Вирусные заболевания

Вирусные заболевания

Вирусы как возбудители заболеваний человека, животных, растений и микроорганизмов известны с глубокой древности. Найден папирус с описанием оспы, бушевавшей в Древнем Египте около 4000 лет до н. э. Исследования древнеегипетских мумий и изображений жрецов на стенах храмов и гробниц показали, что за 3500 лет до н. э. в Древнем Египте и в Сирии люди болели полиомиелитом (детским параличом). Одна из вспышек этой болезни была описана древнегреческим врачом Гиппократом в IV веке до н. э. Клиническую картину бешенства описали в свое время Демокрит (V в. до н. э.) и Аристотель (IV в. до н. э.).

В прошлые века вирусные инфекции носили характер опустошительных эпидемий и пандемий, охватывавших обширные территории Земли. В истории нашей страны, например, не раз случались повальные эпидемии оспы. В XIII веке в Москве оспа уничтожила почти 80 % населения. В эпоху Средневековья в одной только Европе ежегодно от эпидемий умирали 1,5-2 млн человек.

Заболевания вирусной природы широко распространены и в настоящее время. Среди детских болезней частой является корь. В мире от кори ежегодно погибают тысячи детей. В странах с жарким климатом наиболее частой причиной детской смертности на первом году жизни являются ротавирусные гастроэнтериты (желудочно-кишечные заболевания).

Характер эпидемий, повторяющихся из года в год, носят многие болезни вирусной природы: грипп, ОРВИ (острые респираторные вирусные инфекции), гепатит, краснуха, полиомиелит, клещевой энцефалит, свинка (эпидемический паротит), корь, бешенство, желтая лихорадка, оспа, СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита) и др.

Вирусы не только вызывают инфекционные болезни, но и могут быть причиной возникновения доброкачественных и злокачественных опухолей, а также злокачественных заболеваний крови (лейкозов). Вирусные заболевания встречаются не только у людей, но и у животных и растений.
У животных серьезными вирусными болезнями являются ящур и лейкоз у крупного рогатого скота, инфекционная анемия – у лошадей, рожистое воспаление – у свиней, чума – у птиц и свиней, миксоматоз – у кроликов, грипп – у млекопитающих и птиц, вирусная вертячка – у овец, чумка – у плотоядных. Вирусные заболевания наносят большой ущерб животноводству. Например, вирус ящура, распространяясь со скоростью цепной реакции, способен нанести ущерб животноводству в масштабе целой страны. Подобная катастрофа наблюдалась в конце 2000 года в Великобритании, где в целях борьбы с эпидемией ящура за считанное количество дней были уничтожены весь крупный рогатый скот и все поголовье овец. При этом государство и фермеры понесли колоссальные убытки.

У растений вирусное заражение вызывает опухолевые разрастания, задержку роста, морщинистость и карликовость побегов и листьев, нарушение окраски цветков (например, желтую полосатость на побегах и цветках тюльпанов). Вирусные болезни картофеля, огурцов, томатов, ячменя, гороха и других растений существенно снижают их урожайность.

Вирусные заболевания у растений: 1 – полосатость цветков у тюльпана; 2 – стрик у томата; 3 – белая мозаика у огурца

СПИД – вирусное заболевание

В 1981 году появилось новое, ранее не известное науке заболевание, получившее название «синдром приобретенного иммунодефицита» (сокращенно СПИД). При этой болезни человек теряет ту часть иммунной системы организма, которая связана с Т-лимфоцитами крови, обеспечивающими клеточный и гуморальный иммунитет. В 1983 году был открыт вирус, названный ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), вызывающий заболевание СПИДом. Вирус ВИЧ, поражающий Т-лимфоциты, относится к группе ретровирусов. Это РНК-содержащий вирус.

Размер отдельной частицы ВИЧ, то есть его вириона, достигает 100 – 140 нм. Вирион имеет округлую форму. Под электронным микроскопом он выглядит как многолепестковый цветок. Внутри вириона находятся две молекулы РНК, окруженные белковой оболочкой – капсидом. Рядом с молекулами РНК находятся специфические белки-ферменты (транскриптаза ВИЧ), трансформирующие РНК вириона в ДНК хозяина. Вирион имеет суперкапсид – двухслойную мембрану, построенную из мембраны клетки-хозяина. Снаружи на мембране располагаются особые белки – гликопротеиды (то есть сложные соединения углевода и белка), главной функцией которых является присоединение вириона СПИДа к клеточной поверхности клетки-хозяина.

Схема вириона вируса СПИДа: 1 – специфические белки вируса; 2 – гликопротеиды вируса; 3 – мембрана, «украденная» у клетки-хозяина; 4 – молекулы РНК в белковой оболочке; 5 – молекулы белка, трансформирующего РНК в ДНК

Вирион ВИЧ инфицирует первоначально Т-лимфоциты (особые лейкоциты, которые, размножаясь в селезенке и лимфатических узлах, выполняют иммунные функции). Затем в патологический процесс вовлекаются все клетки кроветворных органов (селезенки, костного мозга), лимфатических узлов, легких, некоторые клетки нервной системы, соединительной ткани, эпителиальные клетки кишечника, клетки мозга.

Кульминационный этап развития СПИДа – сборка вирусных частиц в клетке-хозяине и выход потомства вирионов из инфицированной клетки. Сборка происходит на плазматической мембране лимфоцита, откуда образовавшиеся частицы отпочковываются и внедряются вновь в незараженные клетки. Характерно, что у вируса СПИДа этот процесс протекает очень быстро: за пять минут на одной лимфоцитарной клетке может образоваться до 5000 новых вирусных частиц.

Хотя вирус, вызывающий СПИД, обнаруживается в секретах человеческого тела – слюне, слезах, молоке, нет доказательств фактов его передачи при бытовом контакте. ВИЧ-инфекция привносится в организм преимущественно в результате сексуальных контактов с зараженными людьми, а также при внутривенном введении наркотиков и нарушении санитарных норм во время переливания крови. Известны случаи заражения детей в процессе родов и при грудном кормлении молоком матери.

В настоящее время количество ВИЧ-инфицированных людей на планете массово нарастает. Пять африканских стран (Замбия, Зимбабве, Малави, Руанда и Уганда) лидируют по масштабам пандемии СПИДа. Там инфицировано 7–9% населения (в том числе большое количество детей), а в крупных городах – более 25 %.

В России последние годы также наблюдается рост ВИЧ-инфицированного населения. Преобладающее число зараженных составляет молодежь. Проблема борьбы с вирусом СПИДа остается одной из главных проблем общества, здравоохранения и науки вирусологии.
Ученым – вирусологам, генетикам, медикам, селекционерам, бактериологам, биохимикам, молекулярным биологам и другим специалистам предстоит еще многое сделать для изучения природы вирусов во всем их разнообразии, чтобы уберечь живые существа от болезней и гибели.

Защита от вирусов

Вирусология – это наука о вирусах, изучающая их строение, биохимию, систематику и значение. При этом главной ее задачей является не только обнаружение новых, ранее не исследованных возбудителей болезней человека, животных и растений, но и определение способов борьбы с вирусами и профилактика заражения ими.

Такие примеры уже имеются в истории человечества. Один из них – когда в конце XVIII века (1798) английский сельский врач Эдвард Дженнер применил на практике средство для защиты от страшного инфекционного заболевания – оспы. Своим изобретением Э. Дженнер положил начало массовому применению прививок методом вакцинации (от лат. vacca – корова). Это название не было случайным, так как содержимое для прививки бралось из оспенной пустулы (болячки) у доярки, заразившейся коровьей оспой.

Достижения вирусологии

Время рождения современной вирусологии – 50-е годы XX века, когда была создана вакцина против полиомиелита. К началу 60-х годов во всем мире уже было вакцинировано несколько сотен миллионов детей. В результате заболеваемость полиомиелитом во всех странах сразу же резко снизилась.

В середине ХХ века в вирусологии произошли и другие важные события, обеспечившие бурное развитие этой научной области. Прежде всего следует назвать разработку методов непрерывного культивирования штаммов живых человеческих клеток in vitro. Так была найдена биологическая система для выращивания вируса в больших количествах и для изучения, и для массового производства вакцины.

Кроме того, в 50-е годы в научную практику вошел электронный микроскоп с огромной разрешающей способностью. Это позволило вирусологам изучать морфологическую и химическую структуру вирусов, механизмы их размножения и взаимодействия с клеткой-хозяином. В эти же годы вирусология обогатилась фундаментальными исследованиями из смежных областей – цитологии, молекулярной биологии и генетики. Все это ускорило процесс накопления научных фактов, открытие новых, ранее неизвестных вирусов – возбудителей различных болезней.

Проблемы вирусологии

Перед вирусологией в настоящее время стоит еще много нерешенных задач. Первоочередная из них – найти доступные (дешевые и массовые) и эффективные средства борьбы с такими сложными и опасными заболеваниями, как СПИД, лейкозы и рак у человека, вирусные болезни у растений и животных (например, «птичий грипп»).

Другая чрезвычайно важная задача, стоящая перед вирусологией, – создание препаратов длительного и профилактического действия, защищающих организм от инфекции. Эта задача не столь проста, как кажется, поскольку вирусы, будучи живыми существами, подвержены постоянной наследственной изменчивости и эволюции. Следовательно, то вещество, которое какой-то период было защищающим средством, спустя некоторое время вследствие изменчивости данного вируса оказывается бессильным, и вместо заготовленной заранее вакцины нужно срочно создавать новую.

Третья задача, не менее значимая, чем первые две, – это выяснение роли скрытых вирусных инфекций и вирусоносительства. Известно, что некоторые вирусы инфицируют клетки хозяина и размножаются в них, не вызывая у него симптомов заболевания. Механизм скрытого инфицирования присущ многим группам вирусов, в том числе и оспы. Распознавание вирусоносительства очень важно и для самого инфицированного организма, и для окружающих.

Большое научное и практическое значение имеет еще одна проблема вирусологии, непосредственно связанная с биотехнологией, – это использование способности некоторых видов вирусов встраиваться в ДИК клетки и тем самым изменять свойства ее генотипа. Такой тип взаимодействия вируса и клетки называют интегративным или вирогенией.

Схема возникновения вирогении с ДНК-содержащим вирусом: 1 – автономная ДНК вируса; 2 – ДНК клетки-хозяина; 3 – интегрированная ДНК вируса (провирус); 4 – информационная РНК вируса

Исследование возможностей вирогении очень важно для решения задач генной инженерии, где вирусы применяются с целью создания in vitro новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине и синтезировать в ней нужные для человека соединения.
Решение этих важных научных и практических задач может идти еще более успешно, если вирусология расширит свой поиск новых видов вирусов, изучение их биологии, экологии и взаимодействий с хозяевами; продолжит исследование молекулярной эволюции вирусов, уточнение системы видов, родов и семейств царства вирусов и т. д. Все это имеет большое практическое значение для человечества и для природы в целом.

Бомбардировка бешенства

Как работает российская программа вакцинирования диких животных с воздуха

Ученые атакуют пока неизлечимую вирусную инфекцию бешенства с двух сторон. Молекулярные биологии создают ДНК-вакцину против вируса бешенства. Зоологи массово вакцинируют диких животных — природных носителей вируса путем массового разбрасывания приманки с вакциной в местах их обитания.

Летальность при заражении вирусом бешенства у человека — 100%. Единственный способ спасения — своевременная вакцинация. Сейчас ведутся работы по созданию ДНК-вакцин от бешенства как для человека, так и для животных. Животных тоже надо лечить, потому что человек всего лишь промежуточный и случайный хозяин вируса при его циркуляции в природе, а без ликвидации природных очагов вируса борьба с бешенством будет бесконечной.

134 года назад впервые пациенту, укушенному бешеной собакой, была введена вакцина на основе препарата мозга зараженного кролика. Это был большой риск для уже знаменитого ученого Луи Пастера, опыты на животных были в самом разгаре, и гарантировать исход вакцинации человека не мог никто. Ясно было только одно — без лечения укушенный ребенок умрет. Вакцина сработала, это стало выдающимся событием в медицинской науке. Пастер был удостоен беспрецедентных почестей, стал членом академий, кавалером более 200 орденов разных стран мира, в его институте проходили вакцинацию тысячи пациентов ежегодно.

Сложно поверить, но и спустя столько лет человечество все еще находится под угрозой страшного заболевания. Несмотря на ежегодную вакцинацию более 15 миллионов человек, потенциальную угрозу этот вирус несет для 3,3 млрд человек в 100 странах мира. 99% случаев заболевания связаны с укусами больных собак, но источником заражения могут быть и другие плотоядные (кошки, ежи и др.), в некоторых регионах мира переносчиком заболевания могут стать летучие мыши.

Для человека нет спасения, если уже появились симптомы заболевания. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из-за отсутствия лечения ежегодно от бешенства погибает до 60 тыс. человек, 40% из них — дети в возрасте от 5 до 15 лет.

Вирус бешенства относится к роду Lyssavirus семейства Rhabdoviridae. Помимо вируса бешенства другие 11 представителей этого рода тоже вызывают прогрессирующий энцефалит. Можно считать бешенство энцефалитом, вызываемым лиссавирусами, а вирус бешенства — основным вирусным видом этого рода.

Заражение обычно происходит через повреждение кожи после царапины или укуса зараженным животным. Вирус содержится в его слюне. В зависимости от удаленности места укуса от основных нервных окончаний, от количества попавшего в рану вируса период скрытого развития заболевания занимает от недели до года, в среднем три месяца, особенно опасны укусы в область головы и шеи.

Вирус распространяется по нервной системе, организм не вырабатывает к нему антитела, и заражение невозможно диагностировать на ранней стадии. Разработаны эффективные способы определения вируса только на стадии клинических его проявлений и при посмертном обследовании.

Но бешенство отличается от многих других инфекций тем, что вакцинация оказывается эффективной после заражения: вирус распространяется по организму скрытно, неуклонно, но очень медленно.

Более века продолжается совершенствование вакцин против бешенства — антирабических, как их называют ученые. Первой из них стала вакцина на основе тканей мозга зараженных кроликов. В ходе опытов на животных очень быстро пришло понимание, что перед инъекцией пациенту вирус должен быть убит. Ткани высушивались в парах щелочи, проходила «пастеризация» препарата, после которой антитела к вирусу вырабатывались, но заражать клетки он уже не мог.

До сих пор миллионы людей получают вакцину этого типа. Она опасна своими побочными эффектами, поскольку кроме вируса бешенства содержит остатки тканей животного, что может вызвать аллергическую реакцию. Но такая вакцина проста в производстве и относительно дешева. ВОЗ рекомендует в ближайшее время отказаться от вакцин этого типа и перейти на работу с вакцинами, полученными из культуры тканей.

География бешенства

В 1956 году было предложено выращивание вируса в тканях эмбриона утки, а к концу 1960-х годов развитие методов культивирования тканей позволило размножать вирус в биореакторе, что значительно повысило чистоту препарата и снизило побочные эффекты.

Сейчас на рынке предлагаются препараты на основе разных штаммов вируса, полученные в разных культурах клеток. Главное условие: все они должны отвечать стандартам по иммуногенной активности: не менее 2,5 международных единиц в разовой дозе для внутримышечного введения.

Бешенство в России

В России за медицинской помощью после нападения животных обращаются от 250 тыс. до 450 тыс. человек в год. Все группы риска проходят постэкспозиционную (профилактическую) вакцинацию, причем в связи с опасностью заболевания без ограничения для детей, беременных женщин и людей с иммунодефицитом.

Несмотря на это, в России с начала этого века регистрируется от четырех до 22 смертей от бешенства в год. Потребность России в антирабической вакцине оценивается в 1,5 млн доз, срок хранения таких препаратов составляет до трех лет при температуре от +2°С до +8°С в защищенном от солнечного света месте.

От кого заражались бешенством в России последние пять веков

Все это делает актуальным поиск вариантов вакцин нового типа — более дешевых (цена дозы в $45 в некоторых регионах мира оказывается для многих недоступной), более стабильных и менее капризных к условиям хранения (не везде можно обеспечить температурный режим хранения), более иммуногенных при меньшем количестве побочных эффектов.

В последние два десятилетия достигнут прогресс в создании рекомбинантных вакцин от бешенства. Это могут быть «гибридные вирусы», в которых белки вируса бешенства представлены в оболочке других — менее опасных вирусов животных или растений, такие вирусы вызывают иммунный ответ организма на белок вируса бешенства, но не вызывают развитие этого страшного заболевания. Также созданы рекомбинантные вирусы бешенства, на поверхности которых содержатся белки, усиливающие иммунный ответ на него,— такой вирус перед вакцинацией будет инактивирован, но иммунный ответ будет сильнее, чем на обычный вирус бешенства. Вакцины нового поколения создаются на основе ДНК-плазмид — вариант «генной терапии», когда в организме человека экспрессируется чужеродный белок, который вызывает иммунный ответ,— так организм сам будет вырабатывать антиген и обучать свою иммунную систему.

ДНК-вакцины интересны тем, что в их составе можно комбинировать белки разных представителей рода лиссавирусов, их проще хранить, дешевле производить. ДНК-вакцины уже проходят испытания в животноводстве.

Но в случае ДНК-вакцин для человека существенным ограничением для их внедрения становится смертельный характер заболевания.

Но даже при полном охвате групп риска постэкспозиционной вакцинацией проблема бешенства не будет решена до конца. В природе останутся ее зоонозные очаги, и придется постоянно ждать, не произойдет ли там какой-нибудь мутации вируса, против которой даже самые продвинутые ДНК-вакцины окажутся бессильными. Требуется вакцинация диких животных — носителей вируса, желательно поголовная. Основные целевые виды вакцинируемых животных: лисица, енотовидная собака, песец, корсак, шакал.

Ее проводят с помощью специальных кормовых добавок или кормовых брикетов с дозой вакцины, которые распространяются в дикой природе или в зонах, граничащих с поселениями, на неблагополучных и угрожаемых по бешенству территориях. При поедании приманки животное раскусывает блистер с вакциной, вирус контактирует со слизистой оболочкой ротовой полости и глотки в области окологлоточного лимфоидного кольца, проникает в организм и, проходя ограниченное количество циклов репродукции, инициирует иммунный ответ к вирусу бешенства через 21 сутки.

Методика не нова. В странах Западной Европы она применятся с конца 1970-х годов. Пионером была Швейцария, где в 1978 году была применена массовая оральная вакцинация лис, после того как ученые в опытах продемонстрировали, что орально введенный аттенуированный штамм вируса бешенства SAD может защищать лис от заболевания. Через пять лет после первого испытания в Швейцарии по этому пути пошла Германия, где использовали вакцину SADD 19, производную от швейцарского вакцинного штамма. Еще через три года к вакцинации диких животных присоединилась Франция.

В начале 1990-х здесь на площади 120 тыс. кв. км было разбросано 4,4 млн приманок. После этого заболевание бешенством не отмечалось здесь ни среди людей, ни среди животных. Фактически был создан грандиозный иммунологический барьер от Ла-Манша до швейцарской границы. Частота бешенства снизилась на 99,7%, заболевание во Франции практически исчезло.

У нас такие же меры принимались еще при Советском Союзе, но при огромной территории нашей страны разделить ее сплошными иммунологическими барьерами и зачистить потом территории внутри них невозможно.

Была избрана другая стратегия — выявление зоонозных очагов вируса бешенства и иммунизация животных в них приманками с вакцинами, в том числе с применением авиации для разбрасывания приманок с вакцинными блистерами. Образно говоря, в отличие от стран ЕС, в России ковровые бомбардировки вакцинированными приманками невозможны, тут требуется прицельное бомбометание.

Вакцинированные брикеты разбрасываются с самолетов малой авиации из расчета 20–30 брикетов на 1 кв. км. Считается, что систематическое применение такого метода вакцинации позволяет в течение шести лет перевести территорию в разряд благополучных по бешенству. После реформы системы управления в ветеринарии в начале 2000-х годов, когда полномочия по борьбе с бешенством переданы на региональный уровень, занимаются этим ветеринарные службы регионов.

В 2018 году природные очаги бешенства обнаруживались на большей части территории России (за исключением 14 регионов). Лидерами по числу случаев заболевания животных стали Московская, Белгородская, Саратовская области, правда, эпидемиологический порог не был достигнут.

По данным Россельхознадзора, в 2019 году о раскладке брикетов с оральной вакциной от бешенства (в том числе с применением малой авиации) сообщили ветеринарные службы Московской области, Удмуртии, Бурятии, Татарстана, Кировской области, Ненецкого автономного округа и др.

Работы много. Но если она продолжится, а на смену традиционным антирабическим вакцинам придут более эффективные ДНК-вакцины, можно достичь цели, и бешенство в нашей стране перейдет в разряд экзотических болезней.

Источник https://blgy.ru/viral-disease/

Источник https://www.kommersant.ru/doc/4134733

Источник

Источник