Строение и классификация вирусов

Вирусы  нельзя увидеть в оптический микроскоп, так как их размеры меньше длины  световой волны. Разглядеть их можно  лишь с помощью электронного микроскопа.

На рисунке 1 изображен  снимок бактериофага (бактериального вируса), сделанный через электронный  микроскоп.

Рис. 1. Фотография бактериофага (увеличение 500000 раз).

Вирусы  состоят из следующих основных компонентов:

1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо  РНК), который несет информацию  о нескольких типах белков, необходимых  для образования нового вируса.

2. Белковая  оболочка, которую называют капсидом (от латинского капса - ящик). Она  часто построена из идентичных  повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры  с высокой степенью симметрии.

3. Дополнительная  липопротеидная оболочка. Она образована  из плазматической мембраны клетки-хозяина  и встречается только у сравнительно  больших вирусов (грипп, герпес).

Капсид  и дополнительная оболочка несут  защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую  кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью  сформированный вирус называется вирионом.

Схематично строение РНК-содержащего вируса со спиральным типом симметрии и дополнительной липопротеидной оболочкой приведено  слева на рисунке 2, справа показан  его увеличенный поперечный разрез.

Рис. 2. Схематичное  строение вируса: 1 - сердцевина (однонитчатая РНК); 2 - белковая оболочка (капсид); 3 - дополнительная липопротеидная оболочка; 4 - капсомеры (структурные части капсида).

Количество капсомер и способ их укладки строго постоянны  для каждого вида вируса. Например, вирус полиомиелита содержит 32 капсомера, а аденовирус - 252.

Поскольку основу всего живого составляют генетические структуры, то и вирусы классифицируют сейчас по характеристике их наследственного  вещества - нуклеиновых кислот. Все  вирусы подразделяют на две большие  группы: ДНК-содержащие вирусы (дезоксивирусы) и РНК-содержащие вирусы (рибовирусы). Затем каждую из этих групп подразделяют на вирусы с двухнитчатой и однонитчатой нуклеиновыми кислотами. Следующий  критерий - тип симметрии вирионов (зависит от способа укладки капсомеров), наличие или отсутствие внешних  оболочек и т.п.

Ниже в таблице  представлена современная классификация  вирусов и в качестве примера  приведены наиболее известные вирусы.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ
ДЕЗОКСИВИРУСЫ		РИБОВИРУСЫ
1. ДНК  двухнитчатая	2. ДНК  однонитчатая	1. РНК  двухнитчатая	2. РНК  однонитчатая
1.1. Кубический тип симметрии: 1.1.1. Без внешних оболочек: аденовирусы (см рис 3в) 1.1.2. С внешними оболочками: герпес-вирусы(см рис 3б) 1.2. Смешанный тип симметрии: Т-четные бактериофаги (см.рис 4) 1.3. Без определенного типа симметрии: оспенные вирусы	2.1. Кубический тип симметрии: 2.1.1. Без внешних оболочек: крысиный вирус  Килхама, аденосателлиты	1.1. Кубический тип симметрии: 1.1.1. Без внешних оболочек: реовирусы, вирусы раневых опухолей растений	2.1. Кубический тип симметрии: 2.1.1. Без внешних оболочек: вирус полиомиелита (см.рис 3г), энтеровирусы, риновирусы 2.2. Спиральный тип симметрии: 2.2.1. Без внешних оболочек: вирус табачной мозаики 2.2.2. С внешними оболочками: вирусы гриппа(см рис 3а), бешенства, онкогенные РНК-содержащие вирусы

Приведенная таблица  имеет некоторое сходство с таблицей Менделеева. В ней тоже есть незаполненные  места. Так, например, до сих пор неизвестны дезоксивирусы со свойствами 2.2 (однонитчатая ДНК, спиральный тип симметрии) или  рибовирусы со свойствами 1.2 (РНК двухнитчатая, смешанный тип симметрии). Может  быть, что таких вирусов и нет  в природе, а может, их еще не открыли. Совсем недавно рибовирусы со свойствами 1.1.1 не были известны, но затем оказалось, что к ним относятся реовирусы  и сходные с ними вирусы раневых  опухолей растений. То же самое относится  и к дезоксивирусам со свойствами 2.1.1.

Ближайшие годы покажут, реализовала ли природа все возможные  схемы строения вирусов, или некоторые  из них оказались нежизненными и  потому нереализованными.

А

б

в

г

Рис. 3. Схематичное  изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. Спиральный тип  симметрии имеет вирус гриппа - а. Кубический тип симметрии у вирусов: герпеса - б, аденовируса - в, полиомиелита - г.

Рис. 4. Схематичное  строение Т-фага кишечной палочки со смешанным типом симметрии. 1 - кубоидальная капсидная головка, 2 - двухнитчатая ДНК, 3 - стержень, 4 - спиралеобразный  сокращающийся капсид (чехол), 5- базальная  пластинка, 6 - хвостовые фибриллы.

Из таблицы  классификации вирусов видно, что  разнообразие в царстве вирусов  значительно более выражено, нежели в растительном и животном мире, если за основу взять характеристику генетических структур. В самом деле, все животные и растения - от амебы  до человека и от бактерии до цветкового растения - имеют генетический материал в виде двухнитчатой ДНК. У вирусов  же генетическим материалом могут быть однонитчатые и двухнитчатые формы  обеих нуклеиновых кислот. С этой точки зрения различия между вирусами полиомиелита и оспы гораздо более  существенны, нежели между бактерией  и человеком!

Синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД) - это сравнительно новое, но очень  страшное инфекционное заболевание, возникшее  перед человечеством в самом  конце II тысячелетия. Не случайно его  еще называют "чумой ХХ века".

Но ни чума, ни черная оспа, ни холера не являются прецедентами, так как СПИД решительно не похож  ни на одну из этих и других известных  болезней человека. Чума уносила десятки  тысяч жизней в регионах, где разражалась  эпидемия, но никогда не охватывала всю планету разом. Кроме того, некоторые люди, переболев ею, выживали, приобретая иммунитет, и брали на себя труд по уходу за больными и  восстановлению пострадавшего хозяйства.

СПИД  ведущие специалисты определяют как "глобальный кризис здоровья", который по большому счету еще  не контролируется медициной и от него умирает каждый заразившийся им человек. Средняя продолжительность  жизни ВИЧ-инфицированного составляет 7-10 лет.

Первые заболевшие СПИДом люди были выявлены в 1981 году. Сначала  распространение вирус-возбудителя  этой болезни шло преимущественно  среди определенных групп населения, которые называли группами риска. Это  наркоманы, проститутки, гомосексуалисты, больные врожденной гемофилией, так  как жизнь последних зависит  от систематического введения им препаратов из донорской крови. Однако затем  вирус СПИДа вышел за пределы  названных групп и стал поражать основную популяцию населения.

К 1991 году СПИД был  зарегистрирован во всех странах  мира, кроме Албании. В США уже  в то время один из каждых 100-200 человек  был инфицирован, каждые новые 13 секунд этой болезнью заражался еще один житель, а к концу 1991 года СПИД в  этой стране вышел на третье место  по смертности, обогнав раковые заболевания.

"Чума ХХ  века" вначале щадила нашу страну. Однако сейчас Россия вышла  на одно из первых мест в  мире по темпам увеличения  числа ВИЧ-инфицированных. Если за  неполных 9 месяцев 1999 года у наших  граждан было зарегистрировано 12134 новых случая заражения ВИЧ-инфекцией,  то за аналогичный период 2000 года - 30160 (прирост составляет 248,6%). По  данным Российского научно-методического  центра по профилактике и борьбе  со СПИДом с января 1987 года  по октябрь 2000 года зарегистрировано 610270 ВИЧ-инфицированных граждан  России. Из них умерли 624 человека.

Возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ характеризуется крайней  изменчивостью - она в 30 -100, а по некоторым  данным и в миллион раз выше, чем у вируса гриппа. Касается она  не только штаммов вируса, выделенных от разных больных, но и тех, что выделены в разное время года от одного и  того же больного. Это свойство резко  затрудняет возможность получения  вакцин против ВИЧ.

Как известно, иммунная система обеспечивает в  нашем теле постоянство состава  белков и осуществляет борьбу с инфекциями и злокачественно перерождающимися клетками организма.

Особенностью  ВИЧ является его способность  проникать в клетки иммунной системы  и разрушать их в процессе своего размножения. Это приводит к расстройству всей иммунной системы человека, в  результате чего организм утрачивает свои защитные свойства и не в состоянии  противостоять возбудителям различных  инфекций и убивать опухолевые клетки.

В такой  ситуации при попадании в организм вторичной инфекции последняя не встречает должного отпора со стороны  ослабленной иммунной системы человека, и болезнь бурно развивается. Конечный результат здесь пока единственный - летальный исход.

Источником  ВИЧ-заражения служит человек, пораженный этим вирусом. Обычно вирус СПИДа  передается: 
- с кровью, 
- при половом контакте, 
- в 50% случаев плоду в утробе зараженной матери.

Традиционно считалось, что из 10 случаев заражения  в 7-и случаях ВИЧ передается половым  путем, в 2-х виноваты "грязные" шприцы наркоманов, и лишь в одном  случае - медицинские работники.

Однако с лета 1996 года произошел "обвал" в среде  наркоманов: они составляют сейчас две трети заболевших СПИДом российских граждан. Это объясняется тем, что  заражение происходит не только при  использовании наркоманами общего шприца и иглы, но и в связи  с присутствием вируса в "готовом" растворе наркотика.

Возникает вполне закономерный вопрос: за счет чего вирус  сохраняет свою жизнеспособность вне  организма человека? Совсем недавно  речь шла о том, что ВИЧ - вирус  нестойкий, способный оставаться вирулентным  только в плазме крови. Оказалось, он не теряет вирулентности в растворах, кислотность (рН) которых приближена к кислотности плазмы крови. Если эти растворы заморозить, вирус в  них будет храниться годы, ожидая "своего часа".

В 1997 году в Россию стали поступать довольно дешевые  наркотики в растворе - так сказать, уже готовые к употреблению (под  тару использовались обычные бутылки  из-под пепси-колы). У этого раствора рН должна быть приблизительно равной рН крови. Иначе при его внутривенном введении кровь неминуемо свернется, что приведет к мгновенной смерти. В таком растворе наркотика вирус  и получил "ордер на прописку", а "поколение пепси" дало небывалый  скачок заражения ВИЧ-инфекцией.

Чтобы понять, как  вирус попадает в раствор наркотика, нужно представлять примитивную  технологию изготовления дешевого зелья. "Фармацевты" от наркобизнеса экономят буквально "на спичках". Чтобы  почистить наркотик от ядовитых примесей, в качестве сорбента они используют собственную кровь, часто уже  зараженную ВИЧ. Нередко кровь покупателя или изготовителя становится своеобразным индикатором кислотности: свернулась кровь в растворе - наркотик подлежит доработке, не свернулась - продукт  готов. Если кровь-индикатор была заражена ВИЧ, раствор наркотика тоже становится зараженным.

Как уже отмечалось выше, только одно из 10 заражений приходится сейчас на передачу ВИЧ-инфекции медицинским  путем: через больничные инструменты  или с кровью при ее переливании  во время хирургических операций. Хотя этот путь заражения наименее вероятен, он все же наиболее опасен для нормальных людей. Ведь в своем  большинстве они не являются наркоманами, имеют ограниченное количество половых  контактов (во всяком случае, пользуются презервативами), а вот в больницу может угодить каждый!

Однако российские специалисты единодушно настаивают: после печальных событий 1988 года в Элисте, когда из-за нестерильности систем-капельниц были заражены дети, отечественное здравоохранение  получило жесточайший урок, и с  тех пор внутрибольничных заражений  граждан СПИДом не регистрировалось. Но есть случаи инфицирования вирусом  через донорскую кровь во время  операций.

Что же нам необходимо сделать, чтобы  победить "чуму ХХ века"?

В первую очередь нужно защитить банк крови. Вся кровь должна контролироваться качественными новейшими тест-системами.

Спасти  уже сложившуюся неблагополучную  ситуацию от дальнейшего ухудшения  может лишь серьезнейшая ежедневная профилактическая работа. Медики должны "идти в народ": доводить до каждого  необходимые знания, говорить о СПИДе  как можно больше в средствах  массовой информации. К врачам обязательно  должны присоединиться учителя и  родители.

Надо разъяснять молодежи, особенно подросткам, актуальность безопасного  секса с использованием презервативов. Не забывайте: кондомы - мощный барьер на пути распространения ВИЧ-инфекции. Это проверено!

Следует отказаться от внутривенного употребление наркотиков, так как это не только вредно для здоровья, но и в значительной мере повышает возможность заражения  вирусом.

Необходимо  опираться на самые современные  методы лечения, так как здесь  забрезжил луч надежды. На XI Всемирной конференции по СПИДу, которая проходила в 1997 году в Ванкувере (Канада), ученые впервые заявили об ошеломляющих успехах комбинированной терапии в борьбе с ВИЧ. Речь идет о тритерапии американского доктора Дэвида Хо. Применение данной методики приводит к снижению содержания вируса СПИДа в крови больного до нуля, и больной перестает быть заразным для окружающих. Вдумайтесь: это новый качественный уровень! Правда, о полном исцелении говорить пока рано: вирус все же сохраняется в лимфатических узлах и тканях, поэтому сам человек продолжает болеть.

Остановимся на новой  методике лечения более подробно.

ВИЧ внедряется не во все клетки организма, а лишь в  содержащие специфический белок  под названием СД4. В такой клетке вирус начинает активно размножаться. Получив от нее все, что нужно  для самосборки, новые вирионы  разрушают клетку и устремляются дальше по организму больного.

Идеальное лекарство  против СПИДа должно останавливать  заражение здоровых клеток, убивать  внедрившийся вирус или хотя бы не давать ему воспроизводиться. При  этом желательно, чтобы оно не было ядовито для незараженных клеток и обладало способностью проникать  из крови в нервную ткань, так  как ВИЧ нередко поражает головной мозг.