КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ

Автономные и интеграционные инфекции. Если вирус­ный геном реплицируется независимо от клеточного гено­ма, такая инфекция называется автономной. Понятие автономии относительно, оно ограничивается лишь отсут­ствием физической связи между вирусным и клеточным геномами, хотя взаимодействие их постоянно происходит в течение инфекции. Автономная форма вирусной инфек­ции характерна для большинства вирусов животных.

Если вирусный геном включается в состав клеточного генома, или, как принято называть этот процесс, интегри­рует с клеточным геномом и реплицируется вместе с ним, такая инфекция называется интеграционной. Интеграцион­ная инфекция возникает в результате физического объе­динения генома вируса и клетки. При этой форме инфек­ции вирусный геном реплицируется и функционирует как составная часть клеточного генома. Интегрировать могут как полный геном, так и часть генома. При гепатите В

возможна интеграция полного генома, при аденовирусных и герпесвирусных инфекциях обычно интегрирует часть генома, при инфекции онковирусами может интегрировать как полный геном, так и часть его. Вирусные последова­тельности в составе клеточного генома называются провирусом, или провирусной ДНК.

При интеграционных инфекциях нет ни сборки вирус­ной частицы, ни выхода вируса из клетки. Клетка может сохранить нормальные функции и при ее делении вирус­ные последовательности могут переходить в геном дочер­них клеток. Такая ситуация наблюдается в случае ин­фекции, вызванной онкогенными вирусами. Интеграция может привести к неопластической трансформации клет­ки. Трансформированная клетка приобретает способность к неограниченному делению в результате нарушения регуляторных механизмов, контролирующих деление. Ин­теграционный тип инфекции возможен для нескольких семейств ДНК-содержащих вирусов: аденовирусов, паповавирусов, вирусов герпеса, а также для вируса гепатита Ви обязателен для одного семейства РНК-содержащих вирусов — ретровирусов. В соответствии с данными В. М. Жданова, интеграционная форма инфекции может возникнуть при заражении и другими РНК-содержащими вирусами, такими, как вирус клещевого энцефалита (семейство тогавирусов), вирусы кори и SV5 (семейство парамиксовирусов) и др. Обязательным условием в этом случае является присутствие в клетках фермента — обратной транскриптазы, необходимого для процесса интеграции. Возникающая интеграционная инфекция может явиться причиной ряда хронических и аутоиммунных за­болеваний.

 

 

Механизм интеграции вирусного генома с клеточным геномом. Из многих моделей, объяс­няющих процесс интеграции, наиболее признанной являет­ся модель Кемпбелла. В соответствии с этой моделью для интеграции с клеточным геномом необходима кольце­вая форма двунитчатой вирусной ДНК. Эта молекула ДНК прикрепляется к клеточной ДНК, в месте прикрепления обе молекулы разрезаются и образовавшиеся концы сшиваются таким образом, что вирусная ДНК становится ча­стью клеточного генома. Существенную роль в интеграции играют длинные концевые повторы двунитча­той ДНК, которые определяют специфичность интеграции в результате узнавания ими определенных участков кле­точного генома. ДНК паповавирусов является циркулярной и двунитчатой и полностью отвечает требованиям модели Кемпбелла.

 

 

Продуктивная и абортивная инфекции. Инфекция мо­жет быть продуктивной и абортивной. Продуктивная ин­фекция завершается образованием инфекционного потом­ства. Абортивной называется инфекция, которая не за­вершается образованием инфекционных вирусных частиц, или они образуются в гораздо меньшем количестве, чем при продуктивной инфекции. Абортивная инфекция может возникнуть при следующих трех обстоятельствах: 1) зара­жение чувствительных клеток дефектным вирусом; 2) за­ражение чувствительных клеток в неразрешающих услови­ях; 3) заражение нечувствительных клеток стандартным вирусом.

Заражение чувствительных клеток де­фектным вирусом. Дефектным называется такой ви­рус, который не способен проявить все генетические функции, необходимые для образования инфекционного потомства.

Существуют дефектные вирусы и дефектные вирусные частицы. Дефектными называются такие вирусы, которые репродуцируются лишь в присутствии вируса-помощника, например аденоассоциированный вирус (семейство парвовирусов), дающий потомство только в присутствии аденовируса-помощника. Дефектные вирусные частицы накапливаются в популяции многих вирусов, особенно при пассировании их с высокой множественностью инфекции. Дефектные частицы интерферируют при репро­дукции вируса с инфекционными вирусными частицами и потому называются дефектными интерферирующими ча­стицами (ДИ-частицами). Этот тип вирусных частиц наи­более хорошо изучен на модели вирусов везикулярного стоматита и гриппа. Получение дефектных частиц вируса гриппа при заражении куриных эмбрионов с высокой мно­жественностью инфекции получило название феномена фон Магнуса по имени исследователя, впервые его опи­савшего. Дефектные вирусные частицы вызывают абортив­ную инфекцию в связи с тем, что они лишены части генетического материала. Например, дефектные частицы вируса гриппа содержат неполные последовательности Р-генов, кодирующих три высокомолекулярных вирусных белка.

Заражение чувствительных клеток в не­разрешающих условиях. Абортивная Инфекция может возникать при изменении условий, в которых про­исходит инфекционный процесс. Эти условия возникают в организме и могут моделироваться в эксперименте; в организме — повышение температуры, изменение рН в очаге воспаления и концентрации ионов, наличие антиме­таболитов, ингибиторов и т. д.; в эксперименте — изме­нение температуры инкубации, состава питательной среды, внесение антиметаболитов и ингибиторов и т. д. В резуль­тате клетка либо погибнет без продукции инфекционного вируса, либо инфекция прерывается на определенном этапе. При устранении неразрешающих условий абортив­ная инфекция превращается в продуктивную. Смена абор­тивной инфекции на продуктивную может осуществить­ся и с помощью вируса-помощника.

Заражение нечувствительных клеток стандартным вирусом приводит к наиболее рас­пространенной форме абортивной инфекции.

Непермиссивность клетки к определенному вирусному агенту может проявиться на любом этапе инфекции. Чувствительность клетки к ряду вирусов определяется на­личием на клеточной поверхности специфических рецеп­торов, обусловливающих адсорбцию и проникновение вируса в клетку. Такой генетически обусловленный меха­низм клеточной резистентности наиболее четко установлен для пикорнавирусов, а также онковирусов птиц. Для боль­шинства вирусов можно подобрать две клеточные системы, в одной из которых будет развиваться продуктивная, а в другой — абортивная инфекция. Механизм генетически обусловленной резистентности клеток к вирусам широко варьирует, но в основе его лежит либо отсутствие клеточ­ных факторов, необходимых для репродукции вируса, либо наличие факторов, нарушающих процесс репродукции.

У сложно устроенных вирусов клеточная непермиссивность часто проявляется на стадии сборки вирусных частиц; нарушение сборки в некоторых непермиссивных системах для вирусов гриппа и парамиксовирусовобуслов­лено уменьшением количества молекул матриксного белка вируса.

Острая и хроническая инфекция. Как продуктивная, так и абортивная инфекция может протекать в виде ост­рой или хронической инфекции.

Острой называется такая форма инфекции, при кото­рой после образования вирусного потомства клетка либо погибает, либо выздоравливает и не содержит вирусных компонентов. Хроническая инфекция — это такая форма инфекции, при которой клетка продолжает продуцировать вирусные частицы или вирусные компоненты в течение длительного времени и передает эту способность дочер­ним клеткам.

Чаще хроническую форму приобретает абортивная ин­фекция, так как вирусный генетический материал обычно не входит в состав вирусного потомства, а накапливается в клетках и передается в дочерние клетки. Одним из фак­торов, вызывающих хроническую инфекцию, являются ДИ-частицы. Такие частицы, попадая в клетки вместе с инфекционными вирусными частицами, конкурируют с ни­ми за факторы репродукции и препятствуют образованию инфекционного потомства. В результате гибель клеток предотвращается. При появлении в системе новых чувст­вительных клеток в них вновь возникает продуктивная инфекция с образованием ДИ-частиц, и такой цикл инфек­ции возобновляется снова и снова.

Цитолитическая и нецитолитическая ин­фекции. Острая инфекция на клеточном уровне может быть цитолитической и нецитолитической в зависимости от судьбы зараженной клетки. Инфекция, завершающаяся гибелью (лизисом) клетки называется цитолитической. Ин­фекция, которая непосредственно не приводит к лизису клетки, и клетка еще может функционировать в течение некоторого периода времени, продуцируя вирусные ча­стицы, называется нецитолитической.

Смешанная инфекция. В естественных условиях рас­пространен феномен смешанной инфекции, при котором клетка заражается двумя или несколькими разными вируса­ми. Два и больше инфекционных процесса, происходящих одновременно в одной клетке, могут оказывать различное влияние друг на друга. Возможны несколько вариантов взаимодействия вирусов в процессе смешанной инфекции.

1. Один из вирусов подавляет репродукцию второго вируса, или подавляется репродукция обоих вирусов. Этот феномен называется интерференцией вирусов.

2. Вирус усиливает репродукцию второго вируса в ре­зультате комплементации или экзальтации. Комплемента­ция может происходить между двумя родственными или не­родственными вирусами, например между аденовирусом и аденоассоциированным вирусом человека или SV40, при этом вирус-помощник предоставляет другому вирусу не­структурный белок. Экзальтация может быть связана с по­давлением процесса образования интерферона первым ви­русом.

3. Оба вируса не оказывают существенного влияния на процесс репродукции каждого из них, однако может про­исходить нарушение морфогенеза обоих вирусов.

Смешанная инфекция широко используется вирусоло­гами для изучения генетических функций вирусов и де­фектности геномов.

РНК-содержащие вирусы с негативным геномом: ортомиксовирусы, парамиксовирусы, буньявирусы, аренавирусы и рабдовирусы. Ретровирусы входят в третью группу РНК-содержащих ви­руссов. Характерно, что геномы ретровирусов монолит­ны, но имеют диплоидную структуру, и обе цепи либо частично соединены водородными связями друг с другом, либо спарены неизвестным до настоящего времени образом. Единственная из­вестная функция геномной РНК — матричная функция для син­теза вирусной ДНК. Поскольку эукариотические клетки не име­ют для этого соответствующих ферментов, вирион кроме генома содержит еще и РНК-зависимую ДНК-полимеразу (обратную транскриптазу 1), а также смесь тРНК хозяина, одна из которых служит в качестве затравки. В цикле репродукции можно выде­лить следующие ключевые ступени: а) связывание комплекса тРНК —обратная транскриптаза с геномной РНК; б) синтез ДНК-копии, комплементарной по отношению к РНК, с переходом полимеразы с одной молекулы РНК-матрицы на другую, что приводит к образованию кольцевой одноцепочечной молекулы ДНК, связанной водородными связями с линейной геномной РНК; в) расщепление геномной РНК нуклеазой, атакующей только РНК в ДНК—РНК-гибридах (рибонуклеазои Н, также содержащейся в вирионе), и г) синтез комплементарной копии вирусной ДНК. Затем кольцевая двухцепочечная ДНК переме­щается в ядро, где интегрирует с геномом хозяина, но последую­щая экспрессия вирусных генов не обязательна. Если экспрес­сия происходит, то интегрированная.вирусная ДНК транскриби­руется транскриптазой клетки-хозяина. Продуктами транскрип­ции являются молекулы РНК, как равные по длине молекуле генома, так и более короткие мРНК-транскрипты нескольких соседних генов, которые транслируются с образованием поли­протеинов. Полипротеины затем расщепляются на отдельные ви­русные белки. В состав вирионов включаются только транскрип­ты, содержащие весь геном. Размножение вируса гепатита В.

Парвовирусы и цирциновирусы входят в четвертуюю группу. Их геном представлен линейной или кольцевой плюс – или минус нитью ДНК. Для их размножения требуются синтез в ядре клетки ДНК-цепи, комплементарной одноцепочечной ге­номной ДНК, и последующая транскрипция генома.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: