Вирусы человека. Уникальный мир вирусов: от простейших фильтрующихся вирусов растений до сложного по своему строению вируса спид

Многие вирусы, патогенные для человека и животных, хорошо культивируются в развивающемся курином эмб­рионе. К ним относятся вирусы вакцины, бешенства, свинки, кори, герпеса и ряд других. Для инокуляции вируса чаще всего используется обо­лочка, желточный мешок и неко­торые другие части эмбриона.

Инокуляции подвергаются оплодотворенные яйца, прошедшие инкубирование при 38° С в течение 3-13 дней. Подходящий возраст эмбриона определяется в зависимо­сти от особенностей данного вируса, а также от того, какой орган избирается для инокуляции. Для нанесения вирусного материала на оболочку она обнажается путем удаления небольшого участка скорлупы и разрыва скорлуповой оболочки. Нужное для операции место определяется при просвечивании яйца. Вскрытый участок скорлупы после заражения закрывает­ся покровным стеклом, края которого заливаются пара­фином.

После инокуляции яйца инкубируются при 36° С, и в них размножается вирус.

Для накопления вирусов широко применяются также культуры нормальных и опухолевых тканей. Наиболее распространен способ однослойной культуры тканей на стекле. Питательная среда содержит плазму или сыво­ротку крови, к которым в некоторых случаях прибавляют экстракт куриного эмбриона. Добавляется также сбалан­сированный солевой раствор.

Размножение фитопатогенных вирусов. Проникнув в результате инокуляции в клетки расте­ния-хозяина, фитопатогенные вирусы размножаются, пре­терпевая при этом цикл развития, включающий каче­ственно различные стадии, или фазы. Весь цикл развития вирусов пока не исследован. Наиболее изучен в этом отно­шении вирус табачной мозаики.

В развитии этого вируса отчетливо выделяются две фазы, хотя в действительности их, возможно, больше: вегетативная фаза и фаза покоя.

Вегетативная фаза, во время которой вирус размно­жается, наступает через 1-2 ч после заражения воспри­имчивого хозяина в условиях оптимальной температуры (Сухов и Капица, 1956). Размножаясь вначале в отдель­ных клетках, вегетативный вирус по плазмодесмам про­никает в смежные клетки, где также размножается. Попав в ту или иную клетку, вегетативный вирус размно­жается в ней не беспредельно, а ограниченное время, длящееся приблизительно 9-10 ч. Только после этого в данной клетке вирус переходит из фазы размножения в фазу покоя.

Переход в фазу покоя обусловлен исчерпыванием субстратов, необходимых для размножения вируса, или же накоплением продуктов обмена, тор­мозящих его дальнейшее размножение.

Вегетативный вирус по ряду свойств отличается от по­коящегося. Характерным отличием является его неспо­собность заражать новые растения при использовании обычных методов инокуляции. Вегетативный вирус прак-тически лишен контагиозности, что объясняется быстрой его инактивацией при разрушении тканей в момент при­готовления инокулюма.

Установлено, что при выдерживании листьев с накоп­ленным в них вегетативным вирусом в течение 2-3 ч при 28° С в них появляется значительное количество инфекционного вируса.

Течение инфекционного процесса в клетке сопровож­дается определенными изменениями в ее органоидах. По данным Виттштейна и Цеха (1962), первая фаза репродукции ВТМ характеризуется усилением синтеза нуклеи­новых кислот в ядре и увеличением размеров последнего. Эти изменения становятся заметными уже через 30 мин после заражения и прогрессируют в течение следую­щих 2-3 ч.

Ядро при этом пронизывается системой цитоплазматических каналов, окаймленных ядерной мембраной. В каналах находятся митохондрии, мембраны Гольджи или эндоплазматического ретикулума. Через 3-7 ч после заражения в цитоплазме, окаймляющей ядро, появляется материал, абсорбирующий ультрафиолетовые лучи в об­ласти волн, поглощаемых нуклеиновыми кислотами. К кон­цу этого периода содержание нуклеиновых кислот в ядре падает и абсорбирующий материал из области, окружаю­щей ядро, рассеивается в цитоплазме. Масса цитоплазмы при этом увеличивается. В ней интенсивно накапливаются митохондрии, элементы Гольджи, эндоплазматический ретикулум и другие цитоплазматические органоиды.

Начиная с 9-го ч после заражения, в цитоплазме накапливается вирусный белок, участвующий в образова­нии спирализованных вирионов ВТМ, и к 25-му ч форми­руются новые кристаллические включения вируса.

Размножение бактериофагов. Процесс заражения бактерио-фагом бактериальной клет­ки начинается с адсорбции вирионов бактериофага на ее оболочке.

Бактериофаги на бактериальных клетках адсорби­руются при всех градациях температуры от 0 до 37° С. Однако бактериофаг при низкой температуре исторгает генеративный материал не в клетку, а в окружающую среду и заражения бактерии не происходит.

Инъекция ДНК бактериофага в бактериальную клетку происходит замедленно при 37° С и сильно ускоряется при 44° С, что связано с уменьшением вязкости нуклеиновой системы.

При гидро­лизе участка бактериальной оболочки, вызываемом фер­ментом прикрепившегося бактериофага, появляются веще­ства со свободными аминогруппами. Предполагается, что эти вещества вызывают исторжение ДНК (Гарен и Коз­лов, 1959).

Бактериофаги, имеющие спермиеобразную форму, адсорбируются на бактериальной оболочке концом хвостовидного придатка. В результате действия ферментной системы, заклю­ченной в хвостовидном отростке, целостность оболочки нарушается, образуется отверстие, через которое в цито­плазму клетки исторгается внутреннее содержимое кор­пускулы, состоящее у бактериофага из ДНК, белка и аргининсодержащего вещества. Основную массу гене­ративной системы составляет нуклеиновая кислота.

После внедрения генеративного материала в цитоплаз­му бактерии наступает латентный период инфекции, в течение которого бактериофаг находится в состоянии размножения. Разные формы бактериофага имеют раз­личную продолжительность латентного периода.

В вегетативной фазе развития бактериофаг не обладает приспособлениями, необходимыми для внедрения в новые бактериальные клетки, и поэтому неинфекционен. Если механически разрушить бактериальные клетки, несущие вегетативный бактериофаг, и внести этот материал в куль­туру восприимчивых бактерий, лизиса не наступает. неспособен заражать новые бактериальные клетки.

После проникновения генеративной системы бактерио­фага в клетку начавшийся инфекционный процесс прояв­ляется прежде всего в разрушении нуклеоидов бактерии. В это же время начинается синтез ДНК бактериофага. В различных участках клетки образуются вакуоли, заполняющиеся тонким фибриллярным материалом, состоя­щим из рыхло расположенных нитей вирусной ДНК. Эти области имеют непра­вильные очертания, но они ограничены и фибриллы не сме­шиваются с рибосомами цитоплазмы.

В местах скопления фибрилл образуются плотные тельца, по величине близкие к головке бактериофага, но лишенные белковой оболочки. Их образование связано с конденсацией индивидуальных цепей ДНК. В это время в участках скопления указанных частиц сосредоточены значитель­ные массы белковых субъединиц. В краткий период вре­мени, длящийся около 1 мин, происходит формирование белковой оболочки, окружающей каждое нуклеиновое тельце. В следующие 5 мин завершается созревание частиц бактериофага, и они приобретают свой характер­ный вид.

Размножение зоопатогенных вирусов. Довольно хорошо изучен процесс репродукции малых, содержащих РНК энтеровирусов, к которым относятся вирусы полиомиелита, Коксаки и др.

Первый этап инфекции вируса полиомиелита связан с адсорбцией вирионов на поверхности восприимчивых клеток. Адсорбция специфична и происходит только на клетках тканей приматов и человека. На клетках других млекопитающих вирионы этого вируса не адсор­бируются. Вызывающий адсорбцию рецептор в оболочках клеток приматов представлен специфическими липопротеидами. Специфичность адсорбции обусловлена свой­ствами белковой оболочки вириона. Инфекционная РНК вируса, выделенная из вирионов, лишена этой специфич­ности и может вызвать заражение клеток в культуре тка­ней млекопитающих, относящихся к разным отрядам. Однако после прохождения одного цикла развития вновь образовавшиеся вирионы неспособны возобновить инфек­ционный процесс в культурах тканей этих животных.

После адсорбции вирионов на плазматических мембра­нах клеток в культуре тканей происходит нарушение целостности капсиды с освобождением вирусной РНК. Этот материал проникает внутрь клетки посредством пиноцитоза, т. е. вовлечения частиц внутрь цитоплазмы в результате образования глубоких впячиваний мембраны, преобразующихся затем в мелкие вакуоли.

Латентный период инфекции вируса полиомиелита длится 2,5-3 ч. В это время в клетках протекают следую­щие процессы. РНК вируса связывается с рибосомами и при посредстве их аппарата индуцирует синтез специ­фической вирусной репликазы. Последняя, взаимодей­ствуя с вирусной РНК, катализирует синтез новых цепей РНК. Несколько позже, используя рибосомы, вирусная РНК индуцирует синтез белков, необходимых для обра­зования оболочки вирионов.

Процесс объединения цепей РНК и белковых субъеди­ниц в структуру вирионов происходит в конце латентного периода и определяется, вероятно, физической комплементарностью этих компонентов.

Латентные вирусные инфекции. Латентное носительство вирусов, когда их присутствие в организме хозяина не проявляется никакими внешними симптомами, широко распространено в природе.

Например, у картофеля обнаружен вирус S, выявляе­мый серологически и при посредстве электронного микро­скопа, но не вызывающий заметных симптомов. К латент­ным вирусам относится также «маскированный» штамм вируса табачной мозаики, выделенный Холмсом (1934) в опытах по температурной изменчивости вируса. Расте­ния табака, зараженные этим штаммом, выглядят как здоровые, но в их тканях постепенно накапливается высокая концентрация вируса.

Среди вирусов, патогенных для животных, также известны латентные формы. Например, вирус подчелю­стных желез морской свинки часто присутствует у внеш­не здоровых животных. В клетках желез он образует харак­терные внутриядерные включения. При подкожном зара­жении свинок материалом из инфицированных желез не возникает никаких внешних симптомов, но в ядрах подчелюстных желез вскоре появляются включения. Только при интрацеребральном введении такого материала молодым животным возникает тяжелое поражение, и через 5-7 дней они погибают.

Латентная инфекция наблюдается также при распро­странении простого герпеса. Вирус герпеса присутствует у очень большого числа людей, изредка проявляясь в виде «лихорадки» или мокнущих пузырьков в области губ и ротовой полости. Заражение вирусом происходит в раннем детстве, когда он вызывает незначительные симп­томы афтического стоматита. После выздоровления вирус остается в организме неопределенно долгое время, нахо­дясь в латентном состоянии. При действии некоторых провоцирующих внешних факторов латентное состояние нарушается, и возникают герпетические поражения.

ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ

ФАКТОРОВ НА МИКРОБНОЕ

СООБЩЕСТВО ПОЧВЫ

Введение
1. Вирусы растений (фитопатогенные вирусы )
2. Вирусы, патогенные для животных и человека
3. Вирусы бактерий
Список литературы

Введение

1. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа - ДНК или РНК.
2. Для их репродукции (воспроизведения) необходима только нуклеиновая кислота.
3. Они не имеют клеточного строения.
4. Все вирусы проходят особый цикл развития в организме хозяина.
5. В определенных условиях некоторые вирусы способны кристаллизоваться.
6. Они не способны размножаться вне живой клетки, т. е. на искусственных питательных средах.

1. Вирусы растений (фитопатогенные вирусы)

2. Вирусы, патогенные для животных и человека

У людей и животных вирусы вызывают такие болезни, как оспа, ветрянка, корь, бешенство, полиомиелит (детский паралич), гриппозные инфекции; насморк; ГЛПС - т. е. геморрагическая лихорадка с почечным синдромом (в народе эту болезнь называют мышиной лихорадкой); гепатит, ящур и множество прочих болезней.
Как и вирусы растений , они передаются либо при контакте, либо через насекомых и попадают в клетки, по-видимому, в результате фагоцитоза. В лабораторных исследованиях для размножения вирусов приходится использовать подопытных животных или куриные эмбрионы. Некоторые вирусы животных удается выращивать и количественно определять на тканевых культурах. Генетическим материалом этих вирусов может быть либо ДНК, либо РНК. В то время как ДНК почти всегда представлена двойной спиралью, вирусная РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи.
Вирусные заболевания человека и животных широко распространены на земном шаре. Статистика показывает, что с 1929-го по 1934-й год. на нашей планете вирусными заболеваниями - гриппом, корью, полиомиелитом и оспой - болело свыше 25 млн человек. За это же время бактериальными болезнями - брюшным тифом, дизентерией, коклюшем - болело всего 4 млн человек.
Наиболее подробно рассмотрим такое вирусное заболевание, как ГЛПС (геморрагическая лихорадка с почечным синдромом). ГЛПС - острое вирусное заболевание природно-очагового характера, в клинической картине которого ведущим является своеобразное поражение почек. Заболевание известно давно и описывалось под различными названиями: «тульская лихорадка» (1930), «скандинавская эпидемическая нефропатия» (1934), «дальневосточный геморрагический нефрозонефрит» (1935-1940), «лихорадка санго в Маньчжурии» (1939-1942) и др.
Название «геморрагическая лихорадка с почечным синдромом» предложено в 1954 г. М. П. Чумаковым. Вирусная этиология (природа) ГЛПС была установлена в 1940 г. в опытах на добровольцах (Смородинцев, 1940). Однако долгое время попытки выделить возбудитель ГЛПС оставались безуспешными. В 1976 г. южнокорейским ученым впервые удалось обнаружить антиген вируса - возбудителя ГЛПС - в срезах легочной ткани полевых мышей (Apodemus agrarius). Штамм (культура) вируса впервые получен также от полевой мыши, отловленной в районе Южной Карелии, недалеко от реки Хантаан и назван «Хантаан 76-118» (Lee et Nll., 1978; Lee, 1982, 1989). Установлено, что носителями хантавируса в природе являются главным образом мелкие млекопитающие - представители отрядов млекопитающих, из которых наибольшее число животных относится к отряду Rodentia (грызуны).
Заболеваемость ГЛПС в РФ имеет широкое распространение. В последние годы тенденция к повышению заболеваемости ГЛПС особенно отмечена на территории европейской части России, где наиболее активные природные очаги инфекции находятся в Уральском и Поволжском районах. У человека вирус вызывает заболевание от тяжелейших форм с летальным исходом до стертых и бессимптомных. Среди больных ГЛПС преобладают лица наиболее активного возраста (от 20 до 45 лет). Около 5 % от общего количества больных ГЛПС составляют дети в возрасте до 14 лет. Случаи ГЛПС регистрируются на территории России практически в течение всего года, однако отмечается определенная зависимость уровня заболеваемости от сезона года, ландшафтно-географических условий, типа природного очага ГЛПС, экологических и социологических факторов.
В нашей стране не создана и не применяется вакцинопрофилактика. Из всего комплекса профилактических мер наиболее действенными продолжают оставаться меры неспецифической профилактики: обработка помещений от грызунов (медицинское название - дератизация) и санитарно-просветительная работа.
Необходимо в данном случае упомянуть о работе наших саратовских ученых, которые вносят большой вклад в проведение противоэпидемических и профилактических мероприятий по борьбе с ГЛПС. В январе 1998 г. сотрудниками Саратовского противочумного института «Микроб» была ликвидирована вспышка эпидемии ГЛПС в городе Аткарске. Впервые в мировой практике проведена зимняя полевая дератизация. Вспышка заболевания была вызвана сильным увеличением численности главного переносчика ГЛПС - рыжей полевки. В итоге профилактических мероприятий вспышка ликвидирована.
Все знают о такой страшной болезни, как синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). Вирус СПИДа впервые был выделен в самостоятельную единицу в 1981 г. Центром по контролю болезней США. Пожалуй, ни одна из болезней не вызвала столь панических настроений у населения. Это и не удивляет: со времени первых регистраций заболеваний число их в США и некоторых странах Европы удваивалось каждые полгода, а смертность среди них достигала 50 % или даже превышала эту величину. Число заболеваний в Европе за период с 1981 по 1982 г. составило 2000 человек, а смертность - 1005 человек (50,1 %).
Первой выявленной и зарегистрированной больной оказалась девочка 11 лет, которая в возрасте около 2 лет получала гемотрансфузии (переливание крови), а в 5 лет заболела лимфаденопатией. Диагноз СПИДа был установлен с помощью ряда лабораторных методов. Девочка заболела в 1977 г., а заразилась в 1974 г. А когда же был инфицирован один из доноров, чью кровь она получала? Наверное, ранее 1974 г. Таким образом, совершенно ясно, что СПИД начал существовать не в 80-е и не в 70-е гг., а значительно раньше. Вероятно, «колыбель» СПИДа - Африка - явилась местом зарождения, там был и источник происхождения вируса. Сходные вирусы макак-резусов и зеленых мартышек имеют гомологию нуклеотидов и сходство с вирусом СПИДа.
В особом положении оказались США, т. к., во-первых, ввоз рабов в США и страны Карибского бассейна начал интенсивно проводиться еще с конца XVIII в., во вторых, в начале 60-х гг. ХХ в. в США произошла так называемая «сексуальная» революция (она охватила и ряд стран Западной Европы). Все это не могло не привести к взрыву эпидемии СПИДа, принявшей характер национальной катастрофы.
Перспективы борьбы со СПИДом пока не слишком оптимистичны, поскольку эффективных лечебных средств еще не найдено, а выраженная изменчивость вируса ставит препятствия на пути получения эффективных вакцин. Главные средства профилактики: диагностика СПИДа у доноров и, наконец, изменение уклада общественной жизни вплоть до необходимости «ущемления» юридическими законами прав «свободных личностей», угрожающих здоровью и жизни народа. В этом отношении здравый смысл народа и юридических законов является залогом того, что в нашей стране СПИД не угрожает катастрофой, хотя и остается серьезной проблемой.

3. Вирусы бактерий

Вирусы, поражающие бактерий, называются бактериофагами. Вряд ли существуют бактерии , для которых при достаточно усердных поисках нельзя было бы найти соответствующего фага. Бактериофаги выявляются по образованию «стерильных» пятен («бляшек») в сплошном бактериальном газоне. В бактериальной взвеси они размножаются так быстро, что за короткое время способны растворить все клетки. Нуклеиновая кислота фага - это двухцепочная или одноцепочная ДНК, либо одноцепочная РНК. В качестве модельных объектов служат бактериофаги Escherichia coli (кишечная палочка).
Выделить бактериофаг нетрудно. Нужно лишь взять материал из естественного места обитания соответствующего вида бактерий и залить его питательной средой. Если такую накопительную культуру инкубировать в условиях, благоприятных для данных бактерий, то вскоре размножатся и содержащиеся в пробе фаги. Вирус размножается всегда только в растущих клетках. Можно путем центрифугирования или фильтрации удалить оставшиеся бактерии , а затем в надосадочной жидкости - «лизате» - определить количество фагов.
Если засеять плотную питательную среду бактериальной взвесью, не содержащей фагов, то на ее поверхности образуется сплошной газон из бактерий. Если же далее высеять суспензию, содержащую небольшое количество фагов, в «газоне» появятся свободные от бактерий участки (стерильные пятна, или бляшки). В том месте, куда попал фаг и где он поразил бактерию, лизируется все большее число бактериальных клеток; через некоторое время инфицированная фагом область становится заметной уже невооруженным глазом как пятно, не содержащее бактерий, на фоне бактериального газона.
Используя подходящие методы, можно быстро размножать бактериофаги на бактериальных газонах, на твердых средах или в суспензиях бактерий. Затем отделяют бактериальные клетки центрифугированием, убивают оставшиеся бактерии хлороформом и получают таким образом фаговый лизат, содержащий обычно от 10 (10) до 10 (13) фагов в 1 мл.
Строение бактериофагов в основе изучали на примере фагов серии Escherichia coli. Колифаг состоит из полиэдрической головки длиной 100 нм, и отростка, или «хвоста», примерно такой же длины. Головка состоит из капсомеров и содержит внутри ДНК. Количество белка и ДНК примерно одинаково. Отросток фага имеет сложное строение. В нем можно различить не менее трех частей: полый стержень, окружающий его чехол и находящуюся на конце чехла пластинку с шипами и нитями (от последних зависит прикрепление к клетке-хозяину).
Многие фаги имеют более простое строение. Большинство из них содержат двухцепочную ДНК. Содержащие 1 НК фаги обладают наименьшим геномом: в них 35000-45000 нуклеотидов.
Подобно другим вирусам, фаги неподвижны. При смешивании взвеси свободных фагов со взвесью бактерий фаговые частицы в результате случайных столкновений с клетками прикрепляются к поверхности последних и вводят в клетку-хозяина свою ДНК (инъекция). По прошествии времени, необходимого для процессов синтеза и созревания, клетки бактерий лизируются (растворяются) и новообразованные фаговые частицы выходят наружу.
Не всякий фаг адсорбируется (прикрепляется) на любой бактерии. Специфичность отношений хозяина и фага определяется специфичностью адсорбции, которая зависит от рецепторов, имеющихся в клеточной стенке. Рецепторы для одних фагов находятся в липопротеиновом слое, для других - в липополисахаридном. Устойчивость некоторых бактерий к фагам определяется, вероятно, отсутствием у них соответствующих рецепторов. При избытке бактериофага на одной клетке может адсорбироваться 200-300 фаговых частиц.
Вкратце обрисуем механизм взаимодействия фага с клеткой и внутриклеточное развитие фага.

1. Фаг адсорбируется на клетке бактерии.
2. Затем следует инъекция, т. е. введение ДНК фага в клетку.
3. Следом идет так называемый латентный период. На данном скрытом периоде еще не удается обнаружить фага. (Длится где-то 25 мин).
4. Прекращается синтез ДНК бактериальной клетки.
5. Затем прекращается синтез бактериальной РНК.
6. Происходит синтез фаговой ДНК. (Образуются необходимые для синтеза ДНК ферменты, так называемые «ранние белки»).
7. Заключительный процесс - созревание выражается в соединении фаговой ДНК с белком оболочки и образовании зрелых инфекционных фаговых частиц.
8. Процесс освобождения фагов - клеточная стенка бактерии размягчается и новый фаг выходит наружу.

Бактериофаги могут применяться для защиты от заразных заболеваний. Дизентерийному больному, например, дают пить жидкость, в которой есть противодизентерийные бактериофаги, уничтожающие дизентерийные палочки в кишечнике. Иногда особые бактериофаги разрушают полезные молочно-кислые бактерии и тем самым причиняют немало хлопот на заводах, производящих молочно-кислые продукты.
В заключение хочется сказать, что в ходе длительной эволюции сложились очень специализированные структуры вирусов. Хочется надеяться, что учеными в ближайшее время будут найдены критерии, по которым станет возможным определить эволюционное родство и построить генеалогическое древо хотя бы части этих многочисленных вирусов.

Список литературы

1. Жданов В. М. Эволюция вирусов. Изд-во Медицина, 1990.
2. Геморрагическая лихорадка с почечным синдромом в Саратовской области. (Эпидемиологические аспекты); В. Б. Коротков, А. В. Наумов, А. В. Самойлова. РосНИПИ «Микроб», Саратов, 1996.
3. Общая микробиология. Г. Шлегель, М.: Мир, 1987.
4. Развитие пандемии СПИД. // Вопросы вирусологии. 1987. N 6, с. 750-751.
5. Детская энциклопедия, т. 4. Растения и животные. М., 1973.

Реферат плюс