Содержание
Внутриродовая дифференцировка аденовирусов строится на разных критериях:
1. Экологические группы. Род Mastadenovirus включает вирусы (группы) человека, обезьян, крупного рогатого скота, овец, лошадей, свиней, собак, опоссума и мышей. Клинически значимых перекрестных инфекций не происходит. Более того, экологическая привязка к определенному кругу хозяев проявляется и в клеточных культурах, пермиссивность которых для аденовирусов характеризуется отчетливой видовой специфичностью.
2. Серологические типы. Их классифицируют по способности аденовирусов индуцировать нейтрализующие антитела. Серотипы аденовирусов не дают перекрестных реакций с гетерологичными вируснейтрализующими сыворотками или реагируют в минимальных титрах. Типоспецифические антигены представлены белками фибрилл и гексонов. От человека изолировано более 50 серотипов. Они объединяются в подгруппы (A, B, C, D, E, F) и играют неодинаковую роль в патологии (табл. 1). Начало делению на подгруппы положили наблюдения о характере агглютинации аденовирусами эритроцитов животных, прежде всего крыс и макак-резусов. Гемагглютинирующими свойствами обладает белок фибрилл, и такая агглютинация гасится типоспецифическими антителами.
Таблица 1. Классификация аденовирусов человека
| Подгруппа | Серотипы | Подгруппа гемагглютинации* | Онкогенность (новорожденные хомячки) | % G+C (ДНК) |
| А | 12, 18, 31 | IV | Высокая | 47–49 |
| В1 | 3, 7, 16, 21 | I | Низкая | 50–52 |
| В2 | 14, 11, 34, 35 | То же | То же | То же |
| С | 1, 2, 5, 6 | III | Нет | 57–59 |
| D | 8–10, 13, 15, 17, 19, 20, 22–30, 32, 33, 36–39, 42 | II | Нет | 57–60 |
| E | 4 | III | Нет | 57 |
| F | 40, 41 | III | Нет | 55–59 |
*Подгруппы гемагглютинации классифицируются следующим образом: I — полная агглютинация обезьяньих эритроцитов; II — полная агглютинация крысиных эритроцитов; III — частичная агглютинация крысиных эритроцитов; IV — нет агглютинации.
Исследование онкогенности вскрыло еще один аспект неоднородности аденовирусов человека: они неодинаковы по способности вызывать опухоли у грызунов (новорожденные хомячки). Удивительно, но эти, казалось бы, два совершенно разных признака (гемагглютинирующая активность и онкогенность) часто совпадают: аденовирусы, обладающие высокой и слабой туморогенностью, относятся к подгруппам с дискретным гемагглютинационным профилем (см. табл. 1).
Правомерность расчленения на подгруппы получила подтверждение в генетических исследованиях. По данным ДНК-ДНК-гибридизации, гомология оснований внутри подгрупп составляет 89—100% (исключением являются субгруппы А — 48—69% и F — 62—69%); родство между гетерологичными подгруппами не превышает 20%. Это предполагает существенные биологические различия, позволяя говорить о подгруппах как о видовых таксонах, а о серотипах — как о внутривидовых вариантах. К этому можно добавить и то, что аденовирусы различных подгрупп не рекомбинируют, хотя рекомбинации внутри группы происходят весьма эффективно. По сути, это наиболее убедительное проявление генетического родства, которое подтверждает обоснованность предложенной классификации. Согласно последним рекомендациям, именно структура ДНК, определяемая генетическими методами (гибридизация, рестрикционный анализ, секвенирование), должна быть основой систематики аденовирусов.
С практической точки зрения принадлежность к подгруппе является крупномасштабным признаком, который (пусть с изрядной долей приближения) позволяет судить об эколого-патогенетических ресурсах вирусных штаммов (табл. 2). Типовая поливалентность значительно усложняет взаимоотношения с аденовирусами, так как нейтрализация каждого серотипа требует образования гомологичных («своих») антител, не действующих на другие вирусы. Не исключено, что серотипы эволюционировали под влиянием иммунного пресса на основе случайных мутаций типоспецифических эпитопов фибрилл и гексонов. Но если это и так, то в естественных условиях процесс изменчивости идет медленно, так как антигенные свойства аденовирусов достаточно стабильны.
Таблица 2 Основная клиническая характеристика различных подгрупп аденовирусов человека
| Подгруппа | Тропизм, симптомы |
| А | Криптическая энтероинфекция |
| В1 | Респираторные заболевания |
| В2 | Почечная персистенция |
| С | Персистенция в лимфоидной ткани респираторных органов, респираторные заболевания |
| D | Кератоконъюнктивит |
| E | Конъюнктивит, респираторные заболевания |
| F | Диарея младенцев |
По крайней мере, серотипы сохраняют гомогенность на протяжении последних 50 лет, прошедших с момента открытия аденовирусов, хотя такого рода мутанты могут быть получены в лабораторных условиях гораздо быстрее. Вместе с тем принадлежность к общему серотипу не означает обязательного сходства по другим биологическим признакам. Об этом свидетельствуют генетические особенности вирусных штаммов одного и того же серотипа, выявляемые при помощи рестрикционного анализа ДНК. Это побуждает к введению категории «генотип», что, впрочем, практикуется и для ряда других вирусов, отражая стремление к максимальной конкретизации понятия о болезнетворности.
Репликация
Аденовирусы лучше всего размножаются в эпителиальных клетках естественного хозяина. Клеточные линии, полученные от животных, обычно не поддерживают инфекцию аденовирусов человека. В таких случаях дело ограничивается абортивным циклом, когда синтез ранних белков, мРНК и ДНК не завершается продукцией полного спектра капсидных компонентов. Впрочем, даже в пермиссивных системах лишь малая часть вирусных частиц обладает инфекциозностью, но огромное потомство (в каждой клетке может продуцироваться до 105—106 вирионов) обеспечивает высокую агрессивность вируса.
Репликация вирусной ДНК начинается через 8 ч после заражения и спустя 5 ч составляет около 90% от общего синтеза клеточной ДНК. Однако, несмотря на столь бурное развитие, цитопатический эффект развивается медленно и хорошо заметен лишь через 7—20 дней после заражения. Клетки округляются, отслаиваются от стекла и друг от друга, но долго не разрушаются, а вирионы (они накапливаются в ядре) не выходят в среду. В целом картина напоминает апоптоз. Среди продуктов аденовирусов есть факторы с апоптогенным эффектом (производные гена Е1А), хотя с ними конкурируют и вирусные ингибиторы апоптоза (белки, кодируемые Е1В).
Репликативный цикл аденовирусов отражает базисные механизмы продуктивной инфекции классических ДНК-вирусов. Ее принято делить на раннюю и позднюю фазы, которым соответствует экспрессия ранних и поздних генов, т.е. синтез ранних и поздних белков. Их обозначают буквами «Е» и «L» (от англ. еarly — ранний и late — поздний). Поздняя фаза берет отсчет с репликации вирусной ДНК. Она сочетается с транскрипцией поздних генов и синтезом поздних белков. Впрочем, понятия «ранний» и «поздний» не следует понимать буквально, так как для ряда процессов временные различия размыты. Многие ранние мРНК синтезируются и во время поздней фазы, а некоторые поздние белки появляются уже в начале репликативного цикла. Но в целом экспрессия генов происходит в определенной последовательности, и функции большинства ранних и поздних белков принципиально различаются между собой.
Поздние белки в основном относятся к структурным компонентам, т.е. входят в состав вириона. Ранние белки выполняют регуляторные и ферментные функции на этапах ранней и поздней транскрипции, ДНК-репликации и в посттранскрипционных событиях. Не включаясь в вирион, они играют решающую роль во взаимоотношениях вирусной ДНК с хозяином, вынуждая клетку работать на преимущественное воспроизводство вирусных белков и ДНК. В этом вирус пользуется не только своими, но и клеточными компонентами. Достаточно сказать, что, не располагая собственным инструментом транскрипции, он подключает клеточную РНК-полимеразу II. В репликации вирусной ДНК участвуют клеточные факторы, которые вместе с тремя ранними вирусспецифическими белками формируют ДНК-полимеразный комплекс. Начало ДНК-репликации знаменует наиболее драматичные взаимоотношения с клеткой. Если в ранней фазе вирусные мРНК составляют лишь 10—15% от всех мРНК, транслируемых на полирибосомах, то на позднем этапе клетка почти целиком переходит на синтез вирусспецифических белков, обеспечивая материал для мультикопирования вирионов, которое завершается гибелью зараженной клетки. Удивительно, что такого рода дискриминация совершается на фоне продолжающегося синтеза клеточных мРНК. Их выход в цитоплазму блокируют два ранних аденовирусных белка (Е1В 55 кДа и Е4 34 кДа), которые, возможно, интерферируют с транспортом мРНК из ядра.