Глава 128. Принципы вирусологии

Кеннет Л. Тайлер, Бернард Н. Филдс (Kenneth L. Tyier, Bernard N. Fields)

Структура и классификация вирусов. Типичная вирусная частица (вирион) содержит ядро, состоящее из нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Существует значительная вариабельность структур и размеров вирусных нуклеиновых кислот (табл. 128-1). Геномы с минимальной мол. массой, как, например, у парвовирусов, насчитывают 3—4 протеина. В то же время большие геномы, такие как у поксвирусов (вирусов оспы), включают более 50 структурных белков и ферментов. Число протеинов, зашифрованных в вирусном геноме, может превы­шать их количество, предсказанное на основе мол. массы генома, поскольку в нем имеется множество открытых рамок для считывания информации и/или наслаи­вающихся друг на друга участков нуклеиновой кислоты, на основании которых может быть собрано несколько различных иРНК. Свободная последовательность нуклеотидов может встречаться на каком-либо участке или во всем геноме многих вирусов.

Вирусная нуклеиновая кислота окружена однослойной или двойной белко­вой оболочкой (к а пс ид). Нуклеиновая кислота вируса в сочетании с капсидом получила название нуклеокапсид. Вирусные капсиды состоят из неболь­ших повторяющихся субъединиц (капсомеры), организованных в симмет­ричные конструкции. Повторение субъединиц облегчает сборку вирусных белков до стадии зрелых вирионов и уменьшает количество генетической информации, необходимой для кодирования структурных протеинов. Капсиды формируются путем самосборки их структурных субъединиц.

Существуют два основных варианта структурной симметрии капсида — ико­саэдр и спираль. Некоторые из наиболее крупных вирусов, такие как поксвирусы, имеют более сложную структурную организацию. Капсид ретровирусов имеет икосаэдрическую симметрию, а их ядро — спиральную симметрию. Вирусы, чьи капсиды имеют икосаэдрическую симметрию, в целом подчиняются принципам физической организации, в соответствии с которыми общее количество струк­турных единиц ограничено. Нуклеиновая кислота вирусов, имеющих форму ико­саэдра, находится обычно в сжатом состоянии и геометрически независима от структуры окружающего капсида.

У животных вирусов со спиральной симметрией геномы содержат РНК. Общим свойством животных вирусов является соединение белковых субъединиц капсида закономерным, периодическим образом вдоль вирусной РНК. Такое тесное взаимодействие белков капсида и нуклеиновой кислоты вирусов со спи­ральной симметрией резко контрастирует с рыхлыми соединениями между этими образованиями у вирусов, имеющих икосаэдрическую симметрию. Данный факт обусловливает различный характер сборки новых вирусов.

Нуклеокапсиды многих вирусов окружены оболочкой. Вирусная оболочка состоит из вирусспецифических белков, липидов и углеводов, извлеченных из клеточных мембран макроорганизма. Компоненты клетки-хозяина поступают в вирусную частицу по мере его проникновения через мембрану ядра клетки-хозяина, ее эндоплазматическую сеть, пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) или цитоплазматическую мембрану. При размножении различные вирусы ис­пользуют разные типы мембран клеток-хозяев. Факторы, лежащие в основе такой специфичности, изучены не до конца. В некоторых случаях вирусспецифические белки оболочки могут включать матриксный протеин (М-протеин), который вы­стилает внутреннюю поверхность оболочки и находится в контакте с нуклеокапсидом. Вирусспецифические гликопротеиды проникают с наружной поверх­ности оболочки внутрь (как «пики») и в некоторых случаях могут содержать гидрофобные участки, соединяющие оба липидных слоя оболочки, а также внут­ренние участки, способные контактировать с М-протеинами.

Таблица 128-1. Структура вирусной нуклеиновой кислоты

Семейство вирусов	Тип и форма нуклеи­новой кислоты вирусов	Приблизитель­ная мол. Масса нуклеиновой кислоты	Наличие оболочки	Симмет­рия капсида
Парвовирусы	Линейная одинарная спираль (+) или (—) ДНК	1,5—2,0•10^6	Нет	И
Аденовирусы	Линейная двойная спираль ДНК	20—25•10^6	Нет	И
Герпесвирусы		80—150•10^6	Есть	и
Поксвирусы		85—240•10^6	Есть	СС
Паповавирусы	Суперскрученная круговая двойная спираль ДНК	3—5•10^6	Нет	и
Гепаднавирусы	Круговая ДНК (участки одинар­ной и двойной спи­рали)	1—2•10^6	Есть
Пикорнавирусы	Линейная одинарная спираль (+) РНК	2—3•10^6	Нет	и
Калицивирусы		2,6—2,8•10^6	Нет	и
Тогавирусы		4•10^6	Есть	и
Коронавирусы		5,5—8•10^6	Есть	С
Рабдовирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК	3,5—4,5•10^6	Есть	С
Парамиксовирусы (Филовирусы)^2Ретровирусы	Одинарная спираль (+) РНК (2 иден­тичные копии)	5—8•10^64—5•10^66•10^й	Есть Есть Есть	С С ИС
Ортомиксовирусы	Сегментарная оди­нарная спираль (—) РНК (8 сег­ментов)	5•10^6	Есть	С
Ареновирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК^3 (2 сегмента)	3—5•10^6	Есть	С
Буньявирусы	Линейная одинарная спираль (—) РНК^3 (3 сегмента)	4,5—7•10"	Есть	С
Реовирусы	Сегментарная ли­нейная двойная спираль РНК (10—12 сегмен­тов)	12—20•10^6	Нет	ги

' Предложенное название, включает вирус гепатита В.

² Предложенное название, включает вирусы Марбург и Эбола.

³ Сцепленные концы, нековалентно связанные инвертированной комплементарной последовательностью в окончаниях 5' и 3'.

Примечание. (+) — полярность, чувствительная к передаче информации (сборка белка может происходить непосредственно на РНК); (—) — полярность, нечувствительная к передаче информации; И — икосаэдр, С — спираль; СС — сложная симметрия; И, С — икосаэдрический капсид и спиралевидный нуклеокапсид.

Вирусные протеины, получившие название структурные протеины, или белки вириона, могут формировать капсид вируса, быть основным компонентом ви­русных оболочек или связываться с нуклеиновой кислотой вируса (ядерные белки). Целый ряд вирусов имеет поверхностные гликопротеиды, способные агглютинировать эритроциты (гемагглютинины), связываясь с рецепторами на их поверхности. Ортомиксовирусы и некоторые Парамиксовирусы содержат фермент нейраминидазу. Этот фермент может быть идентичен (парамиксовирус) или отличен (ортомиксовирус) от гемагглютинина.

Многие вирусы содержат белки, обладающие ферментативной активностью. Эти ферменты часто бывают необходимы для синтеза информационной РНК (иРНК) соответствующей полярности (+) для трансляции белка или репли­кации вирусного генома. РНК-зависимая РНК-полимеразная активность обнару­жена по всех вирусных РНК с (—)-полярностью. Поксвирусы содержат ДНК-зависимую РНК-полимеразу. Ретровирусы содержат РНК-зависимую ДНК-поли,меразу, часто называемую обратная транскриптаза. Некоторые вирусы, включая Поксвирусы, реовирусы, Парамиксовирусы и рабдовирусы, имеют РНК-«козырьковые ферменты», которые модифицируют иРНК вирусов, добавляя 7-метилгуанозиновый козырек к 5^/-5^/-тpифocфaтнoй связи на их 5'-конце. Фер­менты, оказывающие полиаденилатное действие на 3'-конце вирусных иРНК, так­же могут быть закодированы в вирусном геноме. Другими ферментами, которые могут быть закодированы в вирусном геноме, являются протеинкиназы, нуклеозидтрифосфатфосфогидролазы, эндонуклеазы и РНКазы.

Наиболее ранние классификации вирусов основывались исключительно на их способности проникать через фильтры с порами малых размеров. Последующие классификации учитывали патогенетические свойства, специфический органный тропизм (энтеровирусы) или эпидемиологические характеристики (арбовирусы) вирусов. В основу современных классификаций вирусов положена комбинация генетических, физико-химических и биологических признаков. Они включают тип и структуру вирусной нуклеиновой кислоты, характер ультраструктуры вириона, в частности размеры, тип симметрии капсида, состав капсида, нали­чие или отсутствие оболочки, а также особенности репликации генома. Широкое использование морфологических критериев обусловлено тем, что часто электрон­но-микроскопические исследования позволяют получить объем информации, достаточный для идентификации как семейства, так и рода, к которым принад­лежит вирус. Подразделения внутри больших таксономических групп вирусов могут проводиться с учетом иммунологических, цитопатологических, патогене­тических или эпидемиологических признаков. Появление методов рекомбинации ДНК потребует пересмотра этих классификаций с точки зрения степени гене­тической близости.

Репликация. Под репликацией подразумевают процесс внедрения вирусов в восприимчивые к ним клетки, воспроизведение их генетического материала и белков, сборки и высвобождения способного к инфицированию потомства. Разнообразие вирусов, а именно их структуры и типа генетического материала, проявляется в целом ряде отличных друг от друга вариантов репликации. Первая стадия проникновения вирусов в клетки-мишени начинается с абсорб­ции вирусных частиц и заканчивается появлением вновь сформированного, способного к дальнейшему инфицированию поколения вирусов. Эта стадия, назы­ваемая часто эклипсным периодом (периодом затмения), продолжа­ется от 1—5 ч у пикорнавирусов, тогавирусов, рабдовирусов, ортомиксовирусов, герпесвирусов и до 8—14 ч у аденовирусов, паповавирусов. В этот период происходит резкое снижение количества активных вирусов, поступающих из разрушенных клеток.

Адсорбция представляет собой, по всей видимости, первоначально обратимый процесс, являющийся результатом случайных столкновений вирусов с клетками-мишенями. Было установлено, что лишь в одном случае из 10³—10⁴ таких столкновений происходит более тесное их связывание (склеива­ние). Связывание облегчается соответствующими ионными условиями и рН.

Однако этот процесс в основном не зависит от температуры и не требует затрат энергии. Адсорбция вируса на клетке-мишени подразумевает специфи­ческое соединение вирусных белков с рецепторами клеточной мембраны (этот процесс также называется связыванием). У ряда вирусов были идентифици­рованы структуры, участвующие в процессе связывания вируса с клеткой. У виру­сов, заключенных в конверты, белком связывания в типичных случаях служит один из «пиков», находящихся на внешней поверхности вирусной оболочки, как, например, гемагглютинины (ГА) вирусов гриппа. Некоторые вирусы, имею­щие оболочку, такие как герпесвирусы и вакцинии, содержат несколько типов белков, связывающихся с клетками. У вирусов без оболочки в качестве белков, связывающихся с клетками, часто выступают поверхностные полипептиды, такие как волокнистый белок аденовирусов и гемагглютинин (сигма 1) реовирусов.

Точная природа клеточных рецепторов животных вирусов установлена только для нескольких специфических видов. Даже если специфические рецепторы не­известны, то с помощью исследований по конкурентному связыванию можно установить семейства или классы вирусных рецепторов. Вирусы одного вида, но разных серотипов могут конкурировать за рецепторы одного и того же класса (например, полиовирусы серотипов 1, 2, 3) или за рецепторы, принад­лежащие к различным классам (например, риновирусы 2 и 14). Вирусы разных семейств (например, вирусы Коксаки В3 и аденовирусы 2) могут также конку­рентно связываться с рецепторами одного и того же класса. Проведенные исследования по изучению процесса связывания показали, что на одной клетке имеется в целом 10⁴—10⁶ мест для связывания с вирусом (рецепторы).

После того как присоединение вируса к клетке произошло, весь вирус или его субструктура, содержащая геном, и какая-либо вирусная полимераза, необ­ходимая для первичной транскрипции, должны быть перенесены через плаз­матическую мембрану клетки. Скорость проникновения их различна и зависит от природы вируса, типа инфицируемой клетки и факторов окружающей среды, таких как температура. Некоторые не имеющие оболочки вирусы, такие как полиовирус и реовирус, вовлекаются в процесс эндоцитоза, регулируемого ре­цепторами (виропексис), в результате чего они попадают в цитоплазму внутри эндоцитотического пузырька. Другие не имеющие оболочки вирусы способны непосредственно проникать через плазматическую мембрану и находятся в цито­плазме в свободном состоянии без транспортных эндоцитотических пузырьков.

Проникновение в клетку вирусов, покрытых оболочкой, также может осуще­ствляться двумя путями. Примером первого служит вирус леса Семлики (ВЛС). ВЛС, являющийся представителем семейства тогавирусов, связывается со специ­фическими рецепторами клеточной поверхности, которые затем группируются в определенных местах плазматической мембраны (прикрытые колодцы), а затем поступают внутрь клетки посредством рецепторного эндоцитоза. Впоследствии они появляются в клеточной цитоплазме,в пузырьках, покрытых клатрином. Слияние оболочки вируса с эндосомальной мембраной вызывает высвобождение вирусного капсида в цитоплазму. Второй механизм проникновения покрытых вирусов имеет место у парамиксовирусов (например, Сендай). Оболочка вируса сливается непосредственно с клеточной плазматической мембраной, и вирусный нуклеокапсид в свободном виде поступает в цитоплазму.

Раздевание представляет собой процесс удаления или распада части или всего вирусного белкового капсида на этапе подготовки вирусного генома к транскрипции и трансляции. Во многих случаях проникновение и раздевание являются частью одного процесса. У некоторых пикорнавирусов, например, могут происходить изменения структуры и функции капсида, нарушаться его целост­ность и исчезать внутренние белки по мере продвижения вируса через плаз­матическую мембрану. Структурные изменения, сопровождаемые утратой белка, облегчают внедрение вирусной РНК в цитоплазму.

Вирусы, не покрытые оболочкой, например аденовирусы, поступая в эндосомы, индуцируют слияние лизосом с эндосомой, в результате чего их капсид удаляется под воздействием лизосомальных ферментов. В случае реовирусов интраэндосомальные протеазы последовательно убирают три внешних белка кап­сида, в результате чего образуется «субвирусная частица». Этот процесс ведет к активации вирусной транскриптазы. Раздевание поксвирусов, таких как вирус осповакцины, на первых этапах заключается в разрушении внешнего белкового покрытия с помощью интраэндосомальных ферментов, а затем и белков остав­шегося «ядра». В конечном итоге высвобождается вирусная ДНК. Данный этап, видимо, требует синтеза вирусспецифического «раздевающего белка».

Транскрипция вирусного генома в иРНК и последующая транс­ляция иРНК в белок могут проходить по целому ряду путей. В целом для эукариотических клеток необходимо, чтобы иРНК имели один-единственный на­чальный участок для трансляции белка (т. е. они моноцистроничны). Путь у вирусов, содержащих иРНК, заключается в трансляции ее в большой первич­ный полипротеин, который затем расщепляется с образованием нескольких вирус­ных протеинов. Примером такого пути могут быть вирусы, нуклеиновая кислота которых находится в форме (+)-полярной, односпиральной РНК (осРНК) и выступает в роли иРНК, в частности пикорнавирусы и тогавирусы. Она связы­вается с большими полирибосомами и полностью {5'3') транслируется, образуя один большой полипротеин, который затем расщепляется, проходя несколько стадий, что сопровождается появлением неструктурных, ядерных и капсидных белков.

У тогавирусов вирусная РНК выступает в роли и иРНК, формируя поли­протеин, расщепляющийся с последующим формированием неструктурных проте­инов, необходимых для репликации РНК. Затем вирусная РНК транскриби­руется в (—) РНК, служащую матрицей длины генома, с которой копиру­ются два основных типа (+) РНК. Между альфа-вирусами и флавовирусами семейства тогавирусов существуют большие различия. Например, длина иРНК флавовирусов соответствует длине генома, в то время как размеры иРНК аль­фа-вирусов меньше генома. Кроме того, гены структурных белков флавовирусов локализуются на 5^конце вирусного генома, в то время как гены структурных белков альфа-вирусов находятся на его 3^конце.

Как у пикорнавирусов, так и у тогавирусов вирусная закодированная РНК-полимераза синтезирует комплементарную РНК, используя в качестве мат­рицы РНК генома. Вновь синтезированная РНК в свою очередь служит матрицей для синтеза последующих РНК генома. Новые геномные РНК могут высту­пать в роли иРНК или предшественников РНК для следующих поколений вирусов.

Вирусы, содержащие линейную или сегментарную РНК, продуцируют не одну большую молекулу иРНК, а специфические иРНК для каждого вирусного белка. Для создания иРНК из геномной РНК необходим фермент транскриптаза, содержащийся в вирионе (вирусная полимераза). Наличие множества иРНК позволяет регулировать количество каждого синтезируемого белка. Один участок геномной РНК может иметь множество считывающих рамок, каждая из которых транскрибируется в уникальную иРНК. А она в свою очередь транс­лируется в отдельный белок. Геномная (—) осРНК реплицируется с участием (+) осРНК-посредника, которая затем служит матрицей для синтеза большого количества (—) осРНК генома.

Реовирусы содержат РНК-зависимую РНК-полимеразу, транскрибирующую (+) осРНК из (—)-трабекул каждого сегмента двуспиральной (дс) РНК. Эти (+)осРНК с силой выбрасываются из ядра вируса через каналы в ядерных пиках и служат в качестве моноцистрональных иРНК для трансляции в вирус­ные белки. Вирусная РНК-полимераза также синтезирует (+)осРНК, которые в свою очередь служат матрицами для комплементарных (—)-трабекул во время репликации вирусного генома.

У ретровирусов единый путь репликации. Вирусная (+) осРНК служит матрицей для вирусной РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратная транскриптаза) и первичных транспортных РНК (тРНК). Получается копия осДНК, которая первоначально соединена водородной связью с ее комплементарной (+) осРНК. Вирусная закодированная рибонуклеаза расшифровывает осРНК, после чего синтезируется комплементарная цепь ДНК. Затем дсДНК интегрируется в хро­мосомную ДНК ядра клетки-хозяина. Транскрипция этой интегрированной вирус­ной ДНК находится под контролем транскриптаз клетки-хозяина.

ДНК-содержащие вирусы способны использовать пути, сходные с теми, которые описаны для эукариотических клеток при их репликации во время литической инфекции. Паповавирусам, аденовирусам и герпесвирусам свойствен такой путь репликации, при котором транскрипция вирусной ДНК в иРНК происходит в ядре клетки-хозяина и зависит от ферментов последней. У паповавирусов (т. е. SV40) первичными протеинами, образующимися после внедрения, являются Т-антигены (опухолевые антигены, или ранние белки). Некоторые из Т-антигенных белков способны взаимодействовать с дсДНК вирус­ного генома, присоединяясь вблизи от мест, запускающих репликацию ДНК, что облегчает репликацию последней. Впоследствии транскрибируются иРНК, в которых закодированы полипептиды капсида (поздние белки). Все ранние иРНК являются производными какой-либо одной из двух цепей вирусной ДНК (называемой Р, или ранней, цепью), а поздние иРНК — другой (П, или поздней, цепью). Аденовирусы также имеют ранние и поздние гены, но они располагаются не на разных цепях вирусной ДНК, а беспорядочно на обеих.

При репликации как паповавирусов, так и аденовирусов ранние белки иг­рают главным образом регулирующую роль и часто проявляют плейотропное действие. Поздние белки включают структурные протеины. Отдельные иРНК как для ранних, так и для поздних белков часто комплементарны сегментам, находя­щимся на разных участках вирусной ДНК. Это указывает на значительное сращивание участков вирусной ДНК с удалением участков, находящихся между комплементарными сегментами, в последующем. Во многих случаях иРНК синтезируются на основе накладывающихся друг на друга участков вирусной ДНК. Такой тип наслаивания позволяет уменьшить количество вирусной ДНК, необходимой для кодирования вирусных белков.

Репликация вирусной ДНК паповавирусов и аденовирусов несколько раз­личается. В обоих случаях необходимо участие ДНК-полимеразы, выделенной из клеток хозяина. Репликация ДНК у паповавирусов начинается в каком-то одном месте и затем распространяется в двух направлениях вдоль циркулярной дсДНК до тех пор, пока обе репликационные вилки не встретятся. Синтез ДНК протекает не бесконечно. Небольшие вновь синтезированные фрагменты ДНК позже соединяются вместе по меньшей мере на одной из двух цепей ДНК. Репликация дсДНК у аденовирусов облегчается ее линейной, а не цир­кулярной организацией. Репликация каждой отдельной комплементарной цепи ДНК происходит независимо, а вновь синтезированные цепи могут иницииро­вать следующий круг репликации.

У герпесвирусов вирусная ДНК первоначально транспортируется в клеточ­ное ядро, где происходит транскрипция и репликация. Самые ранние появляю­щиеся протеины выполняют регуляторную функцию. Протеины, появившиеся позднее, участвуют в синтезе вирусной ДНК. Белки, сформированные позже всех, имеют структурную природу.

Поксвирусы являются наиболее сложными из всех известных вирусов животных. Соответственно их репликационный цикл также сложен. Все пер­вичные стадии транскрипции и трансляции протекают, по всей видимости, в цито­плазме клетки-хозяина. Для этого требуется, чтобы вирус имел собственную ДНК-зависимую РНК-полимеразу, инициирующую транскрипцию. Один из вирус -закодированных ранних белков отвечает за вторую стадию раздевания, после чего вирусная ДНК становится полностью доступной для транскрипции и репли­кации. Репликация, транскрипция, а позже и сборка вирусов — все это происходит на «фабриках», находящихся в цитоплазме клетки-хозяина и активи­руемых вирусом. Остаточные группы вирусспецифических белков можно обна­ружить в инфицированных клетках. К ранним белкам относятся некоторые фер­менты (например, ДНК-полимераза и тимидинкиназа) и структурные белки. По мере прогрессирования инфекционного процесса начинается репликация ДНК, синтез ранних неструктурных белков прекращается и начинается синтез поздних белков, многие из которых являются структурными, другие — ферментами и протеинами, участвующими в сборке вирусов.

После окончания репликации вирусного генома и синтеза вирусных белков должны начаться сборка интактных вирионов и их выделение из клетки-хозяина. Сборка вирусов, не имеющих оболочки и нуклеокапсидов вирусных оболочек часто протекает по типу кристаллизации, который зависит от самосборки ви­русных капсомеров.

В большинстве случаев вирусы, не имеющие оболочки, накапливаются внутри пораженной клетки и выделяются во внешнюю среду после гибели клетки. К разрушению клетки приводит следующая цепь событий: угнетение синтеза белков клетки-хозяина, ее липидов и нуклеиновых кислот; дезорганизация цитоскелета клетки-хозяина; изменение структуры мембраны клетки-хозяина. Разрыв мембран приводит к повышению клеточной проницаемости и высвобождению протеолитических ферментов из лизосом. Невозможность пополнить запасы высокоэнергетических молекулярных структур подавляет функцию насосов, обес­печивающих движение ионных потоков, и нарушает выведение продуктов рас­пада и поступление необходимых питательных веществ.

Вирусы, имеющие оболочку, высвобождаются из инфицированной клетки, как правило, почкованием. Этот процесс может окончиться гибелью клетки. Во всех случаях вирусспецифические белки встраиваются в мембраны клеток хозяина, вызывая их структурную перестройку, смещая некоторые нормальные белковые компоненты. В последующем вирусные капсиды могут связываться с вирусспецифическими белками матрикса, выстилающими мембрану со стороны цитоплазмы в поврежденных участках. Капсиды вирусов, имеющих самые маленькие размеры и покрытые оболочкой, связываются с интрацитоплазматическими областями вирусных белков, встроенных в мембрану клетки-хозяина, а не с матриксными белками (тогавирусы).

Патогенез. Признаки и симптомы болезни являются результатом, кульмина­цией цепи взаимодействий между вирусом и организмом хозяина. Прежде всего вирус должен внедриться в организм, затем пройти период первичной репли­кации, за которым следует его поступление в конечные точки — ткани-мишени После того как вирус достиг органа-мишени, он должен внедриться в восприим­чивую популяцию клеток, где произойдет его успешная репликация. Итогом этого последнего этапа может быть продуктивный инфекционный процесс с повреждением клеток или без него, латентное течение инфекции или персистирующая инфекция. Для того чтобы передача инфицирующего вируса следую­щему хозяину произошла, вирус должен успешно миновать или преодолеть иммунный ответ организма, а также целый ряд других защитных механизмов. Множество вирусных репликаций может произойти до того, как какие-либо признаки и симптомы заболевания станут клинически заметны. Этот инкуба­ционный период может варьировать от нескольких дней (при гриппе) до нес­кольких недель (корь, ветряная оспа), месяцев (бешенство, гепатит) и даже лет (медленные инфекции).

Большая часть вирусных болезней является результатом воздействия экзо­генных вирусов. Однако в некоторых случаях заболевание развивается вслед­ствие реактивации эндогенных вирусов, скрытых в специфических клетках орга­низма. Примерами инфекций, вызванных реактивированными эндогенными виру­сами, могут служить опоясывающий герпес, прогрессирующая мультифокальная лейкозэнцефалопатия (паповавирусы JC или ВК), рецидивирующий лабиальный и генитальный герпес (простой герпес) и некоторые типы цитомегаловирусов (ЦМВ).

В большинстве случаев передача вирусной инфекции осуществляется между членами восприимчивой популяции (горизонтальное распростране­ние). Вертикальное распространение инфекции имеет место при внутриутробном инфицировании плода. Вирус может проникнуть в клетки заро­дыша, плаценту или родовой канал матери. Вирусы краснухи, цитомегалии, простого герпеса, опоясывающего герпеса, ветряной оспы и гепатита В вызывают вертикально распространяющиеся врожденные инфекции.

Большое влияние на исход вирусной инфекции оказывают возраст и гене­тические особенности организма хозяина. Так, например, новорожденные чрез­вычайно восприимчивы к тяжелой диссеминированной инфекции вируса простого герпеса. Напротив, многие из экзантематозных болезней (инфекция полиовируса, вируса Эпстайна—Барра), как правило, более тяжело протекает у взрослых, чем у детей. У мышей выделены специфические гены, помогающие определить предрасположенность к некоторым вирусным инфекциям. Действие этих генов проявляется через иммунную систему, продукцию интерферона или активность вирусных рецепторов. Неадекватное питание может повышать восприимчивость организма к таким инфекциям, как корь, возможно, вследствие угнетения кле­точного иммунитета. Особенности организма также могут оказывать опреде­ленное влияние на течение вирусной инфекции, однако механизмы этого влияния до настоящего времени до конца неясны. Стресс может провоцировать обострение лабиального герпеса. Тяжелая физическая нагрузка оказывает отрицательное влияние на течение полиинфекции.

Началом вирусного инфекционного процесса служит внедрение возбудителя в организм хозяина через входные ворота инфекции. Роговой слой кожи обес­печивает как физический, так и биологический барьер против проникновения вируса. Некоторые вирусы преодолевают кожный барьер благодаря прямой инокуляции при укусах насекомых или животных или при воздействии на кожу механических факторов, таких как укол иглой. Вирусы, переносимые членисто­ногими насекомыми, непосредственно попадают в кровь при укусе инфициро­ванного клеща или москита. Вирусы бешенства и Herpes virus simiae (обезьяний) вирус В) попадают в ткани после укуса животных. Определенную роль в рас­пространении вирусов играет ятрогенная инокуляция. Вирус гепатита В, ЦМВ, вирусы Т-клеточного лейкоза человека в сочетании с лимфаденопатией (ВТЛЧ или III/LAV) могут находиться в крови и ее препаратах для трансфузии. Причиной болезни Крейтцфельда—Якоба служат инфицированные инструменты для нейрохирургических вмешательств и инфицированные трансплантаты рого­вицы глаза или ткани гипофиза, используемые для приготовления препарата гормона роста. Парентеральная вакцинация с использованием живого аттенуированного вируса представляет собой другой вариант ятрогенной инокуляции.

Другие вирусы проникают в организм хозяина, преодолевая слизистый барь­ер дыхательного и желудочно-кишечного тракта. Респираторная инфекция может передаваться аэрогенным путем или с секретом носовых ходов или слюной. Проникновение через дыхательные или кишечные входные ворота требует от вируса преодоления серии сложнейших защитных механизмов организма. Им­мунные защитные механизмы легких включают секреторные антитела класса IgA, клетки — естественные киллеры (КЕК.) и макрофаги. В слизистой оболочке трахеобронхиального дерева присутствуют неспецифические ингибиторы вирусов гликопротеидной природы. Реснитчатые эпителиальные клетки дыхательных путей постоянно эвакуируют слизь из нижних отделов дыхательных путей. В желудке инактивируются такие чувствительные к кислоте вирусы, как риновирусы. Желч­ные соли, находящиеся в просвете тонкого кишечника, могут разрушить липидную оболочку многих вирусов. Этот факт частично объясняет проникновение по желу­дочно-кишечному тракту исключительно вирусов, не покрытых оболочкой. Анти­вирусная защитная функция желудочно-кишечного тракта организма обуслов­лена наличием протеолитических ферментов и секреторных антител IgA. При­сутствие специфических белков в капсидах некоторых вирусов позволяет им противостоять воздействию протеолитического переваривания в кишечнике.

Проникновение некоторых энтеровирусов через слизистый барьер кишеч­ника осуществляется с участием специфической популяции клеток, покрываю­щих пейеровы бляшки, известных как микроскладчатые (М) клетки. Эти клетки и, возможно, их аналоги в бронхиальной лимфоидной ткани, видимо, облег­чают транспорт некоторых вирусов, включая реовирусы и энтеровирусы, в околопросветное пространство тонкого кишечника.

Половой путь передачи, подразумевающий проникновение вирусов через слизистую оболочку мочеполовых путей и прямой кишки, может иметь важное значение для вируса простого герпеса типа 2, ЦМВ, вируса гепатита В и, вероятно, вируса ВТЛЧ или HI/LAV.

У некоторых вирусов процессы внедрения, первичной репликации и избира­тельною накопления в какой-либо ткани могут протекать в одной и той же анатомической области. Примерами вирусных болезней этого типа могут быть инфекции верхних и нижних дыхательных путей, вызванные риновирусами, орто- и парамиксовирусами; энтерит, вызванный ротавирусами; поражения кожи, выз­ванные папилломавирусами (бородавки) и вирусами паравакцины (узелки доильщицы). В других случаях развитие заболевания происходит после рас­пространения вируса дистальнее места его проникновения в организм, напри­мер в центральную нервную систему. Входными воротами для энтеровирусов служит желудочно-кишечный тракт, а затем, попав в центральную нервную систему, они вызывают менингит, энцефалит и полиомиелит. Входными воротами для вирусов кори и ветряной оспы служат дыхательные пути, а затем, рас­пространяясь по организму, они приводят к поражению кожи (экзантемы) или к генерализованному вовлечению в патологический процесс внутренних органов.

Для того чтобы попасть в ткани-мишени, вирусы используют нервные, гематогенные и лимфатические пути переноса. По нервам распространяются вирусы бешенства, простого герпеса, Herpesvirus simiae (обезьяний вирус В), ветряной оспы, опоясывающего герпеса и микроорганизмы, вызывающие зуд. Складывается впечатление, что вирус простого герпеса проникает в нерв через рецептор, локализующийся прежде всего около синаптического окончания, а не в области тела нервной клетки. Вирусы бешенства накапливаются на моторном конце пластинки нервно-мышечного соединения и могут использовать ацетилхолиновые рецепторы или структуры, прилежащие к ним, для проникновения в дистальные аксоны двигательных нейронов. Другие вирусы, включая вирус Ла-Кросс семейства буньявирусов и вирус Синдбис семейства тогавирусов, также концентрируются в области нервно-мышечного соединения, несмотря на то что их рецепторные молекулы не были идентифицированы. Вирус бешенства, кроме того, поражает мышечные веретена и распространяется по чувствительным нер­вам до ганглиев заднего корешка и спинного мозга. Скорость продвижения по нервам вирусов бешенства, простого герпеса и полиомиелита заставляет пред­положить, что эти агенты используют внутринейрональные механизмы, включая быстрый аксональный транспорт. Вызывающие зуд агенты, которые медленно распространяются вдоль нервных путей, могут представлять собой пример дви­жения с использованием медленного аксонального транспорта. Инфекционное поражение леммоцитов (шванновские клетки) может представлять собой другой путь перемещения по центральной нервной системе. Распространение инфекции по нервным путям может играть роль не только при движении к центральной нервной системе, но и при распространении в ее пределах, а также и при движении к периферии.

Обонятельные пути представляют собой особую категорию нервных путей, участвующих в распространении вирусов. Нейросенсорные обонятельные клетки образуют синапсы непосредственно с митральными клетками обонятельных луко­виц в центральной нервной системе. В экспериментальных условиях интраназальная или аэрозольная инокуляция вирусов бешенства, простого герпеса, полиовируса и некоторых тогавирусов может привести к инфекционному поражению центральной нервной системы в результате проникновения их через обонятельные пути. Этот путь проникновения инфекции возможен и в естественных усло­виях, объясняя попадание вируса бешенства, а возможно и других вирусов, в центральную нервную систему человека. Однако непременным условием явля­ется контакт с аэрозолем, в котором вирусы находятся в высоком титре, как, например, в пещерах, населенных множеством инфицированных вирусом бешен­ства летучих мышей, или в лабораториях с большим числом искусственно зараженных экспериментальных животных. Обонятельный путь проникновения может объяснить локализацию вируса простого герпеса в области орбито-фронтальной и срединно-височной коры у больных с энцефалитами этой этиологии.

Гематогенный путь распространения имеет важное значение для многих вирусов. Период первичной репликации обычно предшествует началу виремии и может протекать бессимптомно или сопровождаться продромальными явлениями. Первичная репликация энтеровирусов протекает в пейеровых бляшках и перитонзиллярной лимфатической ткани. Первичная репликация респираторных вирусов происходит в эпителиальных или альвеолярных клетках, а многих энтерови­русов и тогавирусов — в скелетных мышцах. В некоторых случаях вирус должен преодолеть определенное расстояние от места первичной мультипликации (умножения) до попадания в кровеносное русло: по лимфатическим сосудам он сначала проникает в регионарные лимфатические узлы. Начальная (первич­ная) вирусемия часто приводит к рассеиванию вирусов по таким тканям, как селезенка и печень, где продолжается увеличение их числа в паренхиматозных клетках, что приводит к усиленной вторичной вирусемии. Продолжающийся рост в эндотелиальных клетках увеличивает продолжительность вирусемической стадии при некоторых тогавирусных инфекциях. Длительная вторичная усиленная виру­семия необходима, если вирус должен преодолеть очистительный механизм ретикулоэндотелиальных клеток.

Вирусы, переносимые кровью, могут находиться в свободном состоянии или в сопровождении клеточных элементов. Свободно в плазме перемещаются вирус гепатита В, пикорнавирусы и тогавирусы. Вирус колорадской клещевой лихорадки и вирус Рифт-Валли соединяются с эритроцитами. Вирус Эпстайна— Барра (ВЭБ), ЦМВ, вирус краснухи и ВТЛЧ или III/LAV перемещаются в комплексе с лимфоцитами.

В некоторых случаях вирусы распространяются различными путями на раз­ных стадиях своего инфекционного цикла. Вирус ветряной оспы рассеивается по коже гематогенным путем, вызывая появление ветряночных элементов. Затем вирус движется афферентно вдоль нервных волокон от кожи до нейронов ган­глия заднего корешка, где и сохраняется в латентной форме. Реактивация вируса сопровождается его эфферентным движением по чувствительным нервным волок­нам до соответствующих кожных дерматом с образованием опоясывающего пора­жения. Распространение вируса по нервным путям связывают прежде всего с повторными эпизодами оральной и генитальной инфекции, вызванной вирусом простого герпеса. Полиовирус представляет собой пример вируса, способного распространяться как гематогенным, так и нейрогенным путями. Гематогенный путь рассматривается обычно как основной путь попадания вируса в центральную нервную систему, хотя не исключен и путь по вегетативным нервам кишеч­ника. Определенную роль в перемещении полиовируса по центральной нервной системе может играть аксональный транспорт.

После того как вирус попал из места своей первичной репликации в орган-мишень, он должен инфицировать популяцию чувствительных клеток. Для этого необходимо, чтобы специфические вирусные структуры (вирусные бел­ки присоединения) и вирусные рецепторы на клетках пришли во взаимо­действие. Точная природа некоторых из этих вирусных рецепторов постепенно становится известной. Вирусзакодированные ткани — специфические усилители могут в определенной степени опосредовать вирусное повреждение специфической клеточной популяции. Для развития литической инфекции необходимо, чтобы все последовательные этапы вирусного репликационного цикла были успешно осу­ществлены.

Защитные факторы организма. Образование антител. Большин­ство вирусов является хорошими антителами, способными стимулировать иммун­ный ответ, поскольку они содержат большое количество инородных для орга­низма хозяина белков, каждый из которых имеет множество антигенных участков. Кроме того, несмотря на то что количество вирусного антигенного материала первоначально может быть довольно незначительно, по мере репликации вируса оно постоянно увеличивается. Лишь незначительная часть антител играет суще­ственную роль в защите организма хозяина от инфекции, а в некоторых случаях сами антитела могут участвовать в патогенезе заболевания.

Иммуногенность вирусов зависит от их природы и от различных факторов организма. Медленные вирусы, вызывающие куру и болезнь Крейтцфельда— Якоба, видимо, не провоцируют в организме хозяина какого-либо заметного иммунного ответа. Путь введения вируса также может играть роль в развитии иммунного ответа. При экспериментальном развитии гриппозной инфекции было показано, что внутривенная инокуляция вируса обладает большей иммуногенностью, чем внутрибрюшинная, которая в свою очередь превышает выражен­ность иммунного ответа при подкожном введении вируса.

Антитела, защищающие организм хозяина, подавляя инфекционную актив­ность вируса, относятся к нейтрализующим антителам (HAT). Связывание HAT с вирусом представляет собой обычно обратную реакцию. Инфекционная ак­тивность вируса может снижаться за счет того, что HAT подавляет связы­вание, проникающую способность или процесс раздевания вируса; способствует агрегации вирионов; ускоряет деградацию вирусов в пузырьках или облегчает опсонизацию вирусов и их последующий фагоцитоз. Связывание полиовирусов с HAT, возможно, приводит к конформационным перестройкам наружного капсида, что препятствует раздеванию вирусов, но не процессу их соединения с субстратом.

Комплемент. Если антитела не образуются, вирусы могут стимулиро­вать активацию как альтернативного, так и классического путей активации комп­лемента. Активированные компоненты комплемента (например, С3b) могут высту­пать в качестве опсонинов, облегчающих фагоцитоз вирусов. Активация аль­тернативных механизмов комплемента в сочетании с образованием антител мо­жет приводить к лизису вирусов, имеющих оболочку, или клеток, инфицирован­ных вирусами. Несмотря на то что система комплемента играет определенную роль в защите организма животных от вирусной инфекции, состояния, сопро­вождающиеся недостаточностью комплемента, в типичных случаях не осложня­ются более частыми приступами или более тяжелым течением вирусной ин­фекции.

Клеточный иммунитет. Клетки, инфицированные вирусами, могут быть разрушены лимфоцитами или другими клетками, использующими как антителозависимые, так и антителонезависимые механизмы. Клетки-киллеры пред­ставляют собой большие содержащие гранулы лимфоциты, которые связываются с клетками-мишенями, а затем секретируют цитотоксические молекулы, нахо­дящиеся в азурофильных гранулярных пузырьках. Активность клеток-киллеров повышается под воздействием интерферонов и некоторых вирусных гликопротеидов и не зависит от активности антител. Цитотоксичность клеток-киллеров представляет собой один из наиболее ранних защитных механизмов макроор­ганизма против вирусной инфекции (максимальная ее активность отмечается через 2—3 дня), включение которого предшествует образованию антител (появ­ляющихся на 7-й день заболевания), активации Т-лимфоцитов и формированию реакции гиперчувствительности замедленного типа. Активные клетки-киллеры были обнаружены у людей, инфицированных вирусами цитомегалии, Эпстай­на — Барра, кори и эпидемического паротита.

Разрушение клеток, инфицированных вирусами, зависящее от образования антител, может осуществляться вследствие антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ) либо вследствие воздействия антителонезависимых Т-лимфо­цитов, обладающих цитотоксической активностью. При реакциях, опосредованных через АЗКЦ, вирусспецифические антитела, связанные с антигенами инфици­рованной клетки, взаимодействуют с рецепторами для антител IgG, находя­щимися на поверхности специализированных лимфоцитоподобных клеток (кле­ток-киллеров). Связывание антител IgG с клеточными рецепторами активирует клетку-киллер и приводит к тому, что она уничтожает клетку-мишень. Макро­фаги, лимфоциты и ПМН также имеют Fc-рецепторы и могут принимать участие в реакциях АЗКЦ.

Лизис инфицированных клеток, опосредованный Т-лимфоцитами, обладаю­щими цитотоксической активностью, относится к 1-му классу тканевой совмести­мости, ограниченной антигенами. Цитотоксическая активность Т-лимфоцитов должна быть индуцирована антигеном, доставляемым макрофагами или другими антигендоставляющими -клетками (АДК). Активация цитотоксичности Т-лимфо­цитов вирусспецифична и может быть специфична даже для отдельных штам­мов некоторых вирусов. Цитотоксичные Т-лимфоциты, выделенные у мышей, инфицированных лимфоцитарным хориоменингитом (ЛХМ), убивают только клетки-мишени, инфицированные ЛХМ, у мышей, относящихся ко 2-му классу тканевой совместимости. Выраженность реакции цитотоксичных Т-лимфоцитов контролируется генами, ответственными за иммунный ответ (ИО) у мышей. Ана­логичная регуляция может иметь место и у человека.

Интерфероны. Лейкоциты продуцируют более дюжины интерферонов (альфа-интерфероны, лейкоцитарные), последовательность аминокислот у которых на 70% гомологична.

b-Интерферон (фибробластный) продуцируется фибробластами и эпители­альными клетками. Его структура на 30% гомологична альфа-интерферонам. Как a-, так и b-интерфероны сохраняют стабильность в кислой среде (рН2,0) и отно­сительно устойчивы к высокой температуре. g-Интерферон (иммунный) продуци­руется как сенсибилизированными, так и несенсибилизированными Т-лимфоци­тами. Он обладает отличными от других интерферонов физико-химическими свой­ствами и имеет специфические индукторы. Кроме того, его действие опосредуется через клеточные рецепторы, отличные от тех, которые используют интерфероны альфа и бета. Гены, кодирующие интерфероны, располагаются на следующих хромосомах у человека: на 9-й (a и b), на 2-й (b), на 5-й (b) и на 12;й (g).

Продукция интерферонов может быть индуцирована как активными, так и инактивированными вирусами, двуспиральной РНК и целым рядом других соединений. Количество индуцируемого интерферона может варьировать в за­висимости от воздействующего вируса. Все интерфероны обладают чрезвычайно высокой специфической активностью и, как правило, наиболее активны в клетках тех видов животных, где они были продуцированы (видоспецифичны). Это объяс­няется различием природы интерфероновых рецепторов. Продукция интерферона, видимо, зависит от угнетения клеточных генов, вызванного присутствием вирус­ной нуклеиновой кислоты в цитоплазме клеток макроорганизма. В результате быстро формируются иРНК для интерферона и начинается его синтез.

Вновь продуцированный интерферон высвобождается во внеклеточную жид­кость и затем связывается со специфическими рецепторами близлежащих кле­ток. Ген, кодирующий синтез гликопротеидного рецептора для альфа- и бета-интерферонов, локализуется у человека, по всей видимости, на 21-й хромосоме. Свя­зывание интерферона с этим рецептором вызывает цепь сложных реакций. Син­тезируется протеинкиназа, фосфорилирующая фактор, инициирующий синтез белка. Это приводит к подавлению образования первичного комплекса, а сле­довательно, и синтеза вирусных белков. Индуцированная 2,5-олигоизоаденилатсинтетаза приводит к образованию 2,5-олигоаденилатов, которые в свою очередь активируют клеточную эндонуклеазу, вызывающую распад вирусной иРНК. По­давляются метилтрансферазные реакции, что приводит к снижению метилирования иРНК, нарушая, таким образом, синтез вирусных белков. Кроме того, изменяются антигены поверхности клеток-мишеней, в результате чего облегча­ется проявление действия антигенов тканевой совместимости 1-го и 2-го клас­сов. Интерфероны повышают также активность клеток-киллеров, Т-лимфоцитов, обладающих цитотоксичностью, и клеток, участвующих в реакциях АЗКЦ. Доля участия каждой из этих реакций в создании интерферонвызванного антиви­русного состояния до настоящего времени не установлена.

Иммунопатология, индуцированная вирусом. Вирусы могут соединяться с вирусспецифическими антителами, образуя циркулирующие иммунные комплексы, способные самостоятельно участвовать в иммунопатогенезе. Вирусная стимуляция В-лимфоцитов может привести к появлению поликлональных антител к антигенам, не связанным с первичным вирусным агентом. Вирусы могут также индуцировать образование перекрестных антител, взаимо­действующих с нормальными структурами макроорганизма, в составе которых имеются участки, сходные по строению с вирусными антигенами (молекуляр­ная мимикрия). Аутоантитела этих типов также могут привести к образо­ванию. иммунных комплексов. Иммунные комплексы оседают на базальных мем­бранах клеток различных тканей, включая кожу, почки, сосудистые сплетения и стенки кровеносных сосудов. Попадая в ткани, эти иммунные комплексы привлекают и активируют разнообразные медиаторы воспаления, что приводит к повреждению тканей.

Аутоантитела, образованные под влиянием вирусной инфекции, могут непо­средственно повреждать ткани. Аутоантитела к лимфоцитам, тромбоцитам, гладкомышечным клеткам, промежуточным филаментам, иммуноглобулинам и миелиновым основным белкам обычно нестойки, и титр их невысок. Они образуются в результате целого ряда механизмов, включая: 1) внедрение антигенов макро­организма в вирусные структуры или изменение антигенов макроорганизма под влиянием вируса; 2) изменение иммунорегуляторных систем под влиянием вируса; 3) перекрестную реактивность между вирусными антигенами и нормаль­ными структурами клеток макроорганизма (молекулярная мимикрия); 4) воз­никновение антиидиотипических антител, стимулирующих клеточные рецепторы макроорганизма.

Эпидемиология. Эпидемиология вирусов включает изучение причин, распре­деления, частоты, путей передачи и распространения вирусных болезней. Важным аспектом эпидемиологии вирусов является аккуратная регистрация частоты воз­никновения и преобладания вирусных инфекций. Частота может быть опреде­лена как число новых случаев той или иной болезни, возникших в течение определенного периода времени, а преобладание — как общее число случаев заболевания. Целесообразно определять удельную частоту и удельное преоб­ладание заболевания, величины которых получают путем деления соответствую­щих значений на размеры популяции, имеющей риск данного заболевания. Термины «эпидемия» и «вспышка» являются формальными и лишь указывают на то, что большее, чем ожидалось, число случаев того или иного заболевания возникло в узкой популяции, географической зоне или за какой-то период вре­мени.

Появление острого вирусного заболевания указывает на то, что инфици­рованный организм вступил в контакт с восприимчивым индивидуумом при условиях, благоприятных для передачи конкретного вирусного агента. Интервал времени между первичным контактом с вирусом и последующим развитием признаков заболевания называется инкубационным периодом. Его длительность может варьировать от нескольких дней (при гриппе) до нескольких лет (при медленных инфекциях). Инфицирование вирусом не всегда приводит к появлению клинических признаков заболевания. Процент инфицированных людей, у которых развиваются яркие симптомы заболевания, варьирует от 100% при бешенстве и кори до 0% при паповавирусах ВК и JC. В большинстве случаев симптомы заболевания менее выражены и реже встречаются у детей, чем у взрослых (например, ВЭБ, мононуклеоз, паралитический полиомиелит, гепатит А).

Передача вируса от инфицированного организма восприимчивому индиви­дууму осуществляется в нескольких формах. Передача от человека к человеку может происходить: 1) при наличии у одного из них острого заболевания; 2) если один из них является хроническим носителем вируса или 3) от матери плоду. Заражение может произойти воздушно-капельным путем (с дыхательными аэрозолями), фекально-оральным путем, при половых контактах или вследствие непосредственной инокуляции вируса при использовании для инъекций инфици­рованных игл или препаратов крови для переливания.

Дыхательные аэрозоли образуются обычно при кашле или чиханье. Во время чиханья может образовываться до 2 млн аэрозольных частиц, а во время кашля — до 90 тыс. Судьба этих частиц зависит как от окружающих условий (влажность, потоки воздуха), так и от их размеров. Небольшие час­тицы дольше, чем крупные, остаются в воздухе и могут избегать фильтрую­щего эффекта носового дыхания, при котором частицы диаметром более 6 мкм задерживаются. Число образующихся аэрозольных частиц может варьировать у разных штаммов одного и того же вируса.

Для большинства вирусов остается неясным, какое число вирусных частиц необходимо для развития выраженной респираторной инфекции. Для вируса гриппа А, аденовируса или вируса Коксаки А21 достаточно всего 10 частиц. Образование аэрозолей — не единственный возможный путь передачи дыха­тельной инфекции. Для ВЭБ типичным является распространение через слюну во время поцелуя. Важным путем распространения риновирусов, являющихся основной причиной простуды, может стать контакт рук со слизистой оболочкой глаз, носовой или ротовой полости. Этот цикл может быть легко прерван, если следить за гигиеной рук.

Инфицирование через желудочно-кишечный тракт происходит, если вирус, находящийся в испражнениях, загрязняет пищу или воду, а затем поглощается восприимчивым индивидуумом (фекально-оральный путь). Руки, испачканные испражнениями, также могут служить еще одним источником распространения энтеровирусов. Высокая частота энтеровирусной инфекции у детей, находящихся в однодневных стационарах и в учреждениях для лиц с пониженным интел­лектом, свидетельствует о трудности поддержания достаточного уровня гигиены в этих условиях.

При многих вирусных инфекциях переносчиком служат насекомые или инфи­цированные животные. При лихорадке денге существует постоянный цикл цир­куляции вируса между людьми и инфицированными москитами. Вирус денге размножается в кишечнике москитов вида Aedes aegypti, накапливается в их слюнных железах и впрыскивается в организм человека во время укуса и заса­сывания крови. У инфицированного человека развивается вирусемия большой концентрации, достаточной для того, чтобы вирус попал от него к неинфици­рованному москиту во время следующего укуса. При других арбовирусных ин­фекциях человек выступает в роли конечного пункта, поскольку степень вирусемии у больного недостаточна для передачи инфекции новой группе насекомых-переносчиков. Цикл этого типа присущ тогавирусам, вызывающим восточный, западный энцефалиты и энцефалит Сент-Луис. Как правило, животными резер­вуарами для арбовирусов служат небольшие птицы и млекопитающие. Лошадь и человек являются конечным пунктом распространения вирусов. В то же время лошади могут быть резервуаром вируса, вызывающего венесуэльский лошадиный энцефалит.

Для некоторых инфекций, переносимых членистоногими, необязательно учас­тие позвоночного промежуточного хозяина, в организме которого развивается вирусемия. От инфицированного клеща или москита вирус может передаваться потомству трансовариальным путем при половом контакте самца и самки мос­кита. Трансовариальная передача позволяет вирусам, переносимым насекомыми, пережить зимние месяцы.

Зоонозные инфекции иллюстрируют другой механизм передачи заболевания. В случае бешенства передача вируса происходит в результате укуса инфициро­ванного животного. Причиной многих инфекционных болезней человека являют­ся экскременты инфицированных грызунов (кал, моча, слюна). Примерами могут служить аденовирусные инфекции и геморрагические лихорадки с поражением почек, вызванные буньявирусами.

Некоторые инфекционные агенты, такие как аденоассоциированный парвовирус человека и вирус дельта-гепатита (гепатит D), для развития заболевания требуют коинфекции с участием так называемого вируса-помощника. Инфекция, обусловленная дельта-вирусом, зависит от сопутствующей инфекции, вызванной вирусом гепатита В, и не развивается в его отсутствие. Многие детали эпидемио­логии этих вирусов требуют своего уточнения. Аденоассоциированный парвовирус человека существенно не изменяет течения заболевания, вызванного аденовирусом-помощником. Напротив, коинфекция вирусного гепатита В и D часто оканчивается злокачественным гепатитом.

Диагностика вирусных болезней. Диагностика таких вирусных болезней, как корь, может быть осуществлена на основании клинических признаков. В других случаях с помощью клинических данных можно лишь идентифициро­вать группу вирусов, которые, вероятнее всего, являются возбудителями болез­ней той или иной категории. Однако, как правило, бывает необходимо устано­вить точный диагноз, так как имеющиеся антивирусные препараты обладают высокой избирательной активностью по отношению к определенным типам ви­русов. Для постановки точного диагноза необходимо воспроизвести вирус у экс­периментального животного или в культуре ткани, идентифицировать вирус или выделить вирусспецифические антигены или вирусные нуклеиновые кислоты из тканей или жидкостей организма, или документально зарегистрировать специфи­ческие серологические реакции. Врач должен обеспечить взятие необходимых для диагностического исследования проб материала в соответствующую фазу заболевания, проследить, чтобы они были быстро отправлены в лабораторию, снабдить диагностические лаборатории адекватной клинической информацией.

Если заболевание сопровождается диареей или другими желудочно-кишеч­ными расстройствами, этиология которых напоминает вирусную, вирус следует выделить из свежей порции фекалий. При заболеваниях дыхательной системы, включая фарингит, круп, бронхиолит и пневмонию, материал для исследований лучше всего получать путем аспирации слизи. Мазки из носоглотки и горла менее информативны. При наличии везикулярной сыпи материалом для исследования служит жидкость, аспирированная из пузырьков с помощью иглы. Если сыпь имеет петехиальный или макулопапулезный характер, то следует собирать как пробы слизи из носоглотки, так и фекалии. У пациентов с заболеваниями цен­тральной нервной системы, природа которых позволяет предположить вирусную, включая менингит, энцефалит, миелит и синдром Гийена—Барре, для исследова­ния следует собирать назофарингеальный аспират, фекалии и пробы спинномоз­говой жидкости. При подозрении на инфекцию, вызванную ЦМВ, паповавирусами, корь или эпидемический паротит целесообразно исследовать мочу. Попытку выделить вирус из крови можно предпринять при подозрении на инфекции, вызванные некоторыми арбовирусами, вирусами герпеса и ЛСМ. Для диагностики бешенства и эпидемического паротита исследуют слюну. Биопсия мозга может потребоваться при диагностике энцефалита, вызванного вирусом простого гер­песа, прогрессирующей мультифокальной лейкоэнцефалопатии, подострого склерозирующего панэнцефалита (ПСПЭ), прогрессирующего краснушечного панэнцефалита и медленных вирусных инфекций, таких как болезнь Крейтцфельда— Якоба.

Препараты мазков из носоглотки или прямой кишки следует помещать в соответствующую среду для транспортировки, которая представляет собой не­сколько миллилитров нейтрального изотонического раствора поваренной соли с добавлением небольшого количества белка или сыворотки животных и анти­биотиков. В случае задержки транспортировки препаратов их следует поместить во фляжку-термос, заполненную кусочками льда. После того как препараты доставлены в вирусологическую лабораторию, их следует поместить в соответст­вующие условия для дальнейшей обработки. Препараты могут храниться в обычном холодильнике при температуре 4°С не более 48 ч. Более длительное хранение должно осуществляться при температуре —70°С. При многократном замораживании и оттаивании многие вирусы быстро теряют инфекционную активность.

Выделение вируса из клинического препарата осуществляется путем посева материала на культуру тканей, куриные эмбрионы или инокуляции новорожден­ным мышам. Метод культуры тканей подразумевает использование первичных клеточных культур, изготовленных из органов животных (например, клетки почек обезьяны); линии диплоидных клеток человека, таких как фибробласты эмбриона Wi-38 и перевиваемые клеточные линии типа HeLa, HEp-2, BHK-21 и Vero. Не­которые вирусы лучше растут на одних клеточных линиях, другие — на других. Вирус гриппа следует выделять путем инокуляции вируссодержащего материала в амниотическую или аллантоисную полость куриного эмбриона. Интраперитонеальная и интрацеребральная инокуляция новорожденным мышам рекомендует­ся для выделения вируса Коксаки А, а также многих арбовирусов, вируса бе­шенства, аренавирусов и орбивирусов. Для выделения вируса ЛСМ могут быть использованы взрослые мыши или морские свинки. Идентификация агента, от­ветственного за возникновение медленной вирусной инфекции, например куру и болезнь Крейтцфельда—Якоба, может потребовать внутричерепной инокуляции материала высшим приматам, например шимпанзе. Специальные методы изоля­ции вируса с использованием искусственной среды ткани мозга необходимы для идентификации вируса кори в случае ПСПЭ или вируса краснухи у больных с прогрессирующим краснушечным панэнцефалитом.

После заражения вируссодержащим материалом клеточной культуры послед­нюю исследуют на наличие отличительных признаков цитопатического действия ЩПД). Такие вирусы, как НСВ и многие энтеровирусы, оказывают раннее ЦПД, в то время как для выявления ЦПД, вызванного ЦМВ, вирусом краснухи и не­которыми аденовирусами, требуется наблюдать за клеточными культурами в те­чение недель и даже выращивать субкультуры. В культивируемых клетках ищут признаки их лизиса и вакуолизации. Присутствие синцития свидетельствует о возможном наличии НСВ, PC-вируса, вируса кори или эпидемического паро­тита. Окрашивание клеточных культур по Гимзе или с использованием других красителей облегчает поиск и обнаружение различных внутриклеточных включе­ний. Иммуноцитохимическое окрашивание клеточных культур для выявления вирусных антигенов с использованием флюоресцеина или специфических анти­вирусных антител, связанных с ферментом, способствует обнаружению и иденти­фикации многих вирусов, оказывающих минимальный ЦПЭ. Орто- и парамиксовирусы (вирусы гриппа, парагриппа, кори, эпидемического паротита) могут быть обнаружены по способности инфицированных культур тканей адсорбировать эритроциты (гемадсорбция). Вирус краснухи выявляют по способности инфицированных культур блокировать ЦПЭ, вызванный другим вирусом (интерференция).

Идентификация вирусных частиц или антигенов в тканевых препаратах пред­ставляет собой другой важный метод диагностики вирусной инфекции. Окраши­вание соскоба кожи, взятого из основания пузырька, по методу Tzanck с при­менением красителя Райта или Гимзы помогает идентифицировать вирус простого герпеса или вирус ветряной оспы. Аналогичные методики позволяют идентифи­цировать клетки, инфицированные ЦМВ в осадке мочи, или клетки, инфициро­ванные вирусом кори, в соскобах, взятых из пятен Коплика. В некоторых слу­чаях важную диагностическую информацию можно получить при электронно-микроскопическом исследовании специально подготовленных препаратов. Концен­трация вирусных частиц в таких препаратах должна быть более 10⁶⁷ частиц в 1 мл. Применение специального метода концентрации вируса в препарате путем адсорбции избытка жидкости и солей на поверхности агарозы позволяет обна­ружить вирус при его концентрации всего 10⁴ частиц в 1 мл (метод псевдореп­ликации). С помощью электронной микроскопии можно без труда отличить вирус оспы коров от вируса ветряной оспы в везикулярной жидкости, отрицательно окрашиваемой фосфотунгусной кислотой. Кроме того, электронная микроскопия может быть чрезвычайно полезна при идентификации таких кожных вирусов, как вирус папилломы человека, вирус контагиозного пустулезного дерматита и контагиозного моллюска. Использование специфической антисыворотки для аг­регации вируса в препарате фекалий облегчает электронно-микроскопическое выявление ротавирусов, вируса гепатита А и вируса Норфолк. Электронно-микроскопические исследования препаратов биопсии мозга могут позволить иден­тифицировать энцефалит, вызванный вирусом простого герпеса, ПМЛ и ПСПЭ.

Обнаружение вирусспецифических антигенов облегчается при использовании методов иммунофлюоресценции и иммуноцитохимии. Ценность этих методов осо­бенно высока при диагностике бешенства, герпетической инфекции, ПМЛ и ПСПЭ в препаратах биопсии мозга; герпетического кератита в соскобах роговицы; ви­руса простого герпеса, ветряной оспы и оспы коров в соскобах пузырьков; пара-гриппа, гриппа и РСВ-инфекции в аспиратах слизи из носоглотки: гепатита В в препаратах биопсии печени; вируса колорадской клещевой лихорадки в кро­вяном сгустке. Вирусные антигены могут быть обнаружены в препаратах этих тканей при использовании вирусспецифических антител, прямо или косвенно связанных с флюоресцеинизотноцианатом (ФИТЦ) или ферментами, включая пероксидазу из хрена, щелочную фосфатазу и глюкозоксидазу. Использование антител, связанных с ферментами, обладает рядом преимуществ по сравнению с обычной световой микроскопией: при этом повышается чувствительность, сохранность окрашенных препаратов, их диагностическая ценность. Сочетание биотинсвязанных антител с авидинсвязанным ФИТЦ или ферментами позволит повысить результативность иммуноцитохимических методов. Для выявления ви­русных антигенов используют радиоиммунный анализ и твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA), методы, хорошо зарекомендовавшие себя при диаг­ностике гепатита А и В, ротавирусов, аденовирусной инфекции.

Дата добавления: 2015-07-25