ЛЕКЦИЯ 14 ВИРУСОЛОГИЯ КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ВИРУСОВ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ

ЛЕКЦИЯ 14. ВИРУСОЛОГИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ВИРУСОВ. КУЛЬТИВИРОВАНИЕ И РЕПРОДУКЦИЯ ВИРУСОВ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ВИРУСОВ. ЧАСТНАЯ ВИРУСОЛОГИЯ. Составитель: преподаватель Кузьмина Ирина Николаевна 2013 г.

ПЛАН I. Понятие о вирусологии и вирусах. II. Общая характеристика и особенности вирусов. Структура вириона (морфология), размеры вирусов; Взаимодействие вируса с клеткой; репродукция (размножение); Методы культивирования; Классификация вирусов: ДНК-содержащие: герпеса, гепатитов А, В, С, оспы; РНК-содержащие: вирусы гриппа, краснухи, бешенства, ВИЧ-инфекции; Смешанные вирусы. Краткая характеристика заболеваний, принципы лечения и профилактика вирусной инфекции.

Бактериофаги: строение, химический состав, свойства, форма выпуска и применение в медицине. Д. з. по уч. Прозоркиной стр. 22 -23, 6970, 227 -280; 2007 г. 219 -271; Черкес стр. 43 -44, 118 -130, 435 -472. III.

ПОНЯТИЕ О ВИРУСОЛОГИИ И ВИРУСАХ Вирусология (лат. Virus) – медико-биологическая наука, изучающая вирусы и вирусные заболевания. Основоположник – Д. И. Ивановский. Первое описание вирусной болезни (эпидемического паротита – свинки) дано Гиппократом. Демокрит и Аристотель описали бешенство (водобоязнь). В конце 18 в. Дженнер применил метод оспопрививания. В 1892 г. Гамалея наблюдал явление бактериофагии, д’Эрелль открыл и назвал бактериофаги – пожиратели бактерий.

Вирусы (Царство Vira) – мельчайшие организмы не имеют клеточного строения и белоксинтезирующей системы, обладают собственным геном, способным к воспроизведению в клетках всех видов организмов. Хранение генетической информации является функцией нуклеопротеида. Вирусы являются облигатными внутриклеточными паразитами, хорошо приспосабливаются к меняющемся условиям окружающей среды, обладают наследственностью и изменчивостью. Вироиды – инфекционные молекулы, кольцевой ДНК, весьма близкие внехромосомным генетическим элементам бактерий – плазмидам. Прионы – инфекционная белковая частица очень маленького размера

ВИРУС, ИНТЕГРИРОВАННЫЙ В КЛЕТОЧНЫЙ ГЕНОМ, НАЗЫВАЕТСЯ ПРОВИРУС. При этом вирусная частица может стать неактивной, иногда остается в клетке очень долго, ничем не выдавая своего присутствия. Такие бессимптомные, скрытые инфекции называются латентными. Неблагоприятные для организма воздействия холодом, рентгеновскими лучами, химическими веществами и т. п. может возбудить их агрессивность. Возможны периодические реактивации с переходом в продуктивное взаимодействие «вирус -клетка» , либо клетка трансформируется, давая начало злокачественному росту (онкогенные вирусы).

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВИРУСОВ (И ПЛАЗМИД), ПО КОТОРЫМ ОНИ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ОСТАЛЬНОГО ЖИВОГО МИРА. 1. Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие - от 20 до 40 нм. 1 мм=1000 мкм, 1 мкм=1000 нм. 2. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа или ДНК (ДНК- вирусы) или РНК (РНК-вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК. 3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению. 4. Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты. 5. У вирусов нет собственных систем мобилизации энергии и белок-синтензирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. 6. Средой обитания вирусов являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Вирусные инфекции симптомы вирусной инфекции профилактики вирусных инфекций

II. 1. МОРФОЛОГИЯ Большинство вирусов можно увидеть только с помощью электронного микроскопа (х50 тыс. раз), размеры – 15 -400 нм. Методы измерения: фильтрование через бактер-е фильтры с порами, ультрацентрифугиров-е, фотограф-е в электр-м микроскопе. По форме напоминают кубики, многогранники (икосаэдр из 60 граней), шарики, сферы, пули, палочки, булавы, нити и т. д. Размеры вирусов: • крупные – 150 -300 нм (вирус натуральной оспы); • средние – 100 -150 нм (вирус гриппа); • мелкие – 20 -25 нм (вирус полиомиелита, ящура, энцефалита).

Вирус натуральной оспы Натуральная оспа - вирусное заболевание и может передаваться от человека

Вирус гриппа Размножение вируса гриппа

Вирус полиомиелита

Вирус простого герпеса (вверху) и папилломавирус (внизу)

Химический состав вирусов: У простых (голых) вирусов (растений) – нуклеопротеид: РНК, белок. Суперкапсид (kopsa – ящик) – белковая оболочка для защиты (с шипами - пеплос). Суперкапсид – особая оболочка, организованная двойным слоем липидов и вирусными белками, покрывающая капсид (имеют сложные вирусы). У сложных (одетых) вирусов (человека и животных) – содержат ещё липиды и полисахариды (пеплос с фосфолипидами). У некоторых вирусов двунитевая ДНК (реже однонитчатая РНК) заключена в нуклеокапсид, то есть нуклеиновая кислота является носителем инфекционности и наследственной инфекции. С капсидом связаны антигенные и иммуногенные свойства, его ф-ции – защита и адсорбция.

– структурные повторяющиеся белковые субъединицы, образующие часть капсида. Способы его укладки: • изометрический, кубический (ягода малины)– у адено- и герпес-вирусов; • спиральный, винтообразный (початок кукурузы)– у вирусов гриппа; • сложный – у вирусов группы оспы и бактериофагов. Капсометры

ВИРУСЫ МОГУТ БЫТЬ В ДВУХ ФОРМАХ: внеклеточная, покоящаяся – вирион (зрелая вирусная частица); внутриклеточная, размножающаяся – изучена хуже. У вирусов есть ферменты агрессии, но нет ферментов обмена веществ. У некоторых – включения (специфические внутриклет-е вещества) – играют большую роль в диагностике. Вирусы резистентны (устойчивы): к низкой температуре, высушиванию, дезрастворам, антибиотикам, глицерину, эфиру. Вирусы чувствительны к высокой температуре. Иммунитет вырабатывается: устойчивый (после кори, оспы), неустойчивый (после гриппа), противовирусный – обусловлен клеточными и гуморальными факторами защиты. Пути передачи: воздушно-капельный, алиментарный, трансмиссивный и др. (как у инфекций).

РАЗЛИЧАЮТ ПРОСТО УСТРОЕННЫЕ (БЕЗ ОБОЛОЧКИ) И СЛОЖНО УСТРОЕННЫЕ ВИРУСЫ (С ОБОЛОЧКОЙ) Схема строения вируса гепатита А (вирус имеет однонитевую +РНК) Схема строения паповавируса (вирус имеет двунитевую кольцевую ДНК) Схема строения вируса герпеса (вирус с линейной двухнитевой ДНК) Схема строения флавивируса (вирус с однонитевой линейной плюс РНК)

Строение вириона вирион вируса гриппа

2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИРУСА С КЛЕТКОЙ: продуктивный тип – завершается образованием вирусного потомства, т. е. репродукцией; абортивный тип – не заверш-ся образованием новых вир-х частиц; интегративный тип – вирогения – характеризуется встраиванием вир-й ДНК в хромосому клетки-хозяина. У фагов – лизогения. Репродукция – размножение вирусов путём раздельного синтеза оболочки и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с последующей сборкой вирионов, т. е. разобщённый во времени и пространстве – дисъюнктивный.

СТАДИИ РЕПРОДУКЦИИ • Процесс адсорбции (прикрепление) на рецепторы вириона и клетки. Обратимая фаза, стадии: неспецифическая и специф-я. Влияют факторы: р. Н, солевой состав среды. Обычно происходит на поверхности капсида. Тропизм вируса – избирательное поражение определенных органов. • Проникновение в клетку. Способы проникновения: 1. виропексис – втягивание, т. е. инвагинация участка клеточной мембраны и образование вакуоли с вирусной частицей; 2. проникновение через оболочку и впрыскивание нуклеиновой кислоты в клетку хозяина.

• • • Дезинтеграция – «раздевание» вируса со скрытым периодом эклипса, когда невозможно определить наличие вируса никакими методами. Репликация (воспроизведение) нуклеиновых кислот и биосинтез компонентов вируса при участии ДНК или РНК клетки хозяина, используя ферменты (собственные полимеразы или клеточные). Сборка вириона. Белковые зрелые частицы сами формир-ся вокруг вирусной нуклеин-й кислоты: в цитоплазме или ядре клетки хозяина.

Выход вириона из клетки по типу: 1. взрывному – с одновременным выходом множества вирусов, при этом клетка хозяина погибает; 2. почкование – путём просачивания вирусов с суперкапсидной оболочкой. Полный цикл репродукции занимает от 56 часов (вирусы гриппа) до нескольких суток (вирусы кори). Формирование вирионов обычно короче у РНКсодержащих вирусов. •

Стадии репродукции 1 - адсорбция вируса на клетке; 2 — проникновение вируса в клетку путем виропексиса; 3 — вирус внутри вакуоли клетки; 4 — «раздевание» вируса; 5 — репликация вирусной нуклеиновой кислоты в ядре (а) или цитоплазме (б) клетки; 6 — синтез вирусных белков на рибосомах клетки; 7 — формирование вируса; 8 — выход вируса из клетки путем почкования.

МЕТОДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ВИРУСОВ • на уровне организма – используют лабораторных животных: обезьян, кроликов, хомяков, белых мышей, крыс; • в 5 -12 дневных куриных вибрионах на хорионаллантоистую оболочку или полость; • в культурах клеток и тканей (эмбриональных и опухолевых). Зависит от техники приготовления и культивирования. Типы культур: • однослойные – выращивают в стеклянных плоских колбах – посевные матрацы; • культуры суспензированных клеток; • органные культуры (чаще кусочек почки эмбриона). Вирусы размножаются только в живых клетках, не растут на искусственных питательных средах. Цель – лабораторная диагностика вирусных инфекций.

Однослойная культура клеток Незараженная Заражённая

ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ ВКЛЮЧАЮТ: выделение и идентификацию возбудителя; обнаружение и определение титров противовирусных антител; обнаружение антигенов вирусов в образцах исследуемого материала; микроскопическое исследование препаратов исследуемого материала. Забор материала. При заборе материала для исследований необходимо выполнять следующие условия: образцы следует отбирать как можно раньше либо с учетом ритма циркуляции возбудителя; материал следует отбирать в объеме, достаточном для всего комплекса исследований; образцы следует доставлять в лабораторию незамедлительно (!), при относительно кратковременной транспортировке (не более 5 сут) образцы сохраняют на льду, при более длительной - при температуре -50°С.

ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ВИРУСНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПРИМЕНЯЮТ СЛЕДУЮЩИЕ МЕТОДЫ: Вирусоcкопический. Иммунной электронной микроскопии. Вирусологический. Серологический. Иммунофлюоресцентный. Биологический. Использование ДНК-(РНК)-зондов. Цепная полимеразная реакция.

Классификация вирусов. ДНК- содержащие вирусы Семейство вирусов 1. Аденовирусы Разме ры Форма Кап сид Название вирусов Вызываемые болезни - Аденовирусы ОРЗ (ларингит, ринит), болезни глаз Сфера, икосаэдр + Вирусы гепатита В Вирус герпеса, вирус ветряной оспы, вирус опоясывающего лишая Вирус папилломы, вирус полиомы Гепатит В (сывороточный) Кератоконьюнктивит 70 -90 Многогран нм ник 2. Гепадновирусы 45 -50 нм 3. Герпесвирусы 120200 нм Сферическая + 4. Паповавирусы 45 -55 Кубическая нм - 5. Поксвирусы 200 Кубовид 450 ная 18 -25 Кубическая + Вирус осповакцины - Аденоассоциированные вирусы 6. Парвовирусы Бородавки, энцефалопатия Натуральная оспа Гастроэнтерит

аденовирус герпесвирус Парвовирусы Поксвирусы

РНК- содержащие вирусы 1. Аренавирусы 2. Буньявирусы 50300 90100 Сферические + Вирусы Ласса, Мачупо Сферические + Геморрагическая лихорадка Москитная лихорадка, энцефалит, паппатачи 3. Калицивирусы 30 -40 Палочковидная - Возбудитель геморрагической лихорадки Калицивирусы 4. Коронавирусы Эллипс + Коронавирусы Ринит, бронхит Сферические + Грипп Сферические + Кубическая - Вирусы гриппа типа А, В, С Корь, свинка (эпидемический паротит) Вирус ЕСНО, Коксаки Пулевидная + Вирус бешенства Энтерит, миозит, полиомиелит, ящур Бешенство, стоматит Многогранник Овальная + Ротавирус Вирус лейкоза ОРЗ СПИД, ВИЧ Кубическая + Вирус Синдбис Геморрагическая лихорадка, энцефалит Сферическая + Вирус желтой лихорадки, клещевого энцефалита Краснуха, денге, гепатит, энцефалит 75160 5. Ортомиксо 90 вирусы 120 6. Парамиксо 150 вирусы 230 7. Пикорнавиру- 20 -30 сы 8. Рабдовирусы 100150 9. Реовирусы 60 -80 10. Ретровирусы 80100 11. Тогавирусы 40 -70 12. Флавирусы 30 -90 Гастроэнтерит Парагрипп

Аренавирусы Калицивирусы Пикорнавирусы Коронавирусы Рабдовирусы Тогавирусы

III. БАКТЕРИОФАГИ: СТРОЕНИЕ, ФОРМА ВЫПУСКА И ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ. Бактериофаги - вирусы, поражающие бактерии. Происхождение (природа) - вирусы. Бактериофаги обладают способностью специфически проникать в бактериологические клетки, размножаться в них и вызывать их лизис (растворение). Впервые их назвал д*Эрелль и выделил «литический фактор» . Это явление наблюдали Гамалея и Туорт. В дальнейшем получены микофаги (вирусы грибов), актинофаги (вирусы актиномицетов). Б/фаги широко распространены в природе: везде, где имеются бактерии.

Морфология. Большинство бактериофагов имеют булавовидную форму головастика (сперматозоида). Состоят из головки (в ней находится нуклеиновая кислота) и хвостового отростка с нитями. Размеры- 20 -200 нм. Хвост в 2 -4 раза больше диаметра головки. Химический состав: 60% белка, 40% ДНК или РНК. Свойства б/фагов. 1. Резистентность(устойчивость) к t=-185°С до +75 С, к свету, высушиванию, замораживанию и т. д. Чувствительны к повышению температуры, кипячению, формалину, УФ-лучам.

С БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКОЙ БЫВАЮТ: -вирулентные проникают, размножаются в клетке и вызывают ее лизис; -умеренные фаги лизируют не все клетки, с частью вступают в симбиоз. В результате ДНК-фага встраивается в хромосому бактерий. Явление симбиоза микробной клетки с умеренным профагом называется лизогенией. Лизогенные культуры могут перейти в вирулентную форму. 3. Специфичность - способность паразитировать в определенном виде м/о: -поливалентные - способны лизировать родственные виды бактерии; - моновалентные - взаимодействие с бактериями определенного вида; -типовые - паразитируют с типами данного вида бактерий. 4. Пассируемость (накопляемость, устойчивость).

ФОРМА ВЫПУСКА БАКТЕРИОФАГОВ Обычно в виде таблеток с кислотоупорной оболочкой, в жидком виде (ампулы с жёлтой жидкостью), реже мази, свечи, аэрозоли. Основной способ введения – перорально (через рот). Доза бактериофага 30 -60 мл в 2 -3% растворе соды для нейтрализации действия желудочного сока. В организме сохраняется 5 -6 дней, поэтому применяют повторно. При брюшном тифе – 1 раз в день натощак, запить содовой водой, 3 р. В день до еды – при дизентерии, холере, сальмонеллёзе, стафилококковой инфекции, колибактере, синегнойном воспалении. Консервант при получении препаратов фагов – р-р хинозола. Профилактика: общие санитарно-гигиенические мероприятия, борьба с переносчиками болезней, специфические мероприятия (вакцинация и серопрофилактика – прививки и сыворотки).

Практическое использование бактериофагов. • назначают с профилактической и лечебной целью при дизентерии, брюшном тифе, паратифах, чуме; • в диагностике инфекционных заболеваний; • метод фаготипирования дает возможность устанавливать вид бактерий и тем самым выявить источники инфекций. Применение бактериофагов для лечения инфекционных заболеваний в медицине

В ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ ФАГИ ПРИМЕНЯЮТ ДЛЯ: фаготипирования бактерий, т. е. определения фаготипа по лизису штаммов бактерий одного и того же вида типоспецифическими фагами, что важно для маркировки исследуемых при эпидемиологическом анализе заболеваний с целью установления их видовой принадлежности; фагодиагностики, заключающейся в выделении фага из организма больного (например, из испражнений), что косвенно свидетельствует о наличии в материале соответствующих микроорганизмов; фагопрофилактики - предупреждения некоторых заболеваний (например, дизентерии) среди лиц, находящихся в эпидемическом очаге; фаготерапии - лечения некоторых инфекционных заболеваний, вызванных, например, шигеллами, протеем, стафилококком. Бактериофаги с целью терапии применяют местно путем аппликации на раневую или ожоговую поверхность, введением в полости (брюшную, плевральную, суставную, мочевой пузырь), через рот, а также ректально.