Virusologiya

Вирусология

Кроме внешних симптомов вирусная инфекция вызывает различного рода гистологические и цитологические изменения в больном растении. Они проявляются в аномалиях сосудистой системы и различного рода изменениях структуры клеток – от изменений структуры отдельных органелл до образования в клетке специфических вирусных включений.

Выделяют следующие основные типы вирусных симптомов:

1)Мозаика – неравномерная зеленая окраска листовой пластинки или наличия пятен желтоватого или светло-зеленого цвета.

2)Хлороз – общее или симметричное пожелтение тканей листа.

3)Некроз – отмирание тканей растений, часто является следствием мозаики или хлороза при сильном их развитии, но нередко развивается и самостоятельно. Выделяют местный некроз – развивается в местах проникновения инфекции в растение и системный (рассеянный) некроз – может проявляться на любых частях растения.

4)Деформации органов растений разнообразны и могут быть вызваны физиологическими нарушениями, которые приводят к изменению морфологии органов или всего растения. В результате нарушения координаций роста развивается морщинистость, курчавость, вздутия, искривления побегов.

5)Угнетение роста может выражаться в общей карликовости растений, укорочении междоузлий на верхушке побега.

6)Увядание наблюдается при сильном поражении сосудистой системы.

7)Израстание (пролиферация). Непосредственными причинами израстания может быть нарушение покоя пазушных и зимующих почек или перерождение и вегетативный рост генеративных органов. Сопутствующим признаком израстания является нитевидность стеблей и ростков.

8)Абортивность – опадение цветков и завязей, усыхание завязавшихся плодов или отдельных семян в плоде, бессемянность плодов.

9)Новообразования – опухоли на различных частях растения (например, разрастание жилок листа), листовидные выросты энации и др.

10)Антоцианоз – пурпурное, красно-фиолетовое или синефиолетовое окрашивание листьев или их краев, жилок, стеблей.

11)Пестролепестность – неравномерность окраски или частич-

Вирусология

ное обесцвечивание лепестков, например, у тюльпана.

В большинстве случаев у больного растения обнаруживается несколько симптомов в сочетании.

4. Особенности фитовирусов

Вирусные инфекции растений существенно отличаются от вирусных инфекций животных и микроорганизмов.

Во-первых, фитопатогенные вирусы проникают в клетки растений через повреждения в клеточной оболочке при ее механическом травмировании или в результате прокалывания ротовыми органами членистоногих переносчиков.

Во-вторых, растение, инфицированное вирусом становится его постоянным носителем. При этом вирус проникает практически во все органы и ткани инфицированного растения (за исключением вирусов, имеющих тканевую специфичность).

Поражение вирусами чаще бывает системным, реже локальным. При системном поражении вирусные частицы способны перемещаться из клетки в клетку по плазмодесмам, через межклеточную жидкость, по проводящим элементам в другие органы растений. Клетки растений при системном заражении могут накапливать вирус в значительных количествах, оставаясь жизнеспособными.

Локальное поражение может объясняться двумя причинами: тканевой специфичностью и местной некротизацией ткани, в результате чего происходит локализация вирусной инфекции в месте проникновения вируса в ткани растения.

Часто растения реагируют на инфекцию обоими типами симптомов, и локальная некротизация тканей в местах проникновения вирусов сочетается с развитием системной инфекции растения, которая также может приводить к местной или системной некротизации тканей разных органов.

Перемещение вирусов в растении происходит по плазмодесмам, через межклеточную жидкость, по флоэме и ксилеме. Скорость распространения зависит от температуры: чем выше температура, тем выше скорость. По флоэме вирусы могут распространяться со скоростью несколько сантиметров в час. Большинство вирусов передвигается с током углеводов по флоэме, реже – по ксилеме.

Вирусы накапливаются только в тех клетках, где происходит их воспроизводство. В сосудах они практически не способны размножаться. Максимальное количество вирусных частиц, накапливающих-

Вирусология

ся в клетке, зависит от вида растения-хозяина. Например, в клетках листьев табака накапливается в 10 раз больше вирусов табачной мозаики, чем в листьях томата.

В зараженных клетках растений отмечены вироиды, которые состоят из однонитевой молекулы РНК. Они представляют собой короткие последовательности, не кодирующие никаких генов (регуляторные элементы), но способные вызывают в зараженных ими клетках образование новых копий, стимулируя транскрипцию каких-то генов.

Вироиды были идентифицированы как возбудители опасных болезней. Один из них стал причиной гибели миллионов кокосовых пальм на Филиппинах за последние пятьдесят лет, другой нанес урон промышленному разведению хризантем в США в начале1950-х гг.

Первый вироид – веретеновидности клубней картофеля, или PSTV был идентифицирован в 1971 году. Это самый крупный из известных вироидов; его РНК состоит из 359 нуклеотидов и имеет форму либо замкнутого кольца, либо структуру типа шпильки. Комплементарные пары оснований соединены водородными связями, образуя двунитевую РНК. Вироиды обнаружены только в ядрах инфицированных клеток. Они реплицируются подобно вирусам, т.е. синтезируют комплементарную цепь, которая функционирует как матрица. При этом вироиды используют ферментные системы клетки-хозяина.

У растений выявлено 11 заболеваний, которые вызывают вирои-

ды:

1)веретенообразноость клубней картофеля;

2)карликовость хризантем;

3)карликовость хмеля;

4)карликовость лопуха;

5)бледность огурца;

6)экзокортис цитрусовых;

7)хлоротическую крапчатость вишни;

8)солнечные ожоги авакадо;

9)кустистость верхушек томатов;

10)болезнь плантамахо томатов;

11)болезнь Каданга-Каданга кокосовых пальм.

5. Экономический ущерб от вирусных инфекций

С болезнями растений человечество столкнулось еще в те времена, когда перешло от кочевого скотоводства к оседлому земледелию. На сегодняшний день фитопатогенные вирусы широко распро-

Вирусология

странены в природе. В разных регионах Земли они поражают самые разнообразные виды растений: дикорастущие и возделываемые, одно- и многолетние, овощные и плодовые культуры, травянистые, кустарники и деревья. Существуют вирусы, поражающие примитивные сосудистые, голосеменные и покрытосеменные растения.

Вирусы, поражающие сельскохозяйственные растения, наносят значительный экономический ущерб: снижают урожай культур, ухудшают его качество, понижают устойчивость к грибным и бактериальным заболеваниям, а также к абиотическим стрессам; они не позволяют растениям реализовать потенциал урожайности, снижая его в зависимости от вируса на 15-20%, а при таких заболеваниях, как Шарка и реверсия, полностью уничтожают урожай и приводят к гибели насаждений. Пораженные вирусами дикорастущие растения являются постоянным резерватом вирусов и источником их пополнения у сельскохозяйственных культур.

Основную роль в предотвращении распространения вирусных заболеваний имеют профилактические мероприятия:

1.Внешний карантин – предотвращение ввоза в страну особо патогенных вирусов, объектов внешнего карантина.

2.Внутренний карантин – предупреждение дальнейшего распространения уже имеющихся на территории страны вирусов.

3.Создание оздоровительных насаждений.

4.Постоянный мониторинг маточных насаждений.

5.Использование и получение оздоровительного от вирусов посадочного материала.

6.Преиммунизация – искусственное заражение слабоагрессивными штаммами вируса, после чего растения становится менее восприимчивыми к агрессивным штаммам того же вируса.

7.Терапевтические мероприятия: термо- и хемотерапия, метод апикальной меристемы.

8.Селекционный метод – выведение устойчивых сортов.

9.Борьба с переносчиками.

10.Агрохимические мероприятия.

11.Фитопатологический мониторинг диких и одичавших насаждений культур, имеющих общие вирусы с сельскохозяйственными растениями.

12.Организационно-хозяйственные мероприятия – дезинфекция орудий труда, помещений, тары и субстратов для хранения посадочного материала.

Вирусология

ТЕМА 8. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ СЕМЕЙСТВ ВИРУСОВ, ПАТОГЕННЫХ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

План:

1.Семейства, роды и виды ДНК-вирусов.

2.Семейства, роды и виды РНК-вирусов

1. Семейства, роды и виды ДНК-вирусов

Группа ДНК-содержащих вирусов представлена 9 семействами: 6 − вирусы позвоночных, а в 3 имеются роды и виды, вызывающие болезни позвоночных и беспозвоночных.

Патогенные для человека ДНК-содержащие вирусы входят в со-

став 6 семейств: Adenoviridae, Parvoviridae, Herpesviridae, Poxviridae,

Hepadnaviridae и Papovaviridae.

Herpesviridae (греч. herpes− лишай) − вирусы, вызывающие линейно распространяющиеся на коже и слизистых оболочках везикулезные высыпания, наполненные жидким содержимым.

Группа сравнительно крупных сложноорганизованных вирусов диаметром 150−200 нм и кубическим типом симметрии. Геном представлен двухнитевой линейной обычной молекулой ДНК, содержащей короткий (18%) и длинный (82%) компоненты (рисунок 6).

Рисунок 6. – Модель семейства Герпесвирусы

Суперкапсиды герпесвирусов образованы фрагментами ядерных мембран (созревание дочерних популяций происходит на внутренней мембране ядер зараженной клетки) и пронизан гликопротеиновыми шипами. Между нуклеокапсидом и суперкапсидом расположен покровный слой − тегумент.

Семейство включает 3 подсемейства:

а) Alphaherpesvirinae (вирусы простого и опоясывающего герпе-

Вирусология

са, ветряной оспы, псевдобешенства);

б) Betaherpesvirinae (цитомегаловирусы человека и мышей);

в) Gammaherpesvirinae (онкогенные лимфотропные вирусы Эпштейна-Барра и болезни Марека).

Герпесвирусами заражаются человек и животные. Образование новых вирусных частиц идёт под управлением вирусного генома. При попадании в организм носителя герпесвирусы адсорбируются клетка- ми-мишенями на клеточной поверхности, освобождаются от капсида и дополнительной оболочки-конверта. После эндоцитоза вирусной сердцевины происходит интегрирование вирусной ДНК с ядерным материалом клетки. Затем на ядерной мембране происходит образование и созревание новых вирионов, и последующее их отпочковывание клеткой посредством экзоцитоза.

Для оболочки вируса, его капсида и ДНК, используются аминокислоты, белки, липопротеиды, нуклеозиды клетки-хозяина.

Необходимо подчеркнуть, что инфекционные болезни, вызванные вирусами этого семейства, протекают остро, переходят в латентную стадию, не проявляют себя до определённого времени. При ухудшении состояния организма (простуда, стресс, утомление и т. п.) вирус даёт о себе знать болезнью. Примером может служить герпетические высыпания на губах при «простуде».

Вирусы семейства Herpesviridae имеют общие биологические свойства: эффективные механизмы взаимодействия с иммунной системой хозяина, позволяющие им достичь максимального распростра-

ная ДНК экспрессирует определённые группы генов и, соответственно, кодируемых ими белков, которые, собственно, и определяют жизненный цикл вируса в клетках хозяина, приводя к изменению их фенотипических свойств. Трансформация клеток вызывает развитие определённых иммунопатологических реакций, направленных против собственного организма и приводящих к вирусиндуцированной иммуносупрессии и длительной персистенции вируса в организме человека. В клетках своего хозяина они переходят в латентное состояние. При латентном состоянии нарушается полный репродуктивный цикл вируса. Он находится в клетках хозяина в виде субвирусных структур.

Герпесвирусы остаются в инфицированном организме пожизненно. Вирус может периодически рецидивировать с характерными клиническими проявлениями или бессимптомно.

Полесский государственный университет Страница 76

Вирусология

Пути передачи: со слюной (при поцелуях); спермой при половых контактах; во время родов при прохождении плода по родовым путям; внутриутробное заражение − при дефектах амниотической оболочки или проникновении через нее. Для проникновения вируса необходима прямая инокуляция на слизистые оболочки. Герпесвирусы не проникают через неповрежденную кожу.

При лечении герпетической инфекции наибольшее применение получили препараты на основе ацикловира (специфическое антигерпетическое средство, подменяет действие вирусной тимидинкиназы и угнетает ДНК-полимеразу). Ацикловир применяют как перорально, внутривенно, так и в виде аппликаций. В последнее время в лечении герпесвирусных инфекций большое внимание уделяется интерферону (используют как α-, так и β-интерфероны). При эрозиях используют мазевые аппликации.

Профилактика: герпетическая инактивированная вакцина. Adenoviridae (греч. аdenos – железа) – вирусы, выделенные из же-

лезистой ткани носоглотки и поражающие у человека верхние дыхательные пути, а нередко и кишечник.

Аденовирусы организованы по принципу кубической симметрии и не имеют суперкапсида. Геном представлен линейной молекулой двухнитевой ДНК. Средний диаметр вириона равен 60−90 нм. Капсид состоит из 252 капсомеров, 240 из них (гексоны) образуют его грани, 12 (пентоны) − полигональные основания и прикреплённые к нему нити. Вирус репродуцируется в ядре, образуя там скопления. Вирус обладает плюрализмом и гемагглютинирующими свойствами (рисунок 7).

Рисунок 7. – Модель семейства Adenoviridae

Семейство включает 2 рода:

а) Mastadenovirus (греч. mastos- грудь) – вирусы млекопитающих (31 вирус человека и 11 вирусов животных).

б) Aviadenovirus (лат. avis- птица) птичьи вирусы (2 вируса кур, 2

– индеек, вирусы уток, гусей и фазанов).

Резервуаром и источником инфекции являются больные, как с

Вирусология

явной, так и со скрытой, а также здоровые носители. Наибольшую опасность представляют больные в остром периоде заболевания, когда аденовирусы в большой концентрации обнаруживаются в носоглоточных смывах, в крови и фекалиях, соскобах пораженной конъюнктивы. Возбудитель выделяется из организма с секретом верхних дыхательных путей или с фекалиями.

Восприимчивость людей высокая, особенно у детей раннего возраста. Перенесенная болезнь оставляет типоспецифический иммунитет; возможно повторное заболевание.

Аденовирусная инфекция распространена повсеместно, составляет 5–10% всех вирусных болезней. Заболеваемость регистрируется в течение всего года с подъемом в холодное время. Аденовирусы могут вызывать спорадические случаи заболевания, эпидемические вспышки и даже эпидемии. Возникновение случаев конъюнктивита связывают с перенесенной аденовирусной инфекцией или с заражением вирусом через воду в бассейнах или открытых водоемах. Заболевания у новорожденных и детей раннего возраста протекает по типу кератоконъюнктивита или поражения нижних отделов дыхательных путей. К редким аденовирусным поражениям у детей старшего возраста относят менингоэнцефалиты и геморрагические циститы. Для эпидемических вспышек воздушно-капельной инфекции в Северном полушарии характерна сезонность – зима или ранняя весна, а для фарингоконъюнктивальной лихорадки – лето.

Механизм передачи инфекции – воздушно-капельный, но возможен и алиментарный путь заражения – по типу кишечных инфекций. В некоторых случаях передача возбудителя осуществляется через контаминированные предметы внешней среды.

Лечение: не существует специфической антивирусной терапии для лечения аденовирусной инфекции, и лечение в основном направлено на устранение симптомов.

Papovaviridae – вирусы папилломы, полиомы и вакуолизирующий клетки вирус SV-40 (англ. spuma– пенистый). Название вирусов указывает на способность вызывать опухолевые трансформации клеток. Вирионы имеют маленькие размеры (40–55 нм), кубический тип симметрии, лишены оболочки и содержат двунитчатую, кольцевидно скрученную молекулу ДНК (рисунок 8).

Вирусология

Рисунок 8. – Модель семейства Паповавирусов

Семейство включает 2 рода:

а) Papillomavirus вызывают доброкачественные разрастания кожи и слизистых оболочек (лат. Papilla – сосочек).

б) Polyomavirus (в том числе SV-40), индуцирующие множественные (греч. polys- много) опухоли у животных.

Данные вирусы способны активировать опухолевый рост в коже и слизистых оболочках человека и животных. Обычно они вызывают доброкачественные опухоли – папилломы, однако во многих случаях приводят к образованию злокачественных опухолей – карцином.

Еще в 1906 г. Дж. Чуффо (Италия) впервые продемонстрировал инфекционную природу кожных папиллом. В опыте самозаражения он воспроизвел папиллому на коже руки после местного введения экстракта из ткани папилломы. Предварительно экстракт опухоли пропускали через фильтр, задерживающий бактерии. Тем самым были получены прямые доказательства вирусной этиологии папиллом человека. В 1933 г. Р.Шоуп с соавт. (США) доказали вирусное происхождение папилломатоза кроликов. По результатам исследования авторы пришли к заключению, что открытые ими вирусы являются опухолеродными агентами с высокой трансформирующей активностью. В дальнейшем были найдены многочисленные папилломавирусы, специфичные для разных видов животных и человека. Наконец, в 1974 г. Х. цур Хаузен (Германия) впервые обнаружил ДНК отдельных типов папилломавирусов в тканях опухолей человека. Впоследствии он доказал этиологическую роль этих вирусов в развитии карциномы шейки матки – одной из наиболее частых злокачественных опухолей, возникающих у женщин. За это открытие в 2008 г. Х. цур Хаузен был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Папововирусы обладают достаточной устойчивостью к внешним воздействиям (высушиванию, нагреванию). После выделения из орга-

Вирусология

низма они сохраняют жизнеспособность в окружающей среде в течение нескольких суток. Вирионы чувствительны к УФ-облучению; быстро погибают при температуре 100о С. Обработка 90% этанолом или глютаровым альдегидом свыше 1 минуты или хлорсодержащими дезинфектантами (гипохлорит) необратимо инактивирует этот вирус.

Папововирусы человека не размножаются в традиционных клеточных культурах, курином эмбрионе или лабораторных животных. К настоящему времени для их культивирования разрабатываются генномодифицированные монослойные клеточные линии, а также экспериментальные 3D-культуры клеток и тканей, в основе которых – дифференцирующиеся клетки кожи человека.

В коже репродукция вируса происходит в кератиноцитах, находящихся на разных стадиях дифференцировки. На начальном этапе вирус заражает эпителиоциты (кератиноциты) самого глубокого базального слоя эпидермиса, доступные в местах микроповреждений кожи. С помощью белка L1 вирус связывается с мембранными рецепторами. Затем происходит раскрытие капсида, при этом ДНК остается в комплексе с белком L2. В ходе митоза вирусная ДНК поступает в ядра клеток, где происходит репликация вирусного генома. Репликация обеспечивается клеточными ферментами, так как папилломавирусы не имеют собственных ферментов синтеза ДНК, кроме хеликазы (белка Е1). Продуктивная папилломавирусная инфекция тесно связана с процессом дифференцировки кератиноцитов. Незрелые кератиноциты базального слоя эпидермиса активно делятся. После их заражения начальная репликация ВПЧ происходит здесь с низкой скоростью – образуется всего 50-100 копий вирусного генома, которые сохраняются в ядрах клеток в виде кольцевых эписом. Трансляция вирусных белков (помимо Е1 и Е2) на этой стадии минимальна. В процессе дифференцировки кератиноциты мигрируют наружу в шиповатый и зернистый слой эпидермиса, где их митотическая активность падает. Это активирует репродукцию папилломавирусов – образуется большое количество копий генома ВПЧ (>1000 на клетку). В дальнейшем синтезируются поздние структурные вирусные белки, и начинается сборка вирионов. В окружающую среду выделяются зрелые вирионы папилломавирусов.

Источник инфекции – человек. Механизм передачи – контактный через микроповреждения кожи и слизистых. Основные пути передачи

– половой, а также любой другой прямой контакт с источником инфекции; не исключается контактно-бытовая передача. Заражение ново-