Основи мікробіології, вірусології та імунології - 2001

Частина IІ. Спеціальна мікробіологія

ВІРУСИ

ВЗАЄМОДІЯ ВІРУСУ З КЛІТИНОЮ ХАЗЯЇНА

Віруси є внутрішньоклітинними паразитами, які розмножуються у клітинах хазяїна. Це обумовлює певні особливості патогенезу вірусних інфекцій. Взаємодія вірусу з клітиною хазяїна складається з кількох етапів:

1. Адсорбція на чутливих клітинах за допомогою так званих прикріплювальних білків, які входять до складу капсиду або суперкапсиду. Віруси грипу адсорбуються на мембранах клітин епітелію дихальних шляхів, віруси гепатиту — на гепатоцитах, сказу — на нервових клітинах, ВІЛ — на Т-лімфоцитах.

2. Проникнення в клітину завдяки піноцитозу або при злитті мембран.

3. "Роздягання" вірусу (депротеїнізація) — звільнення від капсиду та суперкапсиду. Починається після прикріплення до чутливих рецепторів на плазматичній мембрані і триває до злиття з ядерною мембраною.

Взаємодія вірусного генома з геномом клітини хазяїна (можлива індукція реплікації вірусів, або вірогенія).

4. Реплікація вірусних нуклеїнових кислот та синтез вірусних білків.

5. Збирання (самоскладання) віріонів. У складних віріонів це відбувається на мембранах клітин, компоненти клітини стають компонентами зовнішньої оболонки вірусів.

6. Вихід віріонів із клітини. Може бути вибухоподібним унаслідок лізису чи розпаду клітини або тривалим (брунькування) і супроводжується ушкодженням мембран клітин.

Тип взаємодії вірусного генома з геномом клітини хазяїна лежить в основі патогенезу вірусних інфекцій. Результатом цієї взаємодії може бути виникнення трьох форм інфекції: продуктивної, абортивної та інтегративної (вірогенії).

Продуктивна інфекція. Вірус функціонує в клітині автономно, його репродукція не залежить від репродукції клітин генома хазяїна і закінчується появою численного потомства. При цьому синтез клітинних білків припиняється, синтезуються лише вірусні білки. Проявляється типовою гострою або безсимптомною (інапарантною, або атиповою) інфекцією. Закінчується звільненням організму від збудника, одужанням і формуванням набутого імунітету.

Абортивна інфекція — порушення репродукції вірусів на одному з етапів, унаслідок чого утворюються дефектні інтерферуючі частини вірусу (Ді-частки). Процес може перериватися в ранній стадії, інфекція не виникає.

Інтегративна інфекція (вірогенія) — вбудовування вірусної нуклеїнової кислоти в геном клітини хазяїна, репродукція вірусу пов'язана з репродукцією клітини хазяїна. Вірогенія характерна для ДНК-вмісних вірусів (віруси герпесу, вітряної віспи, інфекційного мононуклеозу та гепатиту, аденовіруси та ін.) та РНК-вмісних вірусів, які мають зворотну транскриптазу,— ретровірусів (ВІЛ, онковіруси). Вірус, вбудований у геном, називають провірусом. Під час поділу клітин вірусна нуклеїнова кислота передається дочірнім клітинам. Клітина при цьому зберігає свої функції. Одночасно продовжується репродукція збудника (кількість інфікованих клітин поступово збільшується), що зумовлює виникнення повільних інфекцій, які характеризуються тривалим (багато років) інкубаційним періодом і тривалим перебігом. Хвороба прогресує і закінчується летально. Іноді вірусний геном може вийти з хромосоми, і репродукція вірусів може відбуватися за типом продуктивної інфекції. Це спричинює загострення хронічних інфекцій. Вірогенія зумовлює тривале збереження (персистенцію) вірусу в організмі хазяїна. Наслідки персистенції важко передбачити. Вони залежать від багатьох факторів, у тому числі від локуса хромосоми, в якому відбувається інтеграція вірусної нуклеїнової кислоти. Якщо вона вбудовується біля промотора хромосоми, може виникнути пухлина. Віруси гепатиту В якраз і вбудовуються біля промотора хромосоми гепатоцитів, що призводить до розвитку первинного раку печінки.

Особливості вірусних інфекцій:

1. Стрімке наростання токсичних і токсико-алергічних реакцій при продуктивній інфекції (зумовлене появою численного потомства вірусів і руйнуванням клітин).

2. Вірусемія (циркуляція вірусу в крові, куди він проникає з первинно інфікованих тканин або з лімфатичної системи). Винятком є віруси сказу, які поширюються нейрогенним шляхом, деякі віруси герпесу та ВІЛ, що можуть передаватися без вірусемії (від клітини до клітини).

3. Пригнічення імунітету — ураження клітин імунної системи. Так, віруси грипу та поліомієліту пригнічують реакції активації Т-лімфоцитів. ВІЛ уражує Т-хелпери та макрофаги. Це призводить до розвитку імунодефіцитних станів і подальшої активації бактеріальної інфекції.

4. Утворення внутрішньоядерних та внутрішньоплазматичних включень, які являють собою скупчення віріонів (при віспі — тільця Гварнієрі, сказі — тільця Бабеша—Негрі). Виявлення цих включень має діагностичне значення.

5. Можливість вірогенії та трансформації клітини в пухлину внаслідок ушкодження хромосомного апарату.

6. Ушкодження плода, що призводять до різноманітних аномалій розвитку (наслідок цитопатичної дії вірусів). їх спричинюють збудники кору, вітряної віспи, епідемічного паротиту, краснухи, вірусного гепатиту, жовтої гарячки, грипу та ін.

Особливості противірусного імунітету:

1. Неспецифічний захист забезпечують інтерферони, Т-кілери, альфа- і бета-інгібітори крові. Після проникнення вірусу спрацьовують не системи комплементу та макрофагів, а системи інтерферонів і Т-кілерних клітин. Вірусний геном, потрапивши в клітину, індукує синтез інтерферонів, які блокують внутрішньоклітинне розмноження будь-яких вірусів. Т-кілери розпізнають і знищують клітини, в яких є вірус (тобто забезпечують загальний набутий, а не специфічний імунітет). Крім того, діють альфа- і бета-інгібітори сироватки крові. Альфа-інгібітори перешкоджають адсорбції вірусу на клітині, а бета-інгібітори пригнічують розмноження вірусів.

2. Специфічний імунітет забезпечують антитіла. Одужання настає швидше, ніж у крові з'являються антитіла в достатньо високому титрі (специфічний набутий імунітет формується пізно, у період одужання). Це обумовлено слабкою антигенною дією вірусів на В-лімфоцити. Для їх активації, подальшої проліферації і диференціації необхідна участь Т-хелперів, але Т-хелпери не розпізнають вільно циркулюючий антиген. Це відбувається після процесингу (перероблення до пептид- них фрагментів).

Захисна роль антитіл полягає в блокуванні вірусних рецепторів, тому виключається можливість адсорбції вірусів на клітині (відбувається позаклітинна нейтралізація вірусів). Крім того, антитіла зв'язуються з вірусами та утворюють циркулюючі імунні комплекси (ЦІК), що виводять ці антигени з організму. Тому при вірусних захворюваннях велике значення має активне функціонування видільної системи, яку стимулюють різні потогінні та сечогінні засоби. Підвищення температури тіла активує діяльність усієї імунної системи (неспецифічний захист).

Профілактика вірусних інфекцій (див. розділ "Специфічна профілактика інфекційних хвороб та імунотерапія").

Особливості лікування вірусних інфекцій. Віруси не чутливі до антибіотиків, тому їх застосовують з метою профілактики вторинних інфекцій бактеріальної етіології. Оскільки при вірусних інфекціях значно виражена інтоксикація організму і пригнічується імунітет, лікування включає дезінтоксикацію, посилення неспецифічного природного захисту й імунітету. Ефективні інтерферон та інші імуномодулятори. Синтезовано хімічні сполуки, які пригнічують розмноження деяких вірусів (амантадин і ремантадин — вірусу грипу, ацикловір і ганцикловір — вірусів герпесу, азидотимедин — вірусу імунодефіциту та ін.).

Основні методи діагностики вірусних захворювань:

І. Вірусоскопічні — виявлення вірусів за допомогою електронного мікроскопа (тільця Морозова—Пашена при натуральній віспі) та внутрішньоклітинних включень (тільця Гварнієрі при натуральній віспі, Бабеша—Негрі при сказі) за допомогою світлової мікроскопії. Більш ефективним є метод імунної електронної мікроскопії.

II. Вірусологічні — накопичення, індикація (виявлення вірусів) та ідентифікація (визначення виду та типу) вірусів. Накопичення вірусів здійснюють на культурах клітин, курячих ембріонах, в організмі чутливих тварин.

Індикацію проводять: 1) за цитопатичною дією (ЦПД) — збудники грипу, кору та епідемічного паротиту спричинюють руйнування оболонок і злиття клітин макроорганізму; 2) за реакцією гемадсорбції — клітини, інфіковані вірусами, фіксують на своїй поверхні еритроцити; 3) за реакцією гемаглютинації — віруси спричинюють аглютинацію еритроцитів.

В основі ідентифікації вірусів лежать реакції взаємодії вірусних антигенів з гомологічними антитілами (РГГА). Використовують типоспецифічні сироватки.

III. Серологічні — для виявлення як специфічних антитіл, так і вірусних антигенів. Використовують усі відомі серологічні реакції: 1) РЗК; 2) реакція пасивної гемаглютинації (РПГА) та її варіанти, реакції нейтралізації антигену (РНАг), антитіл (РНАт); 3) реакція гальмування гемаглютинації (РГГА); 4) реакція преципітації в гелі (РПГ); 5) реакція нейтралізації вірусів (РНВ); 6) ІФА; 7) реакція гемаглютинації імунного прилипання (комплекс антиген — антитіло за наявності комплементу адсорбується на еритроцитах); 8) радіоімунний метод.

ІФА — найзручніший і найспецифічніший метод діагностики. Для експрес-діагностики застосовують імунофлуоресцентний метод. Перспективними є методи ДНК-зондів і ланцюгової полімеразної реакції (ЛПР). Забір і транспортування патологічного матеріалу проводять, дотримуючись правил техніки безпеки (як і при бактеріальних інфекціях). Матеріал для дослідження перевозять у термосах з льодом.