W I R U S Y

WIRUSY

• Są takie, które w swoim cyklu życiowym

przechodzą przez fazę DNA oraz RNA.

• Są to cząstki, które nie mogą się namnażać

na sztucznym podłożu.

• Nie posiadają własnej maszynerii

przemiany materii. Wirus może istnieć

pozakomórkowo, jednak wtedy nie zachodzą

w nim żadne przemiany metaboliczne.

• Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe

czynniki infekcyjne - złożone tylko z RNA

wiroidy, wirusoidy oraz białkowe priony

Wyjaśnienie znaczenia

używanych pojęć:

• Wirus - bardzo ogólne określenie, można go używać we wszystkich

etapach replikacji wirusa.

• Wirion - pełna cząsteczka wirusa występująca pozakomórkowo, pełni

funcje spoczynkową,

jest cząsteczką zawierającą kwas nukleinowy, otoczoną

przez białka i niekiedy posiadającą pewne inne komponenty

makrocząsteczkowe

• Wiroid - zbudowany z jednoniciowego RNA, pozbawiony otoczki

zewnętrznej, może ulegać samodzielnej replikacji, replikacja

przebiega w jądrze komórkowym

• Wirusoid - cząstka satelitarnego RNA, bez kapsydu, nie może

samodzielnie się replikować, musi do tego celu wykorzystywać wirus

pomocniczy. Wirusoid wnika do kapsydu wirusa pomocniczego i dzięki

temu może być przenoszony z jednego gospodarza do drugiego.

• Priony - infekcyjne cząsteczki białka

• Transpozon - ruchomy element genetyczny; fragment DNA, który

może się przemieszczać w obrębie materiału genetycznego.

• Primer - starter RNA, potrzebny do zainicjowania replikacji.

• ssDNA/RNA - jednoniciowe DNA/RNA.

• dsDNA/RNA - dwuniciowe DNA/RNA.

• (-) - nić o ujemnej polarności.

• (+) - nić o dodatniej polarności.

PRIONY

( ang.proteinaceous infectious particle)

POJĘCIE WPROWADZONE 1982 ROKU przez STANLEYA

PRUSINERA (NOBEL 1997r.) dla infekcyjnych cząsteczek

białkowych pozbawionych kwasu nukleinowego.

EPIDEMIOLOGIA:
Powodują choroby układu nerwowego:

• zwierząt (m.in. owiec i kóz – trząsawka, gąbczasta

encefalopatia bydła BSE )

• oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba – CJD

dotyczy osób po 60 rż. (Anglia 1995 r.) ; choroba Kuru –

plemię FORE - Papui- Nowej Gwinei rytualne jedzenie

mózgu zmarłych).

• Źródłem zakażeń były też leki gonadotropina i preparat

hormonu wzrostu przygotowany z przysadek ludzkich

( Anglia 1995 r przypadki nazwane wariantem v CJD – do

2004 r. zanotowano 160 takich przypadków u młodych ludzi)

DEKONTOMINACJA: Priony są odporne na na rutynowo

stosowane techniki sterylizacji. Zaleca się stosowanie

sprzętu jednorazowego do zabiegów.

BUDOWA I METABOLIZM PRIONU

Pod względem budowy chemicznej priony są oligomerami

białkowymi i mają takie same sekwencje aminokwasowe

jak białko PrP

– (ang. Prion protein-cellular – komórkowe

białko prionowe) występujące w zdrowych komórkach

ludzi i zwierząt.

PRIONY są formami patologicznymi PrP

znanymi jako PrP

lub produktami zmutowanego genu komórkowego.

Patologiczne białko różni się od PrP

strukturą

drugorzędową i wynikającymi z niej właściwościami

fizykochemicznymi. Jest oporne na działanie proteinazy K,

degradującej całkowicie PrP

Struktura przestrzenna PrP

ułatwia polimeryzację i

wytrącanie się w postaci nierozpuszczalnych włókien

amyloidowych, co wydaje się bezpośrednią przyczyną

degradacji włókien nerwowych. Teoria Prusinera zakłada ,

że tworzenie potomnych białek prionowych polega na

łączeniu się cząstek patologicznego białka PrP

z cząstką

normalnego białka komórkowego PrP

i wymuszaniu jego

zmiany w formy patologiczne

ELEMENTY STRUKTURY WIRUSA

GENOM WIRUSA to DNA lub RNA

zawierające pełną informację o

budowie, właściwościach i innych

cechach przekazywanych

potomnym generacjom wirusów.

Zazwyczaj występuje w postaci

jednej cząstki pojedynczej lub

podwójnej nici nukleotydów,

może być liniowy lub kolisty.

CD. ELEMENTY STRUKTURY

WIRUSA

Wirusy zawierające pojedynczą nić

RNA zostały podzielone ze względu

na sposób replikacji genomu na:

• Wirusy o polarności dodatniej
• Wirusy o polarności ujemnej
U niektórych wirusów kwas

nukleinowy jest podzielony na

segmenty, np. wirus grypy ma 8

odcinków, reowirusy 10 – 12

odcinków.

CD. ELEMENTY STRUKTURY

WIRUSA

GENOM wraz białkami DNA lub RNA stanowią

RDZEŃ, osłonięty jednostkami białkowymi
KAPSOMERAMI tworzącymi KAPSYD

CAŁOŚĆ NOSI NAZWĘ
NUKLEOKAPSYDU

Niektóre wirusy mają dodatkową strukturę

LIPIDOWĄ, dwuwarstwową osłonkę zewnętrzną ,
w której zakotwiczone są wypustki
glikoproteinowe tzw. PEPLOMERY kodowane przez
genom wirusa.

CD. ELEMENTY STRUKTURY

WIRUSA

Osłonka pochodzi z błony

cytoplazmatycznej lub jądrowej komórki

i jest nabywana w cyklu replikacyjnym,

w procesie dojrzewania potomnych

cząstek wirusowych lub ich uwalniania z

komórki.

• Zawartość lipidów w osłonce powoduje,

że wirusy te są wrażliwe na

rozpuszczalniki organiczne.

• Glikoproteinowe wypustki pełnią ważną

funkcję w adsorpcji i wnikaniu wirusów

do wrażliwych komórek, mają także

właściwości immunogenne.

SYMETRIA PRZESTRZENNA

WIRUSA

Wyróżnia się cztery zasadnicze formy

wirusów:

•Bryłowe – będące najczęściej

dwudziestościanami, lub dwunastościanami.

•Spiralne – (helikoidalne), mające zwykle

postać dłuższej, lub krótszej pałeczki, lub

nieregularnych splotów

•O budowie złożonej .

BAKTERIOFAGI, czyli fagi, mają

specyficzną postać:

• W bakteriofagu wyróżnia się część

główkową i ogonek.

• Osłona białkowa w dolnej części

bakteriofaga przechodzi w nurkowaty

ogonek, zakończony nitkowatymi

wyrostkami („czółkami”), które

umożliwiają mu przytwierdzenie się

do powierzchni komórek bakterii. Na

końcu ogonka znajduje się enzym

rozkładający ścianę k

POSTACIE FUNKCJONALNE

WIRUSÓW

• Pozakomórkowa ( spoczynkowa) –

określana jako WIRION

• Wewnątrzkomórkowa ( aktywna) –

którą jest wirusowy genom

pozbawiony białkowego płaszcza.

W środowisku pozakomórkowym

wirusy są szczególnie wrażliwe na

oddziaływanie czynników

fizycznych i chemicznych.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI

FIZYCZNE I CHEMICZNE

1. NISKIE TEMPERATURY – szczególnie

stan głębokiego zamrożenia (-95°C)
sprzyjają utrzymywaniu się aktywności
zakaźnej, natomiast temperatury
podwyższone unieczynniają je w
krótkim czasie. Do wyjątków należy
HBV wytrzymujący temperaturę 60°C
12 godzin. W temperaturze pokojowej
większość wirusów ulega nieznacznej
inaktywacji.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI

FIZYCZNE I CHEMICZNE

3. DZIAŁANIE ULTRADZWIĘKÓW

doprowadza do mechanicznego
uszkodzenia wirusów.

4. INAKTYWACJĘ wirusów

powodują także
PROMIENIOWANIE JONIZUJACE I
NIEJONIZUJACE UV –
fotochemiczne uszkodzenie
kwasu nukleinowego.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI

FIZYCZNE I CHEMICZNE

pH środowiska – najbardziej
odpowiednie jest środowisko zbliżone
do obojętnego. Niektóre np.
retrowirusy, wirusy kleszczowego
zapalenia mózgu tolerują środowisko
soku żołądkowego.

Wrażliwość na eter ( rozpuszczalnik
lipidów umożliwia rozróżnić wirusy
osłonkowe i bezosłonkowe. Detergenty
powodują rozpad osłonek lipidowej i
kapsydów.

Replikacja wirusa-

proces namnażania się

wirusów prowadzący do powstania cząstek potomnych.

- odbywa się dopiero po wprowadzeniu jego

materiału genetycznego do komórki gospodarza.

Gdy wirus znajdzie się w komórce rozpoczyna się

jego reprodukcja. Proces ten związany jest z

infekowaniem komórki gospodarza. W związku z

małą wielkością wirus zawiera jedynie bardzo

podstawowe informacje dotyczące jego genomu,

regulacji reprodukcji oraz budowy otoczki białkowej.

Wobec tego podczas procesu reprodukcji jest on w

dużym stopniu zależny od metabolicznych i

strukturalnych cech gospodarza, dostosowując je w

pewnym stopniu do swoich potrzeb. Wirus zdolny

jest do wprowadzania dziedzicznych (korzystnych

lub destruktywnych) zmian w genomie gospodarza.

Proces ten jest zjawiskiem wieloetapowym.

ETAPY REPLIKACJI

Aby mogło dojść do zakażenia komórki i zapoczątkowania

cyklu replikacji komórka musi być w odpowiedniej fazie

podziału i posiadać na powierzchni receptory

adsorpcyjne.

1. ADSORPCJA
2. Drugi etap to PRZENIKANIE (PENATRACJA) wirusa przez

błonę komórkową do przestrzeni cytoplazmatycznej.

Zachodzi na zasadzie:

a. Pinocytozy
b. Endocytozy ( wiropeksji)
c. Fuzji wirusowj osłonki z błoną komórkową
d. Translokacji
3. Faza EKLIPSY lub UTAJNIENIA ( właściwa replikacja

genomu)

4. FORMOWANIE POTOMNYCH WIRIONÓW
5. UWOLNIENIE ( przez egzocytozę lub lizę komórek

gospodarza)

Ad.1

ADSORPCJA jest procesem fizykochemicznym,

w którym ujawniają się różnice ładunków i
przyciągające siły cząsteczkowe między
powierzchniowymi receptorami wirusowymi
(GLIKOPROTEINAMI)

→ ze specyficznymi receptorami

komórkowymi (GLIKOPROTEINAMI lub
GLIKOLIPIDAMI).

To precyzyjne oddziaływanie powoduje że

określone wirusy zakażają tylko pewien typ
komórek lub tkanek

Ad.2 a,b

Pinocytoza i endocytoza

Są procesami, w których w miejsca przyłączenia wirusa z

receptorem dochodzi do uwypuklenia błony komórkowej. Wirus

zostaje nią otoczony i zamknięty w pęcherzyku, w którym

wędruje w głąb cytoplazmy. Podlega w nim przemianie

chemicznej doprowadzającej do pozbycia się zewnętrznej

osłonki lipidowej- ODPŁASZCZANIE i UWOLNIENIE KAPSYDU.

UWOLNIONY KWAS NUKLEINOWY JEST TRANSPORTOWANY

DO ODPOWIEDNIEGO MIEJSCA W KOMÓRCE GDZIE NASTĘPUJE

JEGO REPLIKACJA – DLA NIEKTÓRYCH WIRUSÓW JEST TO JĄDRO

A DLA INNYCH CYTOPLAZMA.

Niektóre wirusy ( np. paramyksowirusy ) maja specyficzne białko

tzw.BIAŁKO FUZJI, które w momencie przechodzenia przez

błonę komórkową doprowadza do FUZJI (zlania) się lipidów

osłonki wirusowej z błoną komórkową. Do cytoplazmy dostaje

się NUKLEOKAPSYD, z którego po odbiałczeniu uwalnia się

kwas nukleidowy.

TRANSLOKACJA zachodzi prawdopodobnie w przypadku małych

wirusów o symetrii ikosahedralnej i polega na bezpośrednim

przejściu wirusa przez błonę cytoplazmatyczną.

Ad. 3

FAZA EKLIPSY

lub utajnienia jest to WŁAŚCIWA REPLIKACJA

GENOMU WIRUSOWEGO, prowadząca do syntezy kwasu

nukleinowego i wirionowych białek.

• Okres ten trwa różnie długo dla rozmaitych wirusów i

przebiega w różny sposób w zależności od charakteru i

budowy kwasu nukleinowego.

• Białka mogą być syntetyzowane w jądrze np. retrowirusy,

adenowirusy, herpeswirusy; lub w cytoplazmie np.

pokswirusy, pikornawirusy, hepadnawirusy.

• Zazwyczaj w pierwszej kolejności są syntetyzowane

enzymy niezbędne do replikacji kwasu nukleinowego i białek

regulacyjnych

• Kolejny etap to translacja białek strukturalnych

tworzących kapsyd

W następstwie zakażenia niektórymi wirusami ustaje w

komórkach syntetyzowanie białek i kwasów nukleinowych, a

cały wysiłek procesów syntezy w komórce jest

skoncentrowany na syntezie składników wirusa.

Ad.4 i 5

Formowanie potomnych wirionów i

uwalnianie

oznacza koniec fazy EKLIPSY.

Wirusy osłonkowe w procesie

dojrzewania, przy przejściu przez błonę

jądrową lub cytoplazmatyczną zostają

otoczone warstwą lipidową i wzbogacone

w składniki polisacharydowe (m.in..

ortomyksowirusy, paramyksowirusy,

togawirusy).

UWOLNIENIE powstałych cząstek zachodzi na

drodze pączkowania – EGZOCYTOZY lub

rozpadu – LIZY komórek gospodarza,

czasami odbywa się przez kanaliki

komórkowe lub wodniczki z nimi związane.

KLASYFIKACJA WIRUSÓW

Wirusy można sklasyfikować w oparciu o:

• organizację posiadanego przez nie materiału genetycznego. Materiał

genetyczny wirusów może występować w kilku formach: DNA jedno- lub

dwuniciowe, RNA jedno- lub dwuniciowe oraz zarówno DNA jak i RNA lecz

na różnym etapie istnienia wirionu.

• Morfologię, kształt i wielkość wirionu

• Obecność lub brak osłonki

• Wrażliwość na czynniki fizyczne i chemiczne

• Obecność enzymów i in. białek funkcyjnych

• Cechy biologiczne ( tropizm do tkanek, wrażliwość gatunkowa,

chorobatwórczość, sposób przenoszenia, rozprzestrzenienie

geograficzne, nazwika odkrywcy)

• w zależności od rodzaju infekowanego organizmu: wirusy roślinne,

zwierzęce i bakteryjne

NAZEWNICTWO:
Ustalono następujące zasady klasyfikacji wirusów:

• Rząd - końcówka viriales

• Rodziny - „ viriadae

• Podrodziny - „ virinae
• Rodzaje - „ virius

• Gatunki, typy i szczepy, warianty

PATOMECHANIZM ZAKAŻEŃ

WIRUSOWYCH

Wniknięcie wirusa do organizmu i konsekwencje

tego zjawiska w postaci rozprzestrzenienia

się, namnożenia w ustroju i zmian

patologicznych prowadzących do rozwoju

zakażenia ma wpływ wiele czynników:

1. zarówno wynikających z cech zarazka, takich

jak:

   -  zjadliwość wirusa
   -  jego dawka zakaźna,
2. jak i gospodarza
   -  jego uwarunkowań genetycznych
   -  stanu odporności

RELACJE WIRUS - KOMÓRKA

LATENCJA – zakażenie utajone.
Zakażenie latentne, w których namnażanie

wirusa jest zatrzymane na pewnym etapie

cyklu replikacji. Np. Herpes simplex (ospy

wietrznej i półpaśca – zakażają komórki

nerwowe. Na skutek bodźca (chemicznego,

termicznego itp. ) może nastąpić reaktywacja

wirusa.

INTERFERENCJA WIRUSOWA – zakażenie

kilkoma różnymi wirusami. Polega na braku

możliwości namnażaniu się danego wirusa w

komórce, co jest spowodowane

wcześniejszym zakażeniem innym wirusem.

ODDZIAŁYWANIE WIRUS -

ORGANIZM

WROTA ZAKAŻENIA – układ oddechowy, przewód

pokarmowy, układ moczowo – płciowy, skóra

uszkodzona, błona śluzowa oka, wertykalna.

WIREMIA
ZAKAŻENIA BEZOBJAWOWE – w miejscu wniknięcia

dochodzi do pierwotnego namnażania i drogą naczyń

chłonnych lub krwionośnych → WIREMIA PIERWOTNA

zostaje przeniesiony do komórek układu siateczkowo

– środbłonkowego węzłów chłonnych, śledziony,

wątroby lub szpiku kostnego.

W tych komórkach następuje dalsza replikacja

wirusa, a po osiągnięciu pewnego poziomu dochodzi

do przedostania się wirusa do krwi → WTÓRNA

WIREMIA.

RYZYKO WIRUSOWYCH ZAKAŻEŃ WERTYKALNYCH I

OKOŁPORODOWYCH

++ duże ryzyko, + małe ryzyko, BM – wirus przenoszony z mlekiem

matki

* - zakażenie pierwotne u matki

WIRUS

Przez
łożysko

W czasie
porodu

Po urodzeniu

Wirus różyczki

Cytomegalowirus

+/ ++* ++

++ BM

Wirus opryszczki

Wirus ospy
wietrznej/półpaśca

Parwowirus B19

++*

HIV

+ BM

Wirus zapalenia wątroby

typu B

Ludzkie wirusy papilloma

MECHANIZMY OBRONNE WIRUSÓW

Wiele wirusów wykształciło mechanizmy dzięki którym atak układu

immunologicznego gospodarza jest nieskuteczny.

Stan latencji

Zakażenie toczy się w miejscach niedostępnych dla układu

immunologicznego np.. w CUN

Tworzenie syncytiów komórkowych – połączenie między

komórkami, w następstwie zakażenia np.. Paramyksowirusami

ułatwia szerzenie się wirusa z komórki do komórki.

Zmienność antygenowa – charakterystyczna dla wielu wirusów

RNA np. grypy, HIV

Posiadanie antygenów, które są zbliżone do antygenów układu

zgodności tkankowej, przez co nie rozpoznawane jako obce

przez komórki układu odpornościowego np. wirus cytomegalii

Mechanizmy te nie pozwalają na całkowite usunięcie wirusów z

organizmu (tak się dzieje w większości ostrych zakażeń ) i

rozwija się zakażenie przetrwałe. Typowym przykładem jest

zakażenie wirusem opryszczki, wirus ospy wietrznej i półpaśca,

wirus odry ( u niektórych osób dostaje się do CUN i po latach

powoduje podostre stwardniające zapalenie mózgu, wirus

zapalenia wątroby typu B i C , rotawirusy, priony

DIAGNOSTYKA WIRUSOLOGICZNA

opiera się na:

• Wykazaniu obecności i zidetyfikowaniu

określonego wirusa, jego antygenów
lub kwasu nukleinowego w materiale
klinicznym (tylko na początku
choroby): metody mikroskopowe

• Ocenie odpowiedzi immunologicznej

na zakażenie : metody serologiczne –
odczyn neutralizacji, zahamowania
hemaglutynacji, hemadsorpcji);
metody molekularne

LEKI PRZECIWWIRUSOWE

Pomimo że zakażenia wirusowe stanowią

około 90% infekcji, które występują w ciągu

roku poza szpitalami, ich zdecydowana

większość ma charakter samoograniczający

i po leki przeciw wirusowe sięga się rzadko

i tylko w przypadkach ciężkiego przebiegu

niektórych zakażeń.

Chemioterapeutyków przeciwwirusowych jest

niewiele, jest to związane z otrzymaniem

skutecznego związku o działaniu przeciw

wirusowym, który hamuje proces

namnażania się wirusa i nie jest toksyczny

dla komórki gospodarza.

Mechanizm działania związków

przeciwwirusowych można podzielić na:

1. Hamujące proces odpłaszczania i uwalniania

genomu do cytoplazmy

2. Hamujące wirusową polimerazę DNA , enzym

który umożliwia przyłączenie kolejnych

nukleozydów, czyli reakcję polimeryzacji.

Związki te są analogami naturalnych

nukleozydów, które wbudowują się do łańcucha

DNA, uniemożliwiając dalszą syntezę kwasu

nukleinowego. Maja działania niepożądane-

mogą wbudowywac się do DNA komórki

gospodarza.

3. Hamujące odwrotną transkryptazę ( enzym

kluczowy w procesie replikacji wirusa

przypisujący informację zawartą w RNA na

komplementarną nić DNA) - inhibitiory

rewertazy HIV

cd.

Inhibitory proteaz – ta grupa leków blokuje

miejsce aktywne enzymu, który jest niezbędny w

procesie dojrzewania i formowania czastek wirusa

HIV. Unieczynnienie tego enzymu zatrzymuje

proces namnażania wirusa w komórce.

Związki o szerokim zakresie działania – hamują

polmerazy wirusowe, a przez to namnażanie

zarówno DNA jak i RNA wirusów m.in. grypy,

retrowirusów, adenowirusów

Związki hamujące uwalnianie potomnych

wirionów – to niedawno odkryte selektywne

inhibitory neuraminidazy wirusa typu A i B

Dobre rezultaty daje terapia HAART ( ang. Highly

activ anti-retroviral therapy)- stasowanie 3

skojarzonych leków antywirusowych w leczeniu

HIV, HBV i HCV .

Document Outline