Примером приспособляемости иного характера служат аденовирусы, у которых в молекуле ДНК есть особо уязвимые участки – ее концы. Существует класс клеточных ферментов (так называемые экзонуклеазы), разрушающих именно концы молекул нуклеиновых кислот. Но у аденовирусов поврежденные концы ДНК могут регенерировать.
Механизмы обеспечения жизнеспособности вируса имеют место не только при стандартных условиях, но и в неожиданно возникающих обстоятельствах. Обусловлена эта приспособляемость мутационными изменениями, происходящими при репликации генома. При этом полезны не любые мутации, а лишь те, при которых измененный белок или нуклеиновая кислота полностью или частично сохраняют способность выполнять свою обычную функцию, в том числе и в необычных условиях.
Мутации вируса могут существенно изменить его вирулентность. Например, в 1997 г. вспышка гриппа в Гонконге унесла жизни
1
3
Вирусы обычно имеют аффинность к определенному типу клеток, что определяет их органотропность. Даже если вирус поражает несколько типов клеток, то наиболее тяжело он повреждает только один тип. Но клинические проявления различных инфекций могут быть сходными, если поражается один и тот же тип клеток. Так, клинические проявления вирусного гепатита в основном сходны, независимо от типа вируса, его вызвавшего (ВГА, ВГВ, ВГС или др.).
Проникновение вируса в клетку обусловлено не только характером рецепторов оболочки клетки (глико- или липопротеиды), но и особенностями «фермента проникновения» вируса. Например, вирусы гриппа и аденовирусы, содержащие специфические ферменты (нейраминидаза, муциназа), реагируют с гликопротеидными (полисахаридными) рецепторами и легко проникают в цитоплазму и ядро эпителиальных клеток дыхательных путей. Затем ферменты клетки разрушают белки-капсомеры вируса, происходит высвобождение в цитоплазму вирусной нуклеиновой кислоты и включение ее в ультраструктуры клетки-хозяина.
При вирусных процессах внутрь клетки проникает одна вирусная частица, а выходят 100 – 1000.
Среди существующих вирусов по числу вызываемых ими заболеваний и умерших от них лидирующее место занимают возбудители ОРВИ. Более 200 вирусов могут быть причиной возникновения ОРВИ, что чрезвычайно затрудняет диагностику. Да и сам термин ОРВИ вряд ли соответствует требованиям, предъявляемым к этиологическому диагнозу инфекционного заболевания, что зачастую ведет к неоправданному или неуместному его употреблению в клинической практике, тем более что, помимо вирусов, дыхательные пути способны поражать несколько десятков видов бактерий, хламидий, микоплазм.
Среди респираторных вирусных инфекций лидирующее место занимает грипп. На 10 000 жителей в межэпидемический по гриппу период приходится:
– заболевших гриппом – 2600 человек;
– вызовов врачей на дом – 1200;
– госпитализаций – 12 человек;
– летальных исходов – 1.
Среди существующих вирусов особую актуальность представляют ретровирусы, так как в их число входит ВИЧ, обусловленная которым пандемия длится уже 25 лет, около 40 млн человек живут с ВИЧ и более 20 млн умерли.
В вирионе ретровирусов содержится РНК, однако внутри клетки они существуют в виде ДНК, интегрированной с геномом клетки-хозяина. По сути, РНК этих вирусов, проникая в клетку, превращается в ее гены, которые могут передаваться потомкам в виде стабильных интегрированных молекул ДНК. ДНК-вирусов, которые наследовались бы подобным образом, не обнаружено, так как все ДНК-содержащие вирусы вызывают продуктивную инфекцию и убивают клетки, в которых они размножаются. Включаться в геном клетки-хозяина ДНК-содержащие вирусы могут только при «непродуктивных» вирусных инфекциях. Ретровирусы, напротив, размножаясь путем почкования, подобно многим другим РНК-вирусам, поддерживают продуктивную инфекцию, не вызывая гибели клетки-хозяина.
В МКБ-10 вирусные агенты как возбудители болезней классифицированы следующим образом:
B97.0. Аденовирусы
B97.1. Энтеровирусы
B97.2. Коронавирусы
B97.3. Ретровирусы
B97.4. Респираторно-синцитиальный вирус
B97.5. Реовирусы
B97.6. Парвовирусы
B97.7. Папилломавирусы
B97.8. Другие вирусные агенты
Таксономические группы вирусов часто содержат подгруппы, включающие в себя типы вирусов. Примером могут служить аденовирусы (табл. 2).
Таблица 2
Таксономия аденовирусов
Вирусы одной и той же группы могут проявлять тропность к различным органам и тканям. Так, коронавирусы могут вызывать заболевания дыхательных путей, кишечника, могут быть причиной нейроинфекций.
Характеристику вирусов определяет их нуклеиновая кислота. Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет ни у одной из других форм жизни. У живых организмов генетический аппарат состоит из двунитевой молекулы ДНК, а РНК выполняет в клетках роль переносчика информации, она всегда однонитевая. В отличие от остальных живых организмов, у вирусов существует множество вариантов устройства генетического аппарата: одно- и двунитевая РНК, одно- и двунитевая ДНК. При этом и вирусная РНК, и вирусная ДНК могут быть либо линейными, либо замкнутыми в кольцо. К началу XXI в. были исследованы свыше 1000 разнообразных вирусов. Поэтому в основу классификации вирусов положена принадлежность к рибонуклеиновой кислоте.
Группа РНК-содержащих вирусов
Семейство пикорнавирусов (Picornaviridae) представляют риновирусы (105 серотипов), энтеровирусы (113 серотипов), гепатовирусы (2 серотипа, 1 человеческий), кардиовирусы (2 серотипа), афтовирусы (7 серотипов) и др.
В род энтеровирусов входят:
– возбудители полиомиелита, выделены 3 серологических типа, т. е. 3 антигенные разновидности, на которые нет перекрестного иммунитета;
– вирусы Коксаки, их делят на подгруппы А и В, в подгруппу А входят 23 серотипа, в подгруппу В – 6 серотипов;
– вирусы ЕСНО, известны 32 серотипа этих вирусов;
– полиомиелитоподобные вирусы;
– вирусы гепатита А.
Вирусы Коксаки разделены на 2 подгруппы: вирусы подгруппы А вызывают вялые параличи, а подгруппы В – спастические параличи. Клинически заболевания, вызываемые вирусами Коксаки, протекают в виде асептического менингита, ангины, лихорадочных заболеваний с сыпью. Вирусы Коксаки вызывают миокардит новорожденных. Они вызывают также эпидемическую миалгию (плевродиния, болезнь Борнхольма).
Вирусы ЕСНО вызывают асептический менингит, гастроэнтерит у детей, лихорадочные заболевания с летней сезонностью.
Род риновирусов является одним из самых многочисленных в царстве вирусов, выделено 113 серотипов. Полагают, что риновирусы повинны в половине всех случаев простудных заболеваний у взрослых.
Семейство кальцивирусов (Calciviridae) ранее входило в семейство пикорнавирусов, но так как кальцивирусы морфологически отличаются от пикорнавирусов, их выделили в самостоятельное семейство. Оно представлено вирусом Норуолк, вызывающим острый гастроэнтерит у детей, и ВГЕ.
Семейство реовирусов представлено тремя родами: собственно реовирусы, ротавирусы, орбивирусы. Собственно реовирусы представлены тремя серотипами и вызывают поражение респираторного и желудочно-кишечного трактов.
Ротавирусы подразделяют на группы A, B, C, D, E. Они у человека, преимущественно у детей первых двух лет жизни, вызывают гастроэнтерит.
Орбивирусы по свойствам и химическому составу схожи с реовирусами. Для человека патогенны вирусы кемеровской лихорадки и колорадской лихорадки.
Семейство ретровирусов включает в себя подсемейства онковирусов (Oncoviridae), «пенящих» вирусов (Spumaviridae) и «медленных» ретровирусов (Lentiviridae), куда входит ВИЧ. Семейство ретровирусов объединяет наличие фермента ОТ. Ретровирусы обладают свойствами как РНК-, так и ДНК-содержащих вирусов. В вирионе ретровирусов содержится РНК, однако внутри клетки они существуют в виде ДНК, интегрированной с геномом клетки-хозяина. По сути, РНК этих вирусов, проникая в клетку, превращается в ее гены, которые могут передаваться потомкам в виде стабильных интегрированных молекул ДНК. Наследственная информация ретровирусов может быть записана в клетках в форме ДНК, а в вирусных частицах – в форме РНК благодаря существованию в жизненном цикле этих вирусов обратной транскрипции (синтез ДНК на матрице РНК), осуществляемой вирусным ферментом ОТ.
Семейство тогавирусов (Togaviridae) – вирусы, передающиеся членистоногими (арбовирусы), – вирус венесуэльского энцефаломиелита лошадей, восточного энцефаломиелита лошадей, западного энцефаломиелита лошадей. Название «тогавирусы» отражает особенности внешней оболочки их вирионов.
Семейство тогавирусов объединяет свыше 90 вирусов, составляющих 4 рода, представители двух патогенны для человека: род Alphavirus и род Rubivirus, представитель последнего – вирус краснухи – не передается членистоногими, т. е. не относится к арбовирусам, в отличие от остальных представителей семейства тогавирусов.
Патогенные для человека тогавирусы группы арбовирусов обычно эндемичны для различных видов животных и передаются человеку лишь через укус какого-либо членистоногого-переносчика.
Семейство флавивирусов (Flaviviridae) представлено 50 арбовирусами; ранее они входили в семейство тогавирусов. Название получили от заболевания, вызываемого типичным представителем семейства, – желтой лихорадки (лат. flavus – желтый). Флавивирусы включают 4 подгруппы антигенно-родственных вирусов, возбудителей клещевого энцефалита, японского энцефалита, желтой лихорадки и денге. К семейству флавивирусов отнесен ВГС.
Семейство буньявирусов (Bunyaviridae) (названо по местности Буньямвера в Уганде) включает в себя свыше 260 арбовирусов, сгруппированных в 4 рода. У человека заболевания вызывают в основном вирусы крымской геморрагической лихорадки, москитной лихорадки (куда входят возбудители лихорадки долины Рифт, сицилийской лихорадки, неаполитанской лихорадки), ГЛПС. Для России из семейства буньявирусов наиболее важное значение имеет род Hantavirus, включающий в себя виды хантан, Сеул и др.
Хантавирус – возбудитель ГЛПС. Впервые ханта-вирус выделен доктором Хо Ванг Ли из Сеула в 1978 г. из легочной ткани полевой мыши, которая является главным носителем этого вируса. Ли назвал этот вирус «Хантаан» (по имени реки, протекающей в Корее).
Семейство аренавирусов (Arenaviridae) получило название от лат. arena – песок, так как при электронной микроскопии вирусы имеют вид 2 – 14 мелких гранул, напоминающих песок. В семейство аренавирусов входят возбудители лимфоцитарного хориоменингита и геморрагической лихорадки Ласса (выделен в 1969 г. от больных из Ласса в Нигерии).
Семейство филовирусов (от лат. filum – нить) – загадка XX в. Семейство делится на два вида – вирусы Эбола и вирусы Марбург. Вирус Эбола характеризуется уникальной для вирусов человека формой вирионов – в виде длинных цилиндрических палочек. Вирус Эбола (выделен в местности около реки Эбола в Заире) по морфологическим свойствам не отличается от вируса Марбург, но имеет иное антигенное строение, что позволяет дифференцировать их серологически. Вирус вызывает лихорадку Эбола – острое вирусное высококонтагиозное заболевание, характеризуется тяжелым течением и геморрагическим синдромом. Летальность при заболевании, вызванном вирусом Марбург, достигает 30 %, при заболевании, вызванном вирусом Эбола, – 90 %.
Создана первая вакцина, защищающая от заболевания, вызванного вирусом Эбола.
Представители семейства рабдовирусов (Rhabdoviridae) имеют пулевидную и палочковидную формы (от греч. rabdoV – прут). В семейство входят род Vesiculovirus, включающий в себя вирус везикулярного стоматита, и род Lissavirus, представителем которого является вирус бешенства. Оба вируса относятся к группе арбовирусов, первый передается комарами, второй – при укусе больными собаками, волками, шакалами, лисицами, кошками.
Семейство коронавирусов (Coronaviridae) включает в себя 13 видов вирусов: респираторные и энтеральные коронавирусы человека и животных. Первые представлены 4 серотипами. При коронавирусной инфекции чаще всего развивается острый профузный насморк, у детей болезнь имеет более тяжелое течение (бронхиты, пневмонии, шейный лимфаденит). Коронавирусные инфекции носят сезонный характер и распространены в основном в осенне-зимний период. Заболевание часто имеет характер внутрисемейных и внутрибольничных вспышек. Научный интерес к коронавирусам резко возрос после появления нового заболевания людей – ТОРС (атипичной пневмонии), обусловленного коронавирусом.
Семейство ортомиксовирусов (Orthomyxoviridae) включает в себя вирусы гриппа типов А, В, С. Среди существующих вирусов по числу вызываемых ими заболеваний и умерших от них лидирующее место занимают возбудители ОРВИ. Особенно часты ОРВИ у детей: у ребенка, находящегося в организованном коллективе, ОРВИ возникают в среднем 8 раз на первом году посещения, 5 – 6 раз на втором, 3 – 4 раза на третьем. У часто болеющих детей ОРЗ возникают, как правило, ежемесячно. Особенно часто респираторной инфекцией болеют дети в возрасте 1 – 5 лет, что объясняется утратой материнского и отсутствием приобретенного иммунитета.
Частые ОРВИ способствуют формированию хронических бронхолегочных заболеваний, гайморита, тонзиллита, отита, благоприятствуют формированию аллергических состояний и задержке психомоторного и физического развития.
Семейство ортомиксовирусов включает в себя род Influenzavirus, представленный вирусами гриппа А и В. Отличительная особенность вирусов гриппа – способность вызывать глобальные вспышки – эпидемии и пандемии. Объясняется это уникальной способностью вирусов гриппа А к изменению антигенной структуры поверхностных белков гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N). Эти изменения могут быть точечными (дрейфовыми) или кардинально меняющими антигенную структуру гемагглютинина или нейраминидазы (шифтовыми). Вследствие первого варианта изменений человечество практически каждые 2 – 3 года сталкивается с измененным вариантом вируса гриппа А, в результате второго – появляется новый антигенный вариант вируса с развитием пандемии гриппа.
По данным вирусологических, иммунологических и сероархеологических исследований, эпидемии и пандемии, начиная с 1889 г., были вызваны вирусами, имеющими гемагглютинин Н1, Н2 или Н3 и нейраминидазу N1 или N2. Эти возбудители объединены в три подтипа вируса гриппа А человека: А(Н1N1), A(H2N2) и A(H3N2), в распространении которых наблюдается определенная цикличность.
Показатели смертности от гриппа в мире составляют 0,01 – 0,2 %, а средние ежегодные потери достигают в масштабах разных стран десятков тысяч человек, в основном детей первых лет жизни и пожилых людей. Смертность среди лиц 5 – 19 лет составляет 0,9 на 100 000 человек, среди лиц старше 65 лет – 103,5 на 100 000 человек. Наибольшая летальность от гриппа – среди пожилых людей, страдающих хроническими болезнями (лица «высокого риска»). Смерть при гриппе наступает от интоксикации, кровоизлияний в жизненно важные центры (головной мозг), от легочных осложнений (пневмония, эмпиема плевры), сердечной или сердечно-легочной недостаточности.