WIRUSOLOGIA
WYKŁADY
Wirusy to jedna z najmniejszych form życia. Małe wymiary (20-400nm) i prosta budowa narzuca im pasożytniczy tryb życia. Są całkowicie zależne od żywych komórek. Korzystają nie tylko ze składników wewnątrzkomórkowych, ale także z zewnątrzkomórkowych struktur przestawionych na produkcję potomnych wirusów. Wirusy są ciągle główną przyczyną chorób ludzi i zwierząt.
W 1898r. Loeffler i Frod przenieśli płyn z pęcherzy pryszczycowych na zdrowe zwierzęta.
Za najważniejsze chorobotwórcze wirusy uważa się wirusa HIV, żółtej febry, wścieklizny i poliomyelitis - choroba Heinego-Medina, a u zwierząt wścieklizny i pryszczycy.
Wirusy są często przyczyną wielu chorób układu pokarmowego, nerwowego, niekiedy przebieg jest bezobjawowy; podobne objawy kliniczne mogą być wywoływane przez wirusy różnych grup systematycznych.
Aby rozpoznać chorobę wirusową u ludzi lub zwierząt należy wykonać badanie wirusologiczne.
WIRUSOLOGIA jest nową dyscypliną naukową. Rozwinęła się ona po erze intensywnie rozwijających się badań chorób bakteryjnych ludzi i zwierząt. Okazało się, że nie wszystkie opisane dotąd choroby maja etiologię bakteryjną. Początek wirusologii to ostatnie 20 lat XIXw. W wielu przypadkach przy nieudanym wykryciu, za pomocą podłoża bakteryjnego, choroby sądzono iż wywołuje ją "czynnik przesączalny". Wynikło to z prostej obserwacji, że badany materiał chorobowy pozostał zakaźny, mimo przesączania go przez filtry zatrzymujące bakterie.
Wirusy namnażają się wyłącznie na podłożach żywych.
Krótki przegląd metod diagnostycznych w wirusologii od końca XIXw., aż do metod nowoczesnych, pozwolił poznać zasadniczą rolę w rozwoju wirusologii.
Ważnym momentem w rozwoju wirusologii było wprowadzenie przez Ludwika Pasteura systematycznych badań wirusologicznych na zwierzętach laboratoryjnych. Po raz pierwszy użył myszy do badań nad wirusem wścieklizny. Wprowadził nową eksperymentalną drogę podawania wirusów do tkanki docelowej (do mózgu). Ponadto okazało się, że wielokrotne pasaże wirusa z jednego osobnika na drugiego powodują osłabienie chorobotwórczego działania wirusów (atenuacja, awianizacja, modyfikacja wirusa) → wirus apatogenny używany do sporządzania szczepionek (w ten sposób Pasteur otrzymał szczep przeciw wściekliźnie FIX, szczep VP).
PASAŻOWANIE - przenoszenie wirusa z jednego podłoża na kolejne.
FIX - wirus o stałych, charakterystycznych cechach.
Kolejne prace należały do Waltera Reeala. Wykazał on, że istnieją tzw. wektory (owady). Wirusy są przenoszone przez wektory w sposób bierny lub się w nich namnażają. Badania dotyczyły żółtej febry.
W latach 30. podłożem do namnażania wirusów stały się zarodki kurze. Okazało się jednak, że nie dla wszystkich wirusów są one przydatne (dobre dla rodziny Poxviridae - wirus ospy krowianki, grypy różnych gatunków zwierząt; nieprzydatne w przypadku HIV).
W latach 50. ustalono, że do replikacji wirusa potrzebny jest wyłącznie kwas nukleinowy wirusa (DNA lub RNA), białko spełnia tylko rolę ochroną. Na modelu wirusa bakteryjnego sprawdzono wiele metod biologii molekularnej.
Lata 60. - wprowadzane skutecznie hodowle tkanek i komórek; był to stary, ulepszany przy pomocy antybiotyków pomysł (są stosowane w określonych dawkach, po to by nie uszkodzić żywych komórek). Wykryto wiele nowych wirusów. Hodowla komórkowa jest teoretycznie w stanie wykryć pojedynczą cząstkę wirusa.
Budowa wirusa została poznana dzięki mikroskopii elektronowej; metody barwienia negatywnego pozwoliły na ustalenie kształtów i wielkości, symetrii kapsydów. Ważne są badania serologiczne; przeciwciało - antygen → stosowanie Ig monoklonalnych (czyste i skierowane przeciw poszczególnym epitopom).
Celem badań jest poznanie wirusa i opracowanie metod zapobiegania zakażeniom.
Pierwsze szczepienie przeciwwirusowe zastosował wiejski lekarz Jenner (nie znając wirusa jako czynnika patogennego), a było to ponad 200 lat temu. Jenner zauważył, że kobiety dojące mleko krów zarażonych ospą krowianki, skarżyły się na zmiany na rękach w postaci krost, ale te same kobiety nie chorowały na ospę prawdziwą, nawet po ich zakażeniu. Okazało się, że te dwa wirusy, należące do rodziny Poxviridae, maja duże pokrewieństwo między sobą. Wirusy te dają odporność na całe życie. Inne szczepionki opracowano w ostatnich 40-50 latach. Przyczyniły się one do znacznego zredukowania zakażenia wieloma wirusami lub w rzadkich przypadkach do całkowitej eliminacji wirusa ze środowiska naturalnego.
WARIOLIZACJA - wdychanie roztartych szczepów ospy (Variola vera - ospa prawdziwa)- stosowane w starożytnych Chinach.
W roku 1978 WHO oświadczyło, że ospa nie istnieje już w warunkach naturalnych. Ostatni przypadek miał miejsce pod koniec lat 70. i dotyczył przypadku laboratoryjnego.
WIRUSY - pasożyty wewnątrzkomórkowe na poziomie genetycznym, zdolne do zakażania żywych komórek i reprodukowania się w nich; trudno jest określić je zwięźle.
· Wiriony zawierają tylko jeden typ kwasu nukleinowego RNA lub DNA; nie maja obu jednocześnie.
· Są reprodukowane z kwasu nukleinowego.
· Nie rosną i nie namnażają się przez podział.
· Nie produkują energii o wysokim potencjale.
· Wykorzystują rybosomy komórek gospodarza, co wskazuje na ich bezwzględne pasożytnictwo.
Wirusy to twory, których genom zbudowany jest z jednego typu kwasu nukleinowego, odtwarzające się w żywych komórkach, wykorzystujące komórkowy aparat somatyczny. Tworzą się nowe cząstki zwane wirionami. Wewnątrz znajduje się DNA lub RNA przenoszony do innych komórek w celu zarażenia ich (namnażanie, zabicie i rozpad komórki). Na powierzchni wirusów istnieją ligandy (białka wiążące receptor) służące do łączenia się z komórką (wstępne i właściwe procesy biochemiczne mające na celu przytrzymanie wirusa).
Wirusy występują w tzw. fazie eklipsy - etap wewnątrzkomórkowej replikacji - etap w którym wirus jest nieuchwytny w komórce. Przestaje wtedy istnieć jako całkowity organizm. Następuje osobno replikacja, osobno synteza białek. Jeżeli jest ich dostateczna ilość łączą się. Białka podążają do kwasu nukleinowego i łączą się ze sobą. Po drodze są pobierane inne materiały, np. do budowy otoczki zewnętrznej. Dalej następuje uwalnianie komórek. Wirusy uwalniają się przez pączkowanie lub w czasie jednorazowego aktu.
Są wirusy cytopatogenne lub acytopatogenne ← trudne do wykrycia i nie wywołujące uszkodzeń w komórce.
WIRION - zbiór genów w otoczce białkowej.
Kolejną częścią jest otoczka zewnętrzna, będąca często podwójną warstwą lipidów z wypustkami cytoplazmatycznymi zwanymi spikes, knobs.
Wirusy różnią się budową, wielkością i kształtem; prosto zbudowane Picornaviridae i Parvoviridae lub złożone Poxviridae. Obecnie znanych jest ok.20 rodzin wirusów zwierząt (w tym również ludzi), w których wirusy zgrupowane są gł. na podstawie budowy morfologicznej (wiele to nagie nukleokapsydy; najprostsze formy wirusów to kwas nukleinowy i 20-scienny kapsyd).
Otoczka zewnętrzna zamyka całość; zbudowana jest z kapsomerów; otoczka jest nabywana przez przechodzenie wirus przez cytoplazmę komórek.
Z dwóch podstawowych składników decydującą rolę odgrywa genom - możliwość odtworzenia całego wirusa; osłona jest oddzielona nawet wtedy, gdy wnika do komórki gospodarza.
O istnieniu wirusów przekonano się pod koniec XIXw dzięki technice ultrafiltracji → wirusy przesączalne, ultrawirusy (wirus - z franc. jad); gotowy wirus (o właściwościach zakaźnych) - wirion.
Wirusy, ze względu na gospodarza naturalnego, dzielimy na:
a) wirusy zwierząt wyższych i niższych (zwierząt i ludzi),
b) wirusy roślin,
c) wirusy bakteryjne- bakteriofagi.
Podział ten nie jest dokładny, wiadomo bowiem, że niektóre wirusy roślin namnażają się w komórkach owadów. Podział uwzględnia więc gospodarzy głównych, to jest osobniki, u których wirusy wywołują najwyraźniejsze objawy chorobowe.
Wirusy zamykają się w rozmiarach 10-400nm. Stanowiło to konieczność opracowania i udoskonalenia odpowiednich technik. Ważnym etapem było zagęszczenie i oczyszczanie preparatów z wirusem. Jest to niezbędne do badań mikroskopii elektronowych w celu określenia składu chemicznego wirionów i produkcji swoistych Ig.
W większości przypadków nie bada się wirusów bezpośrednio, a tylko ich właściwości zakaźne. Aby wykryć bezpośrednio samego badanego wirusa potrzeba 1 do 10 mikrogramów. Taką ilość można otrzymać po oczyszczeniu 1 kg tkanki chorego zwierzęcia, ale nie jest ona wolna od zanieczyszczeń; dlatego w przypadku wirusów różnych izoluje się z 1 kg materiału ok. 2g wirusa (b. duża ilość).
Do oczyszczenia wirusów zwierzęcych robi się:
- oczyszczenie wstępne (30 min 10000xg) przez wirowanie niskoobrotowe - pozbywanie się zanieczyszczeń,
- wirus zawieszony jest w supernatancie,
- wirus w ultradźwiękach, ale ciągle nie oczyszcza się próbki.
Potem następuje precypitacja, ultrafiltracja, liofilizacja (odwodnienie w próżni w niskiej temperaturze). Z płynu, w którym zawarty był wirus, otrzymujemy proszek.
Metoda oczyszczania - ultrawirowanie w gradiencie gęstości; do tego służy sacharoza lub chlorek cezu; nawarstwiamy roztwory o różnej gęstości, a na wierzch płyn z wirusem. Całość poddajemy wirowaniu → otrzymujemy warstwę z czystym zanurzonym wirusem. Oczyszczamy i zagęszczony preparat jest obserwowany pod mikroskopem elektronowym. W mikroskopie elektronowym źródłem strumienia elektronów jest palnik katodowy; elektrony prześwięcają preparat, a obraz rzucany jest na ekran telewizora i jest odpowiednio obrabiany. Identyfikacja jest dokładna, ale dotyczy grupy wirusów; do celów identyfikacji stosuje się oznakowane Ig (peroksydaza, ferrytyna, koloidalne złoto). Można wbudować także radioaktywne izotopy (H3, C14, P32, S35).
Rozdział - elektroforeza.
Wirusy maja kształt kulisty, kubiany, cylindryczny, cegiełkowaty (wirus ospy). Bakteriofagi są bardziej zróżnicowane i składają się z główki i z ogonka.
Struktura chemiczna: kwas nukleinowy; u małych wirusów jeden rodzaj białka, u dużych nawet 100; ponadto cukry, lipidy, witaminy oraz sole metali ciężkich. Materiał genetyczny może występować w formie dwuniciowej → Adenoviridae, Herpesviridae, Poxviridae, lub jednoniciowej - Parvoviridae (DNA). Kwas RNA występuje zwykle jako nić pojedyncza: Togaviridae, Picornoviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Retroviridae. Dwuniciowe RNA stwierdzono u przedstawicieli rodziny Reoviridae. Jednoniciowy RNA może mieć polarność "+" lub "-", co pociąga za sobą odmienny przebieg syntezy białek strukturalnych wirusa.
Białka są kodowane przez genom wirusa, jaki i białka pochodzą z komórek.
KLASYFIKACJA WIRUSÓW:
na podstawie:
· morfologii wirionów
· badań serologicznych
· właściwości fizykochemicznych wirionów (traktowanie wirusów rozpuszczalnikami tłuszczów)
· typ kwasu nukleinowego
· sposób replikacji i uwalnianie z komórek
Rodzina i podział podrodziny. Rodzaje. Gatunki.
RODZINA: Poxviridae
Pox - z łac. krosta - powinowactwo do skóry.
PODRODZINA: Chordopoxvirinae.
RODZAJ: Orthoropoxvirus (vaccina virus - wirus krowianki, prototypowy dla całej rodziny; ortho - z łac. właściwy)
RODZAJ: Suipoxvirus – ospa świń
RODZAJ: Capripoxvirus (ospa owiec - ciężki przebieg i duża śmiertelność; u bydła guzowata choroba skórna)
RODZAJ: Leporiopoxvirus (myxovirus) - wirus zajęcy
RODZAJ: Avipoxvirus - wirus ospy ptaków
RODZAJ: Parapoxvirus - wirus niesztowicy owiec
POXWIRUSY - mocny wykwit skórny. Są charakterystyczne pod wzglądem morfologii. Duże kształtu cegiełkowatego i dość złożonej budowy. 250x200x200 nm.
Morfologia Parapoxwirusów - owalne, 260x150nm, wirion owalny. Wszystkie wirusy zawierają podwójne DNA (170-250 kpz). Cechą nietypowa tej grupy jest to, że namnaża się w cytoplazmie, a nie w jądrze jak inne. Uwolnienie się z tej cytoplazmy przebiega różnie, najczęściej liza komórki. Rozprzestrzenianie zakażeń przez kontakt bezpośredni łatwo dochodzi do zakażeń skóry (często w postaci mikrourazów), przez aerozole, mechanicznie przez owady kłująco-ssące (komary, kleszcze). Jeżeli chodzi o zwierzęce patogeny to do tej grupy należą wirusy krowianki, ospy bydła, ospy myszy (ektromelia), ospy królików, ospy wielbłądów - jego spektrum jest dosyć szerokie. Wirusy ospy królików i zajęcy (v. fibromtosy - powstają guzy nowotworowa i włókniaki), ospy ptaków - gł. gołębie, kanarki.
RODZINA: Asfarviridae
GENUS: Asfivirus - afrykański pomór świń
Są to duże wirusy - 175nm (ok. 200nm), 20-ścienne kapsydy, zbudowane z 2000 podjednostek (kapsomerów). Genom wirusa stanowi dwuniciowe DNA, jego wielkość 170-190 kpz. Namnażanie w cytoplazmie. Uwalnianie z komórki przez pączkowanie bądź lizę. Ma to znaczenie przy pomorze afrykańskim lub typowym. Szczepy te różnią się zjadliwością – niekiedy nawet 100%. Pomór afrykański świń pokazywał się w Europie – Portugalia, Hiszpania. Jądro wciągnięte w syntezę.
RODZINA: Iridoviridae
Nazwa na podstawie badań mikroskopowych, świecą jak bogini Iris. Wg starego podziału należał tu wirus afrykańskiego pomoru świń.
RODZINA: Herpesviridae
PODRODZINA: Alphaherpesvirinae
RODZAJ: Simplexvirus
Nieskomplikowany, pospolity, tu należą herpeswirusy ludzi. Formy utajone przechodzą w formy jawne.
Ø Typ I – prowadzi przy formie jawnej do opryszczki jamy ustnej; zakażenia w okresie niemowlęcym;
Ø Typ II – opryszczka narządów; może powodować także zakażenia spojówki i mózgu.
RODZAJ: zawiera wirusa Marecka i podobne
RODZAJ: wirus zakaźnego zapalenia krtani i tchawicy u kur
RODZAJ: wirus wścieklizny rzekomej
PODRODZINA: Betaherpesviridae
RODZAJ: wirus cytomegalii
PODRODZINA: Gammaherpesviridae – wywołują nowotwory
Początkowo jego zarażenie było mieszane z ptasią białaczką. Jest to wirus ptasi. Pomimo tego, że komórka tego wirusa jest delikatna i wraz z umieraniem komórki ginie, ale choroba szerzy się bardzo szybko. W komórkach są tu nagie nukleoidy. Herpeswirusy są duże, ok. 150nm średnicy. Wewnątrz otoczki jest 20-ścienny kapsyd, dwuniciowe DNA. W skórze ma miejsce synteza otoczki, a w narządach nukleoidu. Synteza zachodzi w jądrze(!). Maja tendencje do zakażeń DNA – utajone. Teoretycznie zwierzę jest zdrowe. Rodzina ta jest bardzo liczna.
Ø Typ I – ważnym objawem jest zapalenie nosa – herpeswirus bydła, i zapalenie górnych dróg oddechowych. Ważne są także herpeswirusy koni – poronienia (EHV-1);
Ø Typ II – zapalenie górnych dróg oddechowych u źrebiąt (EHV-4).
RODZINA: Adenoviridae
Adeno → skupisko tkanki łącznej Nazwa pochodzi od sytuacji; maja ograniczona chorobotwórczość.
RODZAJ: Mastadenovirus – wirusy ssaków z prototypowym adenowirusem ludzi typu II.
RODZAJ: Aviadenovirus – wirusy ptaków.
Występują także u innych gatunków; nie jest to do końca dobrze poznana grupa. Zawierają podwójne DNA w komórce, ale wirusy nagie i bezotoczkowe są znacznie mniejsze od herpeswirusów 80-100nm. Wygląda jak 20 ścian z antenami. U ludzi izolowano także dużo adenowirusów. Ważny jest Adenowirus psi typ I – zakaźne zapalenie wątroby i zapalenie mózgu – choroba Rubartha u lisów. Najpoważniejsze zakażenia wirusowe u psów.
Także są adenowirusy bydlęce wywołujące zapalenie górnych dróg oddechowych.
RODZINA: Retroviridae
RODZAJ: Alpharetroviridae – są tu białaczki i inne schorzenia nowotworowe ptaków
RODZAJ: Betaretroviridae – mysie i innych gatunków; typ B i D gł. choroby nowotworowe gruczołu mlekowego
RODZAJ: γ-retrovirus – wirus białaczki mysiej
RODZAJ: Deltaretrovirus – wirus białaczki ptasiej, lentivirus (nzk) o bardzo długim okresie inkubacji, HIV typu I.
Jest rodziną o dosyć skomplikowanej replikacji wirusa. Nazwa stąd, że posiadają rewartazę – odwrotną transkryptazę. Enzym ten bierze udział w replikacji RNA wirusowego o pojedynczej nici RNA (+), tzn., że bierze udział w tworzeniu białek bezpośrednio i w tworzeniu DNA. Replikacja jest dziwna i zaskakująca. Następuje transkrypcja z wirusowego RNA i jest przepisywana na DNA. Ale on pojawia się okresowo przy przepisywaniu i dopiero z podwójnym DNA następuje przepisywanie DNA wirusowego i różnych mRNA biorących udział w syntezie. Dochodzi także do związania DNA z DNA chromosomalnym i tu zakażenie może się zakończyć. Wirusy uwalniają się przez pączkowanie pobierając inne części komórki. Są przyczyną nowotworów – białaczek, mięsaków; też niedoborów. Wywołują CPE.
Alpharetroviridae → białaczka ptasia, wirus mięsaka; ma zdolność pobudzenia karcinogenezy wielu tkanek.
Lenthivirus → leukemie, HIV u ludzi, nzk.
RODZINA: Reoviridae
Nazwa od respiratory enteric orphan virus. Nazwano je sierotami; czasami je izolowano, nie nazwano przyczynowo.
PODRODZINA: OrthoreoviriNae – orthovirus. Maja RNA w genomie, bezotoczkowe, 60-80 nm, nieduże, RNA dwuniciowy, namnażają się w cytoplazmie, często wywołują powstawanie ciałek wtrętowych. Zakażenie przez kontakt pośredni i bezpośredni; wiele przenoszonych przez stawonogi. Najbardziej typowe reowirusy izolowane od wielu gatunków zwierząt, też od ludzi, ale trudniej je przypisywać jakimś konkretnym jednostkom chorobowym.
RODZAJ: Orbivirus – należy wirus blue tongue – niebieski język; występuje w 25 typach antygenowych. Pomór afrykański koni – 9 typów wirusa. Brak odpowiedzi krzyżowej – trzeba użyć poliszczepionki – zawiera wszystkie 9 serotypów wirusa. Występuje na kontynencie afrykańskim; przenoszone przez stawonogi.
RODZAJ: Rotawirusy – zaburzenia przewodu pokarmowego, biegunki u niemowląt; spotykane u młodych zwierząt.
RODZINA: Paramyxoviridae
Para oznacza, że są trochę podobne do myxowirusów.
PODRODZINA: Paramyxovirinae
...
Marzena_wet