Основные свойства вирусов.

Основные свойства вирусов, по которым они отличаются от всех других живых существ следующие:

1. Ультрамикроскопические размеры.

2. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа- ДНК или РНК.

3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4. Вирусы размножаются путём воспроизводства себя из собственной геномной нуклеиновой кислоты. Другие организмы способны к росту и размножаются путём бинарного деления.

5. У вирусов отсутствуют собственные системы мобилизации энергии.

6. У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

7. Являются абсолютными внутриклеточными паразитами.

Средой обитания вирусов являются бактерии, клетки растений, животных и человека.

Вирусы – это особое царство ультрамикроскопических размеров организмов, обладающих только одним типом нуклеиновых кислот, лишённых собственных систем синтеза белка и мобилизации энергии, являющиеся абсолютными внутриклеточными паразитами.

Существует другой взгляд на вирусы: «вирусы рассматривают как генетические элементы, одетые в защитную оболочку и способные переходить из одной клетки в другую».

Вирусы размножаются только внутриклеточно, поэтому необходимо было найти простые и общедоступные методы их культивирования. Крупным решением было предложение в 1932г. Р.Гудпасчура использовать для культивирования вирусов куриные эмбрионы. Окончательное решение проблемы стало возможным, после того как были разработаны способы культивирования клеток вне организма. Вначале был использован метод переживающих тканей. Он заключается в том, что в колбу, содержащую питательную среду, вносили кусочек тканей. Клетки некоторых тканей в таких условиях могут переживать(но не размножаться) до30 дней, а в них могут размножаться вирусы. К началу второй половины 20 века эпидемии полиомиелита приняли широкий и опасный характер, что требовалось принять немедленные меры для создания вакцины. Для этого  нужно было найти метод, позволяющий быстро выращивать вирусы в большом количестве.

       Для выделения культур клеток, которые можно было бы использовать при выращивании вирусов необходимо решить 4 проблемы:

I. получить в необходимом количестве свободные (т.е изолированные друг от друга) клетки;

II. создать такие условия и питательные среды, где клетки могли бы активно размножаться;

III. обеспечить условия,  при которых в культурах клеток не могли бы размножаться бактерии;

IV. определить методы для того, чтобы распознать рост вируса и идентифицировать его.

Все эти проблемы были решены. Для выделения изолированных, но жизнеспособных клеток из разрушенных тканей использовали обработку их слабым раствором трипсина. Для культивирования были предложены питательные среды, содержащие все необходимые для роста клеток питательные вещества (аминокислоты, витамины), минеральные соли. К питательным средам добавляли индикатор, по изменению цвета которого можно было судить о метаболизме клеток и их размножении. В качестве основы для размножения использовали стекло пробирок и колб. Для подавления возможного роста бактерий вируссодержащий материал перед посевом в культуры клеток обрабатывали антибиотиками.

Опыты, проведённые в 1949г.Дж. Эндерсом, Т.Веллером и Ф.Роббинсом, которые показали, что вирус полиомиелита хорошо размножается в первично-трипсинизированных культурах клеток, полученных из почек обезьян.

Разработка способов получения культур клеток позволила внедрить в практическую медицину классические методы вирусологической диагностики инфекционных заболеваний- с одной стороны, и обеспечить накопление вирусов в количествах, достаточных для производства – вакцин, с другой. Основной недостаток первично-трипсинизированных культур клеток заключается в том, что после нескольких пересевов они перестают размножаться. Искали культуры, таких клеток, которые способны размножаться бесконечно. Такими свойствами обладают опухолевые или мутантные клетки, но опухолевые клетки не используют для получения вакцин. Для этих целей используют культуры клеток, которые не содержат никаких вирусов, не обладают злокачественностью. Этим требованиям отвечают культуры диплоидных клеток.

Штаммом диплоидных клеток, называется морфологически однородная культура клеток, стабилизированная в процессе культивирования in vitro с ограниченным сроком жизни и характеризующиеся 3 фазами (стабилизации, активного роста, старения), сохранением кариотипа исходной ткани, свободным от контаминантов и не обладающий, онкогенной активностью при трансплантации хомячкам.

Типы вирусных инфекций.

Взаимодействие вирусов с клеткой может протекать по-разному и приводить к различным клиническим проявлениям. В зависимости от продолжительности пребывания вируса в организме различают 2 группы вирусных инфекций:

Ø вирусные инфекции, связанные с непродолжительным пребыванием  вируса в организме.  В данном случае заболевание протекает в форме острой инфекции, либо в виде бессимптомной  (инаппарантной). Острая инфекция, как правило заканчивается выздоровлением, формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя. Бессимптомная инфекция протекает без каких- либо проявлений и заканчивается также формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя.

Ø Вирусные инфекции, обусловленные длительным пребыванием (персистенцией) возбудителя в организме. Они подразделяются на латентные, хронические и медленные. Латентные инфекции протекают бессимптомно и могут сопровождаться либо нормальной репродукцией вируса во внешне здоровом организме и выделением его во внешнюю среду, либо сопровождаться вирусоносительством, при котором нарушен нормальный цикл вируснойрепродукции и вирус длительно персистирует в организме.

Хронические инфекции характеризуются периодическими состояниями выздоровления (ремиссии) и рецидивов (обострений).

Медленные инфекции характеризуют вирусные заболевания с продолжительным течением (иногда в течение многих лет) инкубационного периода, длительным прогрессирующим течением и заканчивающиеся тяжелыми расстройствами или чаще смертью. Типичным примером медленной инфекции является СПИД. В основе развития медленной инфекции лежат нарушения генетических, иммунологических и физиологических механизмов. Медленные инфекции могут вызывать и такие вирусы, которые обычно вызывают острые инфекции (например вирусы кори, бешенства и другие). Так вирус кори оказался возбудителем такой тяжёлой медленной инфекции, как подострый склерозирующий панэнцефалит. Известны несколько механизмов, которые обуславливают длительное нахождение вируса в организме:

1) вирус находится в дефектном состоянии, он неспособен размножаться и индуцировать эффективный иммунный ответ;

2) вирус находится в клетке в виде свободной геномной нуклеиновой кислоты, недоступной действию антител.

3) геном вируса интегрирован в хромосому клетки- мишени.

«Состояние вирусного носительства является, распространённой формой взаимодействия вируса с клеткой, а острое вирусное заболевание – лишь проявлением нарушения этого характерного равновесия».

Вирусы бактерий – бактериофаги.

Бактериофаги- вирусы бактерий. Бактериофагия – процесс взаимодействия фагов с бактериями, заканчивающийся их разрушением.

 Фаг от лат.- пожиратель бактерий. В 1896г. Эрнст Ханкин установил, что воды индийских рек обладают антибактериальными свойствами. В 1915г Фредерик Творт открыл первый вирус «пожирающий бактерии».В 1916г.Феликс Д^, Эрелль делает аналогичное открытие и вводит в научный оборот термин «бактериофаги». В 1923г. Профессор Георгий Элиава создает в Тбилиси Институт микробиологии и вирусологии. В 1925г. Четыре пациента с диагнозом «бубонная чума» успешно вылечены. Приоритет открытия фагов принадлежит Ф. Д^, Эреллю. Занимаясь,  изучением дизентерии он задумался,   над вопросом: почему возбудитель этой болезни, высевающийся в её  начале в очень большом количестве, в конце заболевания очень часто  перестаёт выделяться? Заподозрив здесь действие какого-то агента, Д^, Эрелль решил его обнаружить. С этой целью к свежей бульонной культуре дизентерийной палочки он стал добавлять по несколько капель фильтрата испражнений больного.

Д^, Эрелль обнаружил этого агента по его способности разрушать дизентерийные бактерии. При добавлении к мутной бульонной культуре он вызывал её просветление, при добавлении к культуре, засеянной на плотную среду, появлялись прозрачные (стерильные) пятна – колонии. Способность вызывать такие пятна и размножаться при повторных посевах дали    основание считать его корпускулярным агентом. Д^, Эрелль назвал его, выделенный из кишечника пожиратель бактерий.

Бактериофаги встречаются везде, где есть бактерии - в почве, воде, кишечном тракте человека и животных, в гнойных выделениях и т.п. Особенно много их в сточных водах. Жизнь фагов связана с микробной клеткой, так как она их естественная среда обитания. У фагов биологические особенности, как и у вирусов. Их геном, представлен либо ДНК, либо РНК и заключён в белковую оболочку (каспид).

Крупные фаги имеют головку и хвостик как у кишечной палочки. Головка с помощью воротника и зонтика связана с хвостиком. Хвостик имеет сложное строение- стержень, заканчивающийся пластиной с шипами. Хвостик снабжён белковым чехлом, а каждая белковая молекула содержит одну молекулу АТФ-азы и ион Са²⁺. Белок способен сокращаться. В пластине и шипах содержится лизоцим. Хвостик в своём строение, включает 6 ворсинок. У неактивного фага они свёрнуты и прикреплены к белковому чехлу. В момент адсорбции ворсинки раскрываются и обеспечивают плотное прикрепление к бактериальной клетке. Основное назначение хвостика – обеспечение адсорбции фага к клетке. В тех случаях, когда хвостик содержит белковый чехол, последний благодаря своему сокращению, обеспечивает проникновение стержня через клеточную стенку и ЦПМ. Фаги различаются по форме - нитевидные и сферические; по размерам - мелкие, средние и крупные.

Резистентность фагов.

По степени устойчивости к действию различных факторов внешней среды и химических веществ фаги занимают место между вирусами и неспоровыми бактериями. Они не инактивируются холодным водными растворами глицерина и этилового спирта. На них не действуют такие яды как цианид, фторид, хлороформ и фенол. Фаги хорошо сохраняются в запаянных ампулах и в лиофилизированном состоянии, но они легко разрушаются при кипячении, действии кислот и химических дезинфектантов, при УФ-облучении.

Жизненный цикл фагов.

Различают фаги инфекционные из них выделяют покоящиеся фаги, находящиеся вне клетки, вирулентные фаги - способные вызвать продуктивную инфекцию, умеренные фаги - способные вызвать как продуктивную, так и редуктивную инфекцию.

Жизненный цикл фага может проявляться в форме продуктивной (фаг размножается в клетке и выходит из неё), редуктивной (геном фага проникает в клетку, но размножение фага не происходит, его геном встраивается в хромосому клетки- хозяина, становится её составной частью). Фаг превращается в профаг, а клетка становится лизогенной. Клетка, несущая профаг называется лизогенной, потому, что профаг может передаваться по наследству и выйти из хромосомы вызвать инфекцию.

Абортивная инфекция – развивается, когда взаимодействие фага с клеткой обрывается на какой-то стадии и фаг погибает.