Загальні відомості про віруси та їх роль у природі

Захворювання картоплі. Велика кількість вірусів зумовлює захворювання цієї цінної культури. До них належать смугаста мозаїка, складчаста мозаїка, крапчаста мозаїка, жовта аукуба-мозаїка, готика картоплі тощо. Подекуди ці хвороби спричиняють виродження високопродуктивних сортів картоплі. Серед вірусних хвороб, які завдають великих збитків сільському господарству, слід назвати крапчасту мозаїку (її ще називають звичайною мозаїкою) і готику картоплі. Останнім часом поширилась і завдає значної шкоди картоплярству України готика картоплі. Характерною ознакою цієї хвороби є розміщення листків під більш гострим кутом до стебла, що надає рослинам готичного вигляду. Вірус готики передається при різанні бульб ножем, під час щеплень, через бульби, комахами тощо. Найбільш уражується готикою картопля в Сумській, Чернівецькій, Полтавській та південних областях України. Зниження урожайності від цієї хвороби сягає подекуди понад 60 %.

Жовтяниця цукрових буряків. Збудник цієї хвороби — Beta virus 4 (Roland et Guonjer, Smith) — вперше виявлено в Україні у 1957 р. При ураженні рослин на листках з'являються жовтуваті або жовтогарячі плями невиразних контурів. Пожовтіння починається з верхньої частини листка. На пожовтілому листку утворюються некротичні плями. Пластинка листка потовщується, іноді стає хвилястою. Віріони мають ниткоподібну форму. Розміри їх — 250 х 10 нм. Віруси зимують у коренеплодах маточних буряків. Основним переносником їх є чорна бурякова та зелена персикова попелиці. При ураженні цукрових буряків жовтяницею рослини відстають у розвитку, коренеплоди виростають меншими за масою, значно нижчої цукристості.

Боротьба із вірусними хворобами рослин. Вибір  та застосування різних заходів боротьби з вірусними хворобами залежить насамперед від виду хвороби і  видів рослин, на які вона поширюється.

Загальними  для боротьби з вірусними хворобами рослин є такі заходи: 1) виведення і впровадження у виробництво стійких проти вірусів сортів рослин; 2) знищення комах та інших переносників вірусів; 3) ліквідація джерел поширення вірусів у природі (це передусім своєчасне лущення стерні і зяблева оранка, знищення бур'янів на полях, межах, узбіччях доріг, які є джерелом інфекції; дотримання оптимальних строків сівби і проведення противірусного прополювання насіннєвих посівів); 4) використання для сівби здорового безвірусного насінного матеріалу.

Останніми роками серед профілактичних заходів, які  запобігають зараженню рослин вірусами, поширення набуває вакцинація рослин (переважно закритого ґрунту) ослабленими  штамами вірусів. Інтенсивно проводяться  також роботи з оздоровлення рослин методами термотерапії (з використанням спеціальних термокамер), щоб отримати безвірусні клони, хіміотерапії, культур верхівкових меристем тощо.

2.3. Найбільш  поширені вірусні хвороби людини і тварин

 Вірусні  хвороби посідають основне місце  в інфекційній патології людини і тварин. Питома вага їх зростає зі зниженням бактеріальних, грибкових та інших захворювань. Тепер понад 75 % усіх інфекційних хвороб припадає на вірусні.

Вірусні інфекції часто призводять до виникнення епідемій серед населення, а також епізоотій  серед тварин. Досить згадати про епідемії, спричинювані вірусом грипу А. Вони вже є відносно сталими, оскільки спалахи їх з інтервалом у 2—3 або 3—4 роки реєструються у багатьох країнах світу. Великої шкоди завдають сільському господарству часті панзоотії ящуру парнокопитних тварин тощо.

Відомо понад 500 вірусів, які викликають інфекційні захворювання людини і тварин. До найпоширеніших вірусних хвороб людини належать грип, герпес, гепатити, енцефаліти, кір, поліомієліт, СНІД (ВІЛ); до хвороб тварин — ящур, чума великої рогатої худоби, сказ, кліщовий енцефаліт, онковірусні захворювання, скрейпі та інші. Наведемо коротку характеристику найпоширеніших вірусних хвороб людини і тварин.

Грип. Віруси грипу належать до родини ортоміксовірусів (Ortho-myxoviridae). Розрізняють віруси грипу типів А, В і С. Типовим представником ортоміксовірусів є вірус грипу типу А, який був виділений в 1933 р. Е.Смітом, К-Ендрюсом і Лейдлоу. Вірус грипу типу А, що вражає людину, має три різновиди, які позначаються H1N1, H2N2 і H3N2. Перший і третій різновиди дуже поширені у сьогоденні, а другий був дуже розповсюджений з 1957 по 1968 р.

Грипу властиві висока контагіозність і унікальна  особливість, яка відрізняє його від інших вірусів, — мінливість антигенної структури віріонів, тобто  білків, які викликають утворення імунітету до нього. Найбільше уваги привертають до себе віруси грипу типу А, оскільки вони є головними винуватцями виникнення, майже щорічних, епідемій, а через певні проміжки часу й пандемій цієї інфекції. Перша пандемія грипу виникла в Китаї в 1889 p., друга — у 1918 p., третя почалась у 1947 р. і тривала майже три роки. Наприкінці 1957 р. пандемія грипу охопила всі країни світу. Ця інфекція уразила майже 2 мільярди чоловік. Вона дістала назву азіатської.

 Через 11 років,  у 1968 p., пандемію грипу викликав гонконгівський вірус А типу H3N2, цю пандемію викликав новий сероваріант, в якому містяться гемаглютенін (Н) третього серологічного типу, а нейрамінідаза (N) — другого серологічного типу. Відбувся так званий шіфт, тобто поява нового вірусу, до якого організм людини виявився не імунним. Саме такі віруси є причиною виникнення пандемії.

Основним регулятором  епідемій грипу є імунітет (імуніте́т (з латин. вільний, захищений) — це сукупність захисних механізмів, які допомагають організму боротися з чужорідними чинниками: бактеріями, вірусами, сторонніми тілами тощо), а основним методом боротьби з ним — імунопрофілактика за допомогою живих і вбитих вакцин. Часто для профілактики і лікування грипу застосовують хіміотерапевтичні препарати, наприклад ремантадин (лікарський засіб з групи противірусних препаратів), і універсальний противірусний засіб — інтерферон. Ефективним препаратом для лікування від грипу маленьких дітей є імуноглобулін. При захворюванні на грип використовують також і антибіотики, які запобігають виникненню і розвитку вторинної бактеріальної інфекції.

Натуральна  віспа. Ця гостра інфекційна хвороба людини і тварин спричинюється вірусом, який належить до родини поксвірусів (Poxviridae). Це один із найбільших ДНК-вмісних вірусів. Віріон натуральної віспи (Variolaviras) має форму цеглини з заокругленими кутами і належить до групи складних вірусів. Його серцевина (нуклеотид) має вигляд двовгнутої лінзи, по обидві сторони якої розташовані два бокові тільця. Серцевина, з упакованою в ній дволанцюговою ДНК та боковими тільцями, оточені зовнішньою оболонкою. Від хворої людини натуральна віспа передається повітряно-крапельним шляхом, а також через контакт з зараженим матеріалом. Епідемії цієї хвороби виникали в багатьох країнах світу, але головним осередком інфекції була Південно-Східна Азія. Смертність людей, заражених віспою, становить у середньому 15-20 %, при гемораргічній формі — 100 %. У 1980 p. BOO3 (Всесвітня організація охорони здоров'я) повідомила про повну ліквідацію віспи в світі. Основним засобом, завдяки якому була досягнута перемога над цим недугом, було масове застосування вісповакцини, яку ще в 1796 р. запропонував англійський лікар Е. Дженнер. Проте, слід зазначити, що останнім часом стали з'являтися випадки захворювання на цю, здавалося б, повністю ліквідовану хворобу.

Вірус простого герпесу. Як і грип, герпес є найпоширенішим вірусним захворюванням людини. Він також уражає і різні види тварин. Інфекційна природа простого герпесу була встановлена У. Грютером у 1912 р. Герпес належить до родини Herpesviridae. Віріони герпесу мають форму ікосаедра з діаметром до 150 нм і характеризуються складною будовою. Серцевина віріону містить дволанцюгову ДНК, оточену зовнішнім білковим капсидом, який складається з 162 капсомерів. Інфекція передається контактним або повітряно-крапельним шляхом. Проникає вірус у клітину внаслідок рецепторного ендоцитозу (ендоцитоз — процес поглинання (інтерналізації) клітиною речовин із навколишнього середовища шляхом обволікання їх ділянками плазмалеми. Включає фагоцитоз - поглинання твердих частинок, піноцитоз - поглинання рідини та рофеоцитоз - поглинання окремих макромолекул). Звільнений від ліпопротеїдної мембрани нуклеокапсид транспортується в клітинне ядро, де відбувається депротеїнізація (стадія вірусної інфекції клітини, що складається у звільненні вірусу від капсида і суперкапсіда за допомогою протеаз господаря) ДНК, а далі — транскрипція і реплікація вірусної ДНК за допомогою клітинних і вірусних ферментів. У клітині також здійснюється синтез структурних капсидних білків, які надходять у ядро і там асоціюються із заново синтезованими геномами, після чого вірусні нуклеокапсиди складаються. Останні асоціюються з модифікованими ділянками ядерної мембрани, і починається процес брунькування віріонів у цитоплазму, а далі по мембранах ендоплазматичної сітки вони надходять у диктіосоми. У складі транспортних везикул вірусні частинки виносяться на поверхню клітин. Ознаки захворювання проявляються у вигляді гарячки з появою герпетичних пухирців, які розмішуються на межі шкіри і слизових оболонок — на губах, під язиком, на носі та інших органах. Інфекція час від часу рецидивує. Особливо часто на герпес хворіють діти. Для терапії і профілактики інфекції використовують препарати аденін-арабінозид, іодоксуридин, герпевір та інші, індуктори інтерферону, а для профілактики рецидивів у період ремісії застосовують багаторазове введення вбитої герпетичної вакцини.

Синдром набутого імунодефіциту (СНІД). Наприкінці 1983 р. Л.Монтаньє та інші дослідники з Інституту Л. Пастера, а на початку 1984 р. американський вчений Р. Галл повідомили, що ними виділено із культури Т-лімфоцитів хворих людей досі невідомий вірус, який було позначено символом HTLV (Human T Lymphotropic Virus). Після детального вивчення було встановлено, що збудник СНІДу належить до родини ретровірусів, які володіють здатністю синтезувати ДНК з РНК завдяки наявності в них ферменту зворотної транскриптази (ревертази). За рішенням Міжнародного комітету з таксономії вірусів (МКТВ) у 1986 р. збудник цього захворювання дістав назву HIV (human immunodeficiency virus), що в перекладі означає вірус імунодефіциту людини (ВІЛ). Збудник ВІЛ-інфекції має сферичну форму, діаметр його сягає до 130 нм. Геном віріону складається з двох ниток РНК, асоційованої з ферментом зворотною транскриптазою. Зовнішній капсид віріону містить подвійний шар ліпідів і глікопротещів. ВІЛ репродукується в нормальних лімфоцитах. Збудник гине при температурі 60 °С, а також від дії ацетону, етанолу та інших дезинфікуючих речовин. Хвороба, яку викликає вірус СНІДу, супроводжується глибоким ураженням імунної системи людини. Нині ця хвороба належить до числа найжорстокіших і досі ще невразливих ворогів людства, завдяки чому вона дістала назву «чуми XX століття». За даними вчених, кількість людей, інфікованих вірусом СНІДу в світі на кінець 2000 p., становила до 40 млн. чоловік. В Україні у 2000 р. офіційно зареєстровано 61 тис. ВІЛ-інфікованих людей, вчені стверджують, що насправді інфікованих цією смертельною хворобою у 5 разів більше. За кількістю ВІЛ-інфікованих Україна посіла перше місце серед країн СНД і Балтії. Сучасний загрозливий стан щодо розповсюдження ВІЛ-інфекції в світі викликаний, насамперед, сексуальною розбещеністю, наркоманією, проституцією, гомосексуалізмом та необережністю в повсякденному житті. У нашій країні розроблено Національну програму профілактики та боротьби зі СНІДом, основною метою якої є обмеження до мінімуму розповсюдження цієї дуже тяжкої й досі невиліковної хвороби.

Ящур. Захворювання свійських і диких парнокопитних тварин. Збудник хвороби — один із найменших вірусів, його розміри становлять 25—30 нм. Віріони ящуру мають сферичну форму і складаються з білка і РНК. Відомі сім серотипів вірусу ящуру: А, О, ATI та інші. Вони розмножуються в культурах клітин епітелію язика великої рогатої худоби, нирок тварин, у мозковій тканині мишей. Вірусом ящура заражуються також люди при контакті з хворими тваринами, через молоко, фураж, слину тощо. Найчастіше інфікуються діти, які споживають сире молоко від хворих корів. Характерними симптомами хворих корів є гарячка і поява пухирцевої екзантеми на слизовій оболонці ротової порожнини. Профілактика і лікування: карантин, дієта, обробка виразок 4%-м розчином AgNo3, моно- і полівалентні живі активовані ящурні вакцини.

Сказ. Вірус сказу належить до родини рабдовірусів (Rhabdo-viridae), роду Lyssavirus. Віріон сказу має округлу форму, містить однониткову РНК, оточену оболонкою, яка складається з глікопротеїдів і глікопептидів. Розмножується вірус у мозковій тканині мишей, морських свинок, курчат, кроликів, овець та інших тварин. На сказ найчастіше хворіють собаки, вовки, летючі миші, скунси, рідше — корови, вівці, коні, свині, кішки і птиця. Вірус передається через укуси хворих на сказ тварин або при попаданні слини на подряпини шкіри і слизові оболонки. Джерелом інфекції в природі найчастіше є дикі тварини, зокрема лисиці. Часто від укусів хворих тварин заражаються й люди. Найбільш характерною ознакою сказу є водобоязнь — гідрофобія. Відразу ж після укусу хворої тварини слід старанно промити рани водою з милом, продезінфікувати і звернутись до лікаря. Якщо цього не зробити, можна захворіти на сказ, а ця хвороба у людини майже на 90 % є летальною. Для профілактики використовується інактивована культуральна вакцина.

2.4. Боротьба з інфекційними захворюваннями

До теперішнього часу медики для боротьби з інфекційними захворюваннями використовували дві  стратегії. Одна з них полягала в  профілактиці їх виникнення, дотриманні гігієни та санітарії, застосуванні вакцин і щеплень. Другою стратегією є терапія, тобто використання препаратів, які поглинають віруси і бактерії. Але з деякими вірусами, наприклад, вірусами грипу, дуже важко боротися. Вакцину складно розробити через постійні мінливості вірусу, тому будь-яка зміна в структурі вірусу змушує шукати нову вакцину. Віруси мають неклітинних форму життя, тому для того, щоб розмножуватися їм потрібно клітина-хазяїн. Віруси можна назвати паразитами клітин на генетичному рівні. На жаль, речовини проти вірусів разом з ними вбивають і клітину носій, тим самим завдаючи шкоди організму.

Створення противірусних  засобів є однією з найбільш складних завдань хіміотерапії інфекцій. Пов'язано  це з тим, що РНК-і ДНК-віруси є  облігатними внутрішньоклітинними паразитами. У процесі розмноження  віруси в основному використовують апарат біосинтезу клітин макроорганізму, певним чином модифікуючи його. У зв'язку з цим вкрай важко створити противірусні засоби, які вражали б віруси, не ушкоджуючи клітини «господаря». Тим не менше за останні роки з'явилися окремі противірусні препарати, які мають певну вибірковість дії відносно заражених вірусом клітин і пригнічують реплікативний цикл вірусу. У цьому відношенні привертають увагу деякі аналоги нуклеозидів, які мають відносно виборчою дією на віруси. Така можливість заснована на тому, що деякі віруси (наприклад, вірус простого герпесу, вірус оперізуючого лишаю) після проникнення в клітини індукують утворення своїх ферментів, які можуть відрізнятися по розпізнанню субстрату в порівнянні з аналогічними ферментами самої клітини.