Ортомиксовирусы. Строение ортомиксовирусов. Виды ортомиксовирусов.

Структурные особенности.

Ортомиксовирусы являются оболочечными (суперкапсидными, “одетыми”) вирусами, средний размер вирионов — от 80 до 120 нм. Вирионы имеют сферическую форму. Геном представлен однонитевой сегментированной (фрагментированной) негативной РНК.

Вирион имеет суперкапсид, содержащий выступающие над мембраной в виде выступов (шипов) два гликопротеида — гемагглютинин (HA) и нейраминидазу (NA). Классификация вирусов гриппа основана на отличиях нуклеопротеиновых антигенов ( деление на вирусы А, В и С) и поверхностных белков HA и NA.

У вирусов гриппа А выделяют 17 антигенно различных типов гемагглютинина и 10 типов нейраминидаз.

  • Основные функции гемагглютинина :
  • — распознает клеточный рецептор — мукопептид;
  • — отвечает за проникновение вириона в клетку, обеспечивая слияние мембран вириона и клетки;

— его антигены обладают наибольшими протективными свойствами. Изменения антигенных свойств (антигенные дрейф и шифт) способствуют развитию эпидемий, вызванных новыми Аг вариантами вируса (против которых не сформировался в достаточной мере коллективный иммунитет).

Нейраминидаза отвечает за диссеминацию вирионов, совместно с гемагглютинином определяет эпидемические свойства вируса.

Нуклеокапсид состоит из 8 сегментов вРНК и капсидных белков, образующих спиралевидный тяж.

Жизненный цикл вируса.

Репликация ортомиксовирусов первично реализуется в цитоплазме инфицированной клетки, синтез вирусной РНК осуществляется в ядре.

В ядре на вРНК синтезируется три типа вирусспецифической РНК : позитивные матричные мРНК (матрица для синтеза вирусных белков), полноразмерная комплементарная кРНК (матрица для синтеза новых негативных вирионных РНК) и негативные вирионные вРНК (геном для вновь синтезируемых вирионов).

Вирусные белки синтезируются на полирибосомах. Далее вирусные белки в ядре связываются с вРНК , образуя нуклеокапсид. Заключительный этап морфогенеза контролируется М — белком.

Нуклеокапсид, проходя через мембрану клетки, покрывается вначале М — белком, затем клеточным липидным слоем и суперкапсидными гликопротеинами HA и NA.

Цикл репродукции составляет 6-8 часов и завершается отпочковыванием вновь синтезированных вирионов.

Антигенная изменчивость.

Современное разделение ортомиксовирусов на рода (или типы А,В и С) связано с антигенными свойствами главных белков нуклеокапсида (нуклеокапсидный белок — фосфопротеин NP) и матрикса вирусной оболочки (белок М).

Кроме отличий по NP и M белкам, ортомиксовирусы отличаются высочайшей антигенной изменчивостью , обусловленной вариабельностью поверхностных белков HA и NA.

Выделяют два основных типа изменений — антигенный дрейф и антигенный шифт.

Антигенный дрейф обусловлен точечными мутациями, изменяющими структуру этих белков. Основным регулятором эпидемического процесса при гриппе является популяционный (коллективный) иммунитет.

В результате его формирования происходит отбор штаммов с измененной антигенной структурой (прежде всего гемагглютинина), против которых антитела менее эффективны.

Антигенный дрейф поддерживает непрерывность эпидемического процесса.

Однако у вирусов гриппа А обнаружена и другая форма антигенной изменчивости — антигенный шифт (сдвиг), связанный со сменой одного типа гемагглютинина (или нейраминидазы) на другой, т.е. на появлении нового антигенного варианта вируса.

Это наблюдается редко и связано с развитием пандемий. За всю известную историю гриппа выделено только несколько антигенных фенотипов, вызывающих эпидемии гриппа у людей : HoN1, H1N1, H2N2, H3N2, т.е.

только три типа гемагглютинина (HA1-3) и два — нейраминидазы (NA 1 и 2). Вирусы гриппа типа В и С вызывают заболевания только у человека, вирусы гриппа А — у человека, млекопитающих и птиц. Наибольшую эпидемическую роль имеют наиболее изменчивые вирусы гриппа А.

У вирусов гриппа С отсутствует нейраминидаза, эти вирусы обычно вызывают более легкую клиническую картину.

Существует мнение, что антигенный шифт — результат генетического обмена (рекомбинации) между вирусами гриппа человека и животных.

До сих пор окончательно не установлено, где в межэпидемический период — вне человеческой популяции (у птиц или млекопитающих) или в человеческой популяции (благодаря длительной персистенции, локальной циркуляции) сохраняются вирусы, на время исчерпавшие свои эпидемические возможности.

Ортомиксовирусы. Строение ортомиксовирусов. Виды ортомиксовирусов.

Птиц считают первичными и основными хозяевами вирусов гриппа А, у которых в отличии от человека распространены вирусы со всеми 17 типами HA и 10 типами NA.

Дикие утки — естественные хозяева вирусов гриппа А, у которых возбудитель находится в желудочно — кишечном тракте и не приносит хозяевам заметного ущерба. Вирусы проявляют свои патогенные свойства при переходе на других птиц и на млекопитающих.

Среди млекопитающих наибольшее значение придают свиньям, которых считают промежуточным хозяином и сравнивают со “смешивающим сосудом”.

Современные вирусы гриппа человека слабо переходят на животных. Все пандемии гриппа А с 1930г. начинались в Китае, основными воротами распространения является Сибирь (массовые миграции птиц).

Н1N1- 1930г. Выявлен у человека, свиньи, китов (1972г.), домашних и диких птиц. С ним связана знаменитая пандемия “испанки” (испанского гриппа). Этот тип вновь получил распространение с 1977г.

H2N2 выявляется с 1957г. у человека и птиц. Эпидемии, связанные с этими вирусами, приходили периодически. Сейчас оба типа выявляют параллельно.

H3N2 выявлен в 1963г. (Гонконг).

Вирус А/ Сингапур/1 /57 (H2N2) имеет три гена от вирусов гриппа птиц Евразии, вирус А/ Гонконг /1 /68 (H3N2) содержит 6 генов от вируса “Сингапур” и два — от птиц.

Эти данные подтверждают, что новые эпидемические типы вирусов гриппа А человечество получает от птиц — первичного хозяина.

Ближайший прогноз — возможность появления новых эпидемических вариантов вируса гриппа А, имеющих гемагглютинин HA5 или 7 (достаточно замены одной — двух аминокислот в их структуре).

Особенности патогенеза.

Возбудитель реплицируется в эпителии верхних дыхательных путей, вызывает гибель клеток. Вирусы и продукты распада клеток попадают в кровь, вызывают интоксикацию и повышение температуры тела.

Вирусемия сопровождается множественными поражениями эндотелия капилляров и кровоизлияниями (от точечных до обширных геморрагий) в бронхах, трахее, легких, миокарде, различных паренхиматозных органах.

Вирус обладает выраженным действием на иммунную систему — вызывает транзиторный иммунодефицит с элементами аутоиммунопатологии. Частое следствие этого — присоединение вторичных вирусных и бактериальных осложнений.

Постинфекционный иммунитет носит типоспецифический характер. Главную роль имеют вируснейтрализующие (против гемагглютинина и нейраминидазы) антитела — сывороточные IgG и секреторные IgAs, клеточные иммунные реакции.

Лабораторная диагностика.

Материал для выявления возбудителя — отделяемое носоглотки.

Вирусологические методы — заражение культур клеток или куриных эмбрионов. Типовую принадлежность определяют с помощью РСК, тип гемагглютинина — в РПГА, тип нейраминидазы — в реакции ингибирования активности этого фермента.

Экспресс — индикация — выявление антигена вируса в цитоплазме эпителиальных клеток носа и носоглотки при исследовании мазков — отпечатков методом флюоресцирующих антител (МФА), а также в ИФА и РНК — зондами.

Серологическая диагностика — выявление антител и нарастания титров антител в динамике (исследование парных сывороток) — в РТГА, РСК, ИФА, в т.ч. ИФА — выявление специфических IgAs- антител в слюне.

  1. Лечение и специфическая профилактика.
  2. В лечебных целях рекомендуют производные амантадина (рементадин), дибазол и различные индукторы интерферона, интерферон, противогриппозный иммуноглобулин.
  3. Существует целый ряд вакцин против гриппа. Их основные типы :
  4. — живая ослабленная (аттенуированная) вакцина, более иммуногенная и реактогенная;
  5. — убитая (инактивированная) цельновирионная;
  6. — субъединичные вакцины (содержат HA и NA);
  7. — расщепленные и дезинтегрированные (различными детергентами, например).
  8. Основная проблема всех вакцин — подобрать оптимальный набор антигенов с учетом конкретного эпидемического штамма.
  9. Парамиксовирусы.

В это семейство также включены суперкапсидные “одетые” вирусы. Форма вириона сферическая, геном представлен однонитевой нефрагментированной негативной РНК, связанной с главным нуклеокапсидным белком NP.

Оболочка содержит два гликопротеида — HN (обладает гемагглютинирующей и нейраминидазной активностью) и F (ответственен за слияние клеток — образование синцития и слияние мембран вируса и клеток, обладает гемолитической и цитотоксической активностью), а такде М- белок, формирующий внутренний слой вирусной оболочки.

Особенностью размножения парамиксовирусов в отличие от вирусов гриппа является отсутствие необходимости в “затравочной” мРНК и соответственно — в проникновении в ярдо клеток. Репликация полностью реализуется в цитоплазме клеток хозяина. Парамиксовирусы чаще вызывают инфекции у детей.

Вирусы парагриппа человека.

Вирусы парагриппа человека — одни из наиболее распространенных возбудителей ОРЗ. У взрослых парагрипп протекает клинически более легко, чем грипп. У детей отмечается более тяжелое течение заболевания. Часто вызывает ларингиты, ложный круп.

Антигенная структура.

На основе различий антигенной структуры HN, F и NP- белков вирусов парагриппа человека выделяют четыре основных серотипа.

Типы 1, 2 и 3 антигенно родственны и перекрестно реагируют с антителами к вирусу паротита. Серотип 4 не имеет выраженного антигенного родства с остальными и имеет два подтипа.

Серотип 3 чаще вызывает заболевания у детей до 1,5 лет (бронхиолиты, пневмонии), серотипы 1 и 2 часто вызывают ложный круп.

  • Патогенез — аналогичный большинству ОРВИ и гриппу.
  • Лабораторная диагностика в целом аналогична гриппу.
  • Специфическая профилактика не разработана.
  • Вирус эпидемического паротита (свинки).

Представитель рода парамиксовирусов. Вызывает вирусную инфекцию, характеризующуюся преимущественным поражением околоушных слюнных желез.

Ортомиксовирусы

Перейти к навигации
Перейти к поиску

Orthomyxoviridae (ὀρθός, orthós , греч. «Прямой»; μύξα, mýxa , греч. « Слизь ») [1] — это семейство РНК-вирусов с отрицательным смыслом .

Он включает семь родов : Alphainfluenzavirus , Betainfluenzavirus , Deltainfluenzavirus , Gammainfluenzavirus , Isavirus , Thogotovirus и Quaranjavirus . Первые четыре рода содержат вирусы, вызывающие грипп у птиц (см.

Также птичий грипп) и млекопитающих , включая человека. Исавирусы заражают лосось ; тоготовирусы — это арбовирусы , поражающие позвоночных и беспозвоночных (например, клещей и комаров ).

[2] [3] [4] Каранджавирусы также являются арбовирусами, поражающими позвоночных (птиц) и беспозвоночных ( членистоногих ).

Четыре рода вируса гриппа, инфицирующие позвоночных, которые идентифицируются по антигенным различиям в их нуклеопротеинах и матриксном белке , следующие:

Структура [ править ]

Структура вируса гриппа А

Influenzavirus вириона является плеоморфным ; оболочка вируса может происходить в сферических и нитевидных форм. В целом морфология вируса эллипсоидальная с частицами диаметром 100–120  нм или нитевидная с частицами диаметром 80–100 нм и длиной до 20 мкм. [5] В оболочке имеется примерно 500 различных шиповидных выступов на поверхности, каждый из которых выступает на 10–14 нм от поверхности с различной поверхностной плотностью. Спайк основного гликопротеина (НА) нерегулярно вставлен кластерами спайков нейраминидазы (NA) с соотношением HA к NA примерно от 10 до 1. [6]

Читайте также:  Динамика инфекционного процесса. Бактериемия. Фунгемия. Вирусемия. Паразитемия. Сепсис. Септицемия. Септикопиемия. Токсинемия. Нейропробазия.

Вирусная оболочка, состоящая из двухслойной липидной мембраны, в которой закреплены шипы гликопротеина, включает нуклеокапсиды ; нуклеопротеины разных классов размеров с петлей на каждом конце; расположение внутри вириона неясно. Рибоядерные белки являются нитевидными и имеют длину от 50 до 130 нм и диаметр от 9 до 15 нм со спиральной симметрией.

Геном [ править ]

Вирусы семейства Orthomyxoviridae содержат от шести до восьми сегментов линейной одноцепочечной РНК с отрицательным смыслом . Их общая длина генома составляет 10 000–14 600 нуклеотидов ( нуклеотидов ). [7] Геном вируса гриппа A , например, содержит восемь сегментов РНК отрицательного смысла (всего 13,5 килобаз). [8]

Из белков вируса гриппа наиболее охарактеризованными являются гемагглютинин и нейраминидаза , два больших гликопротеина, обнаруженные снаружи вирусных частиц. Гемагглютинин — это лектин, который опосредует связывание вируса с клетками-мишенями и проникновение вирусного генома в клетку-мишень.

[9] Напротив, нейраминидаза представляет собой фермент, участвующий в высвобождении потомства вируса из инфицированных клеток путем расщепления сахаров, которые связывают зрелые вирусные частицы.

Белки гемагглютинин (H) и нейраминидаза (N) являются ключевыми мишенями для антител и противовирусных препаратов, [10] [11]и они используются для классификации различных серотипов вирусов гриппа A, отсюда H и N в H5N1 .

Последовательность генома имеет концевые повторяющиеся последовательности; повторяется на обоих концах. Терминальные повторы на 5'-конце длиной 12–13 нуклеотидов. Нуклеотидные последовательности 3'-конца идентичны; то же самое в родах одной семьи; большинство на РНК (сегменты) или на всех видах РНК.

Терминальные повторы на 3'-конце длиной 9–11 нуклеотидов. Инкапсидированная нуклеиновая кислота является исключительно геномной. Каждый вирион может содержать дефектные мешающие копии. При гриппе A (H1N1) PB1-F2 продуцируется из альтернативной рамки считывания в PB1.

Гены M и NS продуцируют два разных гена посредством альтернативного сплайсинга . [12]

Цикл репликации [ править ]

Заражение и размножение вируса гриппа. Шаги этого процесса обсуждаются в тексте.

Обычно грипп передается от инфицированных млекопитающих по воздуху при кашле или чихании с образованием аэрозолей, содержащих вирус, и от инфицированных птиц через их помет . Грипп также может передаваться через слюну , выделения из носа , фекалии и кровь . Инфекции происходят при контакте с этими телесными жидкостями или загрязненными поверхностями. Вне хозяина вирусы гриппа могут оставаться заразными около недели при температуре человеческого тела, более 30 дней при 0 ° C (32 ° F) и неопределенно долго при очень низких температурах (например, в озерах на северо-востоке Сибири ). Их можно легко дезактивировать дезинфицирующими и моющими средствами.. [13] [14] [15]

Вирусы связываются с клеткой посредством взаимодействия между ее гликопротеином гемагглютинина и сахарами сиаловой кислоты на поверхности эпителиальных клеток в легких и горле (стадия 1 на рисунке инфекции). [16] Клетка импортирует вирус путем эндоцитоза .

В кислой эндосоме часть белка гемагглютинина сливает вирусную оболочку с мембраной вакуоли, высвобождая молекулы вирусной РНК (вРНК), вспомогательные белки и РНК-зависимую РНК-полимеразу в цитоплазму (стадия 2). [17] Эти белки и вРНК образуют комплекс, который транспортируется в ядро клетки.

, где РНК-зависимая РНК-полимераза начинает транскрибировать комплементарную кРНК с положительным смыслом (этапы 3a и b). [18] кРНК либо экспортируется в цитоплазму и транслируется (этап 4), либо остается в ядре.

Недавно синтезированные вирусные белки либо секретируются через аппарат Гольджи на поверхность клетки (в случае нейраминидазы и гемагглютинина, шаг 5b), либо транспортируются обратно в ядро, чтобы связать вРНК и сформировать новые частицы вирусного генома (шаг 5a).

Другие вирусные белки обладают множеством действий в клетке-хозяине, включая разрушение мРНК клетки и использование высвободившихся нуклеотидов для синтеза вРНК, а также ингибирование трансляции мРНК клетки-хозяина. [19]

ВРНК отрицательного смысла, которые образуют геномы будущих вирусов, РНК-зависимую РНК-транскриптазу и другие вирусные белки, собираются в вирион. Молекулы гемагглютинина и нейраминидазы группируются в выпуклость в клеточной мембране. ВРНК и вирусные коровые белки покидают ядро ​​и входят в этот выступ мембраны (этап 6).

Зрелый вирус отрывается от клетки в сфере фосфолипидной мембраны хозяина, приобретая гемагглютинин и нейраминидазу с этой мембранной оболочкой (стадия 7). [20] Как и раньше, вирусы прикрепляются к клетке через гемагглютинин; зрелые вирусы отделяются, как только их нейраминидаза отщепляет остатки сиаловой кислоты от клетки-хозяина.

[16] После выпуска нового вируса гриппа клетка-хозяин умирает.

Транскрипция мРНК, инициированная вирусной полимеразой, с использованием снятия кепки

Вирусы Orthomyxoviridae — это один из двух РНК-вирусов, которые реплицируются в ядре (второй — retroviridae ). Это связано с тем, что механизмы ортомиксовирусов не могут создавать свои собственные мРНК. Они используют клеточные РНК в качестве праймеров для инициации синтеза вирусной мРНК в процессе, известном как снятие крышки .

[21] Попав в ядро, белок РНК-полимеразы PB2 находит клеточную пре-мРНК и связывается с ее 5'-кэпированным концом. Затем РНК-полимераза PA отщепляет клеточную мРНК около 5'-конца и использует этот кэпированный фрагмент в качестве праймера для транскрипции остальной части вирусного генома РНК в вирусную мРНК.

[22] Это связано с тем, что мРНК должна иметь 5'-кэп, чтобы ее распознала рибосома клетки для трансляции.

Поскольку ферменты, проверяющие РНК , отсутствуют, РНК-зависимая транскриптаза РНК делает ошибку вставки одного нуклеотида примерно каждые 10 тысяч нуклеотидов, что является приблизительной длиной вРНК вируса гриппа.

Следовательно, почти каждый вновь созданный вирус гриппа будет содержать мутацию в своем геноме.

[23] Разделение генома на восемь отдельных сегментов вРНК позволяет смешивать ( перегруппировать ) гены, если одна и та же клетка инфицирована более чем одной разновидностью вируса гриппа ( суперинфекция).).

Результирующее изменение в сегментах генома, упакованных в вирусное потомство, дает новое поведение, иногда способность инфицировать новые виды хозяев или преодолевать защитный иммунитет популяций хозяев к его старому геному (в этом случае это называется антигенным сдвигом ). [10]

Классификация [ править ]

В основанной на филогенетике таксономии , категория РНК-вируса включает подкатегорию оцРНК-вируса с отрицательным смыслом , которая включает отряд Articulavirales и семейство Orthomyxoviridae . Роды-ассоциированные виды и серотип из Orthomyxoviridae приведены в следующей таблице.

Роды, виды и серотипы ортомиксовирусов

Род

Виды (* обозначает типовые виды )

Серотипы или подтипы

Хосты

Альфа-гриппозавирус Вирус гриппа A * H1N1 , H1N2 , H2N2 , H3N1 , H3N2 , H3N8 , H5N1 , H5N2 , H5N3 , H5N8 , H5N9 , H7N1 , H7N2 , H7N3 , H7N4 , H7N7 , H7N9 , H9N2 , H10N7 Человек , свинья , птица , лошадь , летучая мышь
Бетаинфлюэнзавирус Вирус гриппа B * Виктория, Ямагата [24] Человек, тюлень
Deltainfluenzavirus Вирус гриппа D * Свинья, крупный рогатый скот
Гаммаинфлуензавирус Вирус гриппа C * Человек, свинья, собака
Isavirus Вирус инфекционной анемии лосося * Атлантический лосось
Тоготовирус Тоготовирус * Клещ , комар , млекопитающее (включая человека)
Дори вирус Вирус Баткен , вирус Бурбон , вирус Jos
Каранджавирус [25]
Вирус Quaranfil , * вирус атолла Джонстон

Типы [ править ]

Существует четыре рода вирусов гриппа, каждый из которых содержит только один вид или тип. Грипп A и C поражает множество видов (включая людей), тогда как грипп B поражает почти исключительно людей, а грипп D поражает крупный рогатый скот и свиней. [26] [27] [28]

Грипп A [ править ]

Схема номенклатуры гриппа

Вирусы гриппа A дополнительно классифицируются на основе вирусных поверхностных белков гемагглютинина (HA или H) и нейраминидазы (NA или N). Идентифицировано шестнадцать подтипов H (или серотипов) и девять подтипов N вируса гриппа А.

Существуют и другие варианты; таким образом, изоляты конкретных штаммов гриппа идентифицируются по стандартной номенклатуре, определяющей тип вируса, географическое положение, где был впервые выделен, порядковый номер изоляции, год изоляции и подтипы НА и NA. [29] [30]

Примеры номенклатуры:

  1. A / Brisbane / 59/2007 (H1N1)
  2. А / Москва / 10/99 (H3N2).

Вирусы типа А являются наиболее опасными для человека патогенами среди трех типов гриппа и вызывают наиболее тяжелое заболевание. Серотипы, подтвержденные у людей , отсортированные по количеству известных случаев смерти людей от пандемии, следующие:

Грипп B [ править ]

Диапазон хозяев вирусов гриппа

Вирус гриппа B почти исключительно является патогеном человека и встречается реже, чем грипп A. Единственное другое животное, которое, как известно, восприимчиво к инфекции гриппа B, — это тюлень . [42] Этот тип гриппа мутирует в 2–3 раза реже, чем тип A [43], и, следовательно, менее генетически разнообразен, имея только один серотип гриппа B. [26] В результате отсутствия антигенного разнообразия иммунитет к гриппу B обычно приобретается в раннем возрасте. Однако грипп B мутирует настолько, что устойчивый иммунитет невозможен. [44] Эта пониженная скорость антигенного изменения в сочетании с ограниченным кругом хозяев (ингибирование межвидового антигенного сдвига)), гарантирует, что пандемии гриппа B не произойдет. [45]

Грипп C [ править ]

Вирус гриппа С поражает людей и свиней и может вызывать тяжелые заболевания и местные эпидемии . [46] Однако грипп C встречается реже, чем другие типы, и обычно вызывает легкое заболевание у детей. [47] [48]

Грипп D [ править ]

Этот род был классифицирован в 2016 году, представители которого были впервые изолированы в 2011 году. [49] Этот род, по-видимому, наиболее близок к гриппу C, от которого он отделился несколько сотен лет назад. [50] Есть по крайней мере два существующих штамма этого рода. [51] Основными хозяевами, по-видимому, является крупный рогатый скот, но известно, что вирус заражает и свиней.

Жизнеспособность и дезинфекция [ править ]

Вирусы гриппа млекопитающих, как правило, лабильны, но могут выжить в слизи несколько часов. [52] Вирус птичьего гриппа может выжить в течение 100 дней в дистиллированной воде при комнатной температуре и 200 дней при 17 ° C (63 ° F).

Птичий вирус инактивируется быстрее в навозе, но может выжить до 2 недель в фекалиях в клетках. Вирусы птичьего гриппа в замороженном состоянии могут выжить бесконечно. [52] Вирусы гриппа чувствительны к отбеливателям, 70% этанолу, альдегидам, окислителям и соединениям четвертичного аммония.

Они инактивируются нагреванием до 133 ° F (56 ° C) в течение минимум 60 минут, а также при низком pH

Семейство ортомиксовирусов

Семейство Ortomyxoviridae (от греч.

orthos — правильный, прямой и myxa — слизь) объединяет группу вирусов, которые имеют особое родство к мукополисахаридам и гликопротеидам клеточных рецепторов, а также сходные биологические свойства, среди которых способность агглютинировать эритроциты, тропизм к органам дыхания, легкость культивирования в куриных эмбрионах, наличие гемагтлютинина, а у некоторых вирусов — нейраминидазы.

Вирионы сферические, нитевидные, плеоморфные, размером 80—120 нм. Снаружи имеется липопротеидная оболочка, которая образует спайкообразные выступы. Нуклеокапсид состоит их сегментов и имеет спиральный тип симметрии. Молекулярная масса вириона 250 МД, плавучая плотность в сахарозе 1,19 г/см3, коэффициент седиментации 700—800S.

В вирионе обнаружено семь протеинов, из которых три наружные и четыре внутренние. Наружные протеины [гемагглютинин (H) и нейраминидаза (N)] являются гликопротеидами и входят в состав липопротеидной оболочки вириона.

Протеин М (матриксный) выстилает липопротеидную оболочку изнутри и функционирует как ионный тоннель. Три внутренних протеина (РВ1, РВ2, РА) формируют нуклеокапсид, четвертый (NP) связан с наружным фрагментом РНК.

Геном представлен односпиральной, линейной, сегментированной, минус-нитевой молекулой РНК. Представители ортомиксовирусов разных родов имеют в своем составе разное количество сегментов: вирусы гриппа А и В — 8 сегментов; гриппа С — 7; тоготовирусы — 6 сегментов. Длина одного сегмента составляет 900—2350 нуклеотидов.

Липиды и углеводы оболочки вириона имеют клеточное происхождение и составляют от массы частицы соответственно 18—37 и 5%.

Вирус адсорбируется на клетках за счет взаимодействия гемагглютинина с сиаловой кислотой рецепторов клеточных мембран и проникает внутрь путем эндоцитоза или слияния. Вирусные нуклеотиды транспортируются в ядро клетки, где происходит транскрипция иРНК. При этом каждый сегмент вирусной РНК транспортируется независимо; иРНК-транскрипты полиаденидированы на 3′-конце.

Трансляция вирусных белков происходит в цитоплазме, после чего они мигрируют в ядро, где накапливаются. Репликация дочерних РНК начинается почти одновременно с транскрипцией.

Вирионные РНК потомства не кэнированы и не полиаденилированы. На границе ядерной мембраны белки капсида и РНК потомства формируют нуклеокапсиды, которые мигрируют в цитоплазму для дальнейшего созревания.

Гликопротеиды мигрируют к клеточной мембране и встраиваются в нее. Белок М выстилает клеточную мембрану с внутренней стороны.

В этих модифицированных участках клеточной мембраны нуклеокапсиды окончательно созревают и выходят из клеток путем почкования.

В процессе морфогенеза вирусы гриппа могут образовывать цитоплазматические включения — скопления неструктурных вирусных белков.

В естественных условиях вирусы гриппа А инфицируют человека, других млекопитающих, птиц, вирусы гриппа В — только человека, вирусы гриппа С — человека и свиней. В экспериментальных условиях все вирусы гриппа репродуцируются в куриных эмбрионах, а вирусы гриппа А и В, кроме того — в первичных и перевиваемых культурах клеток почек обезьян, человека, крупного рогатого скота, свиней, цыплят.

Вирусы гриппа передаются аэрозольным или водным (для уток) путем. Тоготовирусы распространяются также клещами и способны к репродукции как в клещах, так и в различных органах, тканях и культурах клеток млекопитающих.

Согласно международной таксономии вирусов, семейство Ortomyxoviridae включает четыре рода: Ifluenzavirus A, Ifluenzavirus В, Ifluenzavirus С и Togotovirus.

Род InfluenzavirusА. Включает один вид — вирус гриппа А (прототипный). Внутри этого вида различают субтипы вируса гриппа А, которые сохраняют общие наследственные признаки и способны к реассортации между собой.

Поэтому, несмотря на то, что среди вирусов гриппа А, инфицирующих птиц, идентифицировано 15 субтипов по гемагглютинину и 9 субтипов по нейраминидазе, их определение в отдельные виды не соответствует требованиям межвидового подразделения.

Внутри субтипов могут быть сероварианты, которые определяют антигенные дрейфы (происходящие от вариабельности субтипов, циркулировавших ранее).

Номенклатура вновь выделенных изолятов гриппа А складывается из следующих критериев: род/хозяин/ место выделения/обозначение штамма/год выделения (формула гемагглютинина И и нейраминидазы N), например, А/крачка/ Южная Африка/1/61/(H5N3).

Постоянный эволюционный процесс циркулирующих штаммов приводит к появлению новых и, вероятно, исчезновению старых штаммов.

Антитела к гемагглютинину гриппа А обладают нейтрализующей активностью. Антитела к нейраминидазе, присутствующие на протяжении многих циклов репродукции, ингибируют выход вируса и снижают его накопление.

В разные годы вирусы гриппа А выделяли от людей, лошадей, свиней, норок, тюленей, птиц (кур, индеек, уток). Клиника варьирует от легкой и средней тяжести течения (часто с вовлечением в процесс пищеварительного тракта) до тяжелопротекающей формы с высокой смертностью Возможна межвидовая передача вируса от свиней людям и наоборот, а также от птиц — людям.

Род InfluenzavirusВ. Включает один вид — вирус гриппа В. У пего в отличие от вируса гриппа А не установлены антигенные субтипы. Однако было показано, что штаммы гриппа В, которые циркулировали среди людей десятилетия, различались по гемагглютинину и нейраминидазе.

Вирусы гриппа В обозначаются по следующим критериям: род/место выделения/обозначение штамма/год выделения. Антитела к гемагглютинину вируса гриппа В обладают нейтрализующей активностью. Вирусы гриппа В непрерывно циркулируют среди людей (в основном 18—25-летнего возраста), вызывая эпидемии каждые 3—5 лет.

Антигенные дрейфы (вариации) случаются реже, чем у вирусов гриппа А.

Род InfluenzavirusС. Включает один вид — вирус гриппа С. Данный вид инфицирует только людей. Антигенных дрейфов у вируса гриппа С не отмечалось.

Перекрестной антигенной активности между вирусами гриппа С и вирусами гриппа А и В не установлено. Антитела к гемагглютинину HEF (белок слияния) обладают антигемагглютинирующей и вируснейтрализующей активностью.

Вирусы гриппа С вызывают инфекцию у детей по типу отдельных вспышек (не эпидемий).

Род Togotovirus. Включает 2 вида, из которых вирус Togoto — прототипный. Тоготовирусы передаются между позвоночными через клещей. Антигенного родства между тоготовирусами и вирусами гриппа нет. Но существует сходство по морфологии вирионов и морфогенезу. В отличие от вирусов гриппа они не вызывают респираторных поражений и не репродуцируются в куриных эмбрионах.

Ортомиксовирусные инфекции

Общая характеристика ортомиксовирусов

Вирусы имеют особое сродство к мукополисахаридам и гликопротеидам (в частности, с клеточными рецепторами, содержащими сиаловую кислоту). Кроме того, имеют сходные биологические свойства, а именно: способность агглютинировать эритроциты, наличие у некоторых представителей нейраминидазы, легкость культивирования в КЭ и тропизм к органам дыхания.

Вирусы имеют принципиальные различия по внутриклеточной локализации АГ, по чувствительности и препаратам, затрагивающим синтез белков и нуклеиновых кислот и по генетическим свойствам. С 1980 г. принята следующая номенклатура субъединиц вирусов гриппа рода А, включающая вирусы человека, лошади, свиньи, кур, уток, индюков и некоторых видов птиц (табл. 8.

1).

Таблица 8.1 Номенклатура субъединиц вирусов гриппа рода А

Субъединица Обозначение Характерный штамм
НА
  • Г1
  • Г2
  • ГЗ
  • Г4
  • Г5
  • Г6
  • Г7
  • Г8
  • Г9
  • Г10
  • Г11
  • Г12
  1. A/WS/33; A/FM/1/47
  2. А/свинья/Айова15/30
  3. А/Сингапур/1/68
  4. А/Гонконг/1/68; А/лошадь/Майами 1/63
  5. А/утка/Украина1/63
  6. А/утка/Чехословакия/5 6
  7. А/крачка/Ю. Африка/61
  8. А/индюк/Массачусетс 3440/65
  9. А/лошадь/Прага1/56
  10. A/FPV/Dutch/27
  11. А/индюк/Онтарио 6118/68
  12. А/индюк/Висконсин/66
  13. А/цыпленок/Германия/49
  14. А/утка/Англия/56; А/утка/Альберта 60/76
NA H1 Н2 НЗ Н4 Н5 Н6 Н7 Н8 Н9 A/WS/33; A/PR/8/34 А/Сингапур/1/57 А/крачка/Ю. Африка/61 А/индюк/Англия/63 А/индюк/Онтарио 6118/68 А/буревестник/Австралия/72 А/утка/Англия/5 6 А/лошадь/Прага1/56 А/лошадь/Майами 1/63 А/утка/Мемфис 546/74

Согласно Международной номенклатуре, любой штамм вируса гриппа рода А обозначается по следующей схеме: род/источник изоляции/место изоляции/ собственный номер изолята/год изоляции/формула вида — серотипы ГА и нейраминида-зы.

Для штаммов, изолированных от человека, источник изоляции не пишется; для всех других штаммов год изоляции обозначается двумя последними цифрами. Семейство ортомиксовирусов (от греч.

orthos — правильный, прямой и туха — слизь) включает три рода: вирусы гриппа А и В, вирусы гриппа С и Тоготоподобные вирусы.

Типичным представителем рода вирусов гриппа А и В является вирус гриппа A/PR/8/34(HlNI). Вирионы представляют собой частицы плеоморфной, чаще округлой формы, диаметром 80—120 нм. Они состоят из фрагментированного нуклеокап-сида спиральной симметрии диаметром 9—15 нм и липопротеидной оболочки, на поверхности которой имеются выступы длиной 10,0—13,5 нм.

Иногда обнаруживают филаментозные частицы длиной до 4 мкм. Мол. м. вирионов 250 МД, плавучая плотность в сахарозе 1,19 г/см3, коэффициент седиментации нефиламентозных вирионов 700—800S.

Вирусы чувствительны к жирорастворителям, детергентам, формальдегиду, Р-пропиолактону, быстро инактивируется при прогревании (56 °С), ультрафиолетовом облучении и рН среды ниже 5.

Исследования и идентификация вирусов гриппа относятся к началу 30-х годов. В 1933 г. Smith, Andrewes и Laidiaw впервые выделили вирусы гриппа у хорьков.

Позднее после выявления гемагглютинирующих свойств вирусов гриппа была выявлена их способность размножаться на куриных эмбрионах. В этот же период в Ленинграде А. А.

Смородинцевым с сотрудниками успешно проводились работы по изоляции вирусов гриппа. Одновременно предпринимались попытки создания противогриппозных вакцин.

После накопления данных о строении вирусов, структуры их геномов и механизмах репликации в начале 70-х годов, эта группа вирусов была разделена на два семейства: парамиксовирусы и ортомиксовирусы (табл. 8.2).

Таблица 8.2 Классификация и свойства ортомиксо — и парамиксовирусов

Ортомиксовирусы Парамиксовирусы
Размеры вирионов Вирионы: 30—120 Нм Полиморфизм сильно выражен Диаметр нуклеоида: 9 нм. Вирионы: 125—250 Нм Полиморфизм сильно выражен Диаметр нуклеоида: 14—20 нм.
Репликация Ядерная Цитоплазматическаская
Геном Сегментированный (-) — РНК Несегментированный (-) — РНК
Группа V: (-) Геномные РНК-содержащие вирусы
Род Тип вида Хозяин
Семейство Ортомиксовирусы Вирусы гриппа типа А А Позвоночные
Вирусы гриппа типа В В -«-
Вирусы гриппа типа С С -«-
Изавирусы Вирус инфекционной анемии семги -«-
Тоготавирус Тоготавирус -«-

Вирусы гриппа содержат сегментированный геном отрицательной полярности. В пределах семейства ортом иксов и русо в основными представителями являются вирусы трех типов: А, В и С. Классификация подтипов основана на антигенных различиях двух типов гликопротеинов: гемагглютинина (НА) и нейраминидазы (N.

) Различается 15 подтипов гемагглютинина (НА) и 9 подтипов нейраминидазы (N). Все подтипы вирусов гриппа (НА1 — НА! 5 и N1—N9) выделены от водоплавающих птиц. Однако в популяции человека выявлены вирусы только трех подтипов гемагглютинина (НА-1, НА-2 и НА-3), содержащие только два типа нейраминидазы N1 и N2.

Доказана циркуляция этих вирусов в течение всего прошлого столетия, начиная с пандемии 1918 г.

Структура генома и функции генов у вирусов гриппа типа А изучены достаточно подробно. В табл. 8.3 представлены данные о функциональной роли белков — продуктов экспрессии генома вирусов гриппа типа А.

Таблица 8.3 Роль белков — продуктов экспрессии генома вируса гриппа типа А

Фрагмент Генома Размер Название Полипентида Функция
I 2341 РВ2 Компонент транскриптазного комплекса связывания 5'-концевых КЭПов мРНК
II 2341 PB1,PB1-F2 Компонент транскриптазного комплекса элангации синтеза РНК.Виропарин вызывает образование пор в митахондриях и индуцирует апоптоз
III 2233 РА Компонент транскриптазного комплекса: эндонуклеаза
IV 177 S НА Гемагглютинин: распознавание и связывание с рецептором. Нативная структура. Тример. Фъюзогенные пептиды НА2 формируют атакющий комплекс
V 1565 NP Нуклеопротеин: основной компонент вирусного РНП, компонент транскриптазного комплекса, контроль ядерно-цитоплазматического транспорта РНК
VI 1413 NA Нейраминидаза: Отщипление остатков сиаловых кислот, освобождение вирусов от цитоплазматического рецептора
VII 1027 М1 М2 Основной компонент вирусных мембран. Образует ионный канал, водородную помпу
VIII 390 N31NSS(NEP) Неструктурный белок: локализуется в ядре, контролирует сплайсинг и полиаденилирование; Неструктурный белок контролирует ядерно-цитоплазматический транспорт мРНК

Геном вируса гриппа состоит из 8 фрагментов (-) РНК, фланкированных обращенными короткими повторами, образующими двуспиральную « ш п и л ь ку «. Эти «шпильки» имеют невысокую энергию реассоциации и обогащены аденином и ури-дином. Центральный участок шпильки выполняет функции промотора.

Большинство фрагментов генома полностью соответствует правилу колинеарности: один ген — один белок. Это относится к фрагментам 1,Ш, IV, Vh VI. Фрагменты VII и VIII кодируют две рамки считывания, транскрипты которых подвергаются сплайсингу.

В результате сплайсинга образуется 2 мРНК, кодирующие белки Ml и М2. Транскрипция фрагмента VIII и сплайсинга также приводят к образованию двух мРНК, кодирующих белки NS1 и NS2.

Белок NS2 после установления его функций в контроле ядер-ноцитоплазматического транспорта вирусспецифических мРНК был переименован в NEP (nuclear exporting protein).

Фрагмент II до недавнего времени относился к фрагментам вирусного генома, кодирующего один белок РВЗ. Однако в 2001 г. при исследовании иммунного ответа на отдельные эпитопы белка РВ1 была выявлена новая рамка считывания PBI-F2 (или ORF-2 PB1).

Данный фрагмент имеет дополнительную короткую рамку считывания, кодирующую белок длиной 83 аминокислотных остатка. Данный белок имеет выраженный амфифильный характер и в инфицированных клетках транслоцируется в митохондрии.

В митохондриях этот протеин вызывает образование пор, нарушающих транслокацию одновалентных катионов и ионов Н, что приводит к деполяризации внутренних мембран митохондрий. Деполяризация внутренних мембран митохондрий приводит в свою очередь к блокаде транспорта электронов в митохондриальной цепи окислительного фосфорилирования.

В этих условиях происходит активный выброс в цитоплазму цитохрома С, что в свою очередь является сигналом к апоптозу. Важным обстоятельством в действии белка РЕЯ — F2 является его высокий уровень экспрессии в макрофагах. Известно, что вирусы гриппа типа А способны инфицировать макрофаги. Однако активная репродукция вируса в макрофагах отсутствует.

Несмотря на это, наблюдается активная экспрессия гена РВ1—F2 и накопление этого белка в митохондриях. Поэтому можно предположить, что ген PB1-F2 имеет определенную тканевоспецифическую экспрессию.

Выход вирусов гриппа в периферическую кровь при нарушении барьерной функции эпителия верхних дыхательных путей в связи с выявлением нового белка (PBI—F2) может иметь очень серьезные последствия, проявляющиеся в индукции массовой гибели моноцитов и макрофагов, которые выполняют ключевые функции в запуске реакций неспецифического иммунитета и являются основным источником провоспалительных цитокинов.

Представляют интерес следующие гены и кодируемые ими белки вирусов гриппа типа А: гемагглютинин, нейраминидаза, белок М2, белок NSI, белок PBI—F2.

Геном состоит из 8 неодинаковых по размеру (900—2350 нуклеотидов) фрагментов односпиральной минус-РНК, суммарная длина которых составляет около 14 тыс. нуклеотидов (4,5 МД). Каждый фрагмент РНК вируса гриппа А содержит одинаковую последовательность из 13 нуклеотидов на 5'-конце и 11 — 12 нуклеотидов на З'-конце (для вируса гриппа В — соответственно 11 и 9 нуклеотидов).

Установлена кодирующая функция каждого фрагмента РНК. У вируса гриппа А три больших фрагмента РНК (1-, 2-, 3-й) кодируют белки полимеразного комплекса (PBI, PB2, РА), три промежуточных по размеру фрагмента РНК (4-, 5- и 6-й) кодируют нуклеопротеин и поверхностные гликопротеины и два малых фрагмента РНК (7- и 8-й) — матриксные белки и два неструктурных белка.

Кодирующие зоны белков на каждом малом фрагменте РНК частично перекрываются. Вирионная РНКортомиксовирусов не обладает инфекционностью. В вирионах обнаружено семь белков, четыре из которых (РВ1, РВ2, PA, NP) связаны с нуклеокапсидом, а три (НА, NA, Ml) входят в состав липо-протеидной оболочки, причем два из них (НА и NA) являются гликопротеинами.

Гликопротеины образуют два вида выступов наружной оболочки вирионов.

Выступы 1-го вида образованы гемагглютинином (НА) с мол. м. 75—80 кД (около 500 а. к.). Каждый выступ состоит из трех молекул НА, которые организованы в палочкообразную структуру.

Каждая молекула НА в свою очередь состоит из двух субъединиц (НА 1—330 а. к., НА 2—22 — а. к.), соединенных дисульфидной связью. НА ответственен за адсорбцию и проникновение вирионов в клетку и ГА-активность вируса.

AT к НА нейтрализуют инфекционность вируса и подавляют его ГА-активность.

Выступы 2-го типа образованы нейраминидазой (NA) с мол. м. 60—70 кД (450—470 а. к.). Каждый выступ состоит из четырех молекул NA, которые организованы в грибообразную структуру.

На поверхности вириона имеется примерно 500 выступов, из которых около 100 образованы нейраминидазой и 400 — ГА. В вирионах содержится 70 % белка, 18—37 липидов, 5 углеводов и 1 % РНК. Углеводы и липиды имеют клеточное происхождение.

Белки вирионов NP и Ml вируса гриппа А имеют общие АГ-детерминанты, отличные от таковых вируса гриппа В. Штаммы вируса гриппа А различаются между собой по поверхностным гликопротеинам НА и NA, с которыми связано развитие иммунитета.

Все подтипы НА и NA вируса гриппа А обозначают последовательными номерами независимо от происхождения вируса. Установлено 14 АГ подтипов по НА и 9 подтипов по NA (см. табл 8.1). Вирус гриппа В не подразделяют на АГ подтипы.

Вирионы проникают в клетку путем эндоцитоза и сплавления оболочки вириона с мембраной клетки хозяина. Транскрипция происходит в ядрах клеток и осуществляется вирионассоциированной транскриптазой.

Каждый фрагмент вирионной РНК транскрибируется независимо, и образуются информационные РНК, которые поли-аденилированы на З'-конце и не содержат последовательности, комплементарной 16 нуклеотидам с 5'-конца каждого фрагмента РНК.

На 5'-конце информационных РНК имеется кэп-структура и 8—15 нуклеотидов клеточного происхождения.

5'-кон-цевой фрагмент клеточной РНК с кэп-структурой отщепляется вирусным белком РВ2, обладающим эндонуклеазной активностью, и используется в качестве затравки для синтеза вирусных информационных РНК. Вирионные РНК потомства не кэпированы и не полиаденилированы.

Синтез вирусопецифических белков происходит в цитоплазме клетки. Гликопротеины мигрируют к наружной оболочке и встраиваются в нее. Созревание вирионов происходит почкованием нуклеокапсидов через модифицированные участки клеточной мембраны.

Ключевая роль в процессе созревания принадлежит М белку, выстилающему клеточную мембрану с внутренней стороны. В естественных условиях вирус гриппа А поражает человека, свиней, лошадей и птиц, а вирус гриппа В — только человека.

Передаются вирусы аэрогенным путем.

Типичный представитель рода вирусов гриппа С — вирус гриппа C/Taylor/1233/47. Форма и размер вирионов аналогичны таковым вируса гриппа А. Геном состоит из семи неодинаковых по размеру (975—2350 нуклеотидов) фрагментов односпиральной минус-РНК с суммарной мол. м. 4-5 МД.

Каждый фрагмент РНК содержит одинаковую последовательность из 11 нуклеотидов на 5'-конце и 10 нуклеотидов на З'-конце.

Фрагменты 1, 2, 3 кодируют белки полимеразного комплекса; фрагменты 4, 5 и 6 — соответственно гликопротеин оболочки, нуклеопротеин и мембранный белок; фрагмент 7 — 2 неструктурных белка.

В вирионах обнаружено шесть белков, четыре из которых (РВ1,РВ2, РВЗ и NP) связаны с нуклеокапсидом, а два других (НЕЕ и М) входят в состав липопротеидной оболочки. Гликопротеин НЕЕ ответствен за адсорбцию и проникновение вирионов в клетку, ГА — и эстеразную активность.

Он состоит из двух субъединиц {НЕЕ1 — 48 кД, НЕЕ2 — 22,5 кД), соединенных дисульфидной связью. Подобно вирусам гриппа А и В для размножения вируса гриппа С необходима функция клетки-хозяина. Созревание вирионов происходит почкованием нуклеокапсидов через клеточную мембрану.

Вирус гриппа С обнаружен у человека и свиней.

В состав рода Тоготоподобные вирусы входят вирусы Тогото (прототипный вирус) и Дори, переносимые клещами и иногда поражающие человека. Морфологически они сходны с другими ортомиксовирусами и содержат 6—7 фрагментов односпиральной минус-РНК.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector