Основы вирусологии Д И Ивановский 1892 г

Основы вирусологии

Д. И. Ивановский 1892 г. - открытие вирусов

Термин “вирус” означает “яд”. Вирусы - это неклеточные системы живых существ, которые отличаются своими малыми размерами, отсутствием в вирионе белоксинтезирующих и энергогенерирующих систем, а также облигатным внутриклеточным паразитизмом.

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. Нуклеиновая кислота только одного типа- или ДНК (ДНКвирусы) 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- синтезирующих систем, в связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами. 6. Средой обитания вирусов являются живые клеткибактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной - вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.

Принципы классификации вирусов (1) Тип нуклеиновой кислоты, ее структура, стратегия репликации (2) Размеры, морфология, симметрия вириона, число капсомеров, наличие суперкапсида. (3) Наличие специфических ферментов, особенно РНК- и ДНК-ПОЛИМЕРАЗ, нейраминидазы (4) Чувствительность к физическим и химическим агентам, особенно к эфиру (5) Иммунологические свойства (6) Естественные механизмы передачи (7) Тропизм к хозяину, его тканям и клеткам (8) Патология, формирования включений (9) Симптоматология заболеваний.

Структура вирусов A – простой (“голый” вирус) B – сложный (“одетый”) вирус

Строение вирусов

Спиральный тип симметрии Вирусы мозаичной болезни табака

Кубический (икосаэдрический) тип симметрии

Комбинованый (смешанный) тип симметрии

Химический состав вируса Нуклеиновая кислота (ДНК / РНК) Белки Липиды (фосфолипиды, гликолипиды) Гликопротеиды

Вирусные белки : • геномные – нуклеопротеиды; • белки капсидной оболочки; • белки суперкапсидной оболочки • а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой); б) ферменты (могут разрушать мембраны); в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию); г) элементы клетки хозяина.

Липиды (15 -35 %) содержатся в сложных вирусах и входят в состав суперкапсидной оболочки, образуя ее двойной липидный слой. Они: - стабилизируют вирусную оболочку - обеспечивают защиту внутренних слоев вирионов от гидрофильных веществ внешней среды - принимают участие в депротеинизации вирионов. Липопротеиды - комплекс липидов клеточной мембраны и вирусных суперкапсидных белков, которые они приобретают при выделении из клетки во время репродукции.

Молекулы углеводов входят в состав гликопротеинов, гликолипидов, достигая 3, 5 -9 %. Они играют важную роль, обеспечивая защиту соответствующих молекул от действия клеточных протеаз.

Типы вирусной инфекции При *продуктивной инфекции вирус функционирует в клетке автономно, а его репродукция происходит независимо от репродукции клеточного генетического аппарата. При этом образуется новое поколение вирулентных вирусов. Если цикл репродукции вирусов блокируется на одной из стадий, а инфекционные вирионы не образуются, такой тип взаимодействия обозначают как *абортивный. *Вирус-индуцированные трансформации -когда с клеткой взаимодействуют онкогенные РНКсодержащие вирусы (ВИЧ), нуклеиновая кислота интегрируется в клеточную хромосому и существует там в виде провируса. В результате может произойти изменение наследственных свойств клетки. Такой тип взаимодействия называют вирогения. Вирусы, которые вызывают вирогению, принадлежат к группе умеренных.

Основные методы культивирования вирусов 1. В организме лабораторных животных (биологический метод). 2. В куриных эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают в инкубаторе 7— 10 дней, а затем используют для культивирования. 3. В клеточных культурах — основной метод.

Идентификация вирусов Наличие и биологическую активность вирусов определяют по эффектам, наблюдаемым на животных моделях (повышение температуры тела, появление характерных клинических при знаков, гибель и т. д. ), куриных эмбрионах и на клетках (в культурах). Под воздействием конкретных вирусов возможно изменение морфологии, роста, репродукции клеток либо их разрушение. Факт размножения вирусов в чувствительных клетках in vitro определяют по цитопатическим эффектам (в том числе бляшкообразованию, тельцам включений), феномену гемадсорбции, «цветной реакции» . Цитопатический эффект вирусов

Цитопатические эффекты вирусов - оценивают при микроскопии клеточных культур. По степени поражения клеток выделяют вирусы с высокой или умеренной цитопатогенностью. Размножение вирусов в культурах клеток сопровождается нарушениями морфологии клеток монослоя. Некоторые вирусы вызывают характерные цитопатические изменения, что (с учётом клинической картины заболевания) позволяет быстро поставить предварительный диагноз. Например, размножение парамиксовирусов (вирусы кори, паротита, PC-вирус) сопровождается появлением характерных гигантских многоядерных клеток; аденовирусы вызывают образование скоплений больших круглых клеток, а при репродукции герпесвирусов клетки округлой формы диффузно располагаются по всему монослою.

«Бляшками» называют негативные колонии — участки разрушенных клеток, выглядящие как зоны просветления на монослоях клеток, покрытых слоем агара. В некоторых случаях дозу и цитопатогенность вируса выражают в бляшкообразуюших единицах (БОЕ). Тельца включений. Многие вирусы вызывают появление в заражённых клетках характерных образований — скоплений вирусных белков или частиц, видимых в световой микроскоп. Тельца включений могут располагаться как в цитоплазме, так и в ядрах клеток. Характерные ядерные включения формируются в клетках, зараженных вирусами герпеса (тельца Каудри), цитомегалии и полиомы, аденовирусами, а цитоплазматические включения — вирусами оспы (тельца Гварниери и Пашена), бешенства (тельца Бабеша-Негри) и др.

Цветная реакция В культуральную среду, используемую для поддержания клеток, вносят индикатор. Рост клеток сопровождается накоплением метаболитов, сдвигом р. Н среды и изменением окраски индикатора. Заражение культур вирусом резко ингибирует клеточный метаболизм, и среда сохраняет первоначальный цвет.

Учение об инфекции

1. Инфекция. Формы инфекционного процесса. Инфекция ≠ инфекционная болезнь Инфекция - взаимодействие патогенного (болезнетворного) микроорганизма и восприимчивого (чувствительного) хозяина в определённых условиях внешней среды. Инфекционный процесс - совокупность физиологических и патологических реакций, развивающихся в макроорганизме в процессе инфекции. Инфекционная болезнь - крайняя степень проявления инфекционного процесса, когда образуется патологический очаг и появляется специфическая клиническая симптоматика.

ПАРАЗИТИЗМ (греч. parasitos тунеядец, нахлебник) • Форма антагонизма, при которой микроорганизм использует макроорганизм как источник питания и объект постоянного или временного обитания.

МУТУАЛИЗМ (лат. mutualis взаимный, обоюдный) • Форма взаимовыгодного сосуществования микро- и макроорганизма (например, бактерии кишечной микробиоты и организм).

КОММЕНСАЛИЗМ (лат. commensalis сотрапезник) * Форма взаимоотношения микро- и макроорганизма, при котором жизнедеятельность микроорганизмов в макроорганизме не наносит последнему вреда (пример: нормальная микробиота кожи, слизистых оболочек).

ВИДЫ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ВОЗБУДИТЕЛИ ПРОСТЕЙШИЕ ГРИБЫ БАКТЕРИИ ВИРУСЫ ПРИОНЫ

Инфекции (по происхождению): * Экзогенные (проникновение патогенного микроорганизма извне – от больных или бактерионосителей, из окружающей среды с водой, пищей, воздухом, почвой) *Эндогенные (оппортунистические) (вызываются условнопатогенными микроорганизмами – представителями нормальной микрофлоры организма в результате снижения резистентности макроорганизма (переохлаждение, травма, оперативные вмешательства, иммунодефицитные состояния).

Инфекция (по локализации возбудителя): * Местная (очаговая) –возбудитель локализуется в 1 органе/ткани и не распространяется по организму (пример: при ангине Streptococcus pyogenes находится на слизистой оболочке миндалин). * Генерализованная – возбудитель распространяется по организму через лимфу (лимфогенный путь) или через кровь (гематогенный путь).

БАКТЕРИЕМИЯ, ВИРУСЕМИЯ * Наличие в крови бактерий и/или вирусов без признаков их размножения. * Один из этапов развития ряда ИП.

С Е П С И С (греч. sepsis гниение) Тяжелая генерализованная форма ИП. Обусловлена размножением микроорганизмов в крови и других биологических жидкостях организма. СЕПТИКОПИЕМИЯ (греч. sepsikos - гнилостный, pyon-гной, haimaкровь) Инфекционный процесс, характеризующийся вторичным развитием гнойных очагов в тканях и органах пациентов с сепсисом.

Инфекция (по числу возбудителей и динамике их действия): *моноинфекция –вызывается патогеном 1 вида *смешанная (микст – инфекция) –одновременное заражение ≥ 2 патогенами *реинфекция - повторное заражение тем же возбудителем после выздоровления) *суперинфекция – повторное заражение тем же возбудителем до выздоровления *вторичная инфекция - другой возбудитель на фоне развившегося первичного заболевания, экзогенная и эндогенная (чаще возникает, вызывается условнопатогенными м/о, пример – стафилококковая пневмония при гриппе).

Инфекции (по длительности течения): * Острые -протекают непродолжительное время (дни, недели)( пример : грипп, холера, чума) *Хронические - протекают длительно (несколько месяцев, лет) (пример: бруцеллёз, туберкулёз, сифилис) * ремиссия * рецидив При неэффективном лечении острые инфекции могут переходить в хронические (пример: гонорея)

Инфекции (по течению): *манифестное течение–характеризуется определёнными клиническими проявлениями (симптомокомплексом) и циклическим течением. *бессимптомное (атипичное, стёртое) течение – без характерного симптомокомплекса.

Бессимптомные инфекции: *латентная – патоген длительное время находится в организме (персистирует), но не проявляет своего патогенного действия (например, палочка Коха персистирует в ткани лёгкого человека). Возбудитель НЕ выделяется во внешнюю среду. При снижении резистентности организма латентная инфекция может переходить в манифестную форму. *бактерионосительство - длительное или кратковременное пребывание возбудителя в организме здорового человека. При бактерионосительстве происходит выделение патогена во внешнюю среду (брюшной тиф, дифтерия, стафилококковая инфекция).

Медленные инфекции Характеризуются персистенцией патогена, при этом имеет место очень долгий инкубационный период (несколько месяцев или лет), после которого медленно, но неуклонно развиваются симптомы заболевания, которое всегда заканчивается летально (ВИЧ- инфекция, проказа (лепра))

Инфекции (по источникам заражения): *антропонозные – источник заражения –человек (ВИЧ -инфекция, сифилис) *зоонозные – основной источник заражения – животные (бешенство, сибирская язва, бруцеллёз) *сапронозные – источник заражения -объекты внешней среды (почва, вода), в которых обитают сапрофиты (столбняк, газовая гангрена, лептоспирозы).

СТАДИИ ИНФЕКЦИОННОГО ПРОЦЕССА ИНКУБАЦИОННАЯ ПРОДРОМАЛЬНАЯ ОСТРАЯ ЗАВЕРШЕНИЯ ВЫЗДОРОВЛЕНИЕ ПОЛНОЕ НЕПОЛНОЕ СМЕРТЬ ОРГАНИЗМА

ИНКУБАЦИОННЫЙ ПЕРИОД (лат. incubo покоюсь, “высиживаю потомство”) • Интервал времени от инфицирования макроорганизма до появления первых клинических признаков болезни (несколько часов (грипп) – несколько месяцев (гепатит В).

ПРОДРОМАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (греч. prodromos предтеча) * Этап ИП от появления первых клинических неспецифических проявлений болезни до полного развития её симптомов (1 -3 сут. -10 сут).

Период острых проявлений болезни. Характеризуется развитием типичных для данной болезни признаков. Они зависят от: от • специфических патогенных свойств возбудителя • характера ответных реакций организма

Варианты передачи возбудителя: 1. Горизонтальный (воздушно-капельный, фекальнооральный, контактно-бытовой, половой, трансмиссивный) 2. Вертикальный (от матери плоду трансплацентарный или во время родов) 3. Артифициальный (ятрогенный) (искусственный, рукотворный) – передача возбудителя при инструментальном обследовании, при оперативных вмешательствах (гепатиты, СПИД)

Основные пути горизонтальной передачи инфекции и их характеристика Фекально-оральный Пути распространения инфекций Этим путем передаются все кишечные инфекции. Микроорганизм с калом, рвотными массами больного попадает на пищевые продукты, воду, посуду, а затем через рот в желудочно-кишечный тракт здорового человека Воздушно-капельный Этим путем распространяются все вирусные заболевания верхних дыхательных путей. Вирус со слизью при чихании или разговоре попадает на слизистые верхних дыхательных путей здорового человека. Контактный (контактно-бытовой) Инфицирование происходит от больного человека, бактерионосителя, при непосредственном контакте или через инфицированные предметы обихода. Трансмиссивный (через укусы насекомых) Характерен для кровяных инфекций. Переносчиками этой группы заболеваний служат кровососущие насекомые: блохи, вши, клещи, комары и т. п. Половой Этим путем происходит заражение большинством венерических заболеваний при тесном общении здорового человека с больным

Основные участники инфекционного процесса: 1. Возбудитель (патогенность, вирулентность) 2. Хозяин (восприимчивость) 3. Факторы среды(физ. , хим. , биол. , социальные)

ПАТОГЕННОСТЬ – способность м/о вызывать ИП у 1 или нескольких видов хозяина. *видовой признак (присущий представителям одного и того же вида возбудителя). *закреплён в геноме микроба и, следовательно, передается по наследству. Патогенность обеспечивает: 1) Проникновение микроорганизма в макроорганизм (инфективность). 2) Размножение в нём. 3) Развитие определенной болезни с патогенезом, характерным для данного возбудителя.

Мера патогенности - вирулентность (фенотипическое свойство) ВИРУЛЕНТНОСТЬ (лат. virulentus ядовитый) • степень болезнетворности данного микроорганизма.

Количественная оценка вирулентности штамма DLM (Dosis letalis minima) - min кол-во клеток м/о, способное вызвать гибель 95% животных восприимчивого вида в заданных условиях. LD 50 - кол-во бактерий, вызывающее гибель 50% животных. DCL (Dosis certa letalis)- смертельная доза, вызывающая гибель 100% инфицированных животных.

Факторы патогенности 1. Факторы адгезии 2. Факторы инвазии 3. Факторы колонизации 4. Факторы агрессии

Адгезия: Адгезия -способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Гр(+) м/о – адгезины – белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки Гр (-) м/о – адгезия за счёт пилей

Инвазия Инвазивность -способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространяться по его тканям и органам. Связана с продукцией ферментов (например, гиалуронидаза, нейраминидаза и др. )

Агрессия Агрессивность - способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма. К факторам агрессии относятся: *протеазы – ферменты, разрушающие иммуноглобулины; *коагулаза – фермент, свертывающий плазму крови; *фибринолизин – растворяющий сгусток фибрина; *лецитиназа – фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток.

ТОКСИНЫ *Экзотоксины *Эндотоксины

Сравнительная характеристика токсинов бактерий Экзотоксины Эндотоксины (ЛПС грамотрицательных бактерий) 1. Выделяются микроорганизмом в среду 1. Прочно связаны с клеткой, освобождаются при разрушении бактерий 2. Белки 2. Гликолипидно-протеиновый комплекс 3. Термо. ЛАБИЛЬНЫ (60 -80ºС, 10 мин. ) 3. Термо. СТАБИЛЬНЫ (120ºС, 30 мин. ) 4. Высокотоксичны 4. Слаботоксичны 5. Органо-, цитотропны 5. Не обладают избирательным действием на клетки 6. Активные антигены, высокая иммуногенность 6. Слабые антигены 7. Легко обезвреживаются (0, 3 -0, 4% раствор формалина 40ºС –>анатоксины) 7. Трудно обезвреживаются (трихлоруксусной кислотой) 8. Образуют как Гр+, так и Гр- бактерии 8. Образуют Гр- бактерии

Механизмы действия экзотоксинов Мишени действия токсинов Механизм действия Тип токсина токсинов ЦПМ Повышение проницаемости мембраны Гемолизины, лейкоцидин Рибосомы Блокирование синтеза белка в клетке Цитотоксины (энтеротоксины) Ферменты клеток Активация клеточной аденилатциклазы Энтеротоксины Блокирование передачи нервных импульсов Нарушение межклеточных Нейротоксины Медиаторы межклеточного Эксфолиатины, эритрогенины Вид микроорганизма- продуцента Staph. aureus, Clostr. perfringens, Strept. pyogenes, Clostr. tetani Cor. diphtheriae, S. dysenteriae, Staph. aureus, Clostr. perfringens E. coli, Salm. typhimurium, Vibrio cholerae, Yers. enterocolitica Clostr. tetani, Clostr. botulinum Staph. aureus, Strept. pyogenes