Содержание
В действительности такие действия предназначены не для туморогенеза, а для вирусной репродукции. Дело в том, что большинство ДНК-вирусов используют для репликации ДНК механизмы клетки-хозяина. Это рационально, но проблема в том, что клеточные факторы, задействованные в данном процессе, экспрессируются обычно во время синтеза собственной ДНК (S-фаза клеточного цикла).
Вирусам невыгодно дожидаться начала митоза, тем более что многие клетки-мишени дифференцированы и не делятся (например, поверхностные эпителиальные клетки). Чтобы преодолеть это, ДНК-вирусы научились продуцировать факторы, побуждающие к вхождению зараженных клеток в митотический цикл. К ним, в частности, относятся ранние (т.е. синтезируемые первыми) вирусные белки, блокирующие ингибиторы митоза. Например, аденовирусный белок Е1b (так же, как белки папилломавирусов и герпесвирусов) связывается с клеточным белком р53, который препятствует началу S-фазы. Это выводит клетку из-под негативного контроля, позволяя экспрессировать факторы, необходимые для репликации. По аналогии другие вирусные белки связывают клеточный белок pRB, высвобождая фактор транскрипции, усиливающий образование белков, необходимых для деления клеток.
Нарушая нормальную регуляцию митотического цикла, такие вирусы обладают онкогенным потенциалом. Это особенно характерно при интеграции вирусного генома в клеточную ДНК, когда транскрипции подвергаются прежде всего ранние гены вируса. Действительно, два упомянутых клеточных фактора (р53 и pRB) известны как супрессоры опухолевого роста, а канцерогенными (для человека) ДНК-вирусами являются папилломавирусы, герпесвирусы (вирус Эпстайна—Барр) и гепаднавирусы (вирус гепатита В). Впрочем, об этом принято говорить более осторожно: их эффект ассоциирован с развитием строго определенных форм рака.
Из РНК-вирусов лишь ретровирусы вызывают феномен трансформации, являясь причиной ряда злокачественных опухолей животных и одной из редких форм Т-клеточного лейкоза человека (вирусы HTLV-1 и HTLV-2). Впрочем, такое исключение скорее подтверждает общее правило: для репликации ретровирусы используют смешанную ДНК-РНК-стратегию, внедряя в хромосомы свой ДНК-прогеном, который образуется путем обратной транскрипции вирионной РНК. Интеграция с вирусными генами может дестабилизировать геном клетки, возбуждая онкогены. Есть подозрение, что к трансформации предрасполагает и вирусиндуцированное ослабление апоптозного процесса, создающее дисбаланс между пролиферацией и гибелью клеток. Парадоксально, но именно вирусо-генетическая теория рака привела к обобщающей концепции об эндогенных онкогенах, продукты которых, являясь физиологическими стимулами пролиферации, способны выходить из-под негативного контроля, возбуждая избыточный рост клеток. Вирусы вписываются сюда как один из возможных коиндукторов клеточных онкогенов, а также как фактор, нарушающий равновесие между пролиферацией и апоптозом.
Персистенция
Клинический облик многих вирусных инфекций связан с персистенцией — длительным присутствием возбудителя в организме. В основе персистенции лежит способность вирусов закрепляться в клеточных популяциях, используя для этого разнообразные приемы — от «замораживания» собственных генов в хромосомах клетки-хозяина (вирогения) до агрессивного вмешательства в систему индукторов и эффекторов иммунитета.
Напомним, что развитие (онтогенез) вирусов включает две фазы — внеклеточную и внутриклеточную. Вне клеток вирус представлен структурно зрелой частицей — вирионом. Попадая в чувствительные клетки, вирион распадается (дизъюнкция), высвобождая нуклеиновую кислоту, которая заставляет клетку реплицировать вирусные субкомпоненты, необходимые для сборки новых вирионных частиц. Такой цикл, нередко ведущий к гибели клеток, называется продуктивной, или репликативной, инфекцией. Именно этот процесс имел в виду М. Бернэт, рассуждая о фатальных исходах острых вирусных заболеваний. Он говорил о них как об экологической катастрофе не только для хозяина, но и для вируса. Действительно, чтобы существовать, вирусу выгодно избегать или хотя бы сглаживать конфликты с хозяином. Следуя логике, для этого он должен найти относительно устойчивый организм, с которым мог бы вступить в симбиоз в виде продуктивной инфекции или вирогении.
Имеется множество наблюдений, доказывающих способность вирусов длительно сохраняться в клетках in vitro и in vivo. У человека персистируют герпесвирусы, вирусы гепатитов В и С, кори, полиомиелита, ретровирусы и др. Из клеточных культур от бессимптомных носителей были случайно выделены не известные ранее вирусы человека и животных — аденовирусы, риновирусы и пр. Открытие ряда опасных вирусов явилось результатом случайных внутрилабораторных заражений при работе с культурами клеток здоровых животных, прежде всего обезьян. Именно так были обнаружены вирусы геморрагических лихорадок Ласса и Марбург. Вирус бешенства сохраняется в летучих мышах, выделяется от здоровых собак и песцов. Арбовирусы персистируют в кровососущих членистоногих и, попадая к человеку, вызывают тяжелейшие заболевания — энцефалиты и геморрагические лихорадки. До сих пор не исключена вероятность «внечеловеческих» резервуаров гриппозного вируса, где, подвергаясь генетическим перестройкам, он готовит себя к очередным эпидемиям.
Высокочувствительные методы иммунохимического и молекулярно-генетического анализов значительно расширили возможности изучения персистентных инфекций. Если вирусологи прошлого теряли вирус тотчас после его проникновения в клетку и не видели вплоть до образования новых вирионов, то сегодня за вирусом ведется непрерывное наблюдение, так как зараженные клетки всегда содержат вирусные гены и белки. Словом, как бы ни старался спрятаться вирус, он, подобно герою-невидимке Г. Уэлса, обязательно оставляет следы, пусть незначительные, но уловимые современными методами.
Лет тридцать назад французский вирусолог О’Дюруа говорил о персистенции как о джентльменском соглашении между вирусом и клеткой, подписи которого известны, но условий которого мы не знаем. Сегодня можно говорить и об условиях, т.е. о механизмах вирусного симбиоза.
Персистенция на уровне изолированных клеток
Персистенция вирусов имеет глубокие эволюционные корни. Ее классической моделью является фаговая лизогения, по сути симбиоз между бактериями и их вирусами. Большинство лизогенных (умеренных) фагов длительно сохраняются в бактериях, внедряя свои гены в хромосому и подавляя их транскрипцию при помощи репрессорного белка, закодированного в собственном (фаговом) геноме. Инактивация гена-репрессора снимает блокаду, индуцируя репликативную инфекцию.
Аналогичный механизм (интегративная вирогения) для вирусов человека и животных был постулирован Л.А. Зильбером в рамках вирусо-генетической теории рака. Действительно, подобно лизогенным фагам, они могут длительно персистировать в составе клеточных хромосом в полностью или частично законсервированном виде. В этом им помогают не только собственные репрессоры, но и зараженные клетки, которые продуцируют факторы, контролирующие транскрипцию вирусных генов. Для некоторых вирусов (ретровирусы, гепаднавирусы) интегративная вирогения является обязательным условием продуктивной инфекции. На этой основе возникло даже представление об интеграционных болезнях, признающее патогенетическую значимость интегративного процесса, т.е. включения вирусных генов в клеточные хромосомы.
Но вирогения возможна и без интеграции. Это характерно для РНК-вирусов, лишенных механизма обратной транскрипции (переписывания генетической информации с РНК на ДНК), т.е. в принципе не способных к объединению с ДНК. Так ведет себя, например, вирус гепатита С. Вирус кори (представитель семейства парамиксовирусов) сохраняется после острой инфекции в центральной нервной системе. Подавление его репродукции объясняется тем, что в нейронах не синтезируется М-белок, необходимый для сборки вирионов. Это ведет к медленному накоплению вирусных субкомпонентов (нуклеокапсидов) и развитию подострого склерозирующего энцефалита. Впрочем, и ДНК-вирусы способны персистировать автономно от хромосом, подобно бактериальным плазмидам. Это, в частности, характерно для герпетической инфекции нейронов (см. «Герпесвирусы»).
Другой механизм уклонения от острого конфликта связан с дефектными вирусами. Возникая в результате мутационных делеций, некоторые из них (так называемые дефектные интерферирующие частицы — ДИ-частицы) не только сохраняют способность к самовоспроизведению, но реплицируются быстрее полноценных вирусов, используя их в роли помощников. Накопление ДИ-частиц препятствует избыточному размножению вирулентных вирусных клонов, предрасполагая к персистенции: цитопатический вирус и ДИ-частицы размножаются, регулируя друг друга. Многочисленными исследованиями разных вирусов показано, что ДИ-частицы могут накапливаться в организме зараженных животных, защищая от вирулентного вируса. Последний не элиминируется, а переходит в латентное состояние, иногда полностью прекращая репликацию. В связи с тем, что в различных клеточных системах скорость накопления ДИ-частиц неодинакова, степень загрязнения вирусных препаратов ДИ-частицами сильно варьирует. Например, для получения определяемого количества ДИ-частиц пикорнавирусов требуются десятки последовательных пассажей, тогда как вирус бешенства продуцирует большое количество ДИ-частиц уже при первых посевах. С этим, в частности, связан парадокс, отмеченный Л. Пастером при разработке антирабической вакцины: эффективность воспроизведения бешенства снижается при заражении животных большими дозами инфицированного материала (мозговой эмульсии от больных животных), когда повышается вероятность засорения вирулентного вируса ДИ-частицами.