Патогенетическая микробиология (часть 4)

В 2003 г. случилась эпидемическая вспышка респираторной инфекции, которая из-за тяжести и количества летальных исходов получила название SARS — тяжелый острый респираторный синдром (англ. severe acute respiratory syndrome). Вспышка началась в Китае и стала быстро распространяться по другим странам. Большинство больных зарегистрировано в Китае, Вьетнаме, Сингапуре и Канаде. Всего на 29 мая 2003 г. в мире отмечено 8295 случаев SARS. От пневмонии и/или острого дистресс-синдрома погибло 750 человек. В патогенезе SARS задействованы как прямая вирусоцидность, так и иммунологические механизмы. К счастью, вспышка на этом остановилась, возможно, из-за принятых экстраординарных мер, направленных на предупреждение распространения инфекции. Оказалось, что этиологическим фактором SARS является ранее не известный коронавирус. Среди его возможных источников подозревают диких животных, в частности одну из разновидностей мангустов, которые используются в китайской кулинарии.

Специфическая терапия и вакцинация отсутствуют. Судя по опытам на добровольцах, интерферон защищает от коронавирусной инфекции. Обычным является реинфицирование штаммами той же серогруппы. Это может быть связано с быстрым увяданием мукозального иммунитета и/или заражением близкородственными, но достаточно дискретными по протективным эпитопам штаммами.

До недавних пор диагностика сводилась к анализу динамики антител, и лишь в последнее время появилась возможность обнаружения в респираторных секретах коронавирусных антигенов и РНК.

 

Аденовирусы

Не то я, чем кажусь…

• История открытия.
• Характеристика вириона.
• Патогенетическая неоднородность.
• Репликация: ранние и поздние белки.
• Проблемы онкогенности и персистенции.
• Аденоассоциированные вирусы.
• Аденовирусы и SV40 паповавирус.

Аденовирусы были обнаружены в начале 1950-х гг. Открытие произошло случайно, при попытке получить линии клеток из миндалин и аденоидов, удаленных у детей. После недолгих разночтений это определило название вирусов и наметило их базисную экологию, связанную с бессимптомной персистенцией в лимфоидной ткани. Но вскоре сходные инфекционные агенты были изолированы от детей и взрослых, болеющих различными респираторными заболеваниями. Интрига вокруг патогенетической функции аденовирусов обострилась после того, как были зафиксированы их туморогенные свойства — способность индуцировать злокачественные опухоли у животных (новорожденных хомячков). Онкогенный потенциал аденовирусов послужил стимулом к их тщательному изучению, оказавшемуся полезным для исследования механизмов вирусной инфекции и молекулярных процессов в эукариотических клетках.

На модели аденовирусной инфекции были впервые изучены сплайсинг, аденилирование и кэпинг матричных РНК, последовательность и регуляция экспрессии вирусных генов, их интеграция с клеточными хромосомами и пр. И хотя, к разочарованию вирусологов, оказалось, что онкогенность аденовирусов — чисто лабораторный феномен, никак не связанный с опухолями человека, аденовирусная инфекция остается важнейшим объектом молекулярной биологии и генетических манипуляций.

Термин «аденовирусы» имеет экологическую окраску, отражая склонность к персистенции в лимфоидной ткани, благодаря чему аденовирусы удается выделять из миндалин, аденоидов, аппендикса и лимфатических узлов практически здоровых людей. Но этот признак неодинаково выражен у разных аденовирусов, и не все из них могут быть отнесены к так называемым латентным разновидностям. Есть и такие, которые вызывают острые эпидемические инфекции, надолго не задерживаясь в организме хозяина.

Изучение, стартовавшее с латентных аденовирусов, быстро вышло на уровень медицинской и ветеринарной патологии, определив широкий круг частных и общих проблем, связанных с аденовирусной инфекцией. Выделено не менее 120 вирусов, которые инфицируют млекопитающих и птиц. С патогенетической точки зрения их объединяет склонность к поражению респираторного тракта, и не случайно в руководствах по инфекционным болезням аденовирусы фигурируют среди «респираторных» вирусов, т.е. возбудителей заболеваний дыхательных органов. Впрочем, к этому, в общем верному, правилу есть дополнения: аденовирусы способны вызывать поражения кишечника и конъюнктивы, а также центральной нервной системы, мочевого пузыря и половых органов.

Наиболее ярким признаком аденовирусов служит морфология и структура вириона (рис. 1). Несомненно, это один из самых изящных вирусов. Вирионы лишены оболочки, имеют 80—110 нм в диаметре, капсид построен по типу кубической симметрии. В капсиде 252 капсомера: 240 из них образуют 20 равносторонних треугольных граней (икосаэдр), на углах которых расположено 12 вершинных капсомеров. Каждый из 240 капсомеров имеет шесть соседних; поэтому они называются гексонами; вершинные капсомеры соседствуют с пятью гексонными капсомерами и в связи с этим получили название пентонов. Пентоны состоят из основания и отходящей от него нити — фибриллы длиной 9—30 нм, заканчивающей утолщением — головкой величиной 4 нм. Именно фибриллы придают особую элегантность вирионам, сообщая им сходство с космическим спутником.

Гексоны, пентоны и фибриллы построены из разных белков (полипептидов), благодаря чему отличаются по антигенным свойствам и выполняют неодинаковые функции в инфекционном процессе. Фибриллы обеспечивают связывание с клеточными рецепторами и участвуют в дискриминации зараженных клеток, вызывая подавление синтеза клеточных макромолекул. Растворимые белки основания пентона вызывают цитопатический эффект, похожий на действие инфекционных аденовирусов, но проявляющийся гораздо быстрее (через 4—6 ч). Патогенетическое значение гексонов подтверждается тем, что антитела против их эпитопов обладают вируснейтрализующим эффектом. Возможно, они участвуют в развитии рецепторзависимого эндоцитоза, инициируемого фибриллами, — главной мишени для вируснейтрализующих антител. Полипептиды синтезируются с большим избытком: например лишь 1/10 часть молекул гексона включается в вирион.

С капсидом ассоциировано еще несколько белков, которые цементируют гексоны и структурно сопрягают капсид с сердцевиной. Последняя состоит из двухспиральной линейной ДНК, связанной с тремя полипептидами, на долю которых приходится около 20% белка вириона. Особенностью аденовирусной ДНК является наличие концевого белка — ТР (от англ. terminal protein), который ковалентно соединен с 51-концом каждой из нитей ДНК. Одной из возможных функций ТР является прикрепление ДНК к ядерному матриксу после проникновения вирусного генома в ядро. Благодаря взаимодействию концевых белков ДНК удерживается в виде кольцевой структуры, которая раскрывается при обработке протеолитическими ферментами. Так или иначе, но наличие ТР примерно в 100 раз повышает эффективность трансфекции клеток аденовирусной ДНК, изолированной из вирионов.

Размер ДНК составляет (20—25)·10³ кДа, что соответствует примерно 36000 пар оснований. По логике генетического кода этого бы хватило примерно на десяток белков среднего размера. Но информационная емкость ДНК гораздо больше: аденовирусы синтезируют около 40 белков. Это достигается благодаря считыванию информации с обеих нитей ДНК и альтернативному сплайсингу, который обеспечивает получение нескольких разновидностей мРНК на основе первичного транскрипта одного гена. В зрелый вирион включается 13 белков, остальные относятся к неструктурным комопонентам, функционируя на этапе внутриклеточной репродукции вируса.

Классификация

Аденовирусы объединены в семейство Adenoviridae, которое подразделяется на два рода: Mastadenovirus (аденовирусы млекопитающих) и Aviadenovirus (аденовирусы птиц). Кроме экологического своеобразия они имеют и ряд других особенностей, которые наиболее радикально сфокусированы в антигенных свойствах вирионных белков. Аденовирусы каждого из родов имеют широкие антигенные перекресты, но лишены антигена, общего для всего семейства. Главный родоспецифический эпитоп расположен на внутренней поверхности гексона и поэтому может быть обнаружен только в растворимом гексоновом белке, например в реакции связывания комплемента (отсюда понятие «комплементсвязывающий родоспецифический антиген»).