Как выглядит грипп под микроскопом

Вирус гриппа: подробности личной жизни

Возможность наблюдать и изучать множество самых разных микроорганизмов появилась благодаря изобретению микроскопа: это революционное событие неизмеримо расширило границы мира живых существ. Развитие технического прогресса и появление электронной микроскопии сделало доступным наблюдение и изучение «интимных» подробностей жизни самых мелких и поразительных организмов – вирусов. Наш сегодняшний «герой» – вирус гриппа, ежегодно убивающий на Земле до полумиллиона человек. Оказывается, его поразительная устойчивость к различным терапевтическим воздействиям связана с тем, что основные фазы цикла воспроизводства этого вируса проходят в самом защищенном месте зараженной клетки – ее ядре

Электронная микроскопия является единственным методом прямой визуализации вирусов – «наноорганизмов», размеры которых лежат в диапазоне от 20 до 250—300 нм. Очевидно, что столь малые размеры жестко ограничивают набор структурных компонентов организма: вирусы, по сути, представляют собой наследственный материал (ДНК или РНК), упакованный в белковый «чехол» разной степени сложности. Такая частица (вирион) в воде, воздухе или на поверхности предметов ведет себя как неживое образование, поэтому споры о том, являются ли вирусы «живыми», до сих пор не утихают.

Как только вирион встречается с подходящей клеткой, включается сложнейшая программа воспроизвод­ства вируса, программа паразитизма на генетическом уровне. Проникнув в клетку, вирус «переключает» работу ее макромолекулярных систем на синтез вирусных молекул. Вирус эксплуатирует все без исключения клеточные структуры, которые обеспечивают не только синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот, но и формирование вирусного потомства. Зараженная клетка помимо воспроизводства обеспечивает паразиту еще и надежную защиту.

Единственной возможностью остановить развитие инфекции в организме является уничтожение зараженных клеток, с чем может справиться сам организм, и что является чрезвычайно сложной задачей для разработчиков противовирусных препаратов. Решение этой задачи невозможно без изучения тонких деталей вирус-клеточного взаимодействия. В процессе своего воспроизводства вирусы используют разные структуры клетки и механизмы разной степени сложности. Так, аденовирусы формируются в ядре клетки путем самосборки, в результате которой образуются гексагональные частицы, а вирус кори «одевает» свою нуклеиновую кислоту и белки плазматической мембраной клетки.

Вирус гриппа, как и многие другие вирусы, проникает в клетку различными способами, механизмы которых до конца не изучены. И все же с помощью электронной микроскопии мы можем «воочию» увидеть многие «интимные» подробности жизни вируса в зараженной клетке.

«Анфас и в профиль»

Внешне вирус гриппа выглядит как пузырек или вытянутая палочка. Под мембранной оболочкой скрывается необычный РНК-геном, состоящий из восьми отдельных частей. Поверхность щетинится шипиками, представляющими собой наружные части встроенных в мембрану белков – гемагглютинина и нейраминидазы. Именно молекулы этих двух гликопротеинов ответ­ственны за связывание вирусной частицы с рецепторами клетки-хозяина.

В соответствии с «классическими» представлениями, верхняя часть молекулы вирусного гемагглютинина связывается с гликопротеинами и гликолипидами плазматической мембраны клетки, а именно – с остатками сиаловых кислот, находящихся обычно на концах боковых цепей этих молекул.

Интересно, что вирусы гриппа человека присоединяются к сиаловым кислотам, содержащим альфа-2,6-галактозную связь, тогда как вирусы гриппа птиц – к кислотам с альфа-2,3-галактозной связью (высокая специфичность связывания обусловлена наличием в определенном месте молекулы вирусного гемагглютинина аминокислот лейцина или глутамина). В клетках трахеи свиньи присутствуют сиаловые кислоты обоих типов, поэтому свиньи могут быть инфицированы как вирусами гриппа птиц, так и человека. Этот факт служит основанием считать свинью своего рода «сосудом Пандоры», где образуются новые, опасные для человека разновидно­сти вируса гриппа.

Опасные связи

Итак, первый шаг сделан: вирус связался с клеточными рецепторами. В месте связывания образуется углубление плазматической мембраны, края которого затем смыкаются, и вирус оказывается в полости так называемого эндоцитозного пузырька. Вообще эндоцитоз является процессом, обычным для клеток высших организмов, которые с помощью этого механизма поглощают крупные молекулы. Вирус, таким образом, эксплуатирует транспортную систему клетки, причем делает это «на законных основаниях»: «билетом» служит сам факт связывания с клеточными рецепторами.

Первым сортировочным узлом эндоцитозного транспортного потока является эндосома – мембранный пузырь с выростами и мелкими пузырьками внутри. Несмотря на свою видимую простоту, эндосома осуществляет в клетке сложные логистические функции: она «опознает» и сортирует попавшие в нее макромолекулы, направляя их по тому или иному метаболическому пути. Однако вирусу это совершенно не нужно – он сам «знает», что делать дальше. Пользуясь тем, что внутри эндосомы среда кислая, вирусная оболочка плотно «прижимается» к мембране эндосомы и сливается с ней. В результате вирусная РНК попадает в цитоплазму – всего через полчаса после того, как вирус связался с поверхностью клетки. Кстати, препараты группы ремантадина воздействуют именно на стадию «раздевания» вируса гриппа, блокируя слияние вирусной оболочки с мембраной эндосом.

Добавим, что на стадии проникновения в клетку вирус гриппа использует еще и разные пути эндоцитоза, что повышает воздействие инфекции и позволяет с большей вероятностью избежать атаки иммунной системой.

Под надежной «крышей»

Вирусный геном проник в цитоплазму, теперь ему предстоит путь к месту его репликации (размножения) – прямиком в ядро клетки. Репликация в клеточном ядре – редкое явление среди вирусов с РНК-геномом. И хотя ядро – самое защищенное место в клетке, и каким-то образом вирус гриппа научился использовать самую надежную «крышу».

Попасть туда непросто: клеточное ядро надежно изолировано от окружающей цитоплазмы, и все транспортируемые молекулы проходят строгую «проверку документов» у входа в ядерные поры. В качестве «пропуска» вирусу служит закодированная в его геноме особая сигнальная последовательность нуклеотидов, идентичная клеточной.

И вот РНК вируса уже в ядре, под надежной защитой. Здесь следует отметить еще одну интересную особенность нашего «героя»: его РНК имеет так называемую негативную полярность и не способна сама по себе служить матрицей для синтеза дочерней вирусной РНК (будущего вирусного генома) и мРНК (матрицы для синтеза вирусных белков).

Поэтому в ядре зараженной клетки на матрице вирусной (–)РНК сначала образуются две формы с положительной полярностью (+)РНК. Первая – комплементарная вирусная (+)РНК, которая впоследствии служит шаблонном для синтеза дочерней (–)РНК. Вторая – информационная вирусная (+)РНК, которая после сложной цепи превращений с участием клеточных ферментов транспортируется в цитоплазму клетки для будущего синтеза вирусных белков. Разумеется, все эти перемещения также обеспечиваются транспортными системами клетки.

Вот теперь все основные детали для конвейера по производству миллионов вирусных клонов готовы.

Клеточная фабрика

В соответствии с законами клетки синтез мембранных белков будущих вирусов происходит на цепочках рибосом (клеточных белковых «фабрик»), закрепленных на шероховатой эндоплазматической сети – транспортной внутриклеточной системе, состоящей из полостей и канальцев. Вирусные белковые заготовки затем переносятся еще в одну клеточную органеллу – аппарат Гольджи – где они, как и собственные белки клетки, подвергаются гликозилированию – присоединению определенных углеводных остатков.

Готовые молекулы мембранных вирусных белков гемагглютинина и нейраминидазы объединяются и в таком виде транспортируются к внешней границе клетки специальными транспортными пузырьками, которые обеспечивают включение вирусных молекул в особые участки плазматической мембраны – липидные рафты (кавеолы).

Остальные вирусные белки, предназначенные для формирования комплексов с наследственным материалом будущего вирусного потомства (–)РНК, синтезируются на свободных полирибосомах клетки, как и положено всем немембранным белкам. Нужно сказать, что в этом смысле вирус гриппа даже «терпит» некоторые неудобства – ведь белки накапливаются в цитоплазме, а сама (–)РНК – в ядре. Поэтому вирусные белки вновь прибегают к помощи клеточной транспортной системы и проникают в ядро, где объединяются с вирусной (–)РНК, формируя рибонуклеопротеиновые частицы (РНП). Последние можно увидеть с помощью электронного микроскопа: РНП представляют собой палочки с «петельками» на концах.

Таким образом, в ядре зараженной клетки образовалось множество копий вирусного генома; на мембране клетки «заготовлены» будущие шипики вирусных мембранных белков – осталось собрать вместе эти детали нашего конструктора. Следующий шаг – экспорт частиц РНП из ядра в цитоплазму и далее, к плазматической мембране клетки (механизмы этого процесса еще не изучены до конца).

На сборочном конвейере

Наступает финальный этап вирусной репродукции – формирование новых вирионов. Для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы вирусный геном – все восемь частиц РНП, а также остальные вирусные белки, встретились в строго определенном месте.

Место встречи уже «назначено» – это липидные рафты, участки мембраны, в которые включены молекулы гемагглютинина и нейраминидазы, и которые послужат для вируса платформами для сборки и почкования. Удивительно, как частицы РНП «находят» дорогу к месту почкования будущего вируса: в последние годы появляется все больше доказательств наличия у каждого сегмента вирусного генома специфичных «упаковочных сигналов».

Итак, частицы РНП – главный компонент новых вирионов – доставлены к плазматической мембране и готовы к упаковке. Благодаря действию комплекса факторов плазматическая мембрана в участке сборки вирусной частицы искривляется – начинается почкование вириона. На поверхности клетки появляются выпячивания, которые затем отделяются от клетки, и вот уже «свежеиспеченные» вирусные частицы выходят в межклеточное пространство. Чтобы они не связались вновь с «родительской» клеткой, предусмотрен специальный механизм – нейраминидаза нового вируса как метелкой отщепляет рецепторы с поверхности клетки. Действие препаратов тамифлю и реленза направлено на блокирование нейраминидазы: они подавляют отделение вирусного потомства от клетки и, соответственно, уменьшают число зараженных клеток.

Каждая зараженная клетка вырабатывает огромное число вирусных частиц, причем далеко не все из них жизнеспособны – на «сборочном конвейере» всегда возникают перебои, а производство «комплектующих» не сбалансировано. Да и сама клетка не всегда в состоянии обеспечить работу своих синтетических и транспортных систем на должном уровне. Именно поэтому вирус гриппа, как и все другие вирусы, наиболее эффективно размножается в «здоровых» клетках, что хорошо известно вирусологам, работающим с клеточными культурами.

В организме вирусное потомство оказывается в слое слизи, покрывающей внутреннюю поверхность носо­глотки, и человек, чихая и кашляя, распространяет вирус с капельками слизи. Клетки, естественно, пытаются защититься от агрессора, включая механизмы интерференции и апоптоза, однако эта защита, как правило, запаздывает, и паразит успевает размножиться и заразить новые клетки. Поэтому так важно применять препараты интерферона в первые сутки (а лучше – в первые часы заболевания), чтобы предотвратить массовое заражение клеток и остановить развитие заболевания.

Нужна ли вакцинация против гриппа?

Познакомившись со сложным взаимодей­ствием вируса гриппа с отдельной клеткой, поражаешься той виртуозности, с которой этот паразит эксплуатирует клеточные системы.

Если же перейти на уровень организма, то здесь взаимодействие вируса с хозяином определяется множеством дополнительных факторов, которые могут привести, а могут и не привести к заболеванию. Главный из этих факторов – реакция иммунной системы, и споры о том, надо ли стимулировать эту реакцию вакцинацией, не только не утихают, но становятся со временем все более острыми.

Сегодня о вирусе гриппа и его биологических свойствах известно много, однако грипп до сих пор остается болезнью, которая «проходит за неделю при лечении, и за 7 дней – без него». Такая устойчивость этого заболевания, очевидно, обусловлена почти полной невозможностью терапевтически «вмешаться» в цикл воспроизводства вируса гриппа, столь надежно укрытого в самом «сердце» зараженной клетки.

Compans R.W., Dimmock N.J. An electron microscopic study of single-cycle infection of chick embryo fibroblasts by influenza virus// Virology. 1969. V. 39. P. 499—515.

Harris A., Cardone G., Winkler D.C. et al. Influenza virus pleiomorphy characterized by cryoelectron tomography //PNAS. 2006. V. 103. P. 19123—19127.

Kim J.H., Skountzou I, Compans R, Jacob J. Original antigenic sin responses to influenza viruses// J. Immunol. 2009. V. 183. P. 294—301.

Leser G.P., Lamb R.A. Influenza virus assembly and budding in raft-derived microdomains: a quantitative analysis of the surface distribution of HA, NA and M2 proteins// Virology. 2005. V. 342. P. 215—227.

Matrosovich M., Matrosovich T., Uhlendorff J. et al. Avian-virus-like receptor specificity of the hemagglutinin impedes influenza virus replication in cultures of human airway epithelium// Virology. 2007. V. 361. P. 384—390.

Morris S.J., Nightingalea K., Smithb H. et al. Influenza A virus-induced apoptosis is a multifactorial process: Exploiting reverse genetics to elucidate the role of influenza A virus proteins in virus-induced apoptosis// Virology. 2005. V. 335. P. 198—211.

Noda T., Sagara H., Yen A. et al. Architecture of ribonucleoprotein complexes in influenza A virus particles// Nature. 2006. V. 439. P. 490—492.

В публикации использованы фотографии автора.

Автор выражает благодарность Ю. Спицыной и О. Таранову (ИХБФМ СО РАН) за помощь в обработке фотографий

Источник

Что такое грипп? Причины возникновения, диагностику и методы лечения разберем в статье доктора Александрова Павла Андреевича, инфекциониста со стажем в 13 лет.

Определение болезни. Причины заболевания

Грипп (Grippus Influenza, flu) — острое инфекционное заболевание, вызываемое различными серотипами вируса гриппа, которые поражают преимущественно эпителиальные клетки трахеи. Характеризуется выраженным синдромом общей инфекционной интоксикации, трахеитом и в некоторых случаях геморрагическими проявлениями, склонен принимать эпидемический характер течения. Эпидемия может оказывать негативное воздействие на экономику в связи с убылью производительности трудовых ресурсов и создавать чрезмерную нагрузку для служб здравоохранения.

Этиология

Вирус гриппа относится к царству вирусов, подцарству РНК-содержащих вирусов и семейству Orthomyxoviridae. Включает несколько родов: А (человеческий индивидуум, птицы, млекопитающие), В (человек), С (человек).

Первое описание проявлений гриппа было сделано в 1403 году французом Этьеном Паскье. Вирус типа А был открыл в 1933 году учёными Смитом и Лендоу.

Какие возбудители гриппа вызывают эпидемии

Антигены вируса гриппа

Эпидемиология

Как долго болеют гриппом

Выделение возбудителя и длительность заболевания при неосложнённой форме составляет 6-7 суток (быстрое формирование иммунитета и элиминация вируса), при тяжёлой и осложнённой форме — до трёх недель. При этом характерно медленное формирование иммунитета, в т. ч. из-за возможного начального ослабления защитных механизмов (сопутствующие заболевания, возраст).

Основные пути заражения

Какие бывают факторы риска

Факторы, повышающие вероятность заболевания гриппом:

Повышенному риску тяжёлого течения гриппа и развитию осложнений подвержены:

Как отличить грипп от простуды

Симптомы гриппа

Инкубационный период длится от 12 до 48 часов (редко до трёх дней).

Как обычно начинается грипп

Исходное начало всегда острое (острейшее). Внезапно появляется озноб, нарастание температуры организма с максимумом к окончанию первых суток до 40 ℃. Характерна нарастающая волнообразная лихорадка, явственная всеобщая слабость, разбитость, усиление потливости, нарушения сна (бессоница), понижение аппетита. Явственно специфична болезненность в глазах, появляющаяся при движении глаз и надавливании, светобоязнь. Возникает головная боль с локализацией в области лба, периорбитальных областях, дискомфорт в мышцах. Возможно першение в горле, заложенность носа, чихание, осиплость голоса.

Когда появляются симптомы гриппа со стороны органов дыхания

К окончанию первых суток (т. е. уже на фоне яркой общеинфекционной интоксикационной симптоматики) появляется сухой кашель с нарастанием интенсивности. Кашель характеризуется упорством, мучительным протеканием с саднением и болями за грудиной различной интенсивности. В продолжение нескольких дней кашель переходит из сухого во влажный, начинает отходить мокрота, может произойти формирование вирусно-бактериальной пневмонии. Объективно привлекает внимание покраснение лица и шеи, инъекция сосудов склер (покраснение белков глаз), блестящая роговица глаз, усиленное потоотделение.

Когда состояние больного должно вызывать серьёзное беспокойство

Отдельного упоминания заслуживают новые, более агрессивные виды гриппозной инфекции (птичий, свиной грипп) при которых к вышеописанным поражениям могут присоединиться нарушения органов пищеварения, грозная специфическая гриппозная пневмония (имеет весьма характерную картину на рентгене в виде «пчелиных сот»). Кроме этого может развиваться так называемый «цитокиновый шторм», являющийся предиктором возникновения осложнений.

Юридические критерии постановки диагноза «грипп» в РФ:

Симптомы гриппа у детей

У маленьких детей при гриппе быстро нарастают симптомы общей инфекционной интоксикации: вялость, отказ от еды, тошнота и рвота на пике лихорадки, общая слабость, нарушения сна. 

Для более старшего детского возраста характерна склонность к головокружению и развитию обморочного состояния. Среди детей достаточно распространено явление менингизма — симптомы менингита без воспаления мозговых оболочек. У детей при гриппе может происходить централизация кровообращения и нарушение периферического кровотока (спазм сосудов) — наблюдается тахикардия, артериальная гипертония, бледность кожи.

В отличие от гриппа у взрослых, катаральные явления (кашель) запаздывают на 1-2 дня и проявляются более скудно, нередко развивается ларингит (осиплость голоса), в целом осложнения у детей развиваются чаще.

Патогенез гриппа

Входными путями для болезнетворного патогена служит слизистая выстилка верхних дыхательных путей. Ведущими звеньями развития болезни являются эпителиотропные и отравляющие свойства вируса гриппа, аллергизация иммунной системы, иммунодепрессивное воздействие.

Механизм развития гриппа

Первичная репродукция патогена происходит в клетках мерцательного эпителия воздуховодных путей (бокаловидные клетки трахеи). Наблюдается повреждение метаболизма и целостности мембраны клеток с последующей гибелью и внедрением вирусных частиц в системный кровоток. Тем временем в месте воспаления происходит увеличение метаболических агентов воспаления, активизация врождённого иммунитета: гипертермия (перегревание) как ответная реакция на воспаление, усиление выработки интерферона и т. п.

Массивное поступление вирусных частиц, продуктов распада клеточных структур и медиаторов воспаления в кровь обуславливает массивные токсико-аллергические процессы, закономерно сопровождающиеся повреждением эндотелия кровеносных сосудов и расстройствами микроциркуляции. Нарастает недостаток кислорода в крови и тканях (гипоксемия и гипоксия), развивается геморрагический дисбаланс различной степени выраженности.

При декомпенсации функциональных механизмов адаптации выявляется прогресс отёка головного мозга, острые сердечно-сосудистая и почечная недостаточность, ДВС-синдром. В силу угнетения иммунологической реактивности и кроветворения закономерно происходит наслоение вторичной бактериальной флоры, развиваются осложнения, пневмонии.

Классификация и стадии развития гриппа

По клинической форме:

По течению:

По степени тяжести:

Алгоритм по определению степени тяжести гриппа приведён в таблице.

Осложнения гриппа

Чем опасен грипп во время беременности

Грипп, как правило, протекает тяжелее у беременных, чем у небеременных женщин репродуктивного возраста. Чаще развивается пневмония, осложнения со стороны ЛОР-органов, возможны преждевременные роды. Отмечено отрицательное влияние высокой температуры при гриппе на развитие нервной трубки плода.

Диагностика гриппа

Когда следует обратиться к врачу

Подготовка к посещению врача

Для посещения врача при гриппе специальная подготовка не требуется.

Диагностика

Лечение гриппа

Выбор места, где больной будет проходить лечение, зависит от характера течения и выраженности клинических проявлений заболевания. Лёгкие формы могут остаться нераспознанными, особенно в межэпидемический период. В таких случаях больные могут быть оставлены в домашних условиях.

Люди со среднетяжёлыми и тяжёлыми формами гриппа (признаки приведены в разделе с симптомами), особенно дети первого года жизни, беременные и пожилые люди, имеющие совокупность заболеваний, должны быть госпитализированы в инфекционный стационар или стационар общего профиля при наличии инфекционных отделений.

Лечение, направленное на борьбу с вирусом

Этиотропная терапия (воздействие на возбудителя) показана всем больным гриппозной инфекцией, независимо от тяжести заболевания. Эффективность медикаментов напрямую зависит от времени начала терапии по отношению к началу развития заболевания. Максимально эффективной будет терапия, начатая в первые 48 часов (на ранних этапах вирусной репликации и его необильного количества). Далее происходит прогредиентное уменьшение эффективности препаратов (концентрация вируса возрастает по экспоненте и препарат просто не успевает произвести локализацию).

Противовирусные препараты

Общее лечение. Лечение, направленное на устранение механизмов и симптомов заболевания

Патогенетическая и симптоматическая терапия проводится по общим показаниям и включает дезинтоксикационные мероприятия, борьбу с гипертермией, обезвоживанием, восстановление функции респираторной системы, поддержание функционирования сердечно-сосудистой системы и др.

В случае возникновения осложнений и неотложных состояний проводится комплекс интенсивных мероприятий по борьбе с патологией соответствующего профиля.

Лечение гриппа у беременных

При лечении беременных женщин применяются те же методы, что и для небеременных с учётом противопоказаний. При высокой температуре тела назначают парацетомол. Препаратом выбора противовирусной терапии, назначаемым как можно раньше, является осельтамивир.

Лечение гриппа у детей

CDC (Центры по контролю и профилактике заболеваний США) для лечения детей от гриппа рекомендуют:

Домашние средства лечения

Меры, облегчающие симптомы гриппа:

Пациентам показано назначение стола № 15 по Певзнеру (разнообразная здоровая пища).

Мифы и опасные заблуждения в лечении

Распространённый миф: грипп можно вылечить антибиотиками. Антибиотики, или антибактериальные препараты, бесполезны в борьбе с вирусной инфекцией.

Прогноз. Профилактика

При отсутствии осложнений, своевременном и правильном лечении прогноз для жизни при гриппе благоприятный. В случае осложнённого течения и при отсутствии терапии возможен летальный исход.

Специфическая профилактика. Вакцины против гриппа

Основным эффективным, научно обоснованным путём предотвращения заболевания или его осложнений является вакцинация. В связи с регулярным видоизменением вируса гриппа Глобальная система эпиднадзора за гриппом и ответных мер ВОЗ (ГСЭГОМ) проводит регулярное наблюдение за вирусами гриппа, циркулирующими в сообществе людей, и регулярно даёт указания на необходимые изменения состава противогриппозных вакцин.

Проведение иммунизации очень важно для лиц из групп высокого риска развития серьёзных осложнений, а также для людей, живущих совместно с этой категорией лиц или осуществляющих медицинский и социальный уход за ними.

Рекомендации по вакцинации

ВОЗ рекомендует проведение ежегодной плановой вакцинации нижеперечисленным категориям населения:

Профилактическую вакцинацию от гриппа в РФ проводят бесплатно всем категориям населения, чтобы предотвратить его развитие и ослабить эпидемический подъём. Для групп определённых возрастов предусмотрены разного рода вакцины, чтобы не было нежелательных реакций из-за присутствия частиц вируса в живом или инактивированном виде. Октябрь считается оптимальным месяцем, когда стоит сделать вакцинацию от гриппа. К концу декабря иммунитет достигнет максимального уровня и сможет отразить атаку. Устойчивый ответ сохраняется полгода после введения вакцины, поэтому прививки нужно делать каждый год.

Неспецифическая профилактика

Химиопрофилактика

Химиотерапевтические средства (иммуномодуляторы) для профилактики и лечения гриппа широко не используются в практике и не рекомендуются к применению, поскольку нет прямых доказательств эффективности этих препаратов.

Источник