Новый взгляд на формирование вирусов

Впервые исследователи запечатлели изображение формирования отдельных вирусов, предлагая взгляд в реальном времени на кинетику вирусообразования. Исследование предоставляет новые взгляды, как бороться с вирусами и создавать самосборные частицы.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Структурная биология смогла воссоздать структуру вирусов с потрясающим разрешением, вплоть до каждого атома в каждом протеине, – говорит Винотан Манохаран, профессор химической инженерии и физики из Гарварда. – Но мы по-прежнему не знаем, как эти структуры собираются. Наша техника бросает первый луч света на то, как вирусы формируются, и открывает кинетику и пути развития в цифровых деталях».

Манохаран и его команда фокусируются на одноцепочных РНК вирусах, наиболее распространенном типе вируса на планете. В человеческих организмах РНК вирусы ответственны в том числе за лихорадку Западного Нила, гастроэнтерит, болезнь руки, ноги и рта, полиомиелит и простуду.

Эти вирусы, как правило, очень просты. Вирус, который изучали Манохаран и его команда, инфицирующий бактерию E. coli, около 30 нанометров в диаметре и имеет один отрезок РНК с около 3600 нуклеотидами и 180 идентичными протеинами. Протеины выстраиваются в шестиугольники и пятиугольники, формируя подобную футбольному мячу структуру вокруг РНК, которая называется капсид.

Как протеины образуют структуру?

Это центральный вопрос в формировании вирусов. До этого времени, никто не смог наблюдать формирование вирусов в реальном времени, поскольку вирусы и их компоненты очень малы, а их взаимодействие очень слабое.

Чтобы наблюдать за вирусами, исследователи использовали оптическую технику, известную как интерферометрический рассеивающий микроскоп, в котором свет, рассеивающийся от объекта, создает темное пятно в большем поле света. Эта техника не раскрывает структуру вируса, но она раскрывает его размер и как этот размер изменяется с течением времени.

Исследователи присоединили образцы РНК вирусов к субстрату, подобно стеблю растения, и распределили протеины по поверхности. Далее, используя интерферометрический микроскоп, они наблюдали, как темные пятна появлялись и становились более темными, пока они не достигали размеров полностью выросшего вируса. Путем записи плотности этих растущих пятен, исследователи смогли на самом деле определить, сколько протеинов присоединялись к каждому образцу РНК на протяжении определенного времени.

«Мы сразу же заметили, что интенсивность всех пятен начиналась с низкой, а потом быстро достигала интенсивности полноценного вируса, - сказал Манохаран. – Это возрастание происходило на различных промежутках времени. Некоторые капсиды формировались меньше чем за минуту, у некоторых это заняло две или три минуты, а у некоторых – больше пяти. Но после того как они начинали формироваться, они не откатывались назад. Они росли и росли, пока не формировались полностью».

Вирусы бывают разные

Исследователи сравнили эти наблюдения с предыдущими результатами из симуляций, которые предсказали два типа формирования. В одном типе протеины вначале присоединяются к РНК случайным образом, и впоследствии перестраиваются в капсид. Во втором критическая масса протеинов, называемая ядром, должна сформироваться до того, как начнет расти капсид.

Результаты эксперимента совпали со вторым типом формирования, чем исключили первый. Ядро формируется в течение различного времени для различных вирусов, но после начала формирования вирус растет быстро и не останавливается до тех пор, пока не достигнет полного размера.

Исследователи также заметили, что вирусы имели тенденцию формироваться неправильно более часто, когда на поверхности субстрата находится больше протеинов.

«Формирующимся таким образом вирусам приходится балансировать формацию ядер при росте капсидов. Если ядра формируются слишком быстро, полные капсиды не могут расти. Это наблюдение может дать нам некоторое представление о том, как избежать формирования патогенных вирусов», – сказал Манохаран.

Вопрос о том, как индивидуальные протеины собираются вместе для образования ядер, по-прежнему остается открытым, но теперь, когда экспериментаторы обнаружили пути формирования, исследователи могут развить новые модели, которые изучают формирование по этому пути. Эти модели могут также быть полезными для разработки самосборных наноматериалов.

«Это хороший пример цифровой биологии, в котором у нас есть экспериментальные результаты, которые можно описать математической моделью», – сказал Манохаран.

Исследование было проведено совместно с Ризом Ф. Гарманом и Аароном М. Голдфейном. Оно было поддержано Национальным фондом науки, Национальным институтом охраны здоровья и Фондом Симонса.

Основные причины опасности вируса гриппа для людей

Каждый год новый сезон вирусных инфекций преподносит немало сюрпризов. Особые неприятности связаны с вирусом гриппа, от которого человечество пытается защититься не одно десятилетие.

По данным Всемирной организации здравоохранения и Центров США по контролю и профилактике заболеваний (CDC), во всем мире ежегодно регистрируется в среднем от 3 до 5 млн случаев тяжелого течения заболевания гриппом и от 291 до 646 тыс. случаев смерти от него.

Поэтому важно знать, в чем заключается опасность вируса гриппа для человека, чтобы понимать происходящие в организме изменения при болезни и ответственнее подходить к собственному здоровью.

Так, в чем же причина негативного влияния вируса гриппа на человеческий организм?

1. Первая, самая главная причина, заключается в способности вируса изменяться.

Это очень значимая особенность вируса гриппа. Никакой другой вирус не способен так быстро изменять свои расположенные на поверхностной мембране белки, благодаря которым он прикрепляется и проникает к клетки человеческого организма. Во многом это связано с тем, что вирус гриппа может поражать не только человека, но и вызывать заболевания у животных – птиц, свиней. Свиньи в настоящее время считаются их резервуаром, где происходит обмен генетической информацией между вирусами человеческого гриппа и гриппа животных с образованием новых штаммов (штаммы – это различные типы вируса гриппа, которые определяются наличием у них разных видов специфических белков – гемагглютинина и нейраминидазы, которые обеспечивают способность вируса поражать клетки с развитием заболевания), способных поражать людей.

По сути, каждый новый эпидемический сезон человек сталкивается с вирусом гриппа в «новой одежде». К встрече с ним иммунная система оказывается плохо подготовленной, отсюда все тяжелые и представляющие опасность для жизни последствия, которые особенно часто возникают при появлении новых штаммов вируса и развитии пандемии. (Пандемия гриппа – это быстрое распространение нового вируса гриппа у людей по всему миру. Пандемии гриппа возникают, когда у большинства людей нет иммунитета и когда новый вирус способен передаваться от человека к человеку).

Именно постоянная изменчивость вирусов гриппа помогает им уклоняться от иммунной системы как у детей, так и взрослых. Взаимодействие между вирусом и человеческим организмом можно представить следующим образом:

  • Организм зараженного вирусом гриппа человека вырабатывает защитные факторы (антитела) против этого вируса – человек выздоравливает;
  • Вирус изменяется;
  • «Старые» антитела больше не распознают «новый» вирус, когда наступает следующий сезон гриппа;
  • Человек снова заражается и заболевает.

2. Вторая причина – особенности реагирования иммунной системы человеческого организма на вирус гриппа.

Если вирус знаком иммунной системе (уже с ним сталкивалась) и она в состоянии его уничтожить, как правило, проблем не возникает, а вирус спокойно удаляется через определенное время из человеческого организма. Но если вирус «новый», то имунной системе требуется некоторое время, чтобы сформировать адекватную защитную реакцию. Поскольку вирус гриппа сам по себе достаточно агрессивный, то любое промедление с его удалением из организма вирусу только на пользу. Поэтому организму человека ничего другого не остается, как пытаться бороться с ним всеми имеющимися у него способами, что часто проявляется излишне бурным, зачастую молниеносным развитием заболевания.

Чем опасна такая чрезмерная реакция защитных сил организма на вирус гриппа для человеческого организма?

Прежде всего, быстрым истощением защитных резервов. С другой стороны, при таком развитии событий происходит сильное повреждение собственных клеток и тканей. Иммунная система пытается «достать» вирус гриппа, который прицельно атакует клетки дыхательный путей и размножается внутри их.

Единственным методом, с помощью которого она справляется с этой задачей, является разрушение собственных клеток, пораженных вирусом гриппа. Такой подход препятствует образованию новых вирусов, но при этом повреждаются ткани, а успевшие образоваться вирусные частицы попадают в кровь, что сопровождается появлением выраженных симптомов у человека.

Важно знать, что типичные симптомы гриппа, которые во многом похожи на проявления других ОРВИ и приносят больному немало страданий, – лихорадка, озноб, выраженное воспаление, головные и мышечные боли, общая слабость – все это результат реакции иммунной системы на вирус. Вот почему так много вирусных заболеваний вызывают схожие симптомы: виноват иммунный ответ организма, а не конкретный возбудитель.

Как это происходит?

После попадания в человеческий организм, обычно через нос, рот или глаза, вирус гриппа проникает в клетки органов дыхания, чтобы воспроизвести в них многочисленные копии самого себя. Попадание в человеческий организм большого количества вирусов вызывает активный ответ со стороны иммунной системы.

Когда реакция иммунной системы чрезмерна, происходит разрушение большого количества клеток в дыхательных путях и легких, что приводит к уменьшению поступления кислорода в кровь, что приводит к кислородному голоданию клеток всего человеческого организма.

Такая ситуация часто возникает у здоровых людей, иммунная система которых пытается максимально быстро отреагировать на новый вирус или большое количество известного ей старого вируса. Если у человека есть заболевания сердца, поражение сосудов, сахарный диабет и бронхиальная астма, на фоне которых доставка кислорода к тканям уже снижена, то вирус гриппа у них может натворить немало бед.

Особенно опасен он у беременных женщин, которые наиболее восприимчивы к действию любых вирусных агентов из-за физиологического подавления иммунного ответа для сохранения беременности, а также вследствие возросшей потребности в кислороде, как для женского организма, так и организма малыша. Вирус гриппа может нанести непоправимый вред будущему ребенку.

А что дальше?

В дальнейшем такая чрезмерная реакция иммунной системы приводит к снижению защитных сил организма. Поэтому через несколько дней заболевания гриппом человеческий организм становится восприимчивыми к бактериальным возбудителям, которые могут вызывать повреждения внутренних органов с развитием, например, пневмонии, или попадать в кровоток, вызывая другой тип чрезмерной реакции иммунной системы, называемой сепсисом.

Лечение гриппа

Начинать лечение гриппа необходимо с выявления первых симптомов заболевания и обращения к врачу. Следует помнить о том, что инфицированный гриппом человек становится заразным, то есть начинает выделять вирус в окружающую среду, в последние часы инкубационного периода, а максимальное вирусовыделение приходится на первые двое суток заболевания, когда чаще всего человек продолжает свою трудовую деятельность и сохраняет социальную активность, при этом являясь источником вирусной инфекции.

Своевременное лечение – залог успешного выздоровления

Своевременное обращение к врачу и начало лечения гриппа назначенными специалистом противовирусными препаратами являются краеугольным камнем быстрого выздоровления без последствий. Известно, что грипп опасен своими осложнениями. Многие из них возникают из-за того, что человек пренебрежительно относится к собственному здоровью и переносит грипп на ногах. Этого делать ни в коем случае нельзя, особенно когда есть проблемы со здоровьем, такие как заболевания сердца и легких.

Питьевой режим

Обильное теплое питье необходимо для снижения выраженности симптомов интоксикации (лихорадка, головная боль, общая слабость и усталость), так как способствует более интенсивному выведению токсических продуктов из организма, заболевшего гриппом. Кроме того, питье позволяет восполнить потерю жидкости, связанную с повышением температуры тела, рвотой, обильным потоотделением. Больным рекомендованы теплый чай с лимоном, малиной, мед, различные морсы, компоты и соки, щелочная минеральная вода – все это восполнит нарушенный при гриппе водный баланс.

Лечение гриппа противовирусными препаратами

Основным направлением в лечении гриппа является воздействие на причину заболевания. Согласно рекомендациям ВОЗ, для лечения гриппа применяют ингибиторы нейраминидазы. Именно такие противовирусные препараты способны влиять на вирус гриппа, воздействуя на его размножение в инфицированных клетках органов дыхания и распространение по ним.

Среди отечественных препаратов, которые относятся к ингибиторам нейраминидазы, особый интерес представляют прямые противовирусные препараты на основе флавоноидов, содержащих действующее вещество –  протефлазид. Он имеет двойное угнетающее действие на вирус гриппа: во-первых, блокирует нейраминидазу, тем самым не позволяя вновь вирусным частицам покинуть зараженную клетку и поразить новые, а во-вторых, из-за влияния на белки размножения вируса гриппа (РНК-полимеразы) останавливает внутриклеточное образование новых вирусов гриппа.

Такое разнонаправленное влияние на вирус гриппа позволяет достичь основной цели лечения этого заболевания: остановить распространение вирусной инфекции на начальных этапах ее развития и не позволить вирусной нагрузке достичь критических значений, при которых заболевание приобретает тяжелое и осложненное течение.

От того, насколько своевременно врачом будет назначено лечение, а сам пациент будет следовать врачебным рекомендациям, будут зависеть успехи или неудачи такого лечения. Известно, что противовирусное лечение является наиболее эффективным в первые 48 часов с момента появления первых симптомов заболевания. А это значит, что не стоит затягивать с обращением за медицинской помощью.

Профилактика гриппа

Одним из способов борьбы с гриппом является предотвращение его развития. Особенно важно это в так называемых группах риска: дети, беременные, пожилые и люди с хроническими заболеваниями сердца, легких, почек, а также те, кто длительно принимает препараты, которые подавляют иммунитет.

Для них профилактика гриппа – один из эффективных способов избежать отрицательного влияния вируса на организм и повышения риска обострений или усугубления течения хронического заболевания.

Профилактику гриппа можно подразделить на:

  • специфическую,
  • неспецифическую.

К неспецифическим методам защиты от гриппа относят:

  • Избегание контакта с людьми, имеющими видимые симптомы вирусного заболевания: нездоровый вид, кашель, чихание;
  • Сокращение длительности пребывания в многолюдных местах, использование защитных масок;
  • Исключение прикосновений без необходимости немытыми руками к носу и рту;
  • Как можно более частое мытье рук с мылом или использование специальных дезинфицирующих средств;
  • Здоровый образ жизни: правильно питаться, достаточно отдыхать, много времени проводить на свежем воздухе, уделять внимание регулярной и посильной физической активности, избегать стрессовых ситуаций.

К методам специфической профилактики гриппа относят вакцинацию

Вакцинация от гриппа

Грипп – единственная вирусная инфекция среди ОРВИ, в отношении которой разработана и ежегодно проводится профилактическая вакцинация. Состав вакцин против гриппа меняется каждый год – это зависит от циркулирующих сезонных штаммов вирусов гриппа.

Вакцинация проводится в первую очередь детям, начиная с 6-месячного возраста, беременным женщинам, пожилым и людям с хроническими заболеваниями, а также тем, чья профессиональная деятельность связана с ежедневным контактом с большим числом людей: медицинским работникам, преподавателям, учащимся, работникам сферы обслуживания и транспорта.

Вакцинопрофилактику против гриппа рекомендуется проводить за 1–1,5 месяца до начала сезонного повышения заболеваемости гриппом, чтобы успел сформироваться специфический иммунный ответ.

Вирус гриппа – коварный и опасный возбудитель, встреча с которым может обернуться большими неприятностями.

Какие вирусы опасны при беременности?

Беременность и вирусы – тема крайне актуальная в медицинской практике и требует дальнейшего внимания и изучения. На современном этапе медицины профилактические мероприятия и лечение вирусов, способных негативно влиять на организм матери и плода, являются очень важной задачей еще на этапе планирования беременности.

Внутриутробная активизация опасных вирусов может иметь различную степень негативного воздействия на хрупкий организм ребенка. Еще на начальных этапах роста эмбрионального яйца опасные вирусы могут спровоцировать самые критические последствия.

При развитии вирусного заражения на более поздних этапах развития эмбриона практически в 100% случаев развиваются различные пороки и дефекты развития. Некоторые из этих пороков приводят к гибели ребенка. Заражение эмбриона опасными вирусами во втором или третьем триместре беременности является серьезной предпосылкой для развития тяжелых инфекционных состояний.

Краснуха во время беременности

Краснуха относится к наиболее опасным вирусным агентам, способным провоцировать ряд необратимых последствий для жизни ребенка. В случае установления факта заражения беременной краснухой до восьми недель беременности принимаются меры для искусственного прерывания беременности.

Следует отметить, что вирус краснухи легко проникает через плацентарный барьер, в том числе и в сосудистое русло плода. Осложнения, возможные при инфицировании плода краснухой, разнообразны. Речь может идти и об эндокардите, и воспалительных проблемах со стороны других органов и систем. В конце концов, краснуха является причиной возникновения у плода различных нарушений функций нервной системы, серьезных функциональных нарушений органов зрения и слуха.

Цитамегаловирусная инфекция во время беременности

На второе место среди самых опасных видов вирусных агентов медики ставят цитомегаловирусную инфекцию. Подобно вирусам краснухи, цитомегаловирусная инфекция прекрасно проходит плацентарный барьер. Инфицирование плода цитомегаловирусной инфекцией возможно на разных сроках беременности.

Цитомегаловирусная инфекция способна провоцировать возникновение ряда осложнений и нарушений со стороны различных функций организма и даже летальный исход. Кроме того, опасность инфицирования ЦМВ может подстерегать плод и в ходе прохождения его через родовые пути.

Герпес во время беременности

Герпес во время беремености не такая уж и редкость. Не стоит недооценивать герпетическую инфекцию и как возможную причину проблем со здоровьем плода. Так, в частности, особую настороженность вызывает генитальный герпес у беременной. Как правило, данный тип простого герпеса является возможной угрозой не только для полноценного развития плода, но и огромным риском инфицирования плода в ходе прохождения его по родовому каналу. Во избежание негативных последствий акушер-гинекологи рекомендуют проводить кесарево сечение.

Грипп во время беременности

Особую опасность для беременной представляют вирусы гриппа. Опасность представляют и те осложнения, которые провоцирует грипп. Врачи отмечают, что беременные наиболее восприимчивы к данному инфекционному заболеванию. Следует отметить, что грипп относится к тому ряду заболеваний, при котором возможно значительное ослабление иммунитета.

Может ли грипп быть причиной внутриутробной гибели плода?

К сожалению, ученые еще до конца не ответили на этот вопрос. Медики предполагают, что негативное влияние различных штаммов гриппа на ребенка может быть обусловлено влиянием тех симптомов, которые сопутствуют гриппу и, в конце концов, приводят к гипоксии плода.

Кроме вышеуказанных опасных вирусов негативные последствия для организма плода могут нести такие инфекции, как вирус кори, вирус паротита, вирус ветряной оспы, вирус гепатита, ВИЧ, полиомиелит и т.д.

Перейти  на українську версію сайтуПрапор України

продовжити перегляд