Морфология и физиология вирусов

Вирусы образуют самостоятельное царство (Vira) и имеют следующие особенности:

1. Геном представлен одной нуклеиновой кислотой - ДНК или РНК (соответственно выделены 2 подцарства - рибовирусы и дезоксирибовирусы).

2. Неклеточное строение. Нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой - капсидом, который состоит из отдельных субъединиц - капсомеров (обычно состоит из 5-6 полипептидов). Капсид вместе с нуклеиновой кислотой образует нуклеокапсид. Такое строение имеют простые вирусы (вирусы полиомиелита, аденовирусы и др.). У сложных вирусов имеется наружная оболочка - суперкапсид, который содержит липиды, гликолипиды. Суперкапсид частично формируется за счет клетки-хозяина.

3. Отсутствие белоксинтезирующих систем (при наличии ферментов адсорбции, распространения, ДНК - и РНК - зависимых полимераз).

4. Абсолютный внутриклеточный паразитизм на генетическом уровне (в том числе возможность интеграции ДНК вируса в клеточный геном и синхронная репликация с ним).

5. Особый (дизъюнктивный) способ размножения: белки вируса синтезируются на рибосомах пораженной клетки, в других участках - нуклеиновая кислота вируса, затем происходит сборка вирусных частиц.

6. Малые размеры; мелкие вирусы (подиовирус и др.) - 25-30 нм (нанометров); средние (вирус гриппа и др.) - 50-125 нм; крупные (вирус натуральной оспы) - 150-200 нм.

7. Фильтруемость (проходят через бактериальные фильтры).

8. Кристаллизабельность (очищенные от балластных веществ внеклеточные вирусы, вирионы, способны образовывать кристаллы).

9. Форма вириоиов (различают палочковидные - у вируса бешенства и др., в виде многогранника, икосаэдр - у аденовирусов, кубоидальной формы - у вируса натуральной оспы, шаровидной - у вирусов гриппа, головчатые (сперматозоидоподобные) - бактериофаги).

Культивирование вирусов также имеет особенности. Их культивируют на активно размножающихся клетках с повышенной активностью метаболизма. Использую следующие живые системы. В организме лабораторных животных: обычно заражают мышей (взрослых и сосунков), кроликов, обезьян (внутримышечно, интраназально, внутрибрюшинно, интрацеребрально, на роговицу). На 9-12-дневных куриных эмбрионах: чаше культивируют на эмбрион-аллантоисной оболочке, реже - в аллантоисной или амниотической подсети. На культуре клеток: чаще используют однослойные культуры ткани из активно размножающихся клеток. Клетки выращивают на естественных питательных средах (эмбриональных экстрактах, лошадиной, человеческой сыворотке), ферментативных гидролизатах белков (триптический гидролизат лактальбумина), на синтетических средах (например, на среде 199, состоящей из 63 компонентов, в том числе аминокислот, витаминов, глюкозы, солей, человеческой сыворотки, индикатора фенолового красного). Используют следующие типы культур клеток: первично- трипсинизированные (обычно фибробласты куриного эмбриона; они не перевиваются и их надо всегда готовить ех tempore; недостатком является такаю их нестандартность); перевиваемые (одинаковы во всех лабораториях, так как являются определенным клоном клеток, например, клетки из портальных тканей - амниона человека, почек эмбриона свиньи; клетки из опухолевых тканей - HeLa (клетки рака шейки матки), НЕр-2 и др.; недостатком этой группы является то, что клетки часто спонтанно перерождаются, становятся атипичными, полиплоидными, а также бывают спонтанно заражены латентными вирусами и ми-коплазмами); полуперевиваемые диплоидные (например, диплоидные клетки легких человека; они стабильны, спонтанно не перерождаются, не загрязнены вирусами и микоплазмами).

Различают следующие формы вирусных инфекций. Абортивная инфекция (происходит в невосприимчивом иммунном организме): вирус либо не проникает в клетку, либо после проникновения погибает и выталкивается из клетки. Продуктивная инфекция: вирус адсорбируется на чувствительных клетках и проникает в клетку путем погружения её мембраны с вирусом внутрь, в цитоплазму клетки (виро -рексис); в образовавшейся фагосоме нуклеиновая кислота вируса освобождается от белковых оболочек ("раздевание вируса"); после окончательного раздевания проникшая в клетку нуклеиновая кислота вируса переключает функционирование клеточного генома и соответствующих метаболических систем клетки на репродукцию вируса; образованные вирусные частицы выходят из клетки и внедряются в соседние клетки. Часто такое взаимодействие заканчивается гибелью клетки, этот процесс обозначают как цитопатическое действие (ЦПД). Ранним признаком ЦПД является прекращение митозов; клетка временно набухает, затем деформируется, сморщивается, становится более интенсивно окрашиваемой, отслаивается от стекла (в культурах) и погибает. Иногда перед гибелью клетки образуют симпласты (слившиеся многоядерные клетки). Вирогения: проникшая в клетку нуклеиновая кислота вируса встраивается (интегрирует) в ДНК клетки-хозяина (как в случае умеренного фага) и в форме провируса существует в клетке и передается её потомству. Явление вирогении характерно как для ДНКовых,так и для РНКовых вирусов, так как последние обладают ферментом обратной транскриптазой (например, ретровирусы).

В основу современной классификации вирусов положен ряд признаков, в том числе: тип нуклеиновой кислоты, число капсомеров, наличие суперкапсида, чувствительность к эфиру, круг восприимчивых хозяев, патогенность, географическое распространение и др.

Особенности противовирусного иммунитета. Невосприимчивость к вирусным инфекциям может быть обусловлена следующими факторами. Факторы естественной резистентности: клеточная ареактивность (как результат филогенеза человек невосприимчив ко многим вирусным болезням животных и растений); ингибиторы - вещества мукопротеидной или липопротеидной природы, структурно идентичные рецепторам чувствительных клеток (они свободно циркулируют в крови, других жидкостях и блокируют взаимодействие вируса с клеткой); комплемент участвует в формировании специфического (иммунного) противовирусного ответа (лизоцим и другие гуморальные факторы защитной роли не играют); фагоцитоз носит незавершенный характер, однако лейкоциты, в которые проник вирус, продуцируют интерферон; интерферон синтезируется клеткой после проникновения вируса,он неспецифически ингибирует репродукцию любых вирусов, нарушая синтез вирусных белков на рибосомах (в организме человека активен лишь человеческий интерферон, который продуцируют человеческие лейкоциты, иди генно-инженерный интерферон - реаферон, продуцируемый кишечной палочкой, в геном которой введен ген человеческого интерферона; интерферон широко применяют для лечения и экстренной профилактики вирусных инфекций); лихорадка (повышенная температура нарушает репродукцию вирусов); возрастной фактор (имеет значение, например, при ротавирусной инфекции, которой чаще болеют дети); эндокринные факторы (гипофункция многих желез внутренней секреции отягощает течение вирусных инфекций); факторы выделительной системы (способствуют освобождению организма от вирусов); формирование внутриклеточных включений, возможно, оказывает защитное влияние (тельца Гварниери при натуральной оспе, тельца Бабеша-Негри при бешенстве).

Особенности приобретенною противовирусного иммунитета в одних случаях обусловливают стойкую невосприимчивость (например, после кори), в других - кратковременную (после риновирусной инфекции). Антитела действуют только на внеклеточно расположенные вирусы (поэтому лечение противовирусными иммуноглобулинами проводят в ранние сроки, пока основная часть вирусов не проникла в клетки). Клетки, в которые проникли вирусы, синтезируют вирус-зависимые антигены и становятся чужеродными для организма, что ведет к их уничтожению Т-киллерами. В защитных реакциях имеет значение также местная резистентность клеток (например, у человека, невосприимчивого к полиомиелиту, клетки нервной ткани и желудочно-кишечного тракта, к которым полиовирус обладает тропизмом, становятся резистентными к вирусу). Секреторные иммуноглобулины (slgA) - основное звено местного иммунитета на слизистых оболочках. Вакцинация (вирусными вакцинами) создаёт не только специфический иммунитет в отношении отдельного вируса, но и формирует резистентность к другим вирусам (стимулируется не только выработка антител и образование Т-киллеров, но и выработка интерферона).

ЧАСТНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

П ринципы микробиологической диагностики инфекционных заболеваний.

Длительное сосуществование популяций человека и микроорганизмов в процессе эволюции привело к формированию больного количества видов микробов, способных вступать в паразитическое взаимодействие с макроорганизмом, проявляющееся в виде той или иной инфекции. Насчитывают сотни нозологических форм инфекционных заболеваний. 3 основе их классификации лежат свойства и таксономическое положение возбудителя, механизм заражения и поражаемые ткани, клинико-эпидемиологические особенности заболевания.

Различают следующие инфекции: кишечные (их возбудители попадают в организм благодаря постоянству пищевой связи человека с внешней средой), например, холера, брюшной тиф, дизентерия и др.; респираторные (инфекции дыхательных путей), например, грипп, корь, дифтерия и др.; кровяные (их возбудители при заражении попадают в кровь, которая для них является основным местом обитания в организме), например, сыпной тиф, клещевой энцефалит, вирусный гепатит и др.; а также инфекции, передающиеся контактным путем (через соприкосновение с больным, микробоносителем или предметами, контаминированными их выделениями), в частности, венерические болезни, передающиеся, в основном, половым путём, например, сифилис, гонорея, трихомониаз и др.

Микробиологическая диагностика инфекций вызванных безусловнопатогенными микробами основана на следующих принципах.

1. Обнаружение микроба (его антигенов или нуклеиновых кислот) в организме больного или его выделениях. При этом имеет значение правильность взятия материала (в зависимости от Формы, стадии заболевания, особенностей возбудителя и др.). Исследование проводят различными методами:

а) микроскопическим - микроскопия нативных и/или окрашенных препаратов (существенное
значение метод имеет при заболеваниях, возбудители которых имеют отличительные морфолого-
тинкториальные особенности, например, при туберкулезе, дифтерии, спирохетозах, протозойных
заболеваниях);

б) микробиологическим - посев материала от больного на питательные среды с последующим выделением чистой культуры и идентификацией возбудителя по морфолого-тинкториальным, культуральным, ферментативным (биохимическим), антигенным и другим свойствам (метод имеет абсолютное диагностическое значение, но у него есть ограничения при тех инфекциях, возбудите ли которых плохо иди долго растут на питательных срезах, выделение чистой культуры сопряжено с высокой опасностью заражения и т.п.);

в) экспериментальный - заражение материалом восприимчивых лабораторных животных, что позволяет в ряде случаев получить у них клинические признаки соответствующей инфекции,
учесть реакцию нейтрализации микробноготоксина, выделить чистую культуру возбудителя и
оценить её вирулентность (диагностическое значение метод имеет при обнаружении возбудителей, способных при заражении данных животных проявлять специфические патогенные свойства).

В тех случаях, когда заболевание относится к особо опасным или некоторым другим инфекциям, проводят экспресс-диагностику - быстрое обнаружение (индикацию) в исследуемом материале возбудителя или признаков его присутствия, как правило, без выделения чистой культуры. Для этого используют прямой и непрямой варианты ИФ, ИФА, РП, другие иммунные и неиммунные методы индикации. Они не заменяют исследование по классической схеме, а лишь позволяют дать быстрый ориентировочный ответ а ходе диагностики.

2. Выявление иммунного ответа организма на внедрение возбудителя. В зависимости от свойств возбудителя, формы и стадии заболевания, характера иммунного ответа используют 2 метода диагностики:

а) серологический (серодиагностика) - обнаружение в сыворотке крови (serum) специфических иммуноглобулинов (антител), вступающих в реакции иммунитета с диагностикумами из известных микробных антигенов (диагностическое значение имеет высокий титр или выравненное нарастание титра антител в сыворотках, взятых с интервалом 1-3 недели);

б) аллергодиагностика - выявление (in vivo иди in vitro) специфической сенсибилизации организма к микробным аллергенам, чаще ГЗТ, обусловленной накоплением сенсибилизированных Т-лимфоцитов (диагностическое значение имеют положительные аллергопробы у больных, которые не привиты или не перенесли данную инфекцию в прошлом).

Диагностика путём выявления иммунного ответа при многих инфекциях (особенно острых) носит вспомогательный характер. Её значение снижено рядом причин: иммунный ответ поздно (чаще не ранее 2-й недели заболевания) и лишь косвенно свидетельствует о контакте с возбудителем; выраженность ответа определяется как свойствами возбудителя, так и состоянием иммунной системы индивидума (иногда ответные реакции не выражены, отсутствуют или отмечается иммунный ответ к другому возбудителю за счёт перекрёстнореагирующих, групповых, антигенов).

Микробиологическая диагностика вирусных инфекций проводится по тем же принципам, но имеются некоторые особенности:

- при микроскопическом исследовании из-за малых размеров вирусов чаще изучают не морфологию возбудителя, а измененные в ходе вирусной инфекции клетки макроорганизма(отмечают наличие внутриклеточных включений, ЦПД, свечение ядра или цитоплазмы при иммунофлюоресцентном исследовании);

- для обнаружения вируса обычно материалом от больного заражают живую систему (культуру ткани, куриный эмбрион, животных) и наблюдают за специфическими изменениями, свидетельствующими о репродукции вируса; идентификацию вируса проводят а реакциях иммунитета с известными противовирусными сыворотками (например, в реакции нейтрализации, РТГА и др.);

- выявление иммунного ответа сводится к определению противовирусных антител в реакциях с живыми известными вирусами иди приготовленными из них инактивированными диагностикумами; ввиду невысокой антигенности вирусов антитела к ним накапливаются медленно, в небольших титрах.

Микробиологическая диагностика инфекций, вызванных потенциально- патогенными микробами имеет ряд особенностей;

- поскольку потенциально-патогенные микробы обнаруживаются у здоровых людей в составе нормальной микрофлоры, факт их обнаружения в исследуемом материале не может свидетельствовать об их этиологической роли (причинности) при данном заболевании;

- имеет значение обнаруженные в ходе диагностики количество и локализация возбудителя в организме больного, а также динамика этих показателей в ходе лечения инфекции;

- поскольку часто причиной возникновения такой инфекции является снижение антиинфекционной резистентности, данные о микрофлоре должны сопоставляться с данными о состоянии естественной резистентности и иммунного статуса больного в целом;

- для более точного суждения об этиологической роли того или иного возбудителя проводят изучение его факторов патогенности (определяют вирулентность).