Какова роль вирусологии в решении проблемы здоровья человека

       Изменчивость является другой  стороной наследственности, и в этом отношении вирусы подобны всем другим организмам, населяющим нашу планету. При этом у вирусов можно наблюдать как генетическую изменчивость, связанную с изменением наследственного вещества, так и фенотипическую изменчивость, связанную с проявлением одного и того же генотипа в разных условиях. Примером первого типа изменчивости являются мутанты одного и того же вируса, в частности температурочувствительные мутанты. Примером второго типа изменчивости служит разный тип поражений, вызываемых одним и тем же вирусом у различных животных, растений и бактерий.   

       Все вирусы по своей природе  - паразиты. Они способны воспроизводить  себя, но только внутри живых  клеток. Обычно вирусы вызывают  явные признаки заболевания. Попав  внутрь клетки, они “включают” ее ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду синтезировать компоненты вируса. Компоненты вируса способны к спонтанному образованию вириона. Клетка, израсходовав все жизнетворные соки на синтез вирусов, гибнет, перегруженная паразитами. Вирусы “разрывают” оболочку клетки и передаются в другую клетку в виде инертных частиц. Вирусы вне  клетки представляют собой кристаллы, но при попадании в клетку “оживают”.  

       Ученные, анализируя строение  вещества, до сих пор не решили: считать вирусы живыми или мертвым. Вирусы, с одной стороны, обладают способностью размножатся, наследственностью и изменчивостью, но с другой стороны, не имеют обмена веществ, и их можно рассматривать, как гигантские молекулы. 

       Вирусы, как и другие организмы, характеризуются приспособляемостью к условиям внешней среды. Нужно только не забывать, что для них организм хозяина является средой обитания, поэтому многие условия внешней среды влияют на вирус опосредованно - через организм хозяина. Однако многие факторы внешней среды могут и непосредственно воздействовать на вирусы. Достаточно вспомнить уже названные температурочувствительные мутанты вирусов, которые, например, размножаются при температуре 32-37. С и гибнут при температуре 38-40. С, хотя их хозяева остаются вполне жизнеспособными при этих температурных  режимах. В связи с тем, что вирусы являются паразитами, они подчиняются закономерностям и к ним применимы понятия экологии паразитизма. Каждый вирус имеет круг естественных хозяев, иногда очень широкий, как, например, у мелких РНК-геномных фагов: в первом случае поражаются все млекопитающие, во втором - отдельные клоны кишечной палочки.  

     Циркуляция  вирусов может быть горизонтальной (распространение среди популяции  хозяев) и вертикальной (распространение то родителей потомству). Таким образом, каждый вирус занимает определенную экологическую нишу в биосфере.

     2.3.Классификация.

     а) Вирусы классифицируются по сердцевине:   

       ДНК-содержащие и РНК-содержащие (ретро) вирусы.

     б) По структуре капсомеров.  

       Изометрические (кубические), спиральные, смешанные.

     в) По наличию или отсутствию дополнительной оболочки состоящей из группы сложных  белков, в состав которых входят липиды.

     г) По клеткам-хозяинам  

       Кроме этих классификаций есть  еще много других. На пример, по типу переноса инфекции от одного организма к другому.

     3.Бактериофаги.

     Открытие.

     Спустя 25 лет после открытия вируса, канадский  ученый Феликс Д’Эрел, используя метод  фильтрации, открыл новую группу вирусов, поражающих бактерии. Они так и  были названы бактериофагами (или просто фагами).

     Заключённую в головке фага нуклеиновою кислоту  защищает белковая оболочка. На нижнем своём конце головка переходит  в отросток, который заканчивается  шестиугольной «площадкой» (базальной  пластинкой) с шестью короткими выростами (шипами) и шестью длинными фибриллами (нитями). Отросток окружён чехлом по всей длине, от головки до пластинки. 
 
 
 
 

     Жизненный цикл бактериофагов.

     1)Фаг  приближается к бактерии, и хвостовые  нити связываются с рецепторными  участками на поверхности бактериальной клетки. 

2)Хвостовые нити  изгибаются и “закоривают” шипы  и базальную пластинку на поверхность  клетки; хвостовой чехол сокращается,  заставляя, полый стержень входить  в клетку; этому способствует  фермент - лизоцим, который находится  в базальной пластинке; таким образом, ДНК вводится внутрь клетки.

     3)ДНК фага кодирует синтез ферментов фага, используя для этого более синтезирующий аппарат (рибосомы  и т.п.) хозяина. 

                                             

4) Фаг  тем или иным способом ин  активирует ДНК хозяина, а фермент фага совсем расщепляет ее; ДНК фага подчиняет себе клеточный аппарат.

     

     5)ДНК  фага реплицируется и кодирует  синтез новых белков.

     

 

     6)Новые  частицы фага, образующиеся в  результате спонтанной само сборки  белковой оболочки вокруг фаговой  ДНК; под контролем ДНК фагов  синтезируется лизоцим.

     

     7) Лизис клетки, т.е. клетка, лопается  под воздействием лизоцима; высвобождается  около 200-1000 новых фагов; фаги  индуцируют другие клетки.

     

Жизненный цикл фага составляет 30 минут. 
 
 
 
 
 

     Лечение.

Свойство  бактериофагов разрушать бактерии используется для предупреждения и  лечения бактериальных заболеваний.

Через 10-15 минут после введения бактериофагов в организм возбудителя чумы, брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллеза обезвреживаются.

Но у  этого метода есть серьезный недостаток. Бактерии более изменчивы (в плане  защиты от фагов) чем бактериофаги, поэтому бактериальные клетки относительно быстро становятся к нечувствительным  фагам.

     4.Вирусы  животных, растений  и человека.

4.1Вирусы  растений.

О том, что растения болеют, люди узнали в  те далекие времена, когда перешли  на оседлое земледелие.  Земледельцы как могли, лечили растения, старались предотвратить массовое поражение. Один из возбудителей болезней растений - вирус табачной мозаики. Подобный вирус встречается у картофеля, томатов, цветов, плодовых и ягодных культур. Одним из признаков вирусного поражения является изменение окраски цветов в поколения (например, тюльпанов) и изменения окраски листьев (желтуха растений).

Семейство клостеровирусов объединяет около 20 нитевидных вирусов растений, переносимых  тлями. Хотя клостеровирусы вызывают экономически важные заболевания культурных растений (например, желтуху сахарной свеклы и тристецу цитрусовых), их молекулярная биология начала изучаться недавно. Вирус желтухи свеклы (ВЖС) стал первым клостеровирусом, геном которого удалось секвенировать и проанализировать, причем, несмотря на трудные времена, работа была предпринята и завершена на Кафедре вирусологии и НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ. Выяснилось, что в больших РНК геномах ВЖС и других представителей клостеровирусов закодированы белковые последовательности, гомологии которых отражают несколько уровней консервации. Во-первых, это домен РНК полимеразы, который универсален для всех (+)РНК вирусов; во-вторых, белки, гены которых есть только у клостеровирусов; и, наконец, в-третьих, это белки, которые индивидуальны для каждого клостеровируса. Наиболее вероятным эволюционным сценарием наращивания больших РНК геномов следует признать дупликацию собственных последовательностей и захват чужих генов в результате РНК рекомбинации. В этой связи интересна судьба и функция 65К белка, ген которого мог быть захвачен геномом предка клостеровирусов из м-РНК клетки-хозяина. 

Безвирусные и вирусоустойчивые растения.

   Разработка эффективных противовирусных мероприятий основаны на характерной особенности каждого вируса растений, на передаче заболевания от одних растений другим. Применяется термическая обработка, химиотерапия, сочетание этих способов (опрыскивание растений или насыщения атмосферы термокамеры ингибиторами вируса).

  Используется также метод, названный культурой меристемы. Метод, основан на том, что в различных тканях растений вирусы распространены не равномерно, а некоторых частях отсутствует (например, в клетках меристемы, в точках роста). Данный участок в стерильных условиях вырезается и является материалом для получения здорового потомства.

     4.2Вирусы  животных и человека.

    Наряду с вирусами растений существует опасные возбудители болезней животных и человека. Это - оспа, полиомиелит, бешенство, вирусный гепатит, грипп, СПИД и т.д. Многие вирусы, к которым чувствителен человек, поражает животных и наоборот. Кроме того, некоторые животные являются переносчиками вирусов человека, при этом не болея.

     Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса 1, составленного за 4 тыс. лет до нашей эры. Эпидемия, описанная в Х в. до н.э. в Китае, очень напоминает оспу. Она описана также в древних индийских рукописях. Исследование мумий показало, что названное смертоносное заболевание не щадило ни правителей, ни простых смертных. В арабских источниках VI в. рассказывается о том, как эпидемия оспы, вспыхнувшая в рядах эфиопской армии, осаждавшей Мекку,  спасала город от разрушения. Эпидемии этой страшной болезни охватывали на протяжении веков сначала страны Азии, затем Европы и Америки. Эпидемический характер болезни с очень высокой численностью больных отмечал каждые 5 – 10 лет. Оспы люди боялись больше чумы. При чуме вопрос жизни или смерти решался в течение 2 – 3 дней, тогда как оспа мучила больного недели две, а то и больше. В начале болезни появлялись жар, головная боль, рвота. Затем температура падала, и на лице, груди и руках постепенно появлялись пузырики, наполненные жидкостью (пустулы). Температура снова повышалась, пустулы и окружающая их ткань воспалялись, пузырики лопались и образовывались язвы с гнилостным запахом. У переболевших людей на коже оставались характерные поражения – оспины. Нередко болезнь приводила к слепоте. Оспа поражала в первую очередь детей младшего возраста, но от неё не были застрахованы люди всех возрастных и социальных групп. 

     Проблему  предохранения от оспы коренным образом  решил английский сельский врач Эдуард Дженнер лишь в конце XVIII в. (1798). Он нашел вещество, которое можно  было без риска использовать для  предохранительной прививки. Вакцину  для прививок стали получать заражением телят. 

     Возбудитель оспы - крупный, сложно устроенный ДНК-содержащий вирус, размножающийся в цитоплазме клеток, где образуются характерные  включения. В настоящее время  оспа человека ликвидирована в мире при помощи вакцинации.

     Полиомиелит - вирусное заболевание, при котором поражается серое вещество центральной нервной системы. Возбудитель полиомиелита - мелкий вирус, не имеющий внешней оболочки и содержащий РНК. Эффективным  методом борьбы с данным заболеванием является живая полиомиелитная вакцина.

     Бешенство - инфекционное заболевание, передающееся человеку от больного животного при укусе или контакте со слюной больного животного, чаще всего собаки. Картину заболевания бешенством описал ещё древнеримский врач Корнелий Цельс. Русский врач-эпидемиолог Данило Самойлович в своём труде о бешенстве писал: «Из монгочисленных болезней человечества, пожалуй, самое страшное впечатление производит картина страданий и беспомощности больного,  пораженного «ядом» при укусе бешеной собакой».

     В организме укушенного человека болезнь возникает не сразу, чаще всего через 2 – 6 недель. 

     Один  из основных признаков развивающегося бешенства - водобоязнь, когда у больного затруднено глотание жидкости, руки вытягиваются вперёд и дрожат, голова и туловище отклоняются назад, шея напрягается, лицо искажается и выражает сильное страдание и страх, цвет лица делается синюшным, широко раскрытые глаза устремляются в одну точку, глазное яблоко выпучено, зрачки расширены, на лице заметны судорожные сокращения мышц. 
 
 
 
 

     Приступа  бешенства может иногда начаться уже при звуке льющейся воды, от потока воздуха, особенно холодного, а  также под влиянием яркого света  или даже громкого звука. Психика  больного возбуждена, и между приступами наблюдается суетливость и даже резкость в движениях. Возбуждение может наносить сильнейший агрессивный характер: буйство, больные приобретают необыкновенную силу, выламывают ножки металлических кроватей, срывают со стен батареи отопления.

     Наступающий затем период паралича связан с выпадением деятельности головного мозга и подкорковых областей. Он характеризуется выраженным снижением двигательной и чувствительной функций. Резко исхудавший больной лежит неподвижно, его лицо покрывают крупные капли пота, черты заострены. Судороги исчезают. Больной может глотать и пить, что создаёт ложное впечатление наступившего улучшения. Это зловещее успокоение – грозный предвестник приближающейся смерти. Наступающий вскоре упадок сердечной деятельности сопровождается помрачением сознания, и больной погибает в результате паралича сердца.