Віруси - мікробіологія з технікою мікробіологічних досліджень

До групи вірусів, як було зазначено в розділі «Загальна мікробіологія», відносяться мікроорганізми, які так малі, що проходять через фільтри, що затримують звичайних мікробів.
Більше половини інфекційних хвороб людини викликаються вірусами. Настільки ж широко поширені вірусні хвороби серед жівотпих і рослин. Чимало також накопичилося даних, що свідчать про безсумнівну ролі вірусів у виникненні доброякісних і злоякісних новоутворень (пухлин).
Все це робить проблему вірусних захворювань досить актуальною в сучасній вірусології, над якою працюють багато вчених різних спеціальностей: медики, біологи, зоологи, ботаніки та ін.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ВИРУСОВ

Історія відкриття вірусів налічує вже понад півстоліття, і початок її покладено в нашій країні.
У 1892 р російський вчений-ботанік Д. І. Іванівський виявив, що інфекційне початок «мозаїчної хвороби» тютюну, що міститься в тканинному соку хворих рослин, вільно проходить через фільтри, що затримують бактерій, в силу чого фільтрат коли втрачають своєї заразливості і викликає захворювання у здорових рослин. Роботи Д. І. Іванівського поклали початок розвитку нової, області біології і медицини - вірусології, теоретичне і практичне значення якої надзвичайно велике.
Особливо широкі дослідження вірусів почалися після грипозної пандемії 1919-1920 рр., Яка привернула посилену увагу вчених до вірусних інфекцій.
Велика роль у розвитку вірусології належить радянським ученим (Н. Ф. Гамалія, Л. А. Зільбер, М. А. Морозов, Є. М. Павловський, А. А. Смородинцев, В. М. Жданов та ін.).

Загальна характеристика вірусів

Вірусами називаються збудники інфекційних уражень людини, тварин, рослин, бактерій і актиноміцетів, які характеризуються такими особливостями:

1. малими розмірами тіла, обумовленими десятками або сотнями міллімікронов (1 ммк дорівнює 0,001 мк) - прямий наслідок цього є фільтрованість вірусів, т. е. прохідність їх через бактеріальні фільтри;
2. відсутністю клітинної будови;
3. відносної простотою хімічного складу, нерідко включає тільки гідратований білок і специфічну нуклеїнових кислот (ДНК або РНК);
4. своєрідністю обміну речовин, що залежать від обміну речовин клітини, всередині якої паразитують;
5. нездатністю розмножуватися на штучне поживних середовищах;
6. особливим способом розмноження;
7. накопиченням і проходженням певного циклу розвитку в організмі чутливого господаря;
8. малою ефективністю дії на них багатьох антибіотичних і хіміотерапевтичних речовин.

Форма і величина вірусів. Віруси мають різноманітну форму: кулясту, кубовидную, сперматозоідную, коротких або довгих паличок, іноді вигнутих.
Вивчення морфології вірусів стало можливим завдяки застосуванню спеціальних методів забарвлення і винаходу електронного мікроскопа.
М. А. Морозов запропонував метод забарвлення вірусів шляхом обробки їх таніновою солями срібла. При цьому солі срібла нашаровуються на розбухлу після впливу таніну частку вірусу, в результаті чого її розміри збільшуються, і вірус стає видним в звичайний мікроскоп.
Розміри більшості вірусів коливаються в межах від 30 до 100 ммк. Найбільш дрібні віруси мають величину 10-15 ммк. До них відносяться збудники ящура і поліомієліту. Розміри цих вірусів наближаються до розміру великих білкових молекул, наприклад оксигемоглобина. Деякі віруси можуть кристалізуватися в природних умовах внутрішньоклітинної життя і в пробірці. Найбільші віруси людини і тварин, які при спеціальних методах забарвлення стають видимими в мікроскоп, складають групу так званих елементарних тілець (наприклад, збудники віспи і ряду інших захворювань).
Для вимірювання вірусних частинок широко застосовуються не тільки методи мікроскопії, а й методи
фільтрації і центрифугування. Віруси, як зазначено вище, проходять через бактеріальні фільтри. Однак можна підібрати такі фільтри, розміри пор яких виявляються досить малими, щоб затримати віруси. Використовуючи фільтри з порами різного розміру, можна приблизно встановити розміри вірусних частинок. Такі фільтри виготовляють з коллодия, що розчиняється в суміші спирту, ефіру і ацетону (градоколовие мембрани).
Розміри віріонів визначаються також при фотографуванні вірусу в ультрафіолетових променях і за допомогою електронного мікроскопа.
Хімічний склад. До складу вірусів входять білки - нуклеопротеїни, нуклеїнова кислота (ДНК або РНК), вуглеводи, липоиди і метали. У бактеріальних вірусів (бактеріофагів) нуклеїнової кислоти міститься до 50%, у інших вірусів її не більше 10%. Кількість ліпідів теж по-різному. Так, вірус вакцини містить їх 5,8%, вірус грипу 25-44%, арбовіруси 11-50%. Ферменти виявлені у бактеріофагів, вірусу грипу, віспи та ін.
Культивування вірусів. Неможливість вирощування на штучних поживних середовищах є загальною властивістю вірусів. Ось чому лабораторне дослідження вірусних захворювань можливо тільки в спеціально обладнаних лабораторіях. Існують наступні способи культивування вірусів.

1. Культивування вірусів в розвиненому курячому зародку. Техніка цього методу полягає в наступному. Куряче яйце піддають інкубації при 38 ° протягом 6-13 днів. Коли настає розвиток зародка, під шкаралупу яйця шляхом проколу асептически вводять в хоріоналлантоісной порожнину, на хоріоналлантоісной оболонку, жовтковий мішок або в аллантоісную порожнину (рис. 112 і 113) матеріал, що містить вірус. Місце проколу заливають парафіном і яйце поміщають в термостат при 37 ° на 3-4 дні. В результаті вірус розмножується, викликаючи ті чи інші видимі зміни. Наприклад, при зростанні вірусу коров`ячої віспи на хоріоналлантоісной оболонці утворюються білі каламутні плями.
2. Культивування вірусів в культурі тканини. Для виділення багатьох вірусів в даний час широко використовують метод культури тканини.

Мал. 112. Зараження в жовтковий мішок.
1 - хоріоіаллантоісная оболочка- 2 - жовтковий мішок-3 - білок 4 - хоріоналлантоісной порожнина 5 - повітряна камера.
Мал. 113. Зараження в аллантоісную порожнину.
1 - повітряна камера- 2 - жовтковий мішок-3 - білок 4 і 6 - хоріоналлантоісной порожнина 5 - зародок.
Особливо поширені одношарові культури, які отримують з ембріона людини, курки, тканини нирок і серця мавп ціномольгус (СОЦ), впливаючи на тканини розчином теплого трипсину. Цей розчин роз`єднує клітини тканини, зберігаючи у них здатність до розмноження. Клітинам для зростання поза організмом потрібні самі різні поживні речовини. Тому клітинну суспензію, ретельно відмиту фосфатно-буферним розчином, змішують з живильним середовищем. Розрізняють: 1) природні поживні середовища, що складаються з сироватки тварин, ембріонального екстракту і сольового розчину Хенкса і 2) синтетичні живильні рідини, наприклад, середа Паркера, яка містить 19 амінокислот, ряд вітамінів, пуринів і пентози.
Отриману трипсінізірована клітинну суспензію з живильним середовищем наливають в пробірки з уплощенной стороною, чашки Гейденрейха-Петрі, плоскодонні колби, матраци і ставлять в термостат. Шар клітин з`являється через 3-7 днів.
Культури тканин отримують також з перевіваемих в лабораторних умовах штамів клітин злоякісних пухлин (штам HeLa - клітини раку шийки матки жінки, на ім`я Helen L. і штам Нер-2, виділений від хворого на рак гортані). Ці клітини через 4-5 днів дають суцільний ріст по стінці пробірок або по дну чашок або колб.
Одношарову культуру промивають фосфатно-буферним розчином і на неї наносять стерильно матеріал, що містить вірус. Можливість бактеріального забруднення (що призводить до припинення росту і загибелі клітин) виключається додаванням в культуру клітин антибіотиків, які не впливають на зростання вірусів. Пробірки, колби з посівами закривають гумовими пробками, що забезпечує збереження вуглекислого газу, що підтримує нейтральну реакцію середовища. Гумові пробки не повинні стосуватися живильної рідини. Посіви ставлять в термостат (пробірки майже в горизонтальному положенні) при 37 °. Розмноження вірусу в культурі тканини відбувається в різні терміни (в залежності від властивостей вірусу і його кількості в досліджуваному матеріалі, а також від виду культури тканини).
Про наявність вірусу в засіяному матеріалі судять по так званому цитопатогенну дію. Пласти заражених клітин відвалюються від стінок пробірки або колби. Під мікроскопом ясно видно дегенеративні зміни в клітинах. У поживні середовища додають індикатор, який дозволяє неозброєним оком виявити розмноження вірусу. Якщо колір індикатора не змінився, то це буде свідчити про припинення обміну в відмираючих клітинах, і тоді pH середовища не зміниться. У культурах тканин, не заражених вірусу ми, під впливом продуктів обміну речовин клітин pH середовища змінюється в кислу сторону, показником чого є пожовтіння фенолрот, доданого в середу. Віруси можуть викликати утворення включень, як всередині цитоплазми, так і внутріядерні.
Культивування вірусів можна проводити в присутності переживають тканин. У стерильну пробірку поміщають свежеполученной нирку кролика або курки і сюди ж асептично вносять рідина, що містить вірус (без домішки бактерій). Потім додають стерильну рідину Тироде і сироватку кролика. Вміст пробірки ретельно перемішують, розливають по чашках Карреля і вирощують в термостаті при 37 ° протягом 4-7 днів.
Стійкість вірусів. При температурі вище 100 ° инактивируются все віруси. При менш високій температурі вони проявляють різну життєздатність. До низьких температур віруси нечутливі. Вірусні суспензії при температурі -70 ° можуть зберігатися роками. Концентровані сонячні промені, так само як ультрафіолетове опромінення, надають інактивує дію на віруси. Розсіяне сонячне світло діє менш активно. Кислоти, луги, фенол, формалін, марганцевокислий калій і ін. Інактивують віруси. Однак в 0,5% розчині фенолу вірус сказу зберігає життєздатність до 3 місяців.
Деякі віруси, інактивовані формаліном, залишаються імуногенними, що дозволило використовувати формалін для отримання вакцин. Добрими дезінфікуючими засобами є 3-5% розчин лізолу, мило і мильні розчини. Тривало зберігаються у висушеному стані віруси сказу, віспи, герпесу, грипу, кору та ін. Багато віруси стійкі до гліцерину.
Сприйнятливість до вірусів. Для деяких вірусів коло сприйнятливих тварин дуже широкий, наприклад для вірусу сказу, віспи і т. Д. Для інших він значно вужчий. Часто даний вірус вражає тільки який-небудь вид тварин (наприклад, вірус чуми свиней патогенен тільки для свиней).
Шляхи поширення і виділення вірусів. Основний шлях поширення вірусів в організмі - гематогенний (через кров), і кров у той чи інший проміжок часу може містити велику кількість вірусу. Для деяких нейротропних вірусів приймається і інший шлях поширення - по нервах.
Деякі віруси виділяються через носоглотку або з сечею та калом. Слина тварини, хворої на сказ, вкрай заразлива. Вірус грипу легко вдається виявити в дихальних шляхах. Вірус поліомієліту можна знайти в змивах з носоглотки і в екскрементах хворих.
Антигенні властивості і імунітет. Віруси, як і інші мікроорганізми, мають антигенні і іммунногенность властивостями.
При вірусних хворобах, як і при бактеріальних, захворювання залишає після себе імунітет різної напруженості і тривалості в залежності від характеру інфекції. Так, при сказі, віспі, чумі свиней створюється стійкий і тривалий імунітет, іноді до кінця життя, грип залишає короткочасний імунітет. Більшість же вірусних захворювань залишає після себе тривалий імунітет.
Антитіла, агглютинирующие, преципитирующие, комллементсвязивающіе і нейтралізують вірус, описані при ряді вірусних інфекцій.
При вірусних хворобах, як і при бактеріальних, можна викликати штучний імунітет профілактичними щепленнями як живого, так і убитого вірусу.
В даний час встановлено, що противірусний імунітет має ряд своєрідних особливостей. Наприклад, природна несприйнятливість до вірусів, а також імунітет після перенесення деяких вірусних захворювань не пов`язані ні з антитілами, ні з фагоцитозом.
Велика захисна роль при вірусних захворюваннях таких природних факторів імунітету, як інтерферон (речовина білкової природи, що виділяється клітиною при взаємодії з маловірулентние вірусом), інгібітори - що містяться в слині і крові людини. Таким чином, механізм противірусного імунітету потребує подальшого вивчення.
Епідеміологія. В даний час налічується понад 35 інфекцій людини з встановленої вірусною етіологією. Виникнення вірусних захворювань, їх поширення та згасання підпорядковані тим же закономірностям, які відомі для інфекцій бактеріальної або протозойной природи.
Деякий своєрідність в епідеміології вірусних хвороб людини можна бачити в порівняно малому значенні кишечника як місця локалізації інфекції і в тих особливостях, які обумовлені загальною властивістю всіх вірусів - їх внутрішньоклітинних паразитизмом. Останнє визначає велике поширення прихованих, латентних форм інфекції або вирусоносительства. Факт тривалого вірусоносійства доведений при багатьох вірусних хворобах (наприклад, при герпесі, поліомієліті, інфекційної анемії коней).
Вірусні хвороби можуть передаватися:
а) крапельно-аерогенним шляхом (грип, віспа, кір) -
б) контактним шляхом (венерична лімфогранульома, бородавки) -
в) трансмісивним шляхом (енцефаліти, москітна лихоманка) -
г) аліментарним шляхом (поліомієліт, гепатит).
Лабораторна діагностика. Для діагностики вірусних захворювань застосовують.

1. Мікроскопічна (вірусоскопіческое) дослідження. Великі віруси у вигляді елементарних тілець визначаються під звичайним мікроскопом, дрібні - в електронному. Широко застосовується дослідження гістологічних зрізів уражених тканин для виявлення характерних включень усередині клітин, наприклад, тільця Негрі при сказі.
2. Посів досліджуваного матеріалу в культуру тканини або в що розвивається курячий ембріон.
3. Серологічне дослідження. Постановка реакції гальмування гемаглютинації, зв`язування комплементу та реакції нейтралізації вірусу,
4. Біологічний метод. Зараження досліджуваним матеріалом сприйнятливих тварин. Цей метод застосовується для накопичення вірусу і для виявлення тих специфічних змін, які відбуваються в організмі експериментальної тварини.

Профілактика і лікування. Лікування вірусних захворювань - найбільш важка і малоразработанних область вірусології.
Профілактика вірусних інфекцій зводиться до наступного:

1. загальні санітарно-гігієнічні заходи;
2. боротьба з переносниками вірусних інфекцій;
3. специфічні заходи (вакцинація і серопрофілактика).

Вакцинація застосовується з метою попередження захворювань, схильних до епідемічного розповсюдження (наприклад, при віспі).
Противірусні вакцини являють собою найчастіше або суспензія тканин або органів інфікованої тварини, або суспензію тканин курячого зародка, зараженого інактивованих фенолом або формаліном вірусом. Формалінові вакцини знайшли практичне застосування для попередження весняно-літнього, японського, кінського енцефаліту і грипу. Найкращими є живі вакцини, в яких вірус не инактивирован, але настільки видозмінив свої первинні властивості (вірулентність), що втратив інфекціозность, зберігши імуногенність. В даний час застосовуються такі живі вакцини: Протівооспенная, вакцина проти жовтої лихоманки, сказу, поліомієліту, грипу, кору.
Для профілактичних цілей іноді користуються специфічною сироваткою (наприклад, при кору). Вакцинотерапія і хіміотерапія вірусних захворювань в силу малої ефективності не знаходять широкого застосування.
Класифікація вірусів. Є кілька класифікацій вірусів. За місцем проживання в організмі господаря віруси діляться на чотири групи: віруси бактерій, рослин, комах і віруси тварин.
За спорідненості (тропізму) до певних тканин в людському організмі розрізняють наступні віруси.

1. Нейротропні, що вражають центральну нервову систему (вірус сказу, віруси енцефалітів).
2. Дермотропні, що викликають ураження шкіри і слизових оболонок (вірус віспи, вірус ящура і ін.).
3. Пневмотропні, що викликають ураження органів дихання (вірус грипу, аденовіруси та ін.).
4. Пантропние - віруси, тропізм яких не завжди ясно виражений (вірус епідемічного паротиту, вірус жовтої лихоманки та ін.).

Але такий розподіл вважається умовною, так як тропізм вірусів може змінюватися під впливом середовища проживання.
Основні групи вірусів людини.
РНК-coдержащіе віруси

1. ортоміксовіруси:

Відео: На нараді ООН в Женеві презентував російську вакцину від Ебола

вірус грипу

1. параміксовіруси:

а) парагріппозние віруси,
б) вірус паротиту,
в) вірус кору (можливо)

1. Рабдовіруси: вірус сказу
2. ентеровіруси:

а) вірус поліомієліту,
б) віруси Коксакі і ECHO,
в) вірус ящура

1. Арбовіри:

а) вірус весняно-літнього кліщового енцефаліту,
б) вірус лихоманки паппатачи
ДНК-coдержащіе віруси

1. аденовіруси
2. поксвирусов:

а) вірус натуральної віспи

1. герпесвіруси:

а) вірус вітряної віспи,
б) вірус оперізуючого герпесу

1. паповавіруси

ортоміксовірусів

Віруси, що входять в цю групу, відрізняються тропизмом до мукопротеідной субстанцій, звідси і назва всієї групи.
Міксовіруси культивуються в культурах тканини або курячому ембріоні і викликають у людини переважно захворювання верхніх дихальних шляхів.