Основы молекулярной биологии вирусов и антивирусной терапии - Зинченко А.И., Паруль Д.А.

Автор: Зинченко А.И. Паруль Д.А.

Теги: лекарственные средства в соответствии с их активным веществом вирусология происхождение и эволюция, генетика медицинская микробиология и паразитология медицина биология молекулярная биология вирусы

ISBN: 985-06-1049-2

Год: 2005

Похожие

Общая вирусология

Вирусология. Методы

Невидимый мир вирусов

Медицинская микробиология, вирусология, иммунология

Текст

№3
студентам
высших
учебных
заведений
А.И. ЗИНЧЕНКО Д.А. ПАРУЛЬ
ОСНОВЫ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ
БИОЛОГИИ ВИРУСОВ
И АНТИВИРУСНОЙ
ТЕРАПИИ
А.И. ЗИНЧЕНКО Д.А. ПАРУЛЬ
ОСНОВЫ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ
БИОЛОГИИ ВИРУСОВ
И АНТИВИРУСНОЙ
ТЕРАПИИ
Допущено
Министерством образования Республики Беларусь
в качестве учебного пособия для студентов специальностей
«Медико-биологическое дело» и «Медицинская экология»
учреждений, обеспечивающих получение
высшего образования
Минск
«Вышэйшая школа»
2005
УДК [578.2+615.281.8](075.8)
ББК 28.3я73+52.6я73
3-63
Рецензенты: кафедра молекулярной биологии БГУ (заведу-
ющий кафедрой - доктор биологических наук АЛ. Евтушенков);
доктор химических наук ЕЛ. Калиниченко (Институт биооргани-
ческой химии Национальной академии наук Беларуси)
Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей
книги или любой ее части не может быть осуществлено без разре-
шения издательства.
ISBN 985-06-1049-2
© Зинченко А.И., Паруль Д.А., 2005
© Издательство «Вышэйшая школа», 2005
ПРЕДИСЛОВИЕ
Интерес к вирусам - мельчайшим объектам, стоящим на са-
мой границе между живым и неживым, обусловлен двумя глав-
ными причинами. Первая заключается в том, что вирусы были в
прошлом, являются сейчас и, по-видимому, будут еще долго ос-
таваться в будущем одними из главных возбудителей инфекци-
онных заболеваний. Достаточно напомнить, что оспа, уносив-
шая в прошлом миллионы жизней, является вирусным заболе-
ванием, известным человечеству тысячелетия.
Перечень заболеваний, вызываемых вирусами, весьма вну-
шителен. Уже общепризнано, что ряд вирусов непосредственно
вовлечен в образование опухолей. Вирусы растений наносят ко-
лоссальный экономический урон и заметно снижают продоволь-
ственные ресурсы человечества. В то же время успехи в терапии
вирусных инфекций в сравнении с успехами в лечении бактери-
альных инфекций выглядят гораздо скромнее. Нет эффектив-
ных вакцин против большинства вирусных инфекций. В клини-
ческую практику внедрены единичные высокоэффективные хи-
миопрепараты. До сих пор не нашли широкого практического
применения индукторы интерферона.
Постоянно появляются новые неизвестные ранее вирусные за-
болевания и получают распространение те, которыми долгое
время пренебрегали. Несмотря на потрясающие успехи науки,
достигнутые в XX в., «головной болью» человечества в XXI в.
будут оставаться СПИД, грипп, эндогенные гепатиты и ряд
других вирусных и, вполне вероятно, прионовых заболеваний.
Сказанного достаточно, чтобы оправдать то внимание, кото-
рое уделяется изучению вирусов. Однако дело не исчерпывается
огромной важностью вирусов для здравоохранения, ветерина-
рии и растениеводства.
Вторая причина интереса к вирусам обусловлена тем, что в
связи с простотой строения они стали незаменимыми объектами
и моделями, помогающими решать генетические, биохимиче-
ские, молекулярно-биологические проблемы. Так, многочислен-
ные исследования по выяснению механизмов репликации, тран-
скрипции и трансляции нуклеиновых кислот, способов регуля-
ции экспрессии генов, а также расшифровка генетического ко-
да, структуры белков и нуклеиновых кислот - все это проводи-
лось и продолжает проводиться при использовании как целых
вирусных частиц, так и их отдельных компонентов. Другими
3
Предисловие
словами, едва ли можно найти такую проблему в области моле-
кулярной биологии, в разрешение которой изучение вирусов не
внесло фундаментальный вклад.
Отсюда следует, что ни один биолог или врач не может счи-
тать себя достаточно образованным, если он не знаком с основа-
ми вирусологии в ее современном виде.
В основу настоящей книги легли лекции, которые один из ав-
торов читал в течение последних пяти лет студентам Междуна-
родного государственного экологического университета им.
А.Д. Сахарова по утвержденной программе в качестве раздела
курса «Молекулярнаямедицина».
Весь материал книги условно подразделен на три части.
В первой части (гл. 1 и 2) рассмотрен предмет и история развития
вирусологии, даны представления о структуре и химии вирусов;
во второй (гл. 3 и 4) - процессы, сопровождающие взаимодей-
ствие вируса с клеткой, а также представителями нового класса
возбудителей инфекционных заболеваний - прионами. Назначе-
ние третьей части (гл. 5 и 6) - ознакомить студентов с современ-
ными и перспективными возможностями контроля вирусных
инфекций. При этом особое внимание уделено патологиям, вы-
зываемым наиболее значимыми, с медицинской и социальной
точек зрения, группами возбудителей, включая вирусы гриппа,
иммунодефицита, герпеса и гепатита.
Материал подается с учетом того, что студенты уже имеют
фундаментальную подготовку по химии, биохимии, генетике и
другим химическим и биологическим дисциплинам, необходи-
мую и достаточную для продуктивного усвоения информации.
Книга снабжена именным и предметным указателями и
словарем основных терминов.
Вполне естественно, что ввиду ограниченного объема книги,
в ней затронуты далеко не все аспекты молекулярной вирусоло-
гии и антивирусной терапии. Как и всегда в подобных случаях,
отобранный материал в определенной степени отражает личные
научные интересы авторов.
За редким исключением мы не приводим ссылок на авторов.
Нашей задачей являлось рассмотрение принципиальных вопро-
сов, а не установление приоритета ученых. Кроме того, описание
методов дано очень схематично и не претендует на полноту. Мы
надеемся, что студенты обратятся к рекомендованной литерату-
ре, которая позволит им более подробно ознакомиться с интере-
сующими их вопросами.
Авторы
4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АТФ - аденозин-5’-трифосфорная кислота
БВДУ - 5-бром-2’-дезоксиуридин
БКЯ - болезнь Крейцфельда-Якоба
ВГА - вирус гепатита А
ВГВ - вирус гепатита В
BFD - вирус гепатита D
ВГЕ - вирус гепатита Е
ВГС - вирус гепатита С
ВИЧ - вирус иммунодефицита человека
ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения
ВПГ-1 - вирус простого герпеса первого типа (HSV-1)
ВПГ-2 - вирус простого герпеса второго типа (HSV-2)
ВТМ - вирус табачной мозаики
ИЛ - интерлейкин
ММА - молекулы межклеточной адгезии
НДФ - нуклеозид-5’-дифосфат
НМФ - нуклеозид-5’-монофосфат
НТФ - нуклеозид-5’-трифосфат
ОРВИ - острая респираторная вирусная инфекция
ПЦР - полимеразная цепная реакция
СПИД - синдром приобретенного иммунодефицита
ХТИ - химиотерапевтический индекс
ds - double-stranded (двухцепочечная) ДНК или РНК
FDA - (Food and Drug Administration) Управление по
контролю за качеством пищевых продуктов и лекар-
ственных средств США
IgA - иммуноглобулины класса А
IgG - иммуноглобулины класса G
IgM - иммуноглобулины класса М
ss - single-stranded (одноцепочечная) ДНК или РНК
Аг - антигены
Ат - антитела
5
Глава ____________________________________
ВВЕДЕНИЕ. НАУКА ВИРУСОЛОГИЯ.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
1.1. КРАТКИЙ ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ
Некоторые болезни, в вирусной природе кото-
рых мы сейчас не сомневаемся, были известны
людям еще тысячи лет назад. Первым доку-
ментированным упоминанием о вирусной ин-
фекции считается дошедшая до нас клинопись
Мэмфиса (столица Древнего Египта), написан-
ная около 1400 лет до н.э. и представившая ти-
пичные клинические проявления паралити-
ческого полиомиелита. Кроме того, полагают,
что фараон Рамзес V, который умер в 1196 г.
до н.э. и чья мумия сейчас хранится в Каир-
ском музее, имел поражения на лице, похожие
на поражения пациентов, страдающих от оспы.
Весьма напоминает оспу эпидемия, описан-
ная в X в. до н. э. в Китае. В медицинскую
практику Запада в конце XVIII в. была введе-
на прививка Дженнера - вакцинация экстрак-
тами, содержащими вирус коровьей оспы.
В 1885 г. Луи Пастер приготовил вакцину про-
тив бешенства из ослабленного (аттенуирован-
ного) штамма вируса. Ю. Майер в 1886 г. про-
демонстрировал возможность передать бо-
лезнь табака путем механической иннокуля-
ции соком больных растений. Успехи, достиг-
нутые к концу XIX в. в изучении болезней
человека, вызванных бактериями, усилили
интерес к тем инфекционным болезням, воз-
будители которых были еще неизвестны.
Однако предположения о существовании суб-
микроскопических патогенных агентов еще
не имели экспериментальной основы.
И вот в 1892 г. русский ботаник Д.И. Ива-
новский сообщил о возможности передачи мо-
заичной болезни табака соком, профильтро-
ванным через керамический фильтр, задер-
6
1.1. Краткий экскурс в историю
живающий самые мелкие бактерии. Это сообщение оста-
лось незамеченным. Даже сам автор до конца не осознал
своего открытия. Потребовалось еще шесть лет (до откры-
тия в 1898 г. Ф. Леффлером и П. Фрошем возбудителя
ящура) для всеобщего принятия концепции фильтрую-
щихся (т.е. ультрамелких) инфекционных частиц. В этом
же году нидерландский исследователь М. Бейеринк под-
твердил результаты Ивановского по вирусу табачной мо-
заики (ВТМ) и явился первым, кто разработал современ-
ную идею вирусов, которые он назвал «contagium vivum
fluidum», т.е. жидким живым возбудителем.
Несмотря на открытие вирусов, вызывающих болезни
у растений и животных, существовало сопротивление
идее, что вирусы могут иметь какое-либо отношение к за-
болеваниям человека. Наконец, сомнения были рассеяны
К. Ландштейнером и Э. Поппером, которые в 1909 г. пока-
зали, что полиомиелит вызывается тоже фильтрующимся
агентом. Это первое заболевание человека, для которого
была доказана вирусная природа.
Ф. Туорт (1915) и Ф. Д’ Эрелль (1917) первыми откры-
ли вирусы, патогенные для бактерий, - бактериофаги
(дословно - пожиратели бактерий). Начиная с 30-х годов
XX в. С. Лурия, М. Дельбрюк и многие другие вирусологи
стали широко использовать фаги в качестве модели для
изучения различных аспектов вирусологии, включая
структуру вирусов, генетику, репликацию и т.д.
Честь войти в историю вирусологии в качестве первого,
кому удалось выделить вирус (это был ВТМ) в очищенном
(кристаллическом) состоянии, принадлежит американ-
скому биохимику У. Стэнли (1935).
Долгое время не существовало принципиальных труд-
ностей в отнесении инфекционных агентов к вирусам или
другим живым организмам. Однако в настоящее время
изучение молекулярных основ некоторых инфекционных
агентов усложнило этот вопрос. Дело в том, что некоторые
вновь открытые инфекционные агенты обладают свой-
ствами, которые не позволяют отнести их к вирусам, хотя
они гораздо ближе по своей природе к вирусам, чем к дру-
гим живым организмам. Речь идет о вироидах, вирусои-
дах и прионах. Вироиды - это очень мелкие (200-400 нук-
леотидов) кольцевые молекулы РНК с палочкообразной
7
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
вторичной структурой. Они не обладают оболочкой и ассо-
циируются с некоторыми болезнями растений. Их репли-
кационная стратегия подобна вирусной: они также об-
лигатные внутриклеточные паразиты. Вирусоиды (сател-
литы) - это вироидподобные молекулы, несколько боль-
шие, чем вироиды (приблизительно 1000 нуклеотидов),
которые зависят от присутствия в клетке других реплици-
рующихся вирусов (вирусов-помощников). Прионы - ин-
фекционные агенты, состоящие из единственной молеку-
лы белка без какой-либо нуклеиновой кислоты. Удиви-
тельно то, что прионовый белок и ген, который кодирует
его, находят в нормальных, неинфицированных клетках.
Прионы ассоциируют с так называемыми «медленными
инфекциями», такими, например, как болезнь Крейц-
фельда-Якоба и куру человека, а также скрейпи овец и
губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота.
Современные молекулярно-генетические исследования
показали, что около 5-10% генома эукариотической клет-
ки состоит из мобильных вирусоподобных элементов
(транспозонов), которые могут играть значительную роль
в эволюции этих сложных геномов. Кроме того, геномы
некоторых бактериофагов сильно схожи с бактериальны-
ми плазмидами в отношении структуры и механизмов
репликации. Все это говорит о том, что взаимоотношения
между вирусами и другими живыми организмами
возможно более сложные, чем считалось ранее.
1.2. ЗАЧЕМ НЕОБХОДИМО ИЗУЧАТЬ ВИРУСЫ?
Необходимость изучения вирусов диктуется рядом об-
стоятельств и, прежде всего, тем, что в настоящее время
насчитывается более сотни вирусных заболеваний челове-
ка. Число вирусных патологий животных и растений во
много раз больше. Ущерб, ежегодно наносимый вирусами
мировой экономике, исчисляется многими миллиардами
долларов, большая часть которых приходится на счет фи-
топатогенных вирусов.
Следует отметить, что в настоящее время накаплива-
ются данные о связи вирусов с заболеваниями человека,
которые никогда не считались вирусными. В качестве
примера отметим, что у больных рассеянным склерозом в
8
1.2. Зачем необходимо изучать вирусы?
53 случаях из 100 в клетках обнаруживают геном одного
из ретровирусов. В контрольной группе этот показатель
составляет не более 7%. В этиологии сахарного диабета
выявляется вирус Коксаки. При некоторых психических
заболеваниях упорно выявляют вирус болезни Борна.
Есть потенциальная связь между отторжением переса-
женного сердца и обнаружением в таком трансплантате
вируса Эпштейна-Барр.
Итак, большинство вирусов - это враги человека, жи-
вотных и растений. И хотя мы уже знаем о них довольно
много, этого далеко не достаточно для того, чтобы разрабо-
тать успешную стратегию борьбы с каждым конкретным
вирусным патогеном. Дело осложняется тем, что мир виру-
сов столь разнообразен и порой один вирус отличается
от другого более кардинально, чем отличаются между собой
кишечная палочка и слон, между которыми, на взгляд обы-
вателя, вообще ничего нет общего. Кроме того, на наиболее
уязвимых стадиях цикла своего развития вирусы настолько
тесно интегрируются с клеткой-хозяином, что трудно найти
средство, позволяющее поразить вирус, не затрагивая при
этом клетки. Отсюда не случайно, что противобактериаль-
ных средств (к примеру, антибиотиков) имеется несколько
сот, а эффективных противовирусных препаратов нет и двух
десятков. Причем большинство из них имеет ограниченную
терапевтическую ценность из-за побочных эффектов по
отношению к нормальным органам и тканям.
Другая причина, по которой следует изучать вирусы,
заключается в том, что в вирусах сконцентрировались
многие кардинальные проблемы современной биологиче-
ской науки, решение которых было бы немыслимо на бо-
лее сложных объектах исследования.
Что же дало изучение вирусов для познания фундамен-
тальных законов биологической науки?
Прежде всего изучение вирусов дало в свое время мощ-
ный толчок для развития разнообразных химических, фи-
зико-химических и физических методов исследования, в
частности - ультрацентрифугирования (аналитического и
в градиенте концентрации сахарозы или солей тяжелых
металлов), электрофореза, хроматографии, электронной
микроскопии и т.д.
2. Зак. 474.
9
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
В 1947 г. Г. Шрамм открыл явление самосборки белко-
вых оболочек ВТМ. Впоследствии было обнаружено, что
так собираются многие белковые ансамбли у различных
живых организмов.
А. Херши и М. Чейз в 1952 г. открыли чрезвычайно
важное, с вирусологической и общебиологической точек
зрения, явление. Они показали, что инфекция кишечной
палочки (Escherichia coli) фагом Т2 осуществляется его
ДНК, не целым фагом.
В 1957 г. работами Френкель-Конрата и Зингер была
показана возможность искусственного получения путем
дезагрегации и реконструкции так называемых «химер-
ных» вирусных частиц, в которых белок и РНК принадле-
жали разным штаммам ВТМ. Оказалось, что потомство
таких химерных вирусов было неотличимо от штаммов-
доноров РНК ни серо логически, ни по симптомам заболе-
вания, ни по аминокислотному составу белков. Эти экспе-
рименты явились еще одним доказательством того, что
материальными носителями генетической информации
являются нуклеиновые кислоты, а не белки. Кроме того,
впервые было продемонстрировано, что генетическая
информация может быть закодирована не только в ДНК,
но и в РНК.
Что касается роли белков, интересно отметить следую-
щее. Холланд показал, что изолированные нуклеиновые
кислоты некоторых вирусов (в том числе вирусов полиомие-
лита, Коксаки и ECHO) являются не только инфекционны-
ми (что само по себе в свое время казалось удивительным),
но и могут заражать даже клетки тех организмов, которые к
целому вирусу невосприимчивы. При этом в инфицирован-
ных клетках образуются зрелые вирусные частицы, иден-
тичные исходным вирусам по всем без исключения биологи-
ческим и физико-химическим характеристикам.
У некоторых РНК-содержащих фагов обнаружены ана-
логичные явления: целые частицы способны заражать
только F+ (мужские) особи бактерий, в то время как их
нуклеиновые кислоты могут инфицировать как мужские,
так и женские (F~) штаммы бактерий. Эти данные, мно-
гократно подтвержденные на самых различных вирусных
моделях, позволили ученым прийти к закономерному
10
1.2. Зачем необходимо изучать вирусы?
выводу о том, что тропизм вирусов по отношению к
тем или иным клеткам-хозяевам обусловливается вирус-
ными белками.
Интенсивные исследования вирусов привели к измене-
нию взглядов на типы и формы нуклеиновых кислот: на
двухспиральную структуру ДНК и односпиральную РНК,
на тимин и урацил, которые непременно должны входить
в состав ДНК и РНК, соответственно.
В 60-х годах прошлого века появилось несколько сооб-
щений об аномалиях химического состава в вирусных нук-
леиновых кислотах. Так было доказано, что у Т-четных фа-
гов цитозин полностью замещен 5-оксиметилцитозином.
Таким образом, ученые впервые столкнулись с фактом
полной замены канонического азотистого основания на не-
известное ранее его производное. Потрясением основ стало
обнаружение в составе ДНК одного из фагов Bacillus sub-
tilis урацила в сочетании с дезоксирибозой. По мере даль-
нейших исследований стало очевидным, что, когда речь
идет о вирусных нуклеиновых кислотах, нормой является,
скорее, наличие самых разнообразных аномалий в их сос-
таве, а нуклеиновые кислоты с каноническими азотисты-
ми основаниями и сахарами - большая редкость.
За период с 1962 по 1964 г. благодаря изучению макро-
молекулярной структуры вирусных нуклеиновых кислот
было обнаружено, что в природе существуют другие, не
известные на тот момент времени типы нуклеиновых кис-
лот: одноцепочечные (ss) ДНК, двухцепочечные (ds) РНК
и циклические формы ДНК и РНК.
Первое выделение мРНК было осуществлено в 1962 г.
Баутцем и Холлом из клеток Escherichia coli, инфициро-
ванных фагом Т2. Следует отметить, что для этой цели
ученые применили весьма оригинальный метод компле-
ментарной адсорбции мРНК на иммобилизованной фаго-
вой ДНК.
Неоценимую роль сыграли вирусы в решении важней-
ших вопросов генетики. Благодаря таким положитель-
ным качествам вирусной модели, как большая скорость
размножения, простота культивирования и выраженная
способность к рекомбинации признаков, на ней были сде-
ланы очень важные открытия в области общей и молеку-
11
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
лярной генетики. Так, к 1963 г. была составлена первая ге-
нетическая карта (фага Т4), установлена единица генети-
ческой рекомбинации (равная одному нуклеотиду) и еди-
ница функции (цистрон). Весьма неожиданно генетиче-
ская карта оказалась кольцевой, а не линейной. Начиная
с указанных исследований, вирусы превратились в излюб-
ленную модель для изучения молекулярных механизмов
наследственности и изменчивости организмов вообще.
В 1950-1953 гг. А. Львову удалось открыть явление
интеграции ДНК фагов с геномом клетки-хозяина с после-
дующей репликацией вирусной ДНК в составе хромосомы
бактериальной клетки, т.е. в состоянии так называемого
«профага». Одновременно Львов открыл феномен индук-
ции профага под влиянием некоторых физических и хи-
мических факторов. Спустя 10 лет явление, аналогичное
лизогении, было открыто (Р. Дульбекко и Фогт, 1960) при
изучении клеток животных, зараженных некоторыми ви-
русами. В 1961 г. было показано, что преобразование нор-
мальной клетки в раковую способны вызывать не только
целые вирусы (например, полиомы и папилломы), но и их
очищенные нуклеиновые кислоты. Все эти данные под-
тверждали вирусогенетическую концепцию происхожде-
ния опухолей, сформулированную в 1944-1961 гг. совет-
ским исследователем Л.А. Зильбером. Все последующие
гипотезы включали в себя основное ее положение - ин-
теграцию вирусного генома с геномом клетки-хозяина -
как обязательный элемент.
Необходимо отдельно подчеркнуть, что, как показано в
последние годы, интеграция геномов (вирусного и клетки-
хозяина) довольно широко распространена в природе и в
определенной мере способствует обмену генетической ин-
формацией в биосфере. Другими словами, вирусы (по
крайней мере, некоторые) являются инструментом бес-
контактного обмена генетической информацией между
живыми организмами, и этот обмен, возможно, имеет оп-
ределенное эволюционное значение.
Действительно, обмен генетической информацией
между пространственно разобщенными организмами
весьма полезен для эволюции, но такой обмен - редкое со-
бытие, хотя бы по той причине, что генетический матери-
12
1.3. Природа вирусов
ал для осуществления обмена должен совершить довольно
опасное путешествие во внешней среде перед тем, как
попасть в потенциальную реципиентную клетку. В то же
время вирусы, транспортируя свою нуклеиновую кислоту
от клетки к клетке, могут быть идеальными медиаторами
такого генетического обмена, в ряде случаев даже межви-
дового.
Таким образом, на вирусах как модели простейших
живых организмов в прошлом были сделаны важнейшие
открытия в области молекулярной биологии и молекуляр-
ной генетики.
В настоящее время вирусы служат инструментом в ген-
но-инженерных экспериментах. На их основе создаются
эффективные векторы для клонирования и переноса гене-
тической информации от одних организмов к другим.
1.3. ПРИРОДА ВИРУСОВ
Вирусы являются субмикроскопическими облигатны-
ми внутриклеточными паразитами. На первый взгляд, да-
же такое простое определение позволяет отличать вирусы
от всех других групп живых организмов. Однако это опре-
деление все же нельзя признать до конца исчерпыва-
ющим. Ясно, что нет проблем в том, чтобы увидеть разни-
цу между вирусами и высшими организмами. Приведен-
ного определения достаточно также и для того, чтобы от-
личить вирусы от прокариотов и микроскопических эука-
риотов, таких, как грибы, простейшие и водоросли. Одна-
ко существует несколько групп прокариотических орга-
низмов, имеющих в своих жизненных циклах особые па-
разитические стадии, которые делают непригодным при-
веденное выше определение вирусов. Речь идет о риккет-
сиях и хламидиях - облигатных внутриклеточных пара-
зитических бактериях. Эти бактерии в результате эволю-
ции'настолько стали ассоциированы с клеткой-хозяином,
что вне ее они уже не могут существовать. В связи с этим
возникла необходимость в усложнении определения вируса.
В настоящее время одним из наиболее приемлемых оп-
ределений вирусов является следующее.
13
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
Вирусы — это субмикроскопические ДНК- или РНК-со-
держащие объекты, репродуцирующиеся только в жи-
вых клетках, заставляя их синтезировать так называ-
емые вирионы, которые содержат геном вируса и спо-
собны перемещать его в другие клетки.
Это определение отражает два главных качества вирусов:
• наличие у вируса собственного генетического матери-
ала, который внутри клетки-хозяина ведет себя как часть
клетки;
• существование внеклеточной инфекционной фазы,
представленной специализированными частицами, или
вирионами, которые служат для введения генома вируса в
другие клетки.
Еще раз следует подчеркнуть, что внутриклеточный
паразитизм свойственен не только вирусам. Однако пара-
зитизм вирусов - особый. Его можно характеризовать,
как паразитизм на генетическом уровне. В отличие от ви-
русов, такие паразиты, как риккетсии, малярийный плаз-
модий, имеют собственный рибосомный и митохондри-
альный аппараты и клеточную организацию.
Вирусы имеют ряд свойств, которые не укладываются
в представления о них как о живых объектах, а именно:
♦ вирусы не дышат;
♦ не проявляют раздражимости;
♦ не способны самостоятельно двигаться;
♦ не растут и не делятся;
♦ способны (по крайней мере, некоторые) в очищенном
состоянии кристаллизоваться.
Итак, согласно традиционным зоологическим и бота-
ническим критериям, вирусы не являются живыми орга-
низмами. В то же время все вирусы обладают главными
свойствами живых организмов - способностью реплици-
роваться, изменяться и передавать эти изменения потом-
кам, т.е. эволюционировать. Другими словами, вирусы
имеют собственную эволюционную историю.
Ни один из известных вирусов не имеет биохимиче-
ских или генетических потенций для генерирования энер-
гии, необходимой для осуществления своих биологиче-
ских процессов. В этом отношении они абсолютно зависят
от клетки-хозяина.
14
1.4. Происхождение вирусов
Как видим, вирус имеет две формы существования:
• внеклеточную (покоящуюся), представленную вири-
оном, или вирусной частицей;
• внутриклеточную - вегетативную.
Внутри клетки-хозяина вирионы не растут и не делят-
ся. Они как бы собираются из «запчастей», как автомоби-
ли на конвейере. Подключив воображение, сам вирион
можно представить как межпланетный корабль, который
от планеты к планете (т.е. от клетки к клетке) переносит
своих обитателей (лабильные геномы).
Часто спрашивают - живые вирусы или нет? Скорее
всего, ответ должен быть таков: внутри клетки-хозяина
вирус живой, в то время как вне ее вирус представляет со-
бой просто ансамбль из метаболически инертных хими-
ческих соединений.
Несмотря на простоту вирусов, среди них наблюдается
разнообразие способов хранения и реализации генетиче-
ской информации большее, чем среди бактерий, растений
и животных, вместе взятых. Это явилось результатом тех
«успехов», которых добились вирусы в паразитизме на
всех известных группах живых организмов, и понимание
этого разнообразия является ключом к постижению взаи-
моотношений вирусов с их хозяевами и разработке мер эф-
фективной противовирусной защиты.
1.4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИРУСОВ
С вопросом о природе вирусов тесно связаны вопросы
об их происхождении и эволюции. В разное время были
высказаны три основные гипотезы о происхождении ви-
русов. Ряд исследователей полагают, что вирусы - это по-
томки неких доклеточных форм жизни, ставшие в резуль-
тате эволюции паразитами. Согласно второй гипотезе, ви-
русы - результат дегенеративной эволюции древних бак-
терий. Однако большинство ученых считают, что вирусы
произошли от клеточных компонентов, т.е. фактически от
генов. В настоящее время ни одна из перечисленных гипо-
тез не может претендовать на роль теории, хотя предпоч-
тение отдается двум последним предположениям.
Следует отметить, что когда рассматривают проблему
происхождения каких-либо организмов, всегда строят так
15
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
называемое «филогенетическое древо». Для его построения
весьма полезными являются эксперименты по выяснению
степени родства первичной структуры нуклеиновых кис-
лот. Сиквенирование геномов множества вирусов и срав-
нение их геномов показало, что единого предка у вирусов
нет. Это находит свое выражение в том, что в случае виру-
сов простое фамильное филогенетическое древо построить
невозможно. Эволюционные связи между вирусами,
скорее, напоминают не дерево, а отдельно растущие кусты.
При изучении эволюции организмов весьма полезным
является также анализ ископаемых форм. Однако никто
еще не обнаружил ископаемых вирусов - они слишком
малы и лабильны, чтобы выдержать процессы, которые
сопровождают минерализацию. В результате исследовате-
ли вынуждены изучать только вирусы, изолированные
в настоящее время, или их предков, которым не больше
нескольких десятков лет.
Итак, есть основания считать, что вирусы - это потом-
ки древних бактерий, которые претерпели дегенератив-
ную эволюцию. Это видно из сопоставления ряда: обыч-
ные бактерии - микоплазмы и риккетсии - хламидии -
вирус оспы. Микоплазмы и риккетсии, несомненно, явля-
ются продуктами дегенерации бактерий. При этом мико-
плазмы потеряли клеточную стенку, а риккетсии умень-
шились в размерах и упростили свою организацию. Хла-
мидии еще больше упростились и потеряли митохондрии,
став, таким образом, не только внутриклеточными пара-
зитами, но и паразитами энергетическими. Резонно пред-
положить, что вирусы оспы появились на дальнейшей ста-
дии дегенеративной эволюции, в результате которой хла-
мидиями были потеряны рибосомные системы синтеза
белка. Система репликации и транскрипции ДНК, одна-
ко, сохранилась, что позволило возникшим вирусам раз-
множаться в безъядерных клетках. Именно поэтому в от-
личие от всех других ДНК-содержащих вирусов вирус оспы
размножается в цитоплазме, а не в ядре клетки-хозяина.
С большой долей вероятности ретровирусы произошли
от клеточных генов. Сходные генетические элементы, об-
ладающие обратной транскриптазой, обнаружены у дро-
зофил и грибов. Всех их относят к мобильным генетиче-
16
1.5. Эволюция вирусов
ским элементам (транспозонам), и сами ретровирусы в
сущности являются своеобразными транспозонами.
Во всяком случае некоторые из них, будучи вирусоподоб-
ными, никогда не проходят стадии вирионов.
1.5. ЭВОЛЮЦИЯ ВИРУСОВ
Главный вывод, который делает всякий, кто знакомит-
ся с результатами изучения молекулярной филогении ви-
русов, заключается в том, что вирусы эволюционировали
совместно со своими хозяевами.
Вирусы почти всех главных классов организмов - жи-
вотных, растений, грибов, бактерий и архей - очень долго
эволюционировали с их хозяевами еще в мировом океане,
поскольку основная часть времени, отпущенного на эво-
люцию на нашей планете, пришлась именно на тот период.
Это означает, что вирусы, вероятно, выходили из океана
со своими хозяевами во время последовательных волн
колонизации суши. Иными словами:
• вирусы бактерий, ныне обитающих на суше, вероят-
но, происходят от вирусов, обитавших 3500 млн лет назад
в первых бактериях - «колонизаторах» суши;
• большинство вирусов наземных растений, вероятно,
происходят от вирусов зеленых водорослей, которые по-
явились около 1000 млн лет назад;
• большинство вирусов наземных насекомых происхо-
дит от вирусов вымерших ископаемых;
• большинство вирусов наземных позвоночных проис-
ходят от тех вирусов, которые вышли на сушу с первыми
дышащими воздухом позвоночными 350 млн лет назад.
Это объясняет, почему вирусы разных типов хозяев так
сильно различаются между собой - они имели слишком
много времени для адаптации к своим жизненным нишам
после дивергенции из возможно даже имевшегося общего
предка. Так между бактериофагами и вирусами эукариот
практически нет родства, поскольку эволюционно они ра-
зошлись слишком давно. Однако еще сохранилось некото-
рое сходство между вирусами растений и позвоночных и
(еще большее) между вирусами позвоночных и насекомых.
17
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
Следует отметить, что, сосуществуя с одно- и многокл^
точными организмами в течение миллионов лет, вирусы
не только приспосабливались к клеткам-хозяевам, но и
«приспосабливали» эти клетки к себе.
Так, нормальные диплоидные клетки человека (напри-
мер, линии WI-38) могут делиться ограниченное число раз
(50±10) и погибают в конце концов в результате так назы-
ваемого феномена «запрограммированной смерти» - апоп-
тоза. В то же время клетки, подвергшиеся вирусиндуци-
рованной трансформации (малигнизации), становятся при
пассировании в определенном смысле бессмертными. Есть
предположение, что этот феномен возник не случайно, а
как защитная мера вируса против апоптоза. Действитель-
но, поскольку инфицированные клетки самоуничтожа-
лись прежде, чем могло сформироваться потомство виру-
са, потребовались антиапоптозные меры (и вирусы в ходе
эволюции их выработали), которые гарантировали бы ви-
русам возможность завершать цикл репликации.
Как уже отмечалось выше, очень вероятно, что некото-
рые вирусы произошли от клеточных транспозонов и эпи-
сомальных элементов. В ходе эволюции последние сумели
захватить часть генома клетки-хозяина. В результате та-
кого «молекулярного пиратства» они приобрели относи-
тельную автономность (по крайней мере, в течение части
репликативного цикла), способность перемещаться от од-
ной клетки-хозяина к другой, а в ряде случаев - интегри-
ровать свой геном с геномом хозяина.
Интересной эволюционной «находкой» некоторых
сложных вирусов явилось то, что они приобрели способ-
ность уклоняться от иммунологической атаки со стороны
организма-хозяина путем своеобразного камуфляжа -
включения в состав своей оболочки элементов мембраны
клетки-хозяина.
1.6. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА
ВИРУСОВ
Цель классификации любых организмов состоит в том,
чтобы структурировать в разумные категории те из них,
которые наиболее близки по каким-либо признакам. В ос-
нову такой группировки могут быть положены морфоло-
18
1,6. Классификация и номенклатура вирусов
гические или физиологические критерии, либо те и дру-
гие. Идеал, к которому стремится человек, состоит в соз-
дании такой классификации, которая не противоречила
бы эволюционным связям организмов, а также обеспечи-
вала бы удобную и рациональную систему номенклатуры.
Если говорить о значении классификации вирусов,
прежде всего, следует подчеркнуть, что классификация да-
ет возможность предсказывать детали репликации вируса,
патогенеза и способы распространения инфекции. Это име-
ет особо важное значение в том случае, когда проводится
идентификация нового вируса. Далее, если предпринима-
ется изучение нового вида известного семейства или рода
вирусов, его можно проводить, принимая во внимание ин-
формацию, которая уже накоплена исследователями при
изучении других членов этой таксономической группы.
Классификация и номенклатура вирусов всегда вызыва-
ла и вызывает (в силу специфики объекта) большие труднос-
ти. Как уже отмечалось выше, вирусы, скорее всего, явля-
ются сборной группой представителей, имеющих различное
происхождение. К такой группе, строго говоря, затрудни-
тельно применять таксономические критерии. Поэтому все
современные классификации вирусов не претендуют на то,
чтобы отражать филогенетическое родство, а служат глав-
ным образом в качестве «таблиц для определения», исполь-
зуемых исследователями в практических целях.
Часто вирусы подразделяют в соответствии с природой
их хозяев на вирусы животных, вирусы растений, вирусы
бактерий и т.д. Однако даже такое подразделение не сво-
бодно от противоречий, так как вирусы растений способны
размножаться в насекомых-переносчиках. Вирусы микро-
скопических грибов (микофаги) могут размножаться в
бактериях. Поскольку подавляющее число вирусов было
открыто как патогенные агенты в отношении человека,
животных или растений, представляется рациональным в
качестве главного критерия в классификации использо-
вать вид хозяина, у которого впервые были обнаружены
патогенные проявления того или иного вируса. Однако
для выживания вирусов в природе часто более важны не
те хозяева, которые представляют интерес для человека, а
хозяева, в которых вирус как раз и вызывает наименьшие
изменения.
19
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы
Иногда при классификации вирусов используются осо-
бенности структуры вирусной частицы, которые могут
быть установлены прямыми (электронная микроскопия)
или непрямыми (биохимические или серологические ис-
следования) методами. Однако в последнее время самым
надежным подходом к классификации вирусов считается
подход, который базируется на учете типа и структуры ви-
русного генома.
Долгое время при классификации вирусов использова-
лась унифицированная схема (рис. 1.1).
Порядок -f~ Г Подсемейство JZ
Семейство- Р°Д । F
L Вид -I
Штамм
Рис. 1.1. Иерархическая таксономия вирусов, рекомендованная Между-
народным комитетом по таксономии вирусов в 1966 г.
Руководствуясь приведенной схемой, надо помнить,
что таксон «порядок» обязан иметь в своем латинском на-
именовании суффикс «virales»; в наименовании семейств
присутствует суффикс «viridae»; подсемейств - «virinae».
Наименование родов заканчивается суффиксом «virus».
Бинарная номенклатура, обычная для обозначения видов
животных, растений и микроорганизмов, в данном случае
не применяется. Наименования семейств, подсемейств и
родов пишутся с заглавной буквы и с использованием
шрифтов типа «Italica». Наименования самих вирусов пи-
шутся со строчной буквы и без наклона.
Следует отметить, что с 1995 г. предложено вместо так-
сона «порядок» указывать группу Балтимора. Вот как,
согласно современным представлениям, выглядит таксо-
номическое положение вируса простого герпеса первого
типа (ВПГ-1) (рис. 1.2).
|_Г r-Alphaherpesvirinae4 Г
L-Herpesviridae -Г Simplexvirus -Г
L L human herpes
virus 1 (HSV-1)
Рис. 1.2. Таксономия ВПГ-1, согласно рекомендаций Международного
комитета по таксономии вирусов 1995 г.
20
1.6. Классификация и номенклатура вирусов
По типу нуклеиновой кислоты вирусы распределяют
на две группы: ДНК-содержащие вирусы и вирусы, содер-
жащие РНК (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Классификация вирусов - возбудителей
инфекций человека
Семейство Тип нуклеи- новой кислоты Важнейшие представители
Poxviridae ДНК Вирус натуральной оспы, вирус осповакцины
Herpesviridae ДНК Вирусы простого герпеса типа 1 и 2, вирус ветряной оспы и опоя- сывающего лишая, цитомегало- вирус, вирус Эпштейна-Барр
Adenoviridae ДНК Аденовирус человека, аденови- русы млекопитающих
Parvoviridae ДНК Латентный вирус крыс Килхема, аденовирусные сателлиты
Papovaviridae ДНК Вирус папилломы Шоупа, вирус полиомы, вакуолизирующий вирус SV-40
Hepadnaviridae ДНК Вирус гепатита В
Ort homy xoviridae РНК Вирусы гриппа А, В и С
P агату xoviridae РНК Вирусы парагриппа 1, 2, 3 и 4, вирус кори, респираторно-син- цитиальный вирус
Retroviridae РНК Вирус иммунодефицита челове- ка, вирус саркомы Рауса
Bunyaviridae РНК Вирус Буньямвера, вирус Укуни- еми
Togaviridae РНК Вирус Синдбис, вирус желтой лихорадки, вирусы клещевого энцефалита, вирус краснухи
Coronaviridae РНК Коронавирус человека, вирус бронхита птиц
Reoviridae РНК Реовирус человека, реовирус позвоночных
Picornaviridae РНК Вирус полиомиелита человека, вирус гепатита А, вирус ящура
Arenaviridae РНК Вирус лимфоцитарного хориоме- нингита
Rhabdoviridae РНК Вирус бешенства, вирус везику- лярного стоматита
21
Глава 1. Введение, Наука вирусология. Общие вопросы
Из ДНК-содержащих вирусов патогенные для человека
присутствуют в шести семействах. Поксвирусы и герпес-
вирусы вызывают у человека заболевания, сопровождаю-
щиеся поражением кожных покровов. Аденовирусы вы-
делены из аденоидов носоглотки. Следующие два семей-
ства объединяют онкогенные вирусы: парвовирусы (в пе-
реводе крошечные) и паповавирусы, получившие истори-
чески название по первым слогам наименований вызывае-
мых ими болезней (папиллома и полиома) и названия ви-
руса (вакуолизирующий вирус обезьян SV-40). Наконец, в
последние годы в самостоятельную единицу выделено се-
мейство гепаднавирусов, в которое решено поместить ви-
рус гепатита В.
Группа патогенных РНК-содержащих вирусов состоит
из десяти семейств. Ортомиксовирусы и парамиксо-
вирусы обладают сродством к мукопротеидам клеток.
Пять семейств: тогавирусы, аренавирусы, вирусы Бунь-
ямвера, реовирусы и ретровирусы - составляют группу
арбовирусов, которые циркулируют в природе среди жи-
вотных и передаются человеку членистоногими. Осталь-
ные три семейства - это рабдовирусы, вызывающие бешен-
ство, пикорнавирусы, отличающиеся небольшими разме-
рами, и коронавирусы, частицы которых обрамлены свое-
образной короной, - вызывают инфекции животных, хотя
могут иногда поражать и человека.
Что касается названий вирусов, следует подчеркнуть,
что при их формировании не прослеживается единого
принципа. Вирусы могут называть в соответствии с вызы-
ваемыми заболеваниями (например, вирус герпеса) либо
по названию географического места, где они были впер-
вые изолированы (например, вирус лихорадки Западного
Нила, вирус Буньямвера). Иногда используют фамилии
исследователей, впервые изучивших вирусы (например,
вирус Эпштейна-Барр). Реже в названии отражаются
их особые эпидемиологические свойства (например,
арбовирусы).
22
1.6. Классификация и номенклатура вирусов
СЭ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Ардаматский, Н. Клиническое подтверждение вирусной
теории атеросклероза / Н. Ардаматский, Ю. Абакумова //
Врач. 1995. № 7. С. 36-38.
Бобков, А Как и когда это могло случиться: Происхож-
дение и эволюция ВИЧ / А. Бобков // Мед. курьер. 2000.
№ 1-2. С.17-20.
Кордюм, В А. О концепции «вирусы» и их месте в био-
сфере / В.А. Кордюм // Биополимеры и клетка. 2000.
Т. 16, № 2. С. 87-98.
Miller, M.J. Viral taxonomy / М. J. Miller // Clin. Infect.
Diseases. 1999. V. 29, N 4. P. 731-733.
Morse, S.S. Emerging viruses: the evolution of viruses
and viral diseases / S.S. Morse, A. Schluederberg //J. Inf.
Dis. 1990. V. 162. P. 1-7.
Глава_______________________________________
СВОЙСТВА ВИРИОНОВ
2.1. ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКА ВИРУСОВ
2.1.1. Общая характеристика подходов к выделению
и очистке вирусов
Физико-химическое изучение любого вируса,
как правило, начинается с разработки метода
его выделения и очистки. Обычно исходный
материал представляет собой культуральную
жидкость, тканевый экстракт и т.д. Во всех
этих случаях вирус находится в смеси с боль-
шим количеством разнообразных балластных
веществ - белков, пигментов, структурных
компонентов клеток и т.п. Без удаления этих
примесей невозможно проводить биохимиче-
ские исследования вирусов.
Для очистки большинства вирусов с успе-
хом применяют дифференциальное ультра-
центрифугирование. Центрифугирование в
градиенте плотности сахарозы делает возмож-
ным более тонкое разделение частиц, седимен-
тационные свойства которых незначительно
отличаются друг от друга. Методом равновес-
ной седиментации в градиентах плотности це-
зиевых солей можно разделить частицы, обла-
дающие различной плотностью.
В случае, если вирусы приходится выде-
лять из больших объемов биологических жид-
костей, прибегают к высаливанию сернокис-
лым аммонием, осаждению органическими
растворителями, осаждению в изоэлектриче-
ской точке. Наряду с этим используется ионо-
обменная хроматография, гельфильтрация
и т.д. Короче говоря, большинство методов,
используемых для очистки белков, примени-
мо и к вирусам. Однако существует и ряд спе-
цифических методов, применяемых для
очистки только вполне определенных вирусов.
24
2.1. Выделение и очистка вирусов
Например, миксовирусы можно очистить, используя их
способность адсорбироваться на эритроцитах.
Общей схемы, пригодной для очистки любого вируса, в
настоящее время не существует. Поскольку свойства ви-
руса, так же как и химические свойства примесей, могут
значительно варьировать у различных вируссодержащих
материалов, то и выбор приемов очистки будет зависеть от
каждого конкретного случая.
Высокоочищенные вирусы можно получить только
благодаря применению целого ряда методов.
Идеальным методом выделения вирусов был бы тот,
который обеспечил бы сохранение их биологической ак-
тивности при полном разрушении клеточных компонен-
тов и мембран. Однако такого метода нет. В зависимости
от характера исходного материала и природы вируса при-
емы извлечения вирусов различны.
2.1.2. Выделение вирусов из зараженных клеток
Размалывание. Этот способ широко применяется в тех
случаях, когда приходится работать с большим количест-
вом вируссодержащего материала. Наиболее простым и
почти универсальным приспособлением для размельче-
ния нативной животной ткани является обычная или
электрическая мясорубка.
Гомогенизация. Более основательное разрушение тка-
ни достигается при помощи гомогенизаторов. Из препара-
тивных гомогенизаторов наиболее популярны высокоско-
ростные смесители типа «Warring». Они снабжены стек-
лянными или стальными сосудами и набором четырехло-
пастных стальных ножей, которые соединены с мотором,
способным вращаться со скоростью до 15 000 об/мин.
Единственным недостатком такого гомогенизатора явля-
ется то, что развиваемое большое гидродинамическое воз-
действие в сочетании со вспениванием иногда инактиви-
рует некоторые лабильные вирусы. Эти неблагоприятные
условия исключаются при использовании гомогенизато-
ров, состоящих из двух деталей: толстостенной конусной
пробирки и пришлифованного к ней пестика из стекла
или тефлона. К сожалению, производительность таких го-
могенизаторов незначительна (3-8 г ткани за цикл).
25
Глава 2. Свойства вирионов
Обработка ультразвуком. Очень широко используется
также дезинтеграция клеток, зараженных вирусами, при
помощи ультразвука. Если обрабатывать жидкость ульт-
развуком, то при определенной интенсивности звука (око-
ло 20 кГц/с) в среде возникает явление кавитации. Благо-
даря очень быстрому чередованию давления и разрежения
возникает большое число крошечных воздушных пузырь-
ков, которые, разрываясь, образуют вокруг себя область с
интенсивной ударной волной. При этом возникает мгно-
венный жесткий локальный градиент давления, который
и разрушает клетки.
Лизис клеток. Часто, чтобы разрушить зараженные
клетки, используют ферменты (лизоцим, трипсин, гиалу-
ронидаза и т.д.). Для лизиса дрожжей и грибов эффекти-
вен комплексный ферментный препарат «Геликаза», по-
лучаемый из пищеварительного тракта виноградной
улитки Helix pomatia. Клетки животных можно эффек-
тивно разрушать мочевиной и детергентами (додецил-
сульфат натрия, дезоксихолат натрия и др.).
На практике часто обработка ультразвуком сочетается с
другими способами дезинтеграции, такими, как осмоти-
ческий шок в дистиллированной воде (протопласты бакте-
рий и грибов), многократное замораживание и оттаивание
(ткани животных), гомогенизация, что значительно
уменьшает время обработки ультразвуком. Последнее бла-
гоприятно сказывается на выходе инфекционных вирус-
ных частиц, поскольку ультразвуковая обработка приво-
дит к значительному разогреву озвучиваемой суспензий.
2.1.3. Концентрирование и очистка вирусов
Осаждение солями. Вирусы, подобно белкам, осажда-
ются из водных растворов при определенных концентра-
циях солей, которые разрушают взаимодействие между
молекулами воды и полярными группировками оболочки
вируса. Вирус агрегирует и выпадает в осадок. Наиболее
часто для этого применяют сульфат аммония.
Несмотря на простоту и дешевизну, метод высалива-
ния сульфатом аммония обладает двумя недостатками.
Во-первых, он неспецифичен для вирусов, поскольку
вместе с ними высаливаются и белки клетки-хозяина,
26
2.1. Выделение и очистка вирусов
во-вторых, при этой процедуре происходит деструкция не-
которых вирусов.
Осаждение в изоэлектрической точке. Большинство
вирусов преципитирует в кислой зоне pH, поскольку их
изоэлектрические точки лежат в пределах 3,5-6,5.
Осаждение в изоэлектрической точке - наиболее прос-
тая и доступная операция из всех применяемых методов
концентрирования и очистки вирусов. Однако при pH ни-
же 5,0 также выпадают в осадок многие белки клетки-хо-
зяина, что ограничивает возможность применения этого
метода. К тому же подобная процедура не всегда жела-
тельна при очистке некоторых лабильных вирусов.
Осаждение спиртами. При добавлении к вируссодер-
жащей суспензии охлажденного метанола или этанола ви-
рус преципитирует вследствие уменьшения (как и в рас-
смотренном выше случае обработки сульфатом аммония)
степени гидратации его белковой оболочки. Оптимальная
концентрация спирта для каждого вируса подбирается эм-
пирически. Эта величина колеблется от 15 до 35% . Проце-
дура проводится при максимально возможных низких
температурах для избежания денатурации вирусных час-
тиц. Метанол более выгодно использовать, чем этанол, так
как, применяя его, можно работать при более низких тем-
пературах.
Однако этот метод так же, как и метод высаливания суль-
фатом аммония, имеет недостатки. Он неспецифичен для
вирусов (осаждается значительное количество балластных
белков) и не может быть использован для некоторых виру-
сов животных, которые не устойчивы к спиртам (сложные
вирусы, содержащие липопротеидные оболочки).
Обработка ферментами. Благодаря особой структур-
ной организации вирионов, большинство вирусов, несмот-
ря на их нуклеопротеидную природу, устойчиво к
действию протеолитических ферментов и нуклеаз, в то
время как клеточные нуклеиновые кислоты и белки легко
разрушаются этими ферментами. Используя эту различ-
ную чувствительность вируса и клеточных примесей к
ферментам, можно при помощи ферментов провести час-
тичную очистку вирусов.
27
Глава 2. Свойства вирионов
Ультрафильтрация. Метод концентрирования и очист-
ки вирусов с помощью мембранных ультрафильтров име-
ет преимущества перед другими методами, как один из наи-
более мягких и щадящих. Мембранные фильтры изготав-
ливают из этерифицированной целлюлозы. Размер пор у
фильтров разных типов варьирует от 0,01 до 8 мк. Фильт-
ры устойчивы к температуре (до 125°С), к воздействию
разбавленных кислот и щелочей и неполярных раствори-
телей. В идеале, используя последовательную ультра-
фильтрацию через две мембраны с убывающим размером
пор (одна задерживает частицы более крупные, чем вирус,
а вторая - только вирус), можно получить в чистом виде
любой вирус. Недостатком метода является то, что часто
происходит засорение фильтра или адсорбция вируса
на фильтре.
Разделение в двухфазных системах. Метод основан на
том, что распределение веществ в водной полимерной
двухфазной системе зависит от их размера и поверхност-
ных свойств и характеризуется определенным коэффици-
ентом распределения. Например, вирусы и примеси в сис-
темах, содержащих декстран и полиэтиленгликоль, име-
ют разные коэффициенты распределения между двумя
фазами. Поэтому в одной фазе собирается вирус, а в дру-
гой - примеси. Метод прост и не требует сложного обору-
дования. Преимущество его состоит также в том, что кон-
центрирование и очистка вируса производятся в «мяг-
ких» условиях. Кроме того, можно обрабатывать большие
количества вируссодержащего материала.
Дифференциальное ультрацентрифугирование. Метод
ультрацентрифугирования основан на разделении частиц
по их различной способности седиментировать в центро-
бежном поле, в частности по такому параметру, как конс-
танта седиментации. В свою очередь, скорость осаждения
частиц в центробежном поле зависит от сочетания таких
параметров, как масса и так называемая «парашютность»
частицы, которая зависит от ее размера и формы.
Термин «седиментация» означает осаждение частиц
под действием силы тяжести. Вирусы настолько малы,
что обычной силы тяжести недостаточно для их осажде-
28
2.1. Выделение и очистка вирусов
ния. Для этого создается искусственное поле силы тяжес-
ти. Приборы, позволяющие добиться увеличения гравита-
ционного поля до таких величин, при которых происхо-
дит седиментация макромолекул, называют ультрацент-
рифугами. Современные ультрацентрифуги позволяют
увеличить поле силы тяжести в центрифужной пробирке с
исследуемым веществом более чем в 300 тыс. раз.
Скорость осаждения частиц, приведенная к единице
центробежного ускорения (коэффициент седиментации,
S), является специфической характеристикой макромоле-
кул и выражается формулой
dx/dt
где х - расстояние от оси вращения, см; t - время, с; со-
угловая скорость, рад/с.
Коэффициент седиментации имеет размерность време-
ни, так как со имеет размерность, обратную времени (ради-
ан - величина безразмерная). Значения коэффициента се-
диментации для различных макромолекул имеют величи-
ны порядка 10"14-10“13 с. Для удобства величина 10“13
принята за единицу коэффициента седиментации. Эту ве-
личину обозначают S (единица Сведберга).
Коэффициент седиментации обычно зависит от концент-
рации изучаемого вещества. На практике бывает необ-
ходимым знать седиментационные характеристики ве-
ществ при оседании в сравнимых и идеальных условиях,
т.е. условиях, когда взаимодействие между частицами от-
сутствует. Для этого величина коэффициента седимента-
ции, измеренная в воде при 20°С, рассчитывается для бес-
конечного разведения раствора и обозначается как So20>w -
константа седиментации.
В современных ультрацентрифугах достигается ско-
рость вращения ротора 60 000 об/мин и выше. Для час-
тиц, находящихся на расстоянии 5-6 см от оси вращения,
эта скорость соответствует центробежной силе, превыша-
ющей силу тяжести в 250 тыс. раз.
Ядра клетки оседают при 800 g, митохондрии - при
10 000 g, а большинство вирусов - при 30 000-100 000 g
за 0,5-3 ч. При низкоскоростном центрифугировании из
29
Глава 2. Свойства вирионов
вируссодержащей суспензии удаляются обломки клеток и
их компоненты. Затем при центрифугировании над осадка
при 100 000 g осаждают вирусные частицы, а основная
часть белков и других низкомолекулярных соединений ос-
тается в надосадочной жидкости. Таким образом, с по-
мощью цикла дифференциального центрифугирования
удается разделить вирусную суспензию на ряд фракций, со-
держащих однородные по скорости седиментации частицы.
Следует отметить, что для большинства вирусов ис-
пользование только одного метода дифференциального
центрифугирования недостаточно, чтобы получить высо-
коочищенную вирусную суспензию. Как правило, конеч-
ный препарат содержит некоторые нормальные компо-
ненты клеток, имеющие очень близкие с вирусами
седиментационные характеристики. К сожалению, мно-
гие вирусы, особенно палочкообразные, могут образовы-
вать после центрифугирования осадки, которые затем
очень трудно вновь суспензировать.
Ультрацентрифугирование в градиенте плотности. Это
понятие относится к скоростному центрифугированию
частиц в столбе жидкости с плотностью, увеличивающей-
ся по направлению от оси ротора. Такой градиент плотнос-
ти может быть образован с помощью, например, сахарозы,
глицерина, фиколла или солей тяжелых металлов (цезия,
рубидия).
Существуют две наиболее важные разновидности метода:
• метод зонального ультрацентрифугирования;
• метод изопикнического (или равновесного) ультра-
центрифугирования.
Метод зонального ультрацентрифугирования для разде-
ления частиц в зависимости от коэффициента седимента-
ции применяется с 1953 г. При этом исследуемую суспен-
зию наслаивают на преформированный градиент. Градиент
обычно готовят пологим, и если центрифугирование про-
должать длительно, то все частицы могут осесть. Поэтому
центрифугирование надо прекращать до момента оседания
частиц. Но вместе с тем времени должно быть достаточно
для того, чтобы частицы могли мигрировать через гради-
ент. В результате указанной процедуры в центрифужной
пробирке формируются зоны, каждая из которых состоит
из частиц с близкими седиментационными свойствами.
30
2.1. Выделение и очистка вирусов
Для извлечения вируса из центрифужной пробирки со-
держимое ее фракционируют. Обычно это осуществляется
путем прокалывания дна пробирки и последовательного
сбора фракций.
При равновесном ультрацентрифугировании частицы
суспензируют в растворе хлористого цезия или сульфата це-
зия. После продолжительного центрифугирования в про-
бирке создается устойчивый градиент плотности. Частицы
собираются на том уровне, где плотность среды равна их
собственной плотности. При этом значение плотности час-
тиц, полученное таким образом, зависит от используемой
среды и отличается от значения плотности для сухих частиц
или для частиц, исследуемых в другой среде, так как концент-
рированные растворы солей в значительной степени изме-
няют степень гидратации белков оболочки. Поэтому в этом
случае принято говорить о «плавучей» плотности частиц.
Рассмотрим принцип работы самоустанавливающегося
изоплотностного градиента (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схематическое изображение разделения
двух вирусов с различной плавучей плотностью
путем равновесного ультрацентрифугирования в
градиенте плотности CsCl
0=1,23 г/мл
0=1,25 г/мл
0=1,28 г/мл
0=1,34 г/мл
31
Глава 2. Свойства вирионов
Левую центрифужную пробирку наполняют водным
раствором CsCl (р = 1,28 г/мл), в котором суспензируется
некоторое количество вируса осповакцины и вируса гриппа.
После центрифугирования в течение 20 ч при 41 000 об/мин
молекулы CsCl концентрируются на дне пробирки, обра-
зуя градиент плотности. При этом вирионы из нижней
части градиента всплывают (так как они легче, чем нахо-
дящийся здесь раствор CsCl), а вирионы из верхней части
градиента, наоборот, осаждаются - до зоны, которая име-
ет ту же плотность, что и частицы вируса. В данном случае
это зоны с плотностью 1,28 г/мл (вирус осповакцины) и
1,25 г/мл (вирус гриппа).
Разрешение, достигаемое при ультрацентрифугирова-
нии в градиентах плотности CsCl и Cs2SO4, очень велико.
Например, при помощи этого метода удается легко разде-
лить частицы бактериофагов, отличающиеся друг от дру-
га по плотности всего на 0,05 г/мл. Этому различию в
плотности соответствует относительное различие в содер-
жании ДНК порядка 1%.
Адсорбционная хроматография. Метод основан на раз-
личной степени адсорбции вирусов и примесей при фильт-
ровании через слой твердого адсорбента. Решающее значе-
ние имеют поверхностные свойства вирусной частицы и
адсорбента, а также состав буфера, в котором суспензиро-
ван вирус. При элюировании соответствующим буфером
вирусные частицы могут быть отделены от примесей.
В качестве адсорбентов в вирусологической практике
обычно используются фосфат кальция, гидроксилапатит,
фосфат алюминия, цеолит.
Хроматография на молекулярных ситах (гельфильтра-
ция). Метод основан на способности пористых материалов
разделять смесь веществ по размеру и молекулярной массе
компонентов. Молекулярные сита не обладают сорбцион-
ным сродством к фракционируемым веществам. Обычно в
качестве таких пористых материалов применяют гранули-
рованные гели полисахаридов (сефадексы, агароза), поли-
акриламид (биогели) и пористое порошковое стекло.
Схематически процесс гельфильтрации можно пред-
ставить следующим образом (рис. 2.2). Молекулы более
крупные, чем размер пор в гранулах, не проникают внутрь
32
2.1. Выделение и очистка вирусов
Примесь
Вирус
Рис. 2.2. Схема фракционирования
вируса и примеси на колонке с мо-
лекулярным ситом
них и поэтому движутся по колонке с жидкой фазой вне
гранул. Мелкие молекулы проникают внутрь гранул и
движутся относительно медленнее. Степень проникнове-
ния зависит от размера и формы молекул. Вследствие это-
го элюирование молекул из слоя гранул геля происходит в
порядке уменьшения размера молекул. Когда из колонки
элюируются все молекулы, она вновь готова к следующе-
му эксперименту. Эта автоматическая регенерация - одно
из преимуществ гельфильтрации.
Метод гельфильтрации нашел широкое применение в ви-
русологической практике, так как он наиболее безвреден для
лабильных вирусов. Кроме того, он очень удобен при исполь-
зовании на последней стадии очистки многих вирусов, по-
скольку при этом можно удалить из препаратов сульфат ам-
мония и другие низкомолекулярные вещества (например,
использующиеся для формирования градиентов плотности).
Адсорбция на эритроцитах. Этот метод очень удобен
для очистки тех вирусов, которые способны адсорбиро-
ваться на эритроцитах и элюироваться с них. К таким ви-
русам относятся вирус полиомы и многие представители
миксовирусов. Впервые феномен адсорбции-элюции ви-
русов с участием эритроцитов был обнаружен в 1941 г.
В частности, было показано, что вирус гриппа адсорбиру-
3. Зак. 474.
33
Глава 2. Свойства вирионов
ется поверхностью эритроцитов при 0-25°С и спонтанно
элюируется с них при 37°С и выше. Этот метод позволяет
при минимальном техническом оснащении лаборатории
получать достаточно очищенные препараты вирусов. Сле-
дует отметить, что в настоящее время вместо нестабиль-
ных нативных эритроцитов используют куриные эритро-
циты, обработанные формалином. Такие «формалинизи-
рованные» эритроциты более устойчивы к изменениям
состава среды и менее загрязняют своими обломками ви-
русный элюат. При этом их можно (в отличие от нативных
эритроцитов) использовать неоднократно.
Цикл адсорбции и элюции с применением эритроцитов
проводят перед основными этапами очистки вируса, напри-
мер, перед ионообменной хроматографией, гельфильтраци-,
ей или дифференциальным ультрацентрифугированием.
Ионообменная хроматография. Ионообменниками на-
зывают такие соединения, которые содержат фиксирован-
ные заряженные функциональные группы и подвижные
противоионы. Последние могут обратимо обмениваться с
другими ионами того же заряда, не изменяя физических
свойств нерастворимой матрицы. Ионообменниками мо-
гут быть органические и неорганические соединения -
алюмосиликаты, синтетические смолы, полисахариды,
целлюлоза и т.д.
Тип ионообменника определяется активностью групп в
матрице. Введение фенольных, карбоксильных или суль-
фогрупп придает матрице катионообменные свойства, а
введение алифатических или ароматических аминогрупп -
анионообменные свойства (табл. 2.1).
Разделение компонентов при этом виде хроматографии
осуществляется не за счет разницы в их размерах, а за
счет различий в их зарядах. Фракционирование вируссо-
держащих смесей, нанесенных на колонки, осуществля-
ется пропусканием через колонку буферных растворов с
возрастающей ионной силой или же растворов с возраста-
ющей (или убывающей) величиной pH.
Применяя ионообменники, удается сравнительно легко
и быстро проводить препаративную очистку и концентриро-
вание различных вирусов. В то же время имеются сообще-
ния и о неудачах при использовании метода ионообменной
хроматографии для очистки вирусов. Некоторые вирусы
при элюции с ионообменников теряют до 90% активности.
34
2.1. Выделение и очистка вирусов
Таблица 2.1. Основные типы целлюлозных ионообменников
Ионообменник Сокращенное название Функциональная группа Краткая характеристика
Диэтиламино- этилцеллюлоза ДЭАЭ-целлю- лоза -OC2H4N(C2H5)2 Сильноосновный анионообменник
Аминоэтилцел- люлоза АЭ-целлюлоза -oc2h4nh2 Несколько более слабый анионо- обменник, чем ДЭАЭ-целлюлоза
Карбоксиметил- целлюлоза КМ-целлюлоза -ОСН2СООН Слабокислый ка- тионообменник
Фосфатцеллю- лоза Ф-целлюлоза -0Р03н2 Несколько более сильный катио- нообменник, чем КМ-целлюлоза
Сульфоэтилцел- люлоза СЭ-целлюлоза -OC2H4SO3H Сильнокислый катионообменник
2.1.4. Критерии чистоты вирусных препаратов
Вирусный препарат можно считать чистым, если в нем
не обнаруживаются какие-либо посторонние примеси. Оп-
ределение степени загрязненности зависит от чувстви-
тельности применяемых методов исследования. Следует
помнить, что применяя какой-либо один метод, нельзя до-
казать гомогенность препарата.
Важным критерием чистоты считается кристаллиза-
ция. Часто как доказательство чистоты вирусного препа-
рата используется наличие спектра поглощения в ультра-
фиолете, характерного для нуклеопротеидов.
Важнейшим методом оценки гомогенности вирусной
суспензии является наблюдение за скоростью седимента-
ции частиц при ультрацентрифугировании в градиенте
плотности сахарозы. Требованием для гомогенного препа-
рата является симметричность соответствующего ему пи-
ка на седиментационной диаграмме.
35
Глава 2. Свойства вирионов
Еще более чувствительным критерием гомогенности
служит наличие одного пика при равновесном ультра-
центрифугировании в градиенте плотности CsCl или С828О4.
Применение метода электронной микроскопии для вы-
явления примесей целесообразно, если этот материал име-
ет достаточный размер и по внешнему виду отличается от
вируса.
Примесь клеточных веществ, которые способны диф-
фундировать и обладают антигенными свойствами, мож-
но выявить с помощью очень чувствительных серологи-
ческих методов, таких, как иммунодиффузия и иммуно-
электрофорез.
Для вирусов с хорошо установленным элементарным
составом (например, ВТМ) такие методы, как определение
отношения фосфора к азоту, позволяют обнаружить при-
меси, содержащие азот или фосфор, если они присутству-
ют в значительном количестве. При определенных обстоя-
тельствах могут быть применены также более сложные
химические методы, например анализ концевых групп
белков, позволяющих обнаружить всего-навсего одну
аминокислоту.
Из вышеизложенного следует, что для вирусных пре-
паратов нет одного вполне удовлетворительного метода
определения чистоты. Поэтому в практической работе ис-
пользуют и критически сопоставляют результаты, полу-
ченные при помощи как можно большего числа разнооб-
разных методов.
2.2. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ ВИРИОНОВ
2.2.1. Химический состав вирусов
При всем разнообразии форм и размеров вирусов струк-
туре их капсидов присущи некоторые общие признаки
(рис. 2.3).
Все вирионы содержат геномную нуклеиновую кислоту
(рис. 2.4), покрытую снаружи белковой оболочкой - кап-
сидом. По химическому составу вирусы - нуклеопротеи-
ды, а по структуре - нуклеокапсиды. В состав многих ви-
русов, кроме белка и нуклеиновой кислоты, входят угле-
воды, липиды и некоторые другие соединения.
36
2.2. Структурно-функциональная организация вирионов
Рис. 2.3. Схематическое изображение структуры вирусов: а -
простой, икосаэдрическая симметрия; б - сложный, икосаэдри-
ческая симметрия; в - простой, спиральная симметрия; г -
сложный, спиральная симметрия
цепочечные
I
линейные
цепочечные
линейные
цепочечные цепочечные
линейные кольцевые
Рис. 2.4. Геномные нуклеиновые кислоты вирусов
Остановимся на понятии полярности РНК. Одноцепо-
чечные вирусные РНК разделяют на две группы. К одной
группе относят РНК, которые способны в клетке-хозяине
транслироваться рибосомами, т.е. играть роль мРНК. Та-
кие РНК обозначают как (+)РНК, а геном, который они
представляют, называют позитивным.
37
Глава 2. Свойства вирионов
Таблица 2.2. Перечень вирусных геномов,
которые найдены в вирионах
Геномная нуклеиновая кислота Сокращенное обозначение Группа Балтимора
Двухцепочечная ДНК азднк I
Одноцепочечная ДНК ээДНК II
Двухцепочечная РНК dsPHK III
Одноцепочечная РНК позитивной полярности ss(+)PHK IV
Одноцепочечная РНК негативной полярности ss(-)PHK V
Одноцепочечная позитивная РНК, в цикле репликации которой име- ется стадия обратной транскрип- ции ss(+)PHK VI
Двухцепочечная ДНК, в цикле реп- ликации которой имеется стадия обратной транскрипции азднк VII
У другой группы РНК-содержащих вирусов РНК не
узнается рибосомным аппаратом клетки, и поэтому она не
способна выполнять функцию мРНК. В клетке такая РНК
служит матрицей для синтеза мРНК. Данный тип РНК
обозначают как (-)РНК, а соответствующий геном носит
название негативного.
Тип нуклеиновой кислоты, находящейся в вирионе, и
стратегия ее репликации в клетке-хозяине положены в ос-
нову так называемой «классификационной системы Балти-
мора». Согласно этой классификации, все известные в нас-
тоящее время вирусы разделены на 7 групп Балтимора, со-
ответствующих приведенному перечню геномов (табл. 2.2).
Капсид состоит из одинаковых по строению субъеди-
ниц - капсомеров, которые располагаются согласно двум
основным типам симметрии - кубической (икосаэдриче-
ской) или спиральной.
Капсомеры - это морфологические единицы капсида,
которые, в свою очередь, могут состоять из одной или не-
скольких молекул белка - структурных единиц. Комплекс
капсида и вирусной нуклеиновой кислоты обычно обозна-
38
2.2. Структурно-функциональная организация вирионов
чают термином нуклеокапсид. Он может обладать куби-
ческой (икосаэдрической) или спиральной симметрией.
Вирионы простых вирусов представлены только капси-
дом. Вирионы сложных вирусов дополнительно имеют
двухслойные липидные мембраны, в которые включены
белки (почти всегда - гликопротеиды), имеющие форму
шипов. Такие вирионы обычно имеют слой негликозили-
рованного белка (матрикс), примыкающего к капсиду.
Простые вирусы, как правило, состоят только из вирусо-
специфических компонентов. Изредка такие вирусы мо-
гут «уносить» из клетки-хозяина ее компоненты, такие,
например, как полиамины и гистоны - поликатионы, слу-
жащие для нейтрализации зарядов на вирусной нуклеи-
новой кислоте, что облегчает упаковку ее в капсид.
Сложные вирусы содержат ферменты, а также могут
включать в состав вириона белки - компоненты мембраны
клетки-хозяина. Это можно рассматривать как побочный
эффект процесса отпочковывания вируса при выходе из
клетки. Однако часто это служит вирусу своеобразным ка-
муфляжем и позволяет уходить из-под атаки хозяйской
иммунной системы.
Закономерен вопрос: почему у всех вирусов капсид
имеет субъединичную структуру? Такое строение капси-
да, по-видимому, обусловлено необходимостью экономии
генетического материала. В противном случае, как пока-
зывают расчеты, у многих вирусов его бы хватило для ко-
дирования белков, способных покрыть не более 15% нук-
леиновой кислоты. Очевидно также, что при наличии од-
ного или немногих морфологических компонентов значи-
тельно облегчается самосборка капсида. Иначе вероят-
ность ошибок в процессе самосборки резко бы возросла.
Наконец, существуют своего рода «технические» огра-
ничения, которые снижают прочность упаковки на осно-
ве, скажем, тетраэдра или октаэдра. В этих вариантах
промежутки между субъединицами будут слишком боль-
шими, а частица в результате - непрочной. Расчеты и
опыт свидетельствуют, что чем больше число субъединиц
и чем больше контактов их друг с другом, тем более ста-
бильной получается структура и тем крупнее может быть
капсид, в который, в свою очередь, может быть помещен
более крупный и сложный геном.
39
Глава 2. Свойства вирионов
Инкапсулирование генома необходимо вирусам, преж-
де всего, для физической защиты лабильной по своей хи-
мической природе нуклеиновой кислоты от воздействия
на внеклеточной стадии существования жестких факто-
ров окружающей среды (таких, как экстремальные значе-
ния pH и температуры, УФ-облучение и т.д.).
Другой важнейшей функцией капсида является обес-
печение адсорбции вируса на клетке-хозяине через взаи-
модействие с клеточными рецепторами.
У некоторых вирусов геном фрагментирован, и оболоч-
ка просто необходима для того, чтобы собрать его в единое
целое.
У сложных вирусов наличие внешней липидной обо-
лочки из-за сродства ее с мембраной клетки-хозяина спо-
собствует проникновению нуклеокапсида внутрь клетки.
Кроме того, за счет включения в эту оболочку белков клет-
ки-хозяина, вирус получает возможность успешнее пре-
одолевать хозяйский иммунологический барьер.
2.2.2. Принципы вирусной архитектоники
Морфология капсида. Структура вирусов чрезвычайно
разнообразна, однако прослеживаются некоторые общие
принципы, которые используют вирусы в построении сво-
их капсидов. По характеру расположения капсомеров ви-
русы делят на три группы: с кубическим (икосаэдриче-
ским), спиральным и смешанным типом симметрии.
Большинство патогенных для человека вирусов обладает
икосаэдрическим типом симметрии. Спиральный тип ха-
рактерен для миксовирусов и некоторых арбовирусов.
Смешанный тип симметрии выявлен у поксвирусов и бак-
териофагов.
По форме, выявляемой с помощью электронной мик-
роскопии, вирусы можно разделить на сферические (папо-
вавирусы, поксвирусы), палочкообразные (например,
ВТМ) и нитевидные (вирус бешенства и др.). Палочкооб-
разные вирусы - обычно простые со спиральным типом
симметрии. Среди сложных вирусов встречаются как
простые (икосаэдрическая симметрия), так и сложные, у
40
2.2. Структурно-функциональная организация вирионов
которых могут быть любые из вышеперечисленных типов
симметрии.
В 1956 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон предложили (главным
образом на основе теоретических рассуждений) принципы
структуры вирусов, которые впоследствии были пол-
ностью подтверждены экспериментально и сейчас счита-
ются общепризнанными. Эти исследователи, прежде все-
го, заметили, что размера нуклеиновых кислот (в первую
очередь, у мелких вирусов) хватает для кодирования толь-
ко нескольких сравнительно небольших белков. Отсюда
единственная возможность для вируса создать прочную
оболочку - построить ее из идентичных молекул струк-
турного белка.
Вторая часть предположения касалась способа, при по-
мощи которого капсид может быть собран из субъединиц.
Из общих соображений было предположено, что субъеди-
ницы должны соединяться друг с другом так, чтобы обес-
печить для каждой из них одинаковое окружение. А это
возможно только в том случае, если они будут паковаться
с использованием принципов симметрии. Крик и Уотсон
постулировали, что единственный способ обеспечить каж-
дой субъединице одинаковое окружение - собрать из них
некую структуру с кубической симметрией. Эти предска-
зания вскоре были подтверждены - капсиды икосаэдри-
ческой формы найдены у огромного числа совершенно не-
родственных вирусов. Таким образом стало очевидным,
что икосаэдрическая симметрия капсида это не случай-
ный результат естественного отбора, а один из основопола-
гающих принципов архитектоники вирионов.
Структура икосаэдрического капсида. Икосаэдр насчи-
тывает 20 граней, каждая из которых является равносто-
ронним треугольником, и 12 вершин. Икосаэдр (рис. 2.5)
имеет 6 осей 5-го порядка, проходящих через вершины,
10 осей 3-го порядка, проходящих через каждую грань, и
12 осей 2-го порядка, проходящих через ребра. Крик и
Уотсон указали, что вирусу с симметрией 5:3:2 требуется
как минимум 60 субъединиц, чтобы полностью закрыть
ими поверхность воображаемой фигуры. При этом каждая
субъединица оказывается связанной идентично со своими
соседями и ни одна из них не совпадает с осью симметрии.
4. Зак. 474. 41
Глава 2. Свойства вирионов
Рис. 2.5. Простейший икосаэдр и способы получения
из него икосаэдров более высокого порядка (класса
Р = 1, при f = 2 и f = 3)
Действительно, к настоящему времени найдено не-
сколько вирусов (например, бактериофаг ФХ174), кото-
рые имеют только 60 субъединиц. Однако большинство
вирусов включает в свои капсиды гораздо большее число
капсомеров. При этом выполняется правило, согласно ко-
торому число структурных единиц любого икосаэдра
должно составлять 60Т (минимальное число субъединиц в
простейшем икосаэдре, помноженное на так называемое
«число триангулирования»).
Число триангулирования определяется из формулы
Т = Pf2,
где Р = 1, 3, 7, 13, 19, 21, 37 (класс икосаэдра); f - любое
целое число (при этом /2 - число треугольников, на кото-
рые разделяется каждая грань).
Простейший икосаэдр (см. рис. 2.5) имеет 20 граней. Бо-
лее сложные икосаэдрические структуры могут содержать
20Т граней. Говоря проще, при делении граней простейшего
икосаэдра на более мелкие треугольники можно получить
серию многогранников более высоких классов сложности.
Икосаэдрические вирусы, содержащие 60 субъединиц,
имеют совершенную симметрию. Если же в состав вирус-
42
2,2. Структурно-функциональная организация вирионов
ной частицы входит более 60 субъединиц, то расположить
их эквивалентно относительно друг друга на поверхности
икосаэдра не представляется возможным. По этой причи-
не в структуре таких вирусов наблюдается явление непол-
ной пространственной эквивалентности (т.е. квазиэквива-
лентности) субъединиц.
Чтобы это проиллюстрировать, рассмотрим частицу со
180 субъединицами. Здесь белковые субъединицы распо-
лагаются не независимо, а кластерами, потому что это
максимизирует межмолекулярные взаимодействия, кото-
рые стабилизируют частицу. Так, например, у вируса по-
лиомиелита 3 субъединицы размещаются в центре каждо-
го треугольника, образуя 60 морфологических единиц,
т.е. капсомеров. У вируса морщинистости репы кластеры
располагаются по центру ребер, образуя 90 капсомеров,
являющихся димерами. В случае вируса желтой мозаики
тюльпанов кластеры располагаются в вершинах треуголь-
ников, формируя 20 гексамеров и 12 пентамеров (всего 32
капсомера). Существенно, что связь между субъединица-
ми в составе капсомера сильнее, чем связь между самими
капсомерами, поэтому капсомеры могут быть изолирова-
ны для структурно-функционального изучения.
Спиральные нуклеокапсиды. Они представляют собой
простейшую форму вирусных капсидов. Белок как бы
«наматывается» на нуклеиновую кислоту (обычно это од-
ноцепочечные РНК или ДНК) по спирали, наподобие вин-
та. В случае ВТМ (рис. 2.6) образуемая структура - уже
вирион. То же справедливо и для нитевидных вирусов, в
составе которых нет внешних мембран (например, боль-
шинство вирусов растений).
Рис. 2.6. Элемент структуры
ВТМ
43
Глава 2. Свойства вирионов
Рис. 2.7. Схематическое строение ВИЧ
В других случаях палочкообразный спиральный нук-
леокапсид может быть окружен матриксным белком и
мембраной с шипами. Типичным примером таких вирио-
нов являются члены сем. Рагатуxoviridae.
В качестве примера сложного вируса рассмотрим
структуру вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).
ВИЧ (рис. 2.7) содержит 2 идентичные копии (диплоид-
ный геном) позитивной одноцепочечной РНК длиной око-
ло 9500 нуклеотидов. РНК ассоциирована с основным (по-
ложительно заряженным) нуклеокапсидным белком. Этот
белок предназначен для нейтрализации отрицательных за-
рядов на РНК, что облегчает укладку нуклеиновой кисло-
ты в капсиде. Нуклеопротеидный тяж (полагают, что он
имеет спиральную симметрию) окружен икосаэдрическим
капсидом, составленным из множества копий капсидного
белка. Капсид, в свою очередь, окружен слоем матриксно-
го белка, также имеющим икосаэдрическую симметрию.
Матриксный белок контактирует с двухслойной липидной
мембраной (оболочкой). Оболочка ВИЧ происходит из кле-
точной плазматической мембраны и приобретается в про-
цессе выхода вируса из клетки. Считается, что оболочка
содержит липидные и белковые компоненты клетки. Кро-
ме того, она содержит вирусные белки, имеющие форму
шипов. Главным из них является белок, обозначаемый
gpl20/41. Этот сложный белок, состоящий из двух гли-
копротеидов, функционирует в качестве вирусного анти-
рецептора (белка, соединяющегося с рецептором клетки).
/
44
2.2. Структурно-функциональная организация вирионов
На рис. 2.7 видно, что гликопротеид gp41 пронзает обо-
лочку, a gpl2O находится на ее внешней поверхности.
Внешняя оболочка, окружающая капсид, является
обычным элементом вирусов животных и человека, в то
же время у вирусов растений она встречается редко. У ря-
да вирусов оболочка происходит из ядерной мембраны
или мембраны телец Гольджи.
Многие вирусы имеют еще более сложное строение, чем
мы описали выше, хотя они часто составлены из элемен-
тов, которые имеют или спиральную, или икосаэдриче-
скую симметрию. Хорошо известный пример - «хвоста-
тые» бактериофаги, такие, например, как Т4. Головка
этих вирусов - икосаэдрическая с триангуляционным
числом, равным 7. Она, в свою очередь, прикреплена че-
рез воротничок к сокращающемуся хвосту, который уже
имеет спиральную симметрию.
Ш РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Гринин, А.С. Очистка, концентрирование и фракциони-
рование вирусов животных / А.С. Гринин, И.Н. Титов. М.:
Колос, 1971.240 с.
Тихоненко, Т.И. Методические основы биохимии виру-
сов / Т.И. Тихоненко. М.: Медицина, 1973. 384 с.
Chiu, W. High resolution structural studies of complex
icosahedral viruses: a brief overview / W. Chiu, F.J. Rixon //
Virus Res. 2002. V. 82, N 1-2. P. 9-17.
Klug, A. Architectural design of spherical viruses /
A. Klug // Nature. 1983. V. 303. P. 378-379.
Milner, J.J. Tobacco mosaic virus: The first century /
J.J. Milner // Trends Microbiol. 1998. V. 6, № 12.
P.466-467.
Глава_____________________________________
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИРУСА
С КЛЕТКОЙ-ХОЗЯИНОМ
3.1. ТИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСА
С КЛЕТКОЙ
При проникновении вируса в клетку образует-
ся новый биологический комплекс «вирус-
клетка». Этот комплекс содержит генетиче-
ский аппарат клетки и генетический аппарат
вируса, функции которых могут переплетать-
ся самым причудливым образом. По сути дела -
это «химера», гибрид двух организмов.
Несмотря на огромное разнообразие клеток
и вирусов, можно выделить несколько основ-
ных типов их взаимодействия.
• Клетка гибнет и при этом образуется но-
вое поколение вирусных частиц. Такой тип
взаимодействия вируса и клетки называется
продуктивным или литическим. Вирусы, вы-
зывающие лизис клеток-хозяев, носят назва-
ние вирулентных. Так протекает большинство
вирусных инфекций независимо от того, явля-
ются ли вирусы крупными и сложно устроен-
ными (например, вирусы герпеса, оспы) или
мелкими (ВТМ, аденовирусы).
• Инфекционный процесс носит абортив-
ный характер - клетка выживает, вирус не об-
разуется. Иногда погибают оба партнера -
и вирус, и клетка.
• Возникает интеграция двух геномов, ко-
торые сосуществуют более или менее мирно на
протяжении многих поколений. Такой тип
взаимодействия называется вирогенией. Ви-
русы, способные вызывать вирогению, назы-
ваются умеренными. В случае бактериофагов,
такое встраивание генома вируса в ДНК клет-
ки-хозяина носит наименование лизогении,
а сами фаги, способные к такому взаимо-
действию с клеткой, именуются лизогенными.
46
3.2. Общая характеристика продуктивного процесса
Кроме лизогенных фагов (например, фаг X) интегративный
процесс характерен для ретровирусов, многих ДНК-содер-
жащих онкогенных вирусов (у них может происходить
интеграция не только всего генома, но и его части), а так-
же некоторых других вирусов (например, гепаднавиру-
сов). Интегративный процесс часто приводит к трансфор-
мации клетки - приобретению ею новых гено- и феноти-
пических признаков.
Рассмотрим типы вирусных инфекций. В зависимости
от степени антагонизма двух геномов - вирусного и кле-
точного - возможны несколько типов инфекции. Феноме-
нологически различают персистентные инфекции, при
которых вирус выделяется из организма-хозяина в тече-
ние значительно большего времени, чем при обычных ли-
тических инфекциях, завершающихся гибелью клеток-
хозяев. При латентной инфекции вирус находится в орга-
низме хозяина в скрытой форме и выделяется в периоды
рецидивов болезни. Медленные вирусные инфекции ха-
рактеризуются очень длительным инкубационным перио-
дом, который может длиться годами.
3.2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРОДУКТИВНОГО ПРОЦЕССА
Циклы репродукции всех вирусов имеют общие черты
(рис. 3.1). В течение некоторого времени после заражения
клетки в ней практически не удается обнаружить вирус-
ных частиц. Этот период известен как фаза эклнпса (за-
тмения). В это время вирусная частица находится в клетке
в дезинтегрированном состоянии. Период эклипса найден
у всех без исключения вирусов, и его наличие в настоящее
время рассматривается как один из критериев для отнесе-
ния того или иного биологического объекта к вирусам.
За периодом эклипса следует период созревания - ин-
тервал, в течение которого вирионы потомства накаплива-
ются внутри клетки с экспоненциальной скоростью. Фаза
созревания завершается выходом потомства из клетки,
что знаменует собой окончание латентного (инкубацион-
ного) периода - минимального промежутка времени, в те-
чение которого вирусные частицы отсутствуют в окружа-
47
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Рис. 3.1. Кривые, демонстрирующие цикл размножения
бактериофага Т1 в клетках Е. colt
ющей клетку среде. Цикл репродукции вирусов про-
должается от 30-40 мин (у многих бактериофагов) до бо-
лее чем 40 ч (герпесвирусы). При этом урожай вирионов
широко варьирует и иногда достигает десятков тысяч час-
тиц в расчете на одну клетку (вирус полиомиелита).
3.3. ЭТАПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИРУСА
С КЛЕТКОЙ-ХОЗЯИНОМ
3.3.1. Общие представления о цикле репликации
вирусов
Чтобы заразить клетку, вирион должен связаться с
ней, затем проникнуть сквозь клеточную поверхность и,
наконец, «раздеться» до такой степени, чтобы его геном
приобрел доступность для ферментов, обеспечивающих
транскрипцию и репликацию генома.
Цикл репликации вирусов можно разложить на ряд
стадий (рис. 3.2).
Следует подчеркнуть, что приведенное деление на ста-
дии - чисто произвольное, используемое для удобства из-
48
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Рис. 3.2. Основные стадии репродукции вирусов
ложения. Причем на рисунке отражена репликация «ти-
пичного», т.е., по сути дела, несуществующего вируса. Не
все представленные на схеме стадии в реальном инфекци-
онном процессе можно различить как отдельные этапы
репликации. У большинства вирусов они накладываются
друг на друга во времени, а иногда даже протекают одно-
временно. Некоторые из стадий репликации изучены
досконально, о других известно мало, а ряд стадий остает-
ся вообще пока умозрительными.
49
Глава 3, Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
3.3.2. Прикрепление вируса к клетке
Прикрепление (адсорбция) вируса представляет собой
специфическое связывание вирионного белка (антирецеп-
тора) с молекулой клеточного рецептора. В настоящее вре-
мя известно много примеров вирусных антирецепторов.
Классическим примером антирецептора является гемаг-
глютенин вируса гриппа. Некоторые сложные вирусы (в
том числе поксвирусы, герпесвирусы) используют более
чем один рецептор.
Подавляющее большинство рецепторов и все антире-
цепторы, идентифицированные к настоящему времени, от-
носятся по своей химической природе к гликопротеидам.
С рядом проблем на стадии проникновения в клетку стал-
киваются вирусы растений. Причем, дело не только в том,
что снаружи растения покрыты несколькими слоями воска
и пектина. Более важным является то, что каждая клетка
окружена толстой стенкой из целлюлозы. Пока не известны
растительные вирусы, которые бы использовали для при-
крепления к клетке какие-либо специфические клеточные
рецепторы наподобие тех, что используют фаги или вирусы
животных. Ясно, что вирусы растений могут попасть в клет-
ку-хозяина только при нарушении целостности клеточной
стенки. Такое нарушение стенки имеет место или при меха-
ническом повреждении клеток, или в результате воздей-
ствия на растения насекомых-переносчиков.
Вирус адсорбируется на клетке вначале обратимым об-
разом и может быть элюирован с нее. Затем адсорбция
принимает необратимый характер, что связано с измене-
нием как вируса, так и клетки.
Следует отметить, что чувствительность клетки (т.е. ее
восприимчивость к тому или иному вирусу) определяется
наличием рецепторов, однако восприимчивость клеток не
следует путать с пермиссивностью - способностью их
обеспечивать размножение вируса. Так, клетки кур не
восприимчивы к вирусу полиомиелита, поскольку у них
отсутствуют рецепторы для связывания вирионов. Однако
они способны продуцировать полноценные вирионы после
заражения их интактной РНК, изолированной из вирус-
ных частиц, т.е. являются полностью пермиссивными в
отношении этого вируса.
50
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Одним из хорошо изученных примеров вирус-рецеп-
торного взаимодействия является адсорбция на клетке ви-
руса гриппа. Белок гемагглютенин образует один из двух
типов гликопротеидных шипов на поверхности вирусной
частицы. Второй тип шипов формирует белок нейрамини-
даза. Каждый гемагглютениновый шип состоит из трех
молекул, в то время как нейраминидазный шип является
тетрамером. Гемагглютениновые шипы отвечают за свя-
зывание вируса с рецепторами, которые представляют со-
бой сиаловые (N-ацетилнейраминовые) кислоты - угле-
водные группы, обычно входящие в состав большинства
гликозилированных белков. Из-за сравнительно низкой
специфичности такого взаимодействия, вирусы гриппа
(кроме клеток, в которых может иметь место продуктив-
ная инфекция) способны связываться с клетками самых
разнообразных типов (в том числе с эритроцитами, вызы-
вая их агглютинацию).
Нейраминидаза является эстеразой, которая отщепля-
ет сиаловую кислоту от углеводной цепи. Это очень важно
для вируса гриппа. Поскольку рецепторы для этого виру-
са широко распространены, вирус часто присоединяется к
непермиссивным клеткам и даже к их обломкам. Для того
чтобы десорбироваться с таких неподходящих клеток, ви-
рус гриппа способен отделяться от рецепторов в результа-
те отщепления нейраминовой кислоты от полисахаридной
части рецепторной молекулы.
В большинстве случаев наличие (или отсутствие) ре-
цепторов на поверхности клетки определяет тропизм ви-
руса, т.е. тип клеток-хозяев, в которых вирус способен
реплицироваться. Гораздо реже такую роль играет блоки-
рование репликации на ее более поздних стадиях. Други-
ми словами, самая первоначальная стадия взаимодей-
ствия между вирусом и клеткой имеет важнейшее влия-
ние на вирусный патогенез и определяет судьбу вирусной
инфекции.
3.3.3. Проникновение вируса в клетку
Этот процесс следует за этапом связывания вируса с ре-
цепторами клетки и протекает сравнительно быстро. В от-
личие от предыдущей стадии процесс проникновения
51
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
обычно требует затрат энергии. Считается, что проникнове-
ние происходит в результате одного из следующих событий:
• транслокации вируса целиком через клеточную
мембрану (рис. 3.3). Такой способ вирусы используют ред-
ко, и он еще плохо изучен. Процесс опосредуется белками,
находящимися в составе вирусного капсида, и специфи-
ческими мембранными рецепторами;
• виропексиса (рецепторного эндоцитоза), в результате
которого вирус накапливается в цитоплазматических ва-
куолях (рис. 3.4). По всей вероятности, это наиболее обыч-
ный способ проникновения вирусов в клетки. Процесс эн-
доцитоза подобен фагоцитозу, т.е. заглатыванию чуже-
родных частиц клеткой. Он не требует участия каких-ли-
бо специальных вирусных белков, кроме антирецепторов.
Эндоцитарные вакуоли могут перемещаться внутри клет-
ки, перенося находящиеся в ней вирусы вплоть до ядра;
• слияния оболочки вириона с клеточной мембраной
(рис. 3.5). Этот процесс происходит или непосредственно
на поверхности клетки, или следует за эндоцитозом в ци-
топлазматической вакуоли и требует наличия в составе ви-
Вирион
11 Мембрана клетки
Цитоплазма
Рецептор
Вирусная частица связывается
с рецептором клетки
Вирион транслоцируется рецептором
через клеточную мембрану
Вирион освобождается в цитоплазму;
рецептор возвращается в исходное положение
Рис. 3.3. Транслокация вириона через клеточную мембрану
с помощью рецептора на поверхности клетки
52
3.3, Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Рис. 3.4. Проникновение вируса в клетку путем эндоцитоза
Рис. 3.5. Проникновение ВИЧ в клетку путем слия-
ния оболочки вириона с клеточной мембраной
русной оболочки специфического белка слияния. Под
действием этого белка происходит слияние вирусной обо-
лочки с мембраной клетки (или вакуоли), в результате чего
вирусная оболочка и встроенные в нее белки становятся
частью клеточной мембраны (или мембраны вакуоли), а
капсид, содержащий генетический материал, проникает в
цитоплазму и вызывает инфекцию.
С помощью первых двух способов в клетку проникают
простые вирусы. Сложные вирусы используют варианты
третьего механизма. При этом миксовирусы и герпесвиру-
сы служат примерами вирусов, проникающих в клетки
путем слияния их оболочек с плазматической мембраной
клетки, т.е. минуя стадию эндоцитоза.
Особый механизм введения своего генома в клетку бак-
терий обнаружен у Т-четных фагов, хозяевами которых
являются клетки Е. coli. В результате взаимодействия ви-
риона с клеточными рецепторами происходит обнажение
фермента - лизоцима, который до того был экранирован.
Лизоцим вызывает разрушение самого прочного, внутрен-
53
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
него слоя клеточной стенки, состоящего из мукопептидов.
На следующей стадии чехол отростка, прикрепленный к
клеточной стенке, сокращается, что приводит к проколу
стенки и клеточной мембраны стержнем отростка. Меха-
низм сокращения чехла сходен с механизмом сокращения
мышечного белка - актина. Сократительные белки фагов
обладают АТФазной активностью и в этом отношении так-
же напоминают мышечные белки. Чехлы отростка содержат
АТФ, которая, как известно, является источником энергии
при мышечном сокращении. На заключительном этапе про-
цесса фаговая ДНК инъецируется внутрь клетки. При этом
цепь ДНК перемещается из головки внутри полости отрост-
ка, наподобие тому, как жидкость выдавливается из шприца
через иглу. Характерно, что выход ДНК происходит также и
при контакте фагов с изолированными клеточными рецепто-
рами. Отсюда следует, что в процессе инъекции фаговой
ДНК клетка не принимает никакого участия.
3.3.4. Раздевание вируса
Раздевание - обобщенное наименование событий, ко-
торые происходят после проникновения вируса в клетку и
завершаются полным (или частичным) разрушением ви-
русного капсида и появлением в цитоплазме вирусного ге-
нома в форме, способной к экспрессии. К сожалению, раз-
девание является стадией репликации вирусов, которая
пока остается наименее изученной.
В определенном смысле удаление вирусной оболочки,
которое происходит во время слияния вирусной и клеточ-
ной мембран, уже можно рассматривать как часть процес-
са раздевания. Слияние вирусной оболочки и эндосомаль-
ной мембраны контролируется вирусными белками слия-
ния. Они обычно активируются под действием низких
уровней pH внутри эндосомы. Следует отметить, что эндо-
цитоз таит для вирусов определенную опасность, посколь-
ку, если вирус задерживается в эндосоме надолго, то необ-
ратимо повреждается лизосомальными ферментами.
Чем заканчивается стадия раздевания - зависит от ви-
да вируса. В случае адено- и герпесвирусов клеточные
ферменты разрушают капсид до ДНК или комплекса ДНК
с основным (нуклеокапсидным) белком. У реовирусов уда-
ляется только часть капсида, что не мешает, однако, вирус-
54
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
ному геному экспрессировать все свои функции. Поксвиру-
сы раздеваются в две стадии: вначале ферменты клетки-хо-
зяина удаляют наружное покрытие, а на второй стадии для
окончательного освобождения вирусной ДНК требуется
участие уже вновь синтезированных вирусных ферментов.
3.3.5. Стратегия репликации генома
и экспрессия генов
Общие сведения. Важной особенностью вирусов, отли-
чающей их от других организмов, является то, что компо-
ненты вируса синтезируются в клетке раздельно, а затем
соединяются в зрелую вирусную частицу. Такой способ
размножения носит название дизъюнктивного.
Ключевым моментом в репликации вирусов является
использование для синтеза вирусных белков клеточной
белоксинтезирующей системы. При этом основная
трудность состоит в том, что в клетке - ни в ядре, ни в цито-
плазме нет ферментов, необходимых для синтеза мРНК на
вирусных РНК (т.е. нет ферментов, обеспечивающих
транскрипцию вирусных РНК-геномов). Кроме того, в ци-
топлазме нет ферментов, способных транскрибировать ви-
русную ДНК. В связи с этим клеточную транскриптазу
для синтеза вирусных мРНК могут использовать только
ДНК-содержащие вирусы, способные проникать в ядро.
Все остальные вирусы вынуждены создавать собственные
ферменты для синтеза мРНК. Еще одна сложность заклю-
чается в том, что белоксинтезирующий аппарат эукариот
способен транслировать только моноцистронные мРНК
(он не распознает участки инициации внутри молекул
мРНК). Как результат, вирусы вынуждены синтезировать
либо индивидуальные мРНК для каждого гена (моноцист-
ронные мРНК), либо мРНК, кодирующие большой поли-
протеин, который затем расщепляется на отдельные белки.
Стратегия любого вируса после проникновения в клет-
ку направлена на синтез собственных белков (транскрип-
ция и трансляция) и дочерних вирусных геномов (репли-
кация). Способ решения этих задач зависит от природы
вирусного генетического аппарата. В этом отношении все
вирусы разделяют на семь групп (рис. 3.6-3.12).
55
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Группа I (двухцепочечная ДНК). Группу составляют ви-
русы, инфицирующие: бактерии (например, Podoviridae, фа-
ги Е. coli); высших животных (Рох-, Herpes-, Adeno-,
Papovaviridae); насекомых (Baculo-, Irido- и Polydnaviridae);
эукариотические водоросли (Phycodnaviridae); грибы.
Эти вирусы обладают: кольцевыми геномами (Рароиа-,
Baculo- и Polydnaviridae); линейными геномами (Adeno-
и Herpesviridae, некоторые фаги); циркулярно пермути-
рованными линейными геномами (фаги Т4, некоторые
представители сем. Iridoviridae); линейными геномами с
ковалентно замкнутыми концами (Рох- и Phycodnaviridae).
Все вирусы, кроме входящих в сем. Polydnaviridae,
имеют однокомпонентные геномы; у представителей пос-
леднего семейства геном фрагментирован. Репликация ге-
номов во всех случаях полуконсервативна.
Вирусы эукариот размножаются исключительно в яд-
ре, используя клеточные ферменты (рис. 3.6).
Однако репликация поксвирусов, некоторых бакулови-
русов и иридовирусов происходит в вирусоспецифических
«тельцах включения» в цитоплазме. Эти вирусы имеют все
необходимые факторы для репликации и транскрипции и
поэтому почти не зависят от клеточных ферментов.
Рис. 3.6. Схема размножения вирусов, обладающих двухце-
почечной геномной ДНК
56
3.3, Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Транскрипция вирусного генома носит каскадный харак-
тер, т.е. происходит в несколько последовательных раундов
с образованием сверхранних, ранних и поздних белков.
Группа II (одноцепочечная ДНК). Эта группа включает
вирусы, инфицирующие: бактерии (фаги сем. Inoviridae и
Microviridae); млекопитающих (Circoviridae, Parvoviridae);
птиц (цирковирусоподобные организмы); растения (Gemini-
viridae, Nanoviridae).
Вирусы обладают: линейным однокомпонентным гено-
мом (Parvoviridae); кольцевым однокомпонентным гено-
мом (Microvirida, Inoviridae Circoviridae, некоторые
представители сем. Geminiviridae); кольцевым двухком-
понентным геномом (некоторые представители сем.
Geminiviridae); кольцевым многокомпонентным (>3) гено-
мом (Nanoviridae).
Репликация всех этих вирусов протекает (рис. 3.7) в яд-
ре через образование репликативной формы - реплика-
тивного интермедиата, представляющего собой двухцепо-
чечную ДНК, которая образуется вскоре после начала ин-
фекции при участии (почти всегда) клеточных ДНК-
пол имераз.
Рис. 3.7. Схема размножения вирусов, обладающих одноце-
почечной геномной ДНК
57
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Группа III (двухцепочечная РНК). Группа объединяет
вирусы, инфицирующие: бактерии (Cystoviridae); живот-
ных, растения, насекомых (Reoviridae, Partitiviridae);
позвоночных и беспозвоночных (Birnaviridae); грибы
(Partitiviridae, Totiviridae).
Вирусы обладают геномами: однокомпонентным
(Totiviridae); двухкомпонентным (Birna-, Cripto- и
Partitiviridae); трехкомпонентным (Cystoviridae); много-
компонентным (10-12 сегментов) (Reoviridae).
Таким образом, большинство вирусов этой группы име-
ет сегментированный геном. Все фрагменты генома нахо-
дятся в составе одной вирусной частицы.
Геномы вирусов этой группы реплицируются
(рис. 3.8) в цитоплазме клетки-хозяина по консервативно-
му механизму с помощью вирионной РНК-зависимой
РНК-полимеразы. При этом двухцепочечная РНК тран-
скрибируется в моноцистронные мРНК, которые выпол-
няют две функции:
• транслируются, обеспечивая синтез вирусных белков;
• служат матрицами для синтеза комплементарных до-
черних цепей, что ведет к образованию двухцепочечных
сегментов генома.
Ферменты вириона
Родительская
двухцепочечная
РНК
мРНК
Белки
Двухцепочечная
РНК
потомства
Вирионы
потомства
Рис. 3.8. Схема размножения вирусов, обладающих двухце-
почечной геномной РНК
58
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Группа IV (одноцепочечная (+)РНК). Эта группа вклю-
чает вирусы, инфицирующие: эубактерии (Leviviridae);
вирусы насекомых (Noda- и Tetraviridae)', грибов
(Barnaviridatiy, растений (Bromo-, Сото-, Poty-, Sequi- и
Tombusviridae); позвоночных (Astro-, Calici-, Corona-,
Flavi-, Picorna- и Togaviridae).
Вирусы обладают разнообразными видами геномов.
Однокомпонентные геномы свойственны представителям
сем. Poty-, Picorna-, Sequi-, Calici-, Toga-, Tombusviridae.
Двухкомпонентные геномы найдены у вирусов сем. Сото-,
Noda-, Tetra- и Potyviridae. Трехкомпонентные геномы
обнаружены у представителей сем. Bromoviridae.
Эти вирусы размножаются в цитоплазме и у них имеет-
ся несколько вариантов экспрессии генома. В качестве ос-
новного варианта рассмотрим репликацию пикорнавиру-
сов (рис. 3.9). Их геномные РНК выполняют две функции.
Во-первых, они функционируют как мРНК - после про-
никновения в клетку связываются с рибосомами и цели-
ком транслируются, образуя полипротеин. Затем поли-
протеин с помощью специфических клеточных и вирус-
ных протеаз расщепляется на функциональные белки. Во-
вторых, геномная РНК выполняет функцию матрицы для
Ферменты вириона
Ранние
белки
Поздние
белки
Рис. 8.9. Схема размножения вирусов, обладающих геномной
одноцепочечной (+)РНК (пикорнавирусы)
59
Глава 3, Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
синтеза на ней комплементарной (-)РНК при участии
РНК-полимеразы, появляющейся в клетке в результате
расщепления полипротеина. При этом образуется репли-
кативный интермедиат, формирующий молекулы дочер-
них (+)РНК, которые могут, в свою очередь, использовать-
ся в качестве мРНК или включаться в состав вирионов.
У тогавирусов реализуется иной вариант стратегии. Сна-
чала транслируется (в виде полипротеина) часть генома, ко-
дирующая синтез неструктурных белков (РНК-полимераз-
ный комплекс), затем синтезируется (-)РНК с образовани-
ем репликативного интермедиата. Информация для синте-
за структурных белков считывается уже с дочерних (+)це-
пей РНК. При этом белки синтезируются в виде полипроте-
инов с последующим протеолитическим нарезанием.
Итак, главным в репликации вирусов с позитивным ге-
номом является то, что геномная РНК способна служить в
клетке в качестве мРНК. Таким образом, вирус имеет воз-
можность сразу же после заражения клетки синтезиро-
вать белки, ответственные за репликацию своего генома, и
нет необходимости в их внесении в клетку вместе с вирио-
ном. Вот почему «голая» РНК, изолированная из вирио-
нов, инфекционна. Вторая особенность таких вирусов сос-
тоит в том, что первичными продуктами трансляции РНК
являются нефункциональные полипротеины, которые,
подвергаясь специфическому протеолизу, распадаются на
функциональные белки.
Группа V (одноцепочечная (-)РНК). Вирусы этой груп-
пы инфицируют: позвоночных (сем. Arena-, Orthomyxo- и
Р агату xoviridae)', позвоночных и членистоногих (Випуа-
и Rhabdoviridae)*, растения и членистоногих (Випуа- и
Rhabdoviridae).
В вирионах представителей сем. Filo-, Рагатухо-,
Rhabdoviridae найдены односегментные геномы. Фраг-
ментированные геномы обнаружены у вирусов сем.
Випуа- и Orthomyxoviridae.
Вирусы этой группы считаются эволюционно молодыми,
так как встречаются только у членистоногих и позвоноч-
ных. Свойство инфицировать растения возникло на сравни-
тельно позднем этапе эволюции как результат тесных взаи-
моотношений насекомых с их растениями-хозяевами.
60
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Для вирусов с геномной одноцепочечной негативной
РНК (рис. 3.10) характерно то, что геномная РНК выпол-
няет две матричные функции.
Во-первых, она используется для транскрипции и, во-
вторых, для репликации. В связи с тем что для синтеза
мРНК должна транскрибироваться вирусная РНК, а в
клетке-хозяине соответствующего фермента нет, все ви-
русы с негативным геномом содержат в вирионе
собственную РНК-зависимую РНК-полимеразу - тран-
скриптазу.
Первым событием после проникновения вируса в клет-
ку является транскрипция в цитоплазме вирусного гено-
ма, в результате чего накапливаются моноцистронные
мРНК, каждая из которых кодирует один белок. Новосин-
тезированные вирусные белки, в свою очередь, начинают
репликацию. Они катализируют образование полнораз-
мерной (+)РНК, служащей матрицей для синтеза на ней
геномной (-)РНК потомства.
Ферменты вириона
Ранние
белки
Поздние
белки
Рис. 3.10. Схема размножения вирусов, обладающих геномной
одноцепочечной (-)РНК
61
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Итак, главное в репликации вирусов с негативной ге-
номной РНК заключается в том, что она функцинирует
как матрица и для транскрипции, и для репликации. От-
сюда следует, что:
• вирус должен вносить в клетку при заражении тран-
скриптазу;
• «голая» РНК, изолированная из вирионов, неинфек-
ционна;
• синтезируемые мРНК имеют длину одного гена, т.е.
они кодируют один белок.
Группа VI (одноцепочечная (+)РНК, имеющая в реп-
ликативном цикле ДНК в качестве интермедиата). Виру-
сы этой группы инфицируют только позвоночных и предс-
тавлены единственным сем. Retroviridae. Важнейшие
представители: мышиный вирус рака молочной железы,
вирус лейкоза мышей (вирус Молони), вирус лейкоза
обезьян, Т-лимфотропный вирус человека.
Геном вирусов - монолитный. Его уникальность среди
вирусов заключается в том, что он диплоидный (представ-
лен димерной одноцепочечной РНК).
Единственная известная функция геномной РНК - мат-
ричная функция для синтеза ДНК. Поскольку клетки-хозя-
ева не имеют для этого соответствующего фермента, вирус
кроме генома содержит еще и РНК-зависимую ДНК-полиме-
разу - обратную транскриптазу, а также смесь тРНК хозяи-
на, которые при синтезе ДНК служат в качестве затравки.
Следует отметить, что в русскоязычной литературе принят
для обратной транскриптазы также термин «ревертаза».
В цикле репродукции вирусов (рис. 3.11) можно выде-
лить ряд основных стадий.
• Синтез в цитоплазме ДНК-копии, комплементарной
по отношению к РНК. Эта стадия завершается образова-
нием кольцевой одноцепочечной молекулы ДНК, связан-
ной водородными связями с линейной геномной РНК.
• Расщепление геномной РНК нуклеазой, атакующей
только РНК в составе гибридов ДНК/РНК (РНКазой-Н,
также содержащейся в вирионе).
• Синтез комплементарной копии вирусной ДНК. Эта
стадия осуществляется при участии вирионной ДНК-за-
висимой ДНК-полимеразы.
62
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Ферменты вириона
Рис. 3.11. Цикл репродукции вирусов группы VI Балтимора
• Перемещение кольцевой двухцепочечной вирус-
ной ДНК из цитоплазмы в ядро, где она (благодаря
действию вирионной интегразы) интегрирует в геном
клетки-хозяина.
• После интеграции в геном хозяина вирусная ДНК
(провирус) попадает под контроль клетки и транскрибиру-
ется транскриптазой клетки-хозяина точно так же, как
другие клеточные гены. Продуктом транскрипции явля-
ется молекула мРНК, равная по длине геномной РНК. Эта
РНК транслируется для синтеза (через стадию образова-
ния и протеолиза полипротеинов) структурных белков и
ферментов, а также используется в качестве геномов до-
черних популяций.
• Самосборка вирусных нуклеопротеидов происходит в
цитоплазме, а созревание вирусных частиц происходит на
клеточной оболочке, откуда они отделяются почковани-
ем. При этом нуклеопротеид обволакивается клеточной
мембраной, содержащей предварительно встроенные туда
вирусные белки.
В дополнение к описанной выше стратегии размноже-
ния ретровирусов следует отметить два важных обстоятель-
ства. Прежде всего, все ферментативные активности, фигу-
рирующие в описании репликативного цикла, начиная с
обратной транскрипции геномной РНК и включая интегра-
цию вирусной ДНК в геном клетки-хозяина, являются про-
явлением единого, трудноразделимого вирусоспецифиче-
ского интегразного комплекса, который присутствует в
каждом вирионе и вводится в клетку вместе с вирусным ге-
63
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
номом. И далее, экспрессия вирусных генов в составе про-
вируса не обязательна. В течение долгого времени провирус
может ничем себя не проявлять и передаваться «вертикаль-
ным» образом потомкам клетки-хозяина.
Группа VII (двухцепочечная ДНК, имеющая в репли-
кативном цикле РНК в качестве интермедиата). Этот
класс вирусов включает сложные вирусы, содержащие в
составе вириона кольцевые двухцепочечные ДНК (обычно
с брешью или разрывами цепи), которые реплицируются с
образованием одноцепочечных РНК-интермедиатов.
Эти вирусы инфицируют: позвоночных (сем. Hepadna-
viridae) и растения (роды Caulimoviruses и Badnaviruses).
Геномы вирусов представлены: частично двухцепочеч-
ной незамкнутой ковалентно кольцевой ДНК (Hepadna-
viridae); кольцевой двухцепочечной ДНК с разрывами в
обеих цепях (Caulimoviruses и Badnaviruses).
Все эти вирусы, по-видимому, эволюционно произошли
от того же предка, что и вирусы сем. Retroviridae. По этой
причине некоторые исследователи предлагают все вирусы
группы VII объединить в сем. Pararetroviridae.
Экспрессия геномов этих вирусов сложна и сравнитель-
но слабо изучена. Гепаднавирусы имеют несколько пере-
крывающихся рамок считывания, что позволяет кодиро-
вать большой объем информации, используя относитель-
но компактный геном.
После этапа раздевания ДНК и вирионная полимераза
мигрируют в ядро клетки-хозяина, где ДНК (рис. 3.12)
достраивается с помощью ДНК-полимеразы и превраща-
ется в сверхспирализованную молекулу. Эта молекула
транскрибируется с образованием молекул (+)РНК двух
типов - небольших мРНК, кодирующих белки, и полно-
размерной геномной РНК, которую затем транскрибирует
обратная транскриптаза, синтезируя геномную ДНК.
Репликация генома включает ряд последовательных
процессов. Сначала прегеномная (+)РНК инкапсулирует-
ся в сердцевину вириона, содержащую полимеразу, где
фермент, действуя как обратная транскриптаза, синтези-
рует (-)ДНК. Затем эта цепь ДНК используется как мат-
рица для синтеза (+)цепи ДНК, однако процесс носит не-
завершенный характер и заканчивается образованием
двухцепочечной молекулы ДНК с неполной (+)цепью.
64
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
Ферменты вириона
I
Рис. 3.12. Цикл репродукции вирусов группы VII Балтимора
Одновременно с реализацией сложного репликативно-
го цикла вирусная ДНК может интегрироваться в геном
клетки. Этот процесс не обязателен, но если он имеет мес-
то, то ДНК вируса расщепляется на много фрагментов и
встраивается в различные участки клеточной ДНК. При
этом доступными для транскрипции оказываются лишь
некоторые фрагменты вирусной ДНК.
Следует отметить, что достройка неполной цепи вирион-
ной ДНК, синтез прегеномной РНК, обратная транскрип-
ция этой РНК, разрушение РНК-матрицы и синтез непол-
ной второй цепи вирусной ДНК - все эти процессы осущес-
твляются единым вирусным полимеразным комплексом.
Таким образом, несмотря на некоторое сходство про-
цессов обратной транскрипции у гепаднавирусов и ретро-
вирусов, их не объединяют в одно семейство, поскольку у
ретровирусов репликативным интермедиатом является не
РНК, а ДНК. Кроме того, у ретровирусов в ДНК клетки-
хозяина интегрирует целый геном, а у гепаднавирусов -
его фрагменты. При этом у ретровирусов экспрессируется
весь провирусный геном, а у гепаднавирусов - только не-
которые его области. К тому же интеграция ДНК у послед-
них вообще не обязательна.
Экспрессия генов. Сегментированные вирусные гено-
мы обычно транскрибируются с образованием моноцист-
5. Зак. 474.
65
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
ронных мРНК. Преимущество таких мРНК заключается в
том, что разные белки могут синтезироваться в различных
количествах.
При экспрессии несегментированных геномов сущест-
вует тенденция к продукции полицистронных мРНК. Эти
мРНК транслируются с образованием полипротеинов, ко-
торые затем расщепляются на зрелые (функционально ак-
тивные) белковые продукты.
Для того чтобы использовать клеточную машинерию,
вирусные мРНК на уровне первичной, вторичной или тре-
тичной структур должны нести определенные информа-
ционные сигналы, которые распознаются клеткой (напри-
мер, сайты связывания рибосом, полиаденилатные после-
довательности и т.д.). Сходным образом некоторые ДНК-»
содержащие вирусы (например, паповавирусы) кодируют
белки, которые связываются с участком «ориджин» для
репликации и стимулируют клеточную ДНК-полимеразу
реплицировать именно вирусный геном.
Известны вирусы (аденовирусы, например), которые
кодируют свои собственные ДНК-полимеразы, но остают-
ся зависимыми от некоторых клеточных факторов, необ-
ходимых для репликации.
Сложные вирусы, например герпесвирусы, кодируют
большое число белков, вовлекаемых в процесс синтеза
ДНК, и почти не зависят от клеточной машинерии.
3.3.6. Сборка вирионов
Под сборкой понимают концентрирование всех компо-
нентов, необходимых для формирования зрелого вириона
в определенном месте клетки. Во время этого процесса
формируются основные структуры вируса. Место сборки
варьирует у разных вирусов. Например, пикорна-, покс-
и реовирусы собираются в цитоплазме, адено-, папова-
и парвовирусы - в ядре. Место сборки ретровирусов -
на внутренней поверхности клеточной мембраны.
Несмотря на усиленное изучение этой стадии вирусно-
го репликативного цикла, не понятно еще, как осуще-
ствляется регуляция этого процесса. Считается, что уве-
личение внутриклеточного уровня вирусных белков и
нуклеиновых кислот до какого-то критического уровня
66
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином
включает процесс сборки. Многие вирусы достигают высо-
ких концентраций вновь синтезированных структурных
компонентов путем концентрирования их в особых внут-
риклеточных компартментах, видимых в световой микро-
скоп, которые называют «тельцами включения». Появле-
ние таких телец - обычное явление на поздних стадиях ин-
фекции многих вирусов. Размеры и локализация таких те-
лец часто являются весьма характерным признаком неко-
торых вирусов. Например, инфекция вирусом бешенства
приводит к появлению больших внутриядерных «телец
Негри», которые впервые наблюдал Адельчи Негри в 1903 г.
Формирование вирусных частиц может быть относи-
тельно простым процессом, в котором участвуют только
субъединицы капсида и нуклеиновые кислоты и который
контролируется только законами симметрии. В других
случаях, сборка представляет собой весьма сложный мно-
гостадийный процесс, в котором участвуют не только
структурные белки, но и особые вирусоспецифические
белки, служащие матрицами для сборки вирусов. Форми-
рование нуклеокапсида может происходить на ранних
стадиях сборки капсида (например, многие вирусы со спи-
ральной симметрией «собираются» на геноме) или на
поздних стадиях, когда геном комплексируется с уже поч-
ти готовым капсидом.
Некоторые вирусы синтезируют морфогенетические
факторы, не являющиеся структурной частью вируса, но
присутствие которых требуется для нормальной сборки.
Эти факторы называют молекулярными шаперонами.
Следует отметить, что иногда в процессах сборки вирусов
принимают участие и шапероны клетки.
3.3.7. Созревание и выход вирионов из клетки
На этой стадии жизненного цикла вирус приобретает
инфекционность. Она обычно сопровождается структур-
ными изменениями частицы в результате специфического
расщепления определенных полипротеинов - предшест-
венников зрелых структурных белков. Для одних вирусов
сборка и созревание неразделимы, в то время как для дру-
гих созревание может происходить после того, как вирус-
ная частица покинула клетку.
67
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Для вирулентных вирусов (в основном простые виру-
сы) выход из клетки является сравнительно простым про-
цессом: клетка разрушается, освобождая при этом вирус.
Сложные вирусы при выходе из клетки путем отпочко-
вывания приобретают липидную оболочку. Такой способ
выхода вируса из клетки не всегда приводит к ее гибели.
3.4. СИСТЕМА ИНТЕРФЕРОНА
3.4.1. Место интерферона среди факторов защиты
организма от вирусных инфекций
У организма-хозяина имеется ряд защитных механиз-
мов от вирусных инфекций. Одним из ответов организма
позвоночных на вирусную атаку является активация гу-
морального и клеточного разделов иммунной системы.
Гуморальный иммунный ответ находит свое выраже-
ние в продукции противовирусных антител. Главный ре-
зультат активности антител - очистка сыворотки крови от
вирусных частиц, что предотвращает передвижение виру-
са к неинфицированным клеткам и снижает нагрузку на
другие защитные механизмы организма.
Прямая нейтрализация вирусов антителами достигает-
ся целым рядом способов, включающих конформацион-
ное изменение капсида, вызванное присоединением антител,
блокировку антирецепторов и т.д. Вторичным следствием
связывания вируса с антителами является фагоцитоз по-
крытых антителами («опсонизированных») вирионов
моноядерными клетками или полиморфноядерными лей-
коцитами.
Связывание антител с вирионами приводит к актива-
ции системы комплемента, которая также способствует
нейтрализации вирусных частиц. Участие системы комп-
лемента имеет особо важное значение на ранних стадиях
инфекции, когда в организме синтезируются еще ограни-
ченные количества низкоаффинных антител.
Как предполагают, в борьбе с вирусными инфекциями
более эффективен, в сравнении с гуморальным, клеточ-
ный тип иммунитета. Это предположение вытекает из сле-
дующих наблюдений.
68
3.4. Система интерферона
• Врожденные дефекты клеточного иммунитета прояв-
ляются в предрасположенности прежде всего к вирусным ин-
фекциям (и в гораздо меньшей степени - к бактериальным).
• В случае СПИДа происходит снижение соотношения
числа клеток Т-хелперов (CD4+) к числу клеток Т-супрес-
соров (CD8+) с 1,2 (нормальный уровень) до 0,2. При этом
практически все больные начинают страдать от различ-
ных оппортунистических вирусных инфекций (вызван-
ных, например, вирусами простого герпеса, цитомегало-
вирусами, вирусом Эпштейна-Барр), которые присутство-
вали и до развития СПИДа, но были тогда подавлены ин-
тактной иммунной системой.
Клеточно-опосредованный иммунитет находит свое вы-
ражение в уничтожении (лизисе) вирус-инфицированных
клеток с участием так называемых NK-клеток (нормаль-
ных киллеров) и ЦТЛ (цитотоксических лимфоцитов).
Другим и, по-видимому, более важным фактором за-
щиты организма-хозяина от вирусных инфекций являет-
ся продукция им интерферона. Действительно, клеточ-
ный и особенно гуморальный иммунные ответы - слиш-
ком медленные, чтобы защитить организм от быстро реп-
лицирующихся вирусов, особенно в том случае, когда не
было предварительного контакта его с вирусом. В этом от-
ношении более мобильной является система интерферона.
В 1957 г. английский вирусолог А. Айзекс совместно со
своим стажером из Швейцарии Д. Линденманном обнару-
жили, что заражение некоторых клеток вирусом делает
их и соседние с ними клетки менее восприимчивыми к
последующему заражению тем же или другим вирусом.
Затем было установлено, что это явление связано с образо-
ванием в зараженной клетке особого вещества белковой
природы - интерферона. В настоящее время известно, что
интерфероны относятся к важнейшим факторам неспеци-
фической резистентности клетки и организма.
Общепринято следующее определение: интерфероны -
это гетерогенный класс гормоноподобных белков, кото-
рые продуцируются клетками позвоночных (от рыб до че-
ловека включительно) в ответ на вирусную инфекцию или
воздействие различных агентов (индукторов) и осущес-
твляют в организме функции, направленные на сохранение
гомеостаза.
69
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Несмотря на такой обобщенный характер определения,
оно указывает на два кардинальных свойства интерферо-
нов, а именно:
• интерфероны - это биологически активные белки;
• для образования их в клетке необходима специаль-
ная индукция.
Когда вирус инфицирует клетку, это вызывает ответ-
ную защитную реакцию в форме синтеза интерферона.
О значении интерферона свидетельствует тот факт, что у
экспериментальных животных, которым после заражения
вирусами вводят антисыворотку против интерферона, ви-
русные инфекции протекают гораздо тяжелее, чем у конт-
рольных животных, инфицированных теми же вирусами.
Система интерферона включает в себя три взаимосвя-
занных звена: индукцию, продукцию и действие.
Индукция интерферона может осуществляться много-
численными природными и синтетическими веществами,
которые, в свою очередь, подразделяют на высоко- и низ-
комолекулярные индукторы. В настоящее время извест-
ны сотни таких индукторов. Индукторами интерферона
являются: метилированный альбумин, гистоны, некото-
рые гормоны, антибиотики и т.д. Наиболее активные ин-
дукторы - двухцепочечные природные и синтетические
полирибонуклеотиды. Характерно, что синтез интерферо-
на способны стимулировать не только инфекционные, но
нередко и инактивированные вирусы.
Наибольший индуцирующий эффект проявляют виру-
сы с медленным репликативным циклом, например, пара-
миксо- и альфавирусы. Слабыми индукторами являются
вирусы, выраженно блокирующие синтез клеточных
мРНК и протеинов, например, герпес- и аденовирусы.
В отсутствии индукторов клеточные гены, кодирую-
щие синтез интерферонов, обычно не экспрессируются.
Предполагается, что в результате взаимодействия индук-
тора с цитоплазматической мембраной происходит дереп-
рессия генов интерферона согласно модели репрессии-де-
репрессии Жакоба и Моно, разработанной для синтеза ин-
дуцибельных ферментов у бактерий. Непременное усло-
вие для запуска синтеза интерферонов - сохранение спо-
собности клетки к синтезу белка вообще. При этом похо-
70
3.4. Система интерферона
же, что прямого взаимодействия индукторов с репрессорами
интерфероновых генов нет, поскольку показано, что, напри-
мер, высокомолекулярные индукторы (а также иммобилизо-
ванные низкомолекулярные) в клетки не проникают.
Продукция интерферона является результатом тран-
скрипции гена интерферона с последующей трансляцией
мРНК клеточной белоксинтезирующей системой. После
соответствующего процессинга интерферон секретируется
в окружающую среду.
Интерфероны подразделяются на три антигенных ти-
па: а, Р и у.
Интерферон-а - лейкоцитарный интерферон - проду-
цируется преимущественно лейкоцитами периферической
крови. Имеется, по крайней мере, 15 молекулярных видов
этого интерферона, некоторые из них отличаются лишь по
одной аминокислоте. Все гены (около двадцати), кодирую-
щие интерферон-а, у человека локализуются на 9-й хромо-
соме. Основными индукторами являются вирусы, природ-
ные и синтетические полинуклеотиды. Зрелый белок (мо-
лекулярная масса 17 000) содержит 143 аминокислоты.
Интерферон-0 - фибробластный интерферон - проду-
цируется преимущественно фибробластами при использо-
вании тех же индукторов, которые вызывают синтез ин-
терферона-а. Способность к образованию этого интерферо-
на кодирует единственный ген, также расположенный на
9-й хромосоме. Зрелый белок состоит из 145 аминокислот
и, в отличие от интерферона-а, гликозилирован.
Интерферон-у - иммунный интерферон - продукт сти-
мулированных Т-лимфоцитов, нормальных киллеров и
(возможно) макрофагов. Способность к образованию коди-
рует один ген 12-й хромосомы. Зрелый белок содержит
146 аминокислот и гликозилирован. По первичной струк-
туре имеет очень мало общего с описанными выше интер-
феронами а и 0. Этот вид интерферона до сих пор остается
наименее изученным.
3.4.2. Основные биологические свойства интерферонов
Противовирусная активность (наиболее детально изу-
ченное биологическое свойство итерферонов) имеет следу-
ющие основные черты:
71
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
• универсальность - интерфероны активны против ши-
рокого круга как РНК-, так и ДНК-содержащих вирусов;
• видоспецифичность - каждый биологический вид
продуцирует свои уникальные белки, порой весьма похо-
жие по структуре и физико-химическим свойствам, но не
способные проявлять антивирусное действие в условиях
организма другого вида. Другими словами, интерфероны
высокоактивны только в гомологичных системах и слабо-
активны (или неактивны) в гетерологичных. Так, огром-
ное количество интерферона, выделенного из мышиной
ткани, оказывается неспособным защищать от вирусов
ткань куриных фибробластов, и наоборот;
• последействие - даже после удаления интерферона в
обработанных им клетках сохраняется способность подав- *
лять репродукцию вирусов в течение довольно длительно-
го времени;
• внутриклеточную точку приложения - интерферон
не действует непосредственно на вйрионы или их нуклеи-
новые кислоты, а подавляет процесс их внутриклеточной
репродукции.
Развитие индуцируемого интерфероном состояния про-
тивовирусной резистентности имеет характерную дина-
мику. Резистентность начинает отмечаться спустя 1,5-2 ч
после контакта клетки с интерфероном и достигает макси-
мума к 5-6 ч. При этом достигаемый уровень резистент-
ности зависит от сочетания таких параметров, как концент-
рация интерферона, время его добавления по отношению
к началу вирусной инфекции, множественность зараже-
ния и т.д.
Интерферон обладает обширным спектром непротиво-
вирусных эффектов. Из них наиболее важными считаются
антипролиферативный, иммуномодуляторный и радио-
протекторный .
3.4.3. Механизмы действия интерферона
Эксперименты показали, что антивирусным эффектом
обладает непроникающий в клетки комплекс интерферо-
72
3.4. Система интерферона
на с высокополимерным углеводом - сефарозой. Следова-
тельно, стадия проникновения интерферона в соседнюю
клетку для придания ей антивирусного состояния не яв-
ляется необходимой. В настоящее время установлено, что
для активирования генов, ответственных за развитие ан-
тивирусного состояния, достаточно интерферону адсорби-
роваться на специальных рецепторах, локализующихся
на клеточных мембранах.
Как отмечалось выше, интерферон не действует на ви-
рионы или выделенную из них РНК, а действует лишь на
вегетативную форму вирусов. Причем тот факт, что инги-
бирующий эффект обнаруживается даже при использова-
нии для заражения клеток инфекционных РНК, служит
доказательством того, что интерферон не затрагивает ран-
ние фазы размножения вирусов - адсорбцию, проникно-
вение и раздевание.
Многочисленными экспериментами доказано, что ос-
новной эффект интерферона заключается в нарушении
способности вирусных мРНК транслироваться. К такому
результату действия интерферона приводят следующие
биохимические события.
Интерферон активирует ряд генов. Некоторые из них
кодируют образование ферментов с прямым антивирус-
ным действием - РНК-активируемой протеинкиназы
(рис. 3.13) и 2’-5’-олигоаденилатсинтетазы (рис. 3.14).
Индуцируемая протеинкиназа обладает способностью
фосфорилировать в белках остатки серина и треонина.
При связывании с двухцепочечной вирусной РНК она ак-
тивируется, аутофосфорилируется, а затем фосфорилиру-
ет белковый фактор eIF2a. В норме eIF2a в комплексе с
ГТФ заставляет мет-тРНК связаться с 40S рибосомальной
субъединицей, что инициирует синтез белка. Фосфорили-
рование фактора инициации трансляции eIF2a приводит
его к инактивации, вследствие чего рассматриваемая ста-
дия синтеза белка блокируется. При этом избирательное
подавление трансляции вирусных матриц обусловлено,
по-видимому, несколько большей чувствительностью ви-
русной системы трансляции к фосфорилированию упомя-
нутого фактора.
6 Зак. 474.
73
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Инициация
трансляции
Рис. 3.13. Механизм действия интерферона, опосредо-
ванный индукцией протеинкиназы
ИНТЕРФЕРОН
2’- 5’- олигоаденилат -
синтетаза
Рис. 3.14. Механизм действия интерферона, опосредо-
ванный индукцией 2’-5’-олигоаденилатсинтетазы
74
3.4, Система интерферона
2’-5’-олигоаденилатсинтетаза активируется в при-
сутствии двухцепочечной РНК и полимеризует из
АТФ семейство олигоаденилатов с общей формулой
(2’-5’)рррА(рА)п. В молекулах этих соединений остатки
аденозина соединены друг с другом не обычными
(3’-5’-, как в РНК), а так называемыми изомеризованны-
ми 2’-5’-фосфодиэфирными связями. Для обозначения
важнейшего (наиболее активного) из них - тринуклеотида
(2’-5’)рррА(рА)2 - принято сокращение 2’-5’А (рис. 3.15).
Образовавшийся 2’-5’А активирует латентную (неак-
тивную) РНКазу-L, присутствующую в клетках, не обра-
ботанных интерфероном. Наконец, активированная
РНКаза-L разрушает свободные (не связанные с рибосома-
ми) вирусные и клеточные РНК.
Блокирование стадии инициации трансляции мРНК и
разрушение самих мРНК обусловливает универсальный
механизм действия интерферона. Следует отметить, что
платой за такую универсальность является приостановка
в клетке-хозяине биосинтеза белка вообще. С этим, кстати,
связан антипролиферативный эффект интерферона.
Таким образом, отрицательный эффект действия интер-
ферона имеет и положительную сторону - подавление опу-
холевого роста.
Следует отметить, что интерферон может воздейство-
вать и на другие стадии вирусной репродукции. Напри-
мер, в ряде случаев происходит блокирование депротеи-
низации нуклеокапсида (стадии раздевания вириона) или
выхода зрелых вирусных частиц из клетки-хозяина.
но он
Рис. 3.15. Химическая структура молекулы 2’-5’ А
75
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином
Далее а- и p-интерфероны (но не у-интерферон) акти-
вируют один из генов, находящихся на 21-й хромосоме че-
ловека. Продукт экспрессии этого гена - белок Мх - инги-
бирует транскрипцию генома вируса гриппа (но не других
вирусов!). Точный механизм ингибирования пока не рас-
шифрован.
Общепринято, что система интерферона представляет
собой один из основных факторов, обусловливающих вы-
здоровление человека от вирусных инфекций. Например,
при отсутствии осложнений больные гриппом выздорав-
ливают обычно спустя 3 дня. В то же время иммунитет
(даже обусловленный выработкой в организме иммуно-
глобулинов класса IgM) развивается не ранее чем через
4-5 дней.
Справедливости ради необходимо отметить, что, не-
смотря на то что система интерферона является довольно
мощной (причем широко специфичной и поэтому, каза-
лось бы, надежной) защитной системой клетки, некото-
рым вирусам удается с легкостью преодолевать этот эше-
лонированный защитный редут. Среди таких вирусов
можно упомянуть вирус осповакцины, который в значи-
тельной мере устойчив к действию интерферона. Исследо-
вания показали, что эта устойчивость обусловлена тем,
что вирус сам способен направлять синтез белка, по пер-
вичной структуре гомологичного клеточному белку eIF2,
и таким образом в значительной мере нивелировать
действие интерферониндуцированной клеточной протеин-
киназы.
Реовирусный капсидный белок оЗ экранирует молеку-
лы двухцепочечных РНК, препятствуя активации РНК-
активируемой протеинкиназы.
При транскрипции ДНК аденовирусов синтезируются
две небольшие молекулы РНК, которые не кодируют ни-
какой информации и обладают двухспиральной структу-
рой. Эти короткие РНК прочно связываются с РНК-акти-
вируемой протеинкиназой, что ингибирует ее активность.
В цикле репликации вируса Эпштейна-Барр также есть
такие короткие РНК, которые защищают вирус от
действия интерферона.
76
3.4. Система интерферона
CQ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Букринская, АТ. Молекулярные основы патогенности
вирусов / А.Г. Букринская, В.М. Жданов. М.: Медицина,
1991. 256 с.
Волкова, МА. Основные представления об интерферо-
нах / М.А. Волкова // Гематол. и трансфузиол. 1999. Т. 44,
№ 4. С.32-36.
Ершов, Ф.И. Система интерферона в норме и патологии /
Ф.И. Ершов. М.: Медицина, 1996. 239 с.
Тарасишин, ЛА. Взаимодействие рецептор-антирецеп-
тор при вирусных инфекциях / Л.А. Тарасишин // Моле-
кул.-генет., микробиол. и вирусол. 1997. № 4. С. 12-15.
Хаитов, Р.М. Современные представления о защите ор-
ганизма от инфекции / Р.М. Хаитов, Б.В. Пинегин //
Иммунология. 2000. № 1. С. 61-64.
Сапп, A.J. Principles of molecular virology / A.J. Cann.
San Diego etc.: Academic Press, 1997. 310 p.
How cells respond to interferons / G.R. Stark [et al.] //
Annual Rev. Biochem. 1998. V. 67. P. 227-264.
Mathews, M.B. Viruses and the protein synthesis machi-
nery of the cell: offence, defense and dependence /
M.B. Mathews // Molecular Aspects of Host-Pathogen
Interaction / Ed. by M.A.McCrae, J.R.Saunders, C.J.Smyth,
N.D.Stow. Cambridge: University Press, 1997. P. 211-236.
Mettenleiter, T.C. Brief overview on cellular virus receptor /
T.C. Mettenleiter // Virus Res. 2002. V. 82, № 1-2. P. 3-8.
Глава £_______________________________________
ВИРУСОПОДОБНЫЕ ИНФЕКЦИОННЫЕ
АГЕНТЫ
4.1. САТЕЛЛИТЫ И ВИРОИДЫ
Могут ли существовать вирусы с геномами раз-
мером в 240 нуклеотидов? А могут ли существо-
вать инфекционные агенты вообще без генома?
Если первое еще можно себе представить, то ги-
потеза о существовании инфекционных аген-
тов без генома вроде бы подрывает основы основ
молекулярной биологии. Как это ни странно, и
те и другие агенты существуют и вызывают за-
болевания растений, животных и человека.
В последние годы все чаще говорят о сател-
литах, вироидах и прионах. Это необычные ин-
фекционные агенты, которые характеризуются
тем, что обладают очень маленьким геномом, а
в случае прионов - не обладают им вообще.
Сателлиты (сателлитные вирусы, сател-
литные РНК) - это маленькие молекулы РНК,
которые абсолютно нуждаются для своего
размножения в присутствии в клетке вируса,
выступающего в качестве вируса-помощника.
Таким образом, даже вирусы имеют своих па-
разитов. Большинство сателлитов ассоцииро-
ваны с вирусами растений, но некоторые из
них ассоциированы с бактериофагами или ви-
русами животных. Примером последних мо-
гут служить аденоассоциированные вирусы,
которые, как следует из названия, сопутству-
ют аденовирусам.
Типичные свойства сателлитов:
• геном сателлитов (одноцепочечная РНК)
имеет размер около 500-2000 нуклеотидов;
• они вызывают специфические проявле-
ния заболеваний у растений, которые не обна-
руживаются при инфекции тех же хозяев
только вирусами-помощниками;
• геномы сателлитов по первичной структу-
ре не похожи на геномы вирусов-помощников.
78
4.1. Сателлиты и вироиды
Вироиды - это очень маленькие (200-400 нуклеотидов)
палочкообразные молекулы РНК, которые обладают ха-
рактерной вторичной структурой (рис. 4.1).
Левый Центральный Правый
терминальный консервативный терминальный
домен Область домен Вариабельная домен
патогенности область
-------------CC-CCGG--------------
GGUGGCC
Рис. 4.1. Схематическая структура молекулы вироидной РНК
Они не имеют капсида и оболочки и состоят только из
одной молекулы нуклеиновой кислоты. Вироиды вызыва-
ют заболевания растений и отличаются от сателлитов по
ряду характеристик (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Характеристика сателлитов и вироидов
Характеристи ка Сателлиты Вироиды
Для репликации необходим вирус-помощник Да Нет
Геном кодирует белки Да Нет
Геном реплицируется при по- мощи: ферментов виру- са-помощника РНК-полимера- зы клетки-хо- зяина
Место репликации То же, что и ви- руса-помощника Ядро
Первым открытым и наиболее изученным вироидом
является вироид, вызывающий веретеновидность клубней
картофеля. Вироиды не кодируют никаких белков и реп-
лицируются при помощи РНК-полимеразы клетки-хозяи-
на. Детали репликации еще до конца не выяснены, но по-
хоже, что она протекает по механизму «катящегося коль-
ца» с последующим аутокаталитическим расщеплением и
лигированием. Вироиды различаются по первичной
структуре, и это служит основанием для разделения их на
79
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты
те или иные виды. Однако все вироиды несут общую пос-
ледовательность нуклеотидов, которая расположена в
центральной части молекулы и, как полагают, важна для
репликации (см. рис. 4.1).
Неясно, как вироиды вызывают симптомы заболева-
ний, но не вызывает сомнения, что это является результа-
том нарушения нормального метаболизма клетки. Они де-
монстрируют сходство по первичной структуре с некото-
рыми последовательностями в геноме эукариотической
клетки-хозяина, в частности с интроном, расположен-
ным между 5,8S и 25S рРНК. Отсюда предположено, что
вироиды могут нарушать посттранскрипционный процес-
синг РНК-инфицированной клетки.
Большинство вироидов передаются от клетки к клетке
при вегетативном размножении хозяев, т.е. делении инфи-
цированных растений, хотя некоторые могут распростра-
няться и при помощи насекомых-переносчиков или меха-
ническим путем. Поскольку вироиды не имеют преимуще-
ства защитной оболочки, вироидные РНК имеют исключи-
тельный риск деградировать во внешней среде. Однако их
малый размер и высокий процент вторичной структуры в
достаточной степени их защищают, и они способны суще-
ствовать вне клетки-хозяина в течение достаточно долгого
периода, чтобы успеть переместиться в другого хозяина.
Происхождение вироидов загадочно. По одной из вер-
сий, они являются пережитком - примитивным геномом,
сохранившимся с тех времен, когда еще не было ДНК. По
другой гипотезе, вироиды возникли «совсем недавно» и
олицетворяют собой крайнюю степень паразитизма. По-
хоже, что мы никогда не узнаем, какая из этих альтерна-
тив истинна. Ясно одно - вироиды существуют и вызыва-
ют заболевания растений.
К уникальным в своем роде агентам следует отнести ви-
рус гепатита дельта (ВГВ). Он представляет собой молеку-
лу РНК, обладающую свойствами как сателлита, так и
вироида. ВГВ для своей репликации нуждается в вирусе-
помощнике, в качестве которого выступает вирус гепати-
та В (ВГВ). Поэтому неудивительно, что BFD находят
только в клетках, инфицированных ВГВ. Переносится
ВГВ тем же путем, что и ВГВ, извлекая при этом выгоду
80
4.2. Прионы
из наличия защитной оболочки, состоящей из липида и
белка ВГВ. Вирусные препараты, полученные из
ВГВ/ВГВ-инфицированных клеток, содержат гетероген-
ные частицы, которые представляют собой капсид ВГВ,
содержащий ковалентно замкнутую кольцевую РНК ВГВ,
имеющую форму стержня, характерную для всех вирои-
дов. Однако, в отличие от всех других вироидов, РНК ВГВ
кодирует белок - 3-антиген, который является фосфопро-
теином. Считается, что геном ВГВ реплицируется путем
РНК-зависимого синтеза РНК с использованием ДНК-за-
висимой РНК-полимеразы.
Похоже, что ВГВ усугубляет патогенные эффекты ин-
фекции ВГВ. Например, скоротечная форма гепатита (ле-
тальность около 80%) в 10 раз чаще регистрируется в слу-
чае смешанной инфекции по сравнению с моноинфекцией
только ВГВ. Специфической терапии ВГВ не существует,
однако, поскольку он требует для репликации присут-
ствия в клетке ВГВ, его можно контролировать путем вак-
цинации против ВГВ.
4.2. ПРИОНЫ
Терминология. Прионы - это инфекционные агенты,
которые вызывают трансмиссивные спонгиформные (от
«спонги», что в переводе означает губка) энцефалопатии
человека и животных. Среди них: скрейпи овец, губчатая
энцефалопатия крупного рогатого скота (коровье бешен-
ство), трансмиссивная энцефалопатия норок, болезнь
Крейцфельда-Якоба (БКЯ) и куру человека.
Для всех этих заболеваний характерно:
• накопление в мозгу амилоидоподобных образований,
при этом ткань мозга принимает пористую форму наподо-
бие губки;
• полное отсутствие воспалительных явлений.
У больных наблюдаются деменции, потеря координа-
ции движения, конвульсии конечностей. Патологический
процесс протекает медленно, но неизменно заканчивается
летальным исходом. Средства специфической лекарствен-
ной терапии отсутствуют.
Скрейпи - болезнь, известная уже несколько столетий.
Название происходит от английского слова «scrape» - скоб-
81
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты
лить, тереть. Дело в том, что больные животные соскребают
с себя почти всю шерсть. В 1935 г. французские исследова-
тели доказали, что болезнь можно передать от одной овцы к
другой путем прививки. Возможность трансмиссии указы-
вала на существование инфекционного агента.
Скрейпи оставалось заболеванием, известным лишь ве-
теринарам, до 1959 г., когда было замечено, что скрейпи и
куру - родственные болезни. О куру мир узнал двумя го-
дами раньше из работ Гейдушека. Этот исследователь до-
казал, что заболевание, встречающееся у жителей Новой
Гвинеи, связано с ритуальным каннибальским обрядом,
который состоял в поедании мозга умерших родственни-
ков. Инфекционную природу куру Гейдушек продемон-
стрировал, сумев передать заболевание от умершего чело-
века обезьяне. Вскоре Гейдушек показал, что обезьянам
от человека можно передавать и БКЯ.
Сходство проявлений упомянутых выше и других по-
добных заболеваний навело исследователей на мысль о
родственности этих патологий. Сейчас уже известно, что
все эти заболевания могут возникать не только в результа-
те инфекции - описаны спорадические и наследственные
их формы. При этом существенно, что независимо от про-
исхождения заболевания, оно может быть передано здоро-
вому реципиенту инфекционным путем.
Химическая природа прионов. Прионы не задержива-
ются бактериальными фильтрами. Это характерный приз-
нак вирусов. Однако у прионов гораздо больше таких
свойств, которыми вирусы не обладают. Более того, по фи-
зическим свойствам они не соответствуют ни одному из
известных биологических объектов.
• Прионы устойчивы к тепловой инактивации. Инфек-
ционность не исчезает после прогревания до 90°С в тече-
ние 30 мин. Инфекционность падает, но не исчезает сов-
сем даже при автоклавировании (135°С; 18 мин).
• Прионы устойчивы к повреждающему действию ко-
ротковолнового УФ-облучения и ионизирующей радиа-
ции. Такая обработка вызывает инактивацию всех извест-
ных патогенных организмов, поскольку повреждает их ге-
номы. Существует обратная зависимость между размера-
ми молекулы ДНК (мишень) и дозой радиоактивности или
82
4.2. Прионы
УФ-облучения, необходимой для их инактивации. Иначе
говоря, большие молекулы чувствительны к гораздо мень-
шим дозам, чем те дозы, которые губительны для малень-
ких молекул. Эксперименты по облучению агента скрей-
пи показали, что если он и содержит нуклеиновую кисло-
ту, то она не может быть больше 80 нуклеотидов.
• Прионы устойчивы к ДНКазам, РНКазам и многим
другим агентам в условиях, разрушающих нуклеиновые
кислоты и все известные вирусы, сателлиты и вироиды.
• Прионы чувствительны к обработке мочевиной, доде-
цил сульфатом натрия, фенолом и другими химическими
соединениями, денатурирующими белки.
Совокупность приведенных выше свойств (а также
данных табл. 4.2) указывает на то, что исследуемый агент
является, скорее, белком, чем нуклеиновой кислотой или
вирусом. Действительно, единственным компонентом, свя-
занным с инфекционным началом приона, оказался белок
и этот белок получил обозначение РгР80. Биохимическая
очистка патогена скрейпи приводит к препаратам, высоко
обогащенным белком РгР60, и, наоборот, по мере очистки
препаратов РгР60 увеличивается их инфекционность.
Таблица 4.2. Отношение прионов к некоторым химическим
соединениям и ферментам
Вид обработки Концентрация агента Действие на нуклеиновые кислоты Действие на белки Действие на прионы
Гидроксиламин 0,1-0,5мМ + - -
Фенол Насыщенный раствор - + +
Додецилсуль- фат натрия (ДСН) 1-10% — + +
Мочевина 3-8 М — + +
Ионы цинка (Zn2+) 2 мМ + - -
Псорален 10-500 мкг/мл + - -
ДНКаза 100 мкг/мл 4- - -
РНКаза А 0,1-100 мкг/мл + - -
Протеиназа К 100 мкг/мл - + +
Трипсин 100 мкг/мл - + +
83
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты
В 1984 г. С. Прузинер определил последовательность в
15 аминокислот на конце очищенного PrPSc. Это привело
к открытию того факта, что все клетки млекопитающих
содержат ген ргр, который кодирует белок, идентичный
по первичной структуре PrPSc. Этот белок нормальных
клеток принято обозначать РгРс. Таким образом, очищен-
ный инфекционный агент оказался белком, первичная
структура которого закодирована в геноме хозяина.
В отличие от нормальных клеток, инфицированные
прионом клетки содержат только PrPSc. При заражении
экспериментальных животных прионом, как и в случае
других инфекционных агентов, существует зависимость
доза-эффект, которая демонстрирует четкую корреляцию
между количеством PrPSc в инокулюме и продолжитель-
ностью инкубационного периода до развития болезни.
Чувствительность того или иного организма к прионо-
вой инфекции определяется наличием гена ргр. Мутанты,
у которых этот ген отсутствует или поврежден, не спо-
собны воспринимать прионовую инфекцию.
В настоящее время установлено существование, по
крайней мере, 15 различных штаммов РгР80 (с идентичной
первичной структурой этого белка, но различающихся по
величине инкубационного периода развития болезни).
Прионовая гипотеза является революционной и зако-
номерно была встречена поначалу многими скептически.
Хотя свидетельства в ее пользу постоянно накапливаются,
есть данные, которые ей противоречат. Например, данная
гипотеза очень трудно сочетается с существованием при-
оновых штаммов.
В течение многих лет исследования спонгиформных
энцефалитов тянулись чрезвычайно медленно, потому что
каждый эксперимент отнимал по меньшей мере один год.
С началом молекулярно-биологического этапа эти иссле-
дования превратились в быстро прогрессирующую об-
ласть науки.
Однако пока рациональная терапия заболеваний, вы-
званных прионами (как и заболеваний, вызванных сател-
литами и вироидами), не разработана. Привычная страте-
гия борьбы с вирусными инфекциями, основанная на ле-
84
4.2. Прионы
карственных препаратах и вакцинах, не имеет в случае
этих необычных агентов никакого эффекта. Ясно, что пе-
ред тем как будут найдены способы лечения прионовых
патологий, необходимо всестороннее и доскональное изу-
чение химии и биологии прионовых белков.
Как же может клеточный белок, безобидный в норме,
вызывать болезнь? Никаких химических различий, в том
числе в первичной структуре, между РгРс и прионом не бы-
ло обнаружено. На основании этих данных было предполо-
жено, что фундаментальное отличие между инфекционной
формой приона (РгР^) и непатогенной эндогенной формой
(РгрС) скрыто в конформации этих белковых молекул.
В настоящее время считается доказанным, что во вторич-
ной структуре РгРс преобладает а-спираль. Прион, напро-
тив, имеет преимущественно складчатую p-структуру. Бы-
ло предположено, что молекула РгРс, взаимодействуя с
прионом, сама превращается в прион (рис. 4.2). Это приво-
дит к амплификации приона и исчезновению пула белка-
предшественника. Процесс носит характер цепной реакции.
РгРс +
РгРс РгРс
Функция не
известна
PrPSl
PrPsc I prPs<
Рис. 4.2. Молекулярная биология прионов
85
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты
Очень редко имеет место спонтанное перерождение мо-
лекулы РгРс в прион. В принципе такая трансформация
(рис. 4.3) энергетически выгодна, однако кинетически она
сильно затруднена из-за большого активационного барье-
ра, препятствующего самопроизвольному превращению
белка РгРс в белок PrPSc. Вот почему самопроизвольные
формы прионовых заболеваний чрезвычайно редки (при-
близительно один случай на 1 000 000 человек). Тем не ме-
нее они имеют место и являются, как полагают, следстви-
ем соматической мутации в гене ргр. Понятно, что мута-
ция не задевает структурную часть гена, кодирующую
первичную структуру белка. Мутация понижает энергию
активации на пути перехода РгРс в PrPSc, что делает появ-
ление PrPSc в организме статистически вероятным.
Суммируем факты, которые согласуются с гипотезой
приона:
• при всех прионовых заболеваниях наблюдается сверх-
продукция белка PrPSc;
• животные, которые в результате мутации не способ-
ны к образованию в организме белка РгРс, проявляют аб-
солютную невосприимчивость к прионовой инфекции;
• увеличение экспрессии гена ргр, напротив, способ-
ствует возникновению заболеваний.
Итак, белок-предшественник приона РгРс является
нормальным клеточным белком, функция которого пока
Уровень свободной энергии
Рис. 4.3. Энергетическая схема реакции
трансформации белка РгРС в прион
86
4.2. Прионы
не известна. В инфекционного агента РгР80 он превращает-
ся в результате любого из двух событий: а) при контакте с
прионом и б) спонтанно (крайне редко). В обоих случаях при
этом происходит только изменение конформации молекулы.
Уникальная особенность этих заболеваний состоит в
том, что они могут возникать не только в результате ин-
фекции. Известны спорадические и наследственные фор-
мы таких патологий. Причем независимо от происхожде-
ния заболевания оно может быть передано инфекционным
путем. Таким образом, мы как бы имеем дело с самоза-
рождением инфекции.
Согласно современным представлениям, прион - осо-
бая изоформа нормального клеточного белка, отлича-
ющаяся от него плохой растворимостью и склонностью к
агрегации, которая и является причиной образования
амилоидов в тканях мозга.
Прион, попадая в клетку или спонтанно в ней возникая,
способствует путем белок-белковых взаимодействий прев-
ращению клеточной формы РгРс в форму PrPSc. В целом
процесс трансформации напоминает цепную реакцию.
Существование наследственных форм прионовых забо-
леваний в рамках этой концепции может объясняться по-
вышенной способностью «мутантных» белков к спонтан-
ному превращению в прионовую форму.
Все перечисленные факты полностью согласуются с ги-
потезой о белковом материальном носителе прионовых за-
болеваний. Животные, лишенные гена ргр, не заболевают
просто потому, что их клетки не содержат предшественни-
ка, способного к конформационной перестройке. При уве-
личении количества молекул этого белка должна возрас-
тать вероятность спонтанного перехода какой-либо из мо-
лекул в патогенную форму. Пониженная инфекционность
чужого приона при межвидовом заражении может объяс-
няться ухудшенной способностью белка PrPSc передавать
свое патогенное состояние белку РгРс, несколько отлича-
ющемуся от него по первичной структуре.
При всей привлекательности гипотезы приона есть
факты и наблюдения, которые с ней пока не согласуются.
Например, одно из наиболее удивительных свойств прио-
нов - это существование различных штаммов (при неиз-
87
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты
менной первичной структуре!). Каждый штамм у генети-
чески однородных (линейных) животных вызывает забо-
левание, отличающееся по продолжительности инкубаци-
онного периода и некоторым другим параметрам. Сущест-
вование различных штаммов было подтверждено биохи-
мически. Оказалось, что различные штаммы прионов не-
сколько различаются по своей вторичной структуре.
В настоящее время установлена первичная структура
прионов, изолированных из многих организмов. Она ока-
залась высококонсервативной. У разных видов млекопи-
тающих прион лишь незначительно отличается по пер-
вичной структуре. Тем более удивительным является
факт наличия межвидовых барьеров на пути передачи.
Долгое время изучение прионов представляло исклю-
чительно теоретический интерес. Однако в конце прошло-
го века проблема прионов приобрела существенное прак-
тическое значение в связи со вспышками соответствую-
щих эпизоотий среди сельскохозяйственных животных в
некоторых европейских странах, а также с появлением
наблюдений о возможности передачи этих заболеваний от
животных к человеку.
В заключение следует отметить, что феномен прионов
распространен в природе шире, чем это считалось до недав-
них пор. В последнее время появились данные о существова-
нии прионов у дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Некото-
рые их нехромосомно наследуемые детерминанты имеют
свойства, полностью укладывающиеся в прионовую модель.
Если у млекопитающих заболевания, вызываемые при-
онами, представляют собой пример молекулярных пато-
логий, то вопрос о том, является ли возникновение прио-
нов болезнью дрожжей или их существование имеет для
дрожжей биологический смысл, остается пока открытым.
Дело в том, что переход предшественников прионов в при-
оны изменяет фенотип клетки, при этом расширяется на-
бор азотсодержащих соединений, которые клетка может
ассимилировать, что приводит к увеличению ее адаптив-
ных возможностей.
В свете новых данных прионы можно определить как
белки, способные через взаимодействие друг с другом пе-
редавать свое конформационное состояние от одной моле-
88
4.2. Прионы,
кулы к другой. В этом случае определение «прионы» мо-
жет быть распространено и на соответствующие белки
дрожжей и подобные белки других организмов, которые,
несомненно, будут еще открыты в будущем.
БЭ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Завалишин, ИЛ. Прионы и прионные болезни /
И.А. Завалишин, И.Е. Шитикова, Т.Д. Жученко // Клин,
микробиол. и антимикроб, химиотерапия. 2000. Т. 2, № 2.
С.12-19.
Орлякин, БТ. Структура и биология прионов (обзор) /
Б.Г. Орлянкин // С.-х. биол. Сер. биол. животных. 1998.
№ 2. С. 46-58.
Prusiner, S.B. Prions / S.B. Prusiner // Proc. Nat. Acad.
Sci. USA. 1998. V. 95, № 23. P. 13363-13383.
The Viroids / Ed. by T.O. Diener. New York: Plenum
Press, 1987.
Глава _____________________________________
ТЕРАПИЯ И ПРОФИЛАКТИКА
ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ
5.1. СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ
ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ
К антивирусным препаратам относятся пре-
параты, обладающие этиотропным эффектом.
Контроль вирусных инфекций включает сле-
дующие способы (табл. 5.1):
• специфический, достигаемый с помощью
вакцин;
• неспецифический, когда стимуляция ре-
зистентности организма достигается с по-
мощью интерферона, его индукторов и имму-
номодуляторов ;
• химический - при использовании химио-
препаратов, избирательно подавляющих ре-
продукцию вирусов.
Каждый из перечисленных способов имеет
свои достоинства и недостатки. Так, вакцины,
обладая максимальной эффективностью и
длительностью защиты, отличаются узкой
направленностью и пригодны в основном для
Таблица 5.1. Характеристика способов контроля
вирусных инфекций
Тип контроля Препа- раты Эффектив- ность Длитель- ность эффекта Спектр актив- ности
Специ- фический Вакцины Высокая Длитель- ный Узкий
Неспеци- фический Интерфе- рон, имму- номодуля- торы От средней до высокой Кратковре- менный Очень широ- кий
Химиче- ский Химио- препараты От низкой до средней Кратковре- менный Узкий
90
5.2, Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
профилактики. Напротив, интерферон, характеризую-
щийся универсально широким спектром действия, приго-
ден для терапии и менее эффективен в качестве средства
профилактики. Еще в большей мере это относится к химио-
препаратам, для которых характерны, за редким исключе-
нием, узкая направленность действия и кратковременный
эффект.
5.2. ВАКЦИНОТЕРАПИЯ
И ВАКЦИНОПРОФИЛАКТИКА
5.2.1. Принцип вакцинации
Существуют две принципиально различные стратегии
борьбы с патогенными вирусами: упреждение инфекции и
лечение уже развившегося заболевания. Для упреждения
инфекции полагаются на личную и общественную гигиену
(например, снабжение чистой питьевой водой и своевре-
менное удаление нечистот, стерилизация медицинских
инструментов и т.д.) и на вакцинацию, которая заставляет
иммунную систему человека сражаться с проникшими в
организм вирусами. Важно отметить, что поскольку боль-
шинство повреждений клеток во время вирусных инфек-
ций происходит очень рано (часто еще до появления кли-
нических симптомов заболевания), это очень усложняет
своевременную диагностику и последующее лечение ви-
русной инфекции. Отсюда следует, что профилактика ви-
русных инфекций более предпочтительна, чем их лечение.
Для создания эффективных противовирусных вакцин
важно не только понимать механизмы иммунного ответа
на вирусную инфекцию, но и хорошо представлять себе
стадии вирусной репликации, которые могут являться
подходящими мишенями для иммунной атаки. Чтобы
быть эффективными, вакцины должны стимулировать в
организме как можно большее число защитных механиз-
мов. На практике принцип вакцинации заключается в
том, чтобы заранее снабдить организм информацией о па-
тогене и подготовить его иммунную систему таким обра-
зом, чтобы при атаке вируса на вакцинированный субъект
(индивидуум), мощный (так называемый вторичный) им-
мунный ответ привел к быстрой элиминации вируса из ор-
91
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
ганизма (в идеале еще до развития заболевания). Образно
говоря, речь идет о своеобразном «минировании» организ-
ма на случай атаки его со стороны того или иного вируса.
Следует отметить, что для упреждения эпидемии не
обязательно надо стремиться к 100% -ной вакцинации на-
селения. В случае, если достаточно большая часть населе-
ния провакцинирована, развивается групповой иммуни-
тет, благодаря которому цепочки передачи вируса обрыва-
ются до возникновения эпидемической вспышки.
Атрибуты «идеальной» вакцины:
• способность обеспечить у иммунизированного субъ-
екта (в случае его заражения) иммунный ответ, достаточ-
ный для предохранения от заболевания;
• долговременная, а в идеале - пожизненная, защита
от инфекции;
• безопасность (вакцинация сама по себе не должна
приводить к заболеванию);
• низкая стоимость.
5.2.2. Типы вакцин
Живые (аттенуированные) вирусные вакцины. Суще-
ствуют три основных типа вакцин: живые, убитые и суб-
клеточные (субъединичные). Стратегия использования
живых вакцин состоит в том, что с целью стимулирования
иммунного ответа без развития самого заболевания в орга-
низм вводится вирус со сниженной патогенностью.
В качестве вакцинных штаммов могут применяться
циркулирующие в природе вирусы. Используя такой ви-
рус, Эдвард Дженнер в 1798 г. осуществил успешную им-
мунизацию против оспы, что ознаменовало начало успеш-
ной борьбы против инфекционных заболеваний, независи-
мо от их природы - вирусной или бактериальной. Э. Джен-
нер применил в качестве иммунизирующего начала вирус
коровьей оспы. Этот вирус, будучи иммунологически
родственным вирусу натуральной оспы, все же достаточно
отличается от него, вследствие чего не может вызвать у
вакцинированного человека серьезного заболевания.
Часто, для того чтобы вирус не смог вызвать заболева-
ния, его аттенуируют (ослабляют). Ослабленным он стано-
92
5.2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
вится после пассажей через организм какого-либо живот-
ного, во время чего он мутирует и становится менее виру-
лентным для человека. Вирус коровьей оспы можно рас-
сматривать как ослабленный вирус натуральной оспы, по-
лучившийся естественным путем. Основным преимущест-
вом живых вирусных вакцин является то, что они активи-
руют все компоненты иммунной системы, вызывая сба-
лансированный ответ: системный и местный, причем
каждый из них состоит из гуморального и клеточного от-
ветов. Это особенно важно для инфекций, при которых
ключевую роль играет клеточный иммунитет, а также для
инфекций слизистых оболочек, при которых необходим
как местный, так и системный иммунитет.
Живые вирусные вакцины обладают высокой иммуно-
генностью и индуцируют длительный иммунитет. Они ха-
рактеризуются сравнительно низкой стоимостью и лег-
костью введения пациентам. Однако ослабленный вирус -
все-таки живой и, следовательно, сохраняет способность
изменяться. Он может снова мутировать таким образом,
что его вирулентность для человека возрастет. К сожале-
нию, несмотря на интенсивные попытки, до сих пор не
предложен универсальный метод, согласно которому
можно быстро и надежно аттенуировать любой вирус.
При получении живой вакцины не исключена вероят-
ность загрязнения ее другими, возможно, патогенными
вирусами. Именно такой случай произошел в 1960 г. с
вакциной против полиомиелита. Оказалось, что эта вак-
цина контаминирована живым вирусом SV-40 (вакуоли-
зирующий вирус обезьян).
Для полиовирусной вакцины восстановление вирулент-
ности вакцинного вируса наблюдается чрезвычайно редко -
примерно в одном случае на 106-107 иммунизаций. Как
правило, такие случаи имеют место с субъектами, входя-
щими в группу риска, например с беременными или обла-
дающими дефектной иммунной системой. Еще одна по-
тенциальная сложность заключается в возможности раз-
вития в результате вакцинации персистентной инфекции.
Например, описаны случаи выделения из лимфоцитов лю-
дей с нормальной иммунной системой спустя 6 лет после
иммунизации вируса краснухи. Наконец, нельзя не отме-
93
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
тить, что для некоторых вакцинных вирусов (вирус кори,
например) серьезной проблемой является их пониженная
стабильность. Необходимость хранения и транспортиров-
ки таких вакцин при пониженной (4°С) температуре огра-
ничивает их применение, особенно в регионах с жарким
климатом.
Несмотря на перечисленные трудности, вакцинация
против патогенных вирусов - одно из крупнейших дости-
жений XX столетия. При этом большинство удач обуслов-
лено применением живых вакцин. Особого упоминания
заслуживает ситуация с натуральной оспой. В мае 1980 г.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) офици-
ально декларировала, что натуральная оспа побеждена.
Таким образом, первое вирусное заболевание исчезло с’
лица Земли!
Следует отметить, что хотя упреждение инфекции при
помощи профилактической вакцинации в подавляющем
большинстве случаев является предпочтительной стратеги-
ей, в некоторых случаях важна и вакцинация после случив-
шегося заражения. Для иллюстрации можно привести при-
мер с вирусом бешенства. Развитие инфекции может быть
столь длительным, что появляется время (возможность)
при помощи «вакцинации вдогонку» индуцировать в орга-
низме эффективный иммунный ответ и спасти пациента.
Живые рекомбинантные вакцины. В настоящее время
генно-инженерная техника позволяет вводить в геном то-
го или иного аттенуированного вакцинного штамма виру-
са ген, кодирующий белок неродственного патогенного
вируса. После инъекции такого рекомбинатного вируса в
организм он реплицируется и экспрессирует чужеродный
антиген в количествах, достаточных для индукции специ-
фического иммунного ответа на патогенный вирус. В ка-
честве вектора при реализации такого подхода можно ис-
пользовать многие вирусы, но на практике наиболее часто
применяют геном вируса осповакцины. Этот вирус уже
использовался для вакцинации миллионов людей по все-
му миру во время кампании по ликвидации оспы и дока-
зал свою безопасность и эффективность.
Убитые (инактивированные) вакцины. Такие вакцины
приготовляют путем инактивации вируса формалином
94
5.2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
или некоторыми другими денатурирующими агентами.
Получаемые вакцины неинфекционны и поэтому сравни-
тельно безопасны. Вместе с тем они обладают меньшей им-
муногенностью, и по этой причине для индукции выра-
женного иммунитета приходится применять многократ-
ную иммунизацию повышенными дозами вакцины.
Кроме того, по сравнению с живыми, убитые вакцины бо-
лее дороги в производстве.
Необходимо подчеркнуть, что не из всех вирусов мож-
но приготовить инактивированную вакцину, поскольку
часто (например, в случае вируса кори) процедура денату-
рации вируса приводит к потере им иммуногенности. Не
следует забывать, что все убитые вирусные вакцины со-
держат вирусные нуклеиновые кислоты, которые в ряде
случаев сами по себе могут быть причиной инфекции (осо-
бо это актуально для вирусов, чьи геномы представлены
позитивной РНК).
Субклеточные вакцины. Вакцины новейших поколе-
ний, как правило, представляют собой не целые вирионы
(живые или убитые), а их компоненты. Причем наличие
этих компонентов в вакцине (хотя и не достаточно для раз-
вития самой вирусной инфекции) достаточно для индук-
ции иммунитета. Достоинством таких вакцин является
то, что они совершенно безопасны. К сожалению, пока эти
вакцины являются самыми дорогостоящими из всех ти-
пов вакцин. Кроме того, основными проблемами техни-
ческого характера, связанными с субклеточными вакци-
нами, являются сравнительно слабая их иммуногенность
и потребность в адьювантах.
Вирусные антигены для субклеточных вакцин, как
правило, получают путем клонирования и экспрессии со-
ответствующих генов в клетках Е. coli или дрожжей. Для
использования в качестве вакцины интересующий белок
экстрагируют из клеточных лизатов, затем концентриру-
ют и очищают. Из вошедших в практику единственным
примером такой вакцины пока остается вакцина против
вируса гепатита В.
В последние годы возник большой интерес к синтети-
ческим вакцинам. Такие вакцины содержат искусственно
синтезированные короткие пептиды, которые имитируют
небольшие участки оболочки вириона и способны вызы-
95
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
вать образование антител против этого вируса. Несмотря
на безусловную перспективность синтетических вакцин,
ни одна из них еще не рекомендована для практического
использования.
ДНК-вакцины. Уже более 10 лет существует и весьма
интенсивно развивается направление в вакцинологии, ос-
нованное на введении в организм не белков, а нуклеино-
вых кислот, кодирующих эти белки. Это направление на-
зывают ДНК-вакцинацией и связывают с ним революци-
онные изменения в вакцинологии уже ближайшего
будущего.
В 1993 г. Алмер с соавторами показали, что инъекция
мышам плазмидной ДНК (несущей репортерный вирус-
ный ген) приводит к полноценному иммунному ответу,
т.е. образованию антител и цитотоксических Т-лимфоци-
тов, и обеспечивает высокий уровень защиты мышей от
последующей вирусной инфекции.
Исследования в данной области нарастают лавинооб-
разно. Новый подход к иммунизации удивительно прост,
дешев и, похоже, универсален. Используя один и тот же
плазмидный или вирусный вектор, можно создавать раз-
личные вакцины, просто меняя последовательность ДНК,
кодирующую антиген. Отпадает сложная и дорогостоя-
щая процедура очистки белков, получаемых методами
генной инженерии. Для тропических стран важно то,
что ДНК, как известно, стабильна при комнатной темпе-
ратуре.
Надежно установлено, что вводимая в организм ДНК
не встраивается в геном хозяина, а длительно существует
в свободном состоянии. Если при обычной вакцинации ан-
тиген вводится в организм сразу в большом количестве и
существует в нем сравнительно недолго, то в случае ДНК-
вакцинации небольшие количества антигена длительное
время синтезируются внутри самого вакцинируемого ор-
ганизма.
В настоящее время проходят клинические испытания
ДНК-вакцины против ВИЧ, вируса гриппа, вируса прос-
того герпеса (1-го типа) и некоторых других вирусов чело-
века и животных.
96
5.2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
5.2.3. Вакцины, находящиеся в употреблении
в настоящее время
Корь. Вакцина содержит живой аттенуированный ви-
рус, размноженный в культуре фибробластов человека.
Создана в 60-х годах XX в. Широкое использование этой
вакцины привело к практически полному исчезновению
кори в цивилизованных странах. В этих странах вакцину
вводят всем детям на втором году жизни. Однако в разви-
вающихся странах (где корь еще распространена) многие
дети успевают инфицироваться раньше (в течение первого
года жизни), что часто приводит к серьезным заболевани-
ям. Отсюда важно проводить вакцинацию как можно
раньше. Сложность состоит в том, что, если вакцина вво-
дится слишком рано (до годовалого возраста), то ее эффек-
тивность резко падает из-за интерференции со стороны
предсуществующих материнских антител.
Свинка. Живая аттенуированная вакцина против свин-
ки используется уже более 40 лет. В большинстве разви-
тых стран она вводится совместно с вакциной против кори
и краснухи на втором году жизни.
Краснуха. Как и предыдущие вакцины, содержит жи-
вые вирусы. Обычно вирус краснухи вызывает умеренно
выраженную лихорадку. Однако если инфекция протека-
ет во время беременности, внутриутробное развитие мла-
денцев нарушается. В США вакцинации подвергаются все
дети второго года жизни, но в Англии до сих пор вакцини-
руют только девушек в возрасте 14-15 лет.
Полиомиелит. В широком употреблении находятся
сейчас две высокоэффективные вакцины, содержащие все
три иммунологических типа полиовирусов:
• убитая вирусная вакцина Дж. Солка. С 1954 г. она ис-
пользуется в основном в скандинавских странах;
• живая оральная вакцина А. Сэбина. С 1957 г. она
принята в большинстве стран мира. Вакцину выпускают в
жидком виде и форме конфет-драже.
Репродукцию вируса для приготовления вакцин прово-
дят в культуре почечной ткани макак-резус или африкан-
ских зеленых мартышек.
Бешенство. Пока не созданы безопасные для человека
аттенуированные штаммы вируса бешенства. Использую-
7 Зак. 474.
97
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
щиеся вакцины представляют собой высушенную суспен-
зию мозговой ткани кроликов, овец или крыс, содержа-
щую химически инактивированный вирус. Вакцину пе-
ред использованием разводят дистиллированной водой и
сразу же вводят подкожно. Хранить разведенную вакцину
запрещено. При применении такой вакцины нередко от-
мечаются реакции гиперчувствительности на миелин, со-
держащийся в препаратах, поэтому в последнее время эта
вакцина заменяется на аналогичную, но приготовленную
с использованием культуры ткани человека (в частности
клеток амниона).
Вакцины против бешенства применяют в двух случаях:
• для профилактики после заражения, последовавшего
в результате укуса бешеного животного. Курс вакцинации
состоит из 5-6 внутримышечных инъекций, начиная со
дня заражения;
• для профилактики здоровых лиц, которые подверга-
ются риску заразиться (ветеринарные работники, персонал
лабораторий и т.д.). Схема вакцинации включает две дозы
с интервалом в месяц и одну повышенную дозу через год.
Клещевой энцефалит. Вирус, полученный из тканевой
культуры фибробластов куриного эмбриона, убивают фор-
малином. Препараты выпускают в жидком виде или лио-
фильно высушенном. Вакцину вводят подкожно (сухую -
после разведения водой).
Грипп. Причиной периодически повторяющихся эпи-
демий гриппа является быстрая вариабельность структу-
ры гликопротеидов, входящих в состав оболочки вириона.
В принципе, антитела против вирусной нейраминидазы и
гемагглютенина должны были бы защищать организм хо-
зяина от повторной инфекции. Однако из-за быстрой ан-
тигенной изменчивости вируса, вакцины, содержащие ан-
тигены, соответствующие тем штаммам, которые в дан-
ный момент атакуют человеческое сообщество, приходит-
ся нарабатывать каждый раз заново. Долгое время для
профилактики гриппа применяются живые вакцины.
Живая противогриппозная вакцина представляет собой
высушенную аллантоисную жидкость, взятую из зара-
женных вирусом куриных эмбрионов. Тип вируса подби-
рается с учетом эпидемиологической ситуации. Препара-
98
5,2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
ты могут выпускаться в виде моно- и дивакцин (например,
включающих вирусы А и В). Эти вакцины разрешены для
интраназального или орального применения, начиная с
трехлетнего возраста.
В настоящее время с целью снижения токсичности раз-
работана субъединичная вакцина. Она содержит частично
очищенные поверхностные антигены (нейраминидазу и
гемагглютенин) вирусов гриппа А и В и менее токсична,
чем вакцина из целого вируса. Следует отметить, что име-
ющиеся как субъединичные, так и цельновирусные вак-
цины против вируса гриппа обеспечивают только частич-
ную защиту от этого патогена.
Во многих странах противогриппозной вакцинации
подвергают только людей, входящих в группу риска. Это -
престарелые, кардиологические больные и пациенты с
иммунодефицитами. Хотя, как уже отмечалось, защита у
этих пациентов от заболевания гриппом только частичная,
однако тяжесть инфекции при этом резко понижается.
Гепатит А. Вакцина против гепатита А приготавлива-
ется из формалин-инактивированного вируса, выращен-
ного в культуре ткани. Высокие уровни нейтрализующих
антител индуцируются при двукратном введении вакци-
ны с месячным перерывом. Вакцина особо рекомендуется
для лиц, посещающих страны, которые ранее называли
«странами третьего мира».
Гепатит В. В широком употреблении имеются две суб-
клеточные вакцины - сывороточная и рекомбинантная.
Обе вакцины содержат очищенные препараты поверхност-
ного антигена вируса гепатита В. Сывороточную вакцину
получают из белка оболочки вируса, изолированного из сы-
воротки хронически инфицированных людей - носителей
вируса гепатита В. У таких людей этот белок в избытке син-
тезируется инфицированными гепатоцитами и секретиру-
ется в кровь. Специальные исследования показали, что три
внутримышечные инъекции в течение 6 мес. обеспечивают
95% -ную защиту от последующего заражения.
Что касается рекомбинантной вакцины, следует отме-
тить, что для нее поверхностный антиген получают из
дрожжей, где его экспрессия достигается при клонирова-
нии рекомбинантной плазмиды, содержащей ген поверх-
99
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
костного белка вируса гепатита В. Интересно, что проду-
цируемый дрожжами антиген, очевидно, не гликозилиро-
ван. Тем не менее он достаточно иммуногенен. После раз-
рушения дрожжевых клеток антиген очищают с помощью
ультрацентрифугирования в комбинации с иммуноаф-
финной хроматографией. Ранее эту вакцину рекомендова-
ли для группы риска, в частности, для младенцев, рож-
денных матерями - носителями вируса гепатита В, медра-
ботников, гомосексуалов и наркоманов. Однако с 1995 г.
на Западе вакцина введена в обязательную практику для
иммунизации всех детей в 6-, 10- и 14-недельном возрасте.
Основные характеристики упомянутых выше, а также
и других вакцин, разрешенных к применению для профи-
лактики и терапии вирусных заболеваний, приведены
в табл. 5.2.
Таблица 5.2. Некоторые из разрешенных к применению
антивирусных вакцин
Заболевание Способ введения вакцины* Вакцина
живая убитая субъ- единичная
Бешенство в/м +
Гепатит А в/м + +
Гепатит В в/м ИЛИ ПК +
Грипп в/м +
Желтая лихорадка ПК +
Клещевой энцефалит ПК + +
Корь+свинка+краснуха в/м +
Опоясывающий лишай в/м +
Полиомиелит о или в/м + +
Сокращения: в/м - внутримышечно; о - орально; пк - подкожно.
100
5.2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика
Пассивная иммунизация. Пассивная иммунизация
заключается в «переносе» уже имеющегося иммунитета
от донора к другому организму путем пересадки специфи-
ческих антител. Эти антитела получают обычно из сыво-
ротки доноров путем дифференциального осаждения
иммуноглобулинов охлажденным этанолом. Иммуногло-
булины, выделенные из иммунных индивидуумов, можно
использовать для профилактики вирусных инфекций у
лиц, заразившихся, но не имеющих соответствующего
иммунитета. Эти антитела связываются с внеклеточными
вирусными частицами, блокируя тем самым стадию про-
никновения их в клетку-хозяина. Защитный эффект та-
кой процедуры кратковременен (до 3 мес.) и определяется
временем, в течение которого антитела метаболизируют
в организме.
Иммунизация «нормальными» иммуноглобулинами.
В ряде случаев для профилактики вирусных заболеваний
используют препараты иммуноглобулинов, получаемых
из сыворотки крови здоровых (нормальных) доноров. Эти
препараты содержат низкие титры антител к широкому
кругу вирусов человека и используются для профилакти-
ки гепатита А, энтеровирусных инфекций (в неонаталь-
ном периоде), парвовирусных инфекций, СПИДа (у ВИЧ-
инфицированных младенцев).
Иммунизация специфическими иммуноглобулинами.
Иммуноглобулины могут быть получены из сыворотки от-
дельных индивидуумов, которые имеют высокие титры
антител к конкретному вирусу. Такие специфические им-
муноглобулины необходимы как для профилактики, так
и для терапии ряда вирусных заболеваний.
Иммуноглобулины против вируса опоясывающего ли-
шая используют для профилактики этого заболевания у
детей с иммунодефицитами.
Иммуноглобулины против вируса бешенства использу-
ют для предотвращения заболевания у людей, укушенных
бешеными животными.
Иммуноглобулины против респираторно-синци-
тиального вируса применяют для лечения респираторно-
синцитиальной вирусной инфекции у новорожденных
младенцев.
101
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
5.3. КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
ИНТЕРФЕРОНА И ЕГО ИНДУКТОРОВ
Интерферон. Существующие медицинские препараты
интерферона делятся: по типу активного компонента - на
а-, 0- и у-интерфероны; по способу получения и, следова-
тельно, времени создания и начала клинического приме-
нения - на природные (или интерфероны первого поколе-
ния) и рекомбинантные (или интерфероны второго поко-
ления) (табл. 5.3).
Таблица 5.3. Применяемые препараты интерферона
Тип интерферона Препарат
Природные интерфероны: а-интерферон Человеческий лейкоцитарный интерферон, виллферон, лейкин- ферон, эгиферон
Р-интерферон Фибробластный интерферон чело- века, ферон
у-интерферон Иммунный интерферон человека
Рекомбинантные интерфероны: а-2а Реаферон, роферон-А, виферон, реальдерон
а-2в Интрон А, инрек
а-2с Берофор
р-интерферон Бетаферон
у-интерферон Гаммаферон
Спектр заболеваний, при которых показано примене-
ние интерферона, можно разделить на три большие груп-
пы: вирусные инфекции (табл. 5.4), болезни злокачест-
венного роста и прочие заболевания.
102
5.3. Клиническое применение интерферона и его индукторов
Таблица 5.4. Эффективность использования интерферона
при терапии некоторых вирусных инфекций
Заболевание Тип интерфе- рона Эффективность применения
Острые и хронические формы гепатитов В и С а, Р и у Снижение смертности. Уменьше- ние интенсивности интоксикации
Генитальный герпес Опоясывающий лишай аир а Сокращение сроков рецидивов Снижение болевых эффектов. Уве- личение продолжительности меж- рецидивных периодов
Герпетические керати- ты и кератоконъюнкти- виты а и Р Снижение тяжести и сокращение продолжительности заболеваний
Острые респиратор- ные вирусные инфек- ции а Ингаляции эффективны для экстренной профилактики, особен- но для групп риска (дети, лица по- жилого возраста). Лечебный эф- фект отмечен при внутримышеч- ном введении младенцам с респира- торно-синцитиальной инфекцией
Цитомегаловирусные инфекции при СПИДе а Профилактика цитомегаловирус- ных пневмоний и гепатитов
СПИД аир Снижается острота течения ин- фекции. Исчезают некоторые сы- вороточные маркеры заболевания. Отмечен положительный эффект в отношении ассоциированной со СПИДом саркомы Капоши
К перечню, представленному в табл. 5.4, можно доба-
вить вирусные осложнения, часто наблюдающиеся при
трансплантации органов и на фоне приема иммунодепрес-
сантов. Применение интерферона такими больными при-
водит к улучшению общего состояния, уменьшению или
снижению симптомов интоксикации и т.д.
Особо следует отметить, что самым эффективным сред-
ством для терапии такого грозного заболевания, как хро-
103
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
нический гепатит С, является разрешенная к применению
с 1998 г. комбинация «рекомбинантный а-интерферон +
виразол » (препарат «Ребетрон»).
Индукторы интерферона. Индукторы интерферона
представляют собой разнородную по составу группу высо-
ко- и низкомолекулярных природных и синтетических со-
единений, объединенных способностью вызывать в орга-
низме образование эндогенного интерферона. Многие со-
единения этой группы обладают противовирусной, анти-
пролиферативной и иммуномодулирующей активностью,
т.е. всеми характерными для интерферона эффектами.
В табл. 5.5 представлены примеры имеющихся в настоя-
щее время нескольких весьма перспективных для меди-
цины индукторов интерферона, пригодных для профи-,
лактики и лечения вирусных инфекций.
Таблица 5.5. Индукторы интерферона, пригодные для клинического
применения
Химическая природа Препарат Показания к применению
Природные соединения А. Низкомолекулярные Производные госсипола Б. Полимеры Двухцепочечная РНК Синтетические соедине- Мегасин, саврац, рагосин, кагоцел гозалидон Ларифан, ридос- тин Амиксин Камедон, нео- вир, циклоферон Полудан Полигуацил Амплиген Грипп, ОРВИ, энтерови- русные инфекции Герпетические инфек- ции, грипп, ОРВИ, бе- шенство Герпетические инфек- ции, грипп, ОРВИ, гепа- тит А ОРВИ, бешенство Герпетические пораже- ния глаз Грипп, бешенство, гепа- тит В СПИД
ния А. Низкомолекулярные Флюореноны Акриданоны Б. Полимеры Поли(А):поли(У) Поли(Г):поли(Ц) Поли(И):поли(Ц)
104
5,3. Клиническое применение интерферона и его индукторов
Изучение эффективности индукторов интерферона при
различных экспериментальных вирусных инфекциях и
при клиническом применении позволило выявить важней-
шее свойство индукторов - универсально широкий диапа-
зон противовирусной активности, а также то, что их актив-
ность, в целом, совпадает с антивирусными эффектами эк-
зогенных интерферонов. При этом наиболее активными
индукторами интерферона зарекомендовали себя очищен-
ная природная двухцепочечная РНК и искусственные
двухцепочечные полинуклеотиды (при обязательном усло-
вии их достаточно высокой молекулярной массы).
Ранее индукторы интерферона применяли главным об-
разом местно, однако в настоящее время есть все основа-
ния предполагать, что в недалеком будущем будет широко
распространено и системное применение этих препаратов.
Наконец следует отметить, что препараты, которые ин-
дуцируют синтез эндогенного интерферона, имеют ряд
преимуществ перед экзогенным интерфероном.
• Индукторы относительно стабильны, дешевы и дос-
тупны. Они не обладают антигенностью.
• Естественный (хотя и стимулированный) синтез эн-
догенного интерферона не вызывает гиперинтерфероне-
мии, которая нередко возникает при введении экзогенных
(особенно рекомбинантных) интерферонов и приводит к
тяжелым побочным явлениям.
• Однократное введение индуктора интерферона обес-
печивает длительную циркуляцию интерферона на тера-
певтическом уровне. Для достижения такого уровня экзо-
генного интерферона требуется многократное введение
высоких его доз, поскольку время полужизни интерферо-
на в крови составляет всего 20-40 мин.
• Широко применяемые сейчас интерфероны (реком-
бинантные) являются препаратами только а-интерферона,
что существенно ограничивает их противовирусные свой-
ства, так как для эффективной противовирусной защиты
необходимо наличие всех трех классов интерферонов, син-
тез которых и вызывается применением индукторов
интерфероногенеза.
В заключение разговора об интерфероне следует подчерк-
нуть, что интерферон является хотя и мощным, однако не
«высокоточным оружием». Образно говоря, это оружие
8. Зак. 474.
105
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
стреляет по площадям. Как следствие - интерфероновая
терапия сопровождается серьезными побочными эффек-
тами (лихорадка, тошнота и другие недомогания). На ос-
новании этого многие исследователи считают, что интер-
ферон никогда не будет широко применяться для лечения
тривиальных вирусных инфекций типа простуды. Однако
для терапии угрожающих жизни заболеваний (например,
эндогенные гепатиты) применение его будет со временем
лишь возрастать.
5.4. ХИМИОТЕРАПИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ
5.4.1. Понятие о химиотерапевтическом индексе
антивирусных препаратов
Химиотерапия вирусных инфекций (ХВИ) - это раздел
вирусологии, основными задачами которого являются по-
иск, испытание и отбор противовирусных лекарственных
средств синтетического или природного происхождения.
В настоящее время эта наука, развивая классический
скрининг препаратов, использует достижения молекуляр-
ной биологии, генетики и биохимии вирусов для разработ-
ки научно обоснованного подхода к решению данной проб-
лемы. В связи с тем что вирусы являются облигатными
внутриклеточными паразитами, основной принцип ХВИ
заключается в избирательном подавлении репродукции
вирусов без существенного нарушения жизненных функ-
ций клетки-хозяина и макроорганизма в целом.
Следует отметить, что это классическое положение
ХВИ в последнее время существенно расширено. К анти-
вирусным химиопрепаратам сейчас многие относят не
только препараты, которые селективно ингибируют от-
дельные этапы вирусной репродукции в клетке, но и виру-
лицидные вещества, инактивирующие внеклеточный ви-
рус, а также вещества, которые влияют на структуры
клетки, принимающие участие в механизмах репродук-
ции вируса. Наконец, к антивирусным химиопрепаратам
часто относят и такие препараты, которые действуют на
зараженные вирусом клетки и приводят к элиминации их
из организма.
106
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Основное требование, которое предъявляется к антиви-
русным препаратам, - специфичность. Именно поэтому
главным показателем клинической пригодности препара-
тов служит их химиотерапевтический индекс (ХТИ).
Химиотерапевтический индекс в его классическом пони-
мании обычно изображается в виде следующей формулы:
Dmt (Dosis maxima tolerata)
ХТИ =------'-------------------—
Dmc (Dosis minima curativa)
Величина частного определяет качество химиопрепара-
та. Дадим пояснения. Чем больше числитель, тем более это
свидетельствует о хорошей переносимости химиопрепара-
та, а значит, и о возможности безопасно повышать его дозу.
Другими словами, высокий числовой показатель числите-
ля - это показатель малой токсичности препарата и, следо-
вательно, ценности его как антивирусного средства.
Знаменатель указывает на минимальную лечебную до-
зу. Нетрудно понять, что здесь благоприятствующее для
оценки препарата значение будет определяться обратным
отношением к числителю: чем меньшая доза необходима
для получения лечебного эффекта, тем выше ценность
препарата. Из всего вышеизложенного следует, что идеаль-
ным химиопрепаратом будет такой, который характери-
зуется большим цифровым показателем в числителе и
очень малым - в знаменателе.
Практика показывает, что соотношение рассматривае-
мых параметров чрезвычайно важно. Нередко из-за резко-
го нарушения в этом соотношении препарат оказывается
негодным, его практически нельзя применять - очень не-
высокая толерантность организма к препарату, определя-
емая небольшой цифрой в числителе, характеризует его
высокую органотропность. С другой стороны, высокий
цифровой показатель в знаменателе указывает на необхо-
димость сильно поднимать дозы для получения терапев-
тического эффекта, что свидетельствует о низком этио-
тропном свойстве препарата.
Справедливости ради следует заметить, что существует
проблема с унификацией критериев активности и токсич-
ности противовирусных соединений. Не вдаваясь в детали
107
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
проблемы, отметим, что различными исследователями па-
раметры, располагающиеся в числителе и знаменателе
формулы ХТИ, рассчитываются по-разному, что несколь-
ко затрудняет сопоставление данных, полученных раз-
личными авторами.
5.4.2. Разработка и испытания противовирусных
препаратов
Как правило, разработка противовирусных препаратов
должна вестись в порядке, который в немного упрощен-
ном виде иллюстрирует рис. 5.1.
Задача начального этапа испытаний - объективно и
точно выявить первичную специфическую противовирус-
ную активность соединения и дать заключение о его перс-
пективной значимости и целесообразности испытаний в
опытах на животных. Практика показала, что наиболее
дешево и быстро можно получить такие данные, исполь-
зуя тканевые культуры.
Рис. 5.1. Схема разработки и испытания противовирусных
препаратов
108
5,4. Химиотерапия вирусных инфекций
Противовирусную активность препаратов в культуре
ткани (КТ) выявляют с помощью тех же тестов, что ис-
пользуются для оценки репродукции вируса: цитопати-
ческий эффект, феномен гемагглютенации, феномен
гемадсорбции, метод флюоресцирующих антител, метод
электронной микроскопии и метод бляшек (негативных
колоний). При этом наиболее часто в последние 20-25 лет
активность препаратов в КТ определяют методом редук-
ции бляшек.
Популярной модификацией метода подавления бля-
шек является методика градиента концентрации исследу-
емого вещества в агаре, которое вносится в лунку, высе-
ченную в центре чашки Петри, с инфицированными клет-
ками. По этой методике можно определять минимальную
активность исследуемого вещества с одновременной оцен-
кой его токсичности для клеток.
Широко используется также дисковый метод подавле-
ния образования негативных колоний, состоящий в том,
что исследуемое соединение вносится в составе фильтро-
вального диска в культуру клеток с агаровым покрытием.
На стадии первичного отбора противовирусных препа-
ратов особую ценность приобретают системы для одновре-
менной оценки большого числа соединений. Описана ме-
тодика исследования противовирусной активности химио-
препаратов с использованием культуры ткани в микро-
объемах. По этой методике культуру клеток выращивают
в пластиковых панелях с 96 лунками, в каждую из кото-
рых вносят по 0,1 мл вируссодержащей среды. После 72 ч
инкубирования культуру клеток микроскопируют для оп-
ределения цитопатического действия (ЦПД). По такой ме-
тодике можно исследовать сразу большое число препара-
тов при небольших расходах питательных сред и изучае-
мых соединений.
Можно упомянуть и один из ускоренных методов оцен-
ки противовирусной активности соединений, который ос-
нован на определении интенсивности включения 3Н-ури-
дина или 3Н-тимидина в нуклеиновые кислоты соответ-
ственно РНК-содержащих или ДНК-содержащих виру-
сов. В суспензию клеток вносят исследуемый вирус и
спустя 30-60 мин распределяют по лункам панелей. Пред-
109
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
варительно в каждую лунку наливают раствор испытуе-
мого вещества и один из указанных выше радиоактивно
меченных предшественников вирусной нуклеиновой кис-
лоты. Пробы инкубируют 5 ч при 37°С. Затем радиоактив-
ность, включившаяся в высокополимерную (кислотонера-
створимую) фракцию клеточных лизатов, замеряется в
жидкостном сцинтилляционном счетчике. При помощи
этого метода один работник за 3 ч может исследовать до
100 образцов различных соединений. Считается, что оцен-
ка противовирусной активности соединений методом ин-
гибирования синтеза вирусных нуклеиновых кислот бо-
лее точная, чем методом редукции бляшек.
При отборе антивирусных средств большое значение
имеет правильная оценка токсичности соединений. Наибо-
лее широко распространенным и простым является метод
прижизненного морфологического исследования клеток
культуры ткани, которая инкубируется 48 ч в присутствии
тестируемого соединения. Морфологическая оценка цито-
токсичности основана на использовании результатов свето-
вой, фазово-контрастной и люминесцентной микроскопии.
В качестве критерия токсического поражения клеток
используются результаты теста на жизнеспособность. До-
за препарата оценивается как нетоксичная, если культура
клеток после смены среды, содержащей препарат, способ-
на репродуцировать вирус в том же титре, что и интактная
культура. Этот метод определения токсичности химиопре-
паратов считается более чувствительным, чем метод при-
жизненного морфологического исследования. Минималь-
ная доза препарата, полностью прекращающая размноже-
ние в клетках вируса, рассматривается как токсичная.
Критерий эффективности антивирусных препаратов -
ХТИ - в экспериментах с использованием культуры ткани
определяется, как отношение среднетоксичной концент-
рации вещества (СТ50) к среднеэффективной вирусинги-
бирующей концентрации (ЕД50). Соединения с ХТИ более
8 считаются перспективными для дальнейших исследова-
ний в опытах на животных.
Здесь уместно сделать следующее замечание. В англо-
язычной литературе для обозначения ХТИ приняты индек-
сы TI (therapeutic index) или SI (selectivity index). Их рас-
110
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
счет производится из отношения 1С50/ЕС50, где 1С50 - кон-
центрация ингибитора, подавляющая рост клеток или
жизнеспособность неинфицированных клеток на 50%, а
ЕС50 - концентрация ингибитора, подавляющая на 50%
продукцию вируса, инфекционность вируса или вирусин-
дуцированный цитопатический эффект.
Далее на животных исследуют специфическую актив-
ность, а также острую и хроническую токсичность препа-
ратов после различных способов их введения. Критерием
эффективности служит процент выживаемости и ХТИ.
Препараты, обеспечивающие выживаемость (защиту) не
менее 50% животных от 10 ЛД5о, считаются перспектив-
ными для дальнейшего изучения.
Острую и хроническую токсичность новых препаратов
нужно изучать не менее чем на трех видах животных,
включая собак. Аналоги известных химических соедине-
ний допускается изучать на животных двух видов, один
из которых не относится к грызунам. В качестве подопыт-
ных животных для изучения противовирусных препара-
тов используются самые разнообразные животные, в том
числе белые мыши, хлопковые крысы, морские свинки,
кролики, хомяки, хорьки, поросята, собаки, обезьяны.
Оценка на животных является абсолютно необходимой
хотя бы потому, что между активностью препарата in vitro
и in vivo далеко не всегда существует корреляция. Чем это
можно объяснить? Универсального ответа не существует.
Это может быть плохая всасываемость препарата (т.е. био-
доступность), подверженность препарата непродуктивно-
му метаболизму в макроорганизме и т.д.
Следует отметить, что экспериментальная модель ви-
русной инфекции для оценки противовирусной активнос-
ти препаратов должна как можно точнее воспроизводить
заболевание человека. Чем больше сходство, тем выше
корреляция между результатами, полученными на лабо-
раторных животных и у человека. К сожалению, удовлет-
ворительных моделей такого типа для большинства ви-
русных инфекций мало.
В схемах оценки препаратов при изучении на живот-
ных моделях предусматривается введение их до и после
заражения - для определения профилактического и ле-
111
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
чебного эффекта. Обычно ХТИ в опытах на животных вы-
ражается отношением ЛД50 к ЕД50, где ЕД50 - суточная
доза препарата, защищающая 50% животных. Принято,
что препараты с ХТИ меньше 2 - неактивны, а с 4 и выше -
перспективны для дальнейшего изучения в клинике.
Следует отметить, что кроме высокой специфичности к
антивирусным препаратам предъявляется много других
требований, а именно:
• хорошая растворимость в водной среде;
• сохранность структуры при введении в организм;
• скорость адсорбции слизистыми и элиминации из ор-
ганизма;
• способность проникать в ткани-мишени;
• стабильность при хранении;
• доступность сырья и простая технология производ-
ства и т.д.
По поводу последнего по списку (но не по значимости!)
требования необходимо отметить, что именно из-за отсут-
ствия подходящей технологии производства часто внедре-
ние препаратов в практику здравоохранения задержива-
ется на десятки лет.
5.4.3. Успехи химиотерапии
5.4.3.1. Сложность борьбы с вирусными инфекциями
Химиотерапия инфекций, вызываемых бактериями,
грибками и простейшими, к началу XXI в. достигла выда-
ющихся успехов, обеспечив медицину большим количест-
вом эффективных препаратов. Применение этих препара-
тов позволило резко снизить заболеваемость и смертность
от указанных выше возбудителей. В то же время химиоте-
рапия заболеваний, вызываемых вирусами, имеет гораздо
более скромные успехи. Это объясняется тем, что, как бы-
ло отмечено выше, метаболизм вирусов гораздо в большей
степени связан с обменом веществ инфицируемых ими
клеток, чем это имеет место в случае инфицирования орга-
низма другими патогенами.
На самом деле, у вирусов только процессы синтеза нук-
леиновых кислот (и то не всегда) бывают в определенной
112
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
мере автономными. Синтез же белков всегда связан с кле-
точной рибосомальной системой. Посттрансляционный
процессинг, протеолитическое фрагментирование поли-
протеинов-предшественников бывают иногда вирусоспеци-
фическими, но чаще зависят от клеточных протеаз. Про-
цессы гликозилирования вирусных ферментов обеспечи-
ваются исключительно за счет клеточных ресурсов. Ведь
вирусы не синтезируют ни углеводов, ни липидов. Таким
образом, большая чисть вирусиндуцированных синтезов в
той или иной мере клеточно зависимы.
Кроме того, генетический аппарат вирусов отличается
чрезвычайным разнообразием и способностью к быстрой
изменчивости. Как уже отмечалось в гл. 2, вирионы могут
содержать или ДНК, или РНК, причем и та и другая нук-
леиновые кислоты могут быть как одноцепочечными, так
и двухцепочечными. При этом одноцепочечные могут
быть позитивно или негативно полярными. Наконец, нук-
леиновые кислоты могут быть линейными и кольцевыми,
непрерывными и фрагментированными.
Все перечисленные свойства вирусов затрудняют поиск
веществ, которые, не повреждая клетку-хозяина, эффек-
тивно подавляли бы репликацию вируса. В случае бакте-
рий отбор таких агентов основан на том, что их рибосо-
мальные системы настолько отличаются от таковых у жи-
вотных, что удается легко найти антибиотики (например,
тетрациклин), которые подавляют синтез белка бактерий,
и не действуют на аналогичные системы эукариот.
Еще более показательный пример. Как известно, клет-
ки животных, в отличие от бактерий, лишены ригидной
клеточной стенки, содержащей пептидогликан - муреин.
Поэтому антибиотики, ингибирующие формирование бак-
териальной клеточной стенки (например, пенициллин),
подавляют размножение бактерий, совершенно не
действуя на клетки животных.
По общепринятому мнению, указанные обстоятельства
делают малоперспективным поиск химиотерапевтиче-
ских препаратов с широким спектром действия, напоми-
нающих антибактериальные антибиотики. Пока практи-
ка не дает повода для оптимизма. Большинство найденных
противовирусных средств характеризуется узким спект-
113
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Основные этапы репродукции вирусов Антивирусные препараты
потомства
Рис. 5.2. Мишени в цикле репродукции вирусов для действия
антивирусных препаратов
ром действия. Например, препараты на основе амантади-
на и его производных эффективно подавляют вирус грип-
па А, но не действуют на вирус гриппа серотипа В.
Учитывая сказанное, препараты с универсальным про-
тивовирусным действием, по-видимому, следует искать
среди индукторов интерферона, «включающих» эндоген-
ную, эволюционно сложившуюся систему защиты клетки
от вирусов.
Несмотря на все сложности поиска противовирусных
средств, в химиотерапии, а лучше сказать в терапии ви-
русных инфекций, все же имеются хотя и скромные, но
несомненные успехи. Рассмотрим некоторые препараты в
порядке расположения мишеней их действия в динамике
репликативного цикла вирусов (рис. 5.2).
114
5А. Химиотерапия вирусных инфекций
5.4.3.2. Вирулицидные препараты
Среди применяемых в настоящее время вирулицидных
препаратов можно отметить такие, как оксолин, тебро-
фен, флореналь, госсипол, алпизарин, бонафтон, левами-
зол, флакозид. Главной особенностью механизма
действия всех этих препаратов является то, что они инак-
тивируют только внеклеточный вирус.
Оксолин (1,2,3,4-тетраоксо-1,2,3,4-тетрагидронафта-
лина дигидрат) обладает активностью в отношении рино-,
миксо- и герпесвирусов.
Препарат используют для лечения вирусных заболева-
ний глаз (герпетические кератиты и кератоконъюнктиви-
ты), кожи (опоясывающий лишай), ринитов, а также для
профилактики гриппа. Выпускается в форме 0,25-
3%-ной мази и порошка (для приготовления растворов).
В период эпидемий гриппа или при контакте с больным
гриппом для индивидуальной профилактики применяют
0,25% -ную мазь путем ежедневного двукратного (утром и
вечером) смазывания слизистой оболочки носа.
Теброфен (3,5,3’,5’-тетрабром-2,4,2’,4’-тетраоксидифе-
нил) обладает активностью в отношении адено- и герпес-
вирусов.
115
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Препарат применяют в виде мази для лечения
вирусных заболеваний глаз (эпидемический аденовирус-
ный кератоконъюнктивит, герпетический кератит), кожи
(рецидивирующий герпес, опоясывающий лишай).
Госсипол [2,2’-ди-(1,6,7-триокси-3-метил-5-изопро-
пил-8-нафтальдегид)] инактивирует герпесвирусы. Про-
дукт получают из семян или корней хлопчатника.
Применяют госсипол в виде мази для лечения опоясы-
вающего лишая и поражений кожи, вызванных вирусами
простого герпеса. В виде раствора применяют при герпе-
тическом кератите.
5А.3.3. Препараты, ингибирующие адсорбцию,
проникновение и раздевание вирусов
Блокаторы рецептор-антирецепторного взаимодей-
ствия. В принципе, фазу адсорбции репликативного цик-
ла вируса можно блокировать, создав помехи имеющему
здесь место взаимодействию рецептора с антирецептором
(рис. 5.3). Для этого используют либо молекулы, имити-
рующие структуру вирусного антирецептора, либо моле-
кулы, структурно подобные рецепторам клетки.
В обоих случаях «привычное» взаимодействие рецептора
с антирецептором, необходимое для связывания клетки с
вирусом, станет невозможным.
Предложено использовать в качестве лекарственных
средств такого рода соответствующие синтетические пеп-
тиды или рекомбинантные белковые молекулы. Приме-
ром последних могут служить препараты на основе моле-
116
5.4, Химиотерапия вирусных инфекций
Рис. 5.3. Некоторые варианты блокирования стадии адгезии
вирусов
кул межклеточной адгезии (ММА), которые представля-
ют собой рецепторные молекулы для 80-90% из 130 штам-
мов риновирусов, вызывающих большую часть случаев
ОРВИ. В специальных экспериментах показано, что ре-
комбинантные ММА действительно блокируют адгезию
вирусов in vitro и in vivo, смягчая клинические проявле-
ния инфекции. Препарат пока не имеет широкого приме-
нения из-за достаточно высокой стоимости лечения.
С целью терапии СПИДа предложено использовать пре-
параты, блокирующие взаимодействие клеточного рецеп-
тора CD4 с антирецептором ВИЧ - гликопротеидом gpl20.
В частности, интенсивно изучаются синтетические олиго-
пептиды - аналоги участка CD4, к которому прикрепляет-
ся gpl20. Кроме того, создан рекомбинантный белок, содер-
жащий 368 аминокислотных остатков, который прямо кон-
курирует с клеточным рецептором за связывание gpl20.
Клинические испытания проходят препараты на основе
aHTH-gpl20 и рекомбинантных молекул CD4. Последние
представляют собой аналоги иммуноглобулинов, в которых
V-регион заменен связывающим центром CD4. Преимуще-
ство подобной структуры по сравнению с нативной молеку-
лой CD4 состоит в более длительном периоде полураспада.
Оба препарата (aHTH-gpl20 и рекомбинантные молекулы
CD4) эффективно связывают gpl20, создавая, таким обра-
зом, препятствие для прикрепления вируса к мембране
117
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
клетки. Поразительно то, что для нейтрализации вирусной
частицы достаточно связать всего одну молекулу глико-
протеида. Это заставляет предполагать, что активность
препаратов может реализоваться также и через блокиро-
вание этапа раздевания вируса.
Следует отметить, что противоположный подход, осно-
ванный на блокировании CD4, пока менее продуктивен,
поскольку это оказывает неблагоприятное действие на
функционирование Т-лимфоцитов. Ведь CD4 осуществля-
ет рецепцию белков класса II основного антигена гисто-
совместимости. В этом отношении считается более перс-
пективным использование антиидиопатических антител,
т.е. антител к антителам против рецептора CD4, которые
имитируют структуру CD4 и способны взаимодействовать
с антирецептором gpl2O.
Известно, что стадия раздевания многих вирусов в значи-
тельной степени опосредована клеточными ферментами, в
связи с чем указанная стадия неудобна для проведения хи-
мической атаки против вирусов. Поэтому и препаратов, спе-
цифически ингибирующих этот этап вирусной репликации,
разработано мало. Из заслуживающих внимания отметим
препараты на основе производных адамантана и нуклеаз.
В 1961 г. среди соединений класса адамантана с уни-
кальной трициклической структурой открыта селектив-
ная активность против вируса гриппа А. Наиболее изучен-
ными и перспективно значимыми представителями этого
класса соединений являются амантадин и ремантадин.
Амантадин (1-аминоадамантан; симметрел) и реман-
тадин (а-метил-1-адамантанметиламин).
Спектр и механизм действия. Препараты не оказыва-
ют прямого вирулицидного действия и не ингибируют ад-
сорбцию вирусов на чувствительных клетках. Главной
118
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
мишенью для них обоих является матричный белок М2.
Кроме того, показано, что картирование гена устойчивос-
ти вируса к этим препаратам неизменно приводит к гену,
кодирующему структуру гемагглютенина. Цепь событий
при обработке клеток амантадином и ремантадином вы-
глядит следующим образом. Взаимодействие этих препа-
ратов с белком М2 (и возможно с гемагглютенином) приво-
дит к блокированию ионных каналов в составе клеточной
мембраны. Это, в свою очередь, приводит к неспособности
клеток понижать pH внутри эндосом, содержащих виру-
сы, что является условием для индукции конформацион-
ных изменений в структуре гемагглютенина, необходи-
мых для того, чтобы вирусная оболочка и мембрана клет-
ки слились и нуклеокапсид высвободился в цитоплазму.
Показания. Амантадин выпускается в США, где он
применяется для профилактики гриппозных заболеваний
у взрослых. При развившейся инфекции препарат выра-
женным лечебным действием не обладает.
Ремантадин - более активное производное амантадина.
Применяется в качестве профилактического и лечебного
средства не только для взрослых, но и для детей от одного
года. Препарат (таблетки и капсулы) наиболее эффекти-
вен при приеме в первые 2 дня заболевания. Ремантадин
на завершающих стадиях репродуктивного цикла вируса
гриппа А блокирует выделение клеткой инфекционных
частиц. Следовательно, заболевание не развивается даль-
ше и предотвращается возможность осложнения. Также
снижается вероятность заражения окружающих.
Рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза. Спектр и меха-
низм действия. Мысль о возможности воздействия фер-
ментами на вирусы возникла у исследователей разных
стран в конце 50-х годов прошлого столетия. Впослед-
ствии в опытах с культурами инфицированных клеток бы-
ло продемонстрировано, что нуклеазы действительно по-
давляют размножение некоторых вирусов. Далее в экспе-
риментах по изучению возможной токсичности экзоген-
ных нуклеаз для самих клеток, удалось показать, что нук-
леазы даже в дозах, в десятки раз превосходящих терапев-
тические, действуют только на вирусные ДНК и РНК,
не нанося ущерба клетке-хозяину.
119
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Известно, что нуклеазы действуют избирательно на ви-
русы. Химическое строение нуклеиновых кислот вирусов
и клетки, в принципе, одинаково. Почему же эти фермен-
ты повреждают нуклеиновые кислоты вирусов, но щадят
клетки? Опыты показали, что молекулы нуклеаз прони-
кают в клетки человека и животных путем эндоцитоза,
т.е. путем, которым попадают в клетки и многие вирусы
(см. гл. 3). Внутри клетки нуклеазы находятся в пузырь-
ках, которые изолируют их от клеточных структур и дела-
ют безопасными для клетки. Иначе говоря, фермент не
«расплывается» по всей клетке, а сосредоточивается во
внутриклеточных пузырьках.
Если вирионы и молекулы нуклеаз оказываются одновре-
менно в околоклеточном пространстве, то они попадают в од-
ни и те же внутриклеточные мембранные пузырьки и нукле-
азы атакуют нуклеиновые кислоты раздевающегося вируса.
Препараты нуклеаз для медицинских целей получают
главным образом из поджелудочной железы крупного ро-
гатого скота. В связи с разрушением РНК, РНКаза облада-
ет способностью задерживать размножение ряда РНК-со-
держащих вирусов (вируса клещевого энцефалита, полио-
миелита, ящура и т.д.). Применяют РНКазу местно, внут-
риплеврально и внутримышечно.
Показания, Имеются данные о способности ДНКазы
задерживать развитие вирусов герпеса, аденовирусов и
других вирусов, содержащих ДНК. Применяют ДНКазу
при герпетических и аденовирусных кератитах (капли,
инъекции под конъюнктиву), при острых катарах верхних
дыхательных путей аденовирусной природы (ингаляции).
В России селектирована бактерия - источник дешевой
неспецифической нуклеазы (разрушает как ДНК, так и
РНК), которую предложено использовать для борьбы с ви-
русным параличом пчел, вирусом ядерного полиэдроза
личинок тутового шелкопряда, а также вирусными забо-
леваниями дыхательных путей телят и свиней.
5.4.3.4. Препараты, ингибирующие синтез вирусных
нуклеиновых кислот
Метаболическая активация противовирусных нуклео-
зидов. Наибольший успех химиотерапии вирусных ин-
120
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
фекций связан с изучением аномальных нуклеозидов и
нуклеотидов, являющихся ингибиторами биосинтеза нук-
леиновых кислот и действующих по принципу антимета-
болизма, т.е. вследствие способности вступать (до поры до
времени!) в биохимические реакции вместо имитируемых
природных продуктов. Этот успех обусловлен тем, что
многие вирусы для репликации своих нуклеиновых кис-
лот предпочитают использовать свои собственные фермен-
ты, а не ферменты клетки-хозяина. При этом оказалось,
что очень часто субстратная специфичность вирусных
ДНК- и РНК-полимераз существенно отличается от специ-
фичности аналогичных клеточных ферментов. Именно
это обстоятельство дало возможность использовать ста-
дию синтеза вирусных ДНК и РНК в качестве мишени для
антивирусной интервенции (атаки). Указанный подход
привел к созданию большинства специфических анти-
вирусных препаратов, которые используются в настоящее
время.
Следует подчеркнуть, что все нуклеозидные аналоги
сами по себе совершенно неактивны и являются фактиче-
ски «про-лекарствами», так как они для превращения в
активную субстанцию должны подвергнуться в клетке ме-
таболической активации. Обобщенная цепь биохимиче-
ских событий, происходящих при активации аномальных
нуклеозидов, представлена на рис. 5.4.
Рис. 5.4. Общая схема метаболизма и проявления актив-
ности модифицированных нуклеозидов (Н)
121
Глава 5, Терапия и профилактика вирусных инфекций
На первой стадии активации нуклеозид под действием
нуклеозидкиназы трансформируется в нуклеозид-5’-моно-
фосфат (НМФ). Крайне желательно, чтобы это превраще-
ние был способен катализировать только вирусный фер-
мент. В этом случае клетки без вируса оказываются вне
действия препарата, и он характеризуется исключительно
высоким ХТИ. Примером такого препарата может слу-
жить ацикловир, который фосфорилируется тимидинки-
назой ВПГ-1 в 200 раз эффективнее, чем киназами клетки.
Трансформацию образовавшегося на первой стадии
НМФ в нуклеозид-5’-дифосфат (НДФ) и нуклеозид-5’-три-
фосфат (НТФ) обычно осуществляют низкоспецифичные
клеточные ферменты. Как видно из схемы, конечным про-
дуктом активации является 5’-трифосфат аномального
нуклеозида, который приобретает способность конкури-
ровать с каноническими НТФ в реакции синтеза вирусной
нуклеиновой кислоты.
Антиметаболическое действие аномального НТФ мо-
жет проявляться прежде всего в ингибировании вирусной
ДНК- или РНК-полимеразы. Кроме того, включающийся
в состав нуклеиновой кислоты аномальный нуклеозид
приводит к образованию популяции вирионов, которые
из-за множества мутаций не обладают инфекционностью.
Отдельного внимания заслуживает вариант механизма
противовирусного действия, приводящий к терминации
роста цепей ДНК или РНК. Это касается нуклеотидов,
встраивание которых в растущую цепь нуклеиновой кис-
лоты блокирует ее дальнейшую элонгацию, так как они
лишены З’-ОН-группы, необходимой для присоединения
следующего нуклеотида.
В редких случаях антивирусная активность проявляет-
ся на стадии нуклеозид-5’-монофосфатов и/или 5’-дифосфа-
тов. Примером может служить виразол (рибавирин) - полу-
синтетический нуклеозид, который можно рассматривать
в качестве аналога гуанозина. Виразол в клетке метаболи-
зируется, превращаясь в виразол-5’-монофосфат. Послед-
ний конкурентным образом ингибирует инозинмонофос-
фатдегидрогеназу, что приводит к угнетению синтеза гуа-
ниновых нуклеотидов.
122
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Широко известные в настоящее время нуклеозидные
антивирусные препараты по механизму действия можно
подразделить:
• на ингибиторы ДНК-полимеразы (видарабин и др.);
• ингибиторы обратной транскриптазы (диданозин и др.);
• препараты, вызывающие синтез дефектных вирус-
ных нуклеиновых кислот (идоксуридин и др.) или терми-
нацию самого синтеза (зидовудин и др.);
• нуклеозидые аналоги широкого спектра действия
(виразол).
Видарабин (9-р-В-арабинофуранозиладенин; аденина-
рабинозид; ара-А; вира-А и др.). Видарабин является ана-
логом 2’-дезоксиаденозина.
Спектр и механизм действия. Препарат активен про-
тив широкого спектра ДНК-геномных вирусов, среди
которых: ВПГ 1-го и 2-го типов, варицелла зостер, цито-
мегаловирус, вирусы Эпштейна-Барр и осповакцины.
Видарабин способен проникать через гематоэнцефали-
ческий барьер (в связи с чем он особо показан при герпети-
ческих энцефалитах).
В клетках видарабин под действием клеточных фермен-
тов превращается в 5’-трифосфат, который, ингибируя ви-
русную ДНК-полимеразу, нарушает синтез вирусной ДНК.
Недостаток видарабина заключается в том, что при вве-
дении в организм он под действием аденозиндезаминазы
крови быстро трансформируется в малоактивный гипок-
сантинарабинозид.
123
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Показания. Применяется для лечения герпетического
энцефалита, неонатального герпеса, а также при комплекс-
ной терапии системных герпетических инфекций.
Из-за плохой растворимости препарат назначают внут-
ривенно 15 мг на 1 кг массы тела в день в течение 10 дней
в большом объеме жидкости (1,5-2,5 л).
Для повышения терапевтической эффективности вида-
рабин рекомедуется вводить совместно с ингибиторами
аденозиндезаминазы (коформицин, пентастатин).
В последние годы исследования по совершенствованию
лекарственной формы видарабина привели к созданию хо-
рошо растворимого 5’-монофосфата (видарабин-монофос-
фат; ара-АМФ), который можно вводить не только капель-
ным путем, как видарабин, но и путем инъекций.
Идоксуридин (5-йод-2’-дезоксиуридин; керецид; ИДУ).
Это первый нуклеозидный препарат, который был разре-
шен для применения в клинике при лечении вирусных
инфекций.
Спектр и механизм действия. Обладает ингибирую-
щей активностью в отношении ВПГ 1-го типа, осповакци-
ны и других ДНК-содержащих вирусов. Превращаясь в
клетке в 5’-трифосфат, идоксуридин становится субстра-
том вирусной ДНК-полимеразы и включается в структуру
вирусной ДНК. Поскольку идоксуридин, попадая в ДНК
на место тимидина, способен при репликации образовы-
вать пару не с аденином, а с гуанином, в результате обра-
124
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
зуется популяция вируса с дефектной (из-за множества
мутаций) ДНК.
Показания. Применяют в офтальмологической прак-
тике как местное (0,1%-ный раствор или 0,5%-ная мазь)
средство при герпетических кератитах.
Идоксуридин фосфорилируется как вирусной, так и
клеточной (хотя и в меньшей степени) тимидинкиназой.
В связи с этим он довольно легко встраивается в ДНК и
неинфицированных клеток. По этой причине при попыт-
ках системного применения препарата регистрировались
значительные побочные эффекты.
Кроме токсичности, к недостаткам идоксуридина сле-
дует отнести также сравнительно быстрое развитие устой-
чивости к препарату. При этом под влиянием идоксури-
дина идет селекция вирусов с низким содержанием вирусо-
специфической тимидинкиназы. Поэтому длительное при-
менение препарата запрещено.
Трифторидин (5-трифторметил-2’-дезоксиуридин;
трифтортимидин; ТФТ).
Трифторидин, как и идоксуридин, является аналогом
тимидина, однако степень ингибирующего действия в от-
ношении ДНК-геномных вирусов (герпес-, покс-, аденови-
русов) у него существенно выше, чем у идоксуридина.
Противовирусные механизмы действия у этих двух
нуклеозидов также схожи между собой. Отличие состоит
лишь в более высокой (в 15-20 раз) скорости фосфорили-
рования трифторидина вирусоспецифической тимидинки-
125
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
назой. В результате при герпетических и аденовирусных
кератитах 1%-ный раствор трифторидина обеспечивает
более высокий терапевтический эффект, чем капли идок-
суридина.
БВДУ [5-(2-бромвинил)-2’-дезоксиуридин; бромвинил-
дезоксиуридин; хелпин].
Спектр и механизм действия. Препарат эффективен в
отношении вирусов ВПГ 1-го и 2-го типа, варицелла зос-
тер и псевдобешенства. Вирусингибрующие концентра-
ции составляют всего 0,5-0,01 мкг/мл. Характерно, что
вирус ВПГ-2 в 100-200 раз менее чувствителен к ингиби-
рующему действию БВДУ по сравнению с вирусом ВПГ-1.
В отношении ВПГ-1 БВДУ является самым активным пре-
паратом из известных в настоящее время.
Особенностью БВДУ является то, что он не влияет на
нормальный метаболизм интактных клеток в концентра-
циях в 3000-10 000 раз выше вирусингибирующей.
БВДУ в клетках фосфорилируется только вирусинду-
цированной тимидинкиназой. Превращаясь в БВДУ-5’-
трифосфат, он эффективно ингибирует вирусную ДНК-по-
лимеразу. При этом чувствительность клеточной ДНК-по-
лимеразы существенно ниже, чем вирусной.
Показания. БВДУ применяют в виде 0,1%-ной мази и
инъекций (7,5-25 мкг/кг/день) при лечении глубоких
герпетических кератитов и опоясывающего лишая.
126
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Ацикловир [9-(2-гидроксиэтоксиметил)-гуанин; ацик-
логуанозин; зовиракс, цикловир и др.]. Ациклический
аналог гуанозина с высокой избирательностью к инфици-
рованным вирусами клеткам. Структура ацикловира на-
поминает молекулу гуанозина, лишенную большей части
углеводного цикла.
Спектр и механизм действия. Препарат подавляет
ВПГ 1-го и 2-го типа, варицелла зостер. Метаболическая
активация происходит только в вирусинфицированных
клетках. Первый этап катализирует вирусоспецифическая
тимидинкиназа, экспрессируемая в клетках вскоре после
заражения. За реализацию остальных этапов ответствен-
ны клеточные киназы. Образующийся ацикловир-5’-три-
фосфат избирательно ингибирует ДНК-полимеразу виру-
сов, которая в 30 раз более чувствительна к нему, чем кле-
точный фермент. Кроме того, включение ацикловира в
молекулу ДНК тормозит дальнейший рост цепи из-за
отсутствия 3’-гидроксильной группы, к которой должен
присоединяться последующий нуклеотид.
Таким образом, препарат не влияет на синтез ДНК в не-
зараженных клетках, так как в них он не превращается в
активную форму.
Показания. Препарат назначают внутривенно и перо-
рально для терапии поражений кожи и слизистых оболо-
чек, вызванных вирусами простого герпеса, при тяжелых
формах герпеса гениталий, инфекциях, вызванных виру-
сом опоясывающего лишая.
127
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Мазь назначают при герпетических кератитах, при ин-
фекциях кожи и слизистых оболочек, герпесе губ и поло-
вых органов.
Следует отметить, что при инфекциях, вызванных про-
чими герпесвирусами (например, цитомегаловирусом или
вирусом Эпштейна-Барр), ацикловир не назначают, так
как эти возбудители лишены собственной тимидинкиназы.
Препарат способен преодолевать гематоэнцефалический
барьер, что позволило увеличить выживаемость больных
герпетическим энцефалитом с 25% (без лечения) и 48%
(получавших видарабин) до 75%. Ацикловир обладает наи-
меньшей (после БВДУ) токсичностью из всех известных в
настоящее время противовирусных антиметаболитов.
К недостаткам препарата следует отнести довольно
быстрое формирование к нему резистентных штаммов.
Ганцикловир [9-(1,3-дигидрокси-2-пропоксиметил)-
гуанин]. Ациклический нуклеозидный аналог, который
по структуре молекулы еще больше напоминает гуанозин,
чем ацикловир.
Спектр и механизм действия. Ганцикловир активен
против ВПГ 1-го и 2-го типа, цитомегаловируса и вируса
Эпштейна-Барр. Препарат в 10 раз эффективнее против
цитомегаловируса, чем ацикловир, поскольку в клетках,
пораженных цитомегаловирусом, он фосфорилируется
только собственной киназой. Мишенью активированной
формы ганцикловира - его 5’-трифосфата - является ви-
русная ДНК-полимераза.
128
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Показания. Препарат весьма эффективен при примене-
нии внутривенно и перорально при цитомегаловирусных
ринитах и энцефалитах.
Азидотимидин [1-(3’-азидо-2’-дезоксирибофурано-
зил)-тимин; зидовудин, ретровир; АЗТ и др.]. Структура
азидотимидина (рис. 5.5) напоминает тимидин, за исклю-
чением наличия азидогруппы, замещающей гидроксил в
положении 3’.
Азидотимидин Дидезоксицитидин Дидезоксиинозин
Ламивудин
Рис. 5.5. Структурные формулы нуклеозидов, активных против ВИЧ
Спектр и механизм действия. Препарат обладает актив-
ностью в отношении ретровирусов, включая ВИЧ. Азидоти-
мидин фосфорилируется клеточными ферментами последо-
вательно до моно-, ди- и трифосфата, который является
мощным ингибитором обратной транскриптазы. Помимо
этого, азидотимидин, оказываясь встроенным в формирую-
щуюся цепь ДНК, терминирует ее дальнейшую элонгацию.
9. Зак. 474.
129
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
Специфичность азидотимидина обусловлена тем, что
он оказывает в 100 и более раз сильный ингибирующий
эффект в отношении обратной транскриптазы ВИЧ по
сравнению с ДНК-полимеразой клетки-хозяина.
Показания. Уже долгое время дискутируется целесооб-
разность использования азидотимидина на ранних (бес-
симптомных) стадиях СПИДа. Хотя препарат и снижает
вирусемию и замедляет прогрессирование дефицита
СВ4+-лимфоцитов, эти эффекты нивелируются через 2-
3 года, что обусловлено возникновением резистентных ва-
риантов ВИЧ. В результате значительного увеличения
продолжительности жизни не наблюдается. Хотя так на-
зываемое «качество жизни» таких больных заметно
улучшается.
Как правило, азидотимидин рекомендуется в комплекс-
ной терапии больных СПИДом и у ВИЧ-ифицированных с
содержанием СП4+-клеток менее 200 в 1 мл периферической
крови. Вводимые дозы препарата довольно высокие -
1,2-1,5 г в день. При этом у более 40% пациентов, принима-
ющих азидотимидин, развиваются осложнения - анемия и
нейтропения. Интересно отметить, что токсичность азидоти-
мидина такова, что вначале он вообще был предложен в каче-
стве цитостатика для терапии опухолей.
Кроме того, обычно через 6 мес. после начала приема
препарата регистрируют развитие резистентности, кото-
рая связана с мутацией в гене обратной транскриптазы.
Азидотимидин показан и для профилактических целей
медперсоналу с высокой степенью риска заражения
(например, при случайном уколе зараженной иглой),
хотя убедительные доказательства, подтверждающие
эффективность профилактического приема препарата,
отсутствуют.
Дидезоксицитидин (2’,3’-дидезоксицитидин; зальцита-
бин; ДДЦ). Назначают, как правило, при устойчивости к
азидотимидину либо при отсутствии эффекта последнего.
Механизм действия дидезоксицитидина аналогичен тако-
вому у азидотимидина. Препарат обладает рядом серьез-
ных побочных эффектов, включая невралгию (у 22-35%)
и панкреатит (у 1,1%).
130
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Дидезоксиинозин (2’,3’-дидезоксиинозин; диданозин;
видекс; ДДИ). Близкий по эффективности аналог дидезок-
сицитидина, но проявляющий меньшую токсичность.
Также, как и дидезоксицитидин, применяют для поддер-
живающей терапии СПИДа у пациентов, которым проти-
вопоказан азидотимидин.
Ламивудин [(Е)-2’-дезокси-3’-тиоцитидин; ЗТЦ]. Ана-
лог азидотимидина. Сочетание с ним обеспечивает луч-
ший клинический эффект у ВИЧ-положительных пациен-
тов и больных СПИДом.
Ставудин (2’,3’-дидегидро-2’,3’*дидезокситимидин;
Д4Т). Ингибирует обратную транскриптазу на том же
уровне, что и азидотимидин, но из-за меньшей токсичнос-
ти переносится больными гораздо лучше.
Невирапин. Обратная транскриптаза ВИЧ является ми-
шенью не только для антивирусных препаратов нуклеозид-
ной природы. В настоящее время уже разработаны и ненук-
леозидные ингибиторы этого фермента. Примером такого
препарата может служить невирапин, который по структу-
ре молекулы относится к классу дипиридиндиазапинонов.
Механизм действия. Невирапин связывается непосред-
ственно с обратной транскриптазой ВИЧ 1-го типа и некой*
курентно ингибирует РНК-зависимую и ДНК-зависимую
ДНК-полимеразные активности этого фермента. Сущест-
венно, что ни матрицы, ни субстраты обеих полимеразных
реакций не являются конкурентами невирапина при свя-
зывании его с обратной транскриптазой. При этом важно,
что эукариотные ДНК-полимеразы (такие, как ДНК-поли-
меразы а, р, у и 8 человека) невирапином не ингибируются.
131
Глава 5, Терапия и профилактика вирусных инфекций
В культуре клеток невирапин демонстрирует синергизм
против ВИЧ-1 в комбинациях с зидовудином, диданозином,
ставудином и ламивудином. Однако, корреляция между
чувствительностью ВИЧ-1 к невирапину и ингибированием
репликации ВИЧ-1 в клинике пока только устанавливается.
Виразол (1-р-рибофуранозил-1,2,4-триазол-3-карбо-
ксамид; рибавирин; рибамидил и др.).
Виразол представляет собой полусинтетический нукле-
озид, выступающий в клетке как аналог гуанозина.
Испытания препаратов на основе виразола проводятся
уже много лет, однако молекулярный механизм его
действия полностью не раскрыт и клинические возмож-
ности его еще далеко не определены.
Спектр и механизм действия. Прежде всего установ-
лено, что виразол обладает очень широким спектром про-
тивовирусной активности. Он ингибирует размножение
большинства ДНК- и РНК-содержащих вирусов (в том
числе пикорна-, рео-, тога-, бунья-, рабдо-, корона- и рет-
ровирусов), включая вирусы растений.
В клетке виразол метаболизируется, превращаясь пос-
ледовательно в моно-, ди- и трифосфат. В отличие от мно-
гих других нуклеозидных антиметаболитов, виразол начи-
нает действовать уже на стадии монофосфатного производ-
ного. В частности, виразол-5’-монофосфат ингибирует син-
тез ГМФ. По-видимому, это происходит на этапе превраще-
ния инозин-5’-монофосфата в ксантозин-5’-монофосфат.
132
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Кроме того, 5’-трифосфат виразола в качестве аналога
ГТФ ингибирует инициацию и элогацию процесса синтеза
РНК вирусной РНК-полимеразой, а также ингибирует гуа-
нилилтрансферазу, что приводит к нарушению формирова-
ния специфической структуры (так называемого «кэпа»,
содержащего метилированный гуанин) на 5’-конце мРНК.
Цитотоксические дозы виразола в экспериментах in
vitro колеблются от 200 до 1000 мкг/мл (в зависимости от
клеточной линии), а его минимальная вирусингибирующая
концентрация составляет 0,001 мкг/мл. Таким образом, в
вирусингибирующих концентрациях виразол не влияет
на ферментативные системы клетки-хозяина.
Показания. Виразол используется при стационарном
лечении грудных младенцев и детей раннего детского воз-
раста с тяжелыми инфекциями нижних дыхательных пу-
тей, вызванных респираторно-синцитиальным вирусом
(RSV). Обработка детей проводится в кислородной палат-
ке либо через кислородную маску. Кроме RSV-инфекции,
определенный опыт клинических исследований виразола
накоплен при лечении гепатита В, кори, генитального
герпеса, лихорадки Ласса и ряда других заболеваний ви-
русной этиологии.
Однако наибольшую эффективность виразол (в сочета-
нии с рекомбинантным интерфероном -а-2Ь) проявил в
комбинированной терапии хронического гепатита С. Сле-
дует особо подчеркнуть, что комбинированный препарат
под общим наименованием «Rebetron» разрешен для лече-
ния хронического гепатита С в таких странах, как США,
Канада, Германия и др.
Пока остается неясным, почему комбинация интерфе-
рона и виразола намного эффективнее обоих этих агентов,
применяемых порознь. Возможно виразол потенцирует
эффект интерферона за счет индуцирования более мощной
иммунной реакции в отношении вируса.
Подтверждением этому могут служить последние рабо-
ты, посвященные иммуномодулирующему действию ви-
разола. Так, Тамм с соавторами (1999) изучали на изоли-
рованных Т-клетках человека способность виразола вли-
ять на экспрессию цитокинов, поскольку, как известно,
133
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
противовирусный иммунитет в первую очередь обуслов-
лен цитотоксичными Т-клетками и противовирусными
цитокинами (тип 1). Было показано, что виразол увеличи-
вает продукцию цитокинов типа 1 [интерлейкин-2 (ИЛ-2),
интерферон-у и TNF-a], в то же время подавляя экспрес-
сию цитокинов типа 2 (ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-10). Авторы свя-
зывают активность виразола в комбинации с интерферо-
ном-a против вируса гепатита С с его способностью увели-
чивать экспрессию цитокинов первого типа.
Недостатки противовирусных нуклеозидов. В заклю-
чение раздела о противовирусных нуклеозидах следует от-
метить, что недостатком подавляющего большинства пре-
паратов на основе аномальных нуклеозидов (исключение -
виразол) является довольно узкий спектр их действия
(иногда только на один штамм или серотип). Более серьез-
ный недостаток указанных препаратов - формирование к
ним устойчивых вариантов вирусов. Эта устойчивость яв-
ляется результатом изменения наследственных свойств
вирусов и развивается при длительном использовании
препаратов. В ее основе лежит селекция резистентных му-
тантов. При этом характер мутаций зависит от типа при-
меняемого препарата. Например, резистентность к ацик-
ловиру обусловлена появлением мутантов с измененной
структурой тимидинкиназы или ДНК-полимеразы. Ус-
тойчивость к азидотимидину появляется в результате му-
таций в генах, кодирующих структуру обратной тран-
скриптазы, приводящих к снижению аффинности фер-
мента к данному нуклеозиду. При этом следует иметь в ви-
ду, что появление устойчивых вариантов связано не с воз-
никновением их под действием лекарственного средства, а
с селекцией резистентных мутантов, которые возникают
вне связи с действием химиопрепаратов.
В настоящее время выделяют два основных подхода к
преодолению устойчивости к химиопрепаратам: комбини-
рованное применение препаратов с различными механиз-
мами действия и использование препаратов, воздействую-
щих на возможно более ранние этапы репродукции, что
резко снижает вероятность развития резистентности.
134
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
5.4.3.5. Ингибирование экспрессии вирусных генов
Экспрессия вирусных генов меньше подходит для хи-
мической атаки на вирус, чем репликация генома, по-
скольку вирусоспецифические процессы транскрипции
генома, созревания мРНК и ее трансляция в гораздо боль-
шей степени зависят от клеточной биохимической маши-
нерии, чем процессы синтеза вирусных нуклеиновых кис-
лот. Поэтому представляется неслучайным, что никаких
клинически значимых лекарственных препаратов, кото-
рые бы дискриминировали экспрессию вирусных и кле-
точных генов, пока не разработано. Однако поиск таких
препаратов продолжается, и здесь следует напомнить, что
у некоторых вирусов белки (полипротеины) претерпевают
посттрансляционный процессинг - протеолитическое раз-
резание вирусными и клеточными протеазами. Сейчас эти
процессы становятся предметом нетрадиционной химио-
терапии вирусных инфекций. В частности, в настоящее
время проходят клинические испытания препараты
(«Indinavir», «Ritonavir», «Nelvinavir» и др.), механизм
действия которых заключается в ингибировании протеаз,
специфически расщепляющих вирусные полипротеины.
Действующим веществом указанных препаратов являют-
ся пептидные аналоги. Эти вещества специфичны для про-
теазы ВИЧ и конкурентным образом ингибируют фер-
мент, предотвращая созревание вирионов, способных
инфицировать другие клетки.
Что касается заключительных этапов цикла реплика-
ции вирусов, необходимо отметить, что для большинства
вирусов процессы сборки, созревания и выхода из клетки
до сих пор мало изучены и поэтому пока не являются
мишенями для антивирусной атаки.
В заключение раздела, касающегося характеристики
средств борьбы с вирусами, приходится констатировать,
что более 90% существующего арсенала антивирусных
препаратов используются в отношении очень ограничен-
ного числа вирусных инфекций. Ситуацию скрашивает
лишь то, что эти препараты эффективны против наиболее
распространенных вирусных заболеваний (грипп и прочие
ОРВИ, а также различные герпетические поражения).
В то же время химиотерапевтических препаратов для эф-
135
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций
фективного лечения ВИЧ-инфекции, нейровирусных по-
ражений и эндогенных гепатитов крайне недостаточно.
Для всей остальной массы вирусных инфекций этиотроп-
ных средств нет. Общим недостатком имеющихся антиви-
русных препаратов является довольно узкий спектр ак-
тивности, а также быстрое формирование резистентных к
ним штаммов.
На наш взгляд, наиболее рациональная стратегия про-
тивовирусной терапии должна включать вакцины (чтобы
стимулировать иммунный ответ), индукторы интерферо-
на для мобилизации неспецифической системы защиты и,
наконец, этиотропные химиопрепараты для завершения
процесса ингибирования репликации вируса.
CQ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Брязжикова, Т.С, Резистентность вируса простого герпе-
са к ацикловиру: лабораторный и клинический аспекты /
Т.С. Брязжикова, Т.И. Юрлова, Н.П. Чижов // Антибиот,
и химиотерап. 1995. Т. 40, № 11-12. С. 29-33.
Блинов,НИ. Основы биотехнологии / Н.П. Блинов. СПб.:
Наука, 1995. С. 544-555.
Ершов, Ф.И. Система интерферона в норме и патологии /
Ф.И. Ершов. М.: Медицина, 1996. 239 с.
Медицинская микробиология / под ред. В.И.Покров-
ского, О.К.Поздеева. М.: ГЭОТАР Медицина, 1999.
С.698-715.
Михайлопуло, ИЛ. Аналоги компонентов нуклеиновых
кислот - источник противовирусных и противоопухолевых
препаратов XXI века / И.А. Михайлопуло // Рецепт. 1999.
№ 3. С. 14-23.
Оригинальный отечественный противовирусный препа-
рат оксолин; уточнение структуры и опыт применения оксо-
линовой мази в медицинской практике / Р.Г. Глушков
[и др.] // Хим.-фармац. журн. 1999. Т. 33, № 9.
С.47-53.
136
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций
Пширков, С.Н. Теперь мы будем грозить вирусам /
С.Н. Пширков // Наука в России. 1999. № 5. С. 83-84.
Ручко, В.М. Некоторые методические аспекты создания
вакцин «нового поколения» / В.М. Ручко // Биотехноло-
гия. 2002. № 1. С. 70-77.
Садовникова, ВЛ. Вакцина - будущее медицины / В.Н. Са-
довникова, Н.В. Сухинин // Бизнес мед. 1999. № 2. С. 14.
Фрейдлин, И.С. От вирусов нас защищают клетки-убий-
цы / И.С. Фрейдлин // Сорос, образов, журн. 1997. № 6.
С. 33-35.
Юркевич, А.М. Конструирование новых препаратов с
анти-ВИЧ активностью: Новые мишени и новые ингибито-
ры / А.М. Юркевич // ВИЧ/СПИД и родств. пробл. 2000.
Т. 4, №1. С. 65-66.
Giese, М. DNA-antiviral vaccines: new development and
approaches - a review / M. Giese // Virus Genes. 1998. V. 17,
№ 3. P. 219-232.
Herdewijn, P. Structural requirements for antiviral acti-
vity in nucleosides / P. Herdewijn // DDT. 1997. V. 2, № 6.
P. 235-242.
10. Зак. 474.
Глава________________________________________
ОСНОВНЫЕ СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫЕ
ВИРУСНЫЕ ИНФЕКЦИИ И БОРЬБА
СНИМИ
6.1. ГРИПП (INFLUENZA)
6.1.1. Характеристика возбудителя
Структура и свойства. Вирус гриппа
(Mixovirus influenzae) принадлежит к сем.
Orthomyxoviridae. Вирион (рис. 6.1) относится
к категории сложных и имеет размер 80-
120 нанометров. Сердцевина вируса, где нахо-
дится нуклеокапсид, содержит одноцепочеч-
ную отрицательную цепь РНК, состоящую из
8 фрагментов, которые кодируют 10 белков.
Нуклеокапсид имеет спиральную симметрию.
Снаружи он покрыт слоем матриксного белка
(Ml) , который примыкает к двухслойной ли-
пидной оболочке. На поверхности этой оболоч-
ки выступают гликопротеидные «шипы» - ге-
магглютенин, названный по способности аг-
глютенировать эритроциты, и нейраминидаза.
Гемагглютенин обеспечивает возможность ви-
руса присоединяться к клетке. Нейраминидаза
отвечает за способность вирусной частицы про-
никать в клетку-хозяина и выходить из клетки
после завершения цикла размножения.
Белок, связанный с РНК (называемый также
S-антигеном), постоянен по своей структуре и
определяет тип вируса (А, В или С). Поверхност-
ные антигены (гемагглютенин и нейраминида-
за - V-антигены), напротив, изменчивы и опре-
деляют разные штаммы одного типа вируса.
Вирус гриппа при температуре 4°С может
сохраняться в течение 2-3 недель. При ком-
натной температуре разрушается в течение
нескольких часов. Быстро погибает вирус при
нагревании, высушивании, действии ультра-
фиолета.
138
6.1. Грипп (influenza)
Рис. 6.1. Структура вируса гриппа
Вирус вызывает острое респираторное заболевание,
протекающее с явлениями общей интоксикации и пора-
жением респираторного тракта. Следует отметить, что под
названием «острые респираторные заболевания» (ОРЗ)
объединены грипп и большая группа болезней, характе-
ризующихся преимущественным поражением дыхатель-
ных путей. К ним относятся парагрипп, аденовирусная,
риновирусная, коронавирусная, респираторно-синцити-
альная инфекции. Статистика свидетельствует, что каж-
дый взрослый человек в среднем в год болеет 2 раза
гриппом или другими ОРЗ.
Вирус гриппа А, как правило, вызывает заболевание
средней и сильной тяжести. Поражает как человека, так и
некоторых животных. Именно вирусы гриппа А ответ-
ственны за появление пандемий и тяжелых эпидемий.
Имеется множество подтипов вируса гриппа А, которые
классифицируются по поверхностным антигенам. Соглас-
но меморандуму ВОЗ, гемагглютенин вируса гриппа А
имеет 15 антигенно различных типов, из которых только
первый, второй и третий вызывают заболевания у челове-
ка. Остальные типы вызывают заболевания у птиц и мно-
гочисленных млекопитающих: от свиней и лошадей до
китов и моржей. Кроме того, у вируса различают 9 типов
нейраминидазы.
139
Глава 6, Основные социально значимые вирусные инфекции
Вирус видоспецифичен, т.е., как правило, вирус птиц
не может поражать свинью или человека, и наоборот. Од-
нако вспышка птичьего гриппа (H5N1) в Гонконге в 1997 г.
(когда было отмечено заражение человека от птиц) подт-
вердила, что в жизни бывают исключения из правил.
Справедливости ради необходимо отметить, что вирус
H5N1 поразил в Гонконге только 18 человек. Если бы та-
кой вирус смог переходить от человека к человеку, то в
6-миллионном городе была бы колоссальная эпидемия.
К счастью, этого не произошло.
Предполагается, что резервуаром вирусов в природе
являются водоплавающие птицы, поскольку в них обна-
ружены все известные серотипы гемагглютенина и нейра-
минидазы.
Вирус гриппа В, как и вирус гриппа А, способен изме-
нять свою антигенную структуру. Однако эти процессы
выражены менее четко, чем при гриппе типа А. Вирусы
типа В не вызывают пандемий и обычно являются причи-
ной локальных вспышек и эпидемий, охватывающих од-
ну или несколько стран. Вирусы гриппа В чаще вызывают
заболевания у детей и циркулируют только в человече-
ской популяции.
Вирус гриппа С достаточно мало изучен. Известно, что в
отличие от вирусов А и В, он содержит только семь фрагмен-
тов РНК и один поверхностный антиген. Инфицирует толь-
ко человека. Симптомы болезни обычно легкие. Он не вызы-
вает эпидемий. Чаще заболевают дети. Антигенная структу-
ра не подвержена таким изменениям, как у вирусов типа А.
Международная система кодировки вирусов гриппа.
За многие годы появилось множество вариантов вируса
гриппа. В связи с этим возникла необходимость в система-
тизации с тем, чтобы можно было отличать их друг от дру-
га. Была разработана система кодировки, благодаря кото-
рой каждый вариант получил свой код. Например, запись
А/Бангкок/1/79/(НЗМ2) включает:
• обозначение типа вируса;
• географическое место выделения вируса;
• порядковый номер выделенного в данном году вируса;
• год выделения;
• обозначение антигенного подтипа.
140
6.1. Грипп (influenza)
Если вирус был выделен у животного (а не у человека),
то после типа вируса указывается сокращенное название
животного.
История эпидемий гриппа. Первые упоминания о
гриппе были отмечены много веков назад - еще в 412 г. до
н.э. описание гриппоподобного заболевания было сделано
Гиппократом. Первая задокументированная пандемия
гриппа, унесшая много жизней, случилась в 1580 г. Пе-
чально известная «испанка», вызванная вирусом H1N1,
произошла в 1918-1920 гг. Это самая сильная из извест-
ных пандемий. Она унесла около 40 млн жизней, что при-
мерно в 3 раза больше, чем погибло в Первую мировую
войну. От нее серьезно пострадали 20-40% населения
земного шара. Смерть наступала крайне быстро, часто в
течение одного дня человек успевал заболеть и умереть.
Возбудитель заболевания был открыт Р. Шоупом в
1931 г. Выделен вирус (А) впервые в 1933 г. английскими
вирусологами В. Смитом, К. Эндрюсом и П. Лейдлоу.
В 1940 г. К. Френсис и Меджил выделили вирус гриппа В.
В 1947 г. М. Тейлеру удалось выделить возбудитель
гриппа С.
В 1940 г. было сделано важное открытие - вирус грип-
па может быть культивирован на куриных эмбрионах.
Благодаря этому появились новые возможности для изу-
чения этого возбудителя.
В 1957-1958 гг. случилась пандемия, вызванная виру-
сом H2N2, которая получила название «азиатский
грипп». Пандемия началась на Дальнем Востоке и быстро
распространилась по всему миру. Только в США во время
этой эпидемии скончалось более 70 тыс. человек.
В 1968-1969 гг. произошла пандемия «гонконгский
грипп», вызванная вирусом H3N2. Пандемия началась в
Гонконге. Число погибших составило около 34 тыс. чело-
век, в основном старше 65-летнего возраста.
В 1977-1978 гг. произошла относительно легкая
по степени тяжести пандемия, названная «русским
гриппом». Вирус гриппа (H1N1), вызвавший эту панде-
мию, уже вызывал эпидемию в 50-х гг. прошлого века.
Поэтому в основном пострадали лица, родившиеся после
1950 г.
141
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
6.1.2. Патогенез
Вирус проникает в клетку в результате рецептор-опос-
редованного эндоцитоза (рис. 6.2). Перед этим антирецеп-
тор вируса - гемагглютенин - связывается с гликопроте-
идным рецептором на поверхности клеток эпителия, вы-
стилающего респираторный тракт. После слияния вирус-
ной и лизосомальной мембран нуклеокапсид попадает в
цитоплазму и из нее мигрирует в ядро. В ядре на вирусной
(-)РНК, как матрице, вирионная РНК-транскриптаза
синтезирует два класса (+)РНК:
• неполные комплементарные копии родительской це-
пи. Эти З’-полиаденилированные транскрипты содержат
5’-кэп. Они экспортируются в цитоплазму и служат там в
качестве мРНК, т.е. транслируются в вирусоспецифиче-
ские белки;
• полные комплементарные копии матрицы. Они не
полиаденилированы и служат, в свою очередь, матрицами
для синтеза (-)РНК потомства.
Большинство белков (в том числе гемагглютенин и ней-
раминидаза) остаются в цитоплазме. Однако белок NP
(нуклеокапсидный) мигрирует назад в ядро, где он соеди-
Рис. 6.2. Схема репродукции вируса гриппа
142
6.1. Грипп (influenza)
няется с вновь синтезированными (-)РНК потомства. Об-
разовавшиеся капсиды мигрируют в цитоплазму. Вирио-
ны потомства выходят из клетки путем отпочковывания.
При этом клетка хотя и не лизируется (по крайней мере,
на начальных стадиях заболевания), но в конечном счете
неминуемо погибает.
Первоначально возбудитель реплицируется в эпителии
верхних отделов дыхательных путей, вызывая гибель ин-
фицированных клеток. Цикл репликации вируса занима-
ет всего 4-6 ч. Через поврежденные эпителиальные барье-
ры вирус проникает в кровоток. Вирусемия сопровожда-
ется множественными поражениями эндотелия капилля-
ров с повышением их проницаемости. Инкубационный пе-
риод - 1-3 дня, после чего повышается температура тела с
миалгиями, фарингитом, кашлем, головными болями.
Ринит (характерный для других простудных заболева-
ний) бывает редко. Продолжительность лихорадочного
периода - 3-5 сут. Основной путь передачи возбудителя -
воздушно-капельный. Риск заражения максимален в мес-
тах скопления людей. Заболевший становится заразным
за 24 ч до появления у него основных симптомов.
Гриппозная инфекция подавляет иммунитет, а это,
в свою очередь, приводит к пневмонии и обострению сопу-
тствующих хронических заболеваний.
Смертность от гриппа пока недооценивается. Дело в
том, что больные умирают чаще всего не во время гриппа,
а несколько позже. В то же время вирус удается выделять
от больного только до 5-го дня заболевания. Американские
физиологи подсчитали, что даже при обычном, средней тя-
жести гриппе человеку приходится тратить столько сил на
выздоровление, что каждый случай гриппа стоит одного
года жизни даже для здорового человека. Характерно, что
много хроников умирает через 2-3 месяца после «выздо-
ровления», и им ставится диагноз, не связанный с грип-
пом. Хотя на самом деле причиной смерти был грипп.
Грипп поражает людей всех возрастов, но особую опас-
ность представляет для маленьких детей и пожилых лю-
дей из-за отсутствия соответствующего иммунитета у пер-
вых и ослабления иммунитета у вторых. Эпидемии гриппа
случаются каждый год обычно в холодное время и пора-
жают до 15% населения земного шара.
143
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Периодически повторяясь, грипп (и ОРЗ) постепенно
подрывают сердечно-сосудистую систему, сокращая на
несколько лет среднюю продолжительность жизни чело-
века. Грипп (и ОРЗ) занимают первое место по частоте и
количеству случаев заболеваний в мире. В России ежегод-
но регистрируется от 27 до 41 млн заболевших гриппом и
другими ОРЗ.
6.1.3. Лечение и профилактика гриппа
Лечение гриппа. Перечень противогриппозных препа-
ратов невелик (табл. 6.1). При тяжелых формах гриппа
назначают донорский нормальный иммуноглобулин или
противогриппозный иммуноглобулин с высоким содержа-
нием противовирусных антител.
Противовирусные препараты амантадин и ремантадин
облегчают клинические симптомы гриппа и уменьшают
продолжительность болезни на 1,5-3 дня. Однако они об-
ладают специфической активностью только в отношении
вируса гриппа А и бессильны против вируса гриппа В. Эф-
Таблица 6.1. Основные лекарственные средства, используемые
для терапии и профилактики гриппа
Лечение Профилактика
Амантадин и ремантадин (ран- нее лечение - при приеме не поз- же первых 48 ч после начала за- болевания) Донорский нормальный или противогриппозный 1g человека Ингибиторы вирусной нейрами- нидазы (занамивир, оселтавир и др.), раннее лечение Рибавирин (виразол, рибамидил) Интерфероны аир (раннее лече- ние) Противогриппозные вакцины Ремантадин Оксолиновая мазь Интерфероны аир (экстренная профилактика) Индукторы интерферона
144
6.1. Грипп (influenza)
фективность данных препаратов составляет около 70%,
причем только в случае их приема в течение первых 48 ч
после начала заболевания и продолжении приема далее в
течение всего времени заболевания до исчезновения симп-
томов. Амантадин и ремантадин блокируют на завершаю-
щих стадиях репродуктивного цикла вируса выделение
клеткой инфекционных частиц. Следовательно, заболева-
ние дальше не развивается. Также снижается вероятность
заражения окружающих. Следует отметить, что эффек-
тивность этих препаратов быстро падает из-за возникнове-
ния резистентных к ним вариантов вируса.
Амантадин и ремантадин нельзя широко применять
из-за побочных эффектов, особенно у пожилых людей.
Кроме того, к ним быстро приобретается устойчивость, да
и эффективны они только против вируса гриппа А.
Одним из ферментов, играющих ключевую роль в реп-
ликации вируса гриппа, является нейраминидаза - фер-
мент, который расщепляет сиаловую кислоту, связываю-
щую гемагглютенин вириона с мембраной клетки-хозяи-
на, давая таким образом возможность новым вирионам
отсоединиться от клетки и завершить свой репликатив-
ный цикл. В присутствии ингибиторов нейраминидазы
дочерние вирионы остаются прикрепленными к остаткам
сиаловой кислоты на поверхности клетки. Они не могут
покинуть старую клетку и инфицировать новые клетки.
Не случайно поэтому нейраминидаза стала мишенью для
препаратов новейшего поколения, основанных на ингиби-
ровании этого фермента.
В настоящее время разрешены к клиническому исполь-
зованию два ингибитора нейраминидазы - занамивир и
оселтавир. Эти препараты активны против всех 9 извест-
ных подтипов нейраминидазы. Достоинством препаратов
является то, что к ним практически не формируются
устойчивые формы вируса.
Предварительные исследования показали, что эффек-
тивность ингибиторов нейраминидазы составляет
67-82%, они сокращают длительность болезни на 1-
1,5 дня (если прием препарата начался не позднее 36-48 ч
после начала заболевания). Препараты (в отличие от аман-
тадина и ремантадина) не оказывают вредного действия
на нервную систему. Однако, необходимо отметить, что в
145
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
первые 48 ч далеко не всегда представляется возможность
диагностировать заболевание, а именно - дифференциро-
вать грипп от других ОРЗ. Кроме того, ингибиторы нейра-
минидазы пока мало изучены и дороги.
Профилактика. Для активной иммунизации применя-
ют живые и инактивированные вакцины. Живые вакци-
ны проявляют большую иммуногенность, но они обладают
достаточно высокой реактогенностью и имеют широкий
спектр противопоказаний. Такие вакцины применяются в
странах СНГ и нигде больше.
Среди инактивированных вакцин получены вирион-
ные (приготовленные из высокоочищенных культур виру-
сов, выращенных in vitro), дезинтегрированные (получа-
ют обработкой высокоочищенных вирусов детергентами)
и субъединичные (очищенные поверхностные Аг вируса -
гемагглютенин и нейраминидаза) вакцины. К сожалению,
поскольку антигенные варианты возбудителя наблюдают-
ся достаточно часто, то набор Аг соответствующего вируса
для иммунизации может быть определен только после на-
чала вспышки.
Огромным недостатком противогриппозной вакцина-
ции является то, что проводить ее надо практически еже-
годно. У молодых людей вакцины обеспечивают 80-
90% -ную защиту. Однако у пожилого контингента людей,
у которого наблюдается самая большая смертность, эф-
фективность вакцинации не превышает 50%.
Химиопрофилактику гриппа А осуществляют приемом
небольших доз ремантадина, который дают в течение всей
эпидемической вспышки. Хорошо себя зарекомендовала
оксолиновая мазь, интраназально утром и вечером.
Вакцинопрофилактика гриппа не может обеспечить
100%-ную защиту от сезонных эпидемий. Это связано с
тем, что только возможных штаммов - возбудителей гриппа
насчитывается более 170. Поэтому все шире для профи-
лактики гриппа (как и ОРЗ) начинают применять препа-
раты, влияющие на интерфероновую систему, которая
представляет собой механизм естественной противовирус-
ной защиты. При этом используются как препараты само-
го интерферона, так и его индукторы (арбидол, амиксин,
полудан и др.). Преимущество этого подхода заключается
146
6.1. Грипп (influenza)
в том, что включаются универсальные механизмы защи-
ты, направленные против всех вирусов, вызывающих
ОРЗ, а не против конкретных штаммов, что характерно
для вакцин. С нашей точки зрения, эти препараты наибо-
лее перспективны для профилактики гриппа в XXI в.
6.1.4. Угроза пандемии и перспективы создания
противогриппозной вакцины
История пандемий XX в. (табл. 6.2) показывает, что ве-
личайшая пандемия 1918 г. была вызвана появлением но-
вого вируса (H1N1). Вторую пандемию вызвал в 1957 г.
вирус H2N2, а третья имела место из-за вируса H3N2
в 1968 г. В 1977 г. зарегистрирована слабая пандемия,
обусловленная вирусом H1N1, потому что еще оставались
люди, которые имели иммунитет, сохранившийся со вре-
мен пандемии 1918 г. Сейчас циркулируют вирусы гриппа
A (H3N2 и H1N1) и вирус гриппа В. Следует подчеркнуть,
что ежегодные потери от эпидемий в целом намного пре-
вышают потери от гораздо более редких пандемий.
В 1997 г. человечество оказалось на пороге возможной
пандемии гриппа. Среди населения Гонконга возникла
вспышка гриппа A (H5N1), которая ограничилась
18 случаями заболевания (6 - со смертельным исходом).
Таблица 6.2. Основные антигенные шифты вируса гриппа А
(эволюция вируса гриппа А)
Годы Серовар Название
1890 H3N2 Пандемия
1902 H3N2 Эпидемия
1918 H1N1 Испанский грипп (пандемия)
1947 H1N1 Испанский грипп (эпидемия)
1957 H2N2 Азиатский грипп (пандемия)
1968 H3N2 Гонконгский грипп (пандемия)
1977 H1N1 Русский грипп (эпидемия)
147
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
От умершего 3-летнего ребенка был выделен вирус гриппа
(H5N1). Вирусы гриппа сероварианта Н5 до этого цирку-
лировали только среди птиц, иногда вызывая эпизоотии
со 100% -ным смертельным исходом.
Специалисты считают, что следующая пандемия грип-
па неизбежна, однако никто не знает, когда именно она
случится. Наибольшую эпидемическую опасность пред-
ставляют в настоящее время серовары H3N2 и H2N2. Пан-
демии случаются в среднем каждые 30-40 лет, а в настоя-
щее время вирус гриппа A (H3N2) циркулирует уже более
35 лет. Поскольку количество лиц, иммунных к вирусу
H2N2, вызвавшему пандемию в 1957 г., неуклонно сокра-
щается, то его также следует рассматривать как эпидеми-
чески опасный. Пандемия может начаться практически в
любой момент, причем одновременно в разных странах.
Воздействие пандемии на здоровье людей может быть
очень сильным. По прогнозам, только в России будет ин-
фицировано до 120 млн человек, до 60 млн человек заболе-
ют, до 500 тыс. человек будет госпитализировано, до
200 тыс. человек умрет.
Эпидемии гриппа на Земле никогда не кончаются.
Грипп - это заболевание «поп stop». Следуя за сменой вре-
мен года, оно переходит из Южного полушария в Северное,
и обратно. Таким образом, постоянно где-то на Земле сви-
репствует грипп. Новая эпидемия возникает тогда, когда
возникает новый вариант вируса, от котдрого старый
(имеющийся) иммунитет не может защитить.
Изменения антигенной структуры могут происходить
двумя путями - в результате антигенного дрейфа и благо-
даря антигенному шифту (рис. 6.3). Антигенный дрейф
обусловлен точечными мутациями, изменяющими пер-
вичную структуру поверхностных Аг. Хотя изменения Аг
незначительны, специфичность Ат, циркулирующих в по-
пуляции, снижается. Из-за антигенного дрейфа каждая
страна вынуждена практически ежегодно сталкиваться с
эпидемией гриппа.
Антигенный шифт обусловливает появление нового ан-
тигенного варианта вируса, не связанного с ранее цирку-
лирующими вариантами либо отдаленно-родственно-
го им. Подобные явления наблюдаются достаточно редко
148
6.1. Грипп (influenza )
Рис. 6.3. Антигенные дрейф и шифт вируса гриппа
(каждые 20-30 лет). Существует мнение, что антигенный
шифт - результат генетической рекомбинации между
штаммами вируса человека и животных. В результате об-
разуется новый серовар вир»уса, обычно вызывающий пан-
демию, так как в популяции практически отсутствует им-
мунная прослойка к нему. По мере образования последней
процесс затухает.
Геном вируса гриппа, в отличие от геномов других
РНК-содержащих вирусов, не представляет собой единую
цепочку, а состоит из восьми самостоятельных структур.
Такая структура генома вируса гриппа как раз и позволя-
ет этому вирусу очень легко рекомбинировать. Так, если в
одной клетке размножаются два разных вируса гриппа
(разных хотя бы по субтипу), то на стадии сборки вириона
в него могут попасть фрагменты геномов разных вирусов.
Именно этот механизм и определяет, каким образом
возникают штаммы, способные вызывать пандемию грип-
па. Пандемия возникает тогда, когда в результате анти-
генного шифта появляется совершенно новый тип гемаг-
глютенина.
Итак, грипп - нетривиальное заболевание. Он убивает
ежегодно тысячи людей, а у десятков тысяч ухудшает здо-
ровье. Экономический ущерб огромен. Но грипп можно
победить, и прежде всего, с помощью вакцин.
149
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Как известно, противовирусные вакцины готовятся с
использованием куриных эмбрионов. Возможности такой
технологии при угрозе пандемии окажутся весьма ограни-
ченными. Не случайно ВОЗ постоянно подчеркивает необ-
ходимость разработки новых методов производства вак-
цин, в частности генно-инженерных. В 1997 г. были выяв-
лены новые вирусы в популяции человека. Возникла не
только теоретическая угроза пандемии. К счастью, этот
вирус не передавался от человека к человеку. Тревога ока-
залась ложной. Но совершенно ясно - человечеству просто
повезло. Однако надеяться, что нам повезет и в следу-
ющий раз, не приходится.
Вирус гриппа - возбудитель самой массовой инфекции
в современном мире. Продолжаются попытки создать та-
кую вакцину, которая могла бы защитить людей от «лю-
бого» вируса гриппа. Как уже отмечалось, вакцины есть
живые и инактивированные. Последние подразделяются
на цельновирионные, дезинтегрированные и субъединич-
ные. С момента выделения вируса продолжается работа по
созданию новых вакцин, и тем не менее гриппозная ин-
фекция до сих пор не побеждена. В США ежегодно заболе-
вают не менее 70 млн человек, а периодически - раз в
30-40 лет - гриппозная инфекция в виде пандемии пора-
жает большинство населения планеты. Пандемий, кото-
рые поражают всю планету, никакой другой агент, кроме
вируса гриппа, вызвать не может.
Что мешает создать комплексную вакцину против раз-
ных вариантов вируса гриппа? Вирус гриппа, в особеннос-
ти вирус А, меняется столь быстро, что угнаться за ним с
помощью нынешнего поколения вакцин не удается. Осо-
бенно драматические события возникают при появлении
нового пандемического варианта. В этом случае вакцина
против прежнего варианта совсем не предохраняет орга-
низм от нового вируса. Как сделать вакцину «на все време-
на»? Как известно, ведущую роль в проникновении виру-
са гриппа в клетку и в индукции синтеза противовирус-
ных Ат играют гемагглютенин и нейраминидаза. Их
структура постоянно меняется. Но в составе вирусной час-
тицы есть белки, которые расположены внутри капсида и
150
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
не обладают способностью видоизменяться так быстро,
как гемагглютенин и нейраминидаза, т.е. значительно бо-
лее консервативны. Это - нуклеокапсидный белок, а так-
же белок Ml. Вот на основе этих белков, структура и анти-
генные свойства которых на протяжении десятилетий
практически не меняются, планируется сделать вакцину.
Эксперименты на животных дали обнадеживающие ре-
зультаты. Так, показано, что плазмида, кодирующая нук-
леокапсидный белок вируса гриппа человека, защищает
мышей не только от штамма вируса, из которого взят ген,
но и от другого штамма, выделенного более чем через 30 лет
после первого. Такая перекрестная защита дает возмож-
ность думать об универсальной антигриппозной вакцине.
6.2. ВИРУСНЫЕ ГЕПАТИТЫ
(HEPATITIS VIROSA)
6.2.1. Общая характеристика гепатитов
Вирусные гепатиты составляют большую группу ин-
фекционных заболеваний, характеризующихся общей ин-
токсикацией и преимущественным поражением печени.
Заболевания вызываются, по крайней мере, пятью раз-
личными вирусами и образуют две группы гепатитов -
энтеральные (А и Е) и парентеральные (В, С и D).
Впервые предположение об инфекционной природе
«катаральной желтухи» (гепатита А) высказал С.П. Бот-
кин в 1888 г. Вирусная природа болезни была доказана в
1937 г. в США Дж. Финдлеем и Ф. Мак-Коллюмом. В 1970 г.
Д. Дейн выявил вирус гепатита В в крови и клетках пече-
ни. В 1973 г. С. Фейнстоуну в фекалиях больного удалось
идентифицировать возбудителя гепатита А. В 1977 г.
М. Ризетто описал вирус-сателлит D. В конце 80-х годов
прошлого века группе специалистов США удалось выде-
лить и идентифицировать геном вируса С. Вирус гепатита Е
был идентифицирован М.С. Балаяном в 1982 г.
Для гепатитов первой группы характерны вспышки
эпидемий, поражающих порой сотни тысяч человек. Па-
рентеральные гепатиты, в свою очередь, отличаются тя-
желыми и хроническими формами.
151
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
6.2.2. Вирусный гепатит А
Этиология. Вирус гепатита А (ВГА) относится к роду
Hepatovirus в составе сем. Picornaviridae. ВГА представ-
ляет собой сферические частицы диаметром 27-30 нм,
построенные по типу икосаэдрической симметрии и ли-
шенные оболочки. Вирусный геном представлен линей-
ной, несегментированной одноцепочечной РНК. Эта РНК
имеет положительную полярность, т.е. она непосред-
ственно может выполнять матричную функцию, а будучи
изолированной, полностью сохраняет инфекционность.
Подобно другим РНК, выполняющим функцию мРНК, ге-
ном ВГА содержит на 3’-конце участок поли-А. Капсид
ВГА построен из множества копий четырех структурных
белков, обозначаемых как VP1, VP2, VP3 и VP4.
Известен только один серотип ВГА. Это означает, что
вакцина, изготовленная из любого штамма ВГА, будет эф-
фективной в предотвращении заболевания привитого, в
какой бы эпидемической ситуации он не оказался. Конеч-
но, ВГА, как всякий другой вирус, подвержен естествен-
ным вариациям в результате мутаций. Различия в нуклео-
тидных последовательностях между отдельными штамма-
ми могут достигать 15-25%. Однако, как бы ни были ве-
лики генные вариации ВГА, они не затрагивают структу-
ру основного участка, который ответственен за выработку
антител.
ВГА считается одним из наиболее устойчивых вирусов
к факторам внешнего воздействия. При комнатной темпе-
ратуре может сохраняться в течение нескольких недель, а
при 4°С - несколько месяцев (однако кипячение приводит
к разрушению вируса за 5 мин). Вирус устойчив к pH в
пределах 3-10 и к органическим растворителям (таким,
как эфир, хлороформ, фреон и др.). Эффективно устраня-
ют вирус дезинфекционные средства: хлорамин в концент-
рации 2-2,5 мг/мл или 3%-ный формалин.
Эпидемиология. ВГА распространен повсеместно, а ге-
патит А относится к числу наиболее широко распростра-
ненных в мире кишечных инфекций. Уровень заболевае-
мости коррелирует с санитарно-гигиеническим состояни-
ем данной территории. Источник инфекции - больные лю-
152
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
ди. Механизм передачи фекально-оральный. Заражение
происходит при употреблении инфицированной воды и
пищи. Дети до 1 года малочувствительны к заражению
ввиду сохранения у них пассивного иммунитета, получен-
ного от матери.
Патогенез. Вирус через портальную вену проникает в
печень и поражает гепатоциты. При этом поражение кле-
ток происходит не за счет прямого цитопатического
действия, а в результате иммунологических механизмов.
Проникая в печеночные клетки, ВГА видоизменяет их по-
верхностные структуры настолько, что организм начина-
ет распознавать такие клетки как чужеродные и атакует
их средствами своей иммунологической защиты.
Стратегия репликации вируса в клетке-хозяине в об-
щих чертах подчинена тем же закономерностям, которые
свойственны и другим вирусам - членам группы Балтимо-
ра IV (см. рис. 3.9).
Репликация происходит в цитоплазме. В результате
трансляции образуется функционально неактивный по-
липротеин, который «нарезается» протеазами на различ-
ные вирусоспецифические белки. Высвобождение вируса
сопровождается лизисом клетки.
Типичная форма заболевания (инкубационный период -
от 7 до 50 дней) имеет две стадии. Преджелтушная стадия
(5-7 дней) сопровождается развитием гриппоподобного
синдрома с тошнотой и анарексией. Желтушная стадия
(2-3 недели) характеризуется желтушностью кожных
покровов и склер, гепатомегалией. При этом, как прави-
ло, степень желтушности соответствует тяжести болезни.
Сопутствующими признаками желтухи считают также
обесцвеченный кал и темную мочу. Летальность, по дан-
ным мировой литературы, составляет 0,1-0,4%. Болезнь
не оставляет хронических последствий. Гепатит А не за-
вершается формированием хронического гепатита и виру-
соносительства.
Лечение и профилактика. Средства эффективной спе-
цифической противовирусной терапии отсутствуют, лече-
ние симптоматическое. В настоящее время доступен сыво-
роточный 1g, введение которого после заражения способно
значительно смягчить течение болезни.
153
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Для профилактики ВГА людей, выезжающих в неблаго-
получные регионы, разработаны эффективные убитые вак-
цины. Поствакцинальный иммунитет сохраняется 10 лет.
Кроме того, широко используется пассивная иммунопро-
филактика нормальным донорским 1g человека (невосп-
риимчивость к возбудителю сохраняется до 4 мес.).
6.2.3. Вирусный гепатит Е
Этиология. В 1980 г. М. Гуро сообщил о больных гепа-
титом с энтеральным способом заражения, в сыворотке
крови которых лабораторно не определялись специфиче-
ские маркеры известных гепатитов А и В. Заболевание по-
лучило название - фекально-оральный гепатит «ни А, ни
В». В 1982 г. М.С. Балаян, обладавший иммунитетом к
ВГА, заразил себя материалом, полученным от больных
гепатитом «ни А, ни В», и заболел. В сыворотке крови по-
явились антитела, отличные от антител против ВГА. Это
наблюдение послужило экспериментальным доказатель-
ством существования этиологически самостоятельного
возбудителя гепатита (ВГЕ), передающегося энтеральным
путем и отличающегося от ВГА.
ВГЕ принадлежит к сем. Caliciviridae и представляет со-
бой икосаэдрические частицы диаметром 27-34 нм. Вирус
отнесен к разряду простых (из-за отсутствия наружной обо-
лочки). Он относительно неустойчив во внешней среде. Ви-
русным геномом служит одноцепочечная позитивная РНК.
Эпидемиология. Гепатит Е широко распространен в
странах с тропическим и субтропическим климатом, а
также в среднеазиатском регионе. Считается, что ежегод-
но около 1 млн человек заболевает гепатитом Е. Воспри-
имчивость ВГЕ всеобщая, однако заболевание регистриру-
ется чаще всего в возрастной группе 15-29 лет. Источни-
ком инфекции являются больные люди. Механизм пере-
дачи - фекально-оральный.
Патогенез. ВГЕ изучен недостаточно. Инкубационный
период составляет 15-40 дней. В общих чертах течение за-
болевания напоминает гепатит А. Хроническое течение
для гепатита Е не характерно. Летальность в целом не пре-
вышает 0,4%. Особого внимания заслуживает гепатит Е
154
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
у беременных женщин. У них это заболевание в 20-25%
случаев сопровождается гибелью новорожденных.
Лечение и профилактика. Специфические химиотера-
певтические средства против ВГЕ (как и в случае с ВГА) не
разработаны. Профилактика заболевания аналогична
проводимой при гепатите А.
6.2.4. Вирусный гепатит В
Этиология. Вирус гепатита В (ВГВ) является предста-
вителем рода Orthohepadnavirus, входящего в состав сем.
Hepadnaviridae (от «Ьераг» - печень; «dna» - ДНК). По-
мимо ВГВ человека^ в это семейство входят вирусы гепа-
тита сурков, земляных белок, сусликов, пекинских уток и
других животных. Объединяющие характеристики этих
вирусов: сходное строение вириона, кольцевая ДНК, пре-
имущественное размножение в клетках печени, возмож-
ность длительной (иногда пожизненной) циркуляции ви-
руса в организме, взаимосвязь с развитием рака печени.
Вирионы ВГВ (рис. 6.4) диаметром 42-45 нм (так называ-
емые «полные частицы Дейна») имеют наружную оболочку,
внутреннюю оболочку и нуклеокапсид, имеющий форму
икосаэдра. Последний включает ДНК, фермент - ДНК-по-
лимеразу и сердцевинный белок - HBcorAg (HBcAg).
ДНК
ДНК-полимераза
HBcorAg
(HBeAg)
Рис. 6.4. Схематическое изображение структуры вируса
гепатита В
155
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
В составе внешней оболочки вируса находится основ-
ной поверхностный антиген - HBsAg (от англ, hepatitis В
surface antigen), который ранее назывался «австралий-
ским антигеном». Этот белок имеет в своем составе не-
сколько специфических антигенных детерминант. Димер
из двух молекул основного белка составляет антигенный
спектр, в соответствии с которым выделяют ряд подтипов
вируса. Общей для HBsAg любого вируса является субде-
терминанта а. Другие субдетерминанты обозначаются
буквами d, у, w и г, а их комбинации составляют четыре
главных подтипа ВГВ - adw, adr, ayw, ауг. Протективные
свойства связаны в основном с антителами к групповой
детерминанте а.
В организме людей, инфицированных ВГВ, выявляют
вирусоспецифические антигены: HBsAg - поверхностный
антиген, HBcAg - сердцевинный антиген, HBeAg - анти-
ген инфекционности, малоизученный антиген HBxAg, а
также антитела ко всем этим антигенам.
Как было указано выше, HBcAg находится в сердце-
винной части вириона. Этот белок синтезируется в ядре
гепатоцитов и, хотя он не способен проникать в кровь, иг-
рает важную роль в индукции иммунного ответа на вирус.
В частности, экспрессия HBcAg на поверхности гепатоци-
та является сигналом для клеток-эффекторов.
Кроме того, выяснено, что в гене, кодирующем HBcAg,
заложена информация и об HBeAg. Так, оказалось, что
после синтеза HBcAg от него отщепляется HBeAg и актив-
но секретируется в кровоток. Следует особо отметить, что
HBeAg синтезируется и попадает в кровь только при ак-
тивной вирусной репликации, поэтому считается ее мар-
кером. Вторым ключевым серологическим маркером, сви-
детельствующим о заражении ВГВ, является HBsAg.
Функции HBxAg (кроме того, что он играет особую роль
в развитии гепатокарциномы) сегодня еще не вполне ясны.
ДНК-полимераза, которая может выполнять функцию
обратной транскриптазы, принимает участие в процессе
вирусной репликации.
ВГВ обладает мутационной изменчивостью. Так, кроме
«дикого» варианта ВГВ, существуют мутантные формы,
156
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
например, вариант «Сенегал», у которого не определяют-
ся антитела к HBcAg, или вариант ВГВе(-), у которого не
определяются антитела к HBeAg.
Вирусный геном представлен двухцепочечной молеку-
лой ДНК, одна из цепочек которой короче (на 40%) другой
и нуждается в достройке.
ВГВ отличается чрезвычайно высокой устойчивостью к
различным физическим и химическим воздействиям: к
низкой и высокой температуре, УФ-облучению, длитель-
ному воздействию кислотной среды. Инактивируется ви-
рус при кипячении, стерилизации сухим жаром (180°С,
60 мин).
Биология вируса. ВГВ во многом уникален.
• Геном ВГВ представлен двухцепочечной кольцевой
молекулой ДНК (состоящей из 3200 нуклеотидов) - наи-
меньшей среди всех известных в настоящее время ДНК-
содержащих вирусов.
• Удивительное свойство генома ВГВ - его высокая ин-
формационная емкость. Это достигается тем, что в ДНК
имеется 6 рамок считывания, перекрывающих друг друга.
• Из всех известных ДНК-содержащих вирусов ВГВ име-
ет самый сложный цикл размножения. Его особенностью
является наличие дополнительного этапа, когда при помо-
щи клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы синтези-
руется РНК, называемая «прегеномом», на которой вирус-
ная ДНК-полимеразы синтезирует новую цепь ДНК (см.
рис. 3.12). Наличие этапа обратной транскрипции позволя-
ет обозначить ВГВ как «скрытый ретровирус». Усложнен-
ная схема репликации определяет повышенную возмож-
ность ошибок во вновь синтезированных цепях ДНК, что
приводит к появлению мутантных форм ВГВ.
Следует отметить, что в настоящее время все более ши-
рокое подтверждение находит идея о возможности интегра-
ции генома ВГВ или части его в хромосому клетки-хозяина.
Эпидемиология. В настоящее время на Земле сущест-
вует 350 млн носителей ВГВ. По данным ВОЗ, более 1/3
населения мира были инфицированы ВГВ. Ежегодно от
патологий, связанных с этой болезнью, умирает около
2 млн человек. По сути дела, каждые 15-20 лет от ВГВ в
мире погибает больше людей, чем погибло во время
157
Глава 6, Основные социально значимые вирусные инфекции
Второй мировой войны. Из них ежегодно умирают: 600 тыс. -
от острой и хронической инфекции, 700 тыс. - от цирроза
и 300 тыс. - от рака печени. Экономический ущерб от
ВГВ, к примеру в США (страна с низкой эндемичностью)
превышает 300 млн долларов в год.
Распространенность ВГВ-инфекции в разных регионах
колеблется в широких пределах. Особенно неблагополуч-
ными в этом отношении являются Юго-Восточная Азия и
Африка, где количество хронически инфицированных
достигает 15%. Более благополучная эпидемиологиче-
ская обстановка отмечается в Западной Европе, Северной
Америке и Австралии (менее 2% носителей вируса). Сре-
ди населения Республики Беларусь хроническая персис-
тенция ВГВ регистрируется с частотой от 0,7% в Витеб-
ской области до 1,5% в Гомельской.
В США (а по некоторым оценкам, и в России) число
больных хроническим гепатитом В составляет около
1 млн человек.
Инфицирование вирусом происходит через кровь и
другие жидкости организма. Вирус обнаруживается прак-
тически во всех секретах (сперма, моча, вагинальный сек-
рет, слюна, грудное молоко, слезы и др.). Однако, помимо
крови, возможность заражения доказана только через
слюну и сперму. Установлено, что у значительной части
больных имеет место заражение при парентеральных ма-
нипуляциях в медицинских учреждениях. Широкое ис-
пользование гемотрансфузий до введения вирусологиче-
ского контроля за донорами благоприятствовало распро-
странению заболевания при переливании крови и ее пре-
паратов. Кроме того, широкому распространению ВГВ
способствует чрезвычайно высокая инфекционность виру-
са и устойчивость к различным физико-химическим фак-
торам. Так, минимальная инфицирующая доза ВГВ на
три порядка меньше, чем возбудителя СПИДа, и составля-
ет всего 0,00004 мл вируссодержащей крови.
Достигая клеток печени, вирус адсорбируется на их по-
верхности. В процессе адсорбции принимают участие, по-
мимо вирусных антирецепторов (HBsAg), рецепторы на
поверхности печеночных клеток. Имеются также сведе-
ния и о репродукции ВГВ в клетках костного мозга, селе-
зенки, поджелудочной железы и т.д.
158
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
Хотя гепатит В вызывается вирусом, сам по себе ВГВ не
обладает прямым цитопатогенным эффектом. Инфициро-
ванные гепатоциты, однако, атакуются и разрушаются в
ходе защитных иммунологических реакций. При этом ме-
ханизм разрушения гепатоцитов в самых общих чертах
может быть описан следующим образом. Попав в кровь,
вирус вызывает активацию В- и Т-клеточного звена имму-
нитета человека. Т-киллеры взаимодействуют с антигена-
ми ВГВ и антигенами главного комплекса гистосовмести-
мости, представленными на поверхности печеночной
клетки, вызывая разрушение гепатоцитов.
В типичных случаях принято выделять четыре периода
заболевания гепатитом В: инкубационный период
(60-180 дней), преджелтушный (5-7 дней), желтушный
(5-10 дней) и реконвалесценцию.
Наиболее постоянными симптомами (помимо желтуш-
ности склер и кожных покровов) являются общая асте-
ния, лихорадка, тошнота, увеличение и болезненность пе-
чени, потемнение мочи и обесцвечивание кала.
Летальность острого гепатита В составляет 1-4%. При-
мерно 10% случаев переходит в хроническую форму, око-
ло 25% из которых становятся непосредственной причи-
ной смерти (от самого гепатита В, цирроза и рака печени).
Причины развития хронического процесса окончательно
не установлены. Считается, что, прежде всего, это связано
с наличием у больного нарушений в клеточном звене им-
мунитета и с низкой продукцией интерферона. При этом
существует общая закономерность - чем в более раннем
возрасте человек инфицируется вирусом, тем больше ве-
роятность развития хронического гепатита.
Этиотропная терапия и профилактика. Средства спе-
цифической лекарственной терапии в настоящее время
находятся в стадии разработки и лечение в основном
симптоматическое. Отмечен положительный эффект от
применения а-интерферона и противовирусных препара-
тов (азидотимидин, ламивудин и др.). Однако лечение
хронического гепатита В интерфероном и модифициро-
ванными нуклеозидами на сегодня недоступно подав-
ляющему большинству больных из-за очень высокой
стоимости препаратов.
159
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
К сожалению, на терапию интерфероном отвечают ме-
нее 50% пациентов. При этом такая терапия сопряжена с
риском развития побочных эффектов (психозов, пораже-
ний щитовидной железы и др.).
Показано, что хронически циркулирующий ВГВ спосо-
бен подавлять ламивудин - нуклеозидный аналог, приме-
няющийся для лечения ВИЧ-инфицированных. В настоя-
щее время препарат интенсивно изучается, и рассматрива-
ется возможность его комбинированного применения с
а-интерфероном. По последним данным, сочетанное приме-
нение ламивудина с интерфероном в течение 1 года вызыва-
ет высокий (93%) уровень вирусологического и биохими-
ческого ответа по окончании терапии, однако уровень ус-
тойчивого ответа (спустя год) остается пока низким - 14%.
Более впечатляющие результаты достигнуты при ре-
шении проблемы вакцинопрофилактики.
Создание вакцины против гепатита В - одно из важней-
ших завоеваний человечества. Основой вакцины служил
поверхностный антиген вируса гепатита В, поскольку бы-
ло установлено, что лица, имеющие антитела к нему, по-
вторно не заболевают. Источником антигена являлись сы-
воротка или плазма крови носителей HBsAg. Антиген
очищали, подвергали инактивации, адсорбировали на
гидроокиси алюминия и использовали в качестве вакцин-
ного препарата. По источнику получения антигена такие
вакцины обозначали как «плазменные». Они обладали
высокой иммуногенностью и были эффективны, однако
имели существенный недостаток. Несмотря на то что не
было зарегистрировано ни одного случая заражения гепа-
титом В от введения вакцины, существовал теоретиче-
ский риск возможного попадания ВГВ в готовую серию
вакцины, так как она изготавливалась из заведомо зара-
женного материала. Открытие ВИЧ добавило опасений,
связанных и с этим вирусом. Кроме того, прогресс молеку-
лярной биологии позволил приступить к созданию вакцин
против гепатита В нового поколения - рекомбинантных.
Общая схема их получения включает следующие этапы:
из молекулы ДНК ВГВ выделяют ген, отвечающий только
за синтез HBsAg. Этот ген вводят в клетки Saccharomyces
cerevisiae. Клетки дрожжей начинают синтезировать ан-
тиген, который очищают от балластных белков и исполь-
160
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
зуют в качестве вакцинного препарата. Благодаря высо-
кой иммуногенности и чрезвычайно низкой реактогеннос-
ти рекомбинантные вакцины (например, Рекомбивакс В и
Энджерикс В) широко используются во всем мире.
Сейчас разрабатываются наиболее рациональные стра-
тегия и тактика вакцинопрофилактики. Во многих странах
вакцинации подлежат новорожденные, родившиеся от ма-
терей, инфицированных ВГВ, медицинские работники -
хирурги, стоматологи, акушеры-гинекологи и другой пер-
сонал, деятельность которого связана с кровью и различны-
ми биосубстратами. Кроме того, для профилактики исполь-
зуют специфический гипериммунный иммуноглобулин.
Его введение показано (например, половым партнерам) не
позднее чем через 48 ч после вероятного заражения.
6.2.5. Вирусный гепатит D
Возбудитель гепатита D (ВГВ) - дефектный вирус
(сателлит), способный репродуцироваться в организме хо-
зяина только при обязательном участии вируса-помощни-
ка, роль которого играет ВГВ. Поэтому ВГВ выделяют
только от пациентов, инфицированных ВГВ. ВГВ не име-
ет собственной оболочки, ее формирует поверхностный
антиген ВГВ - HBsAg (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Схематический состав вирионов ВГВ и ВГВ:
а - инфекционная частица ВГВ: 40 нм оболочка 4- по-
верхностный антиген ВГВ; 27 нм нуклеокапсид, со-
держащий обратную транскриптазу и ДНК ВГВ; б -
инфекционная частица ВГВ: 40 нм оболочка + по-
верхностный антиген ВГВ; 19 нм нуклеокапсид, обра-
зованный дельта-антигеном и содержащий геномную
РНК ВГВ
11. Зак. 474.
161
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Геном ВГВ представлен одноцепочечной РНК, которая
кодирует синтез вирусного антигена (HDAg) и не имеет го-
мологии с ДНК вируса-помощника.
ВГВ представляет собой химерное образование со свой-
ствами сателлитного вируса и вироида. Вироид напомина-
ет ковалентно-замкнутая молекула РНК размером около
1700 нуклеотидов, палочковидной конфигурации. Около
70% нуклеотидов РНК входят в состав уотсон-криковских
комплементарных пар. Геном ВГВ - это самый маленький
геном среди всех вирусов животных. В пределах группы
вирусов V он помещен в свою собственную таксономичес-
кую ячейку (Deltavirus), где должны находиться вирусы,
содержащие негативную РНК.
ВГВ довольно термоустойчив и не теряет инфекцион-
ности даже при УФ-облучении.
ВГВ встречается повсюду, хотя основной ареал его
распространения - Северная Америка и северо-запад Ев-
ропы. Заподозрить гепатит В можно на основании харак-
тера клинической картины гепатита В с необычно тяже-
лым и затяжным течением, поскольку установлено, что
суперинфекция ВГВ резко утяжеляет течение и исход
гепатита В. Так, у 60-70% пациентов со смешанной ин-
фекцией наблюдается развитие цирроза печени.
Скоротечный гепатит (смертность около 80%) встреча-
ется в 10 раз чаще при смешанной инфекции по сравне-
нию с инфицированием только ВГВ.
Механизм передачи ВГВ - через кровь - аналогичен та-
ковому для ВГВ. Иммунитет после перенесенного заболе-
вания нестойкий.
ВГВ, в отличие от ВГВ, обладает прямым цитотокси-
ческим действием.
На протяжении всего репликативного цикла ВГВ не об-
наружено никаких ДНК-co держащих интермедиатов. По-
лагают, что РНК ВГВ реплицируется при помощи хозяй-
ской РНК-полимеразы по механизму «катящегося коль-
ца». В результате образуются длинные катеннаты, кото-
рые для приобретения вирусом инфекционности должны
быть расщеплены на куски, соответствующие по длине ви-
русному геному. Разрыв производится рибозимным доме-
162
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa )
Родительский Комплементарный
(-) геном (+) геном
мРНК
Сайт, проявляющий
рибозимную
активность
Участок,
кодирующий
HDAg
Поли-А
Рис. 6.6. Формы вирусоспецифических РНК, при-
сутствующие в клетках, инфицированных BFD
ном, который входит в состав самой РНК ВГВ. Следует от-
метить, что это - единственный случай, когда рибозимной
активностью обладает геном вируса животных.
Однако, в отличие от других вироидов, в репликатив-
ном цикле ВГВ имеется мРНК (рис. 6.6), на которой син-
тезируется белок - дельта-антиген. Как полагают некото-
рые исследователи, дельта-антиген необходим для репли-
кации РНК, а также играет какую-то роль в сборке и вы-
свобождении вирионов из клетки.
Недавно идентифицирован клеточный белок, который
по первичной структуре очень напоминает дельта-антиген
ВГВ. Эта находка позволила предположить, что ВГВ про-
изошел от вироида, который когда-то «захватил» клеточ-
ный РНК-транскрипт.
Лечение и профилактика. Специфические методы борь-
бы с ВГВ пока не разработаны. Однако поскольку ВГВ не
способен репродуцироваться в отсутствии ВГВ, основные
лечебные и профилактические мероприятия должны быть
направлены на борьбу с вирусом-помощником.
163
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
6.2.6. Вирусный гепатит С
Этиология. Вирус гепатита С (ВГС) - мелкий (30-
60 нм) РНК-содержащий вирус, относящийся к сем.
Flaviviridae. Геном вируса представлен однонитевой
(+)РНК, которая одновременно является и мРНК. В гено-
ме ВГС всего один ген, который кодирует структуру 9 бел-
ков. Ранее он носил название «вирус парентерально-
трансмиссивного ни А, ни В гепатита». Занимая скром-
ную роль среди других гепатитов (около 15%), ВГС обла-
дает наиболее высокой склонностью к хронизации.
Вирус устойчив к нагреванию до 50°С, но инактивиру-
ется органическими растворителями и УФ-облучением.
Во внешней среде нестоек.
К структурным белкам ВГС (рис. 6.7) относятся нуклео-
капсидный белок С (core protein) и оболочечные (envelop)
гликопротеиды - Е1 и Е2. Идентифицированы и пять
неструктурных белков ВГС. Белки внешней оболочки Е1
и Е2 являются гипервариабельными.
Существуют 6 основных типов ВГС, которые на основа-
нии данных о первичной структуре РНК подразделяют на
несколько подтипов. Типы 1-3 ответственны за все случаи
инфекции в Европе, тип 4 превалирует в Египте и Заире,
тип 5 - в Южной Африке, тип 6 - в Гонконге.
Рис. 6.7. Схема структуры ВГС
164
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
Эпидемиология. Эпидемиология ВГС во многом сходна
с характерной для ВГВ. Основное отличие - более низкая
способность ВГС к передаче от беременной - плоду и при
половых контактах. Частота заболеваемости в большин-
стве стран колеблется от 1 до 4,9% . Чаще всего заражение
ВГС происходит при переливании крови и ее препаратов.
От гепатита С во всем мире страдают по меньшей мере
200 млн человек. Только в США в год регистрируется от
8 до 10 тыс. смертей от последствий инфекции ВГС.
По данным ВОЗ, сегодня ВГС инфицирован в среднем
1% населения, в том числе в России - более 1 млн человек.
Гепатит С, подобно гепатиту В, имеет повсеместное, но
не равномерное распространение. В США ежегодно реги-
стрируется от 150 до 175 тыс. новых случаев гепатита С, в
Западной Европе - 170 тыс., в Японии - более 350 тыс. за-
болеваний. Частота обнаружения маркеров ВГС (среди до-
норов крови) варьирует от 0,2% в странах Северной Евро-
пы до 1,2% в Южной Европе, 3-6% в Японии и 10-20% в
странах Африканского континента. В России этот показа-
тель составляет 1-5%.
По понятным причинам, уровень инфицированности
среди медицинских работников в среднем в 3-5 раз выше,
чем среди обычного населения.
В распространении гепатита С на разных территориях
важная роль принадлежит экологическим факторам. Как
и в отношении гепатита В, это подтверждает анализ послед-
ствий аварии на Чернобыльской АЭС. Так, в экологически
неблагополучной Гомельской области Беларуси частота
выявления антител к ВГС среди взрослого населения
составляет 5,4%, что в 8 раз превышает аналогичный по-
казатель среди лиц, постоянно проживающих на «чис-
тых» территориях (0,7%).
Патогенез. Гепатит С считается наиболее коварным и
опасным среди всех вирусных гепатитов. Более того, по
опасности гепатит С сравним с «чумой XX века» СПИДом.
Значительная часть поражений протекает субклини-
чески, однако у 80-90% заболевших развивается хрони-
ческий гепатит, что приводит к фатальным осложнениям -
циррозу и карциноме печени (рис. 6.8).
12. Зак. 474.
165
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
ВГС
Рис. 6.8. Естественное течение гепатита С
Инкубационный период составляет от 35 до 85 дней.
Острая стадия гепатита С обычно протекает легко, неред-
ко без желтухи, в связи с чем своевременная диагностика
заболевания значительно затруднена. Надежный диагноз
может быть поставлен только с помощью полимеразной
цепной реакции (ПЦР). Острая стадия может заканчи-
ваться полным выздоровлением. Однако у большинства
больных развивается хронический гепатит с последую-
щей эволюцией в первичный рак печени.
После проникновения в организм человека ВГС репли-
цируется преимущественно в гепатоцитах. Кроме того, по
современным представлениям, он может реплицировать-
ся (как и ВГВ) в клетках периферической крови.
ВГС обладает слабой иммуногенностью, что определяет
замедленный, неинтенсивный Т-клеточный и гумораль-
ный ответ иммунной системы на инфекцию. Лишь через
2-10 недель от начала заболевания в крови больных начи-
нают определяться антитела к ядерному антигену. Однако
они обладают слабым вируснейтрализующим действием.
Антитела же к неструктурным белкам ВГС в острой фазе
инфекции вообще не выявляются. Зато в крови в течение
острой стадии болезни (и при реактивации хронической)
166
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)
определяется присутствие РНК вируса. Причиной слабой
иммуногенности ВГС, не приводящей к выработке полно-
ценного протективного иммунитета, является не имею-
щая прецедентов гетерогенность ВГС.
Еще раз подчеркнем, что из-за быстро меняющегося
«антигенного лица», приводящего к формированию так
называемых «квазивидов», антитела не узнают и, соотве-
тственно, не могут уничтожать вирус. В результате вирус
ускользает из-под иммунного контроля и постепенно раз-
рушает печень.
Особенностью гепатита С является то, что наиболее
часто это заболевание протекает практически без каких-
либо ярко выраженных проявлений или с минимальными
жалобами на повышенную утомляемость, слабость, сни-
жение аппетита, чувство тяжести в правом подреберье. Не
случайно ВГС называют «ласковым» убийцей.
Передача вируса возможна при нанесении татуировки,
использовании общих с больным предметов личной гигие-
ны - зубной щетки, бритвы, ножниц и т.д. У 50% инфици-
рованных ВГС источник заражения установить не удается.
Очень часто и острый, и хронический гепатит С проте-
кают бессимптомно, из-за чего инфицированные люди
вовремя не обращаются за медицинской помощью и могут
заражать окружающих.
Лечение. Достижения в терапии гепатита С выглядят
пока достаточно скромно.
Лечение гепатита С является одной из наиболее слож-
ных проблем современной клинической медицины. Еже-
годно во всех развитых государствах расходуются огром-
ные средства, направленные на поиск путей повышения
эффективности и разработку новых схем терапии гепати-
та С. Основным действительно эффективным препаратом
для терапии гепатита С долгое время являлся рекомбинант-
ный интерферон а-2Ь. Однако его применение (в приня-
тых дозах - 3 млн ед. 3 раза в неделю в течение
6 мес.) связано с большим количеством проблем:
• высокая стоимость препарата;
• большой процент рецидивов заболевания после отме-
ны терапии (устойчивый ответ в лучшем случае у 20-28%
больных; у пожилых людей - 10%);
167
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
• резистентность к препарату;
• выраженные побочные эффекты, в ряде случаев вы-
зывающие необходимость его отмены;
• инъекционная форма введения, что при длительных
курсах лечения создает серьезный дискомфорт для пациента.
С 1998 г. благодаря комбинации интерферона с виразо-
лом эффективность терапии повышена до 40%. Курс лече-
ния предусматривает введение 3 млн ед. интерферона + 1,0 г
виразола 3 раза в неделю в течение 6 мес. Такая терапия
приводит к снижению содержания РНК ВГС до неопреде-
ляемого уровня спустя 6 мес. после окончания лечения.
Комбинированный препарат интерферона а-2Ь с вира-
золом носит название «Ребетрон» и выпускается фирмой
Schering Corporation (США).
Следует отметить, что монотерапия виразолом также
приводит лишь к временному эффекту. Таким образом,
только при использовании виразола в комбинации с ин-
терфероном можно добиться высокой частоты устойчиво-
го ответа при лечении гепатита С.
К сожалению, этиотропная терапия гепатита С очень
дорогостояща из-за длительности курса и высокой стои-
мости интерферона и виразола. Один курс лечения обхо-
дится в 2,5 тыс. дол. США.
В последнее время исследования германских ученых
показали, что интерферон, примененный на ранней ста-
дии заболевания гепатитом С, сразу после появления пер-
вых симптомов болезни, уничтожает все следы присут-
ствия вируса в организме, т.е. эффективность лечения
приближается к 100%.
Применять такой метод лечения удается не часто, по-
скольку гепатит С очень трудно диагностировать на ран-
ней стадии. Однако тем, кто все-таки начнет лечение в те-
чение первых 2-3 мес. после инфицирования, интерферон
дает возможность вылечиться с вероятностью практи-
чески 100%.
Информации о применении индукторов интерферона
для лечения гепатита С в литературе нет.
Профилактика. В отличие от гепатитов А и В специфи-
ческая профилактика гепатита С в настоящее время отсут-
ствует. Вакцина против гепатита С пока не создана, и, по
168
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex)
прогнозам экспертов, из-за гипервариабельности струк-
турных белков ВГС, вероятность ее получения в ближай-
шие годы невелика.
Ситуация усугубляется тем, что ВГС не способен раз-
множаться в культуре клеток, а также тем, что отсутству-
ют животные модели (кроме шимпанзе) для изучения и
наработки ВГС.
Кроме того, особенностью ВГС является то, что он на-
ходится в сыворотке крови в низкой концентрации. Это
затрудняет его тестирование, выделение и изучение.
Однако, по предварительным данным, исследователям
Института вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН уда-
лось найти экспериментальную модель (культуру клеток
головного мозга новорожденных мышей) для репликации
ВГС. Разработанная in vitro модель хронической и острой
инфекции ВГС открывает широкую перспективу для
скрининга эффективных антивирусных препаратов,
что, естественно, было немыслимо проводить на больных
людях.
Итак, исследователи научились получать в больших
количествах инфекционный ВГС. Это должно помочь в
создании штаммов, которые могут стать основой для по-
лучения вакцины против ВГС.
6.3. ГЕРПЕТИЧЕСКАЯ ИНФЕКЦИЯ
(HERPES SIMPLEX)
6.3.1. Характеристика возбудителя
Этиология. Герпетическая инфекция объединяет забо-
левания, обусловленные вирусом простого герпеса (ВПГ),
которые характеризуются поражениями кожи, слизис-
тых оболочек, ЦНС, а иногда и других органов. Возбуди-
тель относится к сем. Herpesviridae. Это семейство вклю-
чает около 100 представителей, из которых только 8
(табл. 6.3) поражают человека: вирусы простого герпеса 1-го
и 2-го типов (ВПГ-1 и ВПГ-2), вирус ветряной оспы и опо-
ясывающего лишая (varizella-zoster), цитомегаловирус,
вирус Эпштейна-Барр, вирусы герпеса человека 6-го, 7-го
и 8-го типов.
169
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Таблица 6.3. Основные герпесвирусные инфекции
Герпесвирусы человека Обозначение Основные заболевания, вы- зываемые данным типом герпесвирусов
Вирус простого герпеса 1-го типа ВПГ-1 Герпес кожи и слизистых Офтальмогерпес Генитальный герпес Герпетический энцефалит Пневмония
Вирус простого герпеса 2-го типа ВПГ-2 Генитальный герпес Неонатальный герпес
Вирус ветряной оспы и опоясывающего лишая (varizella-zoster) ВВО (ВОЛ) Ветряная оспа Опоясывающий лишай
Вирус Эпштейна-Барр ВЭБ Инфекционный мононук- леоз Лимфома Беркита
Цитомегаловирус ЦМВ Врожденная и приобре- тенная цитомегалия
Вирус герпеса человека 6-го и 7-го типов ВГЧ-6 ВГЧ-7 Ложная краснуха Синдром хронической ус- талости
Вирус герпеса человека 8-го типа ВГЧ-8 Саркома Капоши у боль- ных СПИДом
Значительная часть герпесвирусов способна вызывать
острые и латентные инфекции, а также обладает опреде-
ленным онкогенным потенциалом и вызывает развитие
злокачественных новообразований у животных (напри-
мер, болезнь Марека у цыплят), а также эпидемиологи-
чески связана с образованием некоторых опухолей у
человека. Среди герпесвирусов наиболее известен ВПГ,
вызывающий поражения практически у каждого
человека.
170
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex)
Гликопротеидные
шипы
Двухслойная
внешняя
оболочка
Белковая
оболочка
Двухнитевая
линейная ДНК
Икосаэдральный
нуклеокапсид
Рис. 6.9. Схематическое изображение структуры герпесвируса
Герпесвирусы относительно нестабильны при комнат-
ной температуре, термолабильны и быстро инактивиру-
ются органическими растворителями и детергентами.
Представителей герпесвирусов отличает морфологи-
ческое сходство. Размер вириона у ВПГ (схематическое
строение представлено на рис. 6.9) колеблется от 100 до
160 нм. Для него характерна сферическая форма и уни-
кальная 4-слойная структура, включающая сердцевину,
икосаэдрический капсид, внутреннюю белковую оболоч-
ку и внешнюю липидсодержащую оболочку. Сердцевина
содержит линейную двухцепочечную ДНК. В состав вири-
она входит около 35 гликопротеидов, 7 из которых нахо-
дятся на поверхности и вызывают образование вирусоспе-
цифических антител. По крайней мере, 9 гликопротеидов
входят в состав капсида. Несколько десятков белков (в
том числе тимидинкиназа) являются неструктурными и
образуются в ходе жизненного цикла вируса. По антиген-
ной структуре ВПГ подразделяют на 2 типа. Геномы виру-
сов 1-го и 2-го типов на 50% гомологичны. ВПГ-1 поража-
ет преимущественно респираторные органы. С ВПГ-2 в ос-
новном связано возникновение генитального герпеса и ге-
нерализованного герпеса новорожденных.
171
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Эпидемиология. Герпетическая инфекция широко
распространена. У 80-90% взрослых обнаруживают анти-
тела к ВПГ. Источник инфекции - человек. ВПГ-1 обычно
передается воздушно-капельным путем, при поцелуях или
других контактах между слизистыми, в то время как
инфекция ВПГ-2 - следствие сексуального контакта.
Возможна трансплацентарная передача вируса.
Обычно заражение ВПГ-1 происходит в самые ранние
месяцы жизни, а ВПГ-2 после начала половой жизни. Пе-
ринатальное заражение происходит при прохождении
плода по родовым путям. Поражения появляются через
5-10 сут. после первого инфицирования. Инфицирован-
ные люди сохраняют серопозитивность пожизненно.
ВПГ не способен проникать через неповрежденную ко-
жу, что обусловлено отсутствием рецепторов на клетках
ороговевающего эпителия.
6.3.2. Патогенез
Молекулярные основы патогенеза. Воротами инфек-
ции является кожа или слизистые оболочки. Проникнове-
ние вируса в клетку-хозяина является сложным процес-
сом и включает в себя прикрепление вириона к клеточ-
ным рецепторам с последующим слиянием оболочки с
клеточной мембраной. Эндоцитоз является необязатель-
ной, хотя и возможной, стадией.
Оказавшись в цитоплазме, капсид мигрирует через по-
ры в ядро. Вирионная ДНК выходит в нуклеоплазму, цик-
лизуется и транскрибируется клеточной РНК-полимера-
зой по каскадному принципу: вначале синтезируются
сверхранние, затем ранние и, наконец, поздние мРНК. Об-
разовавшиеся незрелые капсиды путем отпочковывания
проникают сквозь ядерную мембрану в цитоплазму, где
формируются зрелые вирусные частицы. При выходе ви-
руса из клеток (спустя 24 ч после инфекции) клетки неми-
нуемо погибают с образованием очагов некроза и местных
воспалительных изменений в виде везикул.
Для синтеза сверхранних мРНК не требуется присут-
ствия синтезированных de novo белков. На ранних мРНК
синтезируются вирусоспецифическая ДНК-полимеразА и
172
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex)
тимидинкиназа, необходимые для синтеза вирусной ДНК.
Среди этих белков есть белки, индуцирующие транскрип-
цию поздних генов, кодирующих структурные белки.
Считается, что гликопротеиды герпесвируса, синтези-
рующиеся в инфицированных клетках, приводят к изме-
нению их фенотипических свойств, т.е. к трансформации.
Трансформация клеток вызывает развитие определенных
иммунопатогенных реакций, направленных против
собственного организма и являющихся одним из механиз-
мов вирусиндуцированной иммуносупрессии. Таким об-
разом, герпесвирус может подавлять иммунитет, но наи-
более тяжелые клинические формы иммунодефицита наб-
людаются у лиц с иммунодефицитными состояниями,
обусловленными другими причинами, в том числе ВИЧ-
инфекцией.
Значительная часть герпесвирусов способна вызывать
острые и латентные инфекции. При латентной инфекции
возбудитель мигрирует из первичного очага в сенсорные
ганглии: ВПГ-1 в тройничный, а ВПГ-2 в поясничный узлы.
Основными этапами развития герпетической инфекции
являются: первичная инфекция кожи и слизистых, коло-
низация и острая инфекция ганглиев с последующим ус-
тановлением латентности, когда только вирусная ДНК,
находящаяся в ядрах нейронов, свидетельствует о нали-
чии инфекции. По окончании острой фазы инфекции сво-
бодный вирус более не обнаруживается в чувствительном
ганглии. Механизмы, определяющие переход из острой
фазы инфекции в латентную, пока не выяснены. Этот пе-
реход параллелен развитию иммунных факторов: иммун-
ная реакция хозяина уменьшает размножение вируса в
коже, и клетки ганглия становятся непермиссивными -
устанавливается латентная инфекция.
Механизмы латентной инфекции, а также механизмы,
лежащие в основе реактивации вируса, неизвестны. Пус-
ковым механизмом реактивации является избыточное
УФ-облучение, переохлаждение, травма кожи или ганг-
лия, стрессовая ситуация, а также иммуносупрессия.
В настоящее время предложены две рабочие гипотезы,
объясняющие латентную циркуляцию и увеличение рис-
ка рецидивов клинических проявлений.
173
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
• Статическая гипотеза предполагает циркуляцию
вирусной ДНК в виде эписомы в ганглиях и (возможно)
интеграцию ее в хромосомы клеток. Активация реплика-
тивного цикла происходит под действием уже указанных
выше факторов. По центробежным нейронам дочерние по-
пуляции достигают нервных окончаний, откуда проника-
ют в эпителиальные клетки и репродуцируются в них, вы-
зывая появление везикул.
• Динамическая гипотеза подразумевает перманент-
ное образование и выброс из ганглиев небольших коли-
честв возбудителя, постоянно циркулирующего по нейро-
нам и попадающего в эпителий кожи. При этом незначи-
тельное число вирусных частиц не способно вызывать ви-
димые поражения, но их количество способно резко воз-
растать под действием различных факторов, стимулирую-
щих репликативный процесс.
Следует отметить, что помимо нейрогенного пути боль-
шое значение имеет и гематогенный путь распростране-
ния герпетической инфекции.
Клинические проявления. Инкубационный период при
герпетической инфекции продолжается от 2 до 12 дней.
Оба вируса вызывают аналогичные поражения, одна-
ко их локализация имеет некоторую специфичность
(табл. 6.4).
Лабиальный герпес. Локализованная герпетическая
инфекция обычно сопровождает какое-либо другое забо-
левание (ОРЗ, пневмония и др.). Инфекция развивается в
разгар основного заболевания или уже в период выздоров-
ления. Общие симптомы маскируются проявлениями ос-
новного заболевания. Герпетическая сыпь локализуется
обычно вокруг рта и на губах. На месте высыпания боль-
ные ощущают жар, жжение или зуд кожи. На коже появ-
ляются мелкие пузырьки, заполненные прозрачным со-
держимым. Пузырьки вскрываются, образуя эрозии, или
подсыхают и превращаются в корочки. Возможно наслое-
ние вторичной бактериальной инфекции. При рецидивах
герпес поражает, как правило, одни и те же участки
кожи.
174
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex)
Таблица 6.4. Основные поражения, вызываемые ВПГ
Тип поражений Доминирую- щий тип возбудителя Частота поражений Основные возрастные группы Рециди- вы
Лабиальный герпес ВПГ-1 Очень высокая Все +
Герпетический ке- ратит ВПГ-1 Высокая Взрослые мужчины +
Генитальный гер- пес ВПГ-2 Высокая Подростки, взрослые +
Герпес новорожден- ных ВПГ-2 Низкая Дети до 4 недель -
Герпетический эн- цефалит ВПГ-1 Очень низкая Все -
Герпетический ме- нингит ВПГ-2 Очень низкая Подростки, взрослые -
Диссеминирован- ный герпес ВПГ-1 Низкая Все -
Генитальный герпес. Первичная инфекция характери-
зуется умеренным повышением температуры тела, недо-
моганием, мышечными болями, болями в нижних отде-
лах живота, увеличением и болезненностью паховых лим-
фатических узлов. Поражения обычно исчезают через
10-12 дней, но часто рецидивируют. Генитальный герпес
представляет особую опасность у беременных, так как мо-
жет вызывать тяжелую генерализованную инфекцию но-
ворожденных. Может также способствовать возникнове-
нию рака шейки матки.
Герпетические поражения глаз. Такие поражения ча-
ще наблюдаются у мужчин в возрасте 20-40 лет. Различа-
ют поверхностные и глубокие поражения. Они могут быть
первичными и рецидивирующими. Последние способны
приводить к необратимой потере зрения.
175
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Герпетические энцефалиты. Чаще заболевают лица в
возрасте от 5 до 30 лет и старше 50 лет. В 95% случаев за-
болевание вызывается вирусом 1-го типа. Вначале появ-
ляются признаки герпетического поражения кожи и сли-
зистых оболочек, а потом развиваются симптомы энцефа-
лита. Клиническими проявлениями являются быстрое по-
вышение температуры тела, общая интоксикация, нали-
чие психических, а затем и неврологических нарушений.
Патогенез вызывает прогрессирующую демиелинизацию
нервных волокон. Течение болезни тяжелое. Летальность
достигает 30%. После перенесенного энцефалита могут
быть стойкие нарушения психики.
Герпетический менингит. Заболевание обычно проте-
кает стерто. Развивается чаще у лиц с первичным гени-
тальным герпесом. Повышается температура тела, появ-
ляются головные боли, светобоязнь. Через неделю боль-
ные выздоравливают без существенных осложнений.
Герпес новорожденных. Возникает в результате внут-
риутробного инфицирования (а также при родах) преиму-
щественно вирусом 2-го типа. Это тяжелое генерализован-
ное поражение многих органов и систем. В большинстве
случаев в процесс вовлекается головной мозг. Леталь-
ность равна 65%.
Диссеминированный герпес. Чаще наблюдается у лиц
с врожденными или приобретенными иммунодефицитами
(больные лимфогрануломатозом, новообразованиями, по-
лучающие химиотерапию, больные гематологическими
заболеваниями, лица, длительно получающие кортико-
стероиды, иммунодепрессанты, а также ВИЧ-инфициро-
ванные). Характерны распространенные поражения кожи
и слизистых оболочек, развитие энцефалита и менингита,
гепатита, пневмонии. Заболевание без использования со-
временных противовирусных препаратов обычно закан-
чивается летальным исходом.
6.3.3. Профилактика и лечение герпетической
инфекции
Разработаны инактивированные вакцины для профи-
лактики рецидивов герпетической инфекции, однако их
эффективность еще недостаточно изучена.
176
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex)
Иногда для предотвращения инфекции или в качестве
дополнения к химиотерапии используется пассивная им-
мунизация иммунной или гипериммунной сывороткой,
включая моноклональные антитела.
Большинство используемых в клинике противогерпе-
тических препаратов (табл. 6.5) - это аналоги нуклеози-
дов, селективно ингибирующие вирусную ДНК-полимера-
зу, а именно: ацикловир, ИДУ, БВДУ, видарабин. При
этом действие некоторых из этих препаратов (ацикловир,
идоксуридин, БВДУ) является зависимым от вирусной ти-
мидинкиназы.
Как следует из табл. 6.5, основным препаратом, назна-
чаемым при химиотерапии большинства форм герпети-
ческой инфекции, является ацикловир. Препарат назна-
чают внутрь не позже 72 ч после появления первых приз-
наков заболевания. Также возможно его наружное приме-
нение в составе специальных мазей и кремов.
Кроме препаратов, представленных в табл. 6.5, приме-
няются и некоторые другие. Так, при плохой переноси-
мости ацикловира можно использовать фамцикловир, ко-
торый дает меньше побочных эффектов. Для лечения
кожного и генитального герпеса, обусловленных штамма-
ми, устойчивыми к ацикловиру, рекомендуется препарат
Вира-МП (5’-монофосфат видарабина).
При терапии кератитов хорошо зарекомендовали себя
интерферон и его индуктор - полудан.
Таблица 6.5. Химиотерапия герпетической инфекции
Диагноз Препараты выбора
Герпетический кератит Трифлуридин или идоксуридин
Генитальный герпес Ацикловир
Герпетический энцефалит Ацикловир или видарабин
Герпес новорожденных Ацикловир
Герпес кожи и слизистых Ацикловир
177
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Отдельного упоминания заслуживает БВДУ. Этот мо-
дифицированный нуклеозид проявляет активность про-
тив ВПГ-1 и ВПГ-2, причем по активности против ВПГ-1
он намного превосходит все другие антигерпетические
препараты, включая самый популярный в настоящее вре-
мя - ацикловир.
Одной из главных проблем, возникающих в процессе
применения химиопрепаратов, является появление вари-
антов герпесвирусов, резистентных к используемым лекар-
ствам. В первую очередь это касается людей, подвергших-
ся длительному лечению противогерпетическими препа-
ратами и имеющих нарушения в иммунной системе: боль-
ные, страдающие иммунодефицитами, с подавленной им-
мунной системой после операций по трансплантации орга-
нов и основная группа - это больные СПИДом.
Устойчивость к ацикловиру проявляется в основном за
счет мутаций в гене тимидинкиназы, приводящих к поте-
ре (полной или частичной) тимидинкиназной активности.
В редких случаях устойчивость возникает в результате
мутации в гене ДНК-полимеразы.
В заключение следует отметить, что в настоящее время
отсутствуют противогерпетические препараты, удовлет-
воряющие требованиям, предъявляемым к «идеальному
химиотерапевтическому средству», поэтому постоянно ве-
дется поиск новых препаратов с более широким спектром
противовирусной активности, с улучшенными фармако-
кинетическими свойствами. Поиск новых препаратов ве-
дется в нескольких направлениях: скрининг препаратов с
высоким ХТИ, действующих на разных стадиях репро-
дукции вирусов в клетках или вызывающих специфиче-
ское ингибирование «ключевых» ферментов. Наконец, ре-
гулярно проводится поиск комбинированных препаратов
с различным механизмом действия, что обеспечивает си-
нергидный эффект в отношении подавления репродукции
вирусов в клетках и уменьшение вероятности возникнове-
ния резистентных вариантов вирусов к используемым
препаратам. Весьма перспективным сочетанием счита-
ется комбинация а-интерферона с противовирусными
нуклеозидами.
178
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
В качестве возможных препаратов против герпесвиру-
сов рассматриваются антисмысловые олигонуклеотиды,
2’-5’-олигоаденилаты и большой спектр других соедине-
ний, которые находятся на различных стадиях противо-
вирусных испытаний.
6.4. ВИЧ-ИНФЕКЦИЯ/СПИД
6.4.1. Общие вопросы
Этиология. ВИЧ-инфекция - заболевание, возникаю-
щее вследствие заражения вирусом иммунодефицита че-
ловека (ВИЧ; английская аббревиатура - HIV), поражаю-
щего иммунную систему, в результате чего развиваются
различные оппортунистические инфекции и опухоли.
ВИЧ-инфекция имеет ряд стадий. Последнюю из них, со-
провождающуюся так называемыми СПИД-индикатор-
ными болезнями, обозначают термином синдром приобре-
тенного иммунодефицита (СПИД). Главная опасность
ВИЧ-инфекции - неизбежная гибель инфицированных
пациентов, наступающая при отсутствии лечения в сред-
нем через 10-11 лет после заражения.
ВИЧ - это РНК-содержащий вирус, который относят к
сем. Retroviridae (подсем. лентивирусов). В настоящее
время выделено 2 типа ВИЧ: ВИЧ-1 и ВИЧ-2. ВИЧ-1 - это
основной возбудитель ВИЧ-инфекции; места его распрост-
ранения - Северная и Южная Америка, Европа и Азия.
ВИЧ-2 - эволюционно родственный предыдущему, но ме-
нее вирулентный вариант. ВИЧ-2 распространен не так
широко; редко вызывает типичные проявления СПИДа.
Место его распространения - Западная Африка.
Кроме того, обнаружен вирус иммунодефицита обезьян
(ВИО). ВИЧ-2 по иммунологическим свойствам занимает
промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО. Возмож-
но, что они произошли от общего предка, а затем эволюци-
онировали самостоятельно.
Помимо ВИЧ 1-го и 2-го типов и ВИО, к лентивирусам
относятся вирусы иммунодефицита кошек и крупного ро-
гатого скота, а также инфекционной анемии лошадей,
прогрессирующей пневмонии овец и некоторых других за-
болеваний животных. Поражение клеток иммунной сис-
179
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
темы и высокая антигенная вариабельность являются об-
щими характерными особенностями лентивирусов, с ко-
торыми связаны основные трудности специфической про-
филактики и лечения лентивирусных инфекций.
ВИЧ размножается с высокой продуктивностью в Т-
хелперных лимфоцитах, несущих на поверхности диффе-
ренцировочный антиген CD4 (CD - аббревиатура от анг-
лийского claster of differentiation), что приводит к быст-
рому разрушению клеток данной популяции.
Исследования показали, что для ВИЧ характерна
очень высокая степень изменчивости - в 5-40 раз превы-
шающая изменчивость вируса гриппа.
Морфология ВИЧ. Зрелые вирионы (см. рис. 2.7) име-
ют шаровидную форму диаметром 100-140 нм. ВИЧ отно-
сится к сложным вирусам, так как его капсид окружен до-
полнительной двухслойной липидной оболочкой. Эта обо-
лочка имеет клеточное происхождение. Она захватывает-
ся вирусом, когда тот «протаранивает» клеточную мемб-
рану, выходя из клетки-хозяина. Главными вирусными
белками, ассоциированными с оболочкой и формирующи-
ми морфологически различимые «шипы», являются глико-
протеиды gpl20 и gp41. Белок gp41 заякорен в липидном
бислое, а белок gpl20 (этот белок функционирует в каче-
стве вирусного антирецептора) находится на внешней по-
верхности и нековалентно соединен с gp41.
Гликопротеид gpl20 - высокоиммуногенный белок, со-
держащий консервативный и гипервариабельный участ-
ки, а также область, связывающую молекулу CD4 Т-лим-
фоцитов. Установлено, что 95% антител, образующихся в
организме к ВИЧ, вырабатывается к этому гипервариа-
бельному участку из 35 аминокислот. Кроме того, подсчи-
тано, что ни один из вирионов-потомков не является точ-
ной антигенной копией родительского вириона.
Под внешней оболочкой расположена прослойка из
матриксного белка (pl 7). Еще глубже расположен капсид,
имеющий форму усеченного цилиндра, образованного из
множества идентичных копий белка р24. Внутри капсида
находится геном вируса, представленный двумя идентич-
ными нефрагментированными цепями (+)РНК.
Геномная РНК связана с нуклеокапсидными белками.
Такие белки обычно положительно заряжены с тем, чтобы
180
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
нейтрализовать отрицательно заряженную нуклеиновую
кислоту и, таким образом, облегчить упаковку ее в
капсид. Нуклеопротеидный тяж обладает спиральной
симметрией*
В состав вируса входят следующие ферменты: обратная
транскриптаза, интеграза и протеаза. Обратная тран-
скриптаза состоит из трех доменов, обладающих, соответ-
ственно, активностью РНК-зависимой ДНК-полимеразы,
РНКазы-Н и РНК-зависимой ДНК-полимеразы.
ВИЧ нестоек во внешней среде. Он инактивируется
при 54°С в течение 30 мин. Кипячение убивает вирус за
1-5 мин. ВИЧ быстро погибает под воздействием любых
дезинфектантов в концентрациях, обычно применяемых в
лабораторной практике.
История открытия ВИЧ. В 1981 г. в ряде крупных горо-
дов США была зарегистрирована вспышка инфекционно-
го заболевания, вызываемого грибком, который при нор-
мальном состоянии иммунитета не вызывает заболева-
ний. В ходе проверки выяснилось, что заболевание расп-
ространяется только среди лиц, имевших интимные
контакты с тем или иным инфицированным индивиду-
умом. В основе доселе неизвестного заболевания лежало
резкое ослабление иммунитета, что и приводило к разви-
тию инфекции. Неизвестную ранее форму подавления ра-
боты иммунной системы стали обозначать как синдром
приобретенного иммунодефицита.
ВИЧ 1-го типа был открыт в 1983 г. французским иссле-
дователем Л. Монтанье и его американским коллегой
Р. Галло. В 1986 г. Л. Монтанье выделил у жителей Запад-
ной Африки ВИЧ-2. Мишени для вирусов обоих типов оди-
наковы: Т-лимфоциты и другие клетки иммунной системы.
Ретроспективный анализ сывороток, хранящихся в
Национальном центре контроля за инфекционными забо-
леваниями (США), показал, что первые случаи СПИДа у
человека относятся к 50-м годам прошлого столетия, и,
что заболевание возникло в Африке, а затем распростра-
нилось на территории Европы и США.
Есть предположение о том, что ВИЧ «перепрыгнул» с
шимпанзе на человека в период между 1675 и 1700 гг. и с
тех пор не проявлял себя до 1930 г. Исследователи, конеч-
181
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
но, не располагают образцами крови, датированными
1675 г. Самые старые образцы ее датированы только 1959 г.
Поэтому вывод о возрасте ВИЧ сделан с помощью методики
«молекулярных часов», основанной на расчетной оценке
скорости изменения генома вируса. По общепринятому
мнению, выход вируса из «тени» произошел благодаря сек-
суальной революции и появлению новых (инструменталь-
ных) способов передачи возбудителя от человека к человеку.
6.4.2. Эпидемиология
Источником ВИЧ-инфекции является только человек -
больной или вирусоноситель. У этих людей вирус содер-
жится в крови, сперме, грудном молоке.
Ежедневно в мире ВИЧ-инфицируются около 16 тыс. че-
ловек. Основным путем заражения считают половые кон-
такты. Вторым по значимости фактором передачи считает-
ся использование одних и тех же игл и шприцев наркома-
нами, стоматологический инструмент. Несколько мень-
шее значение имеет трансплацентарная передача от мате-
ри к ребенку. Известны случаи заражения людей путем пе-
реливания ВИЧ-инфицированной крови. Теоретически
(достоверных фактов мало) возможна передача возбудите-
ля при трансплантации органов и с материнским молоком.
Следует особо подчеркнуть, что до сих пор не известны
случаи передачи ВИЧ путем поцелуев, укусов насекомых,
а также через пищевые продукты или рукопожатия.
По данным ВОЗ, к началу 2004 г. ВИЧ-инфекция унес-
ла жизни более 25 млн жителей Земли. Еще около 46 млн
человек к этому времени были инфицированы. Инфекция
за последние 20 лет постепенно проникла из первоначаль-
ных очагов - США и Центральной Африки - на все конти-
ненты и во все страны мира. Считается, что каждый сотый
взрослый житель планеты уже заражен ВИЧ. В ряде стран
Африки заражено ВИЧ до 20% населения. ВИЧ-инфек-
ция не редкость в странах Западной Европы, где ею зара-
жено до 0,5% всех взрослых.
Эпидемия ВИЧ-инфекции в Российской Федерации и
странах бывшего Советского Союза началась поздно, одна-
ко темпы ее развития из-за низкой культуры быта превос-
ходят таковые, характерные для Европы.
182
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
В России всего за период с начала 1987 г. по сентябрь
2003 г. зарегистрировано более 250 тыс. инфицированных
ВИЧ граждан Российской Федерации, из них около 90% -
выявлены после 1999 г. Доля людей, живущих с
ВИЧ/СПИД, составила в 2002 г. около 0,16% населения
страны или 0,3% взрослого (15-49 лет) населения.
Первый ВИЧ-инфицированный в Республике Беларусь
был обнаружен в ноябре 1986 г. Им оказался прибывший
из Бурунди студент одного из вузов Беларуси. Не прошло
и года, как была выявлена первая инфицированная из
числа коренных жителей республики.
Если в Беларуси в начальном периоде преобладал гете-
росексуальный путь трансмиссии, то в настоящее время
ведущую роль играют инфицированные шприцы и иглы
наркоманов.
Вплоть до 1996 г. эпидемическую ситуацию в респуб-
лике можно было характеризовать как относительно бла-
гополучную (по сравнению со странами Америки и Евро-
пы). В тот период преобладал гетеросексуальный путь пе-
редачи инфекции. Как правило, удавалось установить
сексуальную связь инфицированного партнера-иностран-
ца с нашими соотечественницами. Начиная с 1996 г. по-
ложение существенно изменилось. ВИЧ-инфекция стала
выявляться в основном у мужчин (что как раз было харак-
терно для начального периода развития эпидпроцесса на
Западе). Исследователи объясняют такой характер разви-
тия ситуации следствием изменившегося в последние го-
ды уклада жизни населения. Основным резервуаром ВИЧ-
инфекции теперь являются не студенты-иностранцы, а со-
отечественники - сексуально активные мужчины, юноши
и подростки, преимущественно употребляющие наркоти-
ческие вещества.
Итак, в 1996 г. начался новый период в развитии
эпидпроцесса в Беларуси - период эпидемического небла-
гополучия. В ряде областей (например, в Гомельской) по-
казатель инфицированности достиг в 1998 г. более 1000 на
1 млн жителей и вплотную приблизился к уровню наибо-
лее пораженных стран Европы. Иными словами, начав-
шаяся в середине 80-х годов прошлого века в стране эпи-
демия СПИДа достигла в последние годы небывало высо-
кого уровня.
183
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
По состоянию на 1 января 2004 г. в Республике Бела-
русь зарегистрировано 5485 случаев ВИЧ-инфекции. Осо-
бую озабоченность вызывает тот факт, что подавляющее
число ВИЧ-инфицированных (более 80% от общего числа)
составляют молодые люди репродуктивного возраста.
6.4.3. Патогенез
На ранней вирусемической стадии инфекции вирус
реплицируется очень слабо. Только к 20 сут. после зара-
жения в крови появляются специфические антитела. На
фоне выработки и увеличения количества антител к виру-
су клинически выраженные симптомы этой стадии (лихо-
радка, боли в горле, мышцах, головная боль), за исключе-
нием увеличения лимфоузлов, исчезают.
В течение 10-15 лет у ВИЧ-инфицированных можно не
обнаружить никаких симптомов болезни. При этом в орга-
низме неуклонно снижается количество СП4-лимфоцитов
и нарастают другие иммунные сдвиги. Они приводят боль-
ного к стойкой нетрудоспособности и, в конечном счете, к
гибели. При уровне СП4-лимфоцитов ниже 500 в 1 мл кро-
ви могут наблюдаться бактериальная пневмония, легоч-
ный туберкулез, опоясывающий лишай, кандидоз полос-
ти рта и пищевода. Из неинфекционных проявлений наи-
более часто отмечается саркома Капоши, рак шейки мат-
ки, В-клеточная лимфома, анемия.
Обычно, для того чтобы инфицировать клетку челове-
ка, гликопротеиды gpl20 на поверхности ВИЧ (рис. 6.10)
должны провзаимодействовать с двумя молекулами на по-
верхности восприимчивых клеток - молекулой CD4 (игра-
ющей роль рецептора) и рецептором хемокинов (выступа-
ющим здесь в роли корецептора). Корецептор CCR5 нахо-
дится на поверхности макрофагов, корецептор CXR4 - на
поверхности Т4-лимфрцитов. Напомним, что хемокины -
полипептиды, вызывающие движение клеток в том или
ином направлении.
Популяция клеток, обладающих молекулами CD4,
включает Т-лимфоциты - хелперы (их еще также называ-
ют Т4-клетками, СП4+-клетками, Т-хелперами), моноци-
ты, макрофаги и родственные клетки (промиелоциты,
мегакариоциты, дентритные клетки лимфоузлов, гли-
184
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
Рис. 6.10. Схематическое изображение белков, необхо-
димых для проникновения ВИЧ в клетку
альные клетки мозга, астроциты, клетки Лангерганса и
ряд других). Все эти клетки становятся доступными ВИЧ
только при его проникновении через поврежденные внеш-
ние покровы, что и ограничивает пути передачи инфекции.
После прикрепления к клетке антирецепторы gpl20
отодвигаются, а гидрофобные концы белка gp41 проника-
ют сквозь мембрану клетки, оболочка вируса и мембрана
клетки сливаются (см. рис. 3.5). В результате слияния
мембран вируса и клетки геном вируса оказывается в ци-
топлазме. Иногда вирус проникает в клетку путем эндоци-
тоза. Затем оболочка вируса сливается с мембраной эндо-
сомы, в результате чего вирусный геном попадает в цито-
плазму. На пути к ядру капсид разрушается, высвобож-
дая геномную РНК с ассоциированными с ней белками.
РНК с ферментами проникает в ядро. Используя реверта-
зу, ВИЧ синтезирует ДНК-копию с РНК-генома (имеет
место транскрибирование РНК в ДНК). После завершения
этого процесса РНКаза-Н деградирует вирусную РНК. Да-
лее с помощью РНК-зависимой ДНК-полимеразы синте-
зируется вторая цепь ДНК, в результате чего образуется
двухцепочечный интермедиат вирусной ДНК.
Двухцепочечная вирусная ДНК встраивается в хромо-
сому клетки с образованием провируса. Этот процесс про-
13. Зак. 474.
185
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
текает под действием вирусной интегразы. После интегра-
ции провирусная ДНК ВИЧ может находиться как в латент-
ном состоянии, так и в активном (продуктивном) состоя-
нии. Большая часть (93-95%) вирусной ДНК интегрирует
в хромосому Т4-лимфоцитов. Причем эти клетки проду-
цируют вирус. Однако существует малый процент ВИЧ-
инфицированных клеток, где провирус годами находится
в латентном состоянии. Эти клетки (наряду с инфициро-
ванными моноцитами, макрофагами, дентритными клет-
ками и клетками Лангерганса) играют роль стабильного
резервуара ВИЧ, который избегает ответа организма-хо-
зяина и антиретровирусной химиотерапии.
Пребывание в неактивном состоянии может длиться
10 и более лет. С момента активации вируса начинается
сама болезнь. ДНК провируса транскрибируется с образо-
ванием геномной РНК и мРНК. Последние с помощью
клеточной белоксинтезирующей машинерии транслиру-
ются в полипротеины различной длины. Специфическая
протеаза разрезает полипротеины на структурные белки и
ферменты. Белки gpl20 и gp41 встраиваются в цитоплаз-
матическую мембрану клетки-хозяина.
Вокруг вирусной РНК потомства собирается капсид, ко-
торый выпячивается из клетки, обволакиваясь ее цито-
плазматической мембраной. Как правило, инфицирован-
ные Т4-хелперные лимфоциты при репликации вируса по-
гибают. В то же время инфицированные моноциты и макро-
фаги обычно остаются жизнеспособными. Покинувшие
клетку-хозяина вирионы и потомства способны инфициро-
вать новые чувствительные клетки.
На основании четкой связи прогрессирования заболе-
вания со снижением у больного количества клеток, несу-
щих рецептор CD4, было показано, что уменьшение коли-
чества этих клеток является главной особенностью пато-
генеза заболевания, а динамика этого уменьшения пол-
ностью коррелирует с клиническим прогрессированием
заболевания. В результате иммунных сдвигов у заразив-
шихся снижается сопротивляемость к некоторым инфек-
циям и опухолям, т.е. у больного развивается СПИД.
186
6.4. ВИЧ-инфекция I СПИД
6.4.4. Химиотерапия ВИЧ-инфекции
Ингибиторы обратной транскрипции. В настоящее вре-
мя медицина пока не располагает средствами, которые бы
позволили полностью излечить человека от СПИДа. Одна-
ко разработаны схемы лечения, которые могут существен-
но задержать развитие заболевания. Исследователи пред-
лагают несколько возможностей воздействия на вирус.
Пока наиболее достоверный клинический эффект был по-
лучен путем блокирования важнейшего этапа жизненного
цикла ВИЧ, а именно процесса синтеза провирусной ДНК,
при помощи ревертазы. Большинство ингибиторов обрат-
ной транскрипции являются нуклеозидными аналогами
(см. рис. 5.5). Эти соединения в клетке трансформируются
в нуклеозид-5’-трифосфаты, которые по химической
структуре напоминают обычные нуклеотиды - блоки стро-
ительства ДНК. Далее эти трифосфаты с помощью реверта-
зы включаются в растущую полинуклеотидную цепочку,
после чего дальнейшее ее удлинение прекращается. При-
чина такой терминации - отсутствие у молекулы аналога
при СЗ’-атоме гидроксильной группы, которая абсолютно
необходима для продолжения роста цепи.
Первым препаратом из этой группы лекарств был азидо-
тимидин (AZT), выпускаемый за рубежом под названиями
ретровир, зидовудин и т.д., а в России - как тимазид. В нас-
тоящее время в клинике применяются или проходят испы-
тание до десятка препаратов этой группы. Они отличаются
друг от друга видом азотистого основания и модифициро-
ванного углеводного фрагмента, присоединенного к нему.
Так AZT представляет собой тимидин с азидной группой,
присоединенной к СЗ-атому дезоксирибозы. К этой же груп-
пе ингибиторов обратной транскрипции принадлежит дида-
нозин (ddl) - аналог дезоксиаденозина, зальцитабин (ddC) и
ламивудин (ЗТС) - аналоги дезоксицитидина, ставудин
(d4T) - аналог тимидина и некоторые другие препараты, на-
ходящиеся в процессе широкого клинического изучения.
В нашей стране успешно прошел клинические испыта-
ния препарат под названием замицит - отечественный ана-
лог зальцитабина. Оригинальную технологию синтеза этого
препарата разработали исследователи Института биоорга-
нической химии Национальной академии наук Беларуси.
187
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Другая группа ингибиторов обратной транскрипции -
игибиторы ненуклеозидной природы. Они не встраивают-
ся в ДНК вируса, подобно нуклеотидам, а связываются с
аллостерическим участком ревертазы и инактивируют ее.
Это также приводит к прекращению образования прови-
русной ДНК. В клинической практике нашли применение
препараты невирапин (см. 5.4.3.4), делавирдин и эфаве-
ренц.
Ингибиторы протеазы ВИЧ. Достаточно удачными
оказались поиски агентов, угнетающих процесс созре-
вания вирусных частиц, в котором участвует вирусный
фермент протеаза. Этот фермент расщепляет полипротеи-
ны с образованием функционально активных ферментов,
структурных и регуляторных белков (рис. 6.11). Ингиби-
торы протеазы связываются с активным центром протеа-
зы и выводят ее из строя. В результате стадия созревания
ВИЧ блокируется, и образование новых инфекционных
вирионов не происходит. Поскольку протеаза ВИЧ (аспар-
татпротеаза) отличается от протеазы человека, ингибито-
ры вирусной протеазы действуют избирательно, не блоки-
руя функцию фермента клеток человека.
К концу 1999 г. в клиническую практику уже прочно
вошли препараты группы ингибиторов протеазы ВИЧ:
саквинавир, индинавир, ритонавир, нельфинавир. По хи-
мической природе эти препараты представляют собой пеп-
тидные аналоги. К сожалению, в последнее время выявил-
ся общий нежелательный эффект ингибиторов протеазы -
нарушение обмена липидов, липодистрофия. Клинически
это проявляется перераспределением жировой ткани: она
исчезает на лице, голенях, но в избытке откладывается на
животе и груди. В результате некоторые пациенты отка-
зываются от лечения.
Следует подчеркнуть, что в каждом больном имеются в
наличии миллионы мутантных форм вируса, поэтому ис-
следователи понимают, что лечение одним препаратом -
бесполезно, поскольку среди такого чудовищного разнооб-
разия мутантов быстро происходит отбор устойчивых
форм. Только тщательно подобранные комбинации ле-
карств замедляют течение инфекции и ограничивают
появление новых устойчивых штаммов вируса.
188
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
^Прюте^а^
тптгтттттттптптппппг
Полипептид
lllllllllllllllllllllllllllll
Ингибитор Ингибитор
протеазы протеазы
1111111’4111111
Протеаза
Ингибитор
протеазы
Протеаза
lulling
Протеаза
Ингибитор
протеазы
Рис. 6.11. Механизм действия препаратов на основе ингибирова-
ния протеазы ВИЧ
В стадии разработки находится множество клиничес-
ких схем применения различных комбинаций этих препа-
ратов. Лучшие на сегодняшний день результаты достиг-
нуты при использовании ингибитора протеазы в комбина-
ции с одним или двумя ингибиторами ревертазы.
Проблема усугубляется тем, что стоимость лечения
коктейлем из трех лекарств составляет 8-10 тыс. дол.
США в год. Многие пациенты не способны оплатить такое
лечение. Особенно если учесть, что 90% ВИЧ-инфициро-
ванных проживает в развивающихся странах.
Следует подчеркнуть, что ни один из существующих
анти-ВИЧ-агентов не убивает и не элиминирует вирус,
189
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
они только ингибируют его репликацию и снижают тя-
жесть протекания болезни, продлевая на несколько лет
жизнь больных. Практика показала, что у пациентов, ре-
гулярно принимающих препараты «тритерапии», отмеча-
ются уменьшение количества вируса в крови вплоть до не-
определяемого современными методами уровня, возраста-
ние количества CD-клеток, исчезновение сопутствующих
инфекций.
В России и Беларуси внедрение комбинированной те-
рапии пока существенно затруднено из-за финансовых
проблем.
Основной научной проблемой терапии ВИЧ-инфекции
стала борьба с развитием резистентности вируса к приме-
няемым препаратам. Исследования и наблюдения показа-
ли, что у ВИЧ довольно быстро возникают мутации, обес-
печивающие устойчивость к применяемым противоретро-
вирусным препаратам. Если пациенты, у которых возник-
ли резистентные штаммы ВИЧ, будут вести половую
жизнь, то это приведет к массовому распространению ус-
тойчивых к лечению штаммов. Отсюда возникает необхо-
димость в замене одной комбинации лекарств на другую.
К сожалению, все лекарства довольно токсичны. Са-
мый известный - AZT - сильный яд для ЦНС и костного
мозга. По вине других препаратов развивается диабет,
страдают почки и печень. Кроме того, все эти лекарства
довольно дорогие. Поэтому постоянно проводится поиск
более эффективных и менее дорогостоящих лекарств.
6.4.5. Перспективы борьбы с ВИЧ-инфекцией
Итак, спустя 20 лет после своего официального появле-
ния на свет, СПИД считается абсолютно смертельным за-
болеванием. А ведь только в США на решение проблемы
СПИДа тратят ежегодно больше бюджетных денег, чем на
национальную космическую программу. Но защиты от
ВИЧ так и нет.
ВИЧ-носители заболевают в среднем через 10 лет после
заражения. Половина больных умирает в течение первого
года, еще через два года в живых остается лишь 10% забо-
левших, а через 5 лет - 2%. Случаев излечения пока не за-
фиксировано.
190
6.4, ВИЧ-инфекция/СПИД
Что мешает справиться с этой болезнью? Чем отличает-
ся ВИЧ от других известных науке инфекций?
ВИЧ оказался абсолютным чемпионом биологического
мира по изменчивости. Со времени появления вируса воз-
никло огромное количество его вариаций. Именно с этим
и связаны главные трудности создания лекарства против
СПИДа.
Существующие лекарства бессильны против вируса,
интегрированного в геном. Поэтому многие врачи основ-
ные надежды сегодня возлагают на создание эффективной
вакцины.
Иммунопрофилактика. Долгое время создание вакци-
ны против ВИЧ представлялось неразрешимой задачей по
причине слишком высокой изменчивости вируса. Однако,
благодаря титаническим усилиям многих исследовате-
лей, в мире уже созданы и испытываются десятки вариан-
тов такой вакцины. Тем не менее следует признать, что
проблема вакцинотерапии и профилактики СПИДа еще
не решена.
Перспектива применения живых, хотя и ослабленных
или дефектных штаммов ВИЧ в целях иммунизации
встречается со скептицизмом. Дело в том, что никто не мо-
жет исключить риск интеграции вирусной ДНК в геном
хозяина (что может вызвать рак) или реверсии вируса в
вирулентную форму (что воспроизведено на обезьянах).
Инактивированный ВИЧ из-за низкой иммуногеннос-
ти и неспособности индуцировать выраженный клеточ-
ный иммунитет, не может быть основой эффективной вак-
цины. К тому же сама процедура инактивации трудно осу-
ществима без разрушения структуры внешних белков, от-
ветственных за антигенность. Кроме того, потенциальный
риск, связанный с недостаточной инактивацией вируса,
заставляет многих отказаться от иммунизации такими
вакцинами.
Субъединичные вакцины представляют собой очищен-
ные фрагменты вириона. Техника рекомбинантных ДНК
позволяет наработать их в достаточных количествах.
Главным недостатком субъединичных вакцин является
то, что они не индуцируют полноценного клеточно-опос-
редованного иммунного ответа. В этой связи следует особо
191
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
отметить, что показана возможность перехода вируса из
зараженных клеток в другие, минуя стадию отпочковыва-
ния - контактным путем. Тем самым доказана возмож-
ность распространения возбудителя в организме в присут-
ствии значительного количества антител к ВИЧ.
Идеальная протекция против вирусной инфекции дос-
тигается сочетанием гуморального и клеточного иммун-
ного ответа. Для индукции обоих типов ответа разрабаты-
вается новый метод, основанный на вакцинации синтети-
ческими пептидами. При этом используют пептидный
антиген, взятый из вариабельного домена гликопротеида
gpl2O ВИЧ, который содержит нейтрализующие, Т-хел-
перные и Т-цитотоксические эпитопы. Такой подход ка-
жется очень перспективным, но он еще очень далек от ши-
рокого применения. Более насущная задача сегодня - по-
высить иммуногенность и эффективность рекомбинант-
ных субъединичных вакцин.
Итак, успехи в создании традиционных вакцин против
ВИЧ очень скромны. В настоящее время нет достоверных
данных, которые бы свидетельствовали о значительных
успехах в этой области. Причина тому - значительная ге-
нетическая вариабельность вируса, особенно тех участков
генома, где кодируются антигены, подвергающиеся им-
мунным атакам.
ДНК-вакцинация. Это направление многие ученые на-
зывают революцией в вакцинологии. ДНК-вакцинация
предусматривает доставку генов, кодирующих вирусные
иммуногенные белки, в организм человека, что приводит
к синтезу в нем соответствующих белков. Обычно инъек-
цию ДНК проводят в скелетные мышцы или обстреливают
эпителий частицами золота, покрытыми ДНК, при помо-
щи так называемой «генной пушки». Механизмы, ответ-
ственные за усвоение ДНК и последующую презентацию
вирусных антигенов, пока не ясны. Известно только, что
ДНК-вакцинация вызывает индукцию не только гумо-
рального, но и клеточного иммунитета.
Генная вакцинация имеет громадное преимущество пе-
ред обычными иммунологическими методами - она не
способна сама по себе вызвать инфекцию. По мере усовер-
шенствования технологии получения рекомбинантных
192
6.4. ВИЧ-инфекция/СП ИД
ДНК вакцины могут нарабатываться быстро и в большом
количестве. Они хорошо хранятся, легко транспортиру-
ются и сравнительно дешевы.
Полученные к настоящему времени данные испытаний
ДНК-вакцин против ВИЧ на здоровых добровольцах свиде-
тельствуют об их безопасности и хорошей иммуногенности.
Генотерапия. Генотерапия - метод контроля экспрес-
сии вирусных генов посредством использования синтети-
ческих олигонуклеотидов. Имеется два подхода, приводя-
щих к ингибированию репликации вируса. В первом ис-
пользуются олигонуклеотиды, которые, взаимодействуя с
регуляторными вирусными белками, инактивируют их.
Второй подход предусматривает применение антисмысло-
вых олигонуклеотидов (АСОНов), которые связываются с
комплементарными участками вирусных нуклеиновых
кислот. Большинство АСОНов связываются с вирусными
мРНК и блокируют тем самым синтез вирусных белков.
Следует отметить, что препараты для генотерапии очень
дороги и сложны в применении, что пока ограничивает их
терапевтический потенциал.
Так есть ли надежда на спасение от СПИДа? При об-
следовании одной из групп высокого риска было установ-
лено, что некоторые индивидуумы, которые неоднократно
имели возможность заразиться, тем не менее не были но-
сителями ВИЧ. Оказалось, что все они гомозиготны по ал-
лелю, несущему делецию в гене, кодирующем хемокино-
вый рецептор, т.е. корецептор ВИЧ. В связи с этим иссле-
дователи предлагают несколько вариантов использования
полученных результатов для борьбы с инфекцией ВИЧ:
• генно-терапевтическое подавление экспрессии гена
корецептора ВИЧ у человека;
• введение делеции в этот ген с помощью сайт-направ-
ленного мутагенеза.
Интересно, что частота указанной мутации (по данным
разных авторов) колеблется у представителей европеоид-
ной популяции от 11 до 17%, а у африканцев - от 0 до 1,7%.
Обсуждается идея ликвидации в организме больного
всех Т4-лимфоцитов с последующей пересадкой собствен-
ных, законсервированных ранее (и еще не инфицирован-
ных) лимфоцитов.
14. Зак. 474.
193
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
Еще одним многообещающим подходом является соз-
дание химиотерапевтических препаратов, препятствую-
щих инфицированию клеток ВИЧ. Теоретическая основа
этого подхода возникла в результате серии работ, показав-
ших, что ВИЧ начинает реплицироваться еще до проник-
новения в клетки, т.е. в крови за счет присутствия в ней
небольших концентраций 2’-дезоксинуклеозид-5’-три-
фосфатов. И если эту репликацию подавить, инфекцион-
ность вируса по отношению к лимфоцитам резко падает.
Известно, что большинство ингибиторов репродукции
ВИЧ относится к группе модифицированных 2’-дезокси-
нуклеозид-5’-трифосфатов. Поэтому, если создать доста-
точно стабильные в крови модифицированные 2’-дезокси-
нуклеозид-5’-трифосфаты, способные селективно ингиби-
ровать обратную транскриптазу ВИЧ, можно надеяться,
что основная инфицируемая ВИЧ популяция клеток кро-
ви окажется защищенной.
Ш РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Грипп остается непредсказуемой инфекцией / Д .К. Львов
[и др.] // Вопр. вирусол. 1997. Т. 42, № 3. С. 141-144.
Змушко, Е.И. ВИЧ-инфекция: руководство для врачей /
Е.И. Змушко, Е.С. Белозеров. СПб.: Питер, 2000. 320 с.
Изучение эпидемиологии герпетических вирусных инфек-
ций в Республике Беларусь / А.Г. Коломиец [и др.] // Журн.
микробиол. эпидемиол. и иммунол. 1997. № 3. С. 24-29.
Исаков, ВЛ. Герпес: патогенез и лабораторная диагнос-
тика / В.А. Исаков, В.В. Борисова, Д.В. Исаков. Руковод-
ство для врачей. СПб.: Лань, 1999. 192 с.
Ключарева, АЛ. Диагностика и лечение хронических
вирусных гепатитов / А.А. Ключарева // Мед. новости.
1997. №4. С. 21-26.
Львов, Д.К. Многоликий гепатит / Д.К. Львов // Меди-
цина для всех. 1996. № 1. С. 2-3.
Свердлов, Е.Д. Надежда на спасение от СПИДа?/
Е.Д. Свердлов // Биоорган, химия / Е.Д. Свердлов. 1997.
Т. 23, № 2. С. 159-160.
194
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД
Сергеев, О.В. Современный подход к созданию анти-
ВИЧ-вакцины / О.В. Сергеев // Вопр. вирусол. 1997. Т. 42,
№ 2. С. 50-53.
Справочник по инфекционным болезням 7 под ред.
Ю.Ф.Лобзина, А.П.Казанцева. СПб.: Феникс, 1997. 736 с.
Шмид, Д. Гепатит В - болезнь, передаваемая половым
путем, которой мы пренебрегали / Д. Шмид // Вестн. дер-
матол. и венерол. 2000. №6. С. 56-59.
Herpesviruses: balance in power and powers imbalanced/
M. Ackermann [et al.] // Vet. Microbiol. 2002. V. 86, № 1-2.
P. 175-181.
Johnston, S.L. Anti-influenza therapies / S.L. Johnston //
Virus Res. 2002. V. 82, N 1-2. P. 147-152.
Shi, S.T. Hepatitis C viral RNA: challenges and promises /
S.T. Shi, M.M. Lai // Cell. Mol. Life Sci. 2001. V. 58, N 9.
P.1276-1295.
Social stress and reactivation of latent herpes simplex
virus type 1 / D.A. Padgett [et al.] // Proc. Nat. Acad. Sci.
USA. 1998. V. 95, № 12. P. 7231-7235.
Pommier, Y. Retroviral integrase inhibitors year 2000:
update and perspectives/ Y. Pommier, C. Marchand, N.
Neamati // Antiviral Res. 200. V. 47, No 2. P. 139-148.
СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Абортивная инфекция - инициация инфекции без заверше-
ния инфекционного цикла и, отсюда, без продукции инфекцион-
ных частиц.
Агглютинация - склеивание и выпадение в осадок из одно-
родной взвеси бактерий, эритроцитов и других клеток.
Адсорбция - первый этап вирусной инфекции, сопровождаю-
щийся взаимодействием между вирусной частицей и рецептор-
ной молекулой восприимчивой клетки.
Адъювант - субстанция, которая, будучи введенной в орга-
низм одновременно со специфическим антигеном, повышает им-
мунный ответ на этот антиген. Такие соединения, например,
сульфат алюминия, эмульсия микобактерий (так называемый
адьювант Фройнда), обычно входят в состав убитых вирусных
вакцин или субклеточных вакцин.
Амантадин - химиопрепарат, который используется для про-
филактики гриппозных заболеваний. В отечественной практике
распространен его аналог - ремантадин.
Антиген (Аг) - вещество, несущее признаки генетически чу-
жеродной информации и вызывающее в организме развитие спе-
цифических иммунологических реакций. В случае вирусов ан-
тигенами являются вирионы, белки внешней оболочки, капсид
и неструктурные белки. Нуклеиновые кислоты антигенной ак-
тивностью не обладают.
Антигенный дрейф - незначительные изменения в структуре
поверхностных антигенов (гемагглютенина и нейраминидазы),
вызванные точечными мутациями в генах, которые их кодируют.
Антигенный шифт - изменения, которые серьезно затрагивают
антигенную структуру гемагглютенина, а реже и нейраминидазы.
Антирецепторы вирусные - вирионные белки (например, ге-
магглютенин вируса гриппа), которые связываются с рецептора-
ми восприимчивой клетки.
Антитело (Ат) - иммуноглобулин, появляющийся в сыворот-
ке крови и жидкостях организма в результате антигенной стиму-
ляции и специфически взаимодействующий со своим антигеном.
Противовирусные антитела вызывают агрегацию и распад вири-
онов, экранируют антирецепторы, совместно с комплементом
оказывают цитотоксическое действие на клетки, инфицирован-
ные вирусом. На вегетативный вирус не действуют.
Аттенуация - искусственное снижение вирулентности ин-
фекционного агента.
Ацикловир - ациклический аналог гуанозина. Структура на-
поминает молекулу гуанозина, лишенную части углеводного
цикла. Применяют ацикловир при простом герпесе и опоясыва-
ющем лишае.
196
Словарь основных терминов
Бактериофаг (фаг) - вирус, репродуцирующийся в бактери-
альных клетках.
Бляшка - видимая невооруженным глазом зона массовой ги-
бели клеток на газоне или монослое восприимчивых клеток в об-
ласти инокуляции. Подсчет бляшек - бляшкообразующих еди-
ниц (БОЕ) - используют для выражения дозы или степени цито-
патогенности вируса.
Вакцина - препарат, содержащий Аг или смесь Аг и предназ-
наченный для формирования иммунного ответа. Противовирус-
ные вакцины подразделяют на три основные типа: инактивиро-
ванные, живые и субъединичные вакцины. Последние состоят
из фрагментов вириона или вирусных Аг, которые продуцируют
микроорганизмы, измененные генно-инженерными методами.
Видарабин (аденинарабинозид; ара-А) - антивирусный препа-
рат, применяемый против инфекций, вызванных герпесвирусами.
Виразол (рибавирин) - полусинтетический противовирусный
нуклеозид - аналог инозина или гуанозина, обладающий широ-
ким спектром противовирусной активности.
Вирион - элементарная вирусная частица, представляющая
собой внеклеточную (покоящуюся) форму вируса. Размеры раз-
личных вирионов колеблются от 20 до 300 нм. Вирионы простых
вирусов (например, аденовирусы, пикорнавирусы) состоят из
сердцевины (нуклеоид), содержащей ДНК либо РНК, и белковой
оболочки (капсид). У сложных вирусов (герпесвирусы, миксови-
русы) капсид заключен в дополнительную липопротеиновую
оболочку, на поверхности которой часто локализуются так назы-
ваемые «шипы».
Вирогения - длительное сосуществование вируса с клеткой-
хозяином, при котором геном вируса интегрирован с геномом
клетки. В случае бактериофагов такое явление носит название
«лизогения».
Вироид - облигатный внутриклеточный паразит, представ-
ляющий собой мелкую (200-400 нуклеотидов) кольцевую одно-
цепочечную РНК с характерной палочкообразной вторичной
структурой. Вироиды не обладают оболочкой и не кодируют ка-
ких-либо белковых продуктов.
Виропексис - процесс пенетрации (проникновния) вируса в
клетку-хозяина путем пиноцитоза, включающего инвагинацию
клеточной стенки с рецепторами, на которых адсорбируется вирус.
Вирулентность - степень патогенности, способность данного
вируса вызывать заболевание у определенного хозяина.
Вирулицидность - способность физических и химических
факторов уничтожать вирусные частицы.
197
Словарь основных терминов
Вирус - ДНК- или РНК-содержащий микроорганизм, репро-
дуцирующийся только в живых клетках, заставляя их синтези-
ровать вирионы, которые содержат геном вируса и способны пе-
ремещать его в другие клетки.
Вирусоид (сателлит) - вироидподобная молекула РНК (около
1000 нуклеотидов), которая зависит от присутствия в клетке
другого реплицирующегося вируса (помощник), поставляющего
сателлиту свой капсид для упаковки РНК. Все изученные к нас-
тоящему времени вирусоидные РНК обладают рибозимной ак-
тивностью.
Вирус-помощник - вирус, геном которого содержит инфор-
мацию, необходимую для размножения вирусоида (сателлита).
Восприимчивость (чувствительность) - способность клетки или
многоклеточного организма заражаться тем или иным вирусом.
Ганцикловир - производное ацикловира, которое токсичнее
последнего, но проявляет высокую активность по отношению к
цитомегаловирусу.
Гельфильтрация - метод очистки вирусов, основанный на
различной скорости перемещения в геле частиц, имеющих раз-
ные размеры.
Гемагглютенация - явление склеивания эритроцитов виру-
сами, которые имеют на своей поверхности гемагглютенины.
Гемагглютенин - белок (гликопротеид), формирующий «ши-
пы» на поверхности некоторых вирионов. Выполняет функцию
антирецептора. Обеспечивает адгезию вируса к мерцательному
эпителию дыхательных путей и склеивание (агглютенацию)
эритроцитов.
Генная инженерия - раздел биотехнологии, который разра-
батывает методы создания искусственных рекомбинантных
ДНК, используемых для получения организмов со смешанными
геномами.
Геном (вирусный) - совокупность генетической информации,
которая закодирована в ДНК, либо в РНК вируса. Геном может
быть монолитным (представлен одной молекулой нуклеиновой
кислоты), фрагментированным (состоит из нескольких сегмен-
тов, которые несут одинаковую или различную информацию).
Одноцепочечные РНК-геномы имеют две полярности: позитив-
ную (+), если последовательность нуклеотидов представлена
нуклеотидными триплетами, кодирующими последовательность
аминокислот в белках, и негативную (-), которая комплементар-
на (+)РНК.
Дезоксирибонуклеаза - фермент, который гидролизует моле-
кулы ДНК. Препараты дезоксирибонуклеазы используют для
лечения герпетического стоматита (в форме полоскания), герпе-
тических и аденовирусных кератитов (в виде капель).
198
Словарь основных терминов
Дидезоксинуклеозиды (дидезоксиинозин - ddl; дидезокси-
аденозин - ddA; дидезоксицитидин — ddC, замицит) - препараты
на основе модифицированных нуклеозидов, используемые для
терапии СПИДа.
Зидовудин (азидотимидин; AZT) - противовирусный препа-
рат, структура которого напоминает тимидин. Используется для
комплексной терапии СПИДа.
Иммуноглобулины (1g) - белковая фракция крови, содержа-
щая Ат. По составу иммуноглобулинов можно судить о присут-
ствии в организме того или иного возбудителя, а также о том, ка-
кой срок прошел после его внедрения. Обычно иммуноглобули-
ны класса М (IgM) вырабатываются организмом вскоре после
вторжения возбудителя, но они и рано исчезают из крови, поэто-
му IgM считают маркерами острой инфекции (либо признаком
обострения хронической инфекции). Иммуноглобулины класса
G (IgG) начинают синтезироваться организмом значительно поз-
же, но и вырабатываются очень долго (именно они отвечают за
долговременный иммунитет). Обнаружение специфических для
какого-либо возбудителя IgG считают признаком того, что орга-
низм с данной инфекцией уже встречался. Соответственно, од-
новременное обнаружение IgG и IgM - признак обострения хро-
нической инфекции.
Интеграция - процесс включения ДНК вируса в хромосом-
ную ДНК клетки-хозяина. Характерна для ретровирусов, уме-
ренных (лизогенных) фагов, вируса гепатита В.
Интерферон - гормоноподобный белок, вырабатываемый
клетками позвоночных в ответ на вирусную инфекцию или воз-
действие различных индукторов. Выделяют три типа интерфе-
ронов: а-, или лейкоцитарный (продуцируется лейкоцитами);
р-, или фибробластный (продуцируется фибробластами);
у-, или иммунный (продуцируется естественными киллерами и
Т-лимфоцитами).
Интерфероноген (индуктор интерферона) - фактор, который
индуцирует образование интерферона клетками позвоночных.
Из природных факторов таким свойством обладают вирусы и не-
которые другие микроорганизмы, нуклеиновые кислоты, поли-
сахариды, полифенолы. Из синтетических соединений интерфе-
рон индуцируют полифосфаты, основные красители, поликар-
боксилаты. Самыми мощными индукторами интерферона явля-
ются двухцепочечные вирусные РНК.
Инфекция (вирусная) - процесс взаимодействия вирусов и
чувствительных к ним клеток. Выделяют острую и хроническую
продуктивную (литическую) инфекцию, которая завершается
199
Словарь основных терминов
образованием нового поколения вирионов и (часто) гибелью
клетки; абортивную инфекцию и вирогению (интегральную ин-
фекцию), при которой геном вируса встраивается в геном клет-
ки-хозяина.
Капсид - белковая оболочка вириона. Состоит из капсомеров
с использованием спирального или икосаэдрического типа сим-
метрии. Стабилизирует геном и защищает его от неблагоприят-
ных внешних воздействий. Кроме того, выполняет антирецеп-
торную и ферментативную функции (у простых вирусов).
Капсомер - морфологическая единица капсида.
Керецид (йоддезоксиуридин; ИДУ) - модифицированный
аналог тимидина, угнетающий репродукцию ДНК-содержащих
вирусов. Используется наружно для терапии герпетических ке-
ратитов.
Константа седиментации - частное от деления скорости
осаждения частиц (и) в гравитационном поле на центробежное
ускорение (с). Обычно выражают в единицах Сведберга (S), рав-
ных скорости седиментации в воде при 20°С при бесконечном
разведении под влиянием единицы центробежной силы. Исполь-
зуют для идентификации вирусов и анализа чистоты вирусных
препаратов.
Кэп (буквально, шапочка, колпачок) - нуклеотидная струк-
тура на 5’-концах мРНК многих эукариотических клеток и неко-
торых вирусов; состоит из NT-метилгуанозина, 5’тидро-
ксил которого соединен через трифосфатную группировку с
5’-гидрокси л ом последнего нуклеозида.
Ламивудин (ЗТЦ) - противовирусный препарат. Аналог зи-
довудина, проявляющий с ним синергическое действие, так как
сочетанное применение обусловливает лучший эффект у боль-
ных СПИДом.
Латентная инфекция - инфекция, при которой вирус нахо-
дится в организме хозяина в скрытой форме; он выделяется при
этом из организма с перерывами, обычно связанными с рециди-
вами болезни.
Латентный период - период времени от начала инфекции
клетки до первого появления вне ее новых вирусных частиц.
Лизогения - сосуществование генома бактерии и умеренного
фага в виде единой хромосомы, которая наследуется дочерними
клетками, с возможностью высвобождения фагового генома, раз-
вития и размножения фага с последующим лизисом бактерии.
Лизоцим (КФ 3.2.1.17) - фермент (гидролаза), разрушающий
клеточные стенки некоторых бактерий. Фермент типа лизоцима
находится на конце отростка, через который фаг инъецирует
нуклеиновую кислоту в бактериальную клетку.
200
Словарь основных терминов
Медленная (вирусная) инфекция - инфекция, характеризу-
ющаяся очень длительным инкубационным периодом, который
может измеряться месяцами и годами.
Нейраминидаза - фермент, который отщепляет N-ацетил-
нейраминовую кислоту от гликопротеидов в составе оболочек
клеток животных, тем самым нарушая их проницаемость. Нахо-
дится в составе некоторых вирусов (например, вируса гриппа) и
способствует выходу зрелых вирионов из клетки-хозяина.
Нуклеоид - генетический аппарат вирусов. Представлен од-
ной целой или фрагментированной молекулой одноцепочечной
или двухцепочечной РНК либо ДНК. У некоторых вирусов име-
ются два идентичных генома. Нуклеиновая кислота в составе
нуклеоида часто связана с положительно заряженным внутрен-
ним белком.
Нуклеокапсид - упорядоченный комплекс генома вируса с
капсидом.
Обратная транскриптаза (ревертаза) - фермент (РНК-зави-
симая ДНК-полимераза), который осуществляет синтез копии
ДНК на РНК. Встречается у некоторых РНК-содержащих виру-
сов одноцепочечным негативным геномом. Обеспечивает воз-
можность интеграции генетического материала таких вирусов в
хромосомную ДНК клетки-хозяина.
Онкогенность - способность вызывать злокачественное пере-
рождение, рак.
Пандемия - эпидемия, охватывающая значительную часть
населения страны, группы стран, континента.
Паразитизм вирусов - вирусы являются облигатными внут-
риклеточными паразитами, что обусловлено отсутствием у них
систем синтеза белка и генерации энергии.
Парентеральный - механизм передачи инфекции, когда она
внедряется в организм, минуя желудочно-кишечный тракт, т.е. че-
рез кровь (в том числе при многоразовом использовании шприца).
Пенетрация (проникновение) - ранняя стадия вирусного
репликативного цикла, на которой вирион (или вирусный ге-
ном) проникает в клетку-хозяина.
Пермиссивная клетка - клетка, способная обеспечить про-
дуктивную инфекцию вируса.
Персистентная инфекция - инфекция, при которой инфек-
ционный вирус выделяется из организма-хозяина в течение зна-
чительно большего, чем при обычной инфекции, периода.
Плазмида - необязательный экстрахромосомальный генети-
ческий элемент клетки, способный к автономной (независимо от
хромосомы) репликации.
201
Словаръ основных терминов
Полипротеин - крупный, функционально неактивный белок,
который расчленяется специфическими протеазами с образовани-
ем нескольких более мелких (функционально активных) белков.
Прион - молекула белка (PrPSc), способная через взаимодей-
ствие с другой белковой молекулой передавать последней свое
конформационное состояние. Считается, что прионы ответствен-
ны за ряд нейродегенеративных инфекций у людей и животных.
Провирус - геном ДНК-содержащего вируса или ДНК-копия
РНК-содержащего вируса, которые интегрированы в хромосом-
ную ДНК клетки-хозяина. Возникновение провирусов характер-
но для умеренных фагов, онкогенных и некоторых вирулентных
вирусов (например, ВИЧ, вирус гепатита В).
ПЦР - полимеразная цепная реакция. Молекулярно-биоло-
гический метод, выявляющий наличие специфических участков
ДНК и РНК. Представляет собой циклический процесс увеличе-
ния в геометрической прогрессии числа копий ограниченного
синтетическими олигонуклеотидами (праймерами) определен-
ного фрагмента ДНК, протекающий под воздействием ДНК-по-
лимеразы. Используется, в частности, для обнаружения возбу-
дителей различных заболеваний. Отличается исключительно
высокой чувствительностью и специфичностью. Оказалась на-
столько значимой для медицины и биологии, что в 1993 г. за раз-
работку этого метода американский биохимик Кэри Б. Мюллис
был удостоен Нобелевской премии.
Раздевание (вируса) - стадия вирусной инфекции, которая сле-
дует за проникновением вируса в клетку-хозяина и состоит в распа-
де вириона на составные части под действием хозяйских протеаз.
Рекомбинантный - созданный методами генной инженерии.
Ремантадин - противовирусный препарат, близкий по хими-
ческой структуре к амантадину. Активен в отношении вируса
гриппа А.
Рецептор - белок поверхности клетки, который специфиче-
ски связывается с вирусным антирецептором, после чего проис-
ходит проникновение вируса в клетку.
Сборка (вируса) - поздняя стадия вирусной инфекции, во
время которой все компоненты, необходимые для образования
зрелого вируса, собираются в определенном месте клетки, фор-
мируя вирусную частицу.
Сегментированный геном - геном, который состоит из не-
скольких молекул вирионной нуклеиновой кислоты.
Серотип - подвид какого-либо микроорганизма, отличающий-
ся от других представителей своего вида особыми свойствами.
Скрининг (screening - просеивание) - первичный отбор. Ины-
ми словами, массовое предварительное обследование, использу-
202
Словарь основных терминов
ющее относительно недорогие и нетрудоемкие технологии.
Обычно не отличается высокой точностью и для достоверности
результата данные, полученные при скрининге, проверяются бо-
лее сложными и дорогостоящими методами.
Созревание (вируса) - фаза вирусной инфекции (между фа-
зой эклипса и выходом вирионов из клетки), во время которой в
клетке нарастает титр инфекционных вирусных частиц.
Ставудин (d4T) - антивирусный препарат, аналог тимидина.
Механизм действия подобен таковому у AZT, но переносится
больными легче из-за меньшей токсичности.
Тип симметрии - способ упаковки капсомеров в капсиде.
При этом различают спиральный, икосаэдрический и смешан-
ный типы симметрии. При спиральном типе капсомеры уклады-
ваются вдоль линейно вытянутой молекулы нуклеиновой кисло-
ты. При икосаэдрическом - они формируют многогранник типа
икосаэдра. При смешанном типе симметрии (например, фаги)
капсид формируется с использованием обоих указанных выше
типов симметрии.
Трансдукция - опосредуемый бактериофагами перенос гене-
тического материала бактерий от одной клетки к другой.
Транскрипция - процесс переноса генетической информации
с генома на мРНК. Осуществляется ДНК-зависимой РНК-поли-
меразой (у ДНК-содержащих вирусов) и РНК-зависимой РНК-
полимеразой (у (-)РНК-геномных вирусов). У (+)РНК-геномных
вирусов геномная РНК сама выполняет функции мРНК.
Трансляция - процесс формирования полипептидной цепоч-
ки на ассоциированной с рибосомами мРНК.
Трифторидин (ТФТ) - противовирусный препарат, аналог ти-
мидина с высокой степенью селективного воздействия на ДНК-
содержащие вирусы (герпеса, аденовирусов, оспы).
Тропизм вируса - спектр клеток-хозяев данного вируса. Мо-
жет быть представлен каким-либо одним (монотропизм) или не-
сколькими (пантропизм) типами клеток. Обусловлен тем, что
для первого (и обязательного) этапа в цикле размножения виру-
са - прикрепления к клеточной мембране - необходима компле-
ментарность рецептора клетки с антирецептором вируса.
Ультрафильтрация (вирусов) - фильтрование вирусной сус-
пензии через мелкопористые мембранные фильтры. Использует-
ся для концентрирования, очистки и определения размеров ви-
рионов, а также для освобождения вирусной субстанции от бак-
терий и более крупных частиц.
Ультрацентрифугирование - центрифугирование при цент-
робежных скоростях порядка 100 тыс. g и выше. Используется
203
Словарь основных терминов
для очистки вирусов, определения константы седиментации и
плавучей плотности вирионов.
Фаза выхода - поздняя фаза вирусной инфекции, во время
которой вновь синтезированные вирионы покидают клетку-хо-
зяина.
Фекально-оральный - механизм проникновения возбудителя
из кишечника больного (через грязную почву, немытые руки, во-
ду и продукты питания) через рот в организм другого человека.
Химиотерапия (вирусных инфекций) - самостоятельный
раздел вирусологии, основной задачей которого является поиск,
испытания и отбор новых противовирусных лекарственных
средств синтетического или природного происхождения.
Цитоплазма - все внутреннее содержимое клетки, за исклю-
чением ядра. В цитоплазме содержатся органеллы и включения.
Штамм - клоповая (из одной клетки) по происхождению
культура микроорганизма, генетическая однородность которой
по какому-либо признаку поддерживается искусственным путем.
Эклипс-фаза - период времени от проникновения вируса в
клетку-хозяина до появления в ней зрелых вирусных частиц но-
вого поколения.
Экспрессия (гена) - проявление, реализация заключенной в
нем генетической информации. Чаще всего осуществляется пос-
редством синтеза специфических белков, состав которых зако-
дирован в гене.
Эпидемия - массовое распространение инфекционного забо-
левания человека в какой-либо местности, стране, значительно
превышающее обычный уровень заболеваемости.
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Айзекс Алекс (1927-1967) - английский вирусолог. Совместно
с Дж. Линденманном (1957) открыл интерферон.
Балаян М.С. (1933-2000) - российский ученый, доказавший ви-
русную природу гепатита Е. Под его руководством разработаны мето-
ды диагностики гепатита А и создана вакцина против гепатита А.
Балтимор Дейвид (р.1938) - американский вирусолог. Обнару-
жил явление обратной транскрипции. Нобелевская премия 1975 г.
♦ за открытия, касающиеся взаимодействия между онкогенными ви-
русами и генетическим материалом клетки» (совместно с Р. Дуль-
бекко и X. Темином).
Бейеринк Мартин (1851-1931)- нидерландский ботаник и мик-
робиолог. В 1898 г. предложил термин ♦вирус» (от лат. virus - яд,
отрава) для обозначения инфекционной природы некоторых про-
фильтрованных растительных жидкостей.
Боткин Сергей Петрович (1832-1889) - русский врач-терапевт.
Высказал предположение об инфекционной природе так называе-
мой ♦ катаральной желтухи», позднее получившей его имя (болезнь
Боткина).
Галло Роберт - американский иммунолог и вирусолог. В 1983 г.
в Национальном институте рака в США выделил ВИЧ (одновремен-
но с французом Л. Монтенье в Пастеровском институте в Париже).
Гейдушек Карлтон (р. 1923) - американский вирусолог и имму-
нолог. За исследование медленных вирусных инфекций получил в
1976 г. Нобелевскую премию.
Дельбрюк Макс (1906-1981) - американский молекулярный био-
лог. Нобелевская премия 1969 г. за исследования, касающиеся ме-
ханизма репликации и структуры вирусов (совместно с А. Д. Херши
и С. Э. Лурия).
Дженнер Эдуард (1749-1823) - английский врач. Ввел в практи-
ку вакцинацию против натуральной оспы.
Дульбекко Ренато (р. 1914) - американский вирусолог. Нобелев-
ский лауреат (1975). Впервые экспериментально доказал, что ДНК
вируса может встраиваться в геном клетки-хозяина.
Д’Эрелль Феликс (1873-1949) - канадский бактериолог. Впер-
вые выделил бактериальный вирус, названный им бактериофагом.
Зильбер Лев Александрович (1894-1966) - советский вирусолог-
иммунолог. Один из авторов вирусогенетической гипотезы рака.
Открыл и выделил возбудителя дальневосточного клещевого энце-
фалита (1937).
Ивановский Дмитрий Иосифович (1864-1920) - российский фи-
зиолог растений и микробиолог. Один из основоположников вирусо-
логии. Открыл (1892) фильтрующиеся вирусы.
Крик Фрэнсис Харри Комптон (1916-2004) - английский биофи-
зик и генетик. В 1953 г. совместно с Дж. Уотсоном открыл структу-
ру ДНК (двойная спираль). Положил начало молекулярной генети-
ке. Нобелевская премия 1962 г. (совместно с Дж. Уотсоном и
М. Уилкинсом).
205
Именной указатель
Ландштейнер Карл (1868-1943) - австрийский ученый - один из
основоположников иммунологии. Доказал (совместно с Э. Поппером)
инфекционную природу полиомиелита. Нобелевский лауреат 1930 г.
Лейдлоу П. - английский вирусолог. В 1933 г. совместно с
К. Эндрюсом и В. Смитом выделил и описал вирус гриппа А.
Леффлер Фридрих (1852-1915) - немецкий бактериолог. Уста-
новил в 1898 г. (совместно с П. Фрошем) вирусную природу возбуди-
теля ящура.
Линденманн Джон (р. 1924) - швейцарский вирусолог. Участво-
вал в 1957 г. в открытии интерферона (совместно с А. Айзексом).
Лурия Сальвадор Эдуард (1912-1991) - американский вирусо-
лог и генетик. Открыл эффект множественной реактивации бакте-
риофагов. Нобелевская премия 1969 г. (совместно с А. Д. Херши и
М. Дельбрюком).
Львов Андрэ Мишель (1902-1994) - французский генетик и ви-
русолог. Объяснил явление лизогении. Лауреат Нобелевской пре-
мии 1965 г. за открытие генетического контроля синтеза ферментов
(совместно с Жакобом и Моно).
Майер Юлиус Роберт (1814-1878) - немецкий врач-естествоис-
пытатель - предшественник Д. И. Ивановского. Обнаружил факт пе-
редачи мозаичной болезни табака через сок больного растения.
Мак-Коллюм Ф. - американский ученый. В 1937 г. доказал ви-
русную природу катаральной желтухи (совместно с Дж. Финдлеем).
Монтанье Люк - французский ученый. В 1983 г. совместно с
Р.Галло открыл ВИЧ-1.
Мюллис Кэри Б. (р. 1944) - американский биохимик. Нобелев-
ская премия 1993 г. за изобретение метода ПЦР.
Негри Адельчи (1854-1912) - итальянский врач и патолог. От-
крыл специфические тельца-включения, получившие его имя.
Пастер Луи (1822-1895) - французский ученый - основатель на-
учной микробиологии и иммунологии. Заложил основы иммуниза-
ции с помощью ослабленных возбудителей.
Поппер Э. - австрийский ученый. Совместно с К. Ландштейне-
ром (1909 г.) доказал инфекционную природу полиомиелита.
Прузинер Стэнли (р. 1942) - американский вирусолог. Нобелев-
ская премия 1997 г. за открытие инфекционных белков - прионов.
Ризетто М. - в 1977 г. открыл вирус-сателлит (вирус гепатита D).
Смит В. - американский микробиолог. В 1933 г. выделил совмест-
но с П. Лейдлоу и К. Эндрюсом вирус гриппа А.
Солк Джонас (1914-1995) - американский иммунолог. Разрабо-
тал противополиомиелитную парентеральную вакцину, которая с
1954 г. широко применялась в США.
Стэнли Уэндел Мередит (1904-1971) - американский вирусолог и
биохимик. Впервые выделил в виде кристаллов ВТМ и вирус полио-
миелита. Нобелевская премия 1946 г. (совместно с Дж. Нортропом).
Сэбин Альберт (1906-1993) - польский вирусолог, работавший в
США. В 1956-1961 гг. разработал пероральную вакцину против по-
лиомиелита.
206
Именной указатель
Туорт Фрэдерик (1877-1950) - английский бактериолог. Впер-
вые открыл феномен бактериофагии в культуре стафилококков.
Тэйлер Макс (1899-1972) - южно-африканский врач-микробио-
лог. Нобелевская премия 1951 г. за открытие возбудителя желтой
лихорадки и создание соответствующей вакцины. Впервые выделил
вирус гриппа С.
Уотсон Джеймс Дьюи (р. 1928) - американский биохимик.
В 1953 г. совместно с Ф. Криком открыл структуру ДНК (двойная
спираль). Положил начало молекулярной генетике. Нобелевская пре-
мия 1962 г. (совместно с Ф. Криком и М. Уилкинсом).
Фейнстоун С. - в 1973 г. идентифицировал возбудителя гепатита А.
Финдлей Дж. - американский ученый. Доказал в 1937 г. вирус-
ную природу гепатита А.
Френкель-Конрат X. - открыл (1955) явление самосборки вирус-
ных частиц из РНК и белка.
Фрош П. - немецкий ученый. В 1898 г. совместно с Ф. Лефлером
установил вирусную природу ящура.
Фрэнсис Эдвард (1872-1941) - американский бактериолог. Вы-
делил (1940)вирус гриппа В.
Херши Алфред Дей (1908-1997) - американский генетик-виру-
солог. Нобелевская премия 1969 г. за открытие репликации и гене-
тической структуры вирусов (совместно с М. Дельбрюком и С. Э. Лу-
рия).
Холли Роберт Уильям (р. 1922) - американский биохимик.
Открыл мРНК. Нобелевская премия 1968 г. за расшифровку генетиче-
ского кода (совместно с X. Г. Кораной и М. У. Ниренбергом).
Чейз Марта (р. 1927) - американский вирусолог. В 1952 г. совмест-
но с А. Херши доказала генетическую функцию вирусной ДНК.
Шоуп Ричард (р. 1902) - американский вирусолог. Открыл (1931)
вирус гриппа.
Шрамм Генрих - немецкий вирусолог. Открыл явление само-
сборки белковой оболочки ВТМ.
Эндрюс Кристофер - английский вирусолог. В 1933 г. совместно
с В. Смитом и П. Лэйдлоу впервые выделил вирус гриппа А.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абортивная инфекция 46, 96
Агглютинация 138, 196
Адсорбционная хроматография
32
Адсорбция (прикрепление)
вируса 50,196
Адьювант 95, 196
Азидотимидин (зидовудин)
129-130,199
Амантадин 118-119, 144, 196
Антигенный дрейф 148, 196
- шифт 148-149, 196
Антирецептор 50, 196
Аттенуация 92, 196
Аттенуированные вакцины 92
Ацикловир 127-128, 196
Бактериофаг (фаг) 7, 11, 197
БВДУ 126
Бляшка (негативная колония)
109, 197
Вакцина 197
- живая (аттенуированная) 92
- «идеальная» 92
- рекомбинантная 94
- убитая (инактивированная)
94
- Себина 97
- синтетическая 95-96
- Солка 97
- субклеточная 95
Вакцинация 91
Вакцинный штамм 92
Вакцины
- против бешенства 97-98
- гепатита А 99
- гепатита В 99-100
- гриппа 98-99
- клещевого энцефалита 98
- кори 97
- краснухи 97
- полиомиелита 97
- свинки 97
Вегетативный вирус 15
Видарабин 123-124, 197
Виразол (рибавирин) 132-134,
197
Вирион(ы) 14, 197
- архитектоника 40
Вирогения 46, 197
Вироид 7, 79-80, 197
Виропексис 52, 197
Вирулентность 46, 197
Вирулицидные препараты
115-116, 197
Вирус табачной мозаики (ВТМ)
7, 43
Вирусные гепатиты 151-168
Вирусный гепатит А (ВГА)
152-154
--В(ВГВ) 155-160
--С(ВГС) 164-169
- - D (ВГБ) 161-163
Вирусоид 8, 198
Вирусы 14, 198
- выделение 25-26
- классификация
и номенклатура 18-21
- открытие 6-7
- очистка 26-36
- природа 13
- происхождение 15
- химический состав 36
- эволюция 17
ВИЧ-инфекция 179
- история открытия ВИЧ
181-182
- морфология 44-45, 180-181
- патогенез 184-186
- химиотерапия 187-190
- - ингибиторы протеазы
188-190
- - ингибиторы ревертазы
187-188
- эпидемиология 182-184
- этиология 179-180
Восприимчивость 50, 198
Выделение и очистка вирусов
(методы) 25
- гельфильтрация 32-33, 198
208
Предметный указатель
- гомогенизация клеток 25
- дифференциальное центри-
фугирование 28-30
- ионообменная хромато-
графия 34-39
- лизис клеток 26
- обработка клеток ультра-
звуком 26
- осаждение солями 26
- осаждение спиртами 27
- разделение в двухфазных
системах 28
- ультрафильтрация 28
- центрифугирование
в градиенте плотности 30
Ганцикловир 128-129
Гельфильтрация 32-33
Гемагглютенин 51, 138, 198
Геном (вирусный) 38, 198
- негативный 38, 198
- сегментированный 40, 202
- позитивный 37, 198
Герпесвирусы 56, 169-170
- классификация 56, 169
- репликация 56-57
- структура 171
- экспрессия генов 57, 172
Герпетическая инфекция 169
Герпес генитальный 170, 175
- новорожденных 176-177
- диссеминированный 176
- лабиальный 174-175
- менингит 175-176
- офтальмогерпес (кератиты)
175, 177
- патогенз 172-174
- профилактика и лечение
176-179
- энцефалиты 170, 175-177
- эпидемиология 172
- этиология 169-170
Гликопротеиды 39, 50
Госсипол 116
Грипп 138
- лечение и профилактика
144-147
- патогенез 142-144
- характеристика возбудителя
138
- система кодирования
140-141
- структура вириона 138-139
Группы Балтимора 38
Дезоксирибонуклеаза 119-120,
198
Дидезоксиинозин 131
Дидезоксицитидин 130
Дизъюнктивный способ
размножения 55
ДНК-вакцина 96
Зидовудин (азидотимидин; AZT)
129-130,187, 199
Идоксуридин (керецид, ИДУ)
124-125
Икосаэдрический капсид 41-43
- квазисимметрия 43
- число триангуляции 42
Иммунизация
- нормальным иммуно-
глобулином 101
- пассивная 101
- специфическим
иммуноглобулином 101
Иммунный ответ (на вирусную
инфекцию) 68
Иммуноглобулины 199
Инактивированные вакцины 94
Интерферогены 70-71, 104-105,
159,199
Интерферон 60, 70, 199
- индукция 70
- механизм действия 72-76
- продукция 71
- типы 71, 102
- эффекты 71-72
Инфекции (вирусные) 199
209
Предметный указатель
- абортивные 46
- латентные 47
- медленные 8
- персистентные 47
- продуктивные 46
Капсид 36, 200
- спиральный 37, 43
- икосаэдрический 37, 41-43
Капсомер 38, 200
Квазисимметрия 43
Классификация (вирусов) 18-21
- группы Балтимора 38
Константа седиментации 29, 200
Куру 8
Кэп 133
Ламивудин (ЗТС) 131, 200
Латентная инфекция 47, 200
Латентный период 47, 200
Лизогения 46, 200
Лизоцим 26, 53, 200
Литическая(продуктивная)
инфекция 46
Матриксный белок 39, 138-139
Медленные инфекции 8, 47, 201
Мишени для антивирусных пре-
паратов 114
Невирапин 131-132
Негативные колонии 109, 197
Нейраминидаза 51, 138, 145, 201
- ингибиторы 145
Нуклеиновые кислоты (вирусов)
137
Нуклеозиды 120-122, 134
- метаболическая активация
120-122
Нуклеоид 201
Нуклеокапсид 39, 201
Нуклеопротеид 36
Обратная транскриптаза
(ревертаза) 62, 64, 201
210
Оксолин 115
2’-5’-олигоаденилат 75
2 ’ - 5 ’ -ол игоаденил атсинтетаза
73-75
Пандемия 141, 147-148, 201
Паразитизм (вирусов) 13-14, 201
Парентеральный механизм
передачи инфекции 201
Пассивная иммунизация 101
Пенетрация (проникновение
вируса в клетку) 51-54, 201
- виропексис 52
- слияние мембран 52
- транслокация 52
Пермиссивность 50, 201
Персистентная инфекция 47, 201
Полипротеин 55, 59-60, 66, 202
Полярность РНК 37-38
Прион 8, 81-89, 202
- молекулярная биология 85-87
- химическая природа 82-83
Провирус 63, 202
Продуктивная (литическая)
вирусная инфекция 46
Профаг 12
ПЦР 202
Раздевание (вируса) 54-55, 202
Ребетрон 133
Ревертаза (обратная транс-
криптаза) 62, 64
Рекомбинантные вакцины 94
Рекомбинантные интерфероны
102
Ремантадин 118-119, 144, 202
Репликативный цикл (вируса)
48-49
- адсорбция 50-51
- проникновение (пенетрация)
51-54
- раздевание 54-55
- репликация генома 55-65
- сборка вирионов 66-67, 202
- созревание 67-68, 203
- экспрессия генов 65-66
Предметный указатель
Рецепторы (клеточные) 50, 202
Рибавирин (виразол) 132-134,
197
Рибонуклеаза 119
РНК (вирусные) 37-38
РНКаза-Н 62
РНКаза-L 75
Сателлит 78
Сборка (вирионов) 66-67, 202
Седиментация 28-29
- константа седиментации
29,200
Серотип 202
Синтетическая вакцина 95-96
Скрейпи 8, 81-82
Скрининг 109, 202
Созревание (вирусов) 67-68, 203
Ставудин (d4T) 131, 203
Субклеточные вакцины 95
Терминация синтеза
нуклеиновых кислот 122
Тимидинкиназа 171
Типы симметрии (вирусов) 40, 203
Транскриптаза 61
Транскрипция
- каскадная 57, 172
- обратная 62
Транслокация (вирусов) 52
Трансмиссивные спонгио-
формные энцефалиты 81-82
Трифторидин (ТФТ) 125-126
Тропизм (вирусов) 51, 203
Ультрафильтрация 28, 203
Ультрацентрифугирование
- в градиентах плотности
30-32
- дифференциальное 28-30
Фекально-оральный путь
передачи инфекции 153-154,
204
Химиотерапевтический индекс
107-108
Химиотерапия (вирусных
инфекций)106, 204
Хронические гепатиты 151, 159,
165-166
Штамм 204
- вакцинный 92
Эволюция вирусов 17
Эклипс-фаза 47, 204
Экспрессия генов 65-66, 204
Эндоцитоз 52-53
Эпидемия 141, 204
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................................................ 3
Список сокращений ......................................... 5
Глава 1. Введение. Наука вирусология. Общие вопросы. 6
1.1. Краткий экскурс в историю........................... 6
1.2. Зачем необходимо изучать вирусы?.................... 8
1.3. Природа вирусов.................................... 13
1.4. Происхождение вирусов.............................. 15
1.5. Эволюция вирусов................................... 17
1.6. Классификация и номенклатура вирусов............... 18
Рекомендуемая литература ............................... 23
Глава 2. Свойства вирионов ............................... 24
2.1. Выделение и очистка вирусов........................ 24
2.1.1. Общая характеристика подходов к выделению
и очистке вирусов...................................... 24
2.1.2 Выделение вирусов из зараженных клеток .......... 25
2.1.3. Концентрирование и очистка вирусов.............. 26
2.1.4. Критерии чистоты вирусных препаратов ........... 35
2.2. Структурно-функциональная организация вирионов . 36
2.2.1. Химический состав вирусов....................... 36
2.2.2. Принципы вирусной архитектоники................. 40
Рекомендуемая литература ............................... 45
Глава 3. Взаимодействие вируса с клеткой-хозяином... 46
3.1. Типы взаимодействия вируса с клеткой .............. 46
3.2. Общая характеристика продуктивного процесса.. 47
3.3. Этапы взаимодействия вируса с клеткой-хозяином . . 48
3.3.1. Общие представления о цикле репликации вирусов 48
3.3.2. Прикрепление вируса к клетке.................... 50
3.3.3. Проникновение вируса в клетку................... 51
3.3.4. Раздевание вируса............................... 54
3.3.5. Стратегия репликации генома и экспрессия генов . 55
3.3.6. Сборка вирионов................................. 66
3.3.7. Созревание и выход вирионов из клетки........... 67
3.4. Система интерферона................................ 68
3.4.1. Место интерферона среди факторов защиты орга-
низма от вирусных инфекций............................. 68
3.4.2. Основные биологические свойства интерферонов . . 71
3.4.3. Механизмы действия интерферона.................. 72
Рекомендуемая литература ............................... 77
Глава 4. Вирусоподобные инфекционные агенты .............. 78
4.1. Сателлиты и вироиды................................ 78
4.2. Прионы............................................. 81
Рекомендуемая литература ............................... 89
212
Оглавление
Глава 5. Терапия и профилактика вирусных инфекций... 90
5.1. Способы контроля вирусных инфекций............ 90
5.2. Вакцинотерапия и вакцинопрофилактика.......... 91
5.2.1. Принцип вакцинации......................... 91
5.2.2. Типы вакцин ............................... 92
5.2.3. Вакцины, находящиеся в употреблении в настоящее
время............................................. 97
5.3. Клиническое применение интерферона и его индукто-
ров 102
5.4. Химиотерапия вирусных инфекций................. 106
5.4.1. Понятие о химиотерапевтическом индексе анти-
вирусных препаратов.............................. 106
5.4.2. Разработка и испытания противовирусных препара-
тов 108
5.4.3. Успехи химиотерапии....................... 112
5.4.3.1. Сложность борьбы с вирусными инфекциями . . 112
5.4.3.2. Вирулицидные препараты ................ 115
5.4.3.3. Препараты, ингибирующие адсорбцию, проник-
новение и раздевание вирусов.................... 116
5.4.3.4. Препараты, ингибирующие синтез вирусных
нуклеиновых кислот.............................. 120
5.4.3.5. Ингибирование экспрессии вирусных генов . . . 135
Рекомендуемая литература ......................... 136
Глава 6. Основные социально значимые вирусные инфекции
и борьба с ними..................................... 138
6.1. Грипп (influenza)............................ 138
6.1.1. Характеристика возбудителя................ 138
6.1.2. Патогенез................................. 142
6.1.3. Лечение и профилактика гриппа............. 144
6.1.4. Угроза пандемии и перспективы создания противо-
гриппозной вакцины............................... 147
6.2. Вирусные гепатиты (hepatitis virosa)......... 151
6.2.1. Общая характеристика гепатитов........... 151
6.2.2. Вирусный гепатит А ...................... 152
6.2.3. Вирусный гепатит Е....................... 154
6.2.4. Вирусный гепатит В....................... 155
6.2.5. Вирусный гепатит D ...................... 161
6.2.6. Вирусный гепатит С....................... 164
6.3. Герпетическая инфекция (herpes simplex) ..... 169
6.3.1. Характеристика возбудителя................ 169
6.3.2. Патогенез................................. 172
6.3.3. Профилактика и лечение герпетической инфекции 176
6.4. ВИЧ-инфекция/СПИД ........................... 179
6.4.1. Общие вопросы............................. 179
213
Оглавление
6.4.2. Эпидемиология ......................... 182
6.4.3. Патогенез.............................. 184
6.4.4. Химиотерапия ВИЧ-инфекции.............. 187
6.4.5. Перспективы борьбы с.ВИЧ-инфекцией..... 190
Рекомендуемая литература ........................ 195
Словарь основных терминов........................ 196
Именной указатель................................ 205
Предметный указатель ............................ 208
Учебное издание
Зинченко Анатолий Иванович
Паруль Дмитрий Александрович
ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
ВИРУСОВ И АНТИВИРУСНОЙ ТЕРАПИИ
Редактор Т. К. Майборода
Художественный редактор В. А. Ярошевич
Технический редактор Л. И. Счисленок
Корректор Е.З. Липень
Компьютерная верстка И. С. Оликсевич
Подписано в печать 15.02. 2005. Формат 84 х 108/32. Бумага типографская № 2.
Офсетная печать. Гарнитура «Школьная». Усл. печ. л. 11,34. Уч.-изд. л. 11,79.
Тираж 2000 экз. Заказ 474.
Республиканское унитарное предприятие «Издательство “Вышэйшая школа”».
ЛИ № 02330/0056829 от 02.03.2004. 220048, Минск, проспект Машерова, 11.
Республиканское унитарное предприятие «Типография “Победа”». 222310,
Молодечно, ул. Тавлая, 11.
Зинченко, А.И.
3-63 Основы молекулярной биологии вирусов и анти-
вирусной терапии: учеб, пособие / А.И. Зинченко,
Д.А. Паруль. - Мн.: Выш. шк., 2005. - 214 с.
ISBN 985-06-1049-2.
Рассмотрены современные концепции учения о вирусах,
свойства вирусов, химия и архитектоника вирусных частиц.
Описан арсенал методов, использующихся при очистке и концент-
рировании вирусных препаратов. На основе анализа молекуляр-
ных аспектов взаимодействия вирусов с клеткой рассмотрены ме-
ханизм действия основных противовирусных химиопрепаратов,
а также существующие и перспективные пути профилактики и
терапии наиболее социально значимых вирусных инфекций.
Для студентов специальностей «Медико-биологическое дело»
и «Медицинская экология» вузов. Может быть использовано вра-
чами-вирусологами и химиками, занимающимися проблемами
синтеза противовирусных соединений.
УДК [578.2+615.281.8К075.8)
ББК 28.3я73+52.6я73

Зинченко Анатолий Иванович —
доктор биологических наук,
член-корреспондент Национальной
академии наук Беларуси, профессор
кафедры биохимии и биофизики
Международного государственного
экологического университета
им. А. Д. Сахарова, заведующий
лабораторией компонентов нуклеиновых
кислот Института микробиологии
Национальной академии наук Беларуси
Паруль Дмитрий Александрович —
кандидат биологических наук, научный
сотрудник департамента биохимии
и клеточной биологии Хьюстонского
университета, Хьюстон, Техас, США
РАССМАТРИВАЮТСЯ
современные концепции учения о вирусах,
свойства вирусов, химия и архитектоника
вирусных частиц
методы очистки, концентрирования и анализа
вирусных препаратов
структура и механизм действия основных
противовирусных химиопрепаратов
пути профилактики и терапии наиболее
социально значимых вирусных инфекций

ПРЕДНАЗНАЧАЕТСЯ
студентам, аспирантам,
преподавателям и научным работникам
медико-биологических вузов
БУДЕТ ПОЛЕЗНО
врачам-вирусологам и химикам,
занимающимся проблемами синтеза
противовирусных соединений
ISBN 985-06-1049-2
9
799850
610491
"ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА" '