Вирусы гепатита
Гепатит С Гепати т C — это инфекционное заболевание печени, развивающееся в результате инфицирования вирусом гепатита С (HCV), который распространяется главным образом через контакт с кровью инфицированного человека. Заболевание может носить острый, или хронический характер. Главная особенность вируса гепатита С – это его генетическая изменчивость, выраженная способность к мутациям. Известно 6 основных генотипов вируса гепатита С. Однако, благодаря мутационной активности вируса, в организме человека могут присутствовать около четырех десятков подвидов HCV , правда, в рамках одного генотипа. Это один из важных факторов, определяющих персистенцию вируса и высокую частоту развития хронических форм гепатита С. Распространенность гепатита С в развитых странах достигает 2%. Число людей, инфицированных вирусом гепатита С в России может достигать 5 млн, во всем мире – до 500 млн. С каждым годом заболеваемость гепатитом С в разных странах растет. Считается, что этот рост связан с ростом наркомании: 38 -40% молодых людей, заболевающих гепатитом С, инфицируются при внутривенном введении наркотиков. Хронический гепатит С лидирует среди причин, требующих пересадки печени. Кроме того, с данным вирусом ассоциировано большое количество проявлений, непосредственно не связанных с печенью и затрагивающих кровь (напр. криоглобулинемия), почки (напр. , гломерулонефрит) и. т. п.
Молекулярная биология вируса гепатита С Структура вириона Вирионы ВГС были выделены из плазмы крови пациентов, кроме того, вирусподобные частицы были получены в результате экспрессии неструктурных белков вируса в различных клеточных культурах. Структура вириона (по данным электронной микроскопии) приведена на рис. 1. Размер вирусных частиц составляет от 30 до 80 нм, а их плотность лежит в широком интервале значений. Так, при анализе плазмы крови в градиенте плотности сахарозы или Cs. Cl и детекции РНК ВГС методом ПЦР были обнаружены и охарактеризованы две фракции вирусных частиц, а именно с низкой (1, 08– 1, 11 г/мл) и высокой (1, 22– 1, 25 г/мл) плотностью. Первые из них являются вирионами, тогда как считается, что вторые представляют собой нуклеокапсиды вируса. Полный состав зрелых частиц ВГС неизвестен, однако было показано, что они содержат вирусную РНК, окруженную основным С – белком(кор белок) а также гликопротеинами Е 1 и Е 2.
Инфекционность вирусных частиц сильно зависит от ассоциации с клеточными белками, такими как иммуноглобулины и липопротеины высокой и низкой плотности. Так, высокоинфекционные вирионы размером 60– 70 нм, характеризующиеся низкой плотностью (1, 03– 1, 1 г/мл), были выделены из плазмы крови пациентов, у которых заболевание протекает в острой стадии. Примечательно, что такие вирионы не входят в состав иммунокомплексов. Вирусные частицы высокой плотности являются менее инфекционными по сравнению с описанными выше. Они присутствуют в плазме крови при персистирующей инфекции у пациентов с изменениями уровня аланинаминотрансферазы (АЛТ). Кроме того, частицы с высокой плотностью (1, 32– 1, 34) и размером 38– 43 нм и 54– 62 нм были выделены и из плазмы пациентов с нормальным уровнем АЛТ. Следует отметить, что помимо нуклеокапсидов эту фракцию составляют и комплексы частиц с иммуноглобулинами.
Структура генома ВГС Геном ВГС (рис. 2 А) представляет собой (+) цепь РНК длиной около 9600 нуклеотидов, на 5‘ – конце которой не содержится кэпа. РНК вируса содержит одну рамку считывания, ограниченную 5‘ – и 3‘ – нетранслируемыми участками (UTR). Открытая рамка считывания кодирует полипептид, величина которого варьирует у разных изолятов вируса от 3008 до 3037 аминокислотных остатков. Нуклеотидная последовательность 5‘ – UTR высококонсервативна, и ее длина составляет 341 нуклеотид.
Компьютерное моделирование структуры и последующее биохимическое картирование показали, что вторичная структура 5‘ – UTR состоит из четырех основных доменов и псевдоузла (рис. 3 А). Главной особенностью данного участка РНК является наличие внутреннего сайта посадки рибосомы (IRES), что позволяет трансляцию генома ВГС по кэп – независимому механизму.
Структуру 3‘ – UTR можно разделить на 3 участка: короткий вариабельный участок (около 40 нуклеотидов), поли(U)/полипиримидин – последовательность и высококонсервативный участок, получивший название Х – РНК (98 нуклеотидов). Х – РНК по данным компьютерного моделирования, подтвержденных химическим и ферментативным картированием состоит из трех «шпилек» (рис. 3 Б). Роль 3'5 – UTR заключается в связывании вирусной РНК – зависимой РНК – полимеразы и обеспечении инициации репликации вирусного генома.
Белки ВГС Белковый состав ВГС представлен на рис. 2 Б. Все вирусные белки образуются в результате посттрансляционного процессинга полипротеина, образующегося в результате трансляции с единственной рамки считывания. В полипротеине эти белки располагаются в последовательности С - E 1 - E 2 - p 7 - NS 2 - NS 3 - NS 4 A - NS 4 B – NS – A – NS - B. • Кор белок: этот белок формирует вирусный нуклеокапсид. • Облочечные белки: оболочечные белки (Е 1 и Е 2) образуют нековалентно связанный гетеродимер. Оба белка интенсивно гликозилированы, в Е 1 обнаружено 5 -6 потенциальных участков N-гликозилирования, в Е 2 - 11 аналогичных участков. Отличительная структурная особенность оболочечных белков - наличие участков с высокой частотой замены аминокислотных остатков, которые называются вариабельными и гипервариабельными зонами. В Е 2 находятся две наиболее изменчивые области вирусного полипептида: HVR 1 (27 аминокислотных остатков) и HVR 2 (7 аминокислотных остатков), которые локализованы в N-концевой части Е 2 белок может существовать в двух формах: обычной и удлиненной, содержащей маленький пептид, известный как p 7, на С-конце. Оба оболочечных белка частично погружены в липидный бислой. Но большая часть их полипептидной цепи экспонирована на внешней поверхности бислоя и обладает антигенностью. • Неструктурные белки: NS 2 , NS 3, NS 4, NS 5 белки.
Молекулярная биология вируса гепатита В Гепати т В — вирусное заболевание печени, возбудителем которого является вирус из семейства гепаднавирусов. HBV – инфекция самая распространённая инфекция в мире. По данным ВОЗ, в мире насчитывается 200 млн носителей вируса гепатита В, ежегодно отмечается 2 млн летальных исходов у больных с HBV – инфекцией. Решающим фактором расширения представлений о вирусном гепатите В явилось обнаружение в 1963 г. Поверхностного антигена вируса гепатита B – HBs. Ag. Вирус гепатита В главным образом поражает клетки печени. Однако другие клетки организма, включая лейкоциты и клетки других тканей, могут содержать вирус гепатита В. вакцинации от гепатита В наблюдается обнадеживающая тенденция к снижению заболеваемости этой инфекцией.
Молекулярная биология вируса гепатита В Вирус состоит из внешней оболочки или поверхностного белка, который называется поверхностным антигеном (Hbs. Ag, известный ранее как австралийский антиген). Поверхностный белок покрывает или окружает внутренний стержень (аппарат) вируса, содержащий генетический материал (представленный в виде ДНК) и некоторые ферменты, необходимые для процесса размножения вируса гепатита В. Белковая оболочка характеризуется избыточным развитием, и ее фрагменты, попадая в кровь, являются маркерами теста на наличие поверхностного антигена. Попав в кровь, вирус легко проникает в печень, самый большой внутренний орган. Если вирусу гепатита удается избежать контакта с иммунной системой организма, и он встречается с клеткой печени (гепатоцитом), внешняя оболочка вируса прикрепляется к поверхности печеночной клетки, и генетический материал сердцевины вируса страивается в гепатоцит.
Внутри печеночной клетки происходит высвобождение ДНК и фермента ДНКполимеразы из сердцевины вируса (нуклеокапсида). Вирус гепатита В использует ресурсы клетки для того, чтобы начать синтезировать или реплицировать компоненты, необходимые для построения новых вирусов. Компоненты включают в себя: • белки внешней оболочки вируса; • два белка сердцевины вируса, включающие ядерный белок и его предшественник, называемые Hbc. Ag и HBe. Ag антигенами; • генетическую информацию, переносимую ДНК-полимеразой; • Х-протеин и несколько других, пока не идентифицированных белков и ферментов. ДНК-полимераза запускает процесс создания клеткой печени копий ДНК вируса гепатита В и, следовательно, образования большего количества вирусов. Когда клетка, наконец, выработает эти компоненты, они собираются в полный вирус, и эти вирусные копии высвобождаются в кровь. После завершения процесса сборки вируса остаются так называемые отходы в виде поверхностных белков, которые высвобождаются в кровь.
Структура вируса гепатита В Вирус гепатита В состоит из антигенов (белковых компонентов, которые иммунная система распознает как чужеродные) и ДНК. В то время как организм борется с вирусом, он продуцирует серии антител для связывания (нейтрализации) каждого белкового антигена, образуемого вирусом. Внешняя оболочка вируса состоит из нескольких белков, которые называются поверхностным антигеном гепатита В (HBs. Ag). Она окружает внутреннюю протеиновую оболочку, или нуклеокапсид, состоящую из двухкольцевой нуклеиновой кислоты, ядерного антигена (HBc. Ag) и околоядерного антигена, обычно называемого е-антигеном (HBe. Ag). Сердцевина включает генетический материал вирусной ДНК и фермент ДНК-полимеразу, который содержит основные инструкции по репликации. Когда врачи проводят обследование на наличие вирусного гепатита В, они берут кровь на анализ и определяют титры поверхностного антигена, е-антигена и антител к ядерному антигену, а также уровень вируса в крови (ДНК HBV), с целью проследить развитие HBV инфекции у данного индивидуума.
Жизненный цикл вируса гепатита Вирус гепатита В может забирать энергию и ресурсы клетки печени, которые предназначены для выработки жизненно необходимых ей веществ, и использовать их для построения новых вирусов. В результате значительно сокращается жизненный цикл клетки печени. Перед тем как погибнуть, клетка может продуцировать тысячи вирусов. Промежуток времени от момента, когда вирус присоединяется к клетке и начинает репликацию, до момента, когда клетка-хозяин погибает, может растянуться на несколько часов. Так как печеночных клеток множество, инфекционный процесс повторяется миллиарды раз в течение, в среднем, нескольких месяцев или лет, прежде чем у человека появятся какие-либо симптомы. Обычно инкубационный период длится от 30 до 180 дней, перед появлением симптомов происходит множество биохимических изменений в клетках печени или еще где-либо, которые возникают после первичного инфицирования. Когда иммунная система организма распознает присутствие вируса гепатита В, ее клетки не атакуют сам вирус, а вместо него воздействуют на инфицированные клетки печени, которые теперь играют роль «хозяина» аппарата репликации вируса. В тех случаях, когда инфицирование произошло в младенчестве или в детском возрасте, могут пройти годы и даже десятилетия, прежде чем иммунная система распознает вирус как инородное тело и начнет борьбу с ним, либо этого не происходит вовсе.
По мере того, как процесс репликации вируса охватывает все больше и больше печеночных клеток, вызывая их повреждение, окружающие клетки (фибробласты), которые формируют поддерживающую структуру для нежных клеток печени, активируются и образуют рубцовую ткань в ходе процесса, называемого фиброзом. Несмотря на то, что печень может потерять более 80% своей массы и по-прежнему регенерировать, при обширном разрастании рубцовой ткани развивается цирроз. Так как вирусы гепатита В встраиваются в ядра клеток и изменяют генетический код, возрастает риск развития рака печени. Прогрессирование и степень тяжести поражения печени у больных гепатитом В варьирует, в зависимости от пола, употребления алкоголя, любых сопутствующих инфекций, регионального штамма вируса и любых вирусных мутаций.
Молекулярная биология вируса гепатита D Гепатит D – вирусная антропонозная инфекция с парентеральным механизмом заражения, для которой характерно воспалительное поражение печени. Парентеральный вирусный гепатит D вызывается дефектным РНК-вирусом (сателлитом) вируса-помощника ВГВ с размером генома 19 нм. Относится к семейству Deltavirus. Этим вирусом на текущий момент инфицировано 15 миллионов человек в мире, большей частью взрослых. Он наиболее распространен среди инъекционных наркоманов и в странах Средиземноморья. Большинство инфицированных вирусом гепатита D, живут в Италии и в Греции, и небольшое количество — в Северной Африке.
Молекулярная биология вируса гепатита D Этот вирус является дефектным одноцепочечным РНК-вирусом. У РНКвирусов генетическая информация хранится в РНК, в то время как у клеток и у некоторых других вирусов — в ДНК. Этот вирус имеет самый маленький геном (генетический материал) среди всех известных вирусов животных. Вирус гепатита D нуждается в части вируса гепатита В — внешней оболочке ВГВ, которая называется поверхностным антигеном, — для того чтобы синтезировать свою собственную протеиновую оболочку и инкапсулировать свое генетическое ядро. Вирус гепатита D может успешно продолжать репликацию у людей, у которых содержание поверхностного антигена вируса гепатита В снизилось до неопределяемых уровней. Как и ВГВ, ВГD внедряет свой генетический материал в клетки печени и начинает себя репродуцировать. Уникальным в вирусе гепатита D является то, что он реплицируется так, как реплицируются вирусы растений. Когда весь генетический материал вируса воспроизведен в клетке-“хозяине“, вирус завершает самосборку, инкорпорируя поверхностный антиген гепатита В. После этого он высвобождается из клетки-хозяина как полноценный вирус гепатита D, способный инфицировать новые клетки.
Вирус гепатита С, взаимодействие с иммунной системой В – клеточный ответ. У пациентов в острой фазе гепатита С антитела к структурным белкам вируса обычно определяются через 6 -8 недель после инфицирования, а РНК вируса чуть раньше - через 2 -4 недели. Выработка нейтрализующих антител на оболочечные белки ВГC является одним из эффективных механизмов элиминации вируса. Показано, что в первый месяц острой фазы гепатита С, когда содержание антител незначительно, только количество кор белка увеличивается столь же быстро, как и вирусная РНК. В острой фазе антитела к неструктурным белкам определяются позже, чем антител к структурным белкам. У NS 3 белка антитела к протеазному домену образуются реже ( у 10% обследованных ), чем к АТР/геликазному домену. Эффективность гуморального иммунитета при ВГC-инфекции может быть низкой из-за устойчивости вирусных вариантов к нейтрализации антителами; медленного появления вирус-специфических антител; слабой иммуногенности белков ВГC и низких титров антител.
Т – клеточный ответ. Возможно, антивирусному Т клеточному ответу отведена центральная роль в элиминации ВГC, так как нейтрализующие антитела, по-видимому, очень часто оказываются неэффективными. Т хелперные (Th) лимфоциты распознают вирусные антигенные пептиды, представленные HLA комплексом II класса. В начале острой фазы гепатита С удается обнаружить Th лимфоциты в периферической крови на различные антигены ВГC. Пролиферативный ответ Th лимфоцитов на все структурные и неструктурные белки ВГC свидетельствует о наличие Th эпитопов во всех вирусных белках. Анализ Т клеточного ответа у пациентов в острой фазе выявил различия в интенсивности Th ответа. В острой фазе гепатита С вирус-специфические Th лимфоциты обнаруживаются как в периферической крови, так и в печени.
Вирус гепатита В, взаимодействие с иммунной системой Иммунный ответ организма на вирус гепатита В показывает, сможет ли организм успешно справиться с вирусом во время острого приступа или станет его долговременным хозяином. Существуют два типа Т-клеток, которые борются с вирусом гепатита В: Т-хелперы и Т-киллеры. Клетки Т-хелперы (HTLs) поддерживают иммунный ответ организма, высвобождая химические вещества, стимулирующие клетки Т-киллеры, а также выработку антител. Цитотоксические Т-лимфоциты (CTLs), или Т- киллеры, убивают инородные клетки, помеченные для уничтожения системой клеточного иммунитета. При активации они быстро размножаются и убивают клетки, пораженные заболеванием.
Вирус гепатита D, взаимодействие с иммунной системой Если идет одновременное инфицирование вирусами гепатита В и D, первым антителом, которое вырабатывается иммунной системой организма с целью борьбы с ВГD, является Ig. M (иммуноглобулин класса М), вслед за которым начинает вырабатываться Ig. G (иммуноглобулин класса G). Однако примерно у 15 процентов пациентов единственными признаками инфицирования ВГD может быть обнаружение только антител Ig. M на ранней, острой стадии заболевания, либо одних антител Ig. G в период реконвалесценции. Количество антител к гепатиту D, как правило, снижается до неопределяемого уровня после того, как инфекция подавлена и в крови пациента не обнаруживается никаких доказательств инфицирования вирусом гепатита D. Присутствие антигена гепатита D может быть обнаружено в сыворотке (крови) только у 25 процентов пациентов с сочетанным заражением гепатитами В и D.
Диагностика вирусных гепатитов Так как симптомы вирусных гепатитов во многом совпадают между собой и с другими вирусными инфекциями, например, с гриппом, точный диагноз больному может поставить только специалист на основании лабораторных анализов крови. Разумеется, при диагностировании вирусного гепатита учитываются и данные опроса больного, и особенности симптоматики. Основой лабораторной диагностики вирусных гепатитов служат: • знания об их возбудителях и репликации • информация о появлении и исчезновении маркеров инфицирования • современные иммунохимические и молекулярно- биологические методы детекции антигенов, антител и нуклеиновых кислот. • Лабораторная диагностика гепатита С • Лабораторная диагностика гепатита В • Лабораторная диагностика гепатита D
Спасибо за внимание!