно формує конфігурацію молекули поліпептиду чи білка. У ряду білків, що входять до складу складних ферментів з регульованою дією і структур, що самозбираються, наприклад вірусних капсидів, мається ще і четвертинна структура, обумовлена взаємодією молекул, що володіють третинною структурою. Необхідно пам'ятати, що природна форма більшої частини білків не визначається однозначно їх первинною структурою, а отже, і послідовністю нуклеотидів у генах білків. Цим пояснюється, наприклад, причина необоротності чи часткової оборотності денатурації білків. У ході синтезу поліпептидної молекули вона негайно здобуває вторинну структуру, обумовлену, з одного боку, послідовністю амінокислот, а з іншого боку — властивостями середовища, у якому відбувається синтез білка, тобто мікро оточенням рибосоми.

Вірусні білки. Вірусні (вірусоспецифічні) білки — білки, що кодуються геномом вірусу, — синтезуються в зараженій клітці. Виходячи з функції, локалізації, структури і регуляції синтезу, вірусні білки поділяють на структурні і неструктурні; ферменти, попередники, гістоноподібні капсидні білки; мембранні, трансмембранні і т.д.

Структурні білки. Структурними називають усі білки, що входять до складу зрілих позаклітинних віріонів. Структурні білки у віріоні виконують ряд функцій:

1) захист нуклеїнової кислоти від зовнішніх факторів;

2) взаємодія з мембраною чуттєвих клітин у ході першого етапу їх зараження;

3) взаємодія з вірусної нуклеїновою кислотою в ході і після її упакування в капсид;

4) взаємодія між собою в ході самозбирання капсида;

5) організація проникнення вірусу в чуттєву клітину.

Ці п'ять функцій властиві структурним білкам усіх без винятку вірусів. Усі функції можуть реалізуватися одним білком. Наприклад, у вірусу тютюнової мозаїки є лише один структурний білок, що складається з єдиного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 17—18 КД. В інших вірусів ці функції розділені тим чи іншим способом між різними білками. Так, наприклад, віріони вірусу ящуру включають три різних поліпептиди, що позначаються як VP1, VP2 і VP3. Взаємодія з мембраною чуттєвих клітин здійснює білок VP1. У реалізації інших чотирьох функцій беруть участь усі три поліпептиди;

6) здатність до руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти. Ця функція властива білкам усіх вірусів, крім деяких сателітних вірусів, не здатних до самостійної репродукції при відсутності вірусу-помічника;

7) організація виходу з зараженої клітини в ході формування віріону. Цю функцію виконують структурні білки вірусів, віріони яких виходять із зараженої клітки шляхом брунькування;

8) організація «сплавлення» і злиття клітинних мембран. Ця функція часто іменується F-активністю (фьюжн -активність, від англ. «злиття») і властива білкам вірусів, що проникають у клітини шляхом злиття суперкапсидних оболонок віріонів із клітинними мембранами.

Крім названих вище, структурні білки можуть мати властивості каталізувати ті чи інші біохімічні реакції. Деякі вірусологи виділяють їх в особливу групу, іменовану «ферменти віріонів». Звичайно структурні білки віріонів мають ті види ферментативної активності, що необхідні для репродукції вірусу, але відсутні в клітині. Дві з цих ферментативних активностей так важливі, що їх корисно виділити окремо:

9) РНК - залежна РНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують структурні білки усіх вірусів, у віріонах який міститься РНК, яка немає ролі мРНК;

10) РНК - залежна ДНК - полімеразна активність. Цю функцію виконують спеціальні білки ретровірусів, іменовані ревертазами, чи зворотними транскриптазами. Крім цих ферментів у складно організованих віріонах, наприклад, покс-, герпес- і іридовірусів містяться кінази, нуклеази, протеази, фосфорилази, трансферази й ін.;

11) захист і стабілізація вірусної нуклеїнової кислоти після її виходу з капсида в зараженій клітині. Ця функція реалізується ковалентно і нековалентно зв'язаними з нуклеїновою кислотою білками пікорна-, папова-, адено-, орбі-, поксвірусів.

Такий неповний перелік функцій структурних вірусних білків.

У залежності від розташування того чи іншого білка у віріоні виділяють групи білків:

а) капсидні білки. У віріонах складно організованих вірусів ці білки можуть виконати тільки 2—3 функції - захист нуклеїнової кислоти, здатність до самозбирання і руйнування в ході звільнення нуклеїнової кислоти. У віріонах простих вірусівїх функції звичайно більш різноманітні;

б) білки вірусної суперкапсидної оболонки. Маються у вірусів, що виходять із клітин шляхом брунькування (параміксо-, ортоміксо-, рабдо-, тога-, бунья-, корона-, аренавіруси). Їх роль зводиться в основному до організації брунькування віріонів, здатності до самозбирання, взаємодії з мембраною чуттєвих клітин, організації проникнення в чуттєву клітину, тобто до F-активності, і захисту нуклеїнової кислоти. Ці білки формують пепломери — білкові вирости на суперкапсидній оболонці - і є, як правило, глікопротеїдами;

в) матриксні білки. Це білки проміжного шару віріонів, розташованого відразу під суперкапсидною оболонкою деяких вірусів. Їх основні функції: організація брунькування, стабілізація структури віріону за рахунок гідрофобних взаємодій, посередництво в здійсненні зв'язку суперкапсидних білків з капсидними;

г) білки вірусних серцевин. Маються в покс-, іридо-, орбі-, рео-, герпесвірусів. Представлені в основному ферментами. Віруси, що мають багатошарові капсиди, можуть мати і захисну роль;

д) білки, асоційовані з нуклеїновою кислотою. Білки самого внутрішнього шару віріонів. Представлені в складних вірусів гістоноподібними білками, ферментами синтезу і модифікації нуклеїнових кислот.

Неструктурні білки. Неструктурні вірусні білки - це всі білки, що кодуються вірусним геномом, але не входять у склад зрілих віріонів. Вони вивчені набагато гірше, ніж структурні, що пов'язано з незрівнянно великими труднощами, що виникають приїх ідентифікації і виділенні в порівнянні зі структурними білками. Неструктурні білки в залежності відїхфункцій поділяють на п'ять груп:

1) регулятори експресії вірусного генома;

2) попередники вірусних білків;

3) нефункціональні пептиди;

4) інгібітори клітинного біосинтезу й індуктори руйнування клітин;

5) вірусні ферменти.

Білки, що входять у першу групу, безпосередньо впливають на вірусну нуклеїнову кислоту, перешкоджаючи синтезу інших вірусних білків, чи навпаки, запускаючиїх синтез. Крім того, у ряду вірусів білки, що входять у цю групу, модифікують білоксинтезуючий апарат клітини так, що він починає вибірково синтезувати вірусні, а не клітинні білки.

Білки, що входять у другу групу, є попередниками інших вірусних білків, що утворюються із них у результаті складних біохімічних процесів. Сума цих процесів називається процессингом, чи постсинтетичною модифікацією білків.

Білки, що входять у третю групу (нефункціональні пептиди), утворюються в зараженій клітині двома шляхами: перший – по принципу процессингу попередників; другий полягає в тім, що ряд білків синтезується в неактивній формі, що формально можна також назвати попередниками. Разом з тим на відміну від «звичайних» попередників з них у ході процессингу утворюється не декілька, а лише один білок.

До четвертої групи відносяться білки, що руйнують клітинні ДНК і мРНК, модифікують клітинні ферменти, додаючиїм вірусоспецифічну активність. Сюди ж відносяться білки вірусів, що не мають стадії брунькування, дестабілізуючі клітинні мембрани, що викликають їхній лізис і вихід сформованих віріонів у позаклітинний простір.

До останньої групи неструктурних білків відносяться ферменти, які кодуються вірусним геномом, але не входять до складу віріонів.

Ліпіди. Виявлені в складно організованих вірусів і в основному знаходяться в складі ліпопротеїдної оболонки (суперкапсида), формуючи її ліпідний подвійний шар, у який вставлені суперкапсидні білки.

Усі складно організовані РНК-вмістні віруси, мають у складі значну кількість ліпідів (від 15 до 35% від сухої маси). З ДНК-містких вірусів ліпіди мають віруси віспи, герпесу і гепатиту В. Приблизно 50—60% ліпідів у складі вірусів представлено фосфоліпідами, 20—30,% складає холестерин.

Ліпідний компонент стабілізує структуру вірусної частки. У складі суперкапсидних оболонок вірусів ліпіди забезпечують взаємодію пепломерів, ізолюють внутрішні шари віріонів від гідрофільних речовин, які знаходяться в зовнішньому середовищі, приймають участь в процесі депротеїнізації віріонів при заражені чутливих клітин, стабілізують структуру віріонів. Екстракція ліпідів органічними розчинниками, обробка вірусної частки детергентами чи ліпазами призводять до деградації вірусної частки і втраті інфекційної активності.

Віруси, що містять ліпопротеїдну мембрану, формуються шляхом брунькування на клітинних мембранах (плазмолемі, мембранах ендоплазматичної мережі, комплексу Гольджі, ядерній мембрані). Тому ліпопротеїдна оболонка цих вірусів являє собою мембрану клітини-хазяїна, модифіковану за рахунок наявності на її зовнішній поверхні вірусних суперкапсидних білків. Білки, що входять до складу ліпопротеїдної оболонки вірусів, що брунькуються, за рахунок структури своєї внутрішньо мембранної (гідрофобної) зони мають різне споріднення до різних ліпідів. Тому в зонах агрегації таких білків ліпідний склад мембрани відрізняється від складу в інтактній клітинній мембрані. Зони агрегації мембранних вірусних білків формують у складі мембрани області, через які відбувається брунькування віріонів. Тому якісний склад ліпідів вірусних оболонок подібний з таким у тих мембран, через які відбувається брунькування, але відмінний від нього по кількісному співвідношенню різних класів ліпідів. Так, наприклад, вірусні суперкапсидні оболонки часто збагачені холестерином. З цього випливає, що склад ліпідів вірусів, що брунькуються, близький до складу ліпідів клітини-хазяїна.

У зв'язку з клітинним походженням ліпідів загальний склад ліпідної фракції і вміст її окремих компонентів у того самого вірусу можуть істотно розрізнятися в залежності від клітини-хазяїна, де відбувалася репродукція вірусу. Навпаки, якщо різні віруси, що брунькуються, репродукувалися в тих самих клітинах, їх ліпіди виявляються більш-менш подібними.

У вірусів віспи і гепатиту В ліпіди мають інше походження, тому що ці віруси не брунькуються через плазматичну мембрану. У вірусу віспи ліпіди не утворюють диференційованої оболонки. У них ліпідна оболонка, за допомогою якої відбувається вихід віріонів віспи з заражених клітин, формується в цитоплазмі de novo і втрачається в процесі виходу з клітини. Обробка цього вірусу ефіром не призводить до втрати інфекційної активності чи яким-небудь структурним змінам віріону. Ліпіди вірусу гепатиту В і його HBs-антигену утворюються шляхом інвагінації мембран ендоплазматичної мережі. Вірус герпесу формується шляхом брунькування через ядерну оболонку, тому в його складі є ліпіди ядерної оболонки.

Вуглеводи. Вуглеводний компонент вірусів знаходиться в складі глікопротеїдів і гліколіпідів. Наявність глікопротеїдів у вірусів і їхній процентний уміст коливається від 3 до 9%.

Кількість вуглеводів у складі глікопротеїдів може бути досить великим, досягаючи 10—13%. Хімічна специфічність їх визначається клітинними ферментами, що забезпечують перенесення і приєднання відповідних цукрових залишків, і структурою гліколізованого білка. Звичайними цукровими залишками, що виявляються у вірусних білках, є фруктоза, сахароза, маноза, галактоза, нейрамінова кислота, глюкозамін. Вуглеводний компонент гліколіпідів по своїй структурі цілком визначений клітиною. У той же час вуглеводний компонент глікопротеїдів визначається, з одного боку, клітиною-хазяїном, а з іншого боку, вірусом, а саме структурою його гліколізованих білків.

Вуглеводний компонент глікопротеїдів відіграє істотну роль у структурі і функції білка. Він є каркасом для локальних ділянок глікопротеїду, забезпечуючи збереження конформації білкової молекули, і обумовлює захист молекули від протеаз.

Компоненти клітини-хазяїна. У складі віріонів можуть знаходитися компоненти клітини-хазяїна. До таких компонентів можуть відноситися білки і навіть цілі клітинні структури. Так, наприклад, у складі ряду оболонкових вірусів може знаходитися білок цитоскелету актин, а у складі паповавірусів містяться клітинні гістони. Ряд вірусів містить клітинні ферменти, наприклад протеїнкінази. У складі аренавірусів виявлені рибосоми.

Клітинні компоненти можуть включатися у віріон випадково чи закономірно. У деяких випадках вони відіграють істотну роль у репродукції вірусу, як, наприклад, гістони в репродукції паповавірусів.

СТРУКТУРА ВІРУСІВ ТВАРИН

Морфогенез. Окрема вірусна частка одержала назву «віріон». Білковий чохол в ізометричного віріону чи білкова трубка у віріону зі спіральною симетрією називається капсидом (Рис 2). Він може бути «голим» чи укладеним у ліпопротеїдну оболонку (пеплос), що утворюється з модифікованих клітинних мембран при дозріванні вірусу шляхом брунькування. Якщо капсид (частіше спіральний і рідше ізометричний) містить нуклеїнову кислоту, такий комплекс називається нуклеокапсидом. У більшості ізометричних і у всіх складних віріонів капсид вміщує в собі внутрішній білок і нуклеїнову кислоту (вірусний геном), що називають - серцевиною.

Рис. 2.Схема простого віріону.

Капсиди складаються з повторюваних білкових субодиниць, кожна з яких утворена однією чи декількома білковими молекулами. Розрізняють три рівні складності. Хімічні одиниці - окремі поліпептиди; вони утворюють структурні (морфологічні) одиниці — капсомери, що можуть складатися з однієї чи декількох білкових молекул. Ті з них, що утворюють виступи на ліпопротеїдній оболонці віріону, називаються пепломерами. Хімічні одиниці, що утворюють структурні одиниці, часто з'єднані дисульфідними зв'язками. Структурні одиниці утримуються в складі капсида нековалентними зв'язками. Капсиди деяких вірусів легко руйнуються 1 М розчином хлориду кальцію чи натрію, що свідчить про наявність електростатичної взаємодії між структурними одиницями. Однак інші одиниці в сольових розчинах не руйнуються і чуттєві тільки до детергентів, що вказує на гідрофобну природу зв'язків.

Віруси мають два типи симетрії будови капсиду: кубічний і спіральний (трубчастий капсид).Структурними одиницями капсида є білкові субодиниці, що складаються з однієї чи декількох молекул білка. Структурна одиниця вірусу тютюнової мозаїки складається з молекул одного білка, вірусу поліомієліту — з чотирьох молекул білка.

Існують два типи будівлі капсидів віріонів, що забезпечують утворення структури з мінімумом вільної енергії. В одному випадку капсомери асоціюються з геномом і утворюють спіралевидну, гвинтоподібну структуру. Такий тип укладання називається спіральним типом симетрії, а сама структура - нуклеокапсидом. Такий тип симетрії нуклеокапсиду характерний для віріонів тютюнової мозаїки, ортоміксо-, параміксо-, корона-, рабдовірусів.

Віруси з кубічним типом симетрії. В іншому випадку капсомери утворюють повне ізометричне тіло, у центрі якого знаходиться геном. Таке укладання називається кубічним типом симетрії. Останнє означає, що тіло є симетричним у трьох взаємно перпендикулярних напрямках (осях симетрії) (Рис. 3 ).

Прості віруси не містять зовнішньої ліпопротеїдної оболонки (Рис.2). Мікрофотографії простих віріонів представлені на рисунках (Рис.5). Багато складних вірусів (Рис.4) мають зовнішню ліпопротеїдну оболонку (суперкапсид), що представляє собою ліпідний подвійний шар із убудованими в нього суперкапсидними білками. Форма таких віріонів наближається до сферичних. Суперкапсидні білки є типовими інтрамембранними білками і найчастіше представлені глікопротеїдами.

Рис. 3. Кубічний тип симетрії.

 

Глікопротеїди формують морфологічні субодиниці, які в електронному мікроскопі мають форму, подібну до форми шипів (Рис.8,9).

У тогавірусів шипи мають палочковидну форму; у респіраторно-синцитіального вірусу (родини параміксовірусів) — форму пляшки; у коронавірусів — булавовидну форму; у вірусу грипу шипи, утворені гемаглютиніном, мають палочковидну форму, а шипи, утворені нейрамінідазою, — форму барабанної палички.

Деякі віріони, що містять спіральний нуклеокапсид, мають своєрідну форму. Так, віруси везикулярного стоматиту, сказу і деяких хвороб рослин мають форму кулі для вогнепальної зброї. Зовнішній і внутрішній капсиди реовірусів побудовані по кубічному типу симетрії; обоє вони утворюють як би два футляри, один із яких вкладений в інший. Капсомери внутрішнього капсиду досягають зовнішнього капсида, завдяки чому структура віріону нагадує обід колеса. Особливо чітко така форма виражена в представників роду ротавірусів. При дефіциті генетичного матеріалу і при надлишковій продукції білків можуть утворитися порожні вірусні частки, позбавлені нуклеїнової кислоти.

Рис. 4. Схематична будова складного вірусу.

Дуже складну структуру мають віріони вісповакцини. Серцевина їх, що містить вірусну ДНК у складі нуклеопротеїду, має форму двоввігнутого кільця й оточена двома лінзоподібними латеральними тельцями. Вірус має кілька оболонок, з яких найбільш складну будову має зовнішня.

У деяких складно улаштованих вірусів капсид оточений додатковими внутрішніми структурами (вірусним матриксом), утвореними внутрішніми білками. У цьому випадку внутрішній компонент позначають як серцевина (core), чи нуклеоїд.

У всіх вірусів кубічної чи спіральної симетрії, що не мають зовнішньої оболонки, величини діаметрів нуклеокапсиду і віріону ідентичні, У вірусів, що мають зовнішню оболонку, діаметр віріону значно перевершує діаметр нуклеокапсида. Оболонки віріонів формуються при їх дозріванні на внутрішній стороні клітинної мембрани.

З кристалографії відомі три типи фігур з кубічним типом симетрії: тетраедр (осі симетрії 2:3, мінімальне число структурних одиниць 12), октаедр (осі симетрії 4:3:2, число одиниць 24) і ікосаедр (осі симетрії 5:3:2, число одиниць 60). Останній тип симетрії найбільш економічний.

В ізометричних віріонах капсомери в капсидах розташовані відповідно до ікосаедричної симетрії. Ікосаедр утворений 20 рівносторонніми трикутниками; у нього 12 вершин, у кожній з яких сходяться кути п'яти трикутників, і 30 ребер, де з'єднуються прилягаючі сторони сусідніх трикутників. Ікосаедр має симетрію другого порядку (усього їх п'ять) щодо осі, що проходить через центр будь-якого ребра, симетрією третього порядку щодо осі, що проходить через центр будь-якої трикутної грані, і симетрією п'ятого порядку щодо осі, що проходить через кожну вершину. Кожна трикутна грань містить три асиметричні одиниці (тобто одиниці, що не мають правильних осей симетрії), так що для побудови ікосаедра необхідно мінімум 60 асиметричних одиниць.

Є три основних типи укладання структурних одиниць: 1) три одиниці, що складають кожну трикутну грань, групуються в центрі трикутника, і утворюють капсомери - тримери; 2) структурні одиниці групуються біля вершин трикутника, так що в тих місцях, де п'ять граней сходяться біля вершини ікосаедра, утворюється капсомер - пентамер, а там, де шість граней сходяться у вершини ікосадельтаедра, утворюється капсомер - гексамер; 3) пари структурних одиниць прилягаючих граней групується в ребер, утворюють капсомери - димери. По розташуванню і розміру капсомерів можна оцінити, скільки структурних одиниць входить у кожен капсомер.

Рис.5. Прості вірусиі для яких характерним є і кубічний тип симетрії.За D. Sander, 2002, із «The Big Picture Book of Viruses» (1-4) та Ташутою С.Г.(5), 1988.

 

Теоретично число капсомерів може бути визначене по формулі

N—1)2+2, де п >2.

n = 2, 12 капсомерів: фаг ФХ174; n = 3 42 капсомера: вірус поліоми; n = 4 92 капсомера: реовірус;

Таким чином, репродукція вірусів - це утворення шляхом реплікації, що протікає за принципом комплементарності, численних копій вірусних нуклеїнових кислот (ДНК чи РНК) і індукування молекулами останніх біосинтезу вірусних білків з наступною самоорганізацією цих компонентів у зрілі вірусні частки.

Реплікацію нуклеїнових кислот вірусів здійснюють ферменти. Використовуючи нуклеотиди (мономери) клітини, ферменти будують з них полінуклеотидні ланцюги нових молекул нуклеїнових кислот вірусів. Ферменти ці носять загальне найменування — полімерази. У залежності від типу синтезованих нуклеїнових кислот вони називаються ДНК-полімеразами чи РНК-синтетазами.

У деяких випадках нуклеїнові кислоти вірусів реплікуються клітинними полімеразами — ферментами, що є присутніми у клітині до її зараження вірусом. Однак частіше реплікацію вірусних нуклеїнових кислот здійснюють полімерази, що з'являються після зараження клітини вірусом. Такі полімеразі іменують вірусоспецифічними, тому що біосинтез їх закодований у структурі нуклеїнових кислот самих вірусів. І нарешті, реплікація нуклеїнових кислот деяких вірусів здійснюється за рахунок присутніх у віріоні полімераз. Синтез вірусоспецифічних полімераз, як і вірусних структурних білків, здійснюється на рибосомах клітини відповідно до інформації, що закодована у вірусоспецифічних РНК.

Вірусоспецифічні ДНК-полімерази зберегли те ж найменування, що і клітинні. Що ж стосується вірусних РНК-полімераз, то на відміну від клітинних їх називають РНК-синтетазами чи РНК-репліказами, тому що вони беруть участь у реплікації вірусних РНК. Вірусні полімерази (РНК-репліказы) строго специфічні.

Як відомо, точність копіювання молекул нуклеїнових кислот при їх реплікації забезпечується матричним механізмом і принципом комплементарності.

По-перше, при великій розмаїтості механізмів репродукції вірусів, загальним для усіх вірусів є те, що джерелом мономерів для синтезу і реплікації нуклеїнових кислот служать нуклеотиди клітини. По-друге, джерелом мономерів для синтезу і побудови білків усіх вірусів служать амінокислоти клітини. По-третє, синтез білків усіх вірусів, незалежно від структури їх нуклеїнових кислот, здійснюється на клітинних рибосомах. По-четверте, джерело енергії для біосинтетичних процесів при репродукції усіх вірусів -аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), яка виробляється в мітохондріях клітини.

Однак стверджувати, що клітина — життєве середовище усіх вірусів, немає підстави, тому що вірусні нуклеїнові кислоти можуть реплікуватися, а вірусні білки синтезуватися і поза живою кліткою, якщо їм створені для цього необхідні умови. У даний час деякі віруси з успіхом репродукуються в безклітковій системі, куди додані клітинні рибосоми («фабрика білка»).

Процес репродукції вірусів (Рис.11) може бути умовно розділений на дві фази. Перша фаза охоплює події, що ведуть до адсорбції і проникнення вірусу в клітину, звільненню його внутрішнього компонента і модифікації його таким чином, що він здатний викликати інфекцію. Відповідно перша фаза містить у собі три стадії: 1) адсорбцію вірусу на клітинах;

Проникнення в клітини; 3) роздягання вірусу в клітині. Ці стадії спрямовані на те, щоб вірус був доставлений у відповідні клітинні структури і його внутрішній компонент був звільнений від захисних оболонок. Як тільки ця мета досягнута, починається друга фаза репродукції, протягом якої відбувається експресія вірусного генома. Ця фаза складається з п'яти стадій: 1) транскрипції; 2) трансляції іРНК; 3) реплікації генома; 4) зборки вірусних компонентів і 5) вихід вірусу з клітини.

Рис. 11. Схема реплікації вірусу в клітині.За А.Ройтом, 2000.

ПЕРША ФАЗА РЕПРОДУКЦІЇ

Адсорбція віріонів на поверхні клітини. Прикріплення вірусних часток до поверхні клітини-хазяїна — перша стадія інфекційного процесу. Початковий контакт вірусу з клітиною відбувається в результаті випадкового зіткнення по типу броунівського руху.

В основі адсорбції лежать два механізми. Перший з них (неспецифічний) визначається силами електростатичної взаємодії, що виникають між різнойменно зарядженими групами, розташованими на поверхні клітини і вірусу. У цьому процесі беруть участь заряджені позитивно амінні групи вірусного білка і кислі фосфатні, сульфатні і карбоксильні групи клітинної поверхні, що мають негативний заряд. Другий - специфічний. Специфічність зв'язку між вірусом і клітиною обумовлена комплементарними клітинними і вірусними рецепторами (Рис. 12).

Рис. 12. Адсорбція віріонів герпесвірусу на поверхні чутливої клітини. За D. Sander, 2002, із «The Big Picture Book of Viruses».

Процес адсорбції можливий при наявності відповідних рецепторів на поверхні клітки і “впізнаючих” їх субстанцій на поверхні вірусу. Впізнавання клітинних рецепторів вірусними білками (рецепторами), що веде до прикріплення вірусної частки до клітини, є високоспецифічним процесом. Білки на поверхні вірусу, що впізнають специфічні угруповання на плазматичній мембрані клітини і зумовлюють прикріплення до них вірусної частки, називаються прикріпними білками (рецепторами).

Віруси використовують клітинні рецептори, призначені для проходження в клітину необхідних для її життєдіяльності речовин: живильних речовин, гормонів, факторів росту і т.д. Рецептори можуть мати різну хімічну природу і являти собою білки, вуглеводний компонент білків і ліпідів, ліпіди. Рецепторами для вірусів грипу і параміксовірусів є сіалова кислота в складі глікопротеїдів і гліколіпідів, для рабдо- і реовірусів - також вуглеводний компонент у складі білків і ліпідів, для пікорна- і аденовірусів - білки, для деяких вірусів - ліпіди. Специфічні клітинні рецептори відіграють роль не тільки в прикріпленні вірусної частки до клітинної поверхні. Вони визначають подальшу долю вірусної частки, її внутрішньоклітинний транспорт і доставку у визначені ділянки цитоплазми і ядра, де вірус здатний ініціювати інфекційний процес. Вірус може прикріпитися і до неспецифічних рецепторів і навіть проникнути в клітку, однак тільки прикріплення до специфічного рецептора приведе до виникнення інфекції.

Прикріплення вірусної частки з клітинної поверхні спочатку відбувається шляхом утворення одиничного зв'язку вірусної частки з рецептором. Однак таке прикріплення неміцне, і вірусна частка може легко відірватися від клітинної поверхні (оборотна адсорбція). Для того щоб наступила необоротна адсорбція, повинні з'явитися множинні зв'язки між вірусною часткою і багатьма молекулами рецепторів, тобто повинне відбутися стабільне мультивалентне прикріплення. Кількість молекул клітинних рецепторів у ділянках адсорбції може доходити до 3 тис. Стабільне зв'язування вірусної частки з клітинною поверхнею в результаті мультивалентного прикріплення відбувається завдяки можливості вільного переміщення молекул рецепторів у ліпідному шарі плазматичної мембрани, що визначається рухливістю білково-ліпідного шару. Збільшення плинності ліпідів є одним з найбільш ранніх подій при взаємодії вірусу з клітиною, наслідком якого є формування рецепторних полів у місці контакту вірусу з клітинною поверхнею і стабільне прикріплення вірусної частки до виниклого угрупованням — необоротна адсорбція.

Кількість специфічних рецепторів на поверхні клітини коливається між 10⁴ і 10⁶ на одну клітину. Рецептори ряду вірусів можуть бути представлені лише в обмеженому наборі клітин-хазяїнів, і цим може визначатися чутливість організму до даного вірусу. Наприклад, віруси поліомієліту можуть адсорбуватися тільки на клітинах приматів. Рецептори для інших вірусів, навпроти, широко представлені на поверхні клітин різних видів, як, наприклад, рецептори для ортоміксовірусів і параміксовірусів, що представляють собою сіалілові з'єднання, та мають відносно широкий діапазон клітин, на яких може відбуватися адсорбція вірусних часток. Рецепторами для ряду тогавірусів володіють клітини винятково широкого кола хазяїнів: ці віруси можуть адсорбуватися й інфікувати клітини як хребетних, так і безхребетних. Клітини здатні не тільки втрачати вірусоспецифічні рецептори, але і здобувати їх. Поява чутливості клітин приматів до поліовірусу в процесі культивування, імовірно, зв'язано з появою в них специфічних рецепторів.

Наявність специфічних рецепторів на поверхні клітини в ряді випадків обумовлює феномен залежного від хазяїна обмеження, тобто здатність вірусу заражати лише визначені види тварин. У цілому обмеження при взаємодії рецепторних систем вірусу і клітини біологічно виправдані і доцільні, хоча в ряді випадків вони обумовлені еволюційно виробленою здатністю до пошуку клітин, найбільшою мірою здатних підтримувати репродукцію. Максимальна швидкість адсорбції вірусу спостерігається лише при визначеному співвідношенні концентрації вірусу і клітин, впливі рН, температури, іонного складу середовища. Адсорбція вірусу на клітинах відбувається в широкому діапазоні температур. Вона протікає нормально в присутності катіонів і придушується речовинами, що несуть високий негативний заряд (сульфітовані полісахариди, гепарин). Для ряду оболонкових вірусів відома зворотна закономірність.

Специфічні противірусні антитіла, антитіла до нормальних клітин і гомогенати клітин можуть перешкоджати адсорбції вірусів. Процес адсорбції складається з двох швидких періодів: оборотного і необоротного. Період оборотного прикріплення може закінчитися десорбцією. При тривалому контакті вірусу з клітиною ніякі впливи не дозволяють звільнити адсорбований вірус, настає стадія необоротної адсорбції. Вірус ящуру, наприклад, адсорбується клітинами культури нирки свиней при 4 і 37 °С, однак при низькій температурі адсорбція вірусу оборотна й інфікування клітин не відбувається, тому що вірус знаходиться на поверхні клітин і легко може бути десорбованим розчином версена без порушення цілісності клітин, тоді як при 37 °С через 90 хвилин настає повна необоротна адсорбція вірусу.

Кількість адсорбованого вірусу і число інфікованих клітин в основному залежать від множинності зараження і тривалості адсорбції. Ті самі клітини неоднаково адсорбують різні віруси. Значна роль у процесі адсорбції вірусу приділяється гемаглютиніну.

Адсорбовані вірусні частки можуть мати різну долю: велика частина їх елюює, при цьому вони ушкоджуються, тому що втрачають здатність до реадсорбції іншими клітинами і не інфікують їх; інша частина вірусних часток проникає в клітину і піддається дезинтеграцї, і невелика частина інфекційних вірусних часток, зв'язаних із клітиною, залишається інтактною.

Вірусні прикріпні білки (вірусні рецептори). Прикріпні білки можуть знаходитися в складі унікальних органел, таких, як структури відростка в Т-бактеріофагів чи фібри в аденовірусів, що добре видні в електронному мікроскопі; можуть формувати морфологічно менш виражені, але не менш унікальні структури білкових субодиниць на поверхні вірусних мембран, як, наприклад, шипи в оболонкових вірусів, «корону» у коронавірусів.

Просто організовані віруси тварин містять прикріпні білки в складі капсида. У складно організованих вірусів ці білки входять до складу суперкапсида і представлені множинними молекулами.

Проникнення вірусів у клітину. Історично склалося представлення про два альтернативні механізми проникнення в клітину вірусів тварин — шляхом віропексису (ендоцитозу) (Рис. 13) і шляхом злиття вірусної і клітинної мембран (14). Однак обоє ці механізми не виключають, а доповнюють один одного. Термін «віропексис», запропонований у 1948 р. Фазекасом де Сен Гро, означає, що вірусна частка попадає в цитоплазму в результаті інвагінації ділянки плазматичної мембрани й утворення вакуолі, що містить вірусну частку.

Рецепторний ендоцитоз. Віропексис являє собою окремий випадок рецепторного чи адсорбційного ендоцитозу. Цей процес є звичайним механізмом, завдяки якому в клітину надходять живильні і регуляторні білки, гормони, ліпопротеїни й інші речовини з позаклітинної рідини. Рецепторний ендоцитоз відбувається в спеціалізованих ділянках плазматичної мембрани, де маються спеціальні ямки, покриті з боку цитоплазми особливим білком з великою мол. масою — клатрином.

Рис. 13. Проникнення вірусу в клітину шляхом рецепторного ендоцитозу.

Рис. 14. Проникнення вірусу в клітину шляхом злиття оболонки з плазматичною мембраною клітини.

На дні ямки розташовуються специфічні рецептори. Ямки забезпечують швидку інвагінацію й утворення покритих клатрином внутрішньоклітинних вакуолей. Напівперіод проникнення речовини усередину клітини по цьому механізмі не перевищує 10 хвилин із моменту адсорбції. Кількість утворених вакуолей в одну хвилину досягає більш 2 тис. Таким чином, рецепторний ендоцитоз являє собою добре злагоджений механізм, що забезпечує швидке проникнення в клітину чужорідних речовин.

Покриті вакуолі зливаються з іншими більш великими цитоплазматичними вакуолями, утворюючи рецептосоми, які містять рецептори, але без клатрину, а ті, у свою чергу, зливаються з лізосомами. Таким шляхом, прониклі в клітину білки звичайно транспортуються в лізосоми, де відбувається їх розпад на амінокислоти. Протилежністю рецепторного ендоцитозу є рідинний ендоцитоз, коли інвагінація відбувається не в спеціалізованих ділянках мембрани.

Більшість оболонкових і вірусів без оболонки проникає в клітину по механізму рецепторного ендоцитозу. Ендоцитоз забезпечує внутрішньоклітинний транспорт вірусної частки в складі ендоцитарної вакуолі, оскільки вакуоль може рухатися в будь-якому напрямку і зливатися з клітинними мембранами (включаючи ядерну мембрану), звільняючи вірусну частку у відповідних внутрішньоклітинних ділянках. Таким шляхом, наприклад, ядерні віруси попадають у ядро, а реовіруси - в лізосоми. Однак вірусні частки, що проникнули в клітину, знаходяться в складі вакуолі і відділені від цитоплазми її стінками. Їм ще необхідно пройти ряд етапів, перш ніж вони зможуть викликати інфекційний процес в клітині.

Злиття вірусної і клітинної мембран. Для того щоб внутрішній компонент вірусу міг пройти через клітинну мембрану, ряд оболонкових вірусів еволюційно придбав механізм індукції злиття мембран. В оболонкових вірусів злиття обумовлене взаємодією вірусного білка злиття з ліпідами клітинної мембрани, у результаті якого вірусна ліпопротеїдна оболонка інтегрує з клітинною мембраною, а внутрішній компонент вірусу виявляється по іншу її сторону. У вірусів позбавлених оболонки один з поверхневих білків також взаємодіє з ліпідами клітинних мембран, у результаті чого внутрішній компонент проходить через мембрану.

Якщо при ендоцитозі вірусна частка є пасивним пасажиром, то при злитті вона стає активним учасником процесу. Білком злиття є один з її поверхневих білків. Цей білок ідентифікований лише у вірусів, що мають суперкапсидну оболонку. В ортоміксо-, параміксо-, рабдо-, бунья-, корона-, тогавірусів (альфа-віруси) відомий конкретний білок, відповідальний за цю функцію. У параміксовірусів цей білок (F-білок) являє собою один із двох глікопротеїдів, що знаходяться на поверхні вірусної частки. Функцію білка злиття у вірусу грипу виконує мала субодиниця гемаглютиніну (НА2).

Параміксовіруси викликають злиття мембран при нейтральному рН, і внутрішній компонент цих вірусів може проникати в клітину безпосередньо через плазматичну мембрану. Однак більшість оболонкових і вірусів без оболонки викликають злиття мембран тільки при низькому значенні рН - від 5,0 до 5,75. Якщо до клітин додати слабкі основи (хлорид амонію і ін.), які у ендоцитарних вакуолях підвищують рН до 6,0, злиття мембран не відбувається, вірусні частки залишаються у вакуолях, і інфекційний процес не відбувається. Залежність злиття мембран від значень рН обумовлена конформаційними змінами вірусних білків злиття.

Той же механізм, що лежить в основі злиття вірусних і клітинних мембран, обумовлює індукований вірусами гемоліз і злиття плазматичних мембран сусідніх клітин з утворенням багатоядерних клітин, симпластів і синцитіїв.

Віруси викликають два типи злиття кліток: 1) злиття зовні і 2) злиття зсередини. Злиття зовні відбувається при високій множинності інфекції і виявляється протягом перших годин після зараження. Навпроти, злиття зсередини відбувається при низькій множинності інфекції, виявляється на порівняно пізніх стадіях інфекційного процесу й обумовлено знову синтезованими вірусними білками. Цей тип злиття викликають ті ж вірусні глікопротеїди, що забезпечують проникнення вірусу в клітину.

Роздягання вірусу в клітині. Вірусні частки, що проникнули в клітину, повинні роздягнутися для того, щоб викликати інфекційний процес. Суть роздягання полягає у видаленні вірусних захисних оболонок, що перешкоджають експресії вірусного генома. У результаті роздягання звільняється внутрішній компонент вірусу, що здатний викликати інфекційний процес. Роздягання супроводжується рядом характерних рис: у результаті розпаду вірусної частки зникає інфекційна активність, у ряді випадків з'являється чутливість до нуклеаз, виникає стійкість до нейтралізуючого дії антитіл, втрачається фоточутливість при використанні ряду препаратів.

Кінцевими продуктами роздягання є серцевини, нуклеокапсиди чи нуклеїнові кислоти. Для ряду вірусів було доказано, що продуктом роздягання є не голі нуклеїнові кислоти, а нуклеїнові кислоти, зв'язані з внутрішнім вірусним білком. У ряді випадків здатність вірусів викликати інфекційний процес визначається можливістю їх роздягання в клітині даної системи. Тим самим ця стадія є однієї з обмежуючих інфекцію. Роздягання ряду вірусів відбувається в спеціалізованих ділянках усередині клітки (лізосомах, структурах апарата Гольджі, ядерних порах на ядерній мембрані). При злитті вірусної і клітинної мембран проникнення в клітину сполучається з роздяганням.

Роздягання і внутрішньоклітинний транспорт є взаємозв’язаними процесами: при порушенні правильного транспортування до місць роздягання вірусна частка попадає в лізосому і руйнується лізосомальними ферментами.

Роздягання вірусної частки здійснюється поступово в результаті серії послідовних реакцій. Після руйнування мембран, що оточують піноцитарну вакуоль, нуклеоїди накопичуються в цитоплазмі інфікованих клітин. Через визначений період (приблизно 1 годину) починається наступний етап депротеїнізації, що призводить до повного чи майже повного звільнення нуклеїнової кислоти від білка. У процесі депротеїнізації вірусів можуть брати участь ферменти клітинних лізосом. Початковий період взаємодії вірус — клітина завершується звільненням вірусного геному.

ДРУГА ФАЗА РЕПРОДУКЦІЇ

Транскрипція

Транскрипція - це переписування інформації з ДНК на РНК за законами генетичного коду. Це означає, що РНК складається з нуклеотидних послідовностей, комплементарних ДНК. Нитки ДНК у ділянці транскрипції розділяються і функціонують як матриці, до яких приєднуються комплементарні нуклеотиди завдяки спарюванню комплементарних основ (аденін зв'язується з тиміном, урацил — з аденіном, гуанін з цитозином і цитозин - з гуаніном). Транскрипція здійснюється за допомогою спеціального ферменту ДНК-залежної РНК-полімерази, що зв'язує нуклеотиди шляхом утворення З’- 5’- фосфодіефірних містків. Таке зв'язування відбувається лише в присутності ДНК-матриці.

Продуктами транскрипції в клітині є іРНК. Сама клітинна ДНК, що є носієм генетичної інформацiї не може безпосередньо програмувати синтез білка. Передачу генетичної інформації від ДНК до рибосом здійснює РНК-посредник (іРНК). На цьому заснована центральна догма молекулярної біології, що виражається наступною формулою:

 

ДНК^{транскрипція} РНК^{трансляція} білок,

де стрілки показують напрямок переносу генетичної інформації.

Реалізація генетичної інформації у вірусів. Стратегія вірусного генома у відношенні синтезу іРНК у різних вірусів різна. У ДНК-містких вірусів іРНК синтезується на матриці однієї з ниток ДНК. Формула переносу генетичної інформації в них така ж, як і в клітині:

 

ДНК^{транскрипція} РНК^{трансляція} білок.

ДНК-місткі віруси, репродукція яких відбувається в ядрі, використовують для транскрипції клітинну полімеразу. До цих вірусів відносяться папова-, аденовіруси, віруси герпесу. ДНК-місткі віруси, репродукція яких відбувається в цитоплазмі, не можуть використовувати клітинні ферменти, що знаходяться в ядрі. Транскрипція їх генома здійснюється вірусоспецифічним ферментом – ДНК-полімеразою, що проникає в клітину в складі віріону. До цих вірусів відносяться віруси віспи і ірідовіруси.

РНК-віруси, у яких носієм генетичної інформації є не ДНК, а РНК, вирішують цю проблему особливим чином. У РНК-містких плюс-нитчастих вірусів, у яких функції іРНК виконує сам геном, передача генетичної інформації здійснюється по найбільш простій формулі:

 

РНК білок.

До цієї групи вірусів відносяться пікорна-, тога-, коронавіруси. У них немає необхідності в акті транскрипції для синтезу вірусоспецифічних білків. Тому транскрипцію як самостійний процес у цих вірусів не виділяють. Інакше обстоїть справа у вірусів, геном яких не може виконувати функцію іРНК. У клітині синтезується комплементарна геному РНК, що і є інформаційною. Передача генетичної інформації в цих вірусів здійснюється по формулі:

 

РНК РНК білок.

У цих вірусів транскрипція виділена як самостійний процес в інфекційному циклі. До них відносяться дві групи вірусів тварин:

1) віруси, геном яких представлений односпіральною РНК: ортоміксо-, параміксо-, рабдо-, буньявіруси. Оскільки геномна РНК цих вірусів є мінус-ниткою, зазначену групу вірусів називають мінус-нитчастими вірусами;

2) віруси, геном яких представлений двоспіральною РНК (диплорнавіруси). Серед вірусів тварин до них відносяться реовіруси.

У клітині немає ферменту, що може полімеризувати нуклеотиди на матриці РНК. Цю функцію виконує вірусоспецифічний фермент - РНК-залежна РНК-полімераза чи транскриптаза, що знаходиться в складі віріону і разом з ними проникає в клітину.

Серед РНК-містких вірусів хребетних є родина ретровірусів, що мають унікальний шлях передачі генетичної інформації. РНК цих вірусів переписується на ДНК, а ДНК інтегрує з клітинним геномом і в його складі переписується на РНК, яка має інформаційні функції. Шлях передачі генетичної інформації в цьому випадку здійснюється по більш складній формулі:

 

РНК ДНКРНК білок.

У складі цих вірусів є унікальний вірусоспецифічний фермент, який переписує РНК на ДНК. Цей процес називається зворотною транскрипцією, а фермент - зворотна транскриптаза, чи ревертаза. Той же фермент синтезує нитку ДНК на матриці ДНК. Двоспіральна ДНК після замикання в кільце інтегрує з клітинним геномом, і транскрипцію інтегрованої ДНК у складі клітинних геномів здійснює клітинна ДНК-залежна РНК-полімераза. Оскільки іРНК ретровірусів гомологічна геномній РНК (а не комплементарна їй), ретровіруси є плюс-нитчастими вірусами.

Транскрипція ряду ДНК-містких вірусів — папова-, аденовірусів, вірусів герпесу, парво-, гепаднавірусів — здійснюється в ядрі клітини, і в цьому процесі широко використовуються механізми клітинної транскрипції-ферменти транскрипції і модифікації транскриптів. Транскрипція цих вірусів здійснюється клітинною РНК-полімеразою II — ферментом, що здійснює транскрипцію клітинного генома. Однак особлива група транскриптів аденовірусу синтезується за допомогою іншого клітинного ферменту — РНК-полімерази III. У двох інших родин ДНК-містких вірусів тварин (віруси віспи і ірідовірусів) транскрипція відбувається в цитоплазмі. Оскільки в цитоплазмі немає клітинних полімераз, транскрипція цих вірусів має потребу в спеціальному вірусному ферменті - вірусній РНК-полімеразі. Цей фермент є структурним вірусним білком.

У РНК-містких вірусів транскрипція здійснюється вірусоспецифічними транскриптазами, тобто ферментами, закодованими у вірусному геномі. Ці транскриптази можуть бути як структурними білками, що входять до складу віріону (ендогенна транскриптаза), так і неструктурними білками, що синтезуються в зараженій клітині, але не включаються у віріон.

Синтез комплементарних РНК на батьківських матрицях за допомогою батьківської транскриптази зветься первинною транскрипцією на відміну від вторинної транскрипції, що відбуває на більш пізніх стадіях інфекційного циклу на знову синтезованих, дочірніх матрицях за допомогою нової синтезованої транскриптази. Велика частина іРНК у зараженій клітині є продуктом вторинної транскрипції.

У складно улаштованих РНК-містких вірусів тварин транскрипція відбувається не на матриці голої РНК, а в складі вірусних нуклеокапсидів чи серцевин (транскриптивні комплекси). Зв'язані з геномом капсидні білки не тільки не перешкоджають транскрипції, але і необхідні для неї, забезпечуючи правильну конформацію тяжа РНК, захист його від клітинних протеаз, зв'язок окремих фрагментів генома один з одним, а також регуляцію транскрипції.

Знову синтезовані іРНК виходять із транскриптивних комплексів і транспортуються до рибосом.

Регуляція транскрипції. Транскрипція вірусного генома строго регулюється протягом інфекційного циклу. Регуляція здійснюється як клітинними, так і вірусоспецифічними механізмами. У деяких вірусів, в основному ДНК-місткими, існує три періоди транскрипції: зверхранній, ранній і пізній. До них відносяться віруси віспи, герпесу, папова-, адено- і ірідовіруси. У результаті зверхранньої і ранньої транскрипції вибірково зчитуються ранні гени з утворенням ранніх іРНК. При пізній транскрипції зчитується інша частина вірусного генома — пізні гени, з утворенням пізніх іРНК. Кількість пізніх генів звичайно перевищує кількість ранніх генів. Більшість ранніх генів є генами для неструктурних білків — ферментів і регуляторів транскрипції — і реплікації вірусного генома. Навпроти, пізні гени здебільшого є генами для структурних білків. Звичайно при пізній транскрипції зчитується весь геном, але з перевагою транскрипції пізніх генів. Фактором регуляції транскрипції в ядерних вірусів є транспорт транскриптів з ядра в цитоплазму, до місця функціонування іРНК — полісомам.

Трансляція інформаційних РНК

Синтез білка в клітині відбувається в результаті трансляції іРНК. Трансляцією називається процес перекладу генетичної інформації, що міститься в іРНК, на специфічну послідовність амінокислот. Іншими словами, у процесі трансляції здійснюється переклад 4-буквеної мови азотистих основ на 20-буквену мову амінокислот.

Синтез білка в клітині здійснюється на рибосомах. Процес трансляції складається з трьох фаз:

Ініціації; 2) елонгації і 3) термінації.

Ініціація трансляції. Ініціація - стадія формування комплексу компонентів, необхідного для дізнавання місця і початку процесу трансляції.

Елонгація трансляції. Елонгація — стадія продовження процесу, що складається з повторюваних дій. Це процес подовження, нарощування поліпептидного… Термінація. Термінація — стадія закінчення процесу трансляції під дією… Стратегія вірусного генома, що використовує клітинний апарат трансляції, повинна бути спрямована на створення…

Рис. 16. Реплікативний цикл +РНК- геномних вірусів.

Після адсорбції вірус проникає в клітину шляхом піноцитозу (1). Реплікативний цикл починається після звільнення вірусного геному в цитоплазмі, так як молекулярна симетрія вірусної РНК ( + РНК) аналогічна мРНК і вона може безпосередньо розпізнаватися і транслюватися рибосомами (2). Клітинні протеази трансформують утворений вірусний поліпротеїн (3) в РНК - залежну РНК - полімеразу, вірусну протеазу та різноманітні структурні білки. Полімераза копіює +РНК ланцюг в вигляді - РНК (4), яка виконує функцію матриці для синтезу молекули +РНК (5), які використовуються в синтезі вірусних білків (6), або білків що входять в склад генома нових популяцій вірусу (7).

В ортоміксовірусів (вірусів грипу А, В і С) на відміну від параміксовірусів геном представлений не однією молекулою нуклеїнової кислоти, а набором односпіральних РНК у виді восьми окремих, неоднакових по розміру субодиниць.

Розрізняють два різновиди РНК-полімерази: віріонну РНК-транскриптазу і РНК-репліказу. Перша відповідальна за переважний синтез мінус-ниток у ранній період інфекції, а друга— за переважний синтез плюс-ниток на більш пізніх етапах реплікації ортоміксовірусів.

Мінус-нитки утворюються на ранній стадії інфекції, і максимальний рівень їх синтезу передує появі плюс-ниток. Мінус-нитки РНК з'являються через 15 хвилин після зараження і незабаром виявляються у вірусоспецифічних полісомах. Мінус-нитки, синтезовані віріонною РНК-транскриптазою на ранній стадії інфекції, є іРНК. Установлено, що і деяка частина плюс-ниток виконує функції іРНК.

Надалі в зараженій клітині була виявлена ще одна форма вірусоспецифічної РНК. Молекули цієї форми містять двоспіральну «серцевину» і односпіральні «хвости». Ця форма одержала назву реплікативного попередника (РП) чи реплікативної проміжної форми (РПФ). Після депротеїнізації вірусу в клітині вивільнена РНК виконує функцію іРНК, направляючи синтез вірус-специфічних білків, у тому числі РНК-полімерази.

Синтез РНК може здійснюватися по одному з двох механізмів: 1) консервативному, при якому полінуклеотидні ланцюги, що входять до складу РПФ РНК, зберігаються (консервуються) і не переходять в односпіральну форму. Цей спосіб синтезу аналогічний способу синтезу односпіральних клітинних РНК на двоспіральній матриці ДНК; 2) утворення плюс-ниток може відбуватися асиметричним напівконсервативним шляхом, коли знову створена плюс-нитка витісняє раніше синтезовану плюс-нитку з РПФ РНК.

При використанні обох механізмів виникають проміжні структури типу РПФ. Кінцевим продуктом синтезу в обох випадках є односпіральна вірусна РНК, причому значна частина її бере участь у трансляції в складі реплікативного комплексу.

Реплікація односпіральних вірусних РНК із негативним геномом. Є велика група односпіральних вірусів (рабдовіруси, пара-і ортоміксовіруси), що містять негативний (неінфекційний) геном. По складу, локалізації, функції й особливостям біосинтезу білків віруси цієї групи дуже подібні (Рис. 17). У них як би єдина стратегія експресії генів. РНК їх (мінус-нитка) не транслюється в рибосомах. Функції іРНК у цих вірусів виконують плюс-нитки, комплементарні геномним. У складі вірусів з негативним геномом немає вірусоспецифічного ферменту типу РНК-реплікази, але міститься (крім вірусу сказу) РНК-залежна РНК-полімераза (РНК-транскриптаза). Остання синтезує на інфекційній мінус-нитці РНК комплементарні плюс-нитки іРНК у виді окремих фрагментів двох типів: перші мають полі (А) - послідовності на З’- кінці, надходять у рибосоми і

Рис. 17. Реплікативний цикл – РНК геномних вірусів.

Проникнення вірусу здійснюється після адсорбції і злиття з клітинною мембраною (1). Після роздягання (2) вірусна -РНК трансформується в плюс ланцюг РНК - залежною РНК-полімеразою, що входить в склад віріону (3), що призводить до утворення повних і коротких ланцюгів. Короткі +РНК- ланцюги зумовлюють синтез ферментів і білків для нових популяцій вірусів (4), серед останніх особливе значення має глікопротеїн оболонки (5), що вбудовується в клітинну стінку на етапах, які відбуваються до процесу відбруньковування. Повний ланцюг +РНК є матрицею для синтезу молекул -РНК нових популяцій вірусу (6). Нуклеокапсиди (утворюються із синтезованих білків) і -РНК прикріпляються до модифікованих ділянок клітинної стінки (7), відщеплюють фрагмент ліпідного шару (що завершує процес зборки вірусу) і відокремлюється шляхом брунькування (8).

 

служать матрицями для синтезу структурних білків і ферментів РНК-репліказ 1 і 2; другі не мають такої послідовності і служать матрицями для синтезу ниток віріонної РНК (мінус-ниток, що ввійдуть до складу нових часток вірусного потомства) за допомогою цієї синтезованої РНК-реплікази 2.

Реплікація двоспіральних вірусних РНК. Двоспіральні РНК містять реовіруси. Реовірус у складі віріону містить РНК-залежну РНК-полімеразу. Усі 10 фрагментів його генома транскрибуються зазначеною полімеразою. На одній з ниток (на мінус-нитці) синтезується односпіральна копія. Реплікація відбувається в такий спосіб. На мінус-нитці геномної двоспіральної РНК синтезується односпіральна плюс-нитка, що містить сайт зв'язування з рибосомою і сайт зв'язування з РНК-залежною РНК-полімеразою, який кодується вірусним геномом. Пул цих односпіральних (плюс-ниток) РНК служить спочатку матрицею для синтезу вірусних білків, у тому числі і згаданої полімерази. Після синтезу останньої вона зв'язується з цими ж плюс-нитками РНК і синтезує на їх матриці мінус-нитку РНК. Цей процес обумовлений двома унікальними явищами:

- по-перше - одна і та ж молекула РНК служить матрицею для синтезу і білка і комплементарної РНК; - по-друге - структура РНК-залежної РНК-полімерази реовірусів така, що по завершенні синтезу комплементарного ланцюга вона не відокремлюється від двоспіральної РНК. Як видно з викладеного вище, реплікація двоспіральних РНК має механізм, що у корені відмінний від механізму реплікації двоспіральних ДНК.

Вірусні двоспіральні РНК не можуть надходити в рибосоми безпосередньо. Укладена в них генетична інформація може передаватися в рибосоми опосередковано, тобто через односпіральні іРНК, оскільки в клітині немає вірусоспецифічного ферменту, що синтезував би односпіральну іРНК на матриці двоспіральній вірусної РНК, а також немає ферменту, що каталізував би реплікацію самої двоспіральної вірусної РНК. Фермент, що синтезує односпіральну іРНК на матриці двоспіральної вірусної РНК, — РНК- транскриптаза — знаходиться в самих віріонах. Роль РНК-транскриптази зводиться до переписування генетичної інформації з двоспіральних вірусних РНК на односпіральні іРНК, тобто фермент РНК-транскриптаза виконує функцію, подібну функції ДНК-залежної РНК-полімерази, що синтезує односпіральну іРНК на матриці двоспіральної ДНК клітини.

При передачі інформації з двоспіральних РНК у рибосоми, а також реплікації двоспіральних вірусних РНК РНК-транскриптаза синтезує на мінус-нитці двоспіральної РНК, як на матриці, комплементарну плюс-нитку і транскрибує на неї всю генетичну інформацію. Знову синтезована плюс-нитка РНК стає, таким чином, інформаційною вірусною РНК (іРНК). Остання надходить у рибосоми клітини, де індукує синтез вірусних білків, у тому числі РНК-реплікази. РНК-репліказа синтезує потім на плюс-нитці РНК- комплементарні мінус-нитки, і у результаті чого утворюються знову двоспіральні молекули РНК. Так забезпечується реплікація двоспіральних вірусних молекул РНК.

Реплікація ретровірусів. У ретровірусів для здійснення синтезу ДНК на матриці РНК необхідна наявність у заражених клітинах специфічного ферменту — РНК-залежної ДНК-полімерази (зворотної транскриптази), що міститься в складі віріонів (Рис. 18). Крім того, у складі віріонів виявлена ДНК-залежна ДНК-полімераза, яка здійснює синтез ДНК на матриці ДНК. Таким чином, в утворенні двоспіральної вірусоспецифічної ДНК беруть участь два різних ферменти. Зворотній транскриптазі належить, очевидно, провідна роль у процесах неопластичної трансформації клітин.

У складі віріонів, крім двох полімераз, є й інші ферменти, зв'язані з інтеграцією синтезованої ДНК із геномом клітини хазяїна. Сюди відносяться: ендонуклеаза, екзонуклеаза, полінуклеотидлігаза і рибонуклеаза Н.

Утворення вірусоспецифічної ДНК починається на вірусній РНК, причому синтез здійснюється за допомогою ферменту РНК-залежної ДНК-полімерази. У результаті утворюється гібридна двоспіральна молекула, одна нитка якої РНК, інша - ДНК. Далі, імовірно, відбувається вибіркове відщіплення нитки РНК-гібридної молекули за допомогою ферменту рибонуклеази Н.

Рис. 18. Схема реплікативного циклу ретровірусів.Інфекційна вірусна частинка (1) проникає в клітину шляхом злиття з клітинною мембраною після адсорбції на ній. Потім вірус роздягається (2), а зворотна транскриптаза, що входить в склад віріону індукує синтез - ДНК, яка використовує як матрицю молекулу РНК (3). +ДНК копіюється з нової синтезованої молекули - ДНК, в результаті чого утворюється подвійний ланцюг ДНК ( длДНК) (4). длДНК транспортується в ядро клітини, де клітина ДНК піддається сплайсингу з утворенням рекомбінантів з вірусною ДНК(5). Інтегрована молекула ДНК транскрибується клітинною ДНК -залежною РНК - полімеразою в +РНК , яка використовується в якості геномів нових популяцій (6), а також транслюється як мРНК для синтезу (через стадію утворення поліпротеїнів) структурних білків і ферментів (7). Деяка частина +РНК піддається сплайсингу з утворенням мРНК невеликого розміру, що кодує поверхневі, регуляторні та додаткові білки (8). Зрілі нові популяції вірусів вивільняються з клітини шляхом брунькування (9).

На односпіральній молекулі ДНК, що залишилася після руйнування РНК, синтезується комплементарна нитка ДНК, у результаті чого утворюється двоспіральна ДНК. Ця реакція здійснюється тією ж полімеразою, що бере участь в утворенні першої нитки ДНК. Потім двоспіральна ДНК вбудовується в клітинну хромосому, очевидно, за допомогою різних ферментів.

Вірусоспецифічна ДНК, убудована в клітинний геном, транскрибується з утворенням вірусної РНК, яка спочатку виконує функції іРНК, забезпечуючи синтез вірусних білків, а потім з'єднується з ними, формуючи нове покоління віріонів. На цьому цикл репродукції ретровірусів завершується.

 

Синтез вірусних білків

В основі цього синтезу лежить той же механізм, що і при синтезі білка в нормальних клітках. Синтез вірусоспецифічного білка залежить від синтезу вірусної іРНК, але і впливає на нього: якщо синтез білка порушений, відбувається перевиробництво утворених іРНК у місцях її синтезу і гальмується подальший її синтез. Вірусні білки в процесі інфекції синтезуються в надлишковій кількості, чим потрібно для утворення інфекційного вірусу. Наприклад, у клітинах, інфікованих вірусами герпесу, у вірусне потомство включається тільки близько 35% від загальної маси вірусоспецифічних білків, синтезованих у клітинах.

У більшості вірусів синтез білків здійснюється в цитоплазмі; щодо ядерної локалізації синтезу білків деяких вірусів існують сумніви. Відомо, що вірусні білки можуть синтезуватися в одних структурах, а накопичуватися — в інші. Механізми, відповідальні за міграцію вірусних білків у ядро, не з'ясовані. Відомо лише, що відсутність аргініну в середовищі призводить до придушення міграції структурних білків вірусу герпесу від місця їх синтезу (цитоплазми) до місця зборки віріонів (ядра), хоча синтез ДНК і білка вірусу не порушений. На різних стадіях інфекційного циклу можуть переважно утворюватися то одні, то інші групи вірусоспецифічних білків. Швидкість їх регулюється або на рівні транскрипції (з утворенням іРНК), або на рівні трансляції (зчитування іРНК на рибосомах). У зараженій клітині непропорційно накопичуються іРНК із різних вірусних генів. Механізм цієї непропорційності закладений у самій вірусній частці. Цей же механізм визначає різну ефективність утворення різних білків. Стандартна вірусна частка містить одну молекулу РНК і до 10000 молекул білків. Крім структурних білків, у зараженій клітині синтезуватися і неструктурні білки.

Поряд із синтезом білків у клітині при репродукції вірусу грипу відбувається синтез і вуглеводних ланцюгів, що входять до складу глікопротеїдів. Приєднання вуглеводів здійснюється за допомогою трансфераз, які є клітинними ферментами. Синтез ліпідів також здійснюється клітиною. Вірусна оболонка формується при включенні ліпідів із плазматичної мембрани клітини-хазяїна. Синтез вірусних нуклеїнових кислот і вірусоспецифічних білків відбувається майже одночасно і не менш чим на годину випереджає дозрівання вірусних часток.

Зборка віріонів

Синтез компонентів вірусних часток у клітині роз'єднаний і може протікати в різних структурах ядра і цитоплазми. Віруси, реплікація яких проходить у ядрах, умовно називають ядерними. В основному це ДНК-вмістимі віруси: адено-, папова-, парвовіруси та віруси герпесу. Віруси, які реплікуються в цитоплазмі, називають цитоплазматичними. До них відносяться з ДНК-вмістимих вірус віспи і більшість РНК-вмістимих вірусів, за винятком ортоміксо- і ретровірусів. Однак цей поділ дуже відносний, тому що в репродукції тих і інших вірусів є стадії, що протікають відповідно в цитоплазмі і ядрі. Усередині ядра і цитоплазми синтез вірусоспецифічних молекул також може бути роз'єднаний. Так, наприклад, синтез одних білків здійснюється на вільних полісомах, а інших - на полісомах, зв'язаних з мембранами. Вірусні нуклеїнові кислоти синтезуються в асоціації з клітинними структурами вдалині від полісом, що синтезують вірусні білки. При такому диз'юнктивному способі репродукції утворення вірусної частки можливо лише в тому випадку, якщо вірусні нуклеїнові кислоти і білки мають здатність при достатній концентрації дізнаватися один одного в різноманітті клітинних білків і нуклеїнових кислот і мимовільно з'єднуватися один з одним, тобто здатні до самозбирання.

В основі самозбирання лежить специфічне білок-нуклеїнове і білок-білкове впізнавання, що може відбуватися в результаті гідрофобних іонних і водневих зв'язків. Білок-нуклеїнове впізнавання обмежене невеликою ділянкою молекули нуклеїнової кислоти і визначається унікальними послідовностями нуклеотидів у некодуючій частині вірусного геному. З цього впізнавання ділянки генома вірусними капсидними білками починається процес збирання вірусної частки. Приєднання інших білкових молекул здійснюється за рахунок специфічних білок-білкових взаємодій чи неспецифічних білок-нуклеїнових взаємодій. Об'єднання білка з вірусними нуклеїновими кислотами в клітині відбувається спонтанно як чисто фізико-хімічна реакція агрегації, що вимагає участі додаткових факторів (рН, іонної сили, іонів металів, осмосу і т.п.). Після того як концентрація вірусних РНК і білка досягає критичного рівня, у складно улаштованих вірусів принципи самозбирання забезпечує від початку до кінця морфогенез віріонів.

Дозрівання складних вірусів можна розділити на три етапи: 1) утворення внутрішньоклітинних нуклеокапсидів; 2) організація вірусної мембрани; 3) вихід зрілої вірусної частки з клітини за допомогою брунькування.

Загальні принципи збирання віріонів:

- У просто побудованих вірусів формуються провіріони, котрі в результаті модифікацій білків перетворюються у віріони. У складно побудованих вірусів спочатку формуються нуклеокапсиди або серцевини, з якими взаємодіють суперкапсидні білки.

- Збирання вірусів з суперкапсидною оболонкою ( за винятком покс - і гепаднавірусів) відбувається на клітинних мембранах: ядерній, якщо вірус реплікується в ядрі, або плазматичній, ендоплазматичної сітки чи комплексу Гольджі, якщо вірус реплікується в цитоплазмі. До цих мембран транспортується незалежно один від одного всі компоненти віріону.

- У деяких складно побудованих вірусів ( РНК - містких мінус - нитчастих ортоміксо-, параміксо- і рабдовірусів) існує спеціальний гідрофобний білок - матриксний, або мембранний. Він є медіатором складання віріонів: виконує посередницьку функцію між суперкапсидною оболонкою і нуклеокапсидом, утворюючи разом з ним серцевину.

- Складання нуклеотидів, серцевин, провіріонів і віріонів відбувається не у внутрішньоклітинній рідині, а в спеціальних структурах клітини - клітинних матриксах, віропластах. Ці структури локалізуються в ядрі або цитоплазмі інфікованих клітин і являються продуктами кооперативних процесів клітини й вірусу. Звичайно, це місця синтезу вірусних компонентів і складання віріонів потомства. У них виявляють різні клітинні структури - рибосоми ( полісоми) , мембрани, мікротрубочки, осміофільні волокна та ін.

- Складно побудовані віруси для побудови своїх віріонів використовують матеріал клітини-господаря, наприклад, ліпіди, вуглеводи, протеїнкінази, гістони, актин, тРНК(у ретровірусів), рибосоми (у аденовірусів). Клітинні елементи виконують певні функції в складі віріону.

Зборка РНК-вмістних вірусів. Зборка просто улаштованих вірусів полягає в асоціації вірусного генома з вірусними капсидними білками з утворенням нуклеокапсида.

У складно улаштованих вірусів процеси зборки нуклеокапсидів, серцевин і зрілих віріонів здебільшого роз'єднані. Нуклеокапсиди мігрують до місця зборки вірусних часток — плазматичної мембрани (чи мембран ендоплазматичної мережі) і упорядкування їх відбувається під ділянками мембран, із зовнішньої сторони яких вже убудовані вірусні суперкапсидні білки. Зборка полягає в тім, що ділянки, що містять глікопротеїди з пов'язаними з ними нуклеокапсидами, поступово випинаються через модифіковану клітинну мембрану. У результаті випинання утворюється «брунька», що містить нуклеокапсид і оболонку із суперкапсидними білками. «Брунька» відокремлюється від клітинної мембрани з утворенням вільної вірусної частки.

Брунькування може відбуватися через плазматичну мембрану клітини в зовнішнє середовище, як в ортоміксо-, параміксо-, рабдо- і альфавірусів, або через мембрани ендоплазматичної мережі у вакуолі, як в арена- і буньявірусів. В основі випинання бруньки через мембрану лежать звичайні клітинні процеси, спрямовані на відторгнення непридатного для клітини матеріалу і відновлення мембран. Ділянка майбутньої бруньки містить фіксований нуклеокапсид, асоційований з суперкапсидними білками; але рух мембранних ліпідів продовжується в силу їхньої плинності, ліпіди обволікають майбутню бруньку, і разом з ними із «бруньки» витісняються клітинні мембранні білки. У результаті цього руху відбувається вихід «бруньки» із клітинної мембрани. Механізм утворення «бруньки» пояснює, чому в складі вірусів, що брунькуються, не міститься клітинних мембранних білків.

Усі вірусні компоненти — нуклеокапсиди і суперкапсидні білки — прибувають до місця зборки незалежно один від одного. Першими до місця зборки прибувають суперкапсидні білки. Здебільшого цими білками є глікопротеїди, що синтезуються в полісомах. Через шорсткуваті, а потім гладкі мембрани в результаті злиття з ними везикул комплексу Гольджі ці білки транспортуються на зовнішню поверхню плазматичних мембран чи залишаються в складі везикул. Включення глікопротеїдів у відповідні зони клітинних мембран призводить до модифікацій мембран. Нуклеокапсид впізнає ці ділянки і підходить до їх із внутрішньої сторони ліпідного шару. При зборці вірусів велику роль відіграє вірусний матриксний білок М, який є медіатором зборки. Включення М-білка в клітинні мембрани є сигналом для зборки вірусної частки: слідом за включенням негайно здійснюється зв'язування нуклеокапсидів з мембранами і брунькування вірусної частки. Тим самим М-білок має функцію фактора, що лімітує зборку.

Зборка ДНК-вмістимих вірусів. У зборці цих вірусів є деякі відмінності від зборки РНК-вмістимих вірусів. Як і у РНК-вмістимих вірусів зборка ДНК-вмістимих вірусів є багатоступінчастим процесом з утворенням проміжних форм, що відрізняються від зрілих віріонів по складу поліпептидів. Перший етап зборки полягає в асоціації ДНК із внутрішніми білками і формуванні серцевин чи нуклеокапсидів. При цьому ДНК з'єднується з попередньо сформованими «порожніми» капсидами.

У результаті зв'язування ДНК із капсидами з'являється новий клас проміжних форм, що називаються неповними формами. Крім неповних форм із різним вмістом ДНК, існує інша проміжна форма в морфогенезі — незрілі віріони. Зборка ядерних вірусів починається в ядрі, звичайно — в асоціації з ядерною мембраною. Проміжні форми герпесвірусу, що формуються в ядрі, брунькуються в перинуклеарний простір через внутрішню ядерну мембрану, і вірус здобуває таким шляхом оболонку, що є дериватом ядерної мембрани. Подальше добудування і дозрівання віріонів відбуваються в мембранах ендоплазматичної мережі й в апараті Гольджі, відкіля вірус у складі цитоплазматичних везикул транспортується на клітинну поверхню.

Вихід вірусних часток із клітини

Існує два способи виходу вірусного потомства з клітини: шляхом вибуху і шляхом брунькування.Вихід із клітини шляхом вибуху зв'язаний з деструкцією клітини, порушенням її цілісності, у результаті чого зрілі вірусні частки, що знаходилися усередині клітини, виявляються в навколишнім середовищі. Такий спосіб виходу з клітини належить вірусам, що не містять ліпопротеїдної оболонки (пікорна-, рео-, парво-, папова-, аденовіруси). Однак деякі із цих вірусів можуть транспортуватися на клітинну поверхню до загибелі клітини.

Вихід із клітини шляхом брунькування є характерним для вірусів, що містять ліпопротеїдну мембрану, які є дериватом клітинних мембран (Рис. 19). При цьому способі клітина може тривалий час зберігати життєздатність і продукувати вірусне потомство, поки не відбудеться повне виснаження її ресурсів.

Вибухоподібний механізм звільнення віріонів пов'язаний з деструкцією (лізисом) зараженої клітини, в результаті чого вірусне потомство опиняється в позаклітинному просторі. Такий спосіб виходу властивий просто організованим вірусам, які дозрівають і набувають інфекційної активності в середині клітини. Пригнічення метаболізму макромолекул (зниження синтезу клітинних нуклеїнових кислот і білків) і наступна деструкція зараженої клітини здійснюється структурними білками цих вірусів.

Вихід з клітини шляхом брунькування через плазматичну мембрану властивий більшості складно організованих вірусів. Даний механізм поєднує формування зрілих віріонів з одночасним звільненням їх з клітини. Це

Рис. 19. Схема виходу вірусу із клітини шляхом брунькування.

найбільш ефективний спосіб виходу, оскільки не залежить від деструкції заражених клітин. При цьому клітина може тривалий час зберігати життєздатність і продукувати вірусне потомство, доки не відбудеться повне виснаження її ресурсів. Включення вірусних глікопротеїдів у плазматичну мембрану надає клітині нової антигенної специфічності, і заражена клітина стає об'єктом дії імунних механізмів організму.

Деяким РНК - геномним вірусам, як вже зазначалося, властиве брунькування через мембрани ендоплазматичної сітки і комплексу Гольджі в середину цитоплазматичних вакуолей. Такі віруси як корона - і буньявіруси звільняються з зараженої клітини шляхом екзоцитозу: вакуолі зливаються з плазматичною мембраною, а віріони потомства опиняються в позаклітинному просторі. З допомогою екзоцитозу виходять з клітини ДНК - місткі герпесвіруси, котрі брунькуються через ядерну мембрану і транспортуються до поверхні клітини в мембранних везикулах. Звільнення з клітини механізмом екзоцитозу властиве також поксвірусам, які транспортуються в чохлах сформованих з мембран комплексу Гольджі.

У вірусу гепатиту В шляхом екзоцитозу виходить з клітини HB_sAg, що призводить до антигенемії. Звільнення віріонів потомства зараженої клітини може відбуватися на будь - якому етапі складання серцевини, оскільки в крові хворих виявляють не лише зрілі віріони, але й неповні віріони, що містять тільки вірусну ДНК або гібридні молекули ДНК/РНК.

Деякі віруси здатні виходити з клітини та вражати сусідні, обминаючи позаклітинний простір, що дозволяє їм уникати дії специфічних антитіл. Наприклад, герпесвіруси можуть проникати з однієї клітини в іншу по цистернах цитоплазматичного ретикулуму які з'єднують ядерну оболонку з плазматичною мембраною. Параміксовіруси при брунькуванні спричиняють злиття сусідніх клітин з утворенням гігантських багатоядерних клітин - симпластів ( синцитіїв).

Тривалість циклу репродукції вірусів - від моменту адсорбції до виходу з клітини - різна. Так у пікорнавірусів вірусів цей процес продовжується 5 - 10 годин, ортоміксовірусів 6 - 8 годин, реовірусів - 8 - 10 годин, аденовірусів 14 - 24 години, а у деяких їх представників - 32 -36 годин, герпесвірусів від 12 годин ( вірус хвороби Ауескі) до 70 годин і більше (цитомегаловірус людини). Швидкість розмноження вірусів колосальна. Наприклад, кількість інфекційного потомства одного віріону вірусу грипу через 8 годин досягає 10³, а до кінця першої доби 10²⁷. Урожай вірусу, тобто загальна кількість віріонів на одну заражену клітину, коливається в широких межах, зокрема, у пікорнавірусів - 25 - 100 тисяч, в аденовірусів - 10 000 - 1000000.

 

ТИПИ ВЗАЄМОДІЇ ВІРУСУ З КЛІТИНОЮ

Маються два основних типи взаємодії вірусу і клітини. При першому типі вірусний геном функціонує в зараженій клітині більш-менш автономно. Репродукція його відбувається незалежно від репродукції клітинного генома. Віруси, що автономно розмножуються в клітині, відносяться до групи вірулентних. При такому характері взаємодії вірусу і. клітини утворюється нове покоління віріонів. У цьому випадку говорять про продуктивну взаємодію. Коли ж цикл репродукції переривається на якій-небудь проміжній стадії й інфекційного вірусного потомства не утворюється, така взаємодія вірусу і клітини називають абортивною. У тих випадках, коли симбіоз клітинного і вірусного геномів виявляється короткочасним і після утворення нового покоління вірусних часток заражена клітина (клітка-хазяїн) гине, таку реакцію на вірусну інфекцію називають літичною. Клітка гине під впливом вірусної інфекції від ряду незалежних одна від одної причин: 1) неспецифічного необоротного блокування клітинного генома на ранніх стадіях інфекції; 2) неспецифічних ушкоджень клітинного генома в процесі інфекції; 3) переключення метаболічних ресурсів клітини на вірусоспецифічні синтези; 4) специфічного лізису клітини при звільненні дозрілих віріонів у середовище; 5) порушення структури клітинних мембран у результаті інтенсивного виходу вірусних часток у середовище. Явище, коли клітина, у якій автономно розмножується вірус, довгостроково зберігає свою життєздатність, одержало назву латенції.

Другий тип взаємодії вірусу і клітини властивий пухлинним вірусам, нуклеїнова кислота яких здатна вбудовуватися (інтегруватися) тим чи іншим способом у клітинну хромосому у формі провіруса, викликаючи трансформацію клітин. Границі між вірусами з автономною реплікацією геномів і інтеграційними вірусами дуже умовні, і один і той самий вірус у залежності від виду клітин може поводитися або як інфекційний, або як інтеграційний геном. Результатом такої взаємодії вірусу і клітини є зміна спадкоємних властивостей клітини. Цей тип взаємодії вірусу і клітини називають вірогенією, подібно лізогенії при взаємодії фагів з бактеріями. Віруси, здатні викликати вірогенію, відносять до групи помірних.

Реакція клітини на вірусну інфекцію. Різні віруси можуть викликати найрізноманітніші клітинні реакції, пов'язаними зі змінами обміну і функції клітини. Клітинні реакції на вірусну інфекцію можуть бути чотирьох типів. До першої з них відносяться різноманітні патологічні зміни, що проявляються пригніченням синтетичних процесів, порушенням функціональної активності, пошкодженням структури самої клітини і її загибеллю. Такі зміни позначаються як цитопатична реакція на вірусну інфекцію, а здатність вірусів викликати таку реакцію — цитопатогенна дія. Другий тип клітинних реакцій полягає в синтезі закодованих у клітинному геноме білків (інтерферонів), що володіють антивірусною активністю. Третій тип реакції виявляється розмноженням вірусу без видимих патологічних змін клітин (латенція). І, нарешті, можливий четвертий тип, коли наявність вірусу в клітині супроводжується її проліферацією.

Зараження клітини, як правило, супроводжується пригніченням синтезу основних клітинних макромолекул — ДНК, РНК і білків. Однак пригнічення утворення цих трьох класів з'єднань настає не одночасно, а іноді вибірково. Найпоширеніше функціональне порушення зараженої клітини — це втрата здатності до поділу (пригнічення мітозу). По типі дії на мітотичну активність клітин віруси можна розділити на три групи: стимулюючі мітоз, інгібуючі мітоз і не впливають на мітотичну активність. Більшість міксовірусів придушує мітоз.

Віруси впливають і на хромосомний апарат клітини. При зараженні міксовірусами клітин виникають зміни хромосом, принаймні, трьох видів: окремі розриви, пульверизація хромосом, порушення правильної орієнтації клітинного веретена.

Відомі два способи утворення патологічних змін у клітині, зараженої вірусом. По першому з них цитопатогенну дія може викликати той чи інший структурний компонент віріону; при цьому зовсім не обов'язково, щоб геном вірусу проникнув у клітину. Такий спосіб дії вірусів називають цитопатогенною дією ззовні.

Якщо ж дія вірусу зв'язана з проникненням вірусного генома в уражену клітину й утворенням деяких продуктів, що і є першою причиною патології, то таку дію називають цитопатогенною дією зсередини.

Цитопатогенна дія ззовні описана для ряду вірусів тварин. Деякі віруси, що мають зовнішню ліпопротеїнову мембрану, на ранніх стадіях взаємодії з клітиною індукують утворення симпластів, чи полікаріоцитів, — злиття клітин у комплекси, що містять два чи кілька ядер. Симпластоутворення — результат злиття, при якому відбувається утворення багатоядерних клітин шляхом об’єднання цитоплазми клітин-сусідів. Виникаючі полікаріони можуть містити до 100 ядер. Для утворення полікаріонів потрібна досить велика множинність зараження (близько 1000 віріонів на клітину), відповідний сольовий склад середовища, зокрема обов'язкова присутність Са²⁺, і відповідна температура. Інтенсивність злиття залежить і від фізіологічного стану клітин. Описано два види злиття: ззовні і зсередини. Утворення симпластів відбувається в кілька стадій. Спочатку вірус викликає аглютинацію клітин, утворюючи як би місток між двома клітинними мембранами. Потім мембрани двох сусідніх клітин, розташованих поблизу віріонів, приходять у тісний контакт одна з одною. Далі (при наявності оптимальних умов) клітинні мембрани руйнуються в тім місці, де вони контактують з віріонами. У результаті утворюється канал між двома сусідніми клітинами. Поблизу утвореного отвору розірвані мембрани сусідніх клітин з'єднуються між собою, утворюючи цитоплазматичні містки між клітинами. Ці містки розширюються, і, нарешті, сусідні клітини цілком зливаються.

Під впливом вірусної інфекції in vitro можуть зливатися не тільки однакові, але і різні клітини того самого виду, а також клітини різних видів і навіть класів тварин. Утворені при цьому «гібридні» клітини одержали назву гетерокаріонів. Оскільки останні можуть бути життєздатними протягом тривалого часу, їх використовують для різноманітних цитологічних, біохімічних і генетичних досліджень.

Крім симпластів, віруси можуть індукувати у заражених клітинах утворення включень.Вірусні включення являють собою видимі під мікроскопом маси, що містять скупчення або вірусних часток (віруси групи віспи), або попередників вірусу (білків чи нуклеїнових кислот), або змінених клітинних компонентів. У залежності від складу ці маси можуть фарбуватися різними барвниками — кислими (оксифільні включення) чи основними (базофільні включення). Базофільні включення можуть являти собою місця зборки віріонів, а оксифільні відображають реакцію клітини на його вторгнення. Вірусні включення мають різноманітну, але характерну для даного вірусу локалізацію в клітині. Вони можуть бути важливою, а іноді єдиною ознакою вірусної інфекції в клітині.

Таким чином, патологічні порушення структури і функції інфікованої клітини можуть бути дуже різноманітні. У розвитку клітинних ушкоджень на пізніх стадіях інфекції відіграють роль не тільки вірусоспецифічні, але і клітинні білки — ферменти.

Зі смертю клітини припиняється і репродукція вірусу, однак віруси, що не володіють цитопатогенною дією, можуть репродукуватися без загибелі клітини, тобто ЦПД - не обов'язковий результат продуктивної взаємодії вірусу і клітини.

Таким чином, варіанти відповідей клітини-хазяїна на вірусну інфекцію різноманітні. Для деяких систем вірус— клітина характерні ЦПД і загибель заражених клітин. В інших системах клітини ніяк зовні не реагують на інфекцію: вони зберігають морфологію, біохімічну активність і здатність ділитися. Між тим і такий стан супроводжується продукцією інфекційного потомства чи його окремих компонентів. У деяких випадках зараження параміксовірусами призводить до посилення проліферації клітин.

Хронічна (латентна) інфекція на рівні клітини. Це своєрідний стан рівноваги між вірусом і клітиною, коли не вдається знайти будь яких зовнішніх проявів інфекції. Хронічна інфекція в культурах клітин успішно відтворюється вірусами Сендай, ньюкаслської хвороби, краснухи, кору, грипу і деяких інших.

 

 

СУЧАСНА КЛАСИФІКАЦІЯ ТА НОМЕНКЛАТУРА ВІРУСІВ ХРЕБЕТНИХ.

Сучасна класифікація вірусів є універсальною для вірусів хребетних, безхребетних, бактерій, рослин і грибів. Головний її принцип – порівняння даного вірусу з типовим видом роду. До виду відносять групу штамів вірусу, що явно подібні між собою, але чітко відрізняються від інших вірусів. Види вірусів, що мають багато загальних ознак об’єднані в роди,а останні в свою чергу, об’єднані в таксони ще більшого рангу – родини.

Всі віруси хребетних згідно сучасної класифікації розділені на 25 родин, із них 9 ДНК-геномні віруси і 16 РНК-геномні. Класифікація їх базується на основних властивостях віріонів, провідні із яких – тип нуклеїнової кислоти, кількість ниток в ній, наявність чи відсутність зовнішньої ліпопротеїнової оболонки, а також морфології віріона.

Для класифікації вірусів в наш час використовують наступні критерії:

1. Нуклеїнова кислота: тип, число ниток, процентний вміст, молекулярна маса, вміст гуаніну та цитозину.

2. Морфологія: тип симетрії чи псевдосиметрії, число капсомерів для вірусів з кубічною симетрією, наявність зовнішньої ліпопротеїнової оболонки, форма і розміри віріонів.

3. Біофізичні властивості: константа седиментації, плавуча щільність.

4. Білки: кількість структурних білків, їх локалізація, амінокислотний склад.

5. Ліпіди.

6. Реплікація: місце синтезу білків, спосіб реплікації нуклеїнової кислоти, місце і механізм зборки вірусів. Розмноження в тканинних культурах.

7. Феномени генетичних взаємодій (генетична рекомбінація і реактивація).

8. Коло чутливих господарів, особливості патогенезу інфекційного процесу; онкогенні властивості.

9. Стійкість до фізичних і хімічних факторів.

10. Географічне розповсюдження вірусу.

11. Спосіб передачі (вертикальний, горизонтальний, трансмісивний).

12. Антигенні властивості.

 

Згідно цих критеріїв віруси розподілені по родинам, родам і групам.

НОМЕНКЛАТУРА.Назва роду закінчується на “...virus” – Coronavirus, підродини – “...virinae” – Gammaherpesvirinae і родини – “...viridae”– Retroviridae (Рис.20).

 

 

Рис. 20. Морфологія і класифікація вірусів хребетних.

 

Класифікація родини ADENOVIRIDAE.

Родина складається з 2-х родів:Mastadenovirus, Aviadenovirus.

1. Рід Mastadenovirus (від грец. mastos - молочна залоза). До складу роду входять аденовіруси ссавців: людини (47 серотипів), мавп (27), ВРХ (10), свиней (4), овець (6), кіз (1), коней (1), собак (2), мишей (2 серотипи). Типовим представником роду є аденовірус людини серотипу 2.

2. Рід Aviadenovirus (від лат. avis - птах). До складу роду входять аденовіруси птахів: курей (12 серотипів), індичок (3), качок (2), фазанів (1 серотип). Типовий представник роду - аденовірус курей серотипу 1 (вірус CELO).

 

 

Класифікація родини ВІРУСУ АФРИКАНСЬКОЇ ЧУМИ СВИНЕЙ – African swine fever virus

 

АФРИКАНСЬКА ЧУМА СВИНЕЙ

 

 

*Класифікація родини HERPESVIRIDAE

Представники родини Herpesviridae розбиті на основі їх біологічних властивостей на три підродини - a, b і g (Alphaherpesvirinae, Betaherpesvirinae, Gammaherpesvirinae).

 

Alphaherpesvirinae.

Табл. 2. Віруси родини Herpesviridae. Вірус Підродина Загальновизнана назва (синоніми) Віруси людини …

Betaherpesvirinae.

Для вірусів цієї підродини характерний обмежений спектр хазяїнів, хоча це і не абсолютна ознака. Репродуктивний цикл йде довго, і зараження поширюється по культурі клітин повільно. Заражені клітини часто збільшуються в розмірі (цитомегалія), легко виникає і підтримується персистентна інфекція в культурі. Вірус може підтримуватися в латентній формі в секреторних залозах, лімфоретикулярних клітинах, нирках і інших тканинах. До складу цієї підродини входить рід Cytomegalovirus (CMV) – вірус герпесу 5 людини та цитомегаловірус свиней 2 і рід Micromegalovirus або Muromegalovirus(цитомегаловірус мишей).

Gammaherpesvirinae.

Герпесвіруси не вдається групувати ні по морфології віріону, ні по загальних ознаках, характерним для їхнього репродуктивного циклу. Істотні…    

Класифікація родини PAPOVAVIRIDAE

Назва родини утворена зі сполучення перших двох букв найменування вірусів papilloma, polyoma і vacuolating agent (раннє найменування SV 40).

Родина складається з двох родів: Papillomavirus u Poliomavirus.

1. Рід Papillomavirus (від лат. papilla - сосок, грец. oma - пухлина). До складу роду входять: вірус папіломи кроликів, чи папіломи Шоупа (прототипний вірус), вірус папілом людини (більш 60 типів), мавп, ВРХ, коней (6 типів), слонів, оленів, лосів, овець, собак, опосумів, мишей, черепах, зябликів, папуг. Віруси викликають утворення поліпів у природних хазяїнів і не розмножуються в культурі клітин.

2. Рід Polyomavirus (від грец. poly - багато і oma - пухлина).До складу роду входять: вірус папіломи мишей (прототипний вірус), віруси поліом мавп (SV 40, SA 12), людини (ВК, JC), ВРХ (WRSV), кроликів (RKV) і мишей (К). Можливі представники роду - віруси, виявлені у свиней і хом'ячків.

 

Класифікація родини PARVOVIRIDAE

У родині Parvoviridae 3 роди: Parvovirus, Dependovirus, Densovirus. 1. Рід Parvovirus. До складу роду входять дрібний вірус мишей (прототипний… 2. Рід Dependovirus (від лат. dependere - залежний). У рід входять… 3. Рід Densovirus (від лат. densus - щільний). У рід входять парвовіруси, що уражають комах загону двокрилих…

Табл. 3. Представники родини Parvoviridae

Рід Parvovirus	Рід Dependovіrus (аденоасоційовані віруси)
Вірус пацюків Вірус H1 Вірус НЗ Дрібний вірус мишей (прототипний) Парвовірус свиней Парвовірус великої рогатої худоби Парвовірус панлейкопенії кішок Парвовірус гусаків Парвовірус кроликів TVX Вірус KBSH LuІII RT Вірус гастроентериту людини (норуокський агент) Вірус алеутської хвороби норок Парвовірус ентериту норок Парвовірус кроликів Парвовірус собак Парвовірус людини (В-19) Парвовірус єнотів	AAV-I (прототипний) AAV-2 AAV-3 AAV-4 AAV-5 Аденоасоційований вірус ВРХ (ААВ ВРХ) AAV коней ААВ собак ААВ птахів ААВ овець

Класифікація родини POXVIRIDAE

У родині Poxviridae виділено дві підродини: Chordopoxvirinae (поксвіруси хребетних) і Entomopоxvirinae (поксвіруси комах).

Подродина Chordopoxvirinae складаєтьсяз 8 родів: Orthopoxvirus, Parapoxvirus, Avipoxvirus, Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus, Molluscipoxvirus, Yatapoxvirus.

1. Рід Orthopoxvirus (від грец. orthos - правильний). Включає віруси вакцини (прототипний вірус) і натуральної віспи (варіола), віруси віспи корів, верблюдів,мавп, єнотів-полоскунів, африканських піщанок, полівок і вірус ектромелії. Віруси віспи буйволів і кроликів є підвидамивірусу вакцини.Віріони мають форму цеглини, розмір (250-300)-(200-250)нм. Геном цих вірусів складається з 185 тис. п. н., частка Г+Ц 36%. Віруси стійкі до ефіру, володіють гемаглютинуючою активністю. Між різними видами відбуваються генетична рекомбінація. Віруси подібні по антигенній cтруктурі і дають між собою перехресні серологічні реакції.

2. Рід Parapoxvirus (від грец. para - біля). До складу роду входять: вірус контагіозного пустульозного дерматиту, контагіозноїектими- прототипний вірус, віруси папульозного стоматиту ВРХ і псевдовіспи корів (паравакцини, вузликів доярок). До можливих представниківцього роду відносять віруси контагіозної ектими верблюдів, віруси віспи новозеландських червоних оленів і тюленів. Віріони мають яйцеподібну форму,розмір (220-300)-(140-170)нм. Поверхневі трубчастібілкові структури утворять спіраль, що обвиває весь віріон. Геномскладаються з 130-150 тис. п. н., частка Г+Ц 64%. Віруси чуттєві до ефіру. Між представниками роду мається АГ споріднення.

З.Рід Avipoxvirus (від лат. avis - птах). До складу роду входять віруси віспи курей (прототипний вірус), індичок, голубів, перепелиць, шпаків,горобців, папуг, канарок. Як можливих представників роду розглядаються віруси віспи павичів, пінгвінів імайї (індійських шпаків). Віріони мають форму цеглини, розмір 330-280-200. Геном складається з 260 тис. п. н. Віруси стійкі до ефіру і дають між собою перехресні серологічні реакції.

4. Pід Capripoxvirus (від лат. caper, capri - коза). Включає віруси віспи овець (прототипний вірус) і кіз, вірус шкірної бугорчатки ВРХ (вірус Нетлінга). Віріони мають форму цеглини, розмір 300-270-200нм. Геном складаєтьсяз 150-160 тис. п.н. Віруси чуттєві до ефіру й антигенно родинні між собою.

5. Рід Leporipoxvirus (від лат. lepus, leporis - заєць). До складу роду входять віруси міксоми кроликів (прототипний вірус) віруси фіброми зайців, кроликів (вірус Шоупа), білок. Можливий представник роду - вірус злоякісної фіброми кроликів. Віріони мають форму цеглини,розмір (250-300)-250-200нм. Геном складається з 160 тис. п. н., вміст Г+Ц 40%. Віруси чуттєві до ефіру і дають між собою перехресні серологічні реакції.

6. Рід Suipoxvirus ( or лат. suis - свиня). До складу роду входить тільки один представник - вірусвіспи свиней. Віріони мають форму цеглини, розмір (250-300)-200-250нм. Геном вірусу складається з 170 тис. п. н.

7. Рід Molluscipoxvirus (від лат. molluscum - молюск). До складу роду входить один представник - вірус контагіозного молюска. Під світловим мікроскопом віріони видні як овоїдні чи тільця в вигляді молюсків розміром 320-250 нм. Геном складаєтьсяз 188 тис. п. н., частка Г+Ц 60%. Відрізняєтьсявід поксвірусів хребетних і патогенний для людини.

8. Рід Yatapoxvirus.Назва утвореназ перших 2-х букв найменування складових його вірусів - yaba (прототипний вірус) і Tana. Геном складається з 146 тис. п.н., частка Г+Ц 33%. Віруси патогенні для мавп і людини і викликають утворення пухлин.

Підродина Entomopоxvirinae (від грец. entomon - комаха).

Включає 3 роди: Entomopoxvirus A, Entomopoxvirus В і Entomopoxvirus С. Не мають антигенного споріднення з поксвірусами хребетних. Віріони являють собою овоїдні часткирозміром (300-400)- (175-250) нм,мають 1 чи 2 бічні тіла. Геном складається з 225-380тис. п. н. Віруси розмножуються в цитоплазмі гемоцитів чи жирових клітин комах.

До складу родини входять ще декілька вірусів, які поки недостатньо вивчені і не віднесені до жодного з родів, зокрема віруси віспи альбатросів, мавп мармозеток, австралійських кенгуру, американського оленя, полівок і смугастих скунсів.

 

*Класифікація родини ARENAVIRIDAE

Родина Arenaviridae включає тільки один рід Arenavirus, до складу якого входять віруси АГ- комплексів лімфоцитарного хоріоменінгіту, Ласса (5 вірусів) і Такарібе (9 вірусів). Типовий представник роду - вірус (ЛХМ).

Порівняно недавно рід аренавірусів був виділений в окрему таксономічну групу. Він поєднує 10 представників на підставі спільності морфології, структури, біохімічних, біологічних властивостей і АГ- взаємозв'язків. У групу входять віруси Такарібе, вірус болівійської геморрагічної лихоманки і вірус ЛХМ. Інші члени цього роду - віруси АГ групи Такарібе (Хунін, Мачупо, Ласса, Парана, Пічинде, Латино, Пістильйо і Таміамі). Таксономічно аренавіруси близькі вірусам лейкозу птахів і мишей. Усі вони імунологічно зв'язані один з одним, і їхнім прототипом є вірус ЛХМ. Чотири представники роду велике значення мають у патології людини. Недавно був відкритий ще один вірус, що відноситься до аренавірусів - Lassa-вірус - збудник геморрагічної лихоманки, що характеризується високою летальністю і контагіозністю. Хвороба з 1969 р. реєструють у країнах Західної Африки. Віруси Хунін і Мачупо з комплексу вірусів Такарібе є збудниками аргентинської і болівійської лихоманок. Аренавіруси здатні довгостроково знаходитися в організмі гризунів - природних хазяїнів і обумовлювати вірусоносійство, що характеризується вірусемією і вірусурією, вертикальною передачею потомству, що підтримує їх циркуляцію в популяції гризунів.

 

 

*Класифікація родини ARTERIVIRIDAE

Збудник артеріїту коней (від англ. equne arteriitis) виключений із родини Togoviridae і представляє тепер окрему групу вірусів. РідArterivirus включає вірус артеріїту коней (прототипний вірус), репродуктивного і респіраторного синдрому свиней, геморрагічної лихоманки мавп і лактатдегідрогенази мишей.

 

 

Класифікація родини ASTROVIRIDAE

 

Астровіруси були вперше описані в 1975 році в результаті вивчення спалаху гострого гастроентериту в центрі матері і дитини в Шотландії. Родина має тільки один рід Astrovirus. В наш час астровіруси ізольовані від птахів, собак, котів, свиней, овець, великої рогатої худоби і людей. Від людей виділено 7 серологічних типів астровірусів. Подібно ротавірусам, астровіруси викликають гострі ентерити новонароджених з піками захворюваності в зимові місяці року.

 

 

Класифікація родини BIRNAVIRIDAE

 

Бірнавіруси (від англ. bi-подвійний, rna – рибонуклеїнова кислота) - невелика група вірусів, що уражає хребетних, безхребетних і комах. Віріони бірнавірусів являють собою сферичні частки діаметром 60 нм.

Родина Birnaviridae складається з 3-х родин: Aguabirnavirus (вірус інфекційного некрозу підшлункової залози риб), Avibirnavirus (вірус інфекційної бурсальної хвороби - ІБХ) і Entomobirnavirus (вірус Х дрозофіли).

 

*Класифікація родини BUNYAVIRIDAE

Це велика група вірусів, що уражає хребетних, членистоногих і рослин. Їх назва "буньявіруси" зв'язана з місцевістю Буньямвера в Уганді, де вперше був ізольований вірус із москітів. До складу родини входить більш 300 вірусів, що передаються кровосисними членистоногими. Буньявіруси викликають захворювання у тварин і людини. Так, віруси лихоманки долини Ріфт (флебовірус) і хвороби Найробі (найровірус) є етіологічними агентами гострих трансмісивних хвороб овець, кіз і ВРХ у Східній і Південній Африці.

Родина Bunyaviridae складається з п'яти родів: Bunyavirus, Phlebovirus, Nairovirus, Hantavirus, Tospovirus.

2. Рід Phlebovirus включає (від назви москітів роду Phlebotomus, що передають віруси) 23 вірусу, згрупованих у 8 AT-комплексів, 16 вірусів, що не… 3. Рід Nairovirus(від назви хвороби Найробі) включає 33 віруси, згруповані в 7… 4. Рід Hantavirus (від назви ріки Хантаан у Південній Кореї, де був виділений вірус) включає 6 вірусів. Типовим…

Класифікація родини CORONAVIRIDAE

 

Родина коронавірусів (Соrоnaviridae) включає в себе два роди: Сoronavirus та Torovirus.

Характерною рисою коронавірусів є широкий спектр їх природних господарів в поєднанні з вираженим видовим обмеженням патогенності. По здатності…    

Табл 4. Коронавіруси: назва, коло природних господарів і захворювання.

Антигенна група	Вірус*	Господар	Респіраторна інфекція	Кишкова інфекція	Гепатит	Нейро- інфекція	Інші інфекції**
І	НСV-229Е	людина	+
	TGEV	Cвиня	+	+			+
	ССV	Собака		+
	FECV	Кішка		+
	FIPV	Кішка	+	+	+	+	+
	RCV	Щур		+
ІІ	НСV-ОС43	Людина	+
	МНV	Миша	+	+	+	+
	НЕV	Свиня	+	+		+
	NCDC	ВРХ		+
	RbCV	Кролик		+			+
ІІІ	ІВV	Курка	+				+
ІV	TCV	Індик	+	+
Некласифі- ковані віруси	НЕСV	Людина		+
SDAV	Щур					+

Скорочення: *- НСV-229Е– респіраторний вірус людини;

- TGEV- вірус інфекційного гастроентериту свиней;

- ССV – коронавірус собак;

- FECV – коронавірус ентериту кішок;

- FIPV - вірус інфекційного перитоніту кішок;

- RCV - коронавірус щурів;

- НСV – ОС43 - респіраторний коронавірус людини;

- МНV – вірус гепатиту мишей;

- НЕV – гемаглютинуючий вірус енцефаломієліту свиней;

- NCDC - коронавірус діареї новонароджених телят;

- RbCV - коронавірус кроликів;

- ІВV - вірус інфекційного бронхіту птахів;

- TCV - коронавірус індиків (хвороба синього гребішка у індиків);

- НЕСV - коронавірус ентериту людини;

- SDAV - вірус сіалодакріоаденіту щурів.

 

 

*Класифікація родини FLAVIVIRIDAE

Родина Flaviviridae заснована у 1985 році на базі роду Flavivirus, що належав до родини Togаviridae. Нині вона налічує понад 60 вірусів більшість з яких патогенні для людини ( збудники жовтої пропасниці, кліщового та японського енцефаліту і ін.). Резервуаром та перенощиками названих вірусів є членистоногі – комахи, кліщі у зв’язку з чим вони віднесені до групи арбовірусів.

У тварин захворювання викликають лише кілька представників родини: вірус чуми свиней, вірус вірусної діареї великої рогатої худоби, вірус прикордонної хвороби овець, вірус шотландського енцефаліту овець, вірус менінгоенцефаліту індиків, вірус хвороби Васельбoрна.

Класифікація.Родину флавівірусів складають два роди – рід Flavivirus та рід Pestivirus.

Віруси мають особливу спорідненість до мукополісахаридам і глікопротеїдам (зокрема, із клітинними рецепторами, що містять сіалову кислоту). Крім… Типовим представником роду вірусів грипу А і В є вірус грипу A/PR/8/34(H1N1).… Геном складається з 8-и неоднакових по розміру (900-2350 нуклеотидів) фрагментів 1-спіральної мінус-РНК, сумарна…

Paramyxovirus, Morbillivirus, Rubulavirus.

2. Рід Morbillivirus (від лат. morbillus - кір) включає вірус кору (прототипний вірус), вірус чуми ВРХ, дрібних жуйних, собак і тюленів. Віруси не… 3. Рід Rubulavirus включає вірус паротиту, що володіє гемаглютинуючою,…  

Родина пікорнавірусів включає чотири роди: Enterovirus, Cardiovirus, Rhinovirus, Aphtovirus.

 

 

Класифікація родини REOVIRIDAE

Згідно сучасної класифікації реовіруси включають 9 родів: Orthoreovirus, Rotavirus , Orbivirus , Coltivirus , Aquareovirus, Cypovirus,…    

Родина тогавірусів включає два роди : рід Alphavirus та рід Rubivirus.

  ГЕНЕТИКА ВІРУСІВ ПРО СТРУКТУРУ І ФУНКЦІЮ ВІРУСНОГО ГЕНОМА

Популяційна структура вірусів

Популяційна структура вірусів і специфіка генетичних процесів, що відбуваються у вірусних популяціях, визначаються рядом факторів. З них найважливішими є такі: 1) висока чисельність вірусних популяцій: В організмі господаря нагромаджуються колосальні за чисельністю вірусні…

Негенетичні взаємодії вірусів. Вони включають явища фенотипічного змішування, негенетичну реактивацію, комплементацію, стимуляцію й інтерференцію.

Негенетична реактивація. При даному явищі інактивований вірус у результаті денатурації структурних білків здобуває здатність розмножуватися завдяки… Комплементація спостерігається в тих випадках, коли при мутації в геномі… Комплементація може бути однобічною і двосторонньою. Двостороння комплементація полягає в репродукції обох партнерів,…

ПАТОГЕНЕЗ НА КЛІТИННОМУ РІВНІ

Зараження вірусом чутливих клітин не означає, що неминуче буде відбуватися його репродукція і формування інфекційного потомства. Розрізняють два… Автономна інфекція характеризується реплікацією вірусного генома незалежно від… Інтеграційна інфекція виникає в результаті фізичного об'єднання вірусного генома (або його фрагмента) з клітинним. При…

Гостра і хронічна інфекції

Частіше хронічну форму набуває абортивна інфекція, оскільки вірусний генетичний матеріал звичайно не входить до складу віріонів потомства, а… Причиною хронічної інфекції можуть бути ДІ - частки, котрі, потрапляючи в…

Літична і нелітична інфекція

В залежності від долі зараженої клітини інфекція може бути літичною (цитолітичною) і нелітичною (нецитолітичною). Літична інфекція завершується загибеллю (лізисом) клітини. Нелітична інфекція безпосередньо не призводить до лізису клітини, яка може функціонувати певний час, продукуючи вірусне потомство.

Цитопатологія вірусних інфекцій

Вірус, який спричиняє цитопатичний ефект, називається цитопатогенним. Ця властивість характерна для більшості вірусів тварин, що лежить в основі… Цитопатичні зміни інфікованих вірусом клітин представлені специфічними і… Причини цитопатичного ефекту і подальшої загибелі клітин різноманітні:

Вірусна інфекція клітинних популяцій.

Які фактори визначають принципові відмінності між системами вірус - клітина і вірус - клітинна популяція? По - перше, гетерогенність клітинної… По - друге, гетерогенність вірусної популяції, що спричиняє інфекційний… По - третє, здатність інфікованих клітин впливати на чутливість оточуючих клітин до вірусу. Заражена клітина утворює…

ПАТОГЕНЕЗ НА РІВНІ ОРГАНІЗМУ

1) проникнення вірусу в організм; 2) первинна репродукція віруса в місці проникнення; 3) поширення вірусу в організмі;

Локалізація вірусу в організмі

1) нейротропні, які розмножуються в нервових клітинах (віруси сказу, хвороби Тешена, енцефалітів коней): 2) дерматропні, або епітеліотропні, які розмножуються в клітинах шкіри і… 3) пневмотропні, які розмножуються в клітинах слизових оболонок верхніх дихальних шляхів і легень (віруси грипу…

Пошкодження чутливих клітин

В міру зростання числа зруйнованих вірусом клітин порушується функціонування відповідних органів, що призводить до клінічного прояву хвороби.… В залежності від вірулентності вірусу і реактивності організму інфекційний…

Класифікація вірусних інфекцій

1) генералізація інфекції; 2) тривалість інфекції; 3) прояв клінічних симптомів захворювання;

Класифікація вірусів по тропізму

Нейротропні віруси: сказ, хвороба Борна, енцефаліти коней, полімієліт, енцефаломієліт птахів, вісна-маеді, хвороба Тешена та інші. Пвевмотропні віруси:грип людей, ссавців, птахів, респіраторно-синцитіальна… Пантропні віруси:ньюкаслська хвороба, класична чума птахів, класична чума свиней, африканська чума свиней, чума…

Фактори, що впливають на чутливість тварин до вірусів. Таких факторів відомо п'ять: гормони, вік, вагітність тварин, що іонізуюче випромінювання, температура.

З гормонів найбільше значення має кортизон. За допомогою його удалося врятувати людей, що страждали порівняно важкими формами епідемічного гепатиту. Однак у дітей, хворих вітряною віспою, невелика кількість кортизону може привести до летального результату. Дорослі миші після попереднього введення кортизону стають чуттєвими до вірусів Коксакі і хвороби Ауескі. Вірус Шоупа, що викликає в дорослих кроликів доброякісну фіброму, у випадку, якщо тварині попередньо ввести кортизон, викликає смертельну карциному. На тлі цього гормону в кроликів важко протікає експериментальна герпесвірусна інфекція. Під впливом кортикостероїдів удається загострити латентну інфекцію - інфекційний ринотрахеїт великої рогатої худоби — з виділенням вірусу і підйомом титру специфічних антитіл.

Другий гормон — тестостерон — виконує захисну дію при інфікуванні мишей другим типом вірусу поліомієліту.

Фактор вагітності також впливає на чутливість організму до вірусної інфекції. Так, аденокарциноми, індуковані вірусом Біттнера, майже завжди розвиваються в мишей під час вагітності. Вагітні миші більш сприйнятливі до вірусу поліомієліту.

Роль віку в патогенезі вірусних хвороб значною мірою зв'язана з впливом гормонів на організм. Відомі вірусні інфекції, експериментальне відтворення яких удається тільки на молодих (частіше немовлятах) тваринах. До них відносяться ящур (миші і кроленята-сосуни), вірус мишачих гепатитів, хвороба Ауескі, інфекційний гастроентерит свиней і ін. На противагу цьому відомі фактори більшої резистентності молодого організму до вірусної інфекції в порівнянні з дорослими. Курчата без ускладнень переносять вакцинацію проти віспи патогенним вірусом курячої віспи, ніж дорослі курки-несучки. Вікову несприйнятливість лабораторних тварин до ряду нейротропних вірусів удається перебороти за допомогою імунодепресантів, що викликають тимчасова зміна функцій Т- і В-лімфоцитів.

Роль біогенних амінів у патогенезі вірусних інфекцій.В інфекційній патології тварин це маловивчене питання. Тим часом біогенні аміни (гістамін, серотонін, катехоламіни, ацетилхолін і ін.) — це тонкі регулятори гомеостазу організму тварини: вони забезпечують постійну рівновагу життєво важливих функцій і різного виду обміну речовин. Беруть участь у виникненні неспецифічного симптомокомплексу (біль, запалення, розлади серцево-судинних функцій, терморегуляції, кров'яного тиску, вуглеводного, жирового і білкового обмінів) при різних видах патології, у тому числі й інфекційній вірусній патології. Порушення балансу біогенних амінів в організмі може позначитися на формуванні специфічного і неспецифічного імунітету. З біогенних амінів при гострих вірусних інфекціях перше місце займає гістамін. Симптоми патологічних змін і загибель клітини викликаються не прямою дією вірусу, а вивільнюваними активними клітинами субстанцій, головним чином гістаміном. Так, введення антигістамінів попереджає цитопатичну дію вірусу, не впливаючи на процес його розмноження. Антигістаміни, особливо бенадріл, захищають від ушкодження печінку мишей, заражених вірусом мишачого гепатиту.

Іонізуючі випромінювання. Під впливом їх змінюється чутливість організму до патогенної дії деяких вірусів. Так, наприклад, рентгенівське опромінення погіршує плин багатьох вірусних інфекцій. Під впливом його підвищується проникність судин і тканин, пригнічується захисна роль бар'єрних систем, знижується бактерицидна активність тканин і крові. У клітинах опроміненого організму різко порушується перебіг основних метаболічних процесів, причому найбільше страждають нуклеїнові кислоти, особливо матрична активність ДНК, придушуються процеси клітинного розподілу, відбувається розрив хромосом. Перекручування генетичної інформації веде до синтезу дефектних білків, придушується продукція інтерферону — найбільш важливого, генетично детермінуючого фактора природної неспецифічної резистентності організму.

Вплив температури на чутливість організму до вірусної інфекції виявляється неоднозначно. Вірус грипу, введений внутрішньом’язево морським свинкам чи мишам, швидко знищується при нагріванні області інокуляції і довше зберігається при охолодженні. У холоднокровних (жаб і риб) цей вірус швидко знищується при переносі їх в акваріум з теплою водою. Однак миші, заражені вірусом Коксакі, швидко гинуть при температурі 4°С, тоді як в умовах 36 °С тварини легко переносять інфекцію і вірус швидко зникає з організму.

У розвитку первинної вірусної інфекції відіграють роль в основному три фактори: підвищення температури, зниження рН у деяких тканинах і продукція ендогенного інтерферону. Гіпертермія організму не діє на високопатогенні штами й ефективна у відношенні ослаблених. При багатьох вірусних хворобах гіпертермія допомагає тварині боротися з інфекцією.

Механізм дії гіпертермії закладений у властивостях самого вірусу. Вірус грипу, наприклад, добре розмножується при температурі 35⁰С і погано - при 37°С і зовсім не розмножується при 40 °С, тобто репродукція вірусу в організмі більш чуттєва до високої і менш чуттєва до низької температури. Підвищення температури в хворого організму можна розглядати як захисну реакцію. Авірулентні термочутливі штами входять до складу живих вакцин для людини і тварин. До них відносяться віруси поліомієліту, енцефаломіокардиту і ящуру. Холодні мутанти поліовіруса чи вірусу ящуру, здатні розмножуватися при низькій температурі, не розмножуються при високій.

Безсимптомні інфекції. У ветеринарній практиці безсимптомні форми вірусної інфекції викликають живі вакцинні штами проти чуми великої рогатої худоби, чуми м'ясоїдних, чуми свиней, ньюкаслської хвороби, парагрипу-3 і ін. Однак така форма інфекції може спостерігатися й у природних умовах у не вакцинованих тварин.

В даний час на промислових комплексах по вирощуванню і відгодівлі великої рогатої худоби пневмоентерити вірусної природи спричиняються такими вірусами, як парагрип-3, інфекційний ринотрахеїт великої рогатої худоби, вірусна діарея, респіраторно-синцитіальна інфекція, аденоінфекція й ін. Усі ці збудники в дорослих тварин у переважній більшості випадків викликають латентну інфекцію, і судити про її поширення серед дорослих тварин можна за даними дослідження парних проб сироваток крові. Приріст антитіл при другому дослідженні і підвищення відсотка серопозитивних тварин свідчать про те, що в даному господарстві є та чи інша вірусна інфекція. Часто безсимптомна інфекція зв'язана з персистенцією.

Хронічні вірусні інфекції. Висловлено гіпотезу про те, що персистенція вірусу обумовлена блоком дозрівання вірусу, у результаті чого в клітинах накопичуються нуклеокапсиди. Зборка вірусу в таких клітинах не відбувається,хоча вних синтезуються практично усі вірусоспецифічні компоненти, як і при абортивних інфекціях. Скупчення нуклеокапсидів у цитоплазмі може бути наслідком блокування зборки вірусу. Відповідно до цієї гіпотези принциповою відмінністю хронічно інфікованих клітин від клітин з гострою інфекцією є відсутність зборки віріонів. Тому усунення такого блокування вірусу повинно призводити до переходу хронічної інфекції в гостру.

Установлено розходження у властивостях нуклеокапсидів при хронічних (персистенціях) і гострих інфекціях. Виходячи з цього, висловлена гіпотеза, що пояснює патогенез деяких хронічних інфекцій, які спричиняються параміксовірусами. Вірус потрапляє в організм при гострій інфекції чи вакцинації живими вакцинами. Наявність в організмі антитіл перериває гострий процес, і вірус елімінується із організму. Однак у результаті вірусемії, що настає на тлі імунопатологічних реакцій, вірус контактує з клітинами різних систем, у тому числі і з клітинами малочутливими, і проникає в них. У результаті абортивного циклу репродукції в клітинах синтезуються субвірусні компоненти і накопичуються нуклеокапсиди. Оскільки топографічне положення (конформація) останніх у клітині дещо змінено, то вони не упізнаються мембранним білком і не можуть включитися у віріон. Завдяки наявності в оболонці уражених клітин вірусного глікопротеїду, який викликає злиття, відбувається утворення симпластів, і нуклеокапсид проникає в нові клітини. Цим обумовлений повільний перебіг хвороби і неминучий трагічний результат.

Вірусні інфекції з імунним компонентом (аутоімунні вірусні хвороби). При протіканні хвороб цієї групи імунна система розпізнає як чужі деякі власні клітинні і тканеві антигени, у результаті чого імунній атаці піддаються незмінні клітини і тканини організму хазяїна. Так, при ревматоїдному артриті, наприклад, імунна реакція спрямована проти тканин і кісток навколо суглобів. При ревмокардиті уражаються м'язи серця.

Однак імунопатологія може виявлятися і при ряді латентних, гострих, хронічних і повільних інфекцій, а також при віддалених поствакцинальних ускладненнях.

Найбільше докладно вивчена дія системи вірус - антитіло - комплемент. З'явилася категорія імунопатології хвороб імунного комплексу (immune complixes diseases). До даної категорії відносять лейкози і лімфоцитарний хоріоменінгіт у мишей, алеутську хворобу норок, інфекційну анемію коней, геморрагічну лихоманку денге, вірусний гепатит В і деякі інші.

Зупинимося на характеристиці деяких аутоімунних вірусних інфекціях, які мають велике значення в патології тварин.Алеутська хвороба норок протягом тривалого часу може протікати приховано. Коли ж вона стає явною, то виявляється як типова повільна інфекція з поступовим наростанням симптомів і смертельним результатом. Тварини стають млявими, пригнобленими, у них розвивається хитка хода. Норки не виходять зі своїх будиночків, їх мучить сильна спрага, що обумовлено ураженнями нирок; тварини багато і подовгу п'ють, а узимку під час заморозків довго лижуть лід у поїлках. Відзначається сонливість, очі западають, хутро стає тьмяним, затримується линяння. Із рота і носа з'являється кровотеча, кал у результаті внутрішніх кровотеч здобуває чорний колір. За кілька днів до загибелі норки втрачають апетит, у них розвиваються конвульсії, судороги і паралічі .задніх кінцівок. Прогноз при алеутській хворобі норок завжди несприятливий. Тварини гинуть на тлі загального виснаження.

При розтині загиблих тварин дивує невідповідність важкого клінічного перебігу хвороби характеру тих змін, що виявляють у внутрішніх органах. Відзначаються збільшена печінка, що має колір червоного дерева, різко збільшена (у 2—5 разів) селезінка і ураження нирок. Причина всіх цих змін криється в розвитку самої характерної для алеутської хвороби ознаки — плазмоцитозу. Плазмоцити — круглі одноядерні клітини білої крові — утворяться в кістковому мозку, селезінці, печінці, лімфатичних вузлах. Головною функцією плазматичних клітин є синтез і виділення гамма-глобулінів крові, у тому числі й антитіл. При алеутській хворобі норок у кістковому мозку число плазмоцитів різко збільшене. Ці клітини інфільтрують тканини печінки, селезінки, лімфатичних вузлів, утворюють скупчення навколо дрібних судин. Надмірна кількість плазматичних клітин веде до підвищення в крові хворих тварин гамма-глобулінів (гіпергаммаглобулінемія).

Дана хвороба має вірусну природу (парвовірус). Антитіла в хворих норок накопичуються в крові в кількостях, що переважають титри антитіл при всіх інших хворобах. Виявилося, що противірусні антитіла, з'єднуючись з вірусом алеутської хвороби, не нейтралізують його, а утворюють інфекційний комплекс вірус-антитіло. Саме цей комплекс викликає розвиток уражень в органах. Особливо важкі ураження виявляються в результаті відкладення інфекційних комплексів у нирках.

У патогенезі алеутської хвороби норок чітко розмежовують дві фази: інфекційну й аутоімунну. Перша включає у себе розмноження вірусу, утворення слідом за цим противірусних антитіл і наступне формування комплексу вірус-антитіло; друга фаза характеризується дією такого інфекційного, комплексу на клітини тканин. Гіперпродукція антитіл викликана не гіперроздратуванням, а порушенням регуляції імунної відповіді, тобто дерепресією у нормі супресованих клонів лімфоцитів.

Через зазначені імунологічні особливості вірусу алеутської хвороби норок ця хвороба віднесена до групи хвороб, що одержали назву хвороби імунних комплексів.

Інфекційна анемія коней (ІНАН). У 1904 р. Карре і Валле установили вірусну природу цієї хвороби. Хвороба відрізняється великою розмаїтістю прояву і дозволяє простежити, як той самий вірус у залежності від ряду умов викликає в організмі хазяїна різні форми інфекційного процесу. Вірус ІНАН віднесений до сімейства Retroviridae.

Зверхгострий плин характеризується швидким підйомом температури, розвитком геморрагічного гастроентериту, серцевої слабості і наростаючими ознаками ядухи. Хвора тварина важко пересувається, у неї з'являються паралічі задніх кінцівок, і протягом декількох годин настає смерть. При гострому захворюванні також швидко піднімається температура до 41—42⁰С. Тварина пригнічена, нерухома, кон’юнктива набрякла і має крововиливи. Серцебиття прискорене. З'являються набряки живота. Кінь швидко худне, при русі відразу з'являється сильна задишка, хода хитка. Через 2 тижні тварина гине.

Хронічний перебіг хвороби відрізняється чергуванням пропасних періодів, що тривають 2—3 дні, і періодів зовнішнього благополуччя (ремісії), що продовжуються іноді до декількох місяців. Під час приступів розвиваються ті ж симптоми, що і при гострому захворюванні; у періоди ремісній вони поступово зникають. Проте навіть у цей час відзначають прогресуюче схуднення, і зрештою хвороба закінчується загибеллю тварини.

Найбільшу небезпеку для навколишніх представляють коні з латентною формою інфекційної анемії. Захворювання розпізнають лише по рідко наступаючих підйомах температури тіла. Персистенцію вірусу в організмі таких зовні здорових коней спостерігають протягом 3—5 років.

Для всіх перебігів хвороби характерне поширення вірусу в організмі. Він присутній у всіх органах і тканинах хворих коней, досягаючи в крові концентрації 1 млн. інфекційних доз у 1 мл. Незалежно від перебігу хвороби її найбільш характерний симптом — анемія, що виражена при гострому плині інфекції, коли кількість еритроцитів у хворого коня падає в 8 разів. Анемія супроводжується розрідженням крові, погіршенням її звертання і різким падінням рівня гемоглобіну.

Анемія в організмі хворих тварин формується двома механізмами. Перший з них зв'язаний із пригніченням діяльності кісткового мозку, де утворюються еритроцити. Кістковий мозок виробляє тим менше нових еритроцитів, чим вище концентрація вірусу в організмі. Але головний механізм формування анемії зв'язаний з утворенням противірусних антитіл, що сенсибілізують еритроцити тварини. Такі покриті антитілами еритроцити піддаються лізису за допомогою комплементу. Антитіла, що не нейтралізують активність вірусу, при цьому відіграють негативну роль, сенсібілізуючи еритроцити і сприяючи тим самим їхньому швидкому руйнуванню. І хоча 99% вірусу, що знаходиться в крові, зв'язано з антитілами, вони його не нейтралізують. Тут спостерігається такий же інфекційний комплекс вірус — антитіла, як і при алеутській хворобі норок. Вірус ІНАН - яскравий приклад вірусної багатогранності, та здатності формувати латентну інфекцію.

Ще і дотепер багато чого не ясно в природі і виникненні таких захворювань, як розсіяний склероз, підгострий склерозуючий паненцефаліт. Складна їхня діагностика, відсутні специфічні тести, що розпізнають хворобу в початковому періоді до розвитку важких клінічних проявів.

Змішані інфекції. Безліч прикладів свідчить про роль асоціації бактеріальних і вірусних агентів. Проблема змішаних вірусних і вірусобактеріальних інфекцій набула особливу актуальність в умовах ведення промислового тваринництва. У великих господарствах відгодівельного типу часто реєструється респіраторно-кишечна патологія телят, так названий пневмоентерит. Це назва хвороби збірного характеру і сьогодні завдяки успіхам мікробіології і вірусології не може використовуватися в діагностичній практиці і ветеринарній службі. У виникненні пневмоентеритів телят можливо беруть участь, принаймні, 7—8 вірусних і 4—5 бактеріальних агентів.

Для планування протиепізоотичних заходів у господарствах промислового типу необхідно проводити територіальне прогнозування, спираючись на інформацію про наявність специфічних противірусних антитіл, шляхах передачі інфекції (респіраторний, аліментарний). Таке прогнозування необхідне для представлення про розвиток інфекційного процесу і розробки раціональних заходів специфічної профілактики (інфекційного ринотрахеїту, парагрипу-3, респіраторно-синцитіальної, аденовірусної, ротавірусної, реовірусної і коронавірусної інфекцій, вірусної діареї; бактеріальні агенти— мікоплазми, диплококи, пастерелли, збудники коліпаратифозної групи). Вони можуть брати участь як порізно (ПГ-3, ІРТ), так і (що набагато частіше) в асоціації.

Вищезгадані віруси, що належать до різних таксономічних груп, мають ряд особливостей, що відрізняють їх від інших вірусів. По-перше, в основному це збудники хвороб телят, у них вони викликають яскраве клінічне захворювання. Дорослі тварини, як правило, перехворюють латентно, іноді тривалий час залишаються серопозитивними вірусоносіями. По-друге. експериментальне інфікування телят роздільно зазначеними вірусами в більшості випадків, крім патогенних штамів вірусів ІРТ і ПГ-3 не дає тієї клінічної картини хвороби, яка спостерігається в природних умовах. По-третє, усі ці вірусні агенти викликають патологію, подібну по симптомах і патологоатомічним змінам, тому клініцист і патологоанатом без участі вірусолога і бактеріолога, що володіють методами лабораторної діагностики, не в змозі вірогідно розібратися в етіології пневмоентеритів. І нарешті, усі вищевказані вірусні агенти виділяються і підтримуються в умовах лабораторії в різних типах культур клітин. Ні курячі ембріони,ні відомі лабораторні тварини непридатні для цієї мети.

Ця своєрідна патологія молодняку великої рогатої худоби змішаної природи зажадала від науки розробки принципово нових методів лабораторної діагностики, епізоотологічного аналізу, прогнозу і засобів специфічної профілактики, що забезпечують створення стійкого благополуччя промислових комплексів у відношенні пневмоентеритів вірусної і бактеріальний етіології.

 

 

ПРОТИВІРУСНИЙ ІМУНІТЕТ

Імунітет являє собою цілісну систему біологічних механізмів самозахисту організму, за допомогою якої він розпізнає і знешкоджує все чужорідне (тобто все те що генетично відрізняється від нього), якщо воно проникає в організм або виникає в ньому. За допомогою цих механізмів підтримується структурна і функціональна цілісність організму протягом всього його життя, тобто зберігається фізичне здоров’є людей і тварин та забезпечується зцілення від багатьох хвороб. Іншими словами імунітет-це сукупність процесів, спрямованих на захист орга­нізму від генетично чужорідних субстанцій і збереження постійності внутрішнього середовища (гомеостазу).

У поняття противірусного імунітету входять три категорії захисних механізмів: 1) природна видова резистентність; 2) неспецифічні клітинні і загально фізіологічні реакції (участь інтерферону, неспецифічних інгібіторів, фізіологічна температура тіла, піноцитоз вірусних часток, фагоцитоз заражених вірусом кліток); 3) специфічний набутий імунітет після перенесеного захворювання чи імунізації (утворення його зв'язане за участю В-лімфоцитів у продукції антитіл класу G, М, А і Е, а також за участю Т- лімфоцитів).

 

ПРИРОДНА ВИДОВА РЕЗИСТЕНТНІСТЬ

Як приклади видового імунітету можна привести несприйнятливість багатьох видів тварин до вірусів чуми свиней, чуми великої рогатої худоби, африканської чуми однокопитих, несприйнятливість коня, корови, вівці, свині й інших тварин до вірусів епідемічного паротиту (свинки) людини, вітряної віспи людини і т.п. Існує різний ступінь напруженості видового імунітету — від абсолютної резистентності до відносної, котру вдається перебороти за допомогою різних впливів (великі дози, попереднє рентгенівське опромінення, обробка кортизоном, зміна методу зараження при серійному пасажуванні, пасажі на новонароджених і толерантних тваринах і т.п.),

Природна несприйнятливість обумовлена відсутністю умов для розмноження вірусу через нездатність клітин забезпечити проникнення і депротеїнізацію вірусу. У природно несприйнятливому організмі відзначається незначний вихід вірусу за межі місцевого вогнища інфекції. Переважна маса його руйнується в місці первинної локалізації. Високий і практично нездоланний рівень природної резистентності організму до відповідних вірусів не вдається послабити охолодженням, рентгенівськими променями, голодуванням і іншими прийомами.

Видова несприйнятливість залежить від спадкоємних, вікових і гормональних факторів.

Вплив віку. Прикладом впливу віку на сприйнятливість до вірусу є висока чутливість новонароджених мишенят, кроленят і кошенят до вірусу ящуру. Дорослі тварини цих видів абсолютно резистентні до цього збудника. Багато онкогенних вірусів здатні викликати розвиток генералізованих пухлин у сірійських хом'яків, білих мишей і пацюків при обов'язковому зараженніїх у новонародженому стані, коли здатність їх до імунологічного захисту знижена.

Генетична обумовленість і спадкування видового імунітету. Видовий імунітет (чи його відсутність) до відповідного вірусу генетично обумовлений (детермінований) і передається з покоління в покоління в межах визначених генетичних ліній того самого виду тварин. Наприклад, лінія мишей PR-1 володіє 100%-ний резистентністю до вірусу жовтої лихоманки (штаму 17Д), тоді як миші лінії swiss сприйнятливі до цього вірусу в 100% випадків. Доведено спадкоємну передачу резистентності мишей до вірусів looping ill (вертячка овець), весняно-літнього кліщового енцефаліту, енцефаліту Сан-Луї і т.п. На цьому принципі в даний час виводяться лінії птахів, генетично стійкі до вірусів лейкозу і хвороби Марека.

НЕСПЕЦИФІЧНІ КЛІТИННІ І ЗАГАЛЬФІЗІОЛОГІЧНІ РЕАКЦІЇ У ПРОТИВІРУСНОМУ ІМУНІТЕТІ

Захисна роль температури. Негативний вплив на віруси підвищеної температури виявляється інактивацією їх під впливом нормальної температури тіла тварини (36- 38,5⁰ С). Захисна роль високої температури була показана при експериментальному зараженні кроликів вірусом міксоми; утримання їх в умовах 39—40⁰ С попереджала загибель тварин від вірулентного штаму вірусу. Навпроти, низька температура зовнішнього середовища сприяла посиленню ускладнень вакцинальної інфекції кроликів, яку викликав аттенуйований штам. Лихоманка є головним чинником, що сприяє видужанню від вірусної інфекції. Однак підвищення температури не завжди необхідне для видужання. Видужання мишей, наприклад, заражених вірусом грипу відбувається і без підвищення температури.

Вплив гормонів. Усі відомі гормони не здатні безпосередньо стимулювати придушення вірусної репродукції. Однак вони можуть опосередковано впливати на резистентність до вірусних агентів. У захисних реакціях організму беруть участь два антагоністично діючі гормони: кортизон (гідрокортизон) і соматотропний гормон. Великі дози кортизону знижують резистентність організму як до бактеріальних, так і до вірусних інфекцій; він знижує запальну і фагоцитарну реакції, сповільнює кліренс крові від бактерій і вірусів, знижує продукцію антитіл і інтерферону. Видимо, цим пояснюється важкий плин вірусних інфекцій у тварин, оброблених кортизоном. Малі дози кортизону, навпаки, підвищують захисні функції організму.

Соматотропний гормон, чи гормон росту, який продукується передньою частиною гіпофіза, на відміну від кортизону активує запальний процес, підсилює активність плазматичних клітин, що продукують антитіла.

Вагітність підсилює тяжкість плину поліомієліту і віспи.

Крім впливу температури і гормонів, до неспецифічних імунних реакцій варто віднести посилення секреторно-видільної функції клітин, що сприяє звільненню їх від вірусу, утворення в уражених вірусом грипу епітеліальних клітинах цитоплазматичних оксифільних включень. Вважають, що такі включення представляють «мікроколонії» вірусних часток і є своєрідною захисною реакцією клітини. Перевага оксифільних тільц-включень свідчить про більш легку, а базофільних — про більш важкий плин експериментальної грипозної інфекції.

Вплив функції видільної системи, ацидозу і гіпоксії. До неспецифічних факторів противірусного імунітету відноситься функція видільної системи. Так, віруси герпесу, введені в організм природно несприйнятливих і імунних тварин, можуть виділятися зі слиною, із секретом респіраторного тракту, молоком і через кишечник.

Не завжди резистентність тварини до вірусної інфекції відповідає резистентності його клітин. Так, людина резистентна до вірусу класичної чуми птахів (так вважалося до 2004 року, приклад загибель людей від цієї інфекції в південно-східній Азії), хоча цей вірус успішно розмножується в культурі тканини легень ембріону людини. Кролик резистентний до вірусу ящуру, однак культура клітин нирки кроленяти є прекрасним середовищем для репродукції даного вірусу. Подібних прикладів можна привести безліч. Усі вони свідчать про зміну чутливості клітин після їх експлантації з організму. Видимо, в організмі резистентних тварин завдяки функції інших факторів природного імунітету складаються інші взаємини вірусу і клітини, чим у культурі клітин.

Гуморальні фактори, неспецифічної резистентності. Інгібітори сироваток крові. Крім антитіл — специфічного фактора противірусного імунітету — організм виробляє особливі вірусотропні речовини — інгібітори, здатні взаємодіяти з вірусами і придушувати їх активність. Інгібітори до вірусів грипу в нормальних сироватках людини і тварин уперше знайшов у 1942 р. Херст. Сироваткові інгібітори мають широкий діапазон дії: одні придушують гемаглютинуючі властивості вірусів, інші — їх цитопатогенну дія, треті — їх інфекційну активність.

Термолабільні β- чи Chu-інгібітори містяться в нормальних сироватках людини і тварин (морських свинок, білих пацюків, кроликів, курей, овець, коней, корів, свиней, кішок і ін.). Вони мають широкий діапазон віруснейтралізуючої дії, здатні блокувати гемаглютинуючу активність вірусів грипу, ньюкаслской хвороби, кору, Сендай, арбовірусів і інших і нейтралізувати інфекційні й імуногенні властивості, інгібіторочутливих вірусів.

Термостабільні γ-інгібітори високоактивні проти сучасних варіантів вірусу грипу. Відкриття їх зв'язане з появою нового варіанта вірусу грипу A2 (1957, H2N2). Одні штами цього типу вірусу виявилися високочутливими, інші — стійкими до дії інгібіторів і були розділені на інгібіторочутливі (ІЧ) і інгібіторорезистентні (ІР).

Термостабільні α-інгібітори блокують гемаглютинуючу, але не інфекційну активність вірусу. Для оцінки активності α-інгібіторів (наприклад, інгібітора Френсіса) випробувані сироватки досліджують з індикаторним вірусом, позбавленим ензиматичної активності після прогрівання при 56⁰С протягом 30 хвилин. Критерієм поділу сироваткових інгібіторів на термостабільну і термолабільну групи є їх стійкість до прогрівання при 56 °С протягом 30 хвилин. Але гарантоване руйнування їх відбувається при 60—62 °С протягом години.

Установлено глибокі відмінності біохімічної природи інгібіторів і їх кількісний вміст у сироватках різного виду тварин. Між інгібіторами й антитілами є різниця у взаємодіїїх з вірусом грипу: на відміну від антитіл комплекс інгібітор — вірус не фіксує комплемент, і друга - вірусні гемаглютиніни, нейтралізовані інгібіторами, не втрачають здатності до наступної реакції зі специфічними противірусними антитілами. Виявилося, що такий блокований інгібіторами вірус може вилучати із сироватки специфічні антитіла в такому ж ступені, як і вірус нативний. Однак вірус, блокований антитілами, не здатний вилучати інгібітори з нормальної кролячої сироватки.

Якщо в сироватці одночасно присутні антитіла й інгібітори, то з вірусом з'єднуються насамперед антитіла, а інгібітори при деякому надлишку антитіл з вірусом не взаємодіють. З цього випливає, що специфічні антитіла в порівнянні з інгібіторами мають велику авідність до вірусних рецепторів і, вступаючи в комплекс вірус — інгібітори, унаслідок більшого авідності витісняють інгібітори. Вірусні частки здатні звільнятися від блокуючої дії інгібіторів, і відновлювати знову свою гемаглютинаційну активність. Навпаки, специфічні антитіла утворюють з вірусом більш міцний зв'язок, не дають дисоціації, і вірус не відновлює блокованих гемаглютинінів.

Для звільнення сироваток від інгібіторів існує ряд методів: обробка вуглекислим газом, фільтратом холерного вібріона, ацетоном, перйодатом калію чи натрію, риванолом. Але далеко не всі методи зручні в роботі і гарантують повне усунення інгібіторів із сироваток тварин.

Неспецифічні інгібітори секретів верхніх дихальних шляхів. Крім сироваткових інгібіторів описані інгібітори тканин, секретів і екскретів тварин, у тому числі птахів. Такі інгібітори виявилися активними у відношенні багатьох вірусів і насамперед вірусів грипу й епідемічного паротиту. Інгібітори у відношенні деяких ентеровірусів виявлені в культуральній рідині і клітинних екстрактах в незаражених перещеплювальних клітинах HeLa, Детройт-6, Нер-2. Активність клітинних інгібіторів руйнується трипсином, УФП і прогріванням при 68⁰С протягом 30 хвилин. Вони не піддаються діалізу, витримують багаторазове заморожування і відтавання. Дія їх нейтралізується антитканевими сироватками проти гомологічної культури.

Слизисті оболонки дихальних шляхів — вхідні ворота для багатьох вірусів, частина яких розмножується в цьому регіоні. Потрапляючи на поверхню носоглотки чи трахеї, респіраторні віруси занурюються в слизистий секрет, наділений противірусною активністю. Захисні фактори секрету мають специфічну і неспецифічну природу. Специфічний компонент секретів респіраторного тракту представлений секреторним імуноглобуліном A (IgА). Неспецифічна активність секреторних інгібіторів зв'язана з дією місцевих інгібіторів, що проявляють антигемаглютинуючу і віруснейтралізуючу активність. Антигемаглютинуюча і віруснейтралізуюча активність секретів вивчена в основному на моделі вірусу грипу. Секреторні інгібітори подібні із сироватковими α-інгібіторами Френсіса. Активний вірус відщеплює сіалову кислоту від молекули інгібітору, що веде до руйнування його антигемаглютинуючої активності.

Інгібітори респіраторних секретів клітин, так само як і сироваткові інгібітори, мають широкий спектр активності. Імунізація одним типом вірусу супроводжується наростанням активності секретів не тільки у відношенні гомологічного, але і гетерологічних типів.

Роль фагоцитозу в противірусному імунітеті. Раніше вважалося, що роль фагоцитозу в противірусному імунітеті не має істотного значення. Віруси легко адсорбуються на поверхні лейкоцитів і проникають у них. Однак наступного руйнування їх не відбувається, тому що фагоцити виявилися не здатними переварювати захоплені ними віріони. Деякі віруси навіть можуть репродукуватися в лейкоцитах (віруси африканської чуми свиней, чуми великої рогатої худоби, СНІДу). Однак заперечувати роль фагоцитарних клітин у противірусному імунітеті немає підстави. У захисті організму від вірусних інфекцій фагоцитоз відіграє важливу роль, але виявляється фагоцитозом не віріонів, а інфікованих ним чуттєвих клітин, еритроцитів, тромбоцитів і інших часток, доступних для фагоцитозу.

По новій класифікації фагоцитарні клітки іменують «системою мононуклеарних фагоцитів», яка включає промоноцити, кісткового мозку (клітини-попередники), моноцити периферичної крові (рухливі клітки, утворені в результаті розподілу промоноцитів) і тканинні макрофаги, що знаходяться в печінці, селезінці, лімфатичних вузлах, кістковому мозку, нервовій системі.

Звільнення крові від сторонніх часток і бактерій (кліренс) здійснюється макрофагами печінки (купферовські клітини) і червоною пульпою селезінки, причому швидкість очищення крові від вірусів залежить як від біологічних властивостей вірусів (їх розмірів, вірулентності) і величини дози, так і від ступеня резистентності організму, активності його клітинних і гуморальних факторів імунітету. Стійкість вірусів до фагоцитозу не абсолютна; по цій властивості між ними встановлені істотні розходження. Великі віруси вісповакцини, простого герпесу і везикулярного стоматиту виводяться з крові швидше, ніж дрібні ентеровіруси. Специфічні противірусні антитіла викликають агломерацію віріонів і їх опсонізацію. Такі нейтралізовані антитілами агломерати віріонів захоплюють макрофаги і перетравлюють їх. Комплемент підвищує міцність зв'язку антитіл з вірусами, сприяє укрупненню агломерату віріонів, їх опсонізації, кліренсу (очищенню) крові і фагоцитозу. Однак на відміну від бактерій віруси більш стійкі до ферментів фагоцитів, тому процес перетравлювання їх фагоцитами відбувається не у всіх випадках. У процесі імунізації організму макрофаги піддаються специфічній перебудові. Вона виражається в їх здатності більш швидко руйнувати вірус, що піддається фагоцитозу.

Однак клітинні фактори імунітету не обмежені тільки фагоцитозом, як передбачалося, раніш. Клітини ретикулоендотеліальної системи продукують антитіла, інтерферон, комплемент, ензими й інші речовини, що є факторами імунітету.

ІНТЕРФЕРОН

Роль інтерферону. Відкриття інтерферону — це новий розділ імунології - вчення про несприйнятливість організму до інфекцій. Інтерферон — особливий противірусний білок, який продукується зараженими клітинами чи цілим організмом. Відкрили його англійські вірусологи Айзекс і Лінденман (1957). Цьому відкриттю передувало велике число робіт з вірусної інтерференції. Власне, зі спостережень за цим біологічним феноменом і народилася ідея пошуку специфічного антивірусного білка.

Властивості інтерферону. Існує не один інтерферон, а інтерферони, тобто не єдиний білок, а клас білків, що розрізняються різною ММ й іншими параметрами. Інтерферони, індуковані вірусами, мають ММ 26— 38•10³Д, а індуковані ліпополісахаридами бактерій — 89—90•10³Д. По антигенній специфічності інтерферони поділяються на альфа (α), бета (β) і гама (γ), що відповідає колишнім позначенням лейкоцитарного, фібробластного й імунного (тип II) інтерферону. Сироватки нейтралізують тільки гомологічний людський, мишачий чи курячий, але не нейтралізують перехресно - гетерологічний інтерферон.

Індукція інтерферону. У клітинах людини мається 27 генетичних локусів для інтерферонів, з яких 14 є функціонуючими. Інтерферони закодовані в генетичному апараті клітини. Гени, що кодують фібробластний (β) інтерферон, розташовуються в 2-у і 9-у довгому плечі 5-ї хромосоми, а ген, що регулює транскрипцію, — у короткому плечі тієї ж хромосоми. Ген, що детермінує сприйнятливість до дії інтерферону, локалізований у 21-й хромосомі. Ген для α-інтерферону розташовується в 9-й хромосомі, для γ – інтерферону – в 11-й хромосомі.

Система інтерферону не має центрального органа, тому що здатністю виробляти інтерферон володіють усі клітини організму хребетних тварин, хоча найбільше активно виробляють його клітини білої крові. Інтерферон спонтанно не продукується інтактними клітинами, а для утворення його потрібні індуктори, якими можуть бути віруси, бактеріальні токсини, рикетсії, екстракти з бактерій і грибів, фітогемаглютиніни, синтетичні речовини - полікарбоксили, полісульфати, декстрани, але найбільш ефективними індукторами інтерферону є двоспіральні РНК, убиті і живі віруси. Індукція інтерферону відбувається внаслідок дерепресії його генів. Вірус ньюкаслської хвороби використовується для промислового і лабораторного виробництва лейкоцитарного інтерферону. Сьогодні коло індукторів інтерферону надзвичайно широке. Однак жоден з відомих інтерфероногенів у повному обсязі не відповідає всім критеріям, пропонованим до них у медичній і ветеринарній практиці. Одні інтерфероногени індукують утворення інтерферону in vivo, інші ж — in vivo і in vitro. Інші речовини індукують утворення ендогенного інтерферону in vivo при введенні в організм.

Гарним індуктором інтерферону є двоспіральна РНК, тоді як вірусна ДНК не володіє цими властивостями. До числа найбільш вивчених і перспективних не антигенних індукторів інтерферону in vivo і in vitro відноситься синтетична двоспіральна РНК. Як індуктор інтерферону в клітинних культурах тваринного походження використовують віруси рослин, що забезпечують більш тривалий термін інтерфероноутворення.

При індукції інтерферонів синтезується два чи більш його типи. Так, при індукції ІФН на лімфобластах утворюється 87% лейкоцитарного і 13% фібробластного інтерферону, а на фібробластах має місце зворотне співвідношення. З вірусів найбільш активні індуктори - міксо- і арбовіруси. Інтерфероногенність вірусів зростає зі зменшенням їхньої вірулентності для організму і цитоцидної дії на культуру клітин. Тому краще використовувати апатогенні живі вакцинні штами (проти грипу, свинки, поліомієліту, ньюкаслської хвороби й ін.). До слабких індукторів відносяться віруси герпесу, аденовіруси і ретровіруси. Індуктори інтерферону не вірусної природи (бактеріальні ендотоксини, полісахариди, нуклеїнові кислоти мікробного походження) стимулюють більш швидке і короткочасне нагромадження в організмі «важкого» інтерферону з ММ 20·10³ Д. У тканинних культурах віруси індукують «легкі», а в організмі тварин—«важкі» інтерферони.

В даний час аерозольний спосіб введення індукторів інтерферону застосовується для профілактики респіраторних вірусних інфекцій у людини.

Крім застосування готових препаратів інтерферону, що вже знайшли застосування в медицині, зараз у клінічну практику впроваджуються перспективні індуктори ендогенного інтерферону, оскільки останні дають більш значний захисний ефект при вірусних хворобах, чим екзогенний.

Механізм утворення інтерферону в клітині. Генетично інформація для продукції інтерферону міститься в ДНК клітини, і для його утворення в клітині необхідний попередній синтез інформаційної РНК на матриці клітинної ДНК у перші години після зараження. Реплікацію іРНК для інтерферонів каталізує клітинна РНК-полімераза. Механізм інтерфероноутворення поділяють на кілька періодів:

I фаза — індукція інтерферону (процес чуттєвий до інгібіторів синтезу білка): 1) адсорбція індуктора на поверхні клітини; 2) «захоплення» індуктора клітиною; 3) процес ініціації індукції; 4) дерепресія генів інтерферону; 5) транскрипція іРНК для інтерферону;

II фаза-продукція інтерферону (процес чуттєвий до інгібіторів синтезу білка): 1) трансляція іРНК-інтерферону; 2) пост-трансляційні перетворення поліпептиду з утворенням інтерфероїда; 3) глікозилювання інтерфероїда з утворенням інтерферону; 4) виділення (секреція) інтерферону.

Весь інтерферон у клітках синтезується після індукції de novo. Практично всі клітини тією чи іншою мірою здатні утворювати інтерферон, крім кліток лінії Vero. Проміжок часу між початковою взаємодією індуктора і клітини (адсорбція індуктора) і появою інтерферону, розглядається як lag-період, залежить від характеру системи індуктор - клітина. При використанні як індуктор вірусу lag-період здебільшого триває 4 — 8 годин.

При деяких вірусних інфекціях інтерферон продукується в значних кількостях у тканинах, уражених тим чи іншим вірусом. Здатність продукувати інтерферон властива практично всім клітинам ссавців, однак велика роль у цьому належить імунокомпетентним клітинам. Лейкоцити його синтезують in vitro і in vivo у відповідь на дію вірусу. По характеру інтерферони поділяють на два типи: I тип — «класичний», чи кислотостійкий; II тип –імунний, чи нестійкий до кислоти.

Яка ж роль імунокомпетентних клітин у продукції інтерферону I і II типів? Інтерферони II типу продукуються лімфоцитами у відповідь на вплив мітогенів чи попередньо сенсибілізованими лімфоцитами у відповідь на відповідний антиген. Інтерферон I типу синтезують популяції лімфоцитів з периферичної крові, молозива і молока у відповідь на вірусну інфекцію. При цьому рівень утворення його прямо пропорційний кількості узятих у досвід як лімфоцитів, так і макрофагів. Однак дотепер немає ясності в питанні про те, які саме лімфоцити (Т чи В) є основними продуцентами інтерферону. Інтерферон II типу продукується не тільки у відповідь на дію мітогенів, але й антигенів, у тому числі і вірусних, лейкоцитами від донорів, попередньо сенсибілізованих даним антигенам. Тому продукція інтерферону у відповідь на повторні дії антигену послужила підставою для того, щоб назвати такий інтерферон імунним — IFN-γ. Він синтезується Т-лімфоцитами, але не макрофагами. Однак макрофаги необхідні для стимуляції утворення інтерферону в суміші з лімфоцитами; кількість інтерферону II типу (IFN-γ), що утворився в системі лімфоцити + макрофаги, у 3—5 разів перевищував його продукцію окремо узятими лімфоцитами. Носіями пам'яті для імуноспецифічної продукції інтерферону у відповідь на корпускулярний вірусний антиген є лімфоцити, але не макрофаги. Основним продуцентом імунного інтерферону є Т-лімфоцити, однак не заперечується при цьому роль і В-лімфоцитів.

Імуномодулююча активність інтерферону встановлена у всіх трьох типів інтерферонів. Інтерферон розглядається як регулятор усіляких механізмів імунної відповіді. Стимулюючий ефект складається в підвищенні резистентності клітин до вірусного інфікування, фагоцитозу, активності природних кілерів і продукції інтерферону. Поряд з цим інтерферон може пригнічуючи діяти на утворення антитіл, проліферацію лімфоцитів, ріст пухлинних клітин, реакцію на трансплантат, реакцію зв'язування комплементу і продукцію інтерферону. Для підвищення ефективності інактивованих вакцин застосовують імуномодулятори, наприклад двоспіральну РНК, що є індуктором інтерферону. Крім цих біологічних властивостей, інтерферон володіє також здатністю захищати клітини від проникаючої радіації.

Взаємодія інтерферону з клітинами — складний і багатоступінчастий процес. Як розвивається під впливом інтерферону антивірусний стан у клітинах? По-перше, щоб розвився такий стан, клітина повинна зберігати свій метаболізм. Спочатку інтерферон зв'язується рецепторами на поверхні клітки, що відбувається при 37 °С, але не на холоді, тому що розвиток противірусної резистентності клітин є температурозалежним процесом. Виразність противірусної дії інтерферону залежить від тривалості контакту клітина — інтерферон: чим він довше, тим у наступному буде вище противірусний ефект.

Процес взаємодії інтерферону з чуттєвими клітками можна розділити на наступні етапи: 1) адсорбція інтерферону на клітинах (клітинних рецепторах); 2) індукція антивірусного стану; 3) розвиток антивірусної резистентності (нагромадження інтерфероніндукованих РНК і білків); 4) виражена резистентність до вірусного інфікування.

Властивість інтерферону виявляти активність у надзвичайно малих кількостях, опосередкований його вплив на клітину через рецептори останньої, зміни клітинного метаболізму під дією інтерферону, необхідні для розвитку антивірусного стану, послужили підставою віднести інтерферон до клітинних гормонів.

Ендогенний інтерферон можна одержати через 4 години після внутрішньовенного введення інтерфероногенну. Для індукції ендогенного інтерферону використовують інтерфероногенноактивний вірус. Інтерферон утворюється швидко, але при гострих вірусних інфекціях виявляється протягом порівняно короткого часу і довше при хронічних інфекціях.

Противірусна резистентність клітин під впливом інтерферону розвивається у відповідній послідовності. Несприйнятливість клітин до вірусів настає через 30 хвилин після контакту з α-інтерфероном і через 2 години після контакту з γ-інтерфероном. Далі резистентність підвищується і досягає найвищого значення через 7—9 годин, після чого зберігається на постійному рівні.

Механізм антивірусної дії інтерферону (Рис. 21). Інтерферон не впливає на адсорбцію вірусу, віропексис, депротеїнізацію віріонів, звільнення вірусної нуклеїнової кислоти, композицію віріонів і вихід їх із клітини. Він не діє на позаклітинний (екстрацеллюлярний) вірус, він придушує його репродукцію, тобто діє на вірус опосередковано через чуттєві клітини, у яких не порушений синтез клітинної РНК і клітинних білків. Тому актиноміцин Д, що придушує синтез клітинних РНК і білка, придушує і дію інтерферону.

Інтерферон не володіє видоспецифічною антивірусною дією. Наприклад, Рис. 21. Механізм противірусної дії інтенферонів.

будучи індукований вірусом ньюкаслської хвороби, він придушує репродукцію не тільки цього вірусу, але і цілого ряду інших. Однак він володіє видотканинною специфічністю, тобто більш активний у тій біологічній системі, у якій був репродукований. В останні роки накопичується усе більше даних, що суперечать представленням про видову специфічність інтерферону.

Інтерферон захищає клітини від вірусної інфекції лише в тому випадку, якщо впливає на них до контакту з вірусом. В організмі й у клітинних культурах він спричиняє як імуностимулюючу, так і імунодепресивну дію, причому остання особливо виражена при використанні концентрованого препарату. Інтерферон активізує ефекторні клітини імунного захисту, головним чином макрофаги і кілерні клітини, підвищуючи їхню здатність убивати пухлинні клітини. Він гальмує ріст проліферативних клітин, у тому числі пухлинних. Використання інтерферону для терапії вірусних інфекцій обмежується його здатністю захищати тільки неінфекційні клітини, тому необхідно його раннє застосування. Антивірусна дія інтерферону виявляється на дуже ранній стадії вірусної інфекції.

Вплив інтерферону на фагоцитоз. Одним з багатьох властивостей лейкоцитарного і фібробластного інтерферонів є їхня здатність підсилювати фагоцитуючу активність макрофагів. Інтерферон стимулює цей процес як in vitro, так і in vivo. Найбільша фагоцитарна активність виявляється через 7 годин після контакту макрофагів з інтерфероном

Вплив інтерферону на розмноження клітин. Препарати інтерферону пригнічують ріст клітин. У його присутності знижується не тільки швидкість росту клітин, але і щільність популяції клітин при розвитку моношару. Він придушує і ріст пухлинних кліток. γ-Інтерферон має в сотні разів більш виражену, чим α - і β-інтерферони, протипухлинну і імуномодулюючу дією. Він спричиняє пряму цитолітичну дію на трансформовані пухлинні клітки, у той час як α - і β-інтерферони діють цитостатично. Ця властивість ставить γ-інтерферон у ряд найбільш перспективних протипухлинних препаратів.

Вплив інтерферону на утворення антитіл. Він пригнічує антитілоутворення. Антивірусний ефект інтерферону корелює з його інгібуючим впливом на синтез антитіл. Він впливає на В-лімфоцити при відсутності відповідного впливу на макрофаги і Т-лімфоцити. Інтерферон впливає тільки на неактивовані попередники В-клітин, запобігаючи їх активізації, тобто менш диференційовані клітини більш чуттєві до інгібуючого впливу інтерферону.

Однак у деяких умовах інтерферон може стимулювати продукцію антитіл, наприклад, тоді, коли він додається в невеликій кількості до культури клітин селезінки миші через 2—3 дні після введення антигену.

Вплив інтерферону на кілерну активність клітин. Інтерферон сприяє або збільшенню кілерної активності сенсибілізованих Т-лімфоцитів, або індукує функцію в клітин, що до впливу інтерферону нею не володіли.

Фактори, що впливають на утворення ендогенного інтерферону. Організм реагує на вторгнення вірусу посиленим утворенням інтерферону в клітинах ураженої тканини і тим самим перешкоджає розмноженню вірусу, нейтралізує його дію. Одним з факторів, що визначають резистентність організму, і є здатність його тканин виробляти інтерферон. У різних тварин вона неоднакова і визначається уродженими особливостями організму і віком.

На вироблення інтерферону тканинами організму впливають і зовнішні умови, наприклад погода, температура повітря; узимку і восени організм виробляє менше інтерферону, чим у теплий час року. Очевидно, тому влітку люди значно рідше хворіють на грип.

Вікові особливості в становленні системи утворення інтерферону. Існують обумовлені віком закономірності утворення інтерферону як у людини, так і у тварин. Було доказано, що в процесі росту організму кількість інгібіторів інтерфероноутворення в плазмі крові зменшується, а кількість факторів, що активізують цей процес, зростає. Інтерферон новонароджених і статевозрілих тварин має різний поліпептидним склад; інтерферон немовлят виявляє меншу антивірусну дія в порівнянні з інтерфероном дорослих тварин. Причиною недосконалості системи інтерферону в організмі раннього постнатального періоду розвитку є знижена продукція інтерферону мононуклеарними фагоцитами.

Чутливість репродукції вірусів до інтерферону. Одне з основних властивостей інтерферон-придушувати розмноження багатьох гетерологічних вірусів. До інтерферону чуттєві усі відомі в даний час віруси, однак їх чутливість неоднакова. Найбільш чуттєві віруси, що мають зовнішню оболонку й утримуючі ліпіди (міксовіруси, група вірусів віспи, арбовіруси), тоді як пікорна- і аденовіруси, позбавлені зовнішньої оболонки, більш стійкі до дії інтерферону. Мається і певні виключення: віруси герпесу з добре розвинутою оболонкою стійкі до дії інтерферону. Найбільш чуттєві в тканевих культурах арбовіруси. Тому вони використовуються як модель для перевірки активності інтерферону.

Виділення ендогенного й екзогенного інтерферонів. Індукований ендогенний чи введений пасивно екзогенний інтерферон з ММ менше 30·10³ Д виводиться з організму із сечею. «Важкий» інтерферон (з ММ 90·10³ Д і вище), індукований бактеріальними токсинами, не проникає в сечу. Ендогенний інтерферон у людей, індукований протигрипозною вакциною, накопичується в титрі 1:16— 1 : 128 і виводиться із сечею протягом 3—4 днів.

Практичне застосування інтерферону. У формуванні противірусного імунітету значна роль приділяється неспецифічному фактору - ендогенному інтерферону. У практичному використанні інтерферону в даний час намічаються два шляхи: застосування готового екзогенного гомологічного інтерферону й індукція в організмі ендогенного інтерферону. Однак, з огляду на виражену видову специфічність інтерферону для профілактики і лікування вірусних інфекцій, практично може бути використаний тільки ендогенний інтерферон. При цьому найкращий захисний ефект одержують при меншій кількості введення в організм препарату, що викликає інтерфероноутворення в організмі. Досягається це при аерозольному способі його введення. Тому аерозольна вакцинація ссавців і птахів в ряді випадків більш ефективне, чим підшкірне і внутрішньом’язеве застосування.

Екзогенний інтерферон у терапевтичних дозах зовсім нешкідливий. Ні генетичних наслідків, ні алергійних реакцій цей препарат не викликає. Однак готовий лейкоцитарний інтерферон не знайшов широкого застосування через виражену його видову специфічність. Він активний, якщо його виготовляти на лейкоцитах крові людей. Застосування екзогенного лейкоцитарного інтерферону виявилося перспективним тільки при локальних вірусних інфекціях очей і шкіри. У перспективі є більш велика можливість клінічного використання інтерферону в зв'язку з успішними роботами по інтеграції гена людського інтерферону в геном Е. coli. Методом генної інженерії вже отриманий інтерферон з активністю 500000 ОД з 1 л бактеріальної культури. Інтерферон α і β можна вводити в організм різними шляхами, а інтерферон -γ — тільки місцево і внутрішньовенно. Дані про застосування інтерферону для попередження грипу неоднозначні. Основні причини суперечливості оцінок обумовлені неоднаковою чутливістю різних штамів цього вірусу до інтерферону і відсутністю стандартних схем використання індукторів інтерферону.

Динаміка нагромадження ендогенного інтерферону й антитіл в однократно і повторно імунізованих тварин різна. Припускають, що ліквідація спалахів кору вакцинами відбувається не за рахунок підвищення рівня антитіл, а за рахунок ранньої появи в організмі неспецифічного фактора імунітету — інтерферону. Важлива роль інтерферону у видужанні організму. Максимальне нагромадження його виражене в період віремії. Він бере участь у період, що передує нагромадженню антитіл. Початок видужання збігається з підсиленням здатності лейкоцитів продукувати інтерферон. Інтенсивність продукції інтерферону лейкоцитами відбиває не тільки стійкість людей і тварин до вірусних інфекцій, але і функціональну активність лімфоїдної тканини взагалі.

Інтерферон є регулятором різних механізмів імунної відповіді, спричиняючи стимулюючу чи пригнічуючу дію на імунні реакції.

Місце інтерферону в ряді лімфокінів. Інтерферон можна віднести до лімфокінів, тобто медіаторів клітинного імунітету. За назвою «лімфокіни» прийнято розуміти розчинні біологічно активні речовини, синтезовані і секретовані лімфоцитами. Ці речовини впливають на інші клітини, викликаючи в них появу клітинного імунітету.

В даний час лімфокіни в залежності від їх здатності стимулювати і пригнічувати реакції клітинного імунітету поділяють на дві групи (стимулятори та інгібітори). Інтерферон з повною підставою можна віднести до обох груп лімфокінів. Інтерферони як індуктори, відрізняючись універсально широким спектром дії, дають, подібно хіміопрепаратам, короткочасний ефект.

Таким чином, сьогодні оцінити однозначно інтерферон у плані специфічної дії важко. В. М. Жданов (1979) представив концепцію про роль інтерферону в підтримці гомеостазу. Він припустив, що система інтерферону, що з'явилася в хребетних і досягла свого максимуму розвитку в ссавців, служить захистом організму від чужорідної генетичної інформації.

 

Особливість противірусного імунітету

Імунні реакції організму на позаклітинній вірус подібні до реакції на бактерії та їх токсини: спрямовані безпосередньо на патогенний агент, захисні… Захист клітини від вірусної генетичної інформації та пригнічення репродукції… Рис. 22. Механізми противірусного імунітету. За Ройтом А., 2000.

Віруси як антигени.

Антигенна будова вірусів, не дивлячись на відносну простоту їх організації, складна і визначається кількістю структурних білків. Кожний вірусний… В процесі інфекції або імунізації можуть вироблятися антитіла до всіх… Антигенну активність мають і численні ферменти, виявлені у складі віріонів, але тільки вірусоспецифічні. Ферменти…

Вірусіндуковані антигени

Вірусні антигени локалізуються в різних структурах клітини залежно він природи вірусів - в ядрі, ядерці, цитоплазмі, на поверх­ні клітинної… Серед нових антигенів, індукованих онкогенними вірусами, розрізняють антигени… Антигени Т з’являються на початкових стадіях репродукції вірусів. Їх виявляють методом РІФ в ядрі або цитоплазмі…

Клітинні фактори противірусного імунітету

  СПЕЦИФІЧНІ ФАКТОРИ ІМУНІТЕТУ Оскільки в нормі імунну реакцію запускають чужі організму молекули, то здатність відрізняти чуже від свого є…

Клітинна основа імунітету

Класи лімфоцитів. У 60-і роки минулого століття було встановлено два основних класи лімфоцитів: Т-клітини, що розвиваються в тимусе, та… Лімфоцити розвиваються з стовбурних кліток, що дають початок усім кліткам… Оскільки міграція лімфоцитів з тимуса і фабрициєвої сумки (і з кровотворних тканин у ссавців) відбувається в основному…

Головний комплекс гістосумісності (МНС—majar histocompatibility compex). МНС - антигени є на поверхні клітин усіх вищих хребетних. У мишей вони називаються антигенами Н-2, у людини HLA. Існує два класи молекул МНС — I і II. Обоє вони представляють набір глікопротеїнів клітинної поверхні. Було встановлено, що більшість Т-лімфоцитів впізнають антигени на поверхні клітин тільки тоді, коли ці антигени асоційовані з власними МНС - глікопротеїнами цих клітин; таку властивість Т-лімфоцитів називають асоціативним впізнаванням антигену.

Таким чином, глікопротеїни МНС беруть участь у представлені антигену Т-клітинам. Імунна система відіграє важливу роль у захисті хребетних від більшості пухлин вірусного походження.

Переважна більшість Т- і В-лімфоцитів увесь час переходить із крові в лімфу і назад. Вони залишають кровотік, проникаючи між спеціалізованими ендотеліальними клітинами в деяких малих венах, і попадають у різні тканини, у тому числі в лімфатичні вузли. Пройшовши через тканину, вони накопичуються в малих лімфатичних судинах, зв'язаних з лімфатичними вузлами. Переходячи із менших в все більш і більш великі судини, лімфоцити зрештою попадають у головну лімфатичну судину — грудну протоку, по якому повертаються знову в кров. Така постійна циркуляція забезпечує контакт як можна більшого числа відповідних лімфоцитів з антигеном і служить для розподілу Т- і В-клітин, активізованих у результаті цього контакту, по лімфоїдним тканинам усього тіла.

Принцип роботи імунної системи організму. Вона працює на принципі клональної селекції. Сама разюча її властивість те, що вона може високоспецифічним чином реагувати на мільйони різних чужорідних антигенів.

Відповідно до принципу клональної селекції ( за М. Бернетом) кожен лімфоцит у ході свого розвитку здобуває здатність реагувати з відповідним антигеном, хоча раніш він ніколи не піддавався його впливу. Це обумовлено тим, що на поверхні клітини з'являються білки-рецептори, що специфічно відповідають даному антигену. Зв'язування антигену з цими рецепторами активізує клітину, викликаючи її розмноження і дозрівання її нащадків. Таким чином, чужорідний антиген селективно стимулює ті клітини, що несуть комплементарні йому специфічні рецептори і вже тому неминуче будуть реагувати саме на цей антиген, — от чому імунні відповіді антигенно специфічні.

Таку селекцію називають клональною тому, що імунну систему, відповідно до цієї теорії, утворюють мільйони різних клітинних “родин” чи клонів. Останні не складаються з Т- і В-лімфоцитів, вони походять від різних предків. Число їх точно невідомо, а визначене лише число принципово можливих комбінацій родин генів V, С і I для імуноглобулінів, яких, до речі, не мільйони, а десятки мільйонів. Що ж стосується клонів Т-клітин, те їх число, хоча б і можливе, ще не визначено навіть з точністю до порядку. Оскільки кожна клітина-попередниця вже детермінована до продукції одного відповідного антигенно специфічного білка-рецептора, тому - усі клітини клону мають однакову антигенну специфічність. Таким чином, відповідно до теорії клональної селекції, імунну систему за принципом її роботи можна порівняти скоріше з фабрикою готового одягу, чим з ательє, де шиють по мірці.

Практично усі білки і велика частина полісахаридів можуть служити антигенами. Ті ділянки поверхні антигену, що взаємодіють з ділянкою молекули антитіла чи ж рецептора лімфоцита, називаються антигенними детермінантами.Молекули, що хоча і зв'язуються специфічно з антитілом чи з рецептором лімфоцита, але не можуть індукувати імунну відповідь, називають гаптенами. Більшість антигенів мають на своїй поверхні цілий набір різних антигенних детермінант, що стимулюють вироблення антитіл чи Т-клітинні відповіді. Одні детермінанти більш імуногенні (тобто краще індукують імунітет), чим інші, і реакція на них може домінувати в загальній відповіді; такі детермінанти називають імунодомінантними.

У більшості випадків один антиген стимулює багато різних клонів лімфоцитів. Навіть одиночна антигенна детермінанта, як правило, активізує багато різних клонів з поверхневими рецепторами, що володіють різною спорідненістю до даної детермінанти. Таку відповідь називають поліклональною, а коли уся відповідь зводиться до реакції лише одного клону В- чи Т-клітин, його називають моноклональним. Відповіді на більшість антигенів поліклональні.

Імунологічна пам'ять. Імунна система, так само як і нервова, має пам'ять. Тому організм може набувати довічний імунітет до багатьох вірусних хвороб після однократної зустрічі з вірусом. Відомо, що при однократному уведенні тварині антигену через кілька днів у нього з'явиться імунна відповідь (гуморальна і клітинна). Ця відповідь швидко підсилюється, а потім плавно знижується. Вона одержала назву первинної імунної відповіді (Рис. 23), що спостерігається при першому контакті тварини з антигеном. Якщо через кілька тижнів, місяців чи навіть років тварині знову ввести цей антиген, у неї з'явиться вторинна імунна відповідь (Рис. 24), що відрізняється від первинної: лаг-період коротше, реакція сильніша і триваліша. Але, якщо ж замість повторної ін'єкції першого антигену тварині вводять інший антиген, то реакція в цьому випадку носить характер первинної, а не вторинної імунної відповіді; отже, вторинна відповідь відбиває специфічну пам'ять про перший антиген. Який же механізм імунологічної пам'яті? У периферичних лімфоїдних тканинах дорослої тварини популяції Т- і В-лімфоцитів одночасно містяться клітки трьох стадій диференціювання: клітини-попередники, клітки пам'яті і клітини - ефектори. Коли клітини-попередники вперше зустрічаються з антигеном, деякі з них стимулюються до розмноження і стають клітинами - ефекторами, тобто клітинами, що активно беруть участь у створенні імунної відповіді (Т-клітини-ефектори обумовлюють клітинні відповіді, а В-клітини-ефектори секретують антитіла). Інші Т- і В - клітини-попередники замість цього стимулюються до розмноження і диференціювання в клітини пам'яті й у такі клітини, що самі не дають відповіді, але легко перетворюються в клітини-ефектори при наступній зустрічі з тим же антигеном. Варто мати на увазі, що лімфоцити-попередники часто залишаються в периферичних лімфоїдних тканинах і не циркулюють між кров'ю і лімфою; вони живуть

Рис. 23. Чотири фази первинної гуморальної відповіді:

1) лаг – фаза, протягом якої антитіла в сироватці крові не виявляються;

2) лог – фаза, протягом якої титри антитіл збільшуються в логарифмічно;

3) фаза плато – стабілізація титрів антитіл;

4) фаза згасання гуморальної відповіді.

Тимчасове співвідношення між фазами і рівнем антитіл залежить від природи антигенного стимулу і особливостей організму.

 

порівняно недовго, та, імовірно, гинуть через кілька днів чи тижнів, якщо не зустрічаються зі своїм специфічним антигеном. Клітини пам'яті, навпроти, увесь час циркулюють і можуть жити багато місяців і навіть років без поділу. Імунологічна пам'ять створюється при первинній відповіді в результаті того, що 1) проліферація кожного лімфоцита-попередника, активізованого антигеном, множить число клітин пам'яті — процес, відомий як поширення клону; 2) клітини пам'яті мають велику тривалість життя і постійно циркулюють між кров'ю і лімфою; 3) кожна клітина пам'яті виявляє велику готовність відповідати на антиген, чим клітина-попередник. У такий спосіб зміни, що відбуваються під час первинної відповіді, призводять до того, що велика частина клітин у циркулюючому пулі лімфоцитів тепер підготовлена до антигенного оточення тварини і готова до негайної дії.

Відсутність імунної відповіді на власні антигени організму обумовлено природною імунологічною толерантністю.

Рис. 24. Первинна і вторинна гуморальна відповідь.

Імунна система організму може відрізняти «чуже» від «свого», тому що тварина успадковує гени для імуноглобулінів і рецепторів Т-клітин. Тому незмінно при пересадженні тканини від одного індивідуума іншому трансплантат розпізнається імунною системою як чужорідний і відривається.

Отже, існують два класи лімфоцитів: В-клітини, що виробляють антитіла, і Т-клітини, що здійснюють імунні реакції клітинного типу. Імунна система в нормі здатна відповідати на антигени, які розпізнаються як чужорідні. Зв'язування чужорідного антигену з лімфоцитом викликає імунну відповідь, спрямовану проти цього антигену. При цьому деякі з лімфоцитів проліферують і диференціюються в клітини пам'яті, так що при вторинному впливі того ж антигену імунна відповідь розвивається швидше і виявляється набагато сильнішою.

За функціональними властивостями всі імунокомпетентні клітини розділяють на ефекторні і регуляторні, ефекторні клітини беруть активну участь в імуногенезі, індукуючи клітинну і гуморальну відповіді. Ефекторними можуть слугувати різні типи клітин: цитотоксичні Т-лімфоцити, Тгст-клітини, кілери, природні кілери, В-лімфоцити, макрофаги. Функції регуляторних клітин здійснюють в основному Т-лімфоцити і макрофаги. Всі взаємодії клітин імунної системи регулюють цитокіни, відомі як медіатори імунної відповіді.

Імунна система організму функціонує за принципом клональної селекції. Основне положення клонально-селекційної теорії імунітету (Ф.Бернет, 1964) полягає в тому, що здатність індивідууму роз­пізнавати антиген зв’язана з певними імунологічно реактивними лімфоцитами або генетично ідентичними лініями лімфо­цитів (клонами). Лімфоїдна тканина характеризується постійним поділом клітин, тому вся популяція лімфоцитів складається з вели­кої кількості клітинних клонів, кожен з якого походить від одного попередника. У ссавців в ембріональному періоді без усякого контакту з чужо­рідним антигеном виникає 10⁷ - 10⁹ клонів, які генетично детер­міновані до взаємодії з відповідними антигенами. Кожен лімфоцит у ході індивідуального (клонального) розвитку набуває здатності реагувати з конкретним антигеном завдяки експресії на плазмолемі специфічних рецепторів. Зв’язування антигену з цими рецепторами стимулює лімфоцити преадаптованого клону по проліферації й дифе­ренціації. Всі клітини клону мають однакову антигенну специфічність.

Що являють собою специфічні (впізнавальні) рецептори лімфоцитів? В-лімфоцити несуть на своїй поверхні вбудовані у плазматичну мембрану молекули імуноглобулінів, переважно класу Ig G. Один В-лімфоцит містить від 50 тис. до 150 тис. імуноглобулінових молекул. Вони постійно синтезуються в лімфоцитах і секретуються на поверхню, а при антигенній стимуляції і трансформації В-лімфоцитів у плазматичній клітини цей синтез стає в тисячі разів інтенсивнішим. Кожен лімфоцит має тільки один за специфічністю тип рецепторів, тобто може реагувати тільки з однією антигенною детермінантою. Крім імуноглобулінових рецепторів, унікальних для кожного лімфоцита і його нащадків (клонів), існують рецептори з єдиною для всіх В-лімфоцитів специфічністю. До них відносяться, зокрема, рецептори для Fс-фрагмента імуноглобуліну і СЗ - фрагмента комплементу. Завдяки цьому В-лімфоцити здатні приєднувати комплекси антиген-антитіло або антиген-антитіло-комплемент.

Т-лімфоцити містять на своїй поверхні у 100-1000 разів менше рецепторів у порівнянні з В-лімфоцитами. Т-клітинні рецептори представлені імуноглобуліноподібними молекулами. Крім антиген-розпізнавальних рецепторів, лімфоцити мають значну кількість поверхневих антигенних структур, які називаються маркерами і визначають функціональні відмінності різних субпопуляцій Т- і В-лімфоцитів.

В основі імуногенезу лежить кооперативна взаємодія різних популяції імунокомпетентних клітин: Т-лімфоцитів, В-лімфоцитів макрофагів, кілерів, природних кілерів і дендритних клітин. Передумовою цієї взаємодії є ідентичність антигенів головного комплексу гістосумісності. МНС - це ділянка ДНК вищих хребетних, що кодує антигени гістосумісності і відіграє важливу роль у відторгненні чужорідного трансплантата. МНС кодує також здатність до імунної від­повіді на численні антигени, схильність до певних імунних захворю­вань, синтез компонентів комплементу. МНС-антигени знаходяться на поверхні клітин усіх вищих хребетних. Спектр молекул МНС унікальний для кожного організму і визначає його біологічну індивідуальність, що дозволяє відрізнити "своє" (гістосумісне) від "чужого" (несуміс­ного).

У складний механізм імунної відповіді першими включаються макрофаги. Вони розпізнають антиген, який поступає в організм, поглинають його і розщеплюють на фрагменти під дією лізосомальних ферментів. Фрагменти антигену внаслідок екзоцитозу виставляються на поверхні макрофага і зв’язуються з молекулами МНС. Саме ці комплекси антиген-молекула МНС розпізнаються Т-хелперами і слугують сигналом для запуску подальших імунологічних реакцій. У відповідь на впізнавання Т-хелпером утворених комплексів макрофаги продукують медіатор інтерлейкін - І (ІЛ-І), під впливом якого починають посилено розмножуватися і дозрівати Т-хелпери. Активовані Т-хелпери синтезують інтерлейкін-2 (ІЛ-2), що теж стимулює їх проліферацію, а також слугує сигналом для В-лімфоцитів.

Відбір В-лімфоцитів відбувається при взаємодії антигену з молекулою імуноглобуліну на поверхні цих клітин. В-лімфоцит переробляє антиген і представляє його фрагмент на плазмолемі у комплексі з молекулою МНС. Цей комплекс розпізнає рецептор Т-хелпера, який був відібраний за допомогою того самого антигену, що і В-лімфоцит. Внаслідок такого впізнавання Т- хелпер синтезує цитокіни (ІЛ-2, ІЛ-4, ІЛ-5, a-ІФН). Це стимулює проліферацію В-лімфоцитів та їх диференціацію у плазматичні клітини, які синтезують антитіла до даного антигену. На відміну від В-лімфоцитів, плазматичні клітини мають добре розвинутий секреторний апарат, що дозволяє синтезува­ти декілька тисяч молекул імуноглобулінів за 1 сек. Секрецію антитіл стимулює ІЛ-6, який виділяється активованими Т-хелперами.

Таким чином, Т - хелпери включають В-лімфоцити у проліферацію і диференціацію, що забезпечує нагромадження клонів плазматичних клітин, які інтенсивно синтезують антитіла, у разі відсутності такого впливу В-система виявляється нездатною до повноцінної імунної відповіді, і можлива поява стану імунологічної толерант­ності, коли не виробляються антитіла до конкретного антигену.

Допомога Т-хелперів необхідна не тільки для активізації В-лімфоцитів, але й для індукції цитотоксичних Т-лімфоцитів (ЦТЛ), які з’являються під впливом ІЛ-2. ЦТЛ розпізнають і лікують кліти­ни-мішені, які містять на своїй поверхні чужорідні антигени (вірус-специфічні, пухлинні або чужорідні гістосумісності). Заражені вірусом клітини розпізнаються ЦТЛ завдяки епітопам вірусних антигенів, зв’язаних із молекулами МНС. ЦТЛ звільняють організм від клітин, що продукують вірусне потомство, лізуючи їх. ЦТЛ вбивають також ракові клітини, відторгають трансплантати, забезпечуючи таким чином протипухлинний і трансплантаційний імунітет.

Механізм цитотоксичної дії лімфоцитів. Прикріпившись до клітини-мішені, ЦТЛ виділяє шляхом екзоцитозу перфорін. Цей білок вбудовується у плазматичну мембрану клітини, створюючи в ній пори, що призводить до необоротного і летального вирівнювання іонного складу між цитоплазмою і зовнішнім середовищем. Після виділення перфоріну ЦТЛ відділяється від клітини і здатний до взаємодії з іншою мішенню.

Антиген активізує також Т- супрессори, які обмежують проліфе­рацію Т- і В-лімфоцитів на різних стадіях імуногенезу і запобіга­ють таким чином прояву надмірних форм імунної відповіді, наприклад, алергії. Т- супрессори блокують автоімунні реакції, тобто вироблення, антитіл до власних антигенів організму, отже, забезпечують розви­ток природної імунологічної толерантності. Порушення функції Т- супрессорів може призвести до автоімунних захворювань та інших форм імунопатології. Т-супрессори як і Т-хелпери, виконують функ­ції головних регуляторів імунної відповіді.

До імуногенезу можуть залучитися Тгст-клітини, які утворюють під впливом антигенної стимуляції і здійснюють алергічні реакції у вигляді гіперчутливості сповільненого типу. Отримавши інформа­цію про антиген від макрофагів, Тгст-клітини взаємодіють з ним із виділенням різних медіаторів, які активізують макрофаги. В резуль­таті розвивається запальна реакція тканин, спрямована проти вірус­них антигенів.

В імуногенезі суттєву роль відіграють Т- ампліфайєри (Т-посилювачі), які активізують Т-клітинну імунну відповідь, а саме: стимулюють утворення Тгст-клітин, Т-супрессорів, Т-хелперів, цитотоксичних Т-лімфоцитів.

Частина Т- і В-лімфоцитів, стимульованих антигеном, після 2-3 ділень переходить у стан спокою та слугує основою імунологічної пам’яті - здатності організму давати прискорені та посилені імунні реакції у відповідь на повторне введення антигену. Іму­нологічна пам’ять може зберігатися роками і властива як клітинному, так і гуморальному імунітету. Т-лімфоцити мають тривалішу імуноло­гічну пам’ять.

Крім Т- і В-лімфоцитів, в імуногенезі бере участь ще одна популяція лімфоцитів, яка проявляє цитотоксичні властивості. Це кілери (К-клітини, нульові клітини) і природні кілери (NК-клітини). Головна їх ознака - відсутність основних поверхневих маркерів Т- і В-лімфоцитів.

Кілери проявляють антитіло залежну цитотоксичність. Вони лізують заражені вірусом клітини у присутності IgG, бо мають рецеп­тори для Fс, - фрагмента антитіл.

Природні кілери здатні спонтанно знищувати пухлинні і зараже­ні вірусом клітини без попередньої антигенної стимуляції. Де основ­ні клітини організму, які здійснюють протипухлинний захист. Крім спонтанної цитотоксичності, природні кілери беруть участь в антитіло залежному клітинно-опосередкованому цитолізі, експресуючи на своїй поверхні рецептори для Fc - фрагмента IgG.

Цитокіни - це розчинні біологічно активні речовини переважно білкової природи, які продукуються лімфоцитами і макрофагами у відповідь на антигенне подразнення і виконують посередницьку функцію між імунокомпетентними клітинами. Цитокіни беруть участь у розпізнаванні антигену, активізують або, навпаки, інгібують клітинні фактори імунітету.

Медіатори імуногенезу виявляють у сироватці крові, секретах слизових оболонок і тканинах організму. Серед них розрізняють лімфокіни, які синтезуються лімфоцитами, і монокіни, що виробляються макрофагами та іншими мононуклеарними фагоцитами.

До цитокінів відносяться:

1) інтерлейкіни (ІЛ-1 - ІЛ-18);

2) інтерферон (ІФН-a, ІФН -b, ІФН-g);

3) гранулоцитарно-моноцитарний колонієстимулюючий фактор (ГМ-КСФ);

4) a- фактор некрозу пухлин (ФНП-a);

5) лімфотоксин ( a- фактор некрозу пухлин);

6) фактор переносу (ФП);

7) фактор активації макрофагів (макрофаг активуючий фактор – МАФ);

8) фактор гальмування міграції макрофагів (макрофагоінгібуючий фактор МІФ);

Табл. 6. Основні функції медіаторів, що беруть участь в імунних реакціях при вірусних інфекціях, наведені в таблиці :

Назва	Основні функції
Інтерлейкін – 9 ( ІЛ – 9)	Стимулює проліферацію Т – лімфоцитів (особливо Т – хелперів)
Інтерлейкін – 10 ( ІЛ – 10)	Гальмує продукцію цитокінів Т – лімфоцитами
Інтерлейкін – 11 ( ІЛ – 11)	Плазмоцитомний ростовий фактор із плейотропною функцією
Інтерлейкін – 12 ( ІЛ – 12)	Стимулює проліферацію В – лімфоцитів, природних кілерів і моноцитів, синтез цитокінів (особливо інтерферону)
Інтерлейкін – 13 ( ІЛ – 13)	Стимулює проліферацію В – лімфоцитів, що утворюють Ig Е
Інтерлейкін – 14 ( ІЛ – 14)	Стимулює проліферацію та диференціацію В- лімфоцитів
Інтерлейкін – 15 ( ІЛ – 15)	Стимулює проліферацію та диференціацію Т – і В- лімфоцитів, активність природних кілерів
Інтерлейкін – 16 ( ІЛ – 16)	Фактор росту компетентності Т – хелперів
Інтерлейкін – 17 ( ІЛ – 17)	Стимулює епітеліальні, ендотеліальні та фібробластні клітини до секреції цитокінів (ІЛ – 6, ІЛ – 8), є стимулюючим фактором для гранулоцитів і простагландину
Інтерлейкін – 18 ( ІЛ – 18)	Бере участь у синтезі ІФН - g клітинами селезінки
Гранулоцитарно-моноцитарний колонієстимулюючий фактор ( ГМ- КСФ)	Активує моноцити, стимулює проліферацію Т – лімфоцитів, активність гранулоцитів та еозинофілів, гематопоез
a- фактор некрозу пухлин ( ФНП -a)	Активізує макрофаги, стимулює проліферацію Т – лімфоцитів, активність нейтрофілів, індукує хемотаксис, антивірусний стан клітин, білки гострої фази, лихоманку.
Лімфотоксин ( ЛТ, ФНП - b)	Стимулює проліферацію та диференціацію В – лімфоцитів, активність гранулоцитів, індукує антивірусний стан клітин, інгібує антитілогенез
Фактор переносу (ФП)	Активує Т – лімфоцити, забезпечує ГСТ
Фактор активації макрофагів ( МАФ)	Активує макрофаги
Фактор гальмування міграції макрофагів (МІФ)	Пригнічує міграцію макрофагів

 

 

В противірусному імунітеті велике значення мають макрофаги. Вони не тільки беруть участь у розпізнаванні, первинній обробці та представленні антигену лімфоцитам. Макрофаги виконують самостійну важливу функцію по звільненню організму від вірусних агентів. Вони здатні захоплювати цілі віріони, комплекси вірусів з антитіла­ми, заражені вірусом клітини та перетравлювати їх з допомогою лізосомних ферментів. Значно вища фагоцитарна активність відмічається в макрофагів, одержаних від імунних тварин. На відміну від Т- і В-лімфоцитів дія макрофагів на віруси неспецифічна. Макрофаги лімфовузлів, селезінки, печінки, легень, кісткового мозку, внутрішньої стінки судин та інших органів здійснюють надзви­чайно важливу бар’єрну функцію. Вони не пропускають вірус у кров і лімфу. Віремія виникає, якщо вірусу вдається подолати місцеві бар’єри макрофагів. Макрофаги забезпечують кліренс (очищення) крові, за­хоплюючи і перетравлюючи в віріони. Особливо активні макрофаги в при­сутності специфічних антитіл, які опсонізують та аглютинують віруси і тим самим сприяють процесу їх фагоцитозута дезінтеграції.

Клітинний імунітет у відношенні вірусів внаслідок особливої їх природи та своєрідності взаємодії з клітинами не обмежується участю лише Т-, В- лімфоцитів і макрофагів, але й залежить в значній мірі від функцій багатьох інших клітинних систем. Не тільки імунокомпетентними клітинам виробляються такі важливі неспецифічні фактори противірусного імунітету, як інтерферон, інгібітори та комплемент.

Про роль антитіл в противірусному імунітеті

У В-лімфоцитів відомо дві функції — вироблення антитіл і В – супресія. Антитіла можуть існувати в мільйонах різновидів — кожна зі своєю унікальною ділянкою для зв'язування антигену. У сукупності названі імуноглобуліном (скорочено Ig), антитіла-білки утворюють один з основних класів білків крові, складаючи по масі приблизно 20% сумарного білка плазми (Рис. 25).

Рис. 25. Структура антитіл.

Антитіла, що синтезуються зрілою В-клітиною до її диференціювання в плазматичну клітину, не секретуються, а вбудовуються в плазматичну мембрану, де служать рецепторами для антигену. Коли антиген приєднується до мембранних антигенспецифічних рецепторів В-клітини, настає клітинна проліферація і диференціювання з утворенням клітин, які секретують антитіла. З'ясовано, що для вироблення В-лімфоцитами антитіл до більшості антигенів необхідні ще Т-лімфоцити і спеціалізовані антигенпрезентуючі клітини.

Антитіла мають дві ідентичні антигензв’язуючі ділянки. Найпростіші молекули антитіл схематично мають форму букви Y із двома ідентичними антигензв’язуючими ділянками — по одному на кінці кожної з двох кінців. Оскільки таких ділянок дві, тому ці антитіла називають бівалентними. Такі антитіла збивають молекули антигену у велику мережу, якщо кожна молекула антигену має три чи більшу кількість антигенних детермінант. Захисна дія антитіл пояснюється не просто їх здатністю зв'язувати антиген. Вони виконують і цілий ряд інших функцій. Молекула імуноглобулінів G, D, Е і сироваткового IgА складаєтьсяз чотирьох поліпептидних ланцюгів — двох легких і двох важких. Основну структурну одиницю молекули антитіла утворюють чотири поліпептидних ланцюги — дві ідентичні легкі (L-ланцюги, кожний складається приблизно з 220 амінокислот) і два ідентичні важкі (Н- ланцюги кожний - приблизно з 440 амінокислот). Усі чотири ланцюги з'єднані між собою за допомогою нековалентних взаємодій і ковалентних зв'язків (дисульфідних містків). Молекула складається з двох однакових половинок, у яких L- і Н- ланцюги вносять абсолютно рівний внесок у побудову двох ідентичних антигензв’язуючих ділянок.

У вищих хребетних існує п'ять різних класів антитіл — IgA, IgD, IgE, IgG і IgM.IgG — антитіла складають основний клас імуноглобулінів, що знаходяться в крові. Вони виробляються у великих кількостях при вторинній імунній відповіді. «Хвостова» область (Fc- область) молекул IgG зв'язується зі специфічними рецепторами фагоцитуючих клітин, таких, як макрофаги і поліморфноядерні лейкоцити, і в результаті ці клітини можуть більш ефективно поглинати і руйнувати мікроорганізми (у тому числі і віруси), покриті IgG-антитілами, виробленими у відповідь на інфекцію. Fc-область IgG може зв'язуватися не тільки з фагоцитуючими клітинами але і з першим компонентом системи комплементу – С3в, тим самим активізуючи його.

Молекули IgG — єдині антитіла, що можуть переходити від матері до плоду, однак у свині молекули жодного з класів імуноглобулінів не проходять через плаценту. Клітини плаценти, що стикаються з материнською кров'ю, мають рецептори, що зв'язують Fc-області молекул IgG і забезпечують тим самим їх перехід у плід. Антитіла інших класів не зв'язуються з цими рецепторами і тому не можуть проходити через плаценту.

Хоча IgG — явно переважний клас антитіл, утворених при більшості вторинних імунних відповідей, на ранніх стадіях первинної імунної відповіді в кров надходять головним чином антитіла IgМ. Вони також перший клас антитіл, що продукуються В-клітинами, хоча В-клітини згодом переключаються на вироблення антитіл інших класів.

IgА — основний клас антитіл у секретах молока, слини, сльозах, секретах дихальних шляхів і кишкового тракту.

Зв'язування антитіла з антигеном. Комплементарні антигену області молекули антитіла - це її дві ідентичні антигенз’вязуючі ділянки, а відповідна область антигену — його антигенна детермінанта. Більшість антигенних макромолекул мають багато різних детермінант; якщо дві з них чи більше число однакові, антиген називають мультивалентним.

Спорідненість антитіла до антигену залежить від того, наскільки добре антигенна детермінанта відповідає окремій антигенз’вязуючій ділянці, яким би не було число таких ділянок. Тому авідністьантитіла залежить від числа залучених у реакцію антигензв’язуючих ділянок. Антитіла, що утворюються на ранніх стадіях імунної відповіді, мають значно меншу спорідненість до антигену, чим ті, котрі виробляються пізніше. Завдяки високій спільній авідності антитіла IgМ (основного класу Ig, що виробляються на початку імунної відповіді) можуть ефективно функціонувати навіть при низькій спорідненості окремих єднальних ділянок. Розмір утворених комплексів антиген — антитіло залежить від валентності антигену і від відносних концентрацій антигену й антитіла.

Антитіла захищають хребетних від інфекцій, інактивуючи віруси, мобілізуючи комплемент і різні клітини, що убивають і поглинають мікроорганізми (у тому числі і віруси).

 

Специфічний (набутий) противірусний імунітет

Набутий імунітет строго специфічний і в спадщину не передається. Розрізняють активно і пасивно набутий імунітет. Перший з них розвивається в результаті природного (клінічно вираженого чи безсимптомного) перехворювання тварини чи після вакцинації живими чи убитими вакцинами. Пасивно набутий імунітет може бути створений штучно шляхом введення в організм імунних сироваток, гамма-глобулінів, імунолактону, а також при введенні ефекторних клітин, одержаних від сингенного імунного донора, чи передається від матері через плаценту, жовток яйця і при споюванні молозива в перші дні життя.

Пасивно набутий імунітет, який створюється введенням імунних сироваток (гамма-глобулінів), нетривалий — 10—15 днів; при вживанні молозива від імунних матерів він іноді відповідає терміну підсисного періоду в залежності від напруженості імунітету в матері. Резистентність, передана курчатам через жовток, також залежить від напруженості імунітету в курок-несучок.

Тривалість активно набутого імунітету в результаті перехворювання залежить від таких факторів, як імуногенна активність вірусу, способу введення його в організм і вік тварини. Після перенесення кору, жовтої лихоманки, чуми великої рогатої худоби, ньюкаслської хвороби, віспи у тварин зберігається тривалий і напружений імунітет. При інших вірусних інфекціях, наприклад при грипі птахів, коней, свиней, інфекційному бронхіті курей, він дуже короткий і обмежується декількома місяцями.

Роль антитіл. Як уже вказувалося, специфічний набутий імунітет забезпечується антитілами і Т-лімфоцитами. Однак не всі групи антитіл, що утворюються в організмі під впливом хвороботворних вірусів, мають захисні функції. До групи захисних антитіл належать тільки віруснейтралізуючі антитіла, що діють на зовнішні корпускулярні антигени віріону і вибірково пригнічують здатність вірусів до репродукції завдяки блокуванню перших етапів взаємодії вірусу з чуттєвими клітинами (адсорбція і проникнення). Ця ж група антитіл нейтралізує і токсичну дію вірусу. Крім того, відома група збудників, які не стимулюють утворення діагностичних і захисних антитіл.

Віруснейтралізуючі антитіла стимулюють фагоцитоз заражених вірусами клітин макрофагами, у результаті чого в цитоплазмі макрофага ізолюється і знешкоджується скупчення інфекційних віріонів і їх отрутних продуктів. Однак стимулювати фагоцитоз може будь-який імунний комплекс поза залежністю від нейтралізуючої активності антитіл. У даній ситуації активація фагоцитозу залежить тільки від наявності на мембрані фагоцитів рецепторів до Fc-фрагмента антитіл.

Тому що віруси — складні антигени, частина яких зв'язана з антигенами зовнішньої оболонки вірусу, частина — із внутрішнім нуклеопротеїдом, то і противірусні антитіла мають виражену гетерогенність із широким спектром антитіл. В даний час антитіла можна одержувати не тільки на цільні віріони, але і на їх окремі білки. Продуктивна фаза біосинтезу антитіл характеризується швидким наростанням їх у крові і повільному зниженні. Максимальна концентрація різних (по спектру специфічності) антитіл у сироватці крові після первинної імунізації реєструється на 5, 7, 10 чи 15-й день, після ін'єкції депонованих антигенів на 21, 30 чи 45-й день. Основне місце перебування антитіл — кров, однак іноді вони можуть бути тільки в тканинах. Антитіла значно розрізняються по ступеню зв'язування з тим самим антигеном. Установлено мозаїчну структуру антигенів; до того самого антигену в організмі продукується велика група специфічних гамма-глобулінів.

У якій послідовності синтезуються антитіла? Установлено, що після первинної імунізації з'являються антитіла—19S (IgМ), потім протягом короткого терміну-антитіла 19S і 7S (IgG) і, нарешті,—одні 7S, що можуть синтезуватися кілька місяців і років. Будь-які антитіла мають вузьку специфічність і реагують тільки з антигенною детермінантою, до якої вони специфічні. Антитіла 19S більш активні в реакції аглютинації, гемолізу і зв'язування комплементу, тому що мають більше валентностей (до 10 активних центрів), чим антитіла класу 7S (тільки два активних центри).

Швидкість напіврозпаду антитіл в організмі тварини залежить від його виду, віку і класу імуноглобуліну. У дорослих людей період напіврозпаду IgG (7S) дорівнює 8 чи 23 дні, IgМ (19S)—8, IgА—6, IgD— 3 дні. У великої рогатої худоби 50%-ний розпад IgG (7S) відбувається через 21 день, у собак — через 8 діб, у кроликів — через 14—21 дні.

Віруснейтралізуюча активність антитіл. У результаті взаємодії специфічних антитіл з вірусом останній втрачає здатність до адсорбції і проникнення в чуттєву клітину, інфекційну активність, здатність аглютинувати еритроцити, індукувати утворення інтерферону, перетворюючи в нешкідливу для організму макромолекулу, що швидко руйнується під дією температури тіла і ферментів тканин організму.

При цьому варто враховувати, що, по-перше, «специфічні антитіла» — це збірна назва, що позначає тільки здатність антитіл формувати імунні комплекси з антигенами вірусу. По-друге, здатність комплексу антиген — вірус адсорбуватися на чуттєвій до вірусу клітині визначається не тільки повнотою блокади вірусних рецепторів, але і природою клітини-хазяїна. Якщо на цих клітинах є рецептори до Fc-фрагмента імуноглобулінів, то адсорбція буде обов'язково. По-третє, якби комплекс антитіло — вірус був однозначно і завжди «нешкідливим для організму макромолекулою», те не існувало б такої вірусної патології, як хвороба імунних комплексів, а також оборотності нейтралізації. І, нарешті, чутливість вірусу до нейтралізації антитілами залежить від ізотипу, специфічності й авідності антитіл.

Антитіла запобігають адсорбції вірусу на чуттєвій клітині. Стабільність комплексу вірус — антитіло залежить від різної чутливості вірусу до антитіл, авідності їх, температури і часу контакту, від чутливості тієї біологічної системи, на якій випробовується суміш вірус — антитіло. З'єднання вірусу з антитілами носить оборотний характер, тому що при впливі на нейтральну суміш вірус-антитіло можна виділити інфекційний вірус. Така реактивація вірусу вдається при розведенні суміші великою кількістю фізіологічного розчину, адсорбції на каоліні, фільтрації, ультрацентрифугуванню, електрофорезі, додаванні масивної дози гомологічного вірусу убитого, фреоном 112. Можливість реактивації вірусів може бути обумовлена низкою авідністю специфічних антитіл, особливо ранніх, тому що вони менш авідні і легше дисоціюють із з'єднання з вірусом.

Результати взаємодії вірусу й антитіл визначають за допомогою серологічних реакцій, найбільш чуттєвою з яких є реакція нейтралізації в культурі клітин, курячих ембріонах чи лабораторних тваринах.

Специфічні антитіла не впливають на репродукцію внутрішньоклітинного вірусу, але здійснюють комплементзалежний лізис заражених клітин на стадіях, що передують появі інфекційних віріонів, антитіла переривають репродукцію вірусу.

Механізм захисної дії віруснейтралізуючих антитіл різний у залежності від складності організації вірусів. Так наприклад, віруси дрібної і середньої величини дають легко дисоціюючий імунний комплекс зі збереженням інфекційної активності вірусу після дисоціації цього комплексу. Вірус, введений в імунний організм, не виявляється в звичайних умовах дослідження вже незабаром після введення, але якщо відмити тканини від антитіл, то картина представляється іншою. Виявилося, що вірус грипу може знаходитися у великих концентраціях в організмі імунної тварини, будучи цілком замаскований віруснейтралізуючими антитілами, які вступили з ним в оборотний зв'язок.

Імуноглобуліни класу G більш активні у відношенні вірусів, Гіперімунні сироватки переважно містять антитіла класу IgG — 7S. Вони довгостроково синтезуються реконвалесцентами, з ними зв'язують трансплацентарний імунітет, тому що вони більш легко, чим антитіла 19S, проникають через плацентарні бар'єри.

Антитіла класів IgG і IgА відіграють важливу захисну роль у відношенні респіраторних вірусів, що проникають в організм через слизисті покриви. Материнські 7S - антитіла, що проникають через плаценту або передаються з жовтком яйця, гальмують активний імуногенез.

Значення антитіл в активно набутому імунітеті.У набутому постінфекційному чи поствакцинальному імунітеті антитіла мають найбільше значення. Установлено, що захворюваність грипом спостерігається в населення, що має низький титр віруснейтралізуючих антитіл у крові і секретах слизистої оболонки носу. В багатьох випадках є пряма залежність між титром антитіл у крові перехворілих чи вакцинованих тварин і резистентністю їх до вірусу. При багатьох інфекціях напруженість імунітету визначається титром специфічних антитіл. Ріст титру антитіл у результаті вакцинації - один із об’єктивних показників ефективності проведені щеплень. Так, наприклад, у вакцинованих птахів титр сироваткових антитіл до вірусу ньюкаслської хвороби, рівний 1:16 і вище, надійно захищає їх від епізоотичного штаму вірусу. Тому у ветеринарній практиці «служба імунітету», тобто визначення середнього титру антитіл, що обумовлює резистентність до епізоотичного вірусу, є одним з важливих протиепізоотичних заходів.

При деяких вірусних інфекцій відзначено збіг термінів видужання з появою специфічних противірусних антитіл (при грипі, кору, ящурі, чумі великої рогатої худоби й ін.). Однак спостерігаються і невідповідності між напруженістю імунітету і серологічними показниками. Маються приклади, коли видужання від вірусної інфекції проходить без утворення антитіл чи при пізній їх появі. Наприклад, ступінь захисту при сказі не завжди корелює з рівнем антитіл. Винятково високі рівні віруснейтралізуючих антитіл у крові і тканині мозку тварин при хронічному плині сказу не впливають на фатальний результат хвороби. Виявилося, що при сказі важливу роль грає клітинний імунітет. При антирабічній вакцинації формується клон лімфоцитів, що володіє імунологічною пам'яттю до вірусу сказу і здатний відповісти достовірним підвищенням бластоутворення при повторній зустрічі з ним in vitro. Ця імунологічна пам'ять специфічна і зберігається не менш 100 днів. Доказана захисна і імуностимулююча дія сумісного застосування вакцин проти сказу з індуктором інтерферону.

Значення антитіл при вірусній інфекції підтверджується успіхами серотерапії і серопрофілактики грипу, кору, кліщового енцефаліту і сказу. Лікувальний ефект сироватки залежить від терміну початку лікування після зараження, концентрації антитіл, дози, шляхів уведення гамма-глобуліну, особливостей патогенезу інфекції, відповідності антигенної структури штамів вірусу, що були використані для приготування сироваток, штамам, що викликають інфекцію, і від інших факторів. При сказі доведена лікувально-профілактична дія імунних специфічних антитіл, особливо в комбінації з вакциною.

Роль материнських антитіл в захисті організму від вірусів

Установлено, що від активно імунізованих чи перехворілих тварин, у тому числі від птахів, потомство має материнські антитіла. Шляхи передачі останніх немовлям різні: через плаценту, з молозивом чи через жовток. Так, наприклад, відзначений повний збіг рівнів антитіл до вірусу грипу А і В у крові в матерів і дітей. Антитіла до міксо-, адено-, пікорна- і реовірусам, передані матір'ю немовлям, грають велику захисну роль у перші місяці життя немовлят. Антитіла, передані курчатам від курок-несучок через жовток, захищають їх від ньюкаслської хвороби в перші 10—15 днів життя. Одночасно передані з жовтком антитіла стримують активну імунологічну реакцію при імунізації курчат живими вірусами-вакцинами. Думають, що в цих випадках антитіла діють безпосередньо на антиген, гасять його стимулюючий вплив на проліферацію клітин, які продукують антитіла.

Кофактор

Нейтралізуюча активність ранніх сироваток (ті що мають 19S- антитіла) вимагає присутності комплементу, тоді як пізні сироватки (містять 7S- антитіла) здатні нейтралізувати вірус і без комплементу,

Крім комплементу, нормальні сироватки різних тварин містять термолабільний фактор, який називають кофактором, що у біохімічному відношенні є β₂-макроглобуліном із класу 19S-гамма-глобулінів. Він здатний реактивувати прогріті сироватки, відновлюючи їх антигемаглютинуючу активність, потенціює віруснейтралізуючу активність антитіл, є неспецифічним термолабільним макроглобуліном, не зв'язаним з комплементом. Варто відмітити, що кофактор стимулює не тільки віруснейтралізуючу, але й антигемаглютинуючу активність як у нативних, так і в прогрітих сироваток. У сироватках зі зруйнованим комплементом кофактор залишається. Вміст кофактора в нативних сироватках не перевищує титру 1 : 320, варіюючи в різних тварин. Більше всього його в сироватках білих мишей і пацюків і менше в сироватках коней і курей. Кофактор, як і комплемент, термолабільний; в умовах 15—40°С активним залишається багато місяців.

Механізм дії кофактора - зміцнення специфічного зв'язку між вірусом і антитілами (він не сенсибілізує вірус і не змінює структуру антитіл). У присутності кофактора підвищується швидкість і міцність взаємодії антитіл з вірусом, підсилюється інтенсивність перехресних реакцій з гетерологічними вірусами. Використання кофактора для підвищення віруснейтралізуючої активності може бути доцільним у двох випадках: у випадку низької авідності антитіл (при обстеженні ранніх антитіл) і у випадку низької чутливості вірусу до антитіл.

Чим менш авідні антитіла; чи чим менш чуттєві до антитіл випробувані віруси, тим більший ефект дає введення в реакцію нейтралізації кофактора.

Місцевий секреторний противірусний імунітет

Еволюція хребетних організмів створила додаткову імунологічну систему, що одержала назву місцевого секреторного імунітету. Нагромадилося багато фактів, що свідчать про важливу роль факторів місцевого захисту при вірусних інфекціях. Щира природа цього процесу прояснилася лише в 1959 р., коли був виділений імуноглобулін A (Ig), що є присутнім на слизистих покривах і виділяється плазматичними клітинами, а не є продуктом сироваткової транссудації. Секреторний IgА відрізняється від сироваткового наявністю не одного, а двох поліпептидів. Було доказано, що IgА — найбільш важливий імуноглобулін зовнішніх секретів. Загальна імунна система слизистих включає лімфоїдну тканину кишечнику, лімфоїдну тканину бронхів, імунокомпетентні клітини глотки, слинних залоз, респіраторного тракту, молочної залози і геніталій.

Особливістю імунної системи слизистих є наявність великих кількостей молекул секреторного IgА, причому вироблення секреторних антитіл відбувається не тільки в тих ділянках слизистих покривів, де відбувся антигенний вплив, але і на віддалених секреторних поверхнях. Переконливо доказано, що ступінь захисту від локальних вірусних інфекцій респіраторного і шлунковокишечного трактів прямо корелює з рівнем специфічних секреторних IgА, а не з рівнем антитіл сироватки крові. В основі противірусної дії секреторного IgА лежить інактивація вірусу.

Багато загальних закономірностей імунітету слизистих були виявлені і детально вивчені на прикладі кишкового імунітету. Кишечник є важливим імунологічним органом, у власній пластинці (lamina propria) якого міститься стільки ж лімфоїдних клітин, скільки й у селезінці. Серед цих клітин ідентифіковані Т- і В-клітини, малі лімфоцити і плазматичні клітини. Останні синтезують імуноглобуліни переважно класу А і є джерелом антитіл, які виділяються слизистою оболонкою кишечнику. Популяція лімфоцитів у пейєрових бляшках складається з попередників В- (80%) і Т-клітин (20%). Лімфоцити епітеліального шару кишкової стінки є винятково Т-клітинами, тоді як у підслизовому шарі переважають В-клітини, більшість з який синтезують IgА.

Імунітет проти ентеропатогенних вірусів в основному здійснюється за допомогою антитіл, які секретуються у просвіт кишечнику. Антитіла, що захищають слизисту оболонку кишечнику, можуть надходити з двох джерел: із сироватки крові і з плазматичних клітин, розташованих у lamina propria. Сироваткові антитіла малоефективні, оскільки достатні для місцевого захисту кількості цих антитіл накопичуються в кишечнику тільки при наявності їх високих рівнів у сироватці крові. Сироваткові антитіла, що проникають у просвіт кишечнику, відносяться переважно до класу IgG. Антитіла, які виробляються плазматичними клітинами, що знаходяться у власній пластинці кишечнику, відносяться до класу IgА. Оскільки секреторний IgА стійкий до протеолізу кишковими ферментами, він у більшій мірі пристосований до захисту поверхні слизистої оболонки, чим IgG.

Антигенна стимуляція В- і Т-клітин відбувається в пейєрових бляшках. Останні являють собою окремі скупчення лімфоїдних клітин у підслизистому шарі тонкого кишечнику. Епітелій слизистої оболонки кишечнику, що покриває пейєрові бляшки, захоплює антиген із просвіту кишечнику і представляє його лімфоїдним елементам бляшок. Первинний вплив антигену викликає проліферацію В-клітин, частина яких перетворюється в імунобласти і залишає бляшки. Велика частина клітин залишається в бляшках у виді чуттєвих до даного антигену В-клітин. При повторному контакті з тим же антигеном ці клітини швидко перетворюються в IgA-імунобласти, які проліферують і мігрують спочатку в мезентеріальні лімфатичні вузли, а потім у грудну лімфатичну протоку в кровоносне русло.

Секреторний компонент сприяє стійкості секреторних антитіл класу IgА до різних протеолітичних ферментів і, можливо, допомагає зв'язувати імуноглобулін зі слизистою оболонкою. Вихід секреторних антитіл класу А з поверхні слизистої оболонки обмежується місцем, де відбувається антигенна стимуляція.

Слизисті оболонки, що вистилають органи дихання, також піддаються впливу чужорідних агентів. Захисні бар'єри респіраторного тракту — це слизистий респіраторний епітелій, інтерферон, лізоцим і лактоферон. Крім того, у легенях функціонує ефективна фагоцитарна система— альвеолярні макрофаги. Специфічний захист респіраторного тракту обумовлений секреторним IgА. У підслизистому шарі бронхів розташовані скупчення лімфоїдної тканини — BALT (лімфоїдна тканина бронхів — Bronchis associated lymphoid tissue), що містять попередники імуноглобулін синтезуючих клітин. Аерозольне і інтраназальне введення різних агентів (у тому числі вірусів), як правило, супроводжується локальним виробленням антитіл класу IgА.

Вирішальну роль у запобіганню інфекційних захворювань немовлят грають колостральні і молочні імуноглобуліни. Високий вміст секреторного IgА у молоці доведено при ряді інфекцій. Вивчення механізмів місцевого імунітету виявило ряд фундаментальних закономірностей. По-перше, імунний статус слизистих визначається головним чином локальним вмістом специфічних IgА. По-друге, імунізація через слизисті покриви живими вакцинами виявилася більш ефективною в порівнянні з парентеральною імунізацією.

Принципи створення місцевого імунітету. Багато вірусів проникають через слизисті оболонки шлунково-кишкового і респіраторного тракту. Необхідно максимальне стимулювання імунної відповіді у вхідних воріт інфекції. Виявилося, що рівень системних антитіл не є критерієм для судження про ефективність імунізуючого агента, що вводиться в організм через слизисті поверхні. На природу місцевого імунітету впливає ряд факторів, з яких найбільш важливими є спосіб імунізації, кількість антигену в зоні аплікації, інфекційність вірусу, а також спосіб доставки антитіл до слизистої поверхні.

Секреція кишкових антитіл продовжується 2—3 тижні після локального впливу одиничної дози антигену. Повторне місцеве введення такої ж дози антигену викликає аналогічну відповідну реакцію в тoй же період часу. У слизистій оболонці шлунково-кишкового тракту під впливом вірусу діареї великої рогатої худоби утворюються специфічні антитіла типу IgА, причому значне їх утворення відбувається тільки в тому випадку, якщо вірусний антиген безпосередньо впливає на слизисту оболонку. При парентеральному введенні цього вірусу відбувається незначне утворення IgА, у зв'язку з чим місцевий захист залишається слабким.

У свиней і, імовірно, у більшості тварин з однокамерним шлунком рівень пасивного імунітету проти кишкових хвороб залежить від згодовування їм молозива чи молока. Ці продукти містять специфічні антитіла, з яких найбільшою захисною дією володіють імуноглобуліни класу А. Вони з'являються в секретах молочних залоз чи первинно як результат відповідної антигенної стимуляції кишкового тракту. Свині здебільшого захищені від ротавірусних чи ентеровірусних інфекцій протягом 2—5 тижнів у результаті наявності пасивного імунітету.

 

ЕКОЛОГІЯ ВІРУСІВ ТА ЕПІЗООТОЛОГІЯ ВІРУСНИХ ІНФЕКЦІЙ

ОСОБЛИВОСТІ ЕПІЗООТОЛОГІЇ ВІРУСНИХ ІНФЕКЦІЙ

У епізоотології вірусних хвороб є особливості, що відрізняють їх від інфекцій бактеріального характеру.

Плин вірусної інфекції. Гострий плин характеризується яскравим проявом клінічних ознак хвороби (наростанням їх числа і виразністю прояву, потім — у залежності від біологічних властивостей вірусу, фізіологічного й імунобіологічного стану організму, видужання чи загибелі тварини). Приклади гострої вірусної інфекції— грип птахів, свиней, коней, ньюкаслська хвороба, інфекційний ринотрахеїт, чума і ящур великої рогатої худоби, чума свиней і ін.

Ветеринарні фахівці в практичній роботі в минулому зустрічалися в основному з гострим плином вірусних хвороб тварин, не додаючи належного значення латентному плину. Клінічні ознаки і патологоанатомічні зміни при такому плині інфекцій здебільшого патогномонічні, постійні і служать надійним орієнтиром при діагностиці.

Однак крім гострої вірусна персистенція може проявлятися в трьох формах - латентній, хронічній чи повільній, у залежності від поєднання особливостей плину інфекційного процесу і тривалості перебування в організмі інфекційного агента. В. А. Зуєв (1988) запропонував класифікацію форм взаємодії вірусу з організмом (табл. ).

Табл.7. Форми взаємодії вірусу з організмом

Перебіг інфекційного процесу	Час перебування вірусу в організмі
нетривале	тривале (персистенція)
Безсимптомний	Інапарантна інфекція	Латентна інфекція
З розвитком симптомів	Гостра інфекція	Хронічна інфекція Повільна інфекція

 

Автор підрозділив форми персистенції вірусу в організмі на латентну, хронічну і повільну інфекції.

Латентна інфекція - безсимптомна персистенція вірусу, при якій можуть відбуватися репродукція зрілого вірусу і виділення його в зовнішнє середовище. Цикл вірусної репродукції може порушитися на будь-якому етапі, і тоді виділення вірусу з такої системи вимагає спеціальних, часто дуже складних, лабораторних прийомів. Іноді персистенцію вірусу можна визначити тільки імунологічними чи молекулярно-біологічними методами. У деяких випадках в організмі, що підтримує латентну вірусну інфекцію, під дією яких-небудь зовнішніх впливів може наступити активація персистуючого вірусу, що часто приводить до розвитку гострої форми інфекційного процесу (хвороби). Прикладом латентної вірусної інфекції служить широко розповсюджена герпетична інфекція з її тривалою, практично довічною персистенцією вірусу в чуттєвих гангліях трійничного нерва.

Перші представлення про латентну інфекцію формувалися зі спостережень за випадками поліомієліту і віспи. З початку 20-х років у науковій літературі з'явилися повідомлення про можливість присутності деяких вірусів в організмі зовні здорових людей. Незабаром виявилося, що це явище стосується не тільки людей. Воно виявлено серед тварин, рослин, комах і навіть бактерій. У 1921 р. описані випадки появи бактеріального вірусу — бактеріофага в пробірках з бактеріями. Бактеріофаг міг потай існувати в бактеріальній клітині, не викликаючи її руйнування, а через 25 років науковці остаточно переконалися в існуванні прихованої вірусної інфекції в бактерій, відомої в наш час за назвою лізогенії. Незабаром після цього з'явилися повідомлення про існування прихованого плину вірусної інфекції в рослин. Виявилися факти, коли заражена вірусом тварина не занедужувала. У 1922 р. французький вірусолог Левадіті виділив зі слини зовні здорової людини інфекційний вірус герпесу. Тривале виділення вірусу від зовні здорових реконвалесцентів (людей і тварин) означало, що видужання не завжди веде до звільнення організму від вірусу. Гостра інфекція може переходити в приховану, при якій вірус під впливом різних факторів може реактивуватися.

Хронічна інфекція — персистенція вірусу, що супроводжується появою одного чи декількох симптомів захворювання з наступним розвитком і підтримкою патологічного процесу протягом тривалого часу. Плин хронічної інфекції нерідко характеризується ремісіями, що перемежовуються з періодами загострень протягом декількох тижнів чи місяців. Хронічна вірусна інфекція має сприятливий прогноз і при правильному вчасно початому лікуванні закінчується повним видужанням. Прикладом хронічної вірусної інфекції може служити добре відома хронічна аденовірусна інфекція. У 1952 р. група американських вірусологів (Роу, Хюбнер і ін.) виділили аденовіруси з аденоїдів і мигдалин зовні здорових дітей. В організмі людини аденовірус розмножується приховано завдяки присутності протиаденовірусних антитіл, які, не знищуючи вірус цілком, стримують його розмноження. Аденовіруси удалося виявити не тільки в аденоїдах і мигдалинах, але й у легенях, і у лімфатичних вузлах здорових людей. Крім стримуючої дії на аденовіруси специфічних антитіл, ці збудники здатні інтегрувати в клітинний геном. Крім аденовірусів, з організму зовні здорових людей були виділені віруси кору, краснухи, герпесу, грипу птахів, цитомегалії, вітряної віспи, кліщового енцефаліту, поліомієліту й ін. Гризуни здатні роками носити в собі віруси лімфоцитарного хоріоменінгіту, лихоманки Ласса, сказу; велика рогата худоба - віруси інфекційного ринотрахеїту, діареї (хвороби слизистих оболонок), аденовіруси; свині — віруси чуми, хвороби Ауескі, трансмісивного гастроентериті й ін.

У районах Крайньої Півночі відома хвороба, називана дикуванням тварин. З мозку здорових песців і лисиць удалося виділити вірус дикування, що виявився вірусом сказу. Під час спалахів дикування вірус сказу виділений у 50—70% зовні здорових песців, у той час як у період спаду лише в 3—10% здорових тварин. Ці дані професора прямо вказують на ведучу роль песців у збереженні вірусу сказу на території Заполяр’я.

Прихованими носіями вірусу сказу виявилися кровосисні кажани (вампіри), що живуть у Бразилії, Мексиці й Аргентині. Вампіри можуть бути здоровими вірусоносіями протягом дуже довгого часу, передаючи - інфекцію через укуси.

Приклади виявлення вірусів тварин у людини не одиничні (віруси класичної чуми птахів, ньюкаслської хвороби, ящуру). Вірус грипу людини виділений в Австралії з організму здорових чайок, сірих чапель на Нижньому Амурі і навіть з органів китів, добутих у Тихому океані. Від зовні здорових мавп, виловлених чи відстріляних на території Демократичної Республіки Конго і Республіки Заїр, виділений вірус натуральної віспи. Таким чином, різноманітні віруси можуть тривалий час приховано розмножуватися в організмі людини, різних тварин і навіть комах, рослин і бактерій.

Проблема персистенції вірусів почалася з поступового нагромадження фактів, які спочатку не укладалися в рамки існуючих представлень. Дві події поклали початок дослідженням в області персистенції вірусів: відкриття лізогенії (1921 р.) і виявлення в слині зовні здорових людей вірусу герпесу (1922 р.). Тривалий час дані про персистенцію вірусів в організмі хазяїна носили уривчастий характер і їх розглядали як рідкісні винятки з правил. Однак із середини 50-х років ХХ сторіччя в цій області вірусології відбулися великі зміни, що викликали величезний потік експериментальних досліджень вірусної персистенції, що супроводжувалися великим числом чудових відкриттів і корінною зміною поглядів на природу і характер вірусної персистенції.

Роль несприятливих умов у прояві захворювання у вірусоносіїв яскраво виявляється при герпесі в людей. Відомо два серотипа віруси простого герпесу. Після первинного зараження вірус переміщається по периферичних нервових шляхах у сенсорні ганглії, де зберігається у виді вірусного геному а протягом усього життя При активації знову продукує інфекційний вірус, який просувається по нервових шляхах у місце первинного зараження чи в інші області, де і викликає патологічний процес. У віці 10—14 років антитіла до вірусу типу I виявляють у 40—70% дітей. Інфікування вірусом типу II відбувається пізніше, антитіла до нього виявляють в 10—15% дорослих.

Як тривало можуть персистувати віруси? Час перебування в організмі кожного конкретного вірусу обумовлено особливостями вірусу і його розмноження, характером уражень органів і тканин і відповідної реакції організму.

Повільна інфекція — персистенція вірусу, що характеризується його своєрідною взаємодією з організмом хазяїна, при якому, незважаючи на розвиток патологічного процесу, як правило, в одному органі чи в одній тканинній системі має місце багатомісячний чи навіть багаторічний інкубаційний період, після якого повільно, але неухильно розвиваються симптоми захворювання, які завжди закінчується летально.

Механізм персистенції. Велику роль у механізмі формування персистенції відводять дефектним інтерферуючим часткам (ДІЧ). Так, змінюючи співвідношення дефектних і стандартних вірусних часток, вдається одержувати різні форми інфекційного процесу, присутність у препараті великої кількості дефектних часток веде до латентної інфекції.

Крім того, для вірусів тварин незаперечно доведена взаємодія з клітиною, аналогічна лізогенії. Інтеграційний механізм був виявлений також і при латентній інфекції клітинних культур вірусами герпесу й аденовірусами.

Крім зазначених двох механізмів вірусної персистенції (утворення ДІЧ і інтеграція), мається ще один - утворення вірусних напівпродуктів унаслідок розмноження в клітинах температурочутливого мутанта. Нарешті, формування вірусної персистенції в організмі може являти собою неповний результат діяльності захисних механізмів хазяїна.

Деякі віруси мають виражену здатність утворення імунних комплексів,їх відкладення у внутрішній оболонці судин, що веде до розвитку гломерулонефриту, осередкового некрозу печінки, як це спостерігається при лімфоцитарному хоріоменінгиті. Інші віруси, навпаки, сприяють нагромадженню колосальної кількості антитіл, як, наприклад, при зараженні вірусом алеутської хвороби норок, але такі антитіла не мають здатність нейтралізувати цей вірус. Треті гальмують вироблення інтерферону чи так змінюють його, що він не викликає захисної дії.

Проблема латентних вірусних інфекцій важлива в трьох аспектах: епізоотологічному, діагностичному і профілактичному. Вивчення епізоотології латентних вірусних інфекцій передбачає насамперед виявлення хазяїнів (люди, тварини, у тому числі птахи і комахи), що можуть бути прихованими носіями відповідних вірусів, і виявлення шляхів, по яких вірус може передаватися від одного організму до іншого (по повітрю, з водою, їжею, контактно). Необхідно насамперед уміти виявляти вірус у зовні здоровому організмі. Тут дослідник зіштовхується з проблемою діагностики персистентних вірусних інфекцій. Діагностичні прийоми мають свої більш складні виявлення специфічних антитіл у зв'язку з відсутністю будь яких симптомів. Тут виникає і друга проблема - відповісти на питання: чи свідчать антитіла про існуючу персистенцію вірусу чи вони лише свідчать про минулу зустріч зі збудником (реконвалесценції). Тому прямим доказом вірусної персистенції дотепер служить виділення самого персистуючого вірусу. Це важка задача. Сорок років тому уперше висловлене припущення про довічну персистенцію вірусу герпесу в організмі людини, але лише в 1972 р. групі американських учених (Ф. Бастіану, А. Рабсону і Т. Тролка) удалося виділити цей вірус з вузлів трійничного нерва. Для виділення його потрібна була комбінація існуючих лабораторних методів. Виділення персистуючих вірусів з організму зв'язано зі значними труднощами, обумовленими різними причинами, серед яких насамперед слід зазначити мінімальні концентрації вірусу, маскуючу дію противірусних антитіл і формування дефектних віріонів.

В даний час для діагностики персистенції успішно використовуються методи ДНК-ДНК-гібридизації, ПЛР та деякі інші методи.

Персистенція й імунітет. Резистентність організму, щепленого живими вакцинами, більше обумовлена латентною персистентною інфекцією, чим виробленням специфічних антитіл. З медичної практики відомо, що перенесений кір залишає довічний імунітет. Виявилося, що це обумовлено персистенцією коревого вірусу. Доказ цьому було вперше отриманий в 1965 р., коли з лімфатичних вузлів і селезінки дорослих зовні здорових людей, які у дитинстві перенесли кір, був виділений коревий вірус.

Персистенція і збереження вірусу в природі. Латентна інфекція не тільки фактор резистентності природно-сприйнятливого організму, вона обумовлює і збереження самого вірусу в природі. Серед відомих вірусів людини і тварин саму численну групу представляють ті з них, що переносяться членистоногими — комарами, москітами, кліщами. З загального числа відомих вірусів, яких нараховується більш 500, членистоногими переноситься більш 200 видів. Такі віруси називаються арбовірусами. Особливу роль у збереженні арбовірусів грають ті тварини, у яких інфекція протікає латентно. Членистоногі, харчуючись кров'ю заражених тварин, самі заражаються, але не хворіють, а підтримують (іноді протягом усього ) життя латентну інфекцію. Кусаючи здорових тварин, членистоногі передають їм віруси й у такий спосіб забезпечують постійну підтримка арбовірусів у природі і широке їх поширення. Цьому в більшій мері сприяють також і птахи, здійснюючи регулярне трансконтинентальне поширення арбовірусів. Під час сезонних міграцій птахи не тільки розносять арбовіруси з одного континенту на інший, але і є причиною регулярного виникнення природного вогнища в тих місцях, де неможлива циркуляція арбовірусів протягом всього року.

Персистенція вірусів являє собою широко розповсюджене явище, і різні її форми служать як би правилом у взаємодії вірусів з хазяїном, у той час як гостра інфекція (хвороба) виявляється виключенням з цього правила. Проблема персистентних вірусних інфекцій набула важливого значення в зв'язку з одержанням живих вірусних вакцин. Було доказано, що деякі аттенуйовані віруси — кандидати у вакцинні штами - можуть формувати персистентні інфекції не тільки в клітинній культурі, але й у цілому організмі, що змушує по-іншому поглянути на перспективу застосування живих вакцин. Вивчення персистентних інфекцій також пов'язано і з проблемою стороннього інфікування (контамінації) клітинних культур. Вірусна контамінація особливо може позначитися негативно на виробництві живих противірусних вакцин. Віруси, які довгостроково персистують в організмі, представляють постійне вогнище інфекції, контролювати яке практично неможливо.

Вчення про вірусну персистенцію містить у собі ще одну проблему, інтерес до якої зросла в останні роки, — це повільні вірусні інфекції. Іноді віруси мають загальні антигенні детермінанти з клітками хазяїна; це призводить до аутоімунних захворювань (алеутська хвороба норок, енцефалопатія норок).

Екологія вірусів. Ця проблема має близьке відношення до особливостей епізоотології вірусних інфекцій. Мова йтиме в першу чергу про міжвидову міграцію вірусів, кількість фактів по якій з кожним роком зростає. Так, показано, що синантропні і напівсинантропні птахи можуть бути сполучною ланкою в переносі і поширенні вірусів грипу серед сільськогосподарських і домашніх птахів, будучи мимовільним джерелом епізоотії.

Нагромадився великий фактичний матеріал, що вказує на велике значення птахів у транспортуванні і резервації багатьох арбовірусів. Виділення вірусів від представників дикої фауни, вивчення їхнього спектра патогенності і характеру міжвидової міграції — слабкий розділ екології вірусів, і, видимо, численні факти ще мають потребу в серйозному узагальненні і глибокому вивченні.

Екологія вірусів вивчає їх взаємозв'язки з навколишнім середовищем у всій його різноманітності і наслідки цих взаємовідношень як для вірусів, так і для довкілля, включаючи людину і тварин. Виникнення даного наукового напрямку у вірусології зумовили дві обставини: - все зростаючі темпи антропогенного перетворення біосфери в результаті науково-технічного прогресу; -) необхідність про­гнозувати появу і розвиток епідемічних та епізоотичних спалахів вірусних хвороб людини і тварин.

Вивчення складного ланцюга подій, що випливають із взаємодії вірусів з довкіллям, яке постійно змінюється, повинно проводитися з використанням екологічного підходу. Принциповою його особливістю є розглядання виду як сукупності особин популяцій і комплексне вивчення популяційних взаємовідношень збудників з господарями в мінливих умовах існування. При цьому особлива увага звертається на вивчення еволюції вірусів та їх господарів і на прогноз наміче­них тенденцій розвитку подій.

Популяція являється одиницею еволюції. Популяції виду, екологічно або географічно ізольовані одна від одної, подібні, але не ідентичні. Кожна популяція характеризується генофондом, який визна­чає її властивості. Еволюція відбувається при постійній зміні частот генів у популяції, коли закон гомеостазу порушується за рахунок рекомбінаційного і мутаційного процесів, тиску природного відбору і відтворення особин із зміненим генотипом і дрейфом генів у неве­ликих генетично ізольованих популяціях. Вивчення генофонду популяцій і спрямованості його змін має винятково важливе значення у розкритті причин, що призводять до виникнення епідемії та епізоотії.

Традиційні напрямки епідеміологічних та епізоотологічних досліджень нагромадили у відношенні вірусних інфекцій багатий до­свід щодо боротьби з епідеміями і епізоотіями, які вже виникли.

Але в більшості випадків конкретні причини, що призводять до їх появи, залишаються до цього часу не виясненими. Для прогнозування епі­демій і епізоотій та їх попередження обов'язково необхідно вияснити такі питання: - де вірусна популяція зберігається в період між епідеміями та епізоотіями ?; - як відбувається вихід вірусних популяцій з екологічних ніш, що бере початок епідемії та епізоотії?; - чому час від часу змінюються властивості вірусної популяції, що часто визначає розвиток пандемій та панзоотій? Відповіді на ці питання дали б можливість покращити складання прогнозів спалахів вірусних хвороб людини і тварин і намітити найбільш раціональні та ефективні шляхи їх попередження. Це - основна кінцева мета досліджень з екології вірусів для практики. Вирішення цих питань неможливе без фунда­ментальних досліджень, які стосуються розкриття основних закономір­ностей збереження вірусів як біологічних видів у біосфері, вивчення шляхів їх еволюції, виявлення впливу факторів навколишнього середовища на взаємовідношення популяцій вірусів та їх господарів, вивчення основних законів руху генетичного матеріалу у вірусних популяціях і формування їх генофонду.

Поняття про екологічну нішу вірусів.Екологічна ніша вірусів у загальному розумінні - це місце, яке вони знаходяться у біосфері. Екологічна ніша - широке поняття, яке включає територію, що займають певні вірусні популяції, їх взаємовідношення з іншими організмами і роль у біоценозах (біоценоз – або - біогеоценоз, екосистема) - це взаємозв’язок попу­ляції з неживим середовищем).

Не являючись організмами, віруси разом з тим є своєрідною формою життя з усіма характерними його проявами. Віруси здатні пристосовува­тися до мінливих умов довкілля та піддаватися еволюції. Позбавлені власних білок синтезуючих систем, вони є автономними генетичними структура­ми, які назавжди прив’язані до внутрішнього середовища організму від найпростішої прокаріотичної клітини до вищого багатоклітинного ор­ганізму. Ці організми і являються екологічною нішею вірусів. Віруси паразитують у бактеріях, грибах, найпростіших, усіх ви­дах рослин і тварин. У різних вірусів коло природних господарів (іншими словами, спектр патогенності) варіює. Відомі віруси з ши­роким спектром патогенної активності, наприклад віруси сказу, ящуру, грипу, хвороби Ауескі, ньюкаслської хвороби. Багато вірусів здатні паразитувати в організмах лише одного виду, зокрема віруси кору, червоної висипки, європейської та африканської чуми свиней, хвороби Тешена, гепатиту каченят. Існують віруси з двофазним типом поширен­ня у природі, коли відбувається послідовна зміна господарів або інший живий організм є механічним переносником. Наприклад, комахи можуть бути нарівні з організмом тварини або рослини місцем репро­дукції вірусів. Це типова двофазна система, в якій вірус послідовно змінює двох господарів, що утворюють стійкий біоценоз, і забезпе­чують збереження й поширення вірусу у природі. Віруси тварин, які передаються через укуси кровосисних членистоногих (кліщів, комарів, москітів, мокриць), становлять екологічну групу арбовірусів (від англ. Arthropod – borne- віруси, що передаються членистоногими).

Механізм виникнення, поширення і передачі вірусних інфекцій

Джерело збудника інфекції - це заражений організм тварини або люди, де вірус здатний зберігатися, розмножуватися і виділятися в навколишнє… З організму віруси можуть виділятися різними шляхами: з калом, сечею, слиною,… Строки перебування вірусів в організмі тварини чи людини різ­ні, що залежить від біологічних властивостей збудника,…

Механізм передачі збудника інфекції складається з трьох фаз: 1) виділення вірусу із зараженого організму; 2) перебування його в довкіллі; 3) проникнення вірусу в організм нового господаря.

При більшості вірусних інфекцій механізм передачі збудника протікає за трьохфазним типом з виходом вірусу в навколишнє середовище. Такий механізм передачі збудника називається горизонтальним. З особливостями його фаз зв'язані конкретні шляхи передачі вірусів: аерогенний (повітряно-крапельний), аліментарний (фекально-оральний), трансмісивний і контактний.

Аерогенний або повітряно-крапельний шлях передачі властивий пневмотропним вірусам (наприклад, віруси грипу, парагрипу-3 ВРХ та інші), а також тим збудникам, для яких дихальні шляхи являються вхідними воротами інфекції (віруси віспи людини, овець, кіз і свиней, ньюкаслської хвороби). Аліментарний або фекально-оральний, шлях передачі характерний для збуд­ників гастроентеритів ( наприклад, ротавірус і коронавірус ВРХ), а також для вірусів, для яких слизова оболонка кишечнику є вхідними воротами інфекції (віруси хвороби Тешена, гепатиту А, поліомієліту). Трансмісивний шлях передачі - через укуси кровосисних членистоногих – властивий арбовірусам. Контактний шлях передачі здійснюється при безпосередньому контакті хворої тварини із здоровою через шкіру, видимі слизові оболонки (очей, респіраторного і травного тракту, статевих органів) або при непрямому контакті через фактори навколишнього середовища, наприклад, вірус сказу передається при укусах тварин, аденовірус ВРХ - через кон’юнктиву, віруси діареї та інфекційного ринотрахеїту ВРХ - статевим шляхом, віруси гепатиту В, імунодефіциту людини, лейкозу ВРХ парентеральним шляхом. При вірусних інфекціях зустрічається ще один механізм передачі збудника - вертикальний (від батьків потомству). На відміну від горизонтального, він не супроводжується виходом вірусу в дов­кілля, а реалізується двома шляхами: внутрішньоутробне зараження плоду і генетична передача.

Багато вірусів здатні проходити через плацентарний бар’єр і викликати загибель або аномалії розвитку плоду. В медичній практиці велику небезпеку представляє вірус червоної висипки, особ­ливо в перші 3 місяці вагітності в період формування ембріона, коли вроджені дефекти розвитку виникають у 60% випадків (класичний синдром - катаракта, глухота, пороки серця). Цитомегаловірусна ін­фекція у вагітних жінок може призвести до мертвонародження, анома­лій розвитку плоду (зокрема, ураження ЦНС), а вірус лімфоцитарного хоріоменінгіту спричинює у плода гідроцефалію і хоріоретиніт (зро­щення мозкових оболонок).У ветеринарній практиці різноманітні дефекти розвитку ембріона викликає вірус діареї ВРХ: аборти, муміфі­кація плоду, мертвонародження, гіпоплазія мозочка, гідроцефалія, деформація скелетних м’язів. Віруси хвороби Ауескі і чуми свиней спричиняють аборти, муміфікацію плоду, мертвонародження; віруси інфекційного ринотрахеїту ВРХ і ринопневмонії коней - аборти; ві­руси ящуру і алеутської хвороби норок - аборти, мертвонародження. У птахів трансоваріально передаються віруси грипу хвороби Марека, ньюкаслської хвороби, інфекційного, бронхіту, лейкозу, інфекційного бурситу, синдрому зниження несучості, гепатиту каченят.

Генетична передача характерна для онкогенних вірусів (віруси лейкозів і сарком тварин) і зумовлена інтеграцією вірусного генома з геномом гамет або термінальних клітин, з яких формуються яйцеклі­тини і сперматозоїди.

Таким чином, шляхи передачі вірусів дуже різноманітні. При проведенні протиепізоотичних заходів особливу увагу необхідно звертати на виявлення цих шляхів і розрив механізму передачі збудника інфекції.

Третьою обов’язковою ланкою епізоотичного ланцюга являються сприйнятливі тварини. Існують вірусні хвороби, до яких не імунні тварини певного виду сприйнятливі практично в 100% випадків (наприклад ящур, чума ВРХ, європейська та африканська чума свиней, африканська чума коней, міксоматоз кролів). Відомі такі хвороби, до яких сприйнятливі не всі тварини даного виду в тій чи іншій групі, не дивлячись на явну можливість поголовного зараження (наприклад хвороба Ауескі, хвороба Тешена). Тому важливо знати не тільки індивідуальну, але й популяційну сприйнятливість поголів’я. Співвідношення у стаді сприйнятливих та імунних тварин до конкрет­ного збудника інфекції називається імунологічною структурою стада, яка залежить від багатьох чинників.

До неспецифічних факторів, що визначають природну резистент­ність організму тварини певного виду, відносять породу, рік, стать, фізіологічний стан, годівлю, утримання, експлуатацію, стресові впливи. До специфічних факторів належить природне перехворювання поголів’я або вакцинація (чи пасивна імунізація), внаслідок чого створюється імунітет до конкретного збудника інфекції. В результаті спільної дії неспецифічних і специфічних факторів у стаді формується популяційний (груповий) імунітет. При аналізі сприйнятливості тварин як третьої рушійної сили епізоотичного процесу необхідно враховувати популяційну сприйнятливість і популяційний імунітет для того, щоб правильно оцінити імунологічну структу­ру стада і намітити заходи щодо забезпечення максимальної сприйнятливості поголів’я.

Екологічне значення персистенції вірусів. Виникнення, розвиток і згасання епідемій та епізоотій визна­чається характером взаємодії між популяціями збудника інфекції та сприйнятливого господаря. В процесі еволюції складаються найбільш вдалі для збереження виду взаємовідношення між вірусами і природ­ними господарями. Це частіше всього відповідає середньому рівню вірулентності збудника і сприйнятливості організму. В багатьох випадках найбільш вдалим для вірусної популяції типом взаємовідно­шень з господарями є вірусна персистенція (хронічні і латентні інфекції), що характеризуються тривалим перебуванням збудника в організмі. Особливо велике значення такий тип взаємовідношень має в період, несприятливий для передачі даного збудника і для стану популяції господаря. Господар являється одночасно ідеальним сховищем вірусу і найбільш досконалим засобом його поширення. Одночасно з вірусоносійством господар набуває захисту від гострої ін­фекції гомологічним вірусом, її персистенція вірусів в організмі пта­хів і кажанів забезпечує дисемінацію адаптованих збудників на вели­кі території в період сезонних міграції. Хронічні і латентні інфекції - відіграють вирішальну роль у занесенні вірусів - у нові регіони і збереженні їх у міжепідемічний і міжепізоотичний періоди.

Серед вірусів людини і тварин численну екологічну гру­пу представляють арбовіруси (понад 500 видів), які передаються кровосисними членистоногими. Резервуаром цих вірусів можуть бути ящірки, змії, їжаки, кроти, миші, білки, зайці, лисиці, єноти, олені, птахи. Особливу роль у збереженні арбовірусів відіграють латентні вірусоносії. Харчуючись кров’ю інфікованих тварин, членистоногі самі заражаються, проте не хворіють, а підтримують латентну інфекцію (іноді протягом всього життя). Кусаючи здорових тварин, членистоногі передають їм збудник і таким чином забезпечують постійне підтримання арбовірусів у при­роді та широке їх розповсюдження. Цьому ще в більшій мірі сприяють птахи, які не тільки розносять арбовіруси з континенту на континент, але й являються причиною регулярного виникнення природ­них вогнищ в тих місцевостях, де неможлива цілорічна циркуляція арбовірусів. Стресові впливи на птахів під час тривалих перельотів ї зміна кліматичних умов можуть призвести до загострення хронічних і латентних інфекцій з явищами вірусемії, достатньої для зараження кровосисних членистоногих, і початку циркуляції даного вірусу у природному вогнищі.

Вірусна персистенція в ряді випадків призводить до зміни властивостей вірусної популяції, зокрема, до зниження або підвищен­ня патогенних властивостей збудника.

Значення членистоногих в екології вірусів. Кровосисні членистоногі являються специфічними переносниками адаптованих до них арбовірусів, передаючи їх через укус сприйнятливим хребетним господарям (біологічна передача). Переносниками арбовірусів є комарі, москіти, мокриці, кліщі. Найбільше значення в поширенні арбовірусних інфекцій мають комарі і кліщі. Членисто­ногі можуть передавати віруси вертикальним шляхом у ході метаморфозу: трансфазово (у фазі личинки, німфи та імаго) і трансоваріально (через яйце).

На моделі арбовірусів чітко проявляється вплив абіотичних факторів, зокрема, температурного, на формування ареалу. Біологіч­ний цикл, який повинні пройти віруси в організмі переносників, залежить від сум ефективних температур навколишнього середовища. Нижній температурний поріг репродукції вірусів у членистоногих частіше знаходиться в межах 16-18°С. Якщо температурні умови не, відповідають необхідним параметрам, то в даній місцевості або в даний час неможлива циркуляція арбовірусів. Це стосується насам­перед арбовірусів, що передаються комарами, у більшості видів, яких не встановлена трансоваріальна передача вірусів. При підвищенні температури навколишнього середовища до 28-30 °С значно скорочується зовнішній інкубаційний період, під час якого вірус розмножується в епітеліальних клітинах кишечнику переносника, потім, проникнувши через стінку кишечнику в органи і тканини, нагромаджу­ється у слинному апараті в кількості, достатній для ефективного зараження хребетного при укусі. Якщо зараження комарів відбувається на фоні ураження мікрофіляріями, то це суттєво підвищує їх здатність до передачі вірусу. Саме тому найсприятливіші умови для циркуляції арбовірусів, які передаються комарами, в екваторіальному поясі. Постійна висока температура і підвищена вологість в екваторіальному поясі визначають оптимальні умови для циркуляції вірусів, що передаються в основному комарами, а також іншими кровосисними членистоногими - москітами і мокрицями. Роль кліщів у цьому кліматичному поясі невисока.

У субекваторіальному поясі температурні умови теж оптимальні протягом року. Проте існує в різній мірі виражений сухий період, під час якого настають сезонні депресії популяції більшості видів комарів. Це дещо знижує число циркулюючих тут вірусів, які не володіють достатньою екологічною пластичністю для переживання в неспри­ятливий період. В сухому сезоні спостерігається пік чисельності деяких видів комарів. Адаптація вірусів до цих видів забезпечує можливість їх цілорічної циркуляції. Для інших вірусів необхідні додаткові механізми у вигляді іксодових кліщів і, можливо, персистенції в організмі хребетних. Ці механізми набувають все більшого значення в міру подальшого просування в полярних напрямках.

У межах тропічного поясу умови принципово змінюються за рахунок зимового періоду, коли температура нижче порогового значення, при якому можлива репродукція у членистоногих більшості арбовіру­сів. Це пояснює різке зменшення числа циркулюючих тут вірусів, зв’язаних з комарами. А кількість вірусів, адаптованих до іксодових кліщів зростає.

У субтропічному поясі за рахунок збільшення несприятливого зимового періоду число зв’язаних з комарами арбовірусів продовжує скорочуватися. Тут ще більше, ніж у тропіках, утруднене збережен­ня вірусних популяцій у зимовий період. Зростає роль іксодових кліщів у резервації арбовірусів як у зимовий період, так і в умовах широко розповсюджених у субтропіках, де роль комарів суттєво знижується.

У помірному поясі період, сприятливий для активної циркуляції арбовірусів, дуже короткий, зв’язані з комарами арбовіруси в основ­ному можуть зустрічатися на територіях, які граничать із субтропі­ками, причому і тут умови для активної циркуляції арбовірусів ви­никають не кожний сезон. Тривалий і суворий зимовий період надзви­чайно затрудняє механізми перезимування. Найбільш ймо­вірне епізодичне занесення вірусної популяції перелітними птахами з місць зимівлі або механічне занесення комарів з повітряними масами. Останній варіант звичайно зустрічається у країнах з мусонним кліматом, що показано на моделі вірусу японського енцефаліту. Частіше тут утворюються сезонні вогнища. Проте у випадку адаптації - занесеної вірусної популяції до місцевих представників членистоно­гих (передусім іксодових кліщів) і хребетних можливе створення стійких вогнищ. Іксодові кліщі забезпечили вкорінення адаптованих до них арбовірусів на пташиних базарах в певній частині помірного поясу аж до границі із субарктичним поясом.

На півночі помірного поясу і, очевидно, в субарктиці є актив­ні природні вогнища ряду адаптованих до комарів представ­ників родини буньявірусів. Адаптація цих збудників відбувалася за рахунок зниження нижнього температурного порогу репродукції віру­сів у комарах до 0-10⁰ С з інтенсивною трансоваріальною передачею і з виживанням вірусної популяції в яйцях, відкладених інфікованими комарами восени.

В арктичному поясі на узбережжі гніздяться біля 30 видів птахів (головним чином морські колоніальні види). Проте, через відсут­ність іксодових кліщів і комарів тут немає умов для формування при­родних вогнищ арбовірусних інфекцій з трансмісивною передачею. Однак не виключається можливість адаптації деяких вірусів до ін­ших шляхів передачі (контактний аерогенний, аліментарний).

Найбільша кількість арбовірусів (близько 240) виді­лена від комарів. Личинки комарів легко заражаються багатьма арбовірусами аліментарно. У комарів можливий також статевий шлях зара­ження. Ефективними переносниками ряду арбовірусів являються мокри­ці і москіти. З інших кровосисних комах треба назвати пташиних клопів, які паразитують на ластівках і слугують переносниками деяких тогавірусів. Іксодові кліщі являються ефективними переносниками і резерву­аром біля 70 арбовірусів завдяки тривалому циклу метаморфозу (до 5-7 років), здатності до трансфазової і трансоваріальної передачі збудника. Вони поширені на всіх континентах. Особливо велике значення іксодових кліщів в умовах помірного поясу. Стійкі природні вогнища арбовірусних інфекцій виявлені на півночі Європи, Азії, Північної Америки та у високих широтах південної півкулі. На прибережних і острівних територіях високих широт обох півкуль розташовані численні гніздища морських колоніальних птахів - пта­шині базари. Облігатними паразитами цих птахів являються Ixodes uriae, Ixodes putus та Ixodes signatus, причому щільність популяцій госпо­дарів і паразитів величезна. З 1м² вдається зібрати до 7000 клі­щів. З аргасовими кліщами зв'язано біля 40 арбовірусів. Аргасові кліщі відносяться до кровососів, які підстерігають жертву у сховищі. Для них характерна полігамія, тобто властивість харчуватися на будь-якому хребетному - від рептилії до людини. Аргасові кліщі здатні до тривалого голодування (більше 9 років), життєвий цикл досягає 20-25 років. Ці властивості визначають можливість тривалого збереження арбовірусів в аргасових кліщах із виникненням виключно стійких природних вогнищ. Багато видів аргасових кліщів тісно пов’язано з птахами, що створює можливість трансконтинентального занесення арбовірусів, адаптованих до кліщів.

Значення хребетних в екології вірусів. Як зазначено вище, в екології більшої частини арбовірусів основну роль відіграють членистоногі. Періодичне включення в паразитарну систему третього члена - хребетного корисно для вірусної популяції, оскільки створює умови для збагачення її генофонду. Іноді включення теплокровних тварин у циркуляцію змінює хід еволюції арбовірусів і призводить до освоєння вірусною, популяцією нових екологічних ніш. Велике значення мають хребетні для вірусів, які ще не набули здатності до трансмісивної передачі або вже втра­тили її.

Птахи відіграють провідну роль не тільки в резервації вірусів у природних вогнищах, але й в транспортуванні на величезні відстані під час сезонних міграцій. В еволюційному плані птахи - один з найдревніших резервуарів збудників хвороб, в тому числі вірусної етіології. Мільярди мігруючих птахів порівнюють з гігант­ським насосом, який двічі в рік перекачує адаптованих до їх організму збудників з континенту на континент. Щільність популяцій багатьох видів дуже висока, що є важливою умовою розвитку епізоотії. В місцях зимівлі і на шляхах міграції здійснюються контакти між різними видами птахів, екологічно і географічно ізольованими один від одного під час гніздування. В ці періоди може відбуватися обмін вірусами, що циркулюють у різних біоценозах. Ряд видів птахів належить до синантропних, тісно контактуючи з людським житлом і домашніми тваринами. Це створює передумови для занесення збудників у синантропні біоценози і розвитку епізоотії, а потім епідемічних спалахів.

Птахи мають винятково важливе значення в резервації та поши­ренні арбовірусів. Від птахів та їх ектопаразитів виділено понад 100 арбовірусів, зокрема, віруси східного, західного і венесуельського енцефаломієлітів коней, японського енцефаліту, кліщового ен­цефаліту, лихоманки Західного Нілу, кримсько-конголезької геморрагічної лихоманки. У випадку адаптації деяких екзотичних арбовірусів до місцевих видів кліщів відбирається їх резервація й утворення стійких природних вогнищ. Включення в циркуляцію у сприятливу пору року комарів є передумовою виникнення епізоотичних і епідемічних спалахів. Птахи відіграють велику роль у циркуляції вірусів грипу А. Вони є основним резервуаром цього збудника у природі. Серед птахів встановлена широка циркуляція різких антигенних варіантів вірусу, в тому числі й епідемічних штамів. Птахи відіграють значну роль і у розповсюдженні вірусу ньюкаслської хвороби, яка завдає великих економічних збитків і відноситься до особливо небезпечних інфекцій. Крім домашніх птахів, цей збудник виділений від голубів, ворон, галок, шпаків, горобців, лебедів, папуг та інших видів.

Важливу роль в екології вірусів відіграють дикі ссавці. З кажанами зв’язано біля 40 арбовірусів. Окремі види кажанів подібно птахам здійснюють сезонні міграції, іноді на тисячі кілометрів. Кажани поширені практично всюди, крім полярних областей і деяких океанічних островів. Щільність їх популяцій висока, багато видів тяжіють до синантропних біоценозів. У кажанів розвивається тривала вірусемія, існує регулярна трансплацентарна передача вірусів. В умовах зимування (5-10°С) віруси місяцями зберігаються в їх організмі, нагромаджуючись переважно в бурому жирі. Всі ці обставини зумовлюють важливе епідемічне та епізоотичне значення кажанів у циркуляції й особливо в резервації адаптованих до них вірусів.

З гризунами встановлено зв’язок біля 100 арбовірусів. Поширення у всіх ландшафтних зонах і кліматичних поясах, висока щільність популяцій, тісні зв’язки з кровосисними членистоногими, висока чутливість до зараження, схильність до персистенції вірусів з їх трансплацентарною передачею, синантропність багатьох видів - все це визначає винятково важливе значення гризунів у підтриманні природних вогнищ арбовірусів.

Природні вогнища сказу в різних частинах світу підтримуються за рахунок лисиць, вовків, шакалів, кажанів та інших диких тварин. В екології деяких вірусів важлива роль належить домашнім тваринам. Щільність популяції господарів є однією з важливих умов спалаху вірусного захворювання. Сучасні тваринницькі господарства промислового типу високою концентрацією поголів’я підлягають загрозі виникнення епізоотії і створюють передумови для розвитку епідемічних спалахів.

Спільність збудників вірусних інфекцій людини і тварини. Арбовіруси. Здатність до ураження одними і тими ж або близькими вірусами людини і тварин особливо яскраво проявляється серед екологічної групи арбовірусів. Вона включає понад 500 видів, що нале­жать до різних таксономічних груп. Арбовіруси є збудниками природ­но-вогнищевих інфекцій з трансмісивним шляхом передачі. Багато з них спричинюють серед сільськогосподарських тварин спустошливі епізоотії з великими економічними збитками (наприклад африканська чума коней, африканська чума свиней, інфекційна катаральна гарячка овець, лихоманка долини Ріфт, хвороба Найробі та інші). Не менше 100 арбовірусів, відомих на сьогоднішній день, здатні викликати захворювання у людини. Людина в більшості випадків являється тупиком у циркуляції ві­русів, хоча існує ряд винятків (лихоманки жовта, москітна, денге та деякі інші), при яких в певні періоди переважає антропонозний цикл циркуляції. Клінічний прояв арбовірусних інфекцій у людини характеризується трьома основними синдромами: системна і, геморрагічна лихоманки та енцефаліт. Частота появи окремих синдромів і тяжкість їх прояву широко варіюють.

До арбовірусів належать представники 9 родин: тога -, флаві -, бунья -, рео -, рабдо-, пікорна -, покс -, параміксовірусів і вірусу АЧС.

Повільні інфекції — це персистенція вірусу, що характеризується його своєрідною взаємодією з організмом хазяїна, при якому, незважаючи на розвиток патологічного процесу, як правило, в одному органі чи в одній тканинній системі має місце багатомісячний чи навіть багаторічний період, після якого повільно, але неухильно розвиваються симптоми хвороби, які завжди закінчується летально.

Подібні інфекції здебільшого викликають представники родин Parvoviridae (алеутська хвороба норок, панлейкопенія кішок, ентерит норок), Retroviridae (підродина Lentivirinae) — аденоматоз овець і кіз, інфекційна анемія коней, вісна-маеді, прогресуюча пневмонія овець, синдром набутого імунодефіциту людини (СНІД). Повільні інфекції також викликають пріони.

 

ЕВОЛЮЦІЯ ВІРУСІВ ТА ВІРУСНИХ ІНФЕКЦІЙ

Вплив антропогенних факторів на екологію вірусів. На екологію вірусів великий вплив мають антропогенні фактори, а саме: забруднення довкілля промисловими відходами; тотальне застосування пестицидів, антибіотиків, вакцин та інших біопрепара­тів, урбанізація з величезною концентрацією населення в мегаполісах; розвиток сучасних транспортних засобів, господарське освоєння нових територій, створення індустріального тваринництва з високою концентрацією поголів’я на обмежених площах. Все це призводить до порушення структури сформованих біоценозів, сприяє залученню в епідемічний і епізоотичний процес нових збудників, змінює власти­вості і шляхи циркуляції відомих вірусів, а також імунореактивність і сприйнятливість людських і тваринних популяцій.

Вплив забруднення довкілля. Сучасний етап розвитку суспільства зв’язаний з інтенсивним забрудненням навколишнього середовища. У промислових районах при певних показниках забруднення повітря деякими хімічними речовинами і пилом від відходів виробництва відбувається помітна зміна імунореактивності організму в цілому і в першу чергу клітин та тканин дихальних шляхів. В цих умовах респіраторні вірусні інфек­ції людини (наприклад, грип) перебігають важче, із значною кількістю ускладнень. Це особливо стосується дітей. Патогенність збудників при цьому може значно зрости.

Наслідки масового застосування пестицидів. Застосування пестицидів для боротьби із сільськогосподарсь­кими шкідниками може спричинити різке порушення екологічної рівно­ваги у природних вогнищах інфекції. Наприклад, деякі пестициди дуже отруйні для наїзників - комах, що паразитують на кліщах і тим самим регулюють їх чисельність. А кліщі, як відомо, в переносниками і резервуаром багатьох небезпечних арбовірусів. Існує ще один аспект цієї проблеми. Пестициди в організмі комахи діють на віруси, що репродукуються в її тканинах, як мутагенні фактори. Це може призвести до появи нових клонів і популяцій вірусів, які мають змінені властивості і епідемічну потенцію внаслідок й широ­кої екологічної пластичності. Тому потрібно активізувати пошуки біологічних методів боротьби з членистоногими, які завдають шкоди сільському господарству і є переносниками небезпечних збудників. Особливо перспективним у цьому плані є використання ДНК-геномних вірусів ядерного поліедрозу і гранульозу, що ура­жають комах. Віруси, які відбираються для біологічної боротьби, повинні мати вибіркову патогенність для шкідливих комах, а для людини та інших хребетних повинні бути абсолютно безпечними: - відсутність інфекційності, токсичності та алергічних реакцій. Перед тим, як використовувати віруси для біологічної боротьби, потрібно дослідити можливість порушення у природі екологічної рівноваги.

 

Екологічні аспекти масового застосування

противірусних хіміопрепаратів

Широке застосування в медичній практиці противірусних хіміотерапевтичних і хіміопрофілактичних препаратів інгібіторів ві­русного синтезу - зв’язано з можливістю появи вірусних популяцій, резистентних до цих препаратів. Новостворені антибіотики доводиться відкладати у резерв, замінюючи поступово старі, ефект від яких різко знижується за рахунок розвитку стійкості мікроорганізмів. Дещо подібне в майбутньому може статися і з використанням інгібіторів вірус­ного синтезу, труднощів тут набагато більше, оскільки кількість ефективних противірусних препаратів досить обмежена. Процес виникнення інгібіторорезистентних клонів особливо небезпечний у випадку вірусів з фрагментованим геномом, який забезпечує високу часто­ту рекомбінаційного процесу. До них у першу чергу відносяться віруси грипу. Здатність до передачі у процесі рекомбінації фактора інгібіторорезистентності продемонстрована у експерименті на прикладі ремантадину, який широко використовуються для хіміопрофілактики і хіміотерапії грипу. Подібна ситуація може виникнути у природних умовах між вірусами грипу людини і тварин. Це призведе до виникнення вірусних популяцій, які ніколи не стикалися з хіміопрепаратами, генетичною ознакою інгібіторорезистентності. Таким чином збудники майбутніх епідемій вже будуть резистентні до хіміопрепаратів. Такий хід розвитку подій доведений експериментально тому необхідно мати запасні препарати для застосування у випадку загрози виникнення особливо небезпечних епідемічних ситуацій.

Екологічні аспекти масового застосування вакцинопрофілактики. Не дивлячись на те, що успіхи у боротьбі з інфекційними захворюваннями людини і тварин зв’язані у значній мірі з розробкою заходів специфічної профілактики, разом з тим саме проблема вакцинопрофілактики є в даний час однією з найбільш дискусійних. Це пояснюється декількома причинами. Масова імунізація людей і тварин досягла величезних масштабів. Покращання загальної епіде­мічної й епізоотичної ситуації на цьому фоні з часом показало “зворотний бік медалі” негативні наслідки імунізації. Фахівці стали більш критично аналізувати питання про співвідношення корисних і шкідливих аспектів імунізації. В рамках імунології виник­ли імунопатологія і поствакцинальна патологія. Широке застосуван­ня живих вакцин зв’язано із введенням, часто парентеральним шляхом, нуклеїнових кислот, тобто чужорідного генетичного матеріалу. У зв’язку з цим виникає проблема генетичного забруднення біосфери. Бажання максимально звільнитися, від нуклеїнових кислот та іншого баласту віріонів знайшло відображення у створенні сучасних типів вакцин - субодиничних і синтетичних, які містять тільки вірусний антиген. Такі вакцини повністю позбавлені баластних речовин, зокрема, нуклеїнових кислот, і при масовому їх застосуванні буде вирішено питання про генетичне забруднення біосфери.

Значення генотипу господаря в екології вірусів. Розвиток епідемічного й епізоотичного процесів і наслідок перенесеної інфекції для окремих індивідуумів багато в чому визначається генетичними властивостями популяцій збудника і господаря, а також додатковим впливом на господаря факторів навколишнього середовища. Висока сприйнятливість до вірусів спостерігається серед тих видів або їх популяцій, які не зустрічаються з даним збудником в результаті екологічної або географічної ізоля­ції, наприклад, вірус кору при занесенні в ізольовані поселення спричиняє масову захворюваність дітей і дорослих з високою смертністю, що навряд чи можна пояснити тільки відсутністю імунітету. Тут виступає і генетичний фактор, що визначає високу сприйнятливість до вірусу, з яким протягом тривалого часу вони не зустрічалися. Висока смертність від кору в країнах Західної Африки і Пів­денної Америки, очевидно, зумовлена синергічним ефектом інфекції і недостатності харчування з великим дефіцитом білків у продуктах.

Ящур, як відомо, висококонтагіозне захворювання для сільськогосподарських парнокопитних тварин. Разом з тим серед деяких видів диких тварин встановлено безсимптомне вірусоносійство. Так, при обстеженні в Африці стад антилоп куду, та імпала у 60% клінічно здорових тварин був ізольований вірус. Можливо, популяції цих тварин є резервуаром вірусу в природних вогнищах інфекції виявлена неоднакова чутливість різних генетичних ліній овець до збудника скрепі. Високу чутливість до цієї повільної інфекції мають, зокрема, вівці суфолкської породи, ураженість яких може досягати 50%. Вираженій зв’язок з генотипом виявлений і при інших повільних вірусних інфекціях - алеутській хворобі норок. Наведені приклали свідчать про роль генотипу господаря при різних вірусних інфекціях, а також принципову можливість підвищити ступінь несприйнятливості популяції тварин до збудника, за рахунок зміни генотипу, який домінує в даній популяції. Значення такого підходу у профілактиці вірусних хвороб тварин буде зростати у зв’язку з індустріалізацією тваринництва. Переселення деяких порід сільськогосподарських тварин у місця поширення епізоотичних інфекцій може призвести до їх поголівної або часткової загибелі. На відміну від місцевих порід із стійким до даних збудників генотипом, переселені лінії, як правило, відрізняються високою сприйнятливіс­тю. Для уникнення великих економічних збитків потрібно заздалегідь вияснити епізоотичну ситуацію і в разі необхідності вивести стійку продуктивну лінію з використанням генотипу місцевої популяції.

Освоєння нових територій. Аналогічний хід подій можливий при переселенні контингентів людей на нові території. Заселення “диких” територій і створення тваринницьких господарств промислового типу на раніше не використовуваних землях породжує появу епідемічних і епізоотичних спалахів інфекційних хвороб. Захворюваність ендемічними вірусними інфекціями серед корінного населення може не проявлятися в результаті селекціонування протягом віків, генотипу і наявності популяцій­ного імунітету. Новоприбулі контингенти людей, будучи непідготовленими до зустрічі із збудником, легко стають жертвою епідеміч­ного спалаху. Особливу небезпеку представляють природно-вогнищеві інфекції, які спричиняються арбовірусами. У зв’язку з цим для необстежених територій, що підлягають освоєнню, необхідно заздалегідь скласти прогноз існування природних вогнищ вірусних інфекцій.

Історія знає багато прикладів інтенсивних спалахів арбові­русних інфекцій серед контингентів, які потрапили на неосвоєну територію і не мали імунітету. Так, вірус кліщового енцефаліту і був відкритий у Росії в 1937 р. при вивченні нової хвороби, зареєстрованої під час освоєння тайги на Далекому Сході. Великі спалахи японського енцефаліту на півдні Приморського краю в 1941 р. виникли під час хасанських подій. Кримсько-конголезька геморрагічна лихоманка була описана вперше в 1943 р. після звільнення Криму від німець­ких військ. Зорані після довгої перерви поля стали прекрасним місцем для інтенсивного розмноження переносника - іксодових клі­щів роду Hyalomma. Згадані хвороби скоріше всього не є новими. Найбільш вірогідно, що вони були ендемічні в цих районах, але кількість випадків знаходилася нижче порогу реєстрації. Ці хвороби виникли внаслідок порушення екологічної рівноваги.

В епоху науково-технічного прогресу еволюція вірусів проті­кає значно швидше, ніж раніше. Це пов’язано з могутнім тиском факторів, що визначаються прискореними темпами антропогенного перетворення біосфери. Еволюція вірусів у природі йде в різних на­прямках. Основні з них - це зміна антигенних, імуногенних і пато­генних властивостей вірусів. Яскравою ілюстрацією цього процесу є віруси грипу А. Їм властива унікальна мінливість поверхневих білків - гемаглюти­ніну (Н) і нейрамінідази (N), причому Н характеризуєтеся більшою варіабельністю, ніж N. Встановлено 14 типів Н і 9 типів N, поєднання яких обумовлює велику кількість різновидів серед вірусів грипу А (понад 50). Основна маса їх циркулює серед птахів, особливо качок. В основі змін антигенної структури вірусів грипу А лежать два генетичні процеси: антигенний дрейф і антигенний шифт.

Антигенний дрейф зумовлений крапковими мутаціями генів Н і N і виражається поступовими та незначними змінами поверхневих антигенів. Але при тривалій циркуляції вірусу під впливом колек­тивного імунітету селекціонуються варіанти, які суттєво відрізняються за антигенними властивостями від прототипного штаму. Анти­генний дрейф знижує специфічних постінфекційних антитіл.

Антигенний шифт представляє собою глибокі зміни генів Н і N, що призводить до повної заміни одного або обох поверхневих антигенів. У результаті утворюється цілком новий антигенний варіант вірусу, який звичайно спричиняє пандемію, оскільки у людей практично відсутній імунітет. У міру формування імунного прошарку пандемія йде на спад.

Еволюція вірусів у природі йде в різних напрямках: зміна патогенності для природних хазяїнів, спектра патогенності (коло видів тварин, що уражаються,), антигеннихі імуногенних властивостей і ін. Еволюція вірусів у природі неминуче виявляється еволюцією інфекцій, які ними викликаються. В наш час нагромадилася велике число літературних повідомлень про зміну характеру плину і клінічного прояву великої кількості вірусних хвороб у порівнянні з минулими роками. У цьому відношенні є багато прикладів, що відносяться до еволюції грипу людини. Грип є антропозоонозом. Свині, коні, собаки при кожній епідемії інфікуються штамами, що викликають поточну епідемію, і до кінця її до 80—90% обстежених тварин містять антитіла до цього вірусу, а з легенів і носоглоткових змивів виділяються віруси, що викликали епідемію в людей. У більшості тварин, які контактували з хворими грипом людьми, хвороба протікає субклінічно. До 1968 р. повідомлення про виділення від свиней вірусів грипу людини здебільшого зустрічалися з недовірою. Однак під час останньої пандемії, яку спричинив штам А/Гонконг/68 (H3N2), були отримані прямі докази широко розповсюдженого зараження свиней цим штамом, що свідчило про те, що деякі людські штами цього вірусу можуть виявляти себе як зоонози. Міжвидова передача вірусу грипу людини на птахів і навпаки доведена вченими.

Щодо резервуарів вірусу грипу в міжепідемічний період висловлені чотири гіпотези, три з який зробив Маковер ще в 1956 р. Відповідно до першої — імміграційна гіпотеза — вірус грипу в міжепідемічний період не циркулює серед населення, і нова епідемія грипу виникає в результаті заносу вірусу в дану місцевість. Друга — автохтонна гіпотеза допускає в міжепідемічний період циркуляцію грипозного вірусу в даному регіоні, що викликає численні випадки спорадичних безсимптомних чи клінічно явних захворювань, які підтримують інфекційний ланцюг. Епідемія виникає внаслідок зниження напруженості постінфекційного імунітету. Резервуарна гіпотеза допускає можливість збереження вірусу грипу в організмі диких і домашніх тварин.

Оригінальну гіпотезу про виникнення пандемій грипу висловив радянський дослідник В. 3. Солоухін (1975). Відповідно до неї, основними хазяїнами вірусу грипу є зоопланктонні організми, що населяють Північний Льодовитий океан, і морські водоплавні птахи, що гніздяться на його побережжі. Птахи поїдають дрібних мешканців морів, інфікуються грипом і з калом, що попадає у воду, повертають вірус первісним власникам. Взаємини вірусів і планктонних організмів вузько специфічні, тобто в кожного виду рачків паразитує вірус з відповідними поверхневими антигенами (H2N2 чи H3N2 і т.п.). Ланцюг планктон - птахи є головною системою циркуляції вірусів грипу в природі. Звідси вірус виходить у тупики, одним із яких є людина. Мігруючі водоплавні птахи розносять вірус по земній кулі, заражаючи диких осілих і домашніх птахів; від них через комарів вірус передається людині (Рис. 26).

Про причини еволюції грипозної інфекції, які виявляється зміною антигенних варіантів (по гемаглютиніну і нейрамінідазі), висловлено кілька гіпотез. Широко відомі концепції антигенного дрейфу й антигенного шифту (стрибка).

Нейрамінідаза, як і гемаглютинін, індукують антитіла, що беруть участь

Рис. 26. Резервуар вірусу грипу А в природі.

у противірусному імунітеті. Інформація про специфічність вірусної нейрамінідази міститься в геномі вірусу. Виявлено розходження в структурі нейрамінідази в штамів вірусу грипу А2, виділених у різні роки. У перших з них фермент складається з гомогенних, у других — з гетерогенних глікопротеїдів. При вивченні дрейфів-варіантів вірусу грипу визначають антигенні детермінанти гемаглютинінів у процесі його природної еволюції, для чого використовують методи: РЗК, РТГА, реакцію подвійної імунної дифузії (РПІД), реакцію радіальної імунної дифузії (РРІД), а також методи радіоімунологічного (РІА) і імуноферментного аналізу (ІФА). У результаті використання зазначених методів удалося доказати, що еволюційні зміни в даного вірусу торкаються переважно трьох антигенних ділянок ГА (якісно різні антигенні детермінанти). У дрейф-варіантів цього вірусу виникають якісно нові антигенні компоненти гемаглютиніну замість втрати антигенів, властивих вірусам-попередникам. Поступові незначні зміни властивостей поверхневих антигенів усередині підтипу вірусів грипу А названі антигенним дрейфом, у результаті якого утворюються нові варіанти вірусу, що і викликають міжепідемічні спалахи. Антигенні зміни вірусу грипу, що відбуваються при дрейфі, виявляються як на рівні гемаглютиніну, так і нейрамінідази.

Що стосується антигенного шифту, та більшість учених вважають, що виникнення нових пандемічних і епізоотичних штамів вірусу грипу в природних умовах є результатом рекомбінації між вірусами, що циркулюють серед людей і тварин. Цю концепцію підтверджують такі факти як: по-перше, усі віруси грипу людини і тварин типу А мають гемаглютинін і нейрамінідазу, що змінюються незалежно один від одного; по-друге, основні антигенні стрибки (шифт) відбуваються в штамів грипу А, і тільки цей тип зустрічається як у людини, так і у тварин; по-третє, віруси грипу типу А легко піддаються рекомбінації, і в лабораторних умовах удається порівняно швидко одержувати рекомбінанти (гібриди). Внутрішньовидова рекомбінація відтворюється закономірно, і за допомогою цього методу практично можуть бути передані будь-які ознаки і властивості від одного штаму до іншого. При гібридизації (рекомбінації) вірусів грипу А0, А1 і А2 передаються наступні генетичні ознаки: резистентність до інгібіторів, вірулентність, антигенність і т.п.

Крім внутрішньовидової, удається міжвидова рекомбінація вірусів грипу. При генетичних взаємодіях вірусів грипу людини і птахів виникають рекомбінанти, що мають нейрамінідазу одного з батьків і гемаглютинін іншого. Для вірусу грипу відомий також і додатковий механізм виживання — збереження генетично детермінованої вірулентності для людини при заміні поверхневих антигенів на антигени тваринного походження (птахів, ссавців). Мінливість вірусу, що відбувається в природних умовах, грипу насамперед позначається на антигенній структурі гемаглютинінів і нейрамінідази як структурних білків даного вірусу. Зараз незаперечно доведено, що неефективність вакцинації проти грипу зв'язана з високою мінливістю двох головних поверхневих антигенів вірусу гемаглютиніну і нейрамінідази. Однак еволюція вірусу грипу А2 характеризується істотними змінами не тільки антигенної структури, але і мінливістю таких найважливіших біологічних властивостей, як репродукція при різних температурах культивування, здатність викликати вірусемію в мишей, підвищення нейрамінідазної активності і термостабільності гемаглютинінів і ін. При рекомбінації вірусу класичної чуми птахів (А1) з різними штамами вірусу грипу людини А2 в експериментальних умовах виділені рекомбінанти, що володіють гемаглютиніном вірусу класичної чуми птахів, і нейрамінідазою вірусу грипу людини і, навпаки, гемаглютиніном вірусу грипу А2, і нейрамінідазою вірусу класичної чуми птахів. Якщо це можливо в експерименті, то чому подібна рекомбінація не може бути в природі?

Пандемічні віруси витісняють своїх попередників, але вони не зникають, а циркулюють одночасно з домінуючими. Виникає питання: де зберігаються реліктові форми вірусу? На думку багатьох дослідників, у самій вірусній популяції виражена гетерогенність її складу. Витиснуті варіанти вірусу грипу, що вийшли з циркуляції, зберігаються в популяції і беруть участь в епідемічному процесі одночасно з домінуючим у популяції вірусом.

Отже, в еволюції вірусу грипу дослідники постійно зіштовхуються з його природною мінливістю по ряду властивостей і головним чином антигенним відмінностям. Питання про міжвидову передачу вірусів грипу і зв'язок її з еволюцією грипозної інфекції мають солідну історію, і більше усього вона стосується антигенного споріднення вірусів грипу людини і свиней.

Протягом останніх двох десятиліть можна було спостерігати зміни характеру епізоотій ньюкаслської хвороби. В перші роки появи її хвороба носила надзвичайно гострий характер і, як правило, супроводжувалася 100%-ною летальністю хворих птахів. Виділені польові штами вірусу володіли надзвичайно високої контагіозністю і патогенністю. Однак згодом унаслідок широкої специфічної профілактики даної інфекції за допомогою інактивованих і особливо живих вакцин різко скоротилася екологічна база циркуляції вірусу. Участилися випадки атипового прояву інфекції. У ряді країн при таких атипових спалахах дослідникам удалося ізолювати природно-послаблені польові штами вірусу. Вони виявилися високо стабільними у відношенні патогенності і цілком придатними для застосування як живі вакцини. В даний час такі штами, як B₁, La Sota, F, FR, Бор-74 ВДНКІ й ін., широко застосовують для профілактики ньюкаслської хвороби.

Крім ньюкаслської хвороби, описаний атиповий прояв таких вірусних інфекцій тварин, як африканська чума свиней, чума великої рогатої худоби, ящур, сказ, європейська чума свиней, лихоманка долини Ріфт, хвороба Найробі й ін. У зв'язку з цим незмірно зросла роль лабораторних методів діагностування кліщового енцефаліту, ньюкаслської хвороби, чуми свиней, хвороби Ауескі, інфекційного бронхіту і грипу птахів, атиповий плин яких виключає можливість точного діагностування лише на підставі клінічної картини хвороби і патологоанатомічних змін. Протягом останніх десятиліть спостерігається виражена еволюція ентеровірусних інфекцій людини і тварин.

Еволюція різних вірусів у природі нерівнозначна і має свої особливості. Одним з важливих аспектів еволюційного процесу є змі­на спектру патогенності існуючих вірусів і поява нових, раніше невідомих вірусів.

Нові віруси заявляються постійно, що можна пояснити такими основними механізмами:

- зміна екології місцевості; звичайно це пов’язано з початком сільськогосподарських робіт або війною, коли люди змушені кон­тактувати з переносниками або тимчасовими господарями вірусів;

- попадання не імунних осіб в ендемічні райони, де місцеве населення має популяційний імунітет;

- зміни властивостей вірусів, пов’язані з обміном генів з вірусами рослин, комах або диких тварин;

- поява нових стабільних мутантів існуючих вірусів.

Відомо багато нових хвороб, що заявилися у зв’язку із зміною екології (кліщовий енцефаліт, кримсько-конголезька, омська і аргентинська геморрагічні лихоманки та ін.). Освоєння “ди­ких" територій завжди зв’язано із загрозою виникнення в спа­лахів арбовірусних інфекцій за рахунок як відомих, так і поки що не виявлених збудників. Ситуація ускладнюється тією обставиною, що популяційний імунітет у новоприбулих контингентів відсутній. У цих умовах нові в епідеміологічному відношенні природні вогнища арбовірусних інфекцій можуть дати про себе знати досить вагомо, а всі ці обставини зумовлюють необхідність завчасного прогнозування і обстеження територій, які підлягають освоєнню.

Деякі віруси з’являються і зникають, очевидно, не мають змоги вижити. Наприклад, вірус Росіо з родини флавівірусів викликав великий спалах енцефаліту у Бразилії в 1975-1976 рр. і зник так само раптово, як і з’явився. Можливо, такі віруси все ще передаються, але нижче рівня реєстрації. Для того, щоб вижити, вірус повинен знайти довгостроковий резервуар у вигляді хребетного або безхребетного господаря.

Нові віруси можуть з’явитися і у високо розвинутих країнах при найсучасніших технологіях виробництва. Класичний приклад: поява в 1985 році у Великобританії губкоподібної енцефалопатії ВРХ у результаті згодовування м’ясо-кісткового борошна виготовленого з туш хворих на скрепі овець. Виникнення і розповсюдження нових нозологічних форм ТГЕ висвітило непередбачені можливості широкої територіальної інвазії, а також подолання збудником видового бар’єру. Такі ситуації, як у випадку з ГЕ ВРХ, потрібно заздалегідь прогнозувати.

Еволюція різних вірусів у природі нерівнозначна і має свої особливості в кожного виду, що належить до царства Vira. Вона не обмежується зміною антигенних і патогенних властивостей. Одним з важливих елементів цього процесу є зміна кола хазяїнів, що уражаються. У цьому відношенні описані зовсім парадоксальні дані. Недавно була доказана можливість вірусів тварин розмножуватися в нижчих рослинах (бактеріях, грибах), а останнім часом з'явилися повідомлення про патогенну дію ряду вірусів тварин на вищі рослини. Виявилося, що афтовіруси здатні проникати в організм рослини (редису, огірків, томатів) і виявлятися в листках і плодах після інфікування кореневої системи на гідропонних щебеневих культурах цих рослин. Показано можливість культивування арбовірусів (кінських енцефаломієлітів, вірусу лісів Семліки) у культурах тканин рослинного походження.

Очевидно, що питання еволюції вірусних хвороб тварин ще чекають свого скрупульозного вивчення і вирішення.

 

 

ВАКЦИНОПРОФІЛАКТИКА ТА ХІМІОТЕРАПІЯ ВІРУСНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ

СПЕЦИФІЧНА ПРОФІЛАКТИКА ВІРУСНИХ ХВОРОБ ТВАРИН

Профілактика вірусних хвороб будується в загальному на тих же принципах, що і профілактика інших інфекційних хвороб. Міри попередження і боротьби, можна розділити на три групи: організаційні заходи, специфічна профілактика і хіміопрофілактика. Організаційні заходи боротьби з вірусними інфекціями викладені в підручниках по епізоотології, а хіміопрофілактика вірусних хвороб ще слабко розроблена, тому в цьому розділі мова йтиме про вакцинопрофілактику і серопрофілактику,

Специфічна профілактика вірусних хвороб забезпечується застосуванням різних типів вакцин: цільновіріонних (живих і інактивованих); субодиничних; рекомбінантних; вакцин з живих рекомбінантів; синтетичних пептидів, і антиідиотипічних вакцин.

ЖИВІ ЦІЛЬНОВІРІОННІ ВАКЦИНИ

Вони можуть бути гомологічні з ослаблених вірусів, проти яких використовуються з профілактичною метою, і гетерологічні з гетерологічних вірусів. Головним компонентом будь-якої вакцини є збудники чи їх субодиниці.

Вітчизняна біологічна промисловість виготовляє велику кількість вакцинних препаратів проти вірусних інфекцій. Багаторічне планове використання засобів специфічної профілактики дозволило практично цілком ліквідувати багато хвороб і забезпечити надійне благополуччя суспільного тваринництва на величезних територіях нашої країни (ящур, чума свиней, чума великої рогатої худоби, віспа овець, ньюкаслська хвороба, віспа птахів і ін.). Масштаби профілактичних щеплень величезні.

Противірусні вакцини повинні відповідати наступним вимогам: бути специфічними, тобто мати антигенну ідентичність зі збудником хвороби; повну загальну нешкідливість; імунологічну реактогенність; стерильність і імуногенність.

Принципи одержання живих противірусних вакцин викладені в розділі “Генетика вірусів”. Вони включають одержання аттенуйованих штамів вірусів шляхом:

*** різного роду адаптації патогенних вірусів до малочутливим чи зовсім несприйнятливих лабораторних тварин (штам Л3 Накамура для профілактики чуми великої рогатої худоби, virus fіхе - сказу, штам К- чуми свиней та багато інших);

- до курячих ембріонів (аттенуйовані штами вірусів інфекційного бронхіту, інфекційного ларинготрахеїту птахів, ньюкаслської хвороби, чуми м'ясоїдних, хвороби Ауескі й ін.);

- до культур клітин (штам ЛТ чуми великої рогатої худоби, штами парагрипу-3 і інфекційного ринотрахеїту великої рогатої худоби, чуми свиней і ін.). При аттенуації (ослабленні) вакцинний штам (на відміну від дикого) розмножується в організмі обмежено чи внаслідок підвищеної температурної чутливості в умовах організму хазяїна (ts-мутанти), чи внаслідок зміни тропізму і втрати здатності уражати відповідні тканини. Однак обидва типи аттенуації ведуться паралельно з добором модифікованих клонів у лабораторних умовах за допомогою спеціальних прийомів. В даний час знаходять усе більше застосування температурочутливі вакцинні штами в зв'язку зі здатністю їх розмножуватися тільки в тканинах організму, що мають придатну температуру; при інтраназальному уведенніїхрозмноження обмежується верхніми дихальними шляхами, що забезпечує надійний захист тварин від респіраторних вірусних інфекцій;

***селекції природно-ослаблених штамів вірусів при атипових чи латентних інфекціях (штами B₁, La Sota, F, FR і Бор-74 ВДНКІ вірусу ньюкаслської хвороби і ін.);

*** використання гетеротипічних антигенно родинних апатогенних штамів як живі вакцини (штами вірусу віспи голубів для профілактики віспи курей, штам ФС-126 вірусу герпесу індичок для профілактики хвороби Марека в курей, вірус фіброми Шоупа для профілактики міксоматозу кроликів, вірус кору для захисту собак від чуми м'ясоїдних, вакцинний вірус чуми свиней для профілактики діареї великої рогатої худоби і т.п.).

Живі противірусні вакцини представляють ліофілізовані суспензії вакцинних штамів вірусів, вирощених у різних біологічних системах (курячих ембріонах, культурах клітин, організмі лабораторних тварин). Основна властивість вірус-вакцин, що корінним чином відрізняє їх від циркулюючих у природі патогенних штамів,— стійка втрата здатності викликати в організмі щепленої тварини типову інфекційну хворобу. Разом з тим вакцинні штами мають здатність «приживлятися» в організмі тварини, тобто розмножуватися як у місці введення, так і в регіонарних лімфатичних вузлах і внутрішніх органах. Перебування і розмноження в організмі вакцинного штаму (так названа вакцинальна інфекція) продовжуються здебільшого від 5—10 днів до декількох тижнів і не супроводжуються клінічними проявами, характерними для даної інфекційної хвороби, приводять до формування імунітету проти, інфекційної хвороби, яку викликають патогенні форми відповідного збудника.

Живі вакцини, отримані на основі аттенуйованих вакцинних штамів вірусів, мають значні переваги перед інактивованими. Головна з них - висока напруженість і тривалість створюваного ними імунітету, що наближається до постінфекційного. Важливе достоїнство живих вакцин — можливість для більшості з них однократного введення. Розвиток вакцинальної інфекції супроводжується розмноженням вакцинного штаму в організмі, утворенням і надходженням в організм протягом тривалого часу активних антигенних субстанцій, що забезпечують формування напруженого імунітету. Другою та істотною перевагою живих вакцин є можливість застосовувати їх не тільки підшкірно, але і перорально, інтраназально й аерозольно, тобто з використанням групових методів вакцинації.

Однак живі вакцини поряд з відзначеними перевагами мають і ряд недоліків, зв'язаних з тим, що діючий початок цих препаратів (живі віруси) дуже відчутні до несприятливих факторів, які виникають при виготовлені, транспортуванні, збереженні і застосуванні. В Україні та в інших країнах світу усі противірусні вакцини для ветеринарної практики випускаються в сухому виді. Ці вакцини повинні транспортуватися і зберігатися при температурі не вище 4 — 8 °С. Зовсім неприпустиме порушення вакууму в ампулах з живими вакцинами: потрапляння повітря і вологи призводить до інактивації препарату. Спеціальні вимоги передбачають якість компонентів живих вакцин і особливо чистоту вірусомісткого матеріалу. При одержанні живих вакцин на культурах клітин, у курячих ембріонах субстрати можуть виявитися контамінованими сторонніми вірусами, мікоплазмами, бактеріями та грибами. У цьому відношенні особливо небезпечні гомологічні тканини. Наприклад, культури клітин свинячого походження нерідко інфіковані вірусом класичної чуми свиней і парвовірусом, тканини великого рогатого худоби - вірусами інфекційного ринотрахеїту і діареї, курячі ембріони — вірусами лейкозно-саркоматозного комплексу, латентними аденовірусами, авірулентними штамами вірусу ньюкаслської хвороби. Неконтрольоване потрапляння сторонніх вірусних агентів у вакцини може призвести до серйозних наслідків.

Живі вакцини не містять консервантів, тому при розкритті ампул і розчиненні їхнього вмісту необхідно строго дотримуватись правила асептики. При нашкірному методі вакцинації неприпустиме використання для попередньої обробки таких дезинфікуючих речовин, як настойка йоду, розчини карболової кислоти й інших речовин, які тривалий час можуть залишатися в місці застосування препарату.

ІНАКТИВОВАНІ ВАКЦИНИ

У виготовленні інактивованих противірусних вакцин з кожним роком проблема сировини (біологічної системи, у якій репродукується вірус) здобуває усе… Тривалий час у багатьох країнах у виробництві протиящурної інактивованої… У інактивованій цільновіріонній вакцині вірусний геном повинний бути неповоротно переведений у неактивну форму чи…

СУБОДИНИЧНІ (МОЛЕКУЛЯРНІ) ВАКЦИНИ

Синтетичні вакцини. Другий напрямок пошуку субодиничних вакцин — це біоорганічний синтез протективних антигенів (синтетичних поліпептидів).… Субодиничні вакцини мають значні переваги в порівнянні з традиційними… АД’ЮВАНТИ І ІМУНОМОДУЛЯТОРИ

Можна виділити три основні групи препаратів, що придушують початкові (адсорбція і проникнення), середні (синтез компонентів) і заключні (композиція і звільнення) стадії взаємодії вірусів із клітками.

Інтерферон та інші противірусні препарати.

По характеру дії і клінічного значення препарати, що використовуються для лікування вірусних інфекцій розділяють на чотири основні групи -… Хіміопрепарати проти вірусних захворювань.Серед проблем інфекційної патології… 1) Деякі антибіотики, токсини і аномальні нуклеозіди, що проявляють високу токсичність, можуть проявляти неспецифічну…

Таблиця 8. Основні групи препаратів, що використовуються для лікування вірусних інфекцій.

а) вузький спектр активності (в кращому випадку, в межах однієї родини); б) відомо лише декілька препаратів, діючих на ранні етапи реплікації та… Сучасні антивірусні препарати ми розглянемо і виділимо в групи в порядку розміщення мішеней їх дії в динаміці…

А. Препарати, інгібуючі адсорбцію і депротеїнізацію вірусів.

2. Рекомбінантні молекули міжклітинної адгезії 1 типу (ММА - 1). Вони блокують адгезію вірусів in vitro та in vivo, значно знижуючи перебіг… 3. Трициклічні симетричні адамантаміни - амантадін і ремантадін проявляють… Б. Інгібітори вірусної ДНК - полімерази. Великим досягненням в розробці противірусних засобів було відкриття…

Діданозін.

Ставудін.

Ламівудін.

6. Невірапін. Всі ці препарати використовуються в тій чи іншій мірі для лікування ВІЛ - інфікованих пацієнтів.

Д. Інгібітори протеаз. Механізм дії - конкурентна інгібіція протеаз ВІЛ.

Сакцинавір.

Ритонавір.

Індінавір

Е. Нуклеозидні аналоги широкого спектру дії.

1. Рибавірин - проявляє антивірусну активність in vitro по відношенню не менше чим 27 РНК - і ДНК - містких вірусів.

2. Фоскарнет. Крім пригнічення активності зворотної транскриптази препарат інгібує активність всіх ДНК - полімераз герпесвірусів та збудника гепатиту В.

Можна достатньо чітко визначити коло вірусних захворювань, проти яких є доступні та ефективні противірусні препарати (табл. 9). Переважна більшість лікарських препаратів (біля 90%), які є на вітчизняному ринку, ефективні в основному по відношенню грипу і ГРВІ, а також різних герпетичних вражень. В той же час арсенал хіміотерапевтичних засобів для лікування ВІЛ - інфекцій представлені лише окремими препаратами. Для всієї іншої маси вірусних інфекцій етіотропних засобів немає. Таким чином, та кількість противірусних препаратів не відображає широти їх противірусного діапазону.

Таблиця. 9. Спектр противірусної активності препаратів.

І Н Т Е Р Ф Е Р О Н Система інтерферону - одна із основних факторів неспецифічної резистентності… Розрізняють три типи ІФН - a, b і g основні характеристики яких представлені в таблиці.

Таблиця 10. Фізико - хімічні та біологічні властивості ІФН людини.

Властивість	a - ІФН	b - ІФН	g - ІФН
Джерело   Індукуючий агент     Число кодуючих генів Глікопротеїн Мол. маса Кількість амінокислот в активному протеїні Стабільність при рН 2	Лейкоцити периферійної крові   Віруси та інші м.о.; природна і синтетична дсРНК*: поліфеноли, флуорени та інші 14 - 20 - 17 кД +	Фібробласти Віруси та інші м.о.; природна і синтетична дсРНК; поліфеноли, флуорени, акриданони та інші + 17 кД +	Т - лімфоцити, NK - клітини Специфічна антигенна стимуляція; мітогени + 40 - 50 кД(димер) -

Дс РНК - двоспіральна РНК

 

Механізм антивірусної дії ІФН.

Як було вже сказано, ІФН індукує антивірусний стан клітини. Однак він не діє безпосередньо на віріони або їх нуклеїнові кислоти, а стає активним лише після проникнення їх в клітину, пригнічуючи трансляцію вірусної мРНК. Таким чином, ІФН не мають вірусоспецифічності, що пояснює їх універсально широкий спектр антивірусної активності. Синтезований ІФН взаємодіє з інтактними клітинами, блокуючи репродуктивний цикл вірусів за рахунок активації клітинних ферментів, експресія яких регулюється ІФН.

ІФН І типу.

ІФН активує гени, деякі із яких кодують утворення продуктів з прямою антивірусною дією - протеїнкінази ( ММ - 67 КД) і 2'5'- олігоаденілат синтетази… ІФН ІІ типу (g - ІФН). Також здатні проявляти антивірусний ефект; його… 1. індукція нітрооксид синтетази приводить до підвищення внутрішньоклітинного вмісту оксиду азоту, що інгібує…

Таблиця. 11. Найбільш вивчені препарати ІФН

Тип ІФН	Препарати
Природні інтерферони a - ІФН (альфаферони) b - ІФН (бетаферони) g - ІФН (гаммаферони) Рекомбінантні ІФН a -2 А   a -2 В a -2 С b g	Лейкоцитарний ІФН людини, егіферон, віллферон, лейкінферон Фібробластний ІФН людини, ферон Імунний ІФН людини (g ІФН)   Реафеорн, роферон А, віферон, реальдерон Інтрон А, інрек Берофор Рекомбінантні b - ІФН ( бетаферони) Рекомбінантні g - ІФН (гаммаферони)

 

 

Таблиця. 12. Спектр противірусної активності препаратів ІФН.

Спектр захворювань, при яких показано використання ІФН можна розділити на три великі групи вірусної інфекції (табл. 12), пухлинні хвороби та інші… Серед вірусних інфекцій найбільше вивчений ефект при герпетичних ураженнях… 1) a - ІФН - профілактично у пацієнтів з імунодефіцитами при виникненні ризику герпетичних інфекцій; для лікування…

Таблиця. 13. Спектр противірусної активності індукторів ІФН.

Препарат	Показання для використання
Акриданони (неовір, циклоферон)     Аміксин   Ампліген Двоспіральні РНК (рідостін, ларіфан) Полігуацил Поліфеноли (мегасин, кагоцел, саврац, рагосин, гозалідон) Полудан	Гострі вірусні інфекції (грип, енцефаліти, сказ, ВІЛ - інфекція, СНІД) Грип, ГРВІ, герпес, гепатит А, енцефаліти, сказ, розсіяний склероз. ВІЛ - інфекція, СНІД Грип, ГРВІ, герпес, енцефаліти, сказ   Грип, гепатит В, енцефаліти, сказ Грип, ГРВІ, герпес, енцефаліти, сказ, гепатити, ентеровірусні інфекції Герпетичні ураження очей

 

 

Додаток

ПРОТИВІРУСНІ ВАКЦИНИ. Виготовлення, контроль та застосування.

Класифікація і типи вакцинних препаратів.

Інактивовані вакцини.

Живі вакцини.

Гетерологічні вакцини.

Субодиничні вакцини.

Реасортантні вакцини.

Рекомбінантні живі вакцини.

Рекомбінантні субодиничні вакцини.

Синтетичні вакцини.

1. Класифікація і типи вакцинних препаратів.Вакцинопрофілактика займає провідне місце у боротьбі з багатьма вірусними та бактеріальними… Результати вакцинації дослідники завжди оцінювали по захисту від зараження… Згідно традиційному принципу класифікації всі вакцинні препарати ділять на живіта інактивовані. Перші містять живі, як…