Вирусные инфекции на уровне организма

Лекция 9

В основу классификации вирусных инфекций на уровне организма положены четыре фактора: 1) генерализация вируса; 2) продолжительность ин­фекции; 3) проявление клинических симптомов; 4) вы­деление вируса в окружающую среду. Основанная на этих признаках классификация инфекций, как и любая другая, в известной мере условна, поскольку одна форма может перейти в другую, например, очаговая инфекция — в генерализованную, острая инфекция — в хроническую, латентная — в хроническую и т. д.

Очаговая и генерализованная инфекции. Вирусные инфекции можно разделить на две большие группы: 1) очаговые, когда действие вируса проявляется у вход­ных ворот инфекции в связи с его локальной репродукцией, и 2) генерализованные, при которых после огра­ниченного периода репродукции вируса в первичных очагах происходит генерализация инфекции, и вирус достигает чувствительных тканей, формируя вторичные очаги инфекции. Очаговые инфекции имеют более корот­кий инкубационный период, чем генерализованные, за­щитными факторами организма при этих инфекциях являются скорее секреторные антитела класса IgA, чем антитела гуморальные, а эффективными вакцинами - те, которые стимулируют образование секреторных антител. При генерализованных инфекциях большее значение в защите организма имеют гуморальные антитела. Примером очаговых инфекций являются респираторные и кишечные вирусные инфекции, примером генерализо­ванных — оспа, корь, полиомиелит. Примером генерализованной инфекции является корь, а очаговой — заболевания, вы­зываемые респираторно-синцитиальным вирусом, и другие острые респираторные вирусные инфекции.

Острая и персистентная инфекции. Острая инфекция длится относительно непродолжительный период времени и протекает с выделением вирусов в окружающую среду. Окончание инфекции сопровождается элиминацией вирусов благодаря иммунным механизмам. Инфекция может протекать как в клинической, так и в инаппарантной форме. Острая инфекция может завершиться выздо­ровлением или гибелью организма. Она соответствует продуктивной инфекции на уровне клетки. При продол­жительном взаимодействии вируса с организмом возни­кает персистентная форма инфекции (от лат. persistentia — упорство, постоянство).

Один и тот же вирус может вызвать как острую, так и персистентную инфекцию в зависимости от состояния организма и в первую очередь его иммунной системы. Например, вирус кори может вызвать как острую ин­фекцию, так и медленную (длительно текущую) — подострый склерозирующий панэнцефалит. Вирусы герпеса, гепатита В и аденовирусы могут вызвать острую и пер­систентную инфекции и т. д.

Персистентные инфекции могут быть латентными, хроническими или медленными в зависимости от выде­ления вируса в среду и проявления симптомов заболе­вания.

Латентная инфекция — это скрытая инфекция, не сопровождающаяся выделением вирусов в окружающую среду. При латентных инфекциях вирус не всегда удается обнаружить либо в связи с его дефектным состоянием, либо в связи с персистенцией субвирусных компонентов, либо в связи с интеграцией клеточным геномом. При воз­действии ряда активирующих инфекцию факторов может произойти активация вируса, и латентная инфекция может перейти в острую или хроническую. Латентные инфекции могут вызывать аденовирусы, вирусы герпеса, онкогенные вирусы, вирус СПИД и др.

Хронической инфекцией называется длитель­но текущий патологический процесс, характеризующийся периодами ремиссий, перемежающимися с периодами обострения, когда вирус выделяется в окружающую среду. Примерами хронической инфекции являются гер­петическая, аденовирусная инфекции, хроническая форма вирусных гепатитов и т. д.

Медленные инфекции - это своеобразное взаимодействие определенных вирусов с организмом, характеризующееся длительным инкубационным периодом, тянущимся многие месяцы и даже годы, и последующим медленным, но неуклонным развитием симптомов забо­левания, ведущим к тяжелому нарушению функций органов и летальному исходу. К медленным инфекциям относятся медленно прогрессирующие заболевания, в частности, заболевания ЦНС со спонгиоформными энцефалопатиями у человека - куру, болезнь Крейтцфельдта — Якоба (пресенильная деменция), а у животных - трансмиссивная энцефалопатия норок и скрепи у овец.

К медленным инфекциям относят также подострый склерозирующий панэнцефалит, который вызывается вирусом кори, рассеянный склероз, амиотрофический боковой склероз и некоторые другие заболевания человека и животных.

При некоторых медленных инфекциях существенную роль играют генетические механизмы (скрепи, куру, амиотрофический боковой склероз), при других - имму­нопатологические механизмы (подострый склерозирующий панэнцефалит, алеутская болезнь норок, лимфоцитарный хориоменингит).

Персистентные инфекции являются серьезной проблемой современной вирусологии и медицины. Большинство вирусов человека и животных способны персистировать в организме и вызывать латентные и хронические инфекции, и удельный вес персистентных инфекций намного превышает таковой острых инфекций. При персистентных инфекциях постоянно или периодически происходит выделение вирусов в окружающую среду, и персистент-ные инфекции являются основным фактором «проэпидемичивания» населения. Персистенция вирусов обуслов­ливает их сохранение как биологического вида и является причиной изменчивости свойств вирусов и их эволюции.

Большую роль персистенция вирусов играет в пери­натальной патологии. Вертикальная передача персистирующего вируса от инфицированной матери плоду и активная репродукция вируса в его тканях особенно опасны в первые месяцы беременности, так как приводят к аномалиям развития плода или его гибели. К числу таких вирусов относятся вирусы краснухи, простого герпеса, ветряной оспы, цитомегалии, Коксаки В и ряд других.

Борьба с персистентными инфекциями затруднена из-за отсутствия адекватных подходов к их лечению и профилактике.

ПАТОГЕНЕЗ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Под патогенезом следует понимать совокупность процессов, вызывающих заболевание и определяющих его развитие и исход. Патогенез вирусного заболевания определяется следующими факторами: 1) тропизмом вируса; 2) скоростью репродукции вируса и количеством инфекционных частиц в потомстве; 3) реакцией клетки на инфекцию; 4) реакцией организма на вызванные ин­фекцией изменения клеток и тканей.

Тропизм вируса к определенным клеткам и органам характерен для большинства вирусных инфекций. В за­висимости от поражения тех или иных органов и тканей различают нейроинфекции, инфекции дыхательных путей, кишечные и др.

В основе тропизма вирусов лежит чувствительность к вирусу определенных клеток, а, следовательно, тканей и органов. Это свойство вирусов заражать лишь опреде­ленные клетки называется зависимым от хозяина огра­ничением. Патогенность вируса является генетическим признаком, обусловленным соотношением (констелляци­ей) вирусных генов. Фенотипическим проявлением патогенности является вирулентность. Этот признак значительно варьирует в разных системах. Вирулентность не идентична зависимому от хозяина ограничению, однако при некоторых инфекциях причины, обусловливающие вирулентность вируса, могут определить и возникновение инфекции. Например, вирулентность вируса гриппа в разных клеточных системах обусловлена степенью наре­зания гемагглютинина-предшественника на две субъеди­ницы — большую и малую, которое осуществляют кле­точные протеазы. Нарезание зависит как от величины, структуры и конформации участка белка, так и от на­личия и концентрации специфических клеточных протеаз. При отсутствии нарезания инфекция не возникает, а разная степень его определит вирулентность вируса в данной клеточной системе.

Вирулентность вируса определяется многими факто­рами организма: конституция, возраст, питание, наличие стресса, естественный и приобретенный иммунитет, интерферон, которые могут определить течение инфекции и ее исход.

Понятие «токсичность» при вирусных инфекциях лишено смысла, так как ни эндотоксинов, ни экзоток­синов применительно к вирусам не существует.

Пути проникновения вируса в организм. Вирус проникает в организм разными путями, которые определяются локализацией чувствительных клеток в ор­ганизме и механизмом передачи вирусов от одного хо­зяина к другому.

Одни вирусы используют строго определенный путь проникновения в организм. Например, ортомиксовирусы, ряд парамиксовирусов, коронавирусов, аденовирусов, риновирусы способны репродуцироваться только в клетках слизистых оболочек дыхательных путей человека и животных, и, следовательно, единственным путем про­никновения в организм является воздушно-капельный. Другие вирусы способны к репродукции в разных клеточ­ных системах. Например, вирусы герпеса и оспы способны вызвать заболевание при внутрикожном, внутривенном, интраназальном, внутримозговом введении.

В естественных условиях возможны следующие пути проникновения вируса в организм:

· Воздушно-капельный. Вирус проникает в дыхательные пути в составе капель, попавших в воздух из дыхатель­ных путей больного. Чем меньше капли, тем легче и глубже они туда проникают. Вирусные частицы могут попадать также с частицами пыли. Крупные частицы пыли оседают на слизистой оболочке носа, а мелкие (не более 2 мкм) могут проникнуть глубоко в дыхатель­ные пути и достичь альвеол. Воздушно-капельным путем в организм попадают две группы вирусов: 1) респираторные вирусы, которые репродуцируются в эпителии слизистых оболочек дыха­тельных путей, вызывают местную (реже генерализован­ную) инфекцию и затем выводятся из организма; 2) вирусы, для которых дыхательные пути являются только вход­ными воротами инфекции. Не вызывая местных пораже­ний ткани, эти вирусы обусловливают генерализованную инфекцию, часто со вторичным поражением дыхатель­ных путей. К таким вирусам относятся вирусы натураль­ной и ветряной оспы, кори, свинки.

· Пищевой. Этим путем в пищеварительный тракт попадают энтеровирусы, реовирусы, многие альфа-вирусы, аденовирусы, некоторые парвовирусы и др.

· Трансмиссивный. Вирус проникает в организм при укусе кровососущего насекомого (возбудители трансмис­сивных инфекций - арбовирусы и некоторые вирусы семейства рабдовирусов).

· Через кожу. Некоторые вирусы проникают в орга­низм через поврежденную или даже неповрежденную кожу, например, вирусы бешенства (при укусе животных), коровьей оспы, папилломы.

· Половой. Таким путем в организм проникают вирусы герпеса, бородавок человека (семейство паповавирусов). Парентеральный. Этим путем в организм попадает вирус гепатита В. Заражение вирусом может произойти при всякого рода парентеральных манипуляциях - хи­рургических вмешательствах, переливании крови, стома­тологических операциях, при маникюре и педикюре и т. д.

· Вертикальный. Этот путь передачи встречается, в част­ности, при интеграционных инфекциях, когда в дочерние клетки попадает клеточный геном с интегрированными последовательностями вирусного генома, и при инфекциях с внутриутробным заражением плода, что характерно для вируса краснухи при заболевании женщин, особенно в первые 3 месяца беременности. Поражения плода могут вызывать вирусы цитомегалии, простого герпеса, вируса Коксаки и др.

Распространение вирусов в организме

Лимфатическая система. Лимфатические сосуды явля­ются одним из основных путей, по которым вирус рас­пространяется от места первоначальной локализации (кожа, слизистая оболочка дыхательных путей и пище­варительный аппарат). Примером распространения вирусов по лимфатической системе является поражение лимфатических узлов после подкожной противооспенной вакцинации, при кори и краснухе, инфицирование мин­далин и аденоидной ткани при аденовирусной инфекции. Инфицированные лимфатические узлы могут быть вто­ричным очагом инфекции.

Кровеносная система. Гематогенный путь является основным путем распространения вируса в организме, и вирусемия является обычным симптомом при большинстве вирусных инфекций. В кровь вирусы могут поступать из лимфатической системы, переноситься с помощью лейкоцитов, проникать в кровеносные капилляры из пер­вично инфицированных тканей. Вирусемия поддержива­ется путем постоянного поступления вирусов в кровь или же при нарушении механизмов элиминации вирусов из крови. Длительность нахождения вируса в токе крови может определяться размером вирусной частицы: более крупные вирусные частицы быстрее устраняются из тока крови, чем мелкие, поэтому вирусемия обычно имеет место при энтеровирусных инфекциях. Однако даже такие относительно мелкие вирусы, как тогавирусы менее чем за один час на 90% выводятся из крови. Поэтому ряд вирусов использует специальные механизмы для длительной вирусемии. Некоторые вирусы (например, вирусы оспы) обладают способностью репродуцироваться в клетках сосудистого эндотелия, откуда непосредственно попадают в кровь; многие вирусы фагоцитируются макрофагами, которые разносят их по организму и защищают от иммунных факторов. Доставка вируса макрофагами в лимфоузлы может лишь благоприятствовать инфекции, если вирус размножается в клетках лимфоцитов, поступая оттуда в кровь. Помимо макрофагов, вирус может свя­зываться с другими клетками крови. Так, вирусы гриппа и парагриппозные вирусы адсорбируются на эритроцитах, вирусы кори, паротита, герпеса, полиомиелита, клеще­вого энцефалита и др. адсорбируются на лейкоцитах, а некоторые вирусы способны репродуцироваться в лей­коцитах.

Нервные стволы. Нейрогенный путь распространения вирусов вдоль периферических нервов присущ вирусам бешенства, простого герпеса, полиомиелита. Вирус бешен­ства распространяется от входных ворот инфекции — места укуса — по нервам центростремительно к ЦНС, а оттуда — в слюнные железы, из которых вирус выделя­ется в слюну. Распространение вирусов герпеса в орга­низме при опоясывающем герпесе происходит не только гематогенным, но и нейрогенным путем, при этом вирус может персистировать в дорсальных ганглиях и при определенных условиях может активироваться и распрост­раняться по чувствительному нерву в обратном направ­лении. Рецепторы для вирусов герпеса обнаружены в синапсах нервных клеток. Вирус может распространяться по аксонам центробежно и центростремительно со ско­ростью 200—400 мм в сутки.

Скорость распространения вирусов в организме и достижения чувствительных тканей определяет длитель­ность инкубационного периода. Короткий инкубационный период имеют очаговые инфекции (грипп и другие рес­пираторные инфекции, вирусные гастроэнтериты и др.), длительный — инфекции, возбудители которых попадают в чувствительные ткани после генерализации процесса (вирусные гепатиты).

СБОРНЫЕ ГРУППЫ ВИРУСОВ, ВЫЗЫВАЮЩИХ МАССОВЫЕ ИНФЕКЦИИ

Вирусы, вызывающие респираторные инфекции. Винов­никами острых респираторных заболеваний, помимо вирусов гриппа типов А, В и С, являются более 200 виру­сов (включая их разные серотипы) и более 50 различных микроорганизмов — стафилококки, стрептококки, микоплазмы, хламидии и др. Заболевания дыхательных путей, так называемые острые респираторные заболевания (ОРЗ), вызывают парагриппозные, респираторно-синцитиальные вирусы (семейство парамиксовирусов), риновирусы, вирусы Коксаки и ECHO (семейство пикорнавирусов), коронавирусы, аденовирусы. Наибольший удельный вес среди этих вирусов занимают риновирусы, которые не вызывают никаких других заболеваний, и ко­ронавирусы; наиболее тяжелые заболевания с вовлече­нием нижних дыхательных путей вызывают респираторно-синцитиальный вирус и вирус парагриппа типа 3.

Вирусы, вызывающие гастроэнтериты. Большинство вирусов не вызывают первичной инфекции желудочно-кишечного тракта, поскольку они гибнут при контакте с кислой средой желудка и желчью двенадцатиперстной

кишки. Однако есть вирусы, которые не разрушаются при этих условиях и вызывают первичные поражения слизистой оболочки пищеварительного тракта.

К вирусам, вызывающим гастроэнтериты у человека, относятся ротавирусы (семейство реовирусов), вирус Норфолка, кишечные аденовирусы, калицивирусы, астро-вирусы, коронавирусы и неидентифицированные мелкие сферические вирусные частицы.

Энтеровирусы, включая вирусы полиомиелита, Кок­саки и ECHO, обычно не являются возбудителями гастроэнтеритов. После первоначальной репродукции в пищеварительном тракте они вызывают генерализован­ную инфекцию с поражением ЦНС.

Острые вирусные гастроэнтериты являются широко распространенной инфекцией, которая встречается как в эпидемической, так и эндемической форме. Эти инфекции поражают разные возрастные группы и занимают второе место по частоте заболеваемости после респиратор­ных вирусных инфекций. Болезнь имеет острое начало и сопровождается поносом, тошнотой, рвотой, падением температуры, болями в желудке, головной болью, недомо­ганием, миалгией.

Основной трудностью в изучении этих вирусов явля­ется отсутствие адекватных методов их накопления и пассирования в лабораторных условиях. Для культиви­рования ротавируса человека требуются специальные условия, хотя ротавирусы животных сравнительно легко культивируются в культурах клеток. Вирус Норфолка, калицивирусы, астровирусы, коронавирусы, серотипы 40 и 41 аденовирусов не культивируются в обычных условиях. Даже кишечные аденовирусы отличаются отсутствием способности репродуцироваться в обычных культурах клеток. Поэтому основным методом изучения этих вирусов является ЭМ экстрактов фекалий больных гастроэнтерита­ми, а основным способом изучения их патогенеза — заражение добровольцев (в США и других странах). Возникла новая область вирусологии, изучающая эти вирусы,— фе­кальная вирусология, основанная на методах ЭМ и ИЭМ. В последнее время разработаны ИФА и РИА, позволя­ющие выявлять антигены кишечных вирусов в фекалиях. Наибольшее значение имеют ротавирусы, вирус Норфолка и аденовирусы.

Вирусы, вызывающие гепатиты. Первичное поражение печени вызывают следующие вирусы: вирус гепатита А, относящийся к семейству пикорнавирусов (энтеро-вирус типа 72), вирус гепатита В, относящийся к семей­ству гепаднавирусов, и сборная группа неклассифициро­ванных вирусов, вызывающих гепатиты ни А ни В. По клиническому течению заболевания, вызванные раз­ными вирусами, не всегда легко отличить друг от друга. Из числа больных гепатитами в нашей стране около 30% приходится на долю больных гепатитом В, около 70% — гепатитом А и около 10% — гепатитом ни А ни В. Наиболее тяжелые формы гепатита, сопровожда­ющиеся высокой летальностью, переходом в хроническую форму, длительным носительством антигена, первичным раком печени, вызывает вирус гепатита В.

Проектное задание к модулю

В качестве проектного задания студентам предлагается написание рефератов по следующим темам:

1. Санитарно-вирусологические исследования объектов окружающей среды

2. Эпидемиология вирусных инфекций

3. Природная очаговость трансмиссивных вирусных инфекций

4. Передача вирусов членистоногими

5. Вирусная интерференция

6. Необычные свойства ретровирусов

7. Трансформация клетки опухолеродными ДНК-вирусами

8. Классификация и основные свойства вирусов гриппа

9. Вирус клещевого энцефалита.

10. Вирус бешенства

11. Вирусная персистенция

12. Вирусные гепатиты

13. Эпидемический паротит. Биология возбудителя. Особенности патогенеза.

14. Вирус кори. Биология возбудителя. Особенности патогенеза

15. Медленные вирусные инфекции

16. Хронические вирусные инфекции

17. Латентные вирусные инфекции

18. Вирус натуральной оспы. Биология возбудителя. Особенности патогенеза

19. Что такое птичий грипп? Мифы и реальность

20. Аденовирусы, их репликация и связь с другими вирусами

21. Вирусы, вызывающие респираторные инфекции. Сравнительная характеристика

22. Вирусы – возбудители лейкозов человека

23. Герпетические вирусные инфекции. Возбудители. Пути распространения. Клиника.

24. Вирусы. Вызывающие подострые спонгиозные энцефалопатии.

25. Эпидемиология вирусных инфекций (возникновение и распространение)

26. Роль вирусов в возникновении злокачественных опухолей

Тест рубежного контроля

В качестве теста рубежного контроля предлагаются 43 тестовых заданий по теме данного модуля, приведенные в выполненной на 2-ом этапе учебно-методической работе «Тестовые задания к общему курсу «Вирусология» (модули 3 и 5)»