Вирусы человека
или "Почему мы продолжаем болеть вирусными инфекциями?"
У вас поднялась температура, першит в горле, начинается насморк - вы заболели. Ваш врач, скорее всего, поставит диагноз «ОРВИ» - острая респираторная вирусная инфекция. Что же представляют собой вирусы, и каким образом они вызывают заболевания?
Вирусы поражают практически все живые организмы: от бактерий до растений, животных и человека.
Вирусы человека вызывают огромное количество опасных заболеваний, среди которых СПИД, птичий грипп, натуральная (так называемая «черная») оспа, атипичная пневмония (SARS - severe acute respiratory syndrome, тяжелый острый респираторный синдром) и такие «рядовые» заболевания, как грипп, простуда, краснуха. Известно также несколько вирусов животных, способных инфицировать человека. Некоторые вирусы могут приобрести такую способность при определенных обстоятельствах, - например, ставший широко известным в последнее время вирус птичьего гриппа H5N1.
Рисунок 1. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД.
Рисунок 2. Вирус гриппа.
Впервые вирусы (от латинского virus – яд) были описаны русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 году. Ученый обнаружил, что возбудитель табачной мозаики проходит сквозь фильтр, задерживающий бактерии. Он показал, что профильтрованный через фарфоровый фильтр экстракт растений табака, зараженных табачной мозаикой, сохраняет способность вызывать заболевание у здоровых растений. Фильтрующийся возбудитель ящура крупного рогатого скота был обнаружен в 1897 году немецким бактериологом Ф. Леффлером. До открытия природы вирусов в конце XIX века, термином «вирус» обозначали любые инфекционные агенты, вызывающие заболевания. Только начиная с 1898 года, когда голландский ботаник М. Бейеринк дал название возбудителю табачной мозаики «фильтрующегося вируса», понятие «вирус» приобрело тот смысл, который вкладывают в него сейчас. Первым обнаруженным вирусом человека стал вирус желтой лихорадки Viscerophilus tropicus (проявляющийся лихорадкой и желтухой), обнаруженный американским хирургом У. Ридом в 1901 году.
Вирусы очень малы – их размеры колеблются в пределах от десятков до тысяч нанометров.
Строение вирусов
Типичный вирус состоит из генетического материала, представленного в виде молекулы ДНК или РНК (ДНК и РНК вирусов при этом крайне разнообразны по строению – однонитевые и двунитевые, замкнутые в кольцо и т.д.) и упакованного в капсид - белковую оболочку, часто содержащую включения молекул липидов и углеводов. В отличие от клеток, вирусы не могут содержать одновременно и ДНК, и РНК. Внутри капсида могут находится необходимые для репликации вируса белки, такие как фермент обратная транскриптаза (RT, от reverse transcriptase), характерная для РНК-ретровирусов и необходимая для образования молекулы ДНК по матрице вирусной РНК в зараженной клетке-хозяине. У простейших нитевидных или палочковидных вирусов белковые компоненты капсида связаны с нуклеиновой кислотой нековалентными связями, образуя спиральную нуклеопротеиновую структуру, называемую нуклеокапсидом. У многих вирусов капсид покрыт дополнительной оболочкой, называемой суперкапсидом или пеплосом, которая состоит из липидной мембраны зараженной клетки и вирусных белков. В пространстве между суперкапсидом и капсидом располагается белковый матрикс. Суперкапсид может иметь поверхностные выступы, называемые шипами или пепломерами. По наличию или отсутствию суперкапсида вирусы разделяют на два типа: оболочечные или покрытые вирионы (подавляющее большинство вирусов животных и человека) и безоболочечные или непокрытые вирионы.
Рисунок 4. Вирус чумы крупного рогатого скота Rinderpest virus имеет спиральную форму.
Среди вирусов, лишенных оболочки, по форме капсидов различают три основных типа: палочковидные (нитевидные), сферические (икосаэдрические) и булавовидные (комбинированные). Палочковидные вирусы, такие как хорошо изученный вирус табачной мозаики, обладают спиральным типом симметрии: внутри белковой оболочки находится спиральная молекула РНК. В капсидах сферических вирусов генетический материал не связан или слабо связан с белками оболочки. Капсиды вирусов этого типа нередко обладают икосаэдрическим типом симметрии. К вирусам сферического типа относятся, например, аденовирусы, вызывающие ОРВИ. Структура капсида аденовирусов имеет сложное строение: в вершинах икосаэдеров находятся кластеры белков - пентоны, содержащие в основании так называемые фибры - стержни с утолщениями на концах. Вирусы, состоящие из структур различного типа (спиральных, икосаэдрических и дополнительных образований), относятся к булавовидному типу. К вирусам этого типа принадлежат некоторые вирусы бактерий, имеющие специальное название - бактериофаги или просто фаги (от греч. «фагос» - пожирающий). Бактериофаги этого типа состоят из икосаэдрической головки с молекулой ДНК или РНК внутри, примыкающей к спиральному хвосту, на конце которого имеется гексагональное плоское образование с хвостовыми отростками.
Рисунок 5. Вирус табачной мозаики.
Рисунок 6. Бактериофаг phiX174 имеет икосаэдрический капсид.
Рисунок 7. Схема строения аденовируса. 1 - фибры, 2 -икосаэдрический капсид, 3 – геном.
Рисунок 8. Электронная микрофотография двух аденовирусов.
Рисунок 9. Схема строения булавовидного бактериофага.
Рисунок 10. Электронная микрофотография бактериальной клетки, атакованной бактериофагами.
Оболочка покрытых вирусов, или суперкапсид, образована липидным бислоем из мембран зараженных клеток со встроенными в нее вирусными и клеточными белками. Покрытые вирионы обладают определенными преимуществами перед непокрытыми. Оболочка придает им большую устойчивость к воздействию клеточных ферментов и лекарственных средств. Суперкапсиды покрытых вирусов часто содержат поверхностные выступы, называемые шипами или пепломерами. Пепломеры состоят из вирусных гликопротеинов и служат для узнавания и последующего инфицирования клеток-хозяев. Покрытые вирусы могут иметь палочковидную, сферическую и булавовидную форму наподобие непокрытых вирусов, а могут обладать более сложным строением, как, например, поксвирусы (возбудители оспы). Геном поксвирусов упакован с помощью белков в компактную структуру - так называемый нуклеоид, который окружен мембраной и трубчатыми образованиями. Вирус имеет внешнюю оболочку с большим количеством встроенных в нее белков.
Рисунок 11. Поксвирус.
Классификация и размножение вирусов
В природе существует великое множество самых разнообразных вирусов. Для удобства их изучения были предложены несколько систем классификации. В настоящее время для классификации вирусов используется комбинация двух систем: ICTV и классификации Балтимора.
Классификация ICTV
Система классификации вирусов ICTV была принята в 1966 году Международным Комитетом по Таксономии Вирусов (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV), поддерживающего также таксономическую базу данных The Universal Virus Database ICTVdB . Классификация осуществляется по трем основным составляющим: по типу генетического материала вириона (РНК или ДНК), количеству цепочек нуклеиновых кислот (одно- или двунитевые молекулы), и по наличию или отсутствию внешней оболочки. Учитываются также второстепенные признаки, такие как тип клетки-хозяина, форма капсида, иммунологические свойства и тип вызываемого данным вирусом заболевания. Классификация представляет собой серию иерархичных таксонов:
I. Отряд (-virales
)
II. Семейство (-viridae
)
III. Подсемейство (-virinae
)
IV Род (-virus
)
V. Вид (-virus
)
Система классификации вирусов ICTV является относительно новой. На сегодняшний день известно только 3 таксономических порядка, среди которых 56 семейств, 9 подсемейств и 233 рода. В рамках системы классифицировано более 1550 видов вирусов, однако более 30000 вирусных штаммов остаются неклассифицированными.
Классификация Балтимора
Классификация Балтимора является наиболее исчерпывающей, поскольку другие системы, основанные на симптоматических различиях болезней, вызываемых вирусами, или на разнице морфологии вирионов, не позволяют четко разделить вирусы из-за схожести симптомов заболеваний, вызываемых вирусами совершенно разного строения и использующих разные механизмы воспроизводства.
Система классификации вирусов Балтимора, предложенная в 1971 году Нобелевским лауреатом Дэвидом Балтимором, подразделяет вирусы на 7 групп в зависимости от механизма образования вирусной мРНК (молекулы матричной РНК, по которой производится синтез белка) в клетке-хозяине. Для производства вирусных белков и репликации, вирусу необходимо образовать в первую очередь мРНК в зараженной клетке. Однако разными типами вирусов используются различные способы образования мРНК в зависимости от типа носителя генетической информации (РНК или ДНК), количества цепочек нуклеиновой кислоты (одно- или двунитевой) и необходимости использования обратной транскриптазы RT (reverse transcriptase) - фермента, осуществляющего синтез днДНК (двунитевой ДНК) по матрице онРНК (однонитевой РНК). Применительно к вирусам удобно обозначать молекулы мРНК как (+)онРНК (т.е. та нить, по которой идет образование белков, кодирующая цепочка РНК). Соответственно, цепочку РНК, комплементарную (+)онРНК, удобно назвать (-)онРНК (или некодирующая цепочка РНК).
Рисунок 12. Дэвид Балтимор.
Рисунок 13. Классификация вирусов по Балтимору.
В классификации Балтимора вирусы подразделяются на следующие группы:
I. днДНК вирусы - вирусы, содержащие днДНК (например, вирусы герпеса, оспы и аденовирусы). Репликация вируса происходит следующим образом: с генома этих вирусов ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой зараженной клетки считываются (транскрибируются) молекулы мРНК ((+)онРНК), на основе которых осуществляется синтез вирусных белков. А копирование вирусного ДНК-генома происходит с помощью эксплуатации фермента ДНК-зависимой ДНК-полимеразы клетки-хозяина. Инфекционный цикл заканчивается упаковкой вирусных геномов во вновь синтезированные белковые капсиды и выходом вирионов из клетки.
II. онДНК вирусы - вирусы, содержащие онДНК (например, парвовирусы). При попадании вирусов в клетку, вирусный геном сначала достраивается до двунитевой формы с помощью клеточной ДНК-полимеразы, а далее - по механизму вирусов из группы I.
III. днРНК вирусы - вирусы, содержащие днРНК (например, ротавирусы, вызывающие кишечные инфекции). Вместе с вирусной РНК в инфицированную клетку попадает вирусная РНК-зависимая РНК-полимераза, обеспечивающая синтез молекул (+)онРНК. В свою очередь, (+)онРНК обеспечивает производство вирусных белков в клетке-хозяине и служит матрицей для синтеза новых цепочек (-)онРНК вирусной РНК-полимеразой. Комплементарные цепочки (+) и (-)РНК затем образуют двунитевой (+-)РНК-геном, который упаковывается в белковую оболочку, формируя новое поколение вирионов.
IV. (+)онРНК вирусы - вирусы, содержащие (+)онРНК или мРНК (например, вирусы полиомиелита и клещевого энцефалита, вирус гепатита А, вирус табачной мозаики растений). По вирусной мРНК, попавшей в клетку, сразу начинается синтез вирусных белков, включая фермент РНК-зависимую РНК-полимеразу, который способен синтезировать молекулы РНК без участия ДНК. С помощью этого фермента в клетке начинается размножение молекул вирусной мРНК, а из накопившихся вирусных белков и РНК собираются готовые вирионы.
V. (-)онРНК вирусы - вирусы, содержащие (-)онРНК (например, вирусы гриппа, кори, бешенства). Вирусы этой группы, в дополнение к (-)онРНК, «носят» с собой фермент - РНК-зависимую РНК-полимеразу, необходимый для образования комплементарной нити РНК ((+)онРНК) в зараженной клетке на первом этапе инфекционного процесса. Далее образуются вирусные белки, а том числе и РНК-зависимая РНК-полимераза, которая обеспечивает размножение вирусного генома в данной клетке и упаковывается во вновь образующиеся вирионы.
VI. онРНК-RT вирусы, или ретровирусы - вирусы, содержащие (+)онРНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК по матрице РНК. К этой группе принадлежат некоторые онковирусы (вирусы, способные вызывать злокачественные заболевания) и такие вирусы, как ВИЧ (хотя его геном представлен днРНК, стадия синтеза ДНК является неотъемлемой в жизненном цикле вируса). В вирусном геноме закодирован фермент обратная транскриптаза, обладающий свойствами как РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. Попадая вместе с вирусной РНК в инфицированную клетку, обратная транскриптаза обеспечивает синтез ДНК-копии по матрице (+)онРНК сначала в форме (-)онДНК, а затем в форме днДНК. Затем синтезируются вирусные (+)онРНК, вирусные белки и формируются готовые вирионы, которые покидают клетку для нового этапа заражения.
VII. днДНК-RT вирусы - вирусы, содержащие днДНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК по матрице РНК (ретроидные вирусы, такие как вирус гепатита B). ДнДНК, входящая в состав этих вирусов, копируется иначе, чем у вирусов I группы (у которых вирусную ДНК копирует ДНК-зависимая ДНК-полимераза). В этом случае сначала по вирусной ДНК клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразой синтезируется (+)онРНК, по которой затем образуются вирусные белки и ДНК. Синтез ДНК осуществляет фермент обратная транскриптаза RT, закодированная в вирусной ДНК.
В систему классификации вирусов не вполне укладывается группа микроскопических инфекционных агентов, называемых вироидами (т.е. вирусоподобными частицами) и вызывающими многие болезни растений. Они представляют собой кольцевые онРНК и не обладают даже простейшими белковыми оболочками, имеющимися у всех вирусов.
Взаимодействие вирусов с клетками
Жизненные циклы вирусов могут сильно различаться у разных видов.
Наиболее типичный процесс попадания вируса в клетку начинается с присоединения вирусного капсида к специфичному для данного вируса рецептору (обычно гликопротеиновой природы), находящемуся на поверхности мембраны клетки-мишени. Проникновение в клетку присоединенного к мембране вируса происходит за счет эндоцитоза (захвата клеткой внешнего материала путем образования мембранных везикул, или пузырьков), или слияния клеточной мембраны и оболочки вируса. Внутри клетки-хозяина вирусный капсид разрушается под действием клеточных ферментов, высвобождая вирусный генетический материал, на основе которого синтезируется мРНК (за исключением (+)онРНК вирусов) и запускается образование вирусных белков и репликация вирусного генома. Затем следует сборка вирусных частиц с последующим этапом модификации вирусных белков, характерным для многих вирусов. Например, для ВИЧ этот этап, называемый также созреванием, происходит после высвобождения зараженной клеткой вирусной частицы. Выход готовых вирионов из зараженной клетки часто сопровождается ее лизисом (разрушением). Оболочечные вирусы, как правило, высвобождаются из клетки посредством почкования, во время которого вирус обретает свою мембранную оболочку со встроенными в нее вирусными гликопротеинами.
Некоторые вирусы могут переходить в латентное состояние, называемое персистенцией для вирусов эукариот и лизогенией для бактериофагов. Геном таких вирусов включается в состав хромосомы клетки-хозяина. Затем возможны два варианта развития заболевания. В одних случаях клетки, содержащие вирусные геномы в составе своих хромосом, делятся, образуя дочерние клетки с вирусными генами. При определенных обстоятельствах вирусные гены начинают активно работать, что приводит к образованию новых вирионов и к гибели инфицированной клетки (применительно к бактериофагам этот процесс называется литической стадией). Возможен другой вариант, при котором вирусные гены в зараженной клетке постоянно работают, производя новые и новые поколения вирионов. Инфицированная клетка при этом со временем погибает. Такая схема характерна, например, для ретровирусов.
Как упоминалось выше, ретровирусы (к которым относится и ВИЧ) принадлежат к вирусам VI группы - это (+)онРНК-содержащие вирусы, использующие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК по матрице РНК. В инфицированной клетке РНК этих вирусов преобразуется ферментом обратной транскриптазой в форму ДНК, которая и встраивается в клеточную хромосому. Теперь вирусные гены активно считываются наряду с клеточными. Образующаяся мРНК обеспечивает синтез вирусных белков, из которых затем формируются вирионы, включающие вирусный РНК-геном и обратную транскриптазу. Однако вирионы, покидая клетку, не убивают ее, а оставляют в поврежденном состоянии. Возникает особая форма хронической инфекции, при которой работающий вирусный геном, включенный в состав клеточной хромосомы, передается дочерним клеткам. При инфицировании онковирусами зараженная клетка может претерпевать злокачественную трансформацию.
Защита организма от вирусной инфекции, ВИЧ
На пути к клеткам-мишеням вирусы сталкиваются с физическими препятствиями, такими как кожные покровы. Преодолеть их вирусы не в состоянии, поэтому они могут попасть в организм только через слизистые оболочки (дыхательных путей, пищеварительного тракта, половых органов) или кровь. Проникшие в организм вирусы подвергаются атаке иммунокомпетентных клеток. При первом попадании вируса в организм иммунная система начинает выработку антител против вирусных белков, экспрессирующихся на мембранах инфицированных клеток. Антитела специфично связываются с вирусными белками и таким образом «метят» зараженные клетки, предопределяя их уничтожение цитотоксическими Т-лимфоцитами. На образование антител уходит некоторое время. Произведенные антитела остаются в крови, как правило, обеспечивая узнавание и уничтожение этого вируса при его следующем попадании в организм. Некоторые вирусы, такие как вирусы оспы и краснухи, способны вызывать заболевание только один раз, а переболевший этими болезнями или привитый от них человек больше никогда не заболевает. Следует заметить, что не во всех случаях вирусного заражения в организме хозяина вырабатываются специфические антитела.
На внутриклеточном уровне бороться с вирусом помогают особые белки - интерфероны, которые активируют системы иммунитета и подавляют синтез вирусных белков, таким образом препятствуя размножению вируса. Кроме этого, зараженная вирусом клетка-хозяин экскретирует интерферон в межклеточное пространство, где он воздействует на соседние клетки, делая их невосприимчивыми к вирусу. Повреждения, нанесенные клетке вирусом, могут активировать молекулярную систему внутреннего клеточного контроля, направляющую клетку на путь апоптоза (физиологической гибели). Многие вирусы, такие как пикорнавирусы и флавивирусы, обладают системами, подавляющими синтез интерферона и позволяющими избежать запуска апоптоза клетки-хозяина.
На способности организма вырабатывать специфические антитела в ответ на проникновение в него возбудителя основан метод защиты населения от массовых инфекций - вакцинация, искусственно стимулирующая выработку антител против конкретного возбудителя. Так, путем массовой вакцинации, во всем мире было практически ликвидировано заболевание натуральной «черной» оспой.
Многие вирусы изменяют белки своей оболочки, что делает невозможным их узнавание клетками иммунной системы и приводит к развитию заболевания при повторных попаданиях вируса в организм. Например, оболочка вируса гриппа содержит два характерных белка - гемагглютинин (H) и нейраминидазу (N). За счет этих белков происходит связывание вируса с клеткой-мишенью и по этим же белкам его узнают антитела. Изменения гемагглютинина и нейраминидазы делают вирусы неузнаваемыми для антител, и вирусы беспрепятственно инфицируют клетки-мишени, в результате чего развивается заболевание. Постоянная изменчивость вируса гриппа неоднократно приводила к пандемиям (эпидемиям мирового масштаба) гриппа: «испанке» начала XX века, пандемиям 1957 и 1968 годов. Штаммы, вызывающие пандемии, называют по типам ключевых белков вирусной оболочки: H0N1, H2N2, H3N2 и представляющий в настоящее время опасность для человека штамм птичьего гриппа H5N1. Изменчивость вирусов является основным препятствием на пути к созданию эффективных противовирусных вакцин и лекарств.
Инфекция ВИЧ протекает уникальным способом, позволяющим вирусу избежать атаки иммунной системы. Вирус использует стратегию «лучшая защита - нападение», поражая клетки самой иммунной системы. Прогрессия инфекционного процесса при заражении ВИЧ происходит последовательно. Проникнув в организм через слизистую оболочку половых путей или непосредственно через кровоток, ВИЧ узнает клетки, имеющие на своей поверхности определенные рецепторы - белки CD4 (CD4+ клетки), и внедряется в них. К CD4-клеткам относятся клетки иммунной системы, такие как CD4+ Т-лимфоциты, моноциты, макрофаги, а также клетки других органов и систем организма, включая промиелоциты, мегакариоциты, дендритные клетки лимфоузлов, глиальные клетки мозга, эндотелиальные клетки капилляров мозга и шейки матки и некоторые другие.
Взаимодействие ВИЧ с рецептором CD4 клетки-мишени обеспечивает гликопротеин GP120, находящийся на поверхности вируса. После слияния мембран клетки и закрепившегося на ней вириона происходит попадание вирусного содержимого внутрь клетки. По матрице вирусной днРНК ферментом обратной транскриптазой синтезируется днДНК копия, которая проникает в ядро клетки-хозяина и встраивается в клеточный геном. Затем может следовать латентная фаза и фаза активации, когда происходит активная репликация вируса, сборка новых вирусных частиц и высвобождение их из клетки. Попав в кровеносное русло, вирусы инфицируют другие CD4+ клетки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока число CD4+ клеток в организме больного не снизится до критического уровня. Снижение количества CD4+ клеток сопровождается прогрессированием клинических симптомов заболевания. Через несколько лет после заражения у больного снижается сопротивляемость к некоторым инфекциям, повышается вероятность возникновения злокачественных опухолей, - постепенно развивается СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). СПИД наносит удар по клеткам нервной системы, клеткам крови, сердечно-сосудистой, костно-мышечной, эндокринной и других систем. Без лечения СПИД приводит к летальному исходу меньше, чем за год, а при применении противоретровирусной терапии больные живут более 5 лет.
Рисунок 16. Модель ВИЧ
Болезни, вызываемые вирусами
Среди наиболее распространенных вирусных заболеваний всем печально известны респираторные инфекции или ОРВИ. Нет ни одного человека, хоть раз не переболевшего ОРВИ. В настоящее время известно более 300 различных подтипов вирусов, принадлежащих к 5 основным группам и вызывающих ОРВИ: это вирусы парагриппа, гриппа, аденовирусы, риновирусы и реовирусы. Все они очень заразны, так как передаются воздушно-капельным путем и контагиозно (например, через рукопожатие), и устойчивы к антибиотикам. Восприимчивость к ОРВИ очень высока, особенно у маленьких детей. Основными симптомами ОРВИ являются насморк, кашель, чихание, головная боль, боль в горле, усталость, высокая температура. Хотя в клиническом течении разных респираторных инфекций есть много общего, болезни, вызванные определенными типами вирусов, имеют свои особенности. Для гриппа характерно острое начало, высокая температура, возможность развития тяжелых форм болезни и осложнений, при парагриппе течение более легкое, чем у гриппа, однако развивается воспаление гортани с риском удушения у детей. Для аденовирусной инфекции характерно менее выраженное, чем у гриппа, начало, но есть риск развития ангины и поражения лимфатических узлов, конъюнктивы глаз, развивается сильный насморк, возможно поражение печени. Инфекция респираторно-синцитиальным вирусом характеризуется более легким и длительным, чем у гриппа, течением. Заражение этим вирусом приводит к поражению бронхов и бронхиол, что чревато развитием бронхопневмонии.
Вирусы животных могут становиться опасными для человека в случае их мутаций и рекомбинации. Так, птичий грипп приводит к быстрой гибели домашней птицы, а у диких птиц он может и не вызывать заболевания, несмотря на его носительство. Вызвавший несколько лет назад сенсацию вирус атипичной пневмонии оказался мутировавшим вариантом вируса китайских виверр. Не говоря уже о ВИЧ, первичная форма которого является вирусом иммунодефицита обезьян (ВИО).
Вирусы совершенно разных типов могут вызывать болезни с практически одинаковыми симптомами. Например, причиной гепатита (воспаления печени) могут быть вирусы гепатита А, С и Е типов, принадлежащие к трем разным семействам (+)онРНК-содержащих вирусов, причем вирус гепатита С покрыт липопротеидной оболочкой, а у вирусов гепатита А и гепатита Е она отсутствует. Вирус гепатита В - ретроидный вирус, принадлежащий к группе VII по классификации Балтимора. Этот пример иллюстрирует тот факт, что ничего общего между собой не имеющие вирусы могут вызывать схожие заболевания.
С другой стороны, похожие вирусы могут быть причиной самых различных болезней. Например, пикорнавирусы, входящие в семейство (+)онРНК-содержащих вирусов и имеющие очень похожие вирионы с практически идентичными геномами, вызывают полиомиелит, миокардит, диабет, конъюнктивит, простудные заболевания, ящур, гепатит и другие болезни.
Вирусы из семейства вирусов герпеса также вызывают весьма разнообразные заболевания. Вирус простого герпеса 1 типа (ВПГ1) существует в инфицированных клетках, как правило, в латентной форме, при изменении иммунного статуса хозяина вызывая характерные высыпания на коже (вирус); вирус варицеллы (Varicella zoster virus - VZV) является возбудителем ветряной оспы, а вирус Эпштейн-Барр приводит к инфекционному мононуклеозу, сопровождающегося воспалением лимфоузлов. Носительство вируса VZV может смениться его реактивацией, что приводит к возникновению другого заболевания - опоясывающего лишая, сопровождающегося появлением на коже локализованных участков воспаления с пузырьками, наполненными прозрачной жидкостью.
В приведенной ниже таблице перечислены 13 основных групп вирусов, патогенных для человека.
Рисунок 17. Вирус герпеса 8 типа.
Патогенные вирусы человека, классификация и вызываемые ими заболевания
Огромное разнообразие вирусов и их уникальная изменчивость ставит серьезную задачу перед разработчиками противовирусных средств. К каждой группе вирусов необходим индивидуальный подход. Отсутствие взаимосвязи между болезнетворным действием вирусов и такими их отличительными особенностями, как строение генома, форма, размеры и механизм размножения, делает особенно необходимым изучение тех свойств вирусов, которые непосредственно связаны с патогенностью.
В последующих публикациях будут детально освещены вопросы, связанные с разработкой противовирусных средств.
Использованная литература:
1. Вирусология: В 3 т. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа. М.: Мир, 1989.
2. Агол В.И. Как вирусы вызывают болезни // Соросовский образовательный журнал, 1997, №9, с. 27-31.
3. Агол В.И. «Помехоустойчивость» вирусов // Молекулярная биология. 1998. Т. 32, вып. 1. С. 54–61.
4. Агол В.И. Разнообразие вирусов // Соросовский образовательный журнал, 1997, №4, с. 11-16.
Любой вирус может развиваться только после попадания в клетку организма. Без него они просто находятся в состоянии покоя и не вызывают серьезные болезни человека.
Современный мир достаточно хорошо изучил вирусные заболевания, которые могут появиться у человека. Кроме этого, вирусы могут поражать насекомых, растения и др. виды жизнедеятельности. Насчитывается более 1000 видов самых разных вирусов.
Вирусное заболевание в организме человека возникает вследствие повреждения здоровых клеток организма. Вирус начинает активно размножаться и убивать здоровые клетки. В результате люди начинают страдать самыми разными заболеваниями. К ним относится полиомиелит, оспа и многие др.
Ученые установили, что вирусные инфекции, поражающие организм человека, начинают себя проявлять только в случае сильно ослабленного организма. Такое заражение может происходить самым разным путем. Укус насекомого, зараженный воздух и др.
Респираторные заболевания обычно передаются только воздушным путем. Когда человек чихает, в воздухе появляются сотни тысяч миниатюрных капелек слюны. Воздух вместе с такими зараженными каплями попадает в организм человека, начинается воспаление, переходящее в различные заболевания.
Современной науке известно большое количество заболеваний. Было написано очень много литературы, где подробно рассмотрены виды самых опасных вирусных заболеваний и описаны их симптомы.
С этим заболеванием человечество познакомилось очень давно. Несколько веков назад эта болезнь считалась самой страшной на земле. Борьба с оспой в те времена, редко давала положительный результат. Пример, такой борьбы наглядно показывают цифры. В период с 16 по 18 век, эпидемия оспы унесла 1,5 млн. человек. По своей опустошительной силе, оспу можно сравнить с чумой.
Вакцину от оспы разработал английский врач Э. Дженнер. Он был первым человеком, который доказал, что борьба с вирусными болезнями и др. заболеваниями, может успешно проводиться с помощью вакцинации.
Сегодня это заболевание не считается очень тяжелым, однако оно считается «королем» вирусных эпидемий. Не существует на земле больше такого заболевания, которое способно за очень малый период времени заразить миллиарды человека. Какие разновидности гриппа известны современной медицине? В основном это группа А, В и др.
Грипп А, это самый распространенный вид. Именно он вызывает массовое заражение. Вирус В и др. встречаются намного реже.
Так как при заболевании гриппом иммунитет имеет весьма специфичный характер, можно переболеть гриппом несколько раз за одни сезон. У статистики есть данные, что ежегодно гриппом более примерно 30% населения земли.
Передача инфекции происходит через воздух. Особенно, когда человек болен легкой формой. Он может бывать в самых разных местах, где присутствует много народу. Достаточно ему чихнуть и многие окружающие будут заражены.
Другой страшный вирус гриппа «А», передается не только людьми. Его могут передавать:
В принципе, «птичьи грипп» должен быть безопасен для людей, но при вспышках болезни в 1999 году, вирус стал причиной гибели людей. Чтобы им заразиться, требуется контакт с уже заболевшей птицей
Грипп, вызванный птицами, поучил название «птичьего гриппа». Практически все известные птицы способны заболеть птичьим гриппом. Правда, восприимчивость к этому вирусу у пернатых самая разная. Какие то виды болеют очень часто, а какие-то вирус обходит стороной.
У птиц в дикой природе, никогда не бывает пандемии «птичьего гриппа». Эта болезнь протекает совершенно бессимптомно. Но поражение таким вирусом домашних птиц, может вызывать тяжелую болезнь и смерть.
В принципе, «птичьи грипп» должен быть безопасен для людей, но при вспышках болезни в 1999 году, вирус стал причиной гибели людей. Чтобы им заразиться, требуется контакт с уже заболевшей птицей. Заразиться от человека «птичьим гриппом» невозможно. Ничего подобного пока еще не было выявлено.
2003 год остался в памяти, как начало эпидемии «птичьего гриппа» в странах азиатского региона. Это заболевание унесло жизни 66 человек. Эти люди постоянно контактировали с заболевшими животными.
Представителем этого вируса является штамм:
Эта разновидность гриппа была впервые обнаружена в Голландии, где заболело 86 человек, осуществляющих уход за уже заболевшей птицей. Заболевание имело легкую форму, оно протекало совершенно бессимптомно. В большинстве случаев болезни инфицировала глаза, или имела симптомы респираторного заболевания.
Совсем недавно у нас в России также был обнаружен штамм птичьего гриппа. Поражение людей «птичьим гриппом» зафиксировано не было.
Такое инфекционное заболевание, обнаруженное на Земле не очень давно, уже поразило огромное число людей. Спид практически стал причиной появления на земле глобальной эпидемии.
Ни одно самое страшное заболевание, например чума, унесшая десятки тысяч людей в своем регионе, никогда не распространялась по всей планете. Спид полностью отличается от всех подобных болезней.
Люди, перенесшую оспу или чуму, приобретали стойкий иммунитет к таким болезням. Они могли ухаживать за больными, контактировать с ними и не заболеть.
Спид встречается на земле очень часто. Это редкое заболевание, которое передается только определенному кругу людей. Ученые называют Спид «глобальным кризисом здоровья». Это самая большая инфекционная эпидемия, охватившая всю планету.
Пока еще, ученым не удалось создать вакцину против Спида. Медики просто не в силах контролировать такую болезнь. Сегодня от Спида умирают десятки людей.
Например, в Ботсване, в каждом крупном городе, Спидом болеет почти 30% населения. Матери рожают младенцев, уже зараженных Спидом. Смертельный исход от этой болезни достигает 99%.
Попадая в организм живого человека ретровирус Спида, убивает только особые клетки «Т4-лимфоциты». Вирус проникает в белок мембраны и разрушает его. К сожалению, именно такие клетки нашего организма должны управлять работой иммунной системы человека.
После внедрения в белок, вирус вводит собственную РНК, где начинается синтез ДНК провируса. Это дает возможность вирусу встроиться, и начать управлять геном клетки настоящего хозяина. В таком виде ВИЧ способен сохраняться в организме, ни чем себя не выказывая около десяти лет.
Однако если в организм попадет какая-либо инфекция и произойдет активизация лимфоцитов, встроенный вирус начнет «просыпаться». В результате происходит активное синтезирование ВИЧ частиц.
Они начинают разрушать мембрану, убивают лимфоциты, иммунитет разрушается. Вследствие таких действий, организм остается без защиты, Он не может сопротивляться возбудителям любой инфекции, не в состоянии противостоять зарождению опухолей.
Вирус ВИЧ обладает высокой способностью к матированию. Именно поэтому, до сих пор ученым не удается создать эффективную вакцину или универсальное лекарство.
Появлению такой болезни способствуют бактерии, которые попадают в дыхательные пути с пылью, находящейся в воздушном пространстве. Возбудителем может стать холодный воздух, а также инфекционные бактерии:
Заболевший начинает кашлять, у него повышается температура, сильно болит горло. При фарингите, врач назначает ингаляции и полоскания травами.
После того, как человек переболел гриппом, у него, в качестве осложнения может возникнуть ларингит. Основными причинами появления болезни считаются:
В самом начале болезни, у человека появляется насморк. Он чувствует неприятные ощущения в горле, появляется сильное першение. Затем при резком повышении температуры, возникает сильный кашель, начинает отекать горло.
Заболевание лечится различными ингаляциями, всевозможными полосканиями. Внутрь назначаются противокашлевые препараты.
Это известное вирусное заболевание, получившее большое распространение, подразделяется на несколько групп:
Основными симптомами болезни считаются:
Для лечения врач назначает различные ингаляции, всевозможные полоскания. Больному рекомендуется придерживаться диеты, пить как можно больше теплой воды, ставить на горло компрессы. Врач также назначает прием антибактериальных препаратов, помогающих бороться с инфекционными вирусами.
Этот вирус раздражает дыхательные пути, у больного начинает отекать гортань, появляется сильный кашель. Если своевременно не обратиться за помощью к врачу, начавшийся отек гортани способен привести к удушью и смертельному исходу. Заразиться можно капельным или воздушным путем. В состав вакцины входят убитые бактерии.
Среди большого количества вирусных инфекционных заболеваний, существуют и болезни, которые встречаются очень редко. Но знать о них нужно обязательно.
Признаки заболевания очень сильно напоминают чуму. Заражение происходит после попадания в организм инфекционной палочки, под названием «Francisella tularensis». Обычно она проникает внутрь организма с вдыхаемым воздухом или после укуса комара. Заразиться можно также и от больного человека.
Сегодня, современная медицина, практически не сталкивается с таким заболеванием. Болезнь возбуждает холерный вибрион, попадающий в организм через зараженную пищу или грязную воду.
Надо сказать, что если вовремя и правильно начать лечить холеру, то процент смертности практически равен нулю. Но если, игнорировать лечение, из 100 больных, 85 умирает.
2010 год пережил эпидемию холеры. Тогда от такого заболевания, скончалось более 3000 человек. Надо сказать, что если вовремя и правильно начать лечить холеру, то процент смертности практически равен нулю. Но если, игнорировать лечение, из 100 больных, 85 умирает.
Это самое опасное явление, среди всех известных вирусных заболеваний. Болезнь передается через мясо животных, которым человек питается. Возбудителем заболевания считаются прионы. Этот особый белок, попадая в организм, начинает активно разрушать его клетки.
Болезнь очень коварна, так как симптомы проявляются редко. Человек вообще может не знать о наличии у него такой болезни. У него начинается расстройство личности, его все раздражает. Происходит нарушение нормальной работы мозга, появляется слабоумие. Вылечить такую болезнь просто невозможно, человек умирает в течение года.
Вирус Anna Kournikova получил такое название неспроста - получатели думали, что они загружают фотографии сексуальной теннисистки. Финансовый ущерб от вируса был не самым значительным, но вирус стал очень популярен в массовой культуре, в частности о нем упоминается в одном из эпизодов сериала Друзья 2002 года.
В апреле 2004 года Microsoft выпустила патч для системной службы LSASS (сервер проверки подлинности локальной системы безопасности). Немного позже немецкий подросток выпустил червь Sasser, который эксплуатировал эту уязвимость на не обновленных машинах. Многочисленные вариации Sasser появились в сетях авиакомпаний, транспортных компаний и медицинских учреждений, вызвав ущерб на 18 миллиардов долларов.
Названный в честь стриптизерши из Флориды, вирус Melissa был разработан для распространения посредством отправки вредоносного кода 50 первым контактам в адресной книге Microsoft Outlook жертвы. Атака была настолько успешной, что вирус заразил 20 процентов компьютеров по всему миру и нанес ущерб на 80 миллионов долларов.
Создатель вируса Дэвид Смит (David L.Smith) был арестован ФБР, провел 20 месяцев в тюрьме и заплатил 5000 долларов штрафа.
В то время как большинство вредоносных программ нашего списка вызывали неприятности Zeus (aka Zbot) изначально был инструментом, используемым организованной преступной группировкой.
Троян использовал приемы фишинга и кейлоггинга для кражи банковских аккаунтов у жертв. Зловред успешно похитил 70 миллионов долларов со счетов жертв.
Storm Trojan стал одной из самых быстро распространяющихся угроз, ведь за три дня после его выхода в январе 2007, он достиг 8-процентного уровня заражения компьютеров по всему миру.
Троян создавал массивный ботнет от 1 до 10 миллионов компьютеров, и за счет своей архитектуры изменения кода каждый 10 минут, Storm Trojan оказался очень стойким зловредом.
Червь ILOVEYOU (Письмо счастья) маскировался под текстовый файл от поклонника.
На самом деле любовное письмо представляло серьезную опасность: в мае 2000 года угроза распространилась на 10 процентов подключенных к сети компьютеров, вынудив ЦРУ отключить свои серверы, чтобы предотвратить дальнейшее распространение. Ущерб оценивается в 15 миллиардов долларов.
Как многие ранние вредоносные скрипты, Sircam использовал методы социальной инженерии, чтобы вынудить пользователей открыть вложение электронной почты.
Червь использовал случайные файлы Microsoft Office на компьютере жертвы, инфицировал их и отправлял вредоносный код контактам адресной книги. Согласно исследованию Университета Флориды, Sircam нанес 3 миллиарда долларов ущерба.
Выпущенному после атак 11 сентября 2001 года червю Nimda многие приписывали связь с Аль-Каидой, однако это никогда не было доказано, и даже генеральный прокурор Джон Эшкрофт отрицал всякую связь с террористической организацией.
Угроза распространялась по нескольким векторам и привела к падению банковских сетей, сетей федеральных судов и других компьютерных сетей. Издержки по очистке Nimda превысили 500 миллионов долларов в первые несколько дней.
Занимавший всего 376 байт, червь SQL Slammer содержал большое количество разрушений в компактной оболочке. Червь отключал Интернет, колл-центры экстренных служб, 12000 банкоматов Bank of America и отключил от Интернета большую часть Южной Кореи. Червь также смог отключить доступ к глобальной паутине на АЭС в Огайо.
Вирус Michaelangelo распространился на относительно небольшое количество компьютеров и вызвал небольшой реальный ущерб. Однако, концепция вируса, предполагающая “взорвать компьютер” 6 марта 1992 года вызвала массовую истерию среди пользователей, которая повторялась еще каждый год в эту дату.
Червь Code Red, названный в честь одного из разновидностей напитка Mountain Dew, инфицировал треть набора веб-серверов Microsoft IIS после выхода.
Он смог нарушить работоспособность сайта whitehouse.gov, заменив главную страницу сообщением “Hacked by Chinese!”. Ущерб от действия Code Red по всему миру оценивается в миллиарды долларов.
На компьютерах, зараженных Cryptolocker, зашифровывались важные файлы и требовался выкуп. Пользователи, которые заплатили хакерам более 300 миллионов долларов в биткоинах получили доступ к ключу шифрования, остальные потеряли доступ к файлам навсегда.
Троян Sobig.F инфицировал более 2 миллионов компьютеров в 2003 году, парализовав работу авиакомпании Air Canada и вызвав замедление в компьютерных сетях по всему миру. Данный зловред привел к 37,1 миллиардным затратам на очистку, что является одной из самых дорогих кампаний по восстановлению за все время.
Skulls.A (2004) является мобильным трояном, который заражал Nokia 7610 и другие устройства на SymbOS. Вредоносная программа была предназначена для изменения всех иконок на инфицированных смартфонах на иконку Веселого Роджера и отключения всех функций смартфона, за исключением совершения и приема вызовов.
По данным F-Secure Skulls.A вызвал незначительный ущерб, но троян был коварен.
Stuxnet является одним из самых известных вирусов, созданных для кибер-войны. Созданный в рамках совместных усилий Израиля и США, Stuxnet был нацелен на системы по обогащению урана в Иране.
Зараженные компьютеры управляли центрифугами до их физического разрушения, и сообщали оператору, что все операции проходят в штатном режиме.
В апреле 2004 MyDoom был назван порталом TechRepublic “худшим заражением за все время”, на что есть вполне разумные причины. Червь увеличил время загрузки страниц на 50 процентов, блокировал зараженным компьютерам доступ к сайтам антивирусного ПО и запускал атаки на компьютерного гиганта Microsoft, вызывая отказы обслуживания.
Кампания по очистке от MyDoom обошлась в 40 миллиардов долларов.
Червь Netsky, созданный тем же подростком, который разработал Sasser, прошелся по всему миру с помощью вложений электронной почты. P-версия Netsky была самым распространенным червем в мире спустя два года после запуска в феврале 2004 года.
Червь Conficker (известный также как Downup, Downadup, Kido) был впервые обнаружен в 2008 и был предназначен для отключения антивирусных программ на зараженных компьютерах и блокировки автоматических обновлений, который могли удалять угрозу.
Conficker быстро распространился по многочисленным сетям, включая сети оборонных ведомств Великобритании, Франции и Германии, причинив 9-миллиардный ущерб.
Нашли опечатку? Нажмите Ctrl + Enter
За всю жизнь человек способен переболеть таким количеством разных болезней и вирусов, что к старости может всех и не вспомнить. Одни заболевания протекают быстро и незаметно, а вот другие могут покалечить. И на вопрос о том, какой вирус самый опасный, можно назвать несколько десятков.
В переводе с латинского «вирус» означает «яд». Он представляет собой бесклеточный организм, который размножается и живёт только в клетках живых существ. Любой вирус состоит из белковой оболочки, в которую заключены молекулы ДНК и РНК.
Учёным известно более сотни вирусов, различающихся по форме и месту обитания. Они без проблем мутируют и приспосабливаются к особенностям организмов, в которые внедрились. Для вирусов жизнь вне клетки не существует. Микроорганизмы могут вызывать множество разных заболеваний: корь, ветрянку, гепатит, герпес, бешенство, онкоболезни, СПИД.
Все вирусы, которые существуют в природе, можно разделить на антропозные (живут в человеческом организме) и зооантропозные (живут в организме животных). Подцепить тот или другой вирус можно несколькими путями.
Почти все вирусы имеют свои определённые места локации. Так, гепатит В и С попадает в печень; ветрянка распространяется по коже; вирус стафилококка может «на свой вкус» поразить кишечник, горло, сердце и другие жизненно важные органы. Все вирусные инфекции сопровождаются отдельными симптомами, могут по-разному влиять на организм. У каждого своя специфика терапии.
Наша жизнь весьма непредсказуема. Успешный, здоровый и сильный человек уже завтра может стать практически инвалидом, достаточно быть инфицированным самой страшной и неизлечимой болезнью - СПИДом. У многих людей само только слово вызывает ужас и дрожь.
Итак, 10 самых опасных вирусов:
Этот перечень - далеко не все самые опасные вирусы в мире. Это только малая часть, известная человечеству.
Немалую опасность для человека представляют также вирусы, которые поражают животных. Инфекции попадают в людской организм вместе с продуктами питания - молоком, мясом, яйцами. Они способны развить тяжкие, порой неизлечимые болезни, и протекают у людей с осложнениями.
Топ самых опасных вирусов, которые передаются от животных.
Основные меры предосторожности способны уберечь от заболеваний.
О наличии в своём организме инфекций и заболеваний человек может не догадываться достаточно долгое время. Так, инфекции, которые передаются половым путём, часто могут протекать без каких-либо симптомов. В результате при отсутствии постоянного партнёра количество заражённых людей может возрасти.
Все перечисленные инфекции, кроме СПИДа, излечимы, однако оставляют «свой след», поражая внутренние органы и органы малого таза. Одно из самых страшных последствий - бесплодие.
Защитить себя от подобных недугов можно при помощи качественного презерватива, который имеет действительный срок годности. От некоторых болячек помогают противовенерические средства, применённые в первые часы после полового акта. Ими обрабатывают слизистые оболочки половых органов, и шанс заразиться снижается в несколько раз.
Ну и, конечно, лучшая профилактика - постоянный сексуальный партнёр. Следует помнить, что самые опасные вирусы человека не только те, которые заканчиваются летальным исходом, но и все известные вирусы, ведь любое лечение может оказаться и дорогостоящим, и длительным.
Попадая в организм, вирусная инфекция может протекать в двух формах - острой и хронической. Часто болезнь развивается скрытно, когда человек о ней не подозревает и становится носителем (герпес, СПИД).
Пути передачи вирусов самые разные, поэтому нужно быть всегда начеку. Один раз переболев тем или другим недугом, организм может выработать иммунитет (ветрянка, болезнь Боткина). Часто заболевания рецидивируют и возвращаются в паре с серьёзными осложнениями. Иногда облегчить инфекцию или вовсе её избежать помогает вакцинация.
Самым страшным последствием вирусов является поражение внутренних органов, нервной системы и мозга, слизистых оболочек. Некоторые инфекции способны провоцировать онкозаболевания, а самые опасные вирусы в мире нередко заканчиваются летально.
Безусловно, куда безопасней и дешевле для человека провести своевременную профилактику вирусов. Так можно избежать не только дорогостоящего лечения и осложнений со здоровьем, но и спасти жизнь.
Вирусы - одна из древних форм жизни на планете. Их известно более тысячи. Некоторые спокойно существуют рядом с нами, но некоторые могут нанести серьёзный урон здоровью человека. Среди всех инфекций есть и такие, которыми лучше переболеть в детстве. Детские болезни - это самые опасные вирусы для взрослых, особенно для беременных.
То, что дети переносят с лёгкостью, для взрослого человека может стать причиной осложнений. Беременные женщины представляют особую группу риска, ведь инфекция может отразиться не только на организме матери, но и на внутриутробной жизни. Перенесённые во время беременности инфекции вызывают тяжкие пороки и аномалии плода.
Топ болезней, которыми лучше болеть в детстве:
Вирус - это микроорганизм со своим ДНК, который способен жить и размножаться только в другом организме. Компьютерный вирус ничем не отличается от обычного. Он представляет собой специально написанную программу, внедряющуюся в другие программы и файлы и поражающую их.
Компьютерный вирус может сам стереть абсолютно любой файл. Существует несколько признаков заражения:
Нельзя однозначно сказать, какой самый опасный вирус в компьютере, ведь каждый из них наносит вред файлам и программам.
Распространённая пятёрка компьютерных вирусов:
Все вирусы создаются опытными программистами с целью взлома и получения личной выгоды. Однако на каждый яд есть своё противоядие. Самые опасные компьютерные вирусы подлежат «лечению» антивирусными программами или форматированием жёсткого диска.
С целью профилактики следует использовать только лицензионные программы, посещать только проверенные сайты и использовать «чистые» носители.
За свою жизнь человек переносит огромное количество всяких недугов и вирусов. К некоторым у него вырабатывается пожизненный иммунитет, а некоторые могут возвращаться повторно. Уберечь себя от разных болячек поможет правильное питание, личная гигиена и хороший иммунитет. Некоторые самые опасные вирусы попадают к человеку от животных (бешенство, сибирская язва, сальмонеллез), поэтому стоит позаботиться и о них. К примеру, вакцинация зверей снижает риск заболеть инфекцией в несколько раз.
