РЕФЕРАТ
«Противовирусный иммунитет»
2009
Типы вирусных инфекций
Вирусы - это облигатные внутриклеточные паразиты, использующие для синтеза своих белков биохимический аппарат клетки-хозяина. Они чрезвычайно разнообразны по строению и организации генома - некоторые имеют РНК-геном, состоящий всего из нескольких генов, другие обладают ДНК-геномами с числом генов до двух сотен. Структурно вирус представляет собой просто белковый «футляр», в который упакована нуклеиновая кислота. Обнаружены и еще более простые формы живых организмов:
• вироиды - возбудители болезней растений, состоящие только из нуклеиновой кислоты без белковой оболочки, и
• прионы - «инфекционные белки», ассоциированные с дегенеративными неврологическими болезнями животных и человека, включая скрейпи, спонгиозные энцефалопатии крупного рогатого скота и болезнь Крейцфельдта-Якоба.
Вирусы прикрепляются к клеткам хозяина, связываясь со специфическими клеточными рецепторами. Этой специфичностью обусловлен тропизм данного вируса к определенному виду-хозяину или типу клеток. После проникновения вируса в клетку происходит его раздевание - дезагрегация белкового капсида с высвобождением нуклеиновой кислоты. Затем начинается транскрипция и синтез вирусных белков, репликация вирусного генома и, наконец, сборка и созревание нового «поколения» вирусных частиц. Выйдя в межклеточное пространство, они инфицируют близлежащие клетки и ткани. В зависимости от вида вируса и особенностей метаболизма клетки-хозяина этот процесс может различаться в деталях. Так, пикорнавирусам для образования новых вирусных частиц требуется около 8 ч, а ДНК-содержащему цитомегаловирусу человека - до 48 ч.
Механизмы заражения хозяина, персистениии в тканях и патогенеза инфекции широко вирьируют среди различных вирусов. Как правило, вирусы проникают во внутреннюю среду организма через слизистые оболочки. Другой, очень эффективный путь их прямого проникновения в кровоток - через поврежденную кожу, например при укусе насекомого или уколе инъекционной иглой. Размножение вирусов обычно происходит в эпителиальных покровах; вслед за этим в некоторых случаях вирусы проникают в кровь, что приводит к их распространению и инфицированию других тканей. Выздоровление может означать полное устранение вируса из организма-хозяина. Однако некоторые вирусы способны оставаться в организме в скрытой форме после затухания острой инфекции и в какой-то момент реактивироваться с образованием новых инфекционных вирусных частиц. Другие вирусы персистируют в инфекционной форме, несмотря на иммунный ответ хозяина. При таких заболеваниях, как скрейпи и болезнь Крейцфельдта-Якоба, вовсе не бывает острой стадии; их возбудители персистируют в организме, что сопровождается медленной инфекцией, и вызывают проявления болезни спустя многие годы после заражения. В отличие от истинных вирусных, прионовые инфекции не стимулируют ни иммунного ответа, ни продукции интерферонов.
Врожденный антивирусный иммунитет
Ранняя стадия инфекции, как правило, состоит в противоборстве вируса с защитными системами организма-хозяина. Самый первый защитный барьер - это препятствующие внедрению вирусов кожные покровы и слизистые оболочки организма. В случае нарушения их целостности в действие вступают механизмы экстренной неспецифической защиты - интерфероны, НК-клетки и макрофаги.
Интерфероны подавляют репродукцию вирусов
Известно три типа интерферонов:
• ИФсс - лейкоцитарный интерферон, кодируемый у человека семейством генов, расположенных в хромосоме 9;
• МЦв - фибробластный интерферон, кодируемый единственным геном, расположенным в хромосоме 9, и
• ИФу - иммунный интерферон, кодируемый единственным геном, расположенным в хромосоме 12.
Инфицирование клетки вирусом вызывает синтез ИФсс/в. Под действием интерферонов активируются защитные механизмы соседних клеток, обеспечивая их устойчивость к вирусной инфекции. Активация затрагивает гены ряда белков, в том числе двух, обладающих прямой антивирусной активностью. Это протеинкиназа, которая фосфорилирует сс-субъединицу инициирующего трансляцию фактора eIF-2 и тем самым инактивирует его, блокируя в результате синтез вирусных белков, и другой фермент -2',5'-олигоаденилатсинтетаза, активирующая латентную в обычных условиях эндонуклеазу, способную разрушать вирусные РНК.
Существуют также другие, более специфичные механизмы антивирусного действия интерферонов. Например, белок Мх угнетает первичную транскрипцию генов вируса гриппа, но почти или вовсе не действует на прочие вирусы. ИФу, как и другие типы интерферонов, ингибирует размножение вируса в клетках, но, кроме того, усиливает специфический иммунный ответ, стимулируя повышенную экспрессию молекул МНС класса I и II, а также сильно активируя макрофаги и НК-клетки. О важном значении интерферонов в поддержании противовирусной резистентности организма в целом свидетельствует повышенная восприимчивость к вирусным инфекциям у мышей после введения им антител против интерферонов.
Нормальные киллеры лизируют клетки организма, инфицированные вирусами
Активные НК-клетки появляются уже через двое суток после заражения организма-хозяина вирусом. Они служат главным эффекторным механизмом сопротивления герпесвирусной, в частности цитомегаловирус-нои, инфекции. При отсутствии или уменьшении их активности, например у больных с синдромом Чедиака-Хигаши или у мышей с мутацией beige, наблюдается повышенная восприимчивость к вирусу цитомегалии. Пока не ясно, какие молекулы на поверхности инфицированных вирусом клеток организма распознаются НК-клетками. Однако известно, что интенсивность поражения клеток-мишеней находится в обратной зависимости от уровня экспрессии ими молекул МНС класса I. г-Интерферон повышает функциональную активность НК-клеток. Благодаря этому они собираются в очагах инфекции уже в активированном состоянии. Главным образом, НК-клетки осуществляют реакцию антителозависимой клеточной цитотоксичности.
Защитные механизмы с участием Т- и В-клеток
При отсутствии Т-клеток организм-хозяин весьма восприимчив к атакам вирусов. Так, у бестимусных мышей с врожденным отсутствием зрелых Т-клеток вирус простого герпеса, введенный в кожу, вызывает распространяющееся поражение и в конце концов, проникая в центральную нервную систему, гибель животных. Чтобы защитить этих мышей, достаточно вскоре после заражения перенести им HSV-специфичные Т-клетки. Важное значение Т- и В-клеток, противодействующих вирусным инфекциям, будет рассмотрено ниже.
Антитела и комплемент способны ограничить распространение вируса и предотвратить повторную инфекцию
Антитела могут нейтрализовать инфекционность вирусов
Если вирусу удается преодолеть барьеры врожденного иммунитета, он вызывает развитие адаптивного иммунного ответа с появлением цитотоксических Т-клеток, хелперных Т-клеток и противовирусных антител. Антитела служат главным препятствием для распространения вируса в другие клетки и ткани, особенно для проникновения его в кровоток. В лимфоидной ткани слизистых оболочек образуются преимущественно антитела класса IgA, предотвращающие повторную инфекцию.
Антитела могут быть направлены против любого вирусного антигена, синтезируемого в инфицированной клетке, однако сдерживание инфекции обеспечивают только те из антител, которые специфичны к гликопротеинам, экспрессированным на оболочке вирусов или на мембране инфицированных клеток. Механизмы гуморального противовирусного иммунитета могут быть различными. Так, способ устранения инфекционное вирусных частиц зависит от их локализации - внеклеточной или внутриклеточной. О действии in vivo защитных механизмов свидетельствует то, что инъекция моноклональных вирус-нейтрализующих антител весьма эффективно угнетает репродукцию вирусов. Присутствие в кровотоке нейтрализующих вирус антител - это и важный фактор предотвращения повторной инфекции.
Комплемент участвует в нейтрализации внеклеточных вирусов некоторых видов
Комплемент также способен повреждать оболочку вируса - осуществлять виролиз. Некоторые вирусы непосредственно вызывают активацию комплемента по классическому или альтернативному пути. Тем не менее комплемент не рассматривают как главный фактор зашиты против вирусов, поскольку при недостаточности компонентов системы комплемента не отмечено предрасположенности к тяжелым вирусным инфекциям у человека.
Антитела мобилизуют комплемент и/или эффекторные клетки для разрушения инфицированных вирусами клеток организма
Действие антител, помимо нейтрализации внеклеточных вирусов, состоит в том, что они вызывают разрушение инфицированных вирусами клеток, активируя систему комплемента. В результате его активации происходит сборка лизирующего мембрану комплекса и лизис зараженных клеток. Комплемент - зависимый цитолиз возможен лишь при высокой плотности экспрессии вирусных антигенов на клеточной мембране. В противоположность этому, для лизиса по механизму АЗКЦ необходимо присутствие на поверхности клетки-мишени лишь 103 молекул IgG - такое количество обеспечивает связывание с ней З К-клеток. Эти клетки связываются с нагруженной антителами мишенью через FcyRIll и быстро разрушают ее посредством перфоринов. Насколько важен in vivo каждый из этих механизмов, пока трудно понять. Лучшее доказательство в пользу АЗКЦ получено на мышах при изучении защитного эффекта противовирусных моноклональных антител; не проявляя нейтрализующей активности in vitro, они оказались способны защитить С5-дефицитных животных при введении им высокой дозы вируса.
Т-клетки участвуют в формировании и действии противовирусного иммунитета несколькими путями
В иммунитете к вирусным инфекциям Т-клетки выполняют разнообразные функции. Образование антител в ответ на большинство антигенов зависит от тимуса, поскольку для переключения изотипа и созревания аффинности необходимо участие Т-клеток CD4+. Кроме того, эти клетки помогают в индукции цитотоксических Т-клеток CD8+, а также в привлечении макрофагов в очаг вирусной инфекции и в их активации.