Какие свойства характерны для вирусов
| Сходство с живыми организмами | Отличия от живых организмов | Специфические черты, характерные только для вирусов |
| 1.способность воспроизводить себе подобные формы (размножаться) 2.обладают наследственностью 3. изменчивость 4. приспосабливаются к изменяющимся условиям среды | 1.не проявляют свойства живого 2.не потребляют пищи 3. не вырабатывают энергию 4. не растут 5. нет обмена веществ 6.имеют форму кристаллов, не имеют клеточного строения, т.е. нет цитоплазматической мембраны и цитоплазмы с органоидами | 1.очень маленькие размеры 2.простое строение – нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) заключенная в белковую оболочку – капсид 3.занимают пограничное положение между живой и неживой материей 4.высокая скорость размножения 5.наследственная информация находится в ДНК или РНК 6.вирусы – обязательные паразиты, вне клетки хозяина существуют в виде вирусной частицы или вириона |
Вирусы – это автономные генетические структуры, которым присущи основные признаки живых организмов: размножение, изменчивость и наследственность. С другой стороны вирусы не имеют важных свойств живого – они не питаются, не растут, нет обмена веществ и не способны к самостоятельному размножению вне клетки хозяина. Отличаются от всех организмов тем, что имеют белковую оболочку – капсид, а внутри саркофага заключена наследственная информация в виде нитей ДНК или РНК.
Классификация вирусов.
Все вирусы условно разделяют на две группы:
1. простые 2. сложные.
Простые состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и покрывающей их белковой оболочки (капсид), например вирус табачной мозаики. Сложные вирусы на поверхности капсида имеют еще внешнюю оболочку – мембрану, содержащую липиды, белки и углеводы, например вирус гриппа и герпеса.
По наличию той или иной нуклеиновой кислоты вирусы называют ДНК-содержащими или РНК-содержащими. ДНК-содержащие – в них присутствует молекула ДНК в виде цепочки или кольца, хранящая наследственную информацию – это вирусы оспы человека, овец, свиней и герпеса. РНК-содержащие – в них находится цепочка РНК хранительница генетической информации. Это вирусы бешенства, энцефалита, краснухи, кори, СПИДА, лейкоза и гриппа. Некоторые вирусы вообще могут не иметь оболочки.
Как же вирусы попадают в клетки и как ведут себя, проникая в клетки других организмов?
Вирусы попадают внутрь клетки вместе с капельками межклеточной жидкости. Каждый вирус способен проникнуть лишь к определенным клеткам, имеющим на своей поверхности специальные рецепторы. Затем начинается проникновение в клетку хозяина. Помогают проникнуть вирусам в клетку механические повреждения клеточной стенки или мембраны, а так же возможен способ пиноцитоза и фагоцитоза. В отличие от клеточных организмов у вирусов отсутствует собственная система, синтезирующая белки. Вирусы попадая в клетку вносят свою генетическую информацию. Проникая в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю деятельность на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из образованных молекул нуклеиновой кислоты и белков. Накопление вирусных частиц приводит к выходу их из клетки путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается и она гибнет, а вирусы начинают проникать в другие клетки.
Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, как набор генов, бездействуют, пока не найдет себе пристанище в живой клетке.
Вирусы поражают все живые организмы – растения, животных и человека и вызывают заболевания.
В настоящее время описано более 1 000 различных видов вирусов. Вирусы как возбудители заболеваний человека, животных и растений известны с глубокой древности.
В 1916 году канадский бактериолог Феликс Д’Эрелем описал вирусы бактерий – бактериофаги. Они стали важнейшим объектом исследования в молекулярной биологии. Бактериофаги или фаги, способны проникать в клетки бактерий и разрушать их. Вирусы бактерий имеют головку, содержащую ДНК и хвостовую часть с хвостовыми нитями. Бактериофаги напоминают по своему строению шприц. Фаг частично растворяет клеточную стенку и мембрану бактерии, вводит полый стержень в клетку и за счет сократительной реакции впрыскивает свою ДНК в ее клетку. Геном бактериофага попадает в цитоплазму, а оболочка остается снаружи. Молекула ДНК вирусов может встраиваться в геном клетки хозяина и существовать так долгое время.
Встречаются более 500 видов вирусов у животных, вызывающих такие болезни как ящур, чуму свиней и птиц, инфекционную анемию лошадей, птичий и свиной грипп и другие. Вирус ящура распространяется со скоростью цепной реакции, способен разрушить животноводство в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000 года в Великобритании, когда вирус ящура поразил крупный рогатый скот в этой стране. В настоящее время от вируса птичьего гриппа погибает огромное количество диких и домашних птиц во многих странах мира.
Известно более 300 видов вирусов, вызывающих болезни у растений, такие как мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и другие.
Более 500 видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека, такие как грипп, свинку, полиомиелит, бешенство, корь, СПИД и многие другие. В прошлые века вирусные инфекции носили характер опустошительных эпидемий и пандемий, охватывающих огромные территории. В Москве в XIII веке оспа уничтожила почти 80% населения. Вирусы герпеса поражают кожные покровы человека. Чаще всего он проявляется при простуде на губах. В состоянии покоя вирус герпеса может долго находиться в клетках и ждать своего часа. Заболевания вирусной природы распространены и в настоящее время.
Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания. Многие успехи вирусологии достигнуты в борьбе с конкретными болезнями – оспой, клещевым энцефалитом, бешенством, желтой лихорадкой и другими болезнями. Перед человечеством стоит множество вирусологических проблем и для их решения требуется знания разнообразных свойств и «повадок» вирусов.
Вирусные заболевания передаются двумя путями: при непосредственном контакте (контагиозный) и воздушно – капельным путем. В результате непосредственного физического контакта с больными людьми или животными передаются немногие болезни. К таким вирусным болезням относят, например трахому – болезнь глаз, очень распространенную в тропических странах, обычные бородавки и обыкновенный герпес.
Капельная инфекция – самый обычный способ распространение респираторных заболеваний. При кашле или чихании в воздух выбрасываются миллионы маленьких капелек слюны и слизи. Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди и заболеть. Гигиенические требования для защиты от капельной инфекции – пользование носовым платком и повязкой, а так же соблюдение санитарной чистоты.
Некоторые микроорганизмы, такие как вирус оспы, очень устойчивы к высыханию и сохраняются в пыли, содержащей высохшие остатки капель.
Некоторые опасные вирусы получили свое распространение в последние годы, такие как СПИД, грипп и разные его разновидности.
СПИД
В 1981 году появилось новое, ранее не известное науке заболевание, получившее название — синдром приобретенного иммунодефицита человека — сокращенно СПИД. Возбудитель СПИДа является вирус иммунодефицита человека – ВИЧ. Он имеет сферическую форму, диаметром от 100 – 150 нм. Наружная оболочка вируса состоит из мембраны, образованной из клеточной мембраны клетки-хозяина. В мембрану встроены рецепторные образования, напоминающие по внешнему виду грибы. Под наружной оболочкой располагается капсид вируса, образованный особыми белками, внутри которого находятся две молекулы вирусной РНК. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ и фермент, синтезирующий ДНК с молекулы вирусной РНК.
В первую очередь ВИЧ поражает Т – лимфоциты крови (хелперы), на поверхности которых есть рецепторы, способные связываться с белками ВИЧ. Т-лимфоциты крови обеспечивают человеку клеточный и гуморальный иммунитет. ВИЧ проникает в клетки центральной нервной системы, кишечника, клетки нейроны. В результате организм человека утрачивает свои защитные свойства и оказывается не в состоянии противостоять возбудителям разных инфекций. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7 – 10 лет.
Источником заражения СПИДом является человек – носитель вируса иммунодефицита. Это может быть больной с различными проявлениями болезни или бессимптомный вирусоноситель. СПИД передается только от человека к человеку такими способами: 1. половым путем 2. через кровь и ткани, содержащие вирус 3. от матери к плоду. ВИЧ может попасть в организм при сексуальном контакте с больным человеком, при введении внутривенно наркотиков, при переливании крови от зараженного донора. Известны случаи заражения детей во время родов и через молоко больной матери.
Несмотря на то, что вирус СПИДа обнаруживается в секретах человеческого тела (в слюне, слезе, молоке), однако нет доказательств передачи его при бытовом контакте.
В последние годы наблюдается рост количества ВИЧ – инфицированных людей в России. Преобладающее их число составляет молодежь. Проблема борьбы со СПИДом остается одной из главных для общества, для здравоохранения.
Профессор А.Н. Евстропов, Новосибирская государственная медицинская академия
Введение
Острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) — особая группа заболеваний, которая по своему удельному весу в структуре инфекционной патологии человека прочно занимает одно из ведущих мест. Более 200 вирусов могут быть причиной возникновения ОРВИ, что чрезвычайно затрудняет проведение диагностики.
Да и сам термин ОРВИ вряд ли соответствует требованиям, предъявляемым к этиологическому диагнозу инфекционного заболевания, что зачастую ведет к неоправданному или неуместному его употреблению в клинической практике, тем более, что, помимо вирусов, несколько десятков видов бактерий, хламидий, микоплазм способны поражать дыхательные пути.
Вместе с тем, на сегодняшний день сложились определенные представления об основных возбудителях ОРВИ, включающих представителей, как минимум, шести семейств, и цель настоящей публикации — познакомить практических врачей с этими данными.
Особенности строения и жизнедеятельности вирусов
Прежде чем перейти непосредственно к характеристике этиологических агентов ОРВИ, на наш взгляд, уместно вспомнить некоторые особенности строения и жизнедеятельности вирусов, этих уникальных неклеточных форм жизни, способных к абсолютному паразитизму на молекулярно-генетическом аппарате клетки, поскольку именно здесь, возможно, лежит объяснение факта способности большого числа отличных друг от друга вирусов вызывать во многом сходные клинические проявления инфекции.
Как известно, каждый отдельно взятый вирус (вирион) состоит из сердцевинной части, представленной комплексом нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и белков — нуклеопротеида и оболочки, образованной белковыми субъединицами — капсида.
У ряда так называемых одетых вирусов имеется дополнительная мембраноподобная оболочка, включающая липиды и поверхностные гликопротеины, играющие важную роль в реализации инфекционных свойств вируса, определяющие его антигенность и иммуногенность.
Жизненный цикл подавляющего большинства вирусов представляет собой ряд последовательных этапов взаимодействия его с чувствительной клеткой, в результате которых генетический материал вируса проникает в клетку.
При этом все основные процессы жизнедеятельности клетки, в первую очередь — синтез нуклеиновых кислот и белков, оказываются под контролем вирусного генома. В результате за счет ресурсов клетки создаются основные компоненты вирионов, которые после самосборки покидают ее.
Не вдаваясь в детали чрезвычайно сложного процесса репродукции вирусов, остановимся на двух этапах — начальном и конечном. Первый представляет собой адсорбцию вируса на клетке и реализуется через взаимодействие с ее специфическими поверхностными рецепторами (для орто- и парамиксовирусов таковыми являются сиализированные гликолипиды, для риновирусов — молекулы внутриклеточной адгезии 1 типа и т.д.).
Таким образом, одним из свойств, объединяющих столь разнородную группу возбудителей ОРВИ, является их способность специфически взаимодействовать с клетками различных отделов респираторного тракта человека.
Конечный этап репродукции вирусов заключается в выходе из клетки с уже истощенными ресурсами и необратимо нарушенным обменом веществ огромного количества новых вирионов, которые вновь репродуцируются в интактных клетках. В результате — массовая гибель клеток респираторного тракта с проявлениями характерных для этого клинических симптомов, явлений общей интоксикации и всего того, что вкладывается врачами в понятие ОРВИ.
Как видно из данных, представленных в таблице 1, основными возбудителями ОРВИ человека являются представители шести семейств вирусов, краткая характеристика которых предлагается Вашему вниманию.
Семейство Ортомиксовирусы
Данное семейство включает наряду с прочими вирусы гриппа человека. С клинической точки зрения, включение гриппа в число ОРВИ вполне законно, поскольку это полностью соответствует проявлениям заболевания.
Однако способность данных вирусов вызывать глобальные вспышки — эпидемии и пандемии — давно уже вывела грипп в отдельную нозологическую единицу среди прочих ОРВИ, а проблема гриппозной инфекции, как и предсказывал академик В.М. Жданов перешла с человечеством в 21 век.
Позволим себе остановиться лишь на двух моментах проблемы гриппозной инфекции. Прежде всего — это уникальная способность вирусов гриппа А к изменению антигенной структуры поверхностных белков гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N).
Эти изменения могут быть точечными (дрейфовыми) либо кардинально меняющими антигенную структуру гемагглютинина или нейраминидазы (шифтовыми).
В результате первого варианта изменений человечество практически каждые 2-3 года сталкивается с измененным вариантом вируса гриппа А, в результате второго — появляется новый антигенный вариант вируса с интервалом в полтора-два десятилетия, и тогда на планете возникает пандемия гриппа.
Кроме того, особенностью современной ситуации является одновременная циркуляция в человеческой популяции двух вариантов вируса гриппа А (Н1N1 и Н3N2) и вируса гриппа В. Все это создает большие трудности при создании вакцин и осуществлении специфической профилактики данного заболевания.
Семейство Парамиксовирусы
Представители данного семейства — РНК-содержащие вирусы, покрытые суперкапсидной оболочкой. Род Парамиксовирусы этого семейства включает 4 серотипа вирусов парагриппа человека. Наиболее характерными признаками парагриппозной инфекции являются повышение температуры, ларингиты, бронхиты.
У детей 1 и 2 типы вызывают тяжелые ларингиты с острым отеком и развитием стеноза гортани (ложный круп). Серотип 3 вируса парагриппа чаще всего ассоциируется с оражениями нижних дыхательных путей (НДП).
Другой представитель семейства парамиксовирусов — респираторно-синцитиальный вирус (РС-вирус) снискал недобрую славу одного из основных возбудителей тяжелых поражений НДП у детей первого года жизни. РС-вирусная инфекция характеризуется постепенным началом, подъемом температуры с развитием бронхитов, бронхиолитов, пневмонии.
На этом фоне возможно формирование астматического синдрома, поскольку вирус-индуцированный синцитий, содержащий вирусный антиген, может являться пусковым моментом для развития аллергической реакции.
Общей особенностью парагриппа и РС-инфекции является отсутствие стойкого иммунитета, а высокий уровень антител в крови детей не является надежной гарантией против РС-вируса. В связи с этим данные вирусы представляют особую опасность, прежде всего для ослабленных детей, а вспышки могут протекать в виде внутрибольничных инфекций.
Семейство Коронавирусы
Семейство включает 13 видов вирусов: респираторные и энтеральные коронавирусы человека и животных. Респираторные коронавирусы человека представлены 4 серотипами, их геном представлен одноцепочечной РНК.
При коронавирусной инфекции чаще всего развивается острый профузный насморк, длящийся до 7 дней без повышения температуры. Возможны головная боль, кашель, фарингит. У детей болезнь имеет более тяжелое течение (бронхиты, пневмонии, лимфоаденит шейных узлов).
Коронавирусные инфекции носят сезонный характер и распространены в основном в осенне-зимний период. Заболевание часто имеет характер внутрисемейных и внутрибольничных вспышек.
Семейство Пикорнавирусы
В состав семейства входит 4 рода. Представители родов Риновирусы и Энтеровирусы включают возбудителей ОРВИ. Это мелкие вирусы, геном которых представлен молекулой РНК.
Род риновирусов является одним из самых многочисленных в царстве вирусов и содержит на сегодняшний день 113 серотипов. Считается, что риновирусы повинны не менее чем в половине всех случаев простудных заболеваний у взрослых.
Продолжительность болезни обычно не превышает 7 суток. У детей возможна лихорадка, у взрослых повышение температуры наблюдается редко. Как и все ОРВИ, риновирусная инфекция встречается в основном в холодное время года, а поскольку число серотипов огромно и перекрестный иммунитет отсутствует, возможны рецидивы заболевания в одном и том же сезоне.
Вирусы Коксаки В и отдельные серотипы ЕСНО, относящиеся к роду энтеровирусов, также способны вызывать ОРЗ, протекающие с лихорадкой, фарингитом, осложнениями в виде пневмонии и поражений плевры.
Семейство Реовирусы
Геном реовирусов представлен уникальной двунитевой РНК, кодирующей 10 генов, суперкапсидная оболочка отсутствует.
Различают три серотипа ортореовирусов, которые при воздушно-капельном пути передачи наиболее часто инфицируют новорожденных, детей до 6-месячного возраста, реже взрослых и после первичной репродукции в эпителии слизистой полости рта и глотки поражают респираторный тракт.
В связи с тем, что проявления реовирусной инфекции весьма разнообразны, этиологический диагноз можно поставить только на основе лабораторных тестов.
Семейство Аденовирусы
В отличие от предыдущих групп возбудителей ОРВИ геном аденовирусов представлен линейной молекулой двунитевой ДНК. Среди аденовирусов человека выявлено 47 серотипов, которые объединены в 7 групп. Некоторые серотипы аденовирусов (указаны в таблице) способны вызывать заболевания, характеризующиеся воспалением зева, увеличением миндалин, явлениями лихорадки и общего недомогания.
Иногда в процесс вовлекаются нижние дыхательные пути с развитием пневмонии. Поскольку аденовирусная инфекция может передаваться не только воздушно-капельным путем, но и при купании в бассейнах, возможны наряду с осенне-зимними, и летние вспышки этой инфекции.
Другой особенностью аденовирусов является их способность длительно сохраняться (персистировать) в клетках миндалин, в связи с чем аденовирусная инфекция у некоторых пациентов может принимать хроническую форму и длиться в течение ряда лет.
Заключение
В настоящее время, к сожалению, существует значительный разрыв между возможностями диагностики респираторных вирусных инфекций, предоставляемыми современными методами вирусологии и молекулярной биологии, и уровнем реализации этих возможностей в наших практических лабораториях.
Открытой проблемой остается также этиотропная терапия ОРВИ, поскольку арсенал лекарственных средств, активных против респираторных вирусов, на сегодняшний день ограничен.