Материал: Литусов Н.В. Частная вирусология
6
Структурные белки собираются в капсид, в который включается геном (6). Выход дочерних вирионов из клетки происходит путем ее лизиса.
Рисунок 2 – Репродукция пикорнавирусов (Воробьев А.А., Быков А.С., 2003 г.). Пояснения в тексте.
Геном пикорнавирусов кодирует около 10 белков, обеспечивающих репликацию вирусной РНК, перепрограммирование клетки и сборку зрелых вирионов. Геном пикорнавирусов условно подразделяют на 3 региона (Р1, Р2 и Р3). Регион Р1 кодирует структурные белки VP1, VP2, VP3, VP4. Регионы Р2 и Р3 кодируют белки, необходимые для перепрограммирования клетки и репликации, в том числе VPg, РНК-полимеразу и протеазу. Строение генома пикорнавирусов представлено на рисунке 3.
Рисунок 3 – Общая схема строения геномной РНК (А) и процессинга полипротеина пикорнавирусов (В). Заимствовано с сайта ViralZone.
Пикорнавирусы вызывают у человека поражения органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, нервной системы, печени, глаз, сердца и других органов и систем.
7
1.1.1. Энтеровирусы
Энтеровирусы (греч. enteron - кишка) представляют собой группу вирусов, проникающих в организм человека преимущественно через желудочно-кишечный тракт и вызывающих разнообразные по клиническим проявлениям болезни.
Таксономическое положение. Энтеровирусы являются РНК-содержащими вирусами, относящимися к порядку Picornavirales, семейству Picornaviridae, роду Enterovirus. До 2017 г. этот род включал в себя полиовирусы (вирусы полиомиелита), вирусы Коксаки А и В, вирусы ЭСНО и энтеровирусы человека серотипов 68-71. По данным Международного комитета по таксономии вирусов, с
марта 2017 г. род Enterovirus включает 13 видов: Enterovirus A (субтип Coxsackie A virus), Enterovirus B (субтип Coxsackie B virus – Echovirus), Enterovirus C (субтип Poliovirus), Enterovirus D, Enterovirus E, Enterovirus F, Enterovirus G, Enterovirus H, Enterovirus I, Enterovirus J, Rhinovirus A, Rhinovirus B и Rhinovirus C.
Морфология и химический состав. Энтеровирусы представляют собой мелкие просто организованные вирусы сферической формы диаметром 20-30 нм. Они не имеют суперкапсида (рисунок 4).
а б Рисунок 4 – Морфология энтеровирусов, электронная микроскопия (а) и
компьютерная визуализация (б). Заимствовано из Интернет-ресурсов.
Геном энтеровирусов представлен несегментированной однонитевой молекулой плюс-РНК, связанной с белком VPg. Вирусная плюс-РНК в инфицированной клетке выступает в качестве иРНК и кодирует синтез полипротеина, который в последующем расщепляется на отдельные белки. Снаружи геном окружен капсидом в виде двадцатигранника, то есть нуклеокапсид энтеровирусов организован по типу кубической симметрии. Капсид состоит из 12 пятиугольников (пентамеров). В состав капсида входят белки VР1, VР2, VРЗ, VР4. Белки VР1, VР2 и VРЗ формируют наружную поверхность капсида, а белок VР4 находится с внутренней стороны капсида. Все эти белки являются производными исходного полипротеина VP0. Следовательно, по структуре энтеровирусы являются типичными представителями пикорнавирусов.
Репродукция энтеровирусов включает следующие этапы (рисунок 5):
1. Взаимодействие вируса с рецепторами на поверхности клетки. Для разных видов энтеровирусов существуют свои рецепторы. Например, вирус полиомиелита и вирусы Коксаки связываются с молекулами клеточной адгезии ICAM-1 (intercellular cell surface adhesion molecules), экспрессированными на поверхности многих клеток
8
(эпителиальных, эндотелиальных, фибробластных), ЕСНО-вирусы серотипов 1 и 8 связываются с альфа2-бета1-интегрином (VLA-2), энтеровирус серотипа 7 – с CD55 (фактором ускорения распада).
2.Проникновение вируса в клетку путем эндоцитоза.
3.Выход вирусной плюс-РНК из нуклеокапсида.
4.Синтез с геномной плюс-РНК с помощью РНК-полимеразы молекулы минус-РНК и репликация на ее основе дочерних плюс-РНК-геномов. Одновременно на матрице вирусной плюс-РНК на рибосомах клетки синтезируется полипротеин VP0. Расщепление полипротеина VP0 на индивидуальные вирусные белки VP1, VP2, VP3, VP4 и VPg.
5.Сборка капсидов из структурных белков VP1, VP2, VP3, VP4, включение в них геномов и образование зрелых вирионов.
6.Лизис клетки и высвобождение дочерних вирионов.
|
+РНК |
-РНК |
Ядро |
|
|
+РНК |
|
Рисунок 5 – Схема репродукции энтеровирусов. Заимствовано из Интернетресурсов.
Продолжительность цикла репродукции энтеровирусов составляет 8 часов. Продуктивность – около 20 тыс. вирусных частиц из одной клетки.
Резистентность. Энтеровирусы длительно (месяцами) сохраняются в воде, почве, некоторых пищевых продуктах и на предметах обихода в широком диапазоне рН (2,5–11,0). Многие дезинфектанты (спирт, фенол, поверхностно-активные вещества) малоэффективны в отношении энтеровирусов. Энтеровирусы погибают под действием УФ-лучей, окислителей, формалина. При кипячении они погибают в течение нескольких секунд.
Культивирование. Большинство энтеровирусов (за исключением вирусов Коксаки А) хорошо репродуцируется в культурах клеток из тканей человека. При этом наблюдается цитопатический эффект. В культурах клеток под агаровым покрытием энтеровирусы образуют бляшки.
Патогенез. Возбудители инфекции проникают в организм человека через слизистые оболочки ротоглотки и тонкой кишки, размножаются в эпителиальных клетках и регионарных лимфатических узлах, затем попадают в кровь. Последующее распространение вирусов определяется их свойствами и состоянием больного (рисунок 6).
Вирусемия
Поражение органов и систем:
-ЦНС
-Кожа
-Слизистые оболочки
-Конъюнктива
-Органы дыхания
-Желудочно-кишечный тракт
-Печень
9
Проникновение через нос или рот
Размножение в ротоглотке и миндалинах
Размножение в пейеровых бляшках
Выделение с фекалиями
Рисунок 6 – Патогенез энтеровирусной инфекции.
Вызываемые заболевания. Энтеровирусы поражают различные органы и ткани:
-ЦНС (полиомиелит, полиомиелитоподобные заболевания);
-органы дыхания (острые респираторные заболевания);
-пищеварительный тракт (гастроэнтерит);
-кожу и слизистые оболочки (конъюнктивит, лихорадочные заболевания с сыпью и без нее) и др.
1.1.1.1. Вирусы полиомиелита
Полиомиелит (болезнь Хейне-Медина, детский спинномозговой паралич) - острое вирусное заболевание с поражением серого вещества спинного мозга и ствола головного мозга, в результате чего развиваются вялые параличи и парезы мышц ног, туловища и рук. Название заболевания происходит от греческих слов polios - серый и myelos – спинной мозг, что отражает поражение возбудителем серого вещества спинного мозга. Полиомиелит является типичным антропонозом.
Заболевание впервые было описано немецким ортопедом Я. Хейне в 1840 г. под названием “спинальный детский паралич”. Первую эпидемию полиомиелита в Швеции описал в 1890 г. педиатр К.О. Медин (рисунок 7).
Болеют преимущественно дети. Заболевание в ряде случаев заканчивается стойкими вялыми параличами конечностей. Однако возможно заболевание и взрослых. Классическим примером полиомиелита у взрослых является заболевание 32-го президента США Ф.Д. Рузвельта в 1921 г. в возрасте 39 лет (рисунок 8).
10
А Б
Рисунок 7 – А - Якоб Хейне (Jakob van Heine, 1800-1879 гг.); Б – Карл Оскар Медин (Karl Oskar Medin, (1847-1927 гг.). Заимствовано из Интернет-ресурсов.
Рисунок 8 – Франклин Делано Рузвельт (Franklin Delano Roosevelt, 1882 – 1945 гг.). Заимствовано из Интернет-ресурсов.
Вирус полиомиелита выделили в 1909 г. английские врачи К. Ландштейнер (рисунок 9) и Эрвин Поппер из спинного и продолговатого мозга обезьяны, зараженной внутрибрюшинно суспензией спинного мозга ребенка, погибшего от полиомиелита.
Рисунок 9 - Карл Ландштейнер (Karl Landsteiner, 1868-1943 гг.). Заимствовано из Интернет-ресурсов.
Таксономическое положение. Возбудитель полиомиелита относится к порядку Picornavirales, семейству Picornaviridae, роду Enterovirus, виду Enterovirus
C (субтип Poliovirus). По антигенному составу различают полиовирусы 1, 2 и 3