Респираторные аденовирусы
Первые представители семейства аденовирусов были выделены в 1953 г. У. Роу [и др.] из миндалин и аденоидов детей, в связи с чем и получили такое название. Семейство Adenoviridae разделяется на два рода: Mastadenovirus – аденовирусы млекопитающих, он включает аденовирусы человека (41 серовариант), обезьян (24 сероварианта), а также крупного рогатого скота, лошадей, овец, свиней, собак, мышей, земноводных; и Aviadenovirus – аденовирусы птиц (9 серовариантов).
Аденовирусы лишены суперкапсида. Вирион имеет форму икосаэдра – кубический тип симметрии, его диаметр 70 – 90 нм. Капсид состоит из 252 капсомеров диаметром 7 – 9 нм. Группы из 9 капсомеров образуют 20 равносторонних граней (180 капсомеров), а по их углам расположены 12 вершин, состоящих из 6 капсомеров (72 капсомера). Поскольку каждый из 180 капсомеров соседствует с шестью другими, он называется гексоном (рис. 86б). В свою очередь гексон состоит из трех субъединиц с м. м. 120 кД. Каждый из 12 вершинных капсомеров соседствует с пятью, поэтому он называется пентоном. Двенадцать вершинных капсомеров икосаэдра несут нитчатые выступы (фибры) длиной 8 – 30 нм, заканчивающиеся головкой диаметром 4 нм. В сердцевине вириона расположен дезоксирибонуклеопротеид, состоящий из молекулы двунитевой геномной ДНК (20 – 25 МД), с 5'-концами обеих нитей которой ковалентно связан терминальный белок (55 кД), и двух основных белков: VII (18 кД) и V (48 кД). Дезоксирибонуклеопротеид представляет собой структуру из 12 петель, вершины которых направлены к основаниям вершинных капсидов, поэтому сердцевина вириона на срезе имеет форму цветка (рис. 86а). На наружной поверхности располагается белок V. Кроме того, в сердцевине находятся белки VI и X. Геном аденовирусов представлен двунитевой линейной ДНК с м. м. 19 – 24 МД. Нити ДНК фланкированы терминальными инвертированными повторами, позволяющими формировать кольцевые молекулы. С 5'-концами обеих нитей ковалентно связан гидрофобный терминальный белок, который необходим для инициации репликации ДНК. Количество генов в молекуле ДНК точно не установлено. У аденовирусов человека на долю белков приходится 86 – 88 % от массы вириона. Общее число их, вероятно, более 30, а м. м. варьирует от 5 до 120 кД. Белки обозначают римскими цифрами, охарактеризованы из них II – XIII. В настоящее время в геноме аденовирусов выделено четыре области ранней транскрипции Е1, Е2, Е3, Е4 и не менее 5 областей поздней – L1, L2, L3, L4, L5.
Продукты Е1 угнетают транспорт клеточных мРНК в цитоплазму и их трансляцию. Область Е2 кодирует синтез ДНК-связывающего белка, который играет важную роль в репликации вирусной ДНК, экспрессии ранних генов, в контроле сплайсинга и сборке вирионов. Один из поздних белков защищает аденовирусы от действия интерферона. К числу главных продуктов, кодируемых поздними генами, относятся белки, формирующие гексоны, пентоны, сердцевину вириона, и неструктурный белок, который выполняет три функции: а) участвует в образовании гексоновых тримеров; б) осуществляет транспорт этих тримеров в ядро; в) участвует в формировании зрелых вирионов аденовируса. В составе вириона выявлено не менее 7 антигенов. Антиген А (гексон) является группоспецифическим и общим для всех аденовирусов человека. По антигену В (основание пентона) все аденовирусы человека подразделяются на три подгруппы. Антиген С (нити, фибры) является типоспецифическим. По этому антигену все аденовирусы человека делятся на 41 серовариант. Все аденовирусы человека, кроме серовариантов 12, 18 и 31, обладают гемагглютинирующей активностью, которая опосредуется пентоном (вершинным капсомером). Для идентификации серовариантов аденовирусов Л. Розеном в 1960 г. была предложена РТГА.
Рис. 86
а – схема строения вириона (по А. Г. Букринской, 1986); б – модель аденовируса.
Римскими цифрами обозначены основные белки вириона; в центре – дезоксирибонуклеопротеид, содержащий вирусный геном
Жизненный цикл аденовирусов при продуктивной инфекции складывается из следующих этапов:
1) адсорбция на специфических рецепторах клеточной мембраны с помощью головки фибров;
2) проникновение в клетку с помощью механизма рецепторопосредованного эндоцитоза, сопровождающегося частичным «раздеванием» в цитоплазме;
3) окончательная депротеинизация генома у ядерной мембраны и проникновение его в ядро;
4) синтез ранних мРНК с помощью клеточной РНК-полимеразы;
5) синтез ранних вирусспецифических белков;
6) репликация геномной вирусной ДНК;
7) синтез поздних мРНК;
8) синтез поздних вирусных белков;
9) морфогенез вирионов и выход их из клетки.
Процессы транскрипции и репликации происходят в ядре, процесс трансляции – в цитоплазме, откуда белки транспортируются в ядро. Морфогенез вирионов также происходит в ядре и носит многоступенчатый характер: вначале полипептиды собираются в мультимерные структуры – фибры и гексоны, затем формируются капсиды, незрелые вирионы и, наконец, зрелые вирионы. В ядрах инфицированных клеток вирионы нередко образуют кристаллические скопления. На поздних стадиях инфекции в ядрах накапливаются не только зрелые вирионы, но и незрелые капсиды (без ДНК). Выход вновь синтезированных вирионов сопровождается разрушением клеток. Из клетки, в которой синтезируется до миллиона новых вирионов, выходят далеко не все они. Остающиеся вирионы нарушают функции ядра и вызывают дегенерацию клеток.
Помимо продуктивной формы инфекции, аденовирусы могут вызывать абортивную инфекцию, при которой репродукция вируса резко нарушена на ранней или более поздней ее стадии. Кроме того, некоторые сероварианты аденовирусов человека способны индуцировать злокачественные опухоли при инокуляции различным грызунам. По своим онкогенным свойствам аденовирусы разделяют на высокоонкогенные, слабоонкогенные и неонкогенные. Онкогенные способности находятся в обратной зависимости от содержания Г – Ц пар в ДНК аденовирусов. Основным событием, которое приводит к трансформации клеток (в том числе в их культурах), является интеграция вирусной ДНК в хромосому клетки-хозяина. Молекулярные механизмы онкогенного действия аденовирусов остаются неясными.
Онкогенными свойствами в отношении человека аденовирусы не обладают.
Аденовирусы не размножаются в куриных эмбрионах, но хорошо размножаются в первично-трипсинизированных и перевиваемых культурах клеток различного происхождения, вызывая характерный цитопатический эффект (округление клеток и образование из них гроздевидных скоплений, мелкоточечная дегенерация).
По сравнению с другими вирусами человека аденовирусы несколько более устойчивы во внешней среде, не разрушаются жирорастворителями (нет липидов), не погибают при температуре 50 °C и при рН 5,0 – 9,0; хорошо сохраняются в замороженном состоянии.
Особенности эпидемиологии. Источник инфекции – только больной человек, в том числе со скрытой ее формой. Заражение происходит воздушно-капельным, контактно-бытовым путем, через воду в плавательных бассейнах и фекально-оральным путем. В кишечник вирус может проникать и через кровь. Заболевания верхних дыхательных путей и глаз вызывают сероварианты 1 – 8, 11, 19, 21. Сероварианты 1, 2, 3, 12, 18, 31, 40 и 41 вызывают гастроэнтериты у детей от 6 мес. до 2 лет, мезентеральный аденит. Сероварианты 1, 2, 5, 6 часто обнаруживаются при латентных формах инфекции.
Нет данных о способности аденовирусов животных вызывать заболевания у людей, и, наоборот, аденовирусов человека – у животных. Аденовирусы вызывают спорадические заболевания и локальные эпидемические вспышки. Самая крупная вспышка в нашей стране охватила 6000 человек.
Особенности патогенеза и клиники. Инкубационный период 6 – 9 дней. Вирус размножается в эпителиальных клетках верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз. Может проникать в легкие, поражать бронхи и альвеолы, вызывать тяжелую пневмонию; характерное биологическое свойство аденовирусов – тропизм к лимфоидной ткани.
Аденовирусные заболевания можно характеризовать как лихорадочные с катаральным воспалением слизистой оболочки дыхательных путей и глаз, сопровождающиеся увеличением подслизистой лимфоидной ткани и регионарных лимфатических узлов. Чаще всего они протекают в виде тонзиллита, фарингита, бронхита, атипичной пневмонии, гриппоподобного заболевания, в форме фаринго-конъюнктивальной лихорадки. Конъюнктивит в одних случаях сопровождает аденовирусное заболевание, в других – основной симптом его.
Таким образом, для аденовирусных заболеваний характерно преобладание респираторного, конъюнктивального или кишечного синдрома. Вместе с тем вирус способен вызывать латентную (бессимптомную) или хроническую инфекцию с длительным персистированием в тканях миндалин и аденоидов.
Постинфекционный иммунитет длительный, стойкий, но типоспецифический, перекрестного иммунитета нет. Иммунитет обусловлен вируснейтрализующими антителами и клетками иммунной памяти.
Лабораторная диагностика. 1. Выявление вирусных антигенов в пораженных клетках с помощью методов иммунофлуоресценции или ИФМ. 2. Выделение вируса. Материалом для исследования служат отделяемое носоглотки и конъюнктивы, кровь, испражнения (вирус удается выделить не только в начале болезни, но и на 7 – 14-й ее день). Для изоляции вируса используют первично-трипсинизированные культуры клеток (в том числе диплоидные) эмбриона человека, которые чувствительны ко всем серовариантам аденовирусов. Вирусы обнаруживают по их цитопатическому эффекту и с помощью РСК, так как все они обладают общим комплементсвязывающим антигеном. Идентификацию производят по типоспецифическим антигенам с помощью РТГА и РН в культуре клеток. 3. Выявление нарастания титра антител в парных сыворотках больного с помощью РСК. Определение нарастания титра типоспецифических антител осуществляют с эталонными сероштаммами аденовирусов в РТГА или РН в культуре клеток.
Специфическая профилактика. Против некоторых серовариантов аденовирусов получены живые иммуногенные пероральные вакцины, но они широкого применения не получили.
