Репродукция вирусов, особенности ее обеспечения в лабораторных условиях. Методы культивирования вирусов. Особенности репродукции ретровирусов. Экология

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирионов; выход вирионов из клетки. Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбируется на определенных участках клеточной мембраны - так называемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную химическую природу, представляя собой белки, углеводные компоненты белков и липидов, липиды. Число специфических рецепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104 до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц. Проникновение в клетку. Существует два способа проникновения вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорбции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка клеточной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, которая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транспортироваться в любом направлении в разные участки цитоплазмы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга. «Раздевание». Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего компонента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной процесс проникновения вируса в клетку сочетается с первым этапом его «раздевания». Конечными продуктами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нуклеиновая кислота вируса. Биосинтез компонентов вируса. Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирусные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение вирусного потомства. Реализация генетической информации вируса осуществляется в соответствии с процессами транскрипции, трансляции и репликации. Формирование (сборка) вирионов. Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфически «узнавать» друг друга и при достаточной их концентрации самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, солевых и водородных связей. Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру: 1) Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм; 2) Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодействии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала формируются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа); 3) Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки; 4) Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы). Выход вирионов из клетки. Различают два основных типа выхода вирусного потомства из клетки. Первый тип - взрывной - характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип - почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нуклеокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячивания образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «почка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При таком механизме клетка может продолжительное время продуцировать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции. Время, необходимое для осуществления полного цикла репродукции вирусов, варьирует от 5-6 ч (вирусы гриппа, натуральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, аденовирусы и др.). Ретровирусы (ВИЧ, онкогенные вирусы) имеют уникальный путь передачи генетич. инф-ии. Геном ретровирусов состоит из двух идентичных мол. РНК, т.е. он является диплоидным. В составе ретровируса есть особый вирусоспецифич. фермент – обратная транскриптаза (ревертаза), с помощью кот. осуществляется процесс обратной транскрипции, т.е на матрице геномной РНК синтезируется комплементарная однонитевая ДНК. Эта нить копируется с образованием двунитевой комплиментарной ДНК, кот. интегрирует в кл. геном и в его составе транскрибируется в иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Схема синтеза белков: геномная РНК вируса --- комплементраная ДНК -------- транскрипция иРНК -----трансляция белка вируса. Репликация вирусного генома (синтез вирусных нукл. к-т) приводит к накоплению в кл-ке копий исходных вирусных геномов, кот. используются при сборке вирионов. Обратная транскриптаз ретровирусов синтзирует мину-нить ДНК, с которой копируется плюс-нить ДНК, с образованием двойной нити ДНК, замкнутой в кольцо. Далее двойная нить ДНК интегрирует с хромосомой клетки, образуя провирус. Многочисленные вирионные РНК обр-ся в результате транскрипции одной из нитей интегрированной ДНК при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Культивирование вирусов производится в 3-х биологич. моделях: в организме лаб. животных, в развивающихся эмбрионах птиц (куриные эмбрионы), культурах кл. Выращенные вирусы определяют с помощью методов индикации (обнаружение факта их репродукции, основанная на выявлении различных биол. св-в вирусов и особенностей их взаимод.) и идентификации (определение вида, типа, осущ-ся с помощбю иммунологич. реакций, основанных на взаимод. АГ вирусов с соответствующими АТ). О репродукции вирусов в орг-ме жив. судят по развитию у них видимых клинич. проявлений заболев. и на основании реакции гемагглютинации с суспензией изи органов, содержащих вирусы. О репродукции вируса в эмбрионе свидетельствуют специф. поражения оболочек и тела эмбриона, гибель эмбриона, положит. РГА с вируссодержащей жидкостью. Этот метод используют при промышленном выращивании вирусов. Культуры кл. в зависимости от техники приготовления различают однослойные (способны прикрепляться и размножаться на поверхности хим. нейтрального стекла лаб. посуды в виде монослоя), суспензионные (кл-ки размнож. во всем объеме пит. среды при пост. ее перемешивании), органные (цельные кусочки органов и тк., сохранившие исходную структуру). По числу жизнеспособных генераций культуры кл. подразделяют на: первичные (выдерживают не более 5-10 пассажей), перевиваемые (способны размнож. в лаб. условиях неопределенно длит. срок), полуперевиваемые (выдерждивают 40-50 пассажей).





3. Реакция связывания комплемента, сущность, техника, варианты, применение. Специфичность РСК при вирусных инфекциях. Примеры.

Реакция связывания комплемента (РСК) заключается в том, что при соответствии друг другу антигены и антитела образуют иммунный комплекс, к которому через Fc-фрагмент антител присоединяется комплемент (С), т. е. происходит связывание комплемента комплексом антиген-антитело. Если же комплекс антиген-антитело не образуется, то комплемент остается свободным.

Специфическое взаимодействие АГ и AT сопровождается адсорбцией (связыванием) комплемента. Поскольку процесс связывания комплемента не проявляется визуально, Ж. Борде и О.Жангу предложили использовать в качестве индикатора гемолитическую систему (эритроциты барана + гемолитическая сыворотка), которая показывает, фиксирован ли комплемент комплексом АГ-АТ. Если АГ и AT соответствуют друг другу, т. е. образовался иммунный комплекс, то комплемент связывается этим комплексом и гемолиза не происходит. Если AT не соответствует АГ, то комплекс не образуется и комплемент, оставаясь свободным, соединяется со второй системой и вызывает гемолиз.

Компоненты. Реакция связывания комплемента (РСК) относится к сложным серологическим реакциям. Для ее проведения необходимы 5 ингредиентов, а именно: АГ, AT и комплемент (первая система), эритроциты барана и гемолитическая сыворотка (вторая система).

Антигеном для РСК могут быть культуры различных убитых микроорганизмов, их лизаты, компоненты бактерий, патологически измененных и нормальных органов, тканевых липидов, ви-русы и вирусосодержащие материалы.

В качестве комплемента используют свежую или сухую сыворотку морской свинки.

Механизм. РСК проводят в две фазы: 1-я фаза - инкубация смеси, содержащей три компонента антиген + антитело + комплемент; 2-я фаза (индикаторная) - выявление в смеси свободного комплемента путем добавления к ней гемолитической системы, состоящей из эритроцитов барана, и гемолитической сыворотки, содержащей антитела к ним. В 1-й фазе реакции при образовании комплекса антиген-антитело происходит связывание им комплемента, и тогда во 2-й фазе гемолиз сенсибилизированных антителами эритроцитов не произойдет; реакция положительная. Если антиген и антитело не соответствуют друг другу (в исследуемом образце нет антигена или антитела), комплемент остается свободным и во 2-й фазе присоединится к комплексу эритроцит - ан-тиэритроцитарное антитело, вызывая гемолиз; реакция отрицательная.

Применение. РСК применяют для диагностики многих инфекционных болезней, в частности сифи-лиса (реакция Вассермана).

4. В лабораторию поступила мокрота больного с патологическим процессом в легких. Наметить план лабораторных исследований.

Исследования мокроты

Показания к исследованию мокроты. Исследование мокроты должно производиться во всех случаях, когда имеется поражение дыхательных органов, причем в ряде случаев оно является решающим для постановки диагноза (обнаружение палочек Коха при подозрении на туберкулез, друз и мицелия актиномикоза или крючьев эхинококка при соответствующем паразитарном заболевании, фузо-спирохетоза при гангрене легких.

План исследования мокроты. Лабораторное исследование начинается с макроскопического изучения мокроты, которое позволяет установить целый ряд составных элементов, видимых простым глазом. Это могут быть мелкие прожилки крови, слепки фибрина, иногда обрывки легочной ткани, кусочки хрящей; если в дальнейшем имеется в виду исследование на туберкулезную палочку, важно взять для него гнойный комочек или, еще лучше, так называемые чечевицы или линзы Коха; при подозрении на актиномикоз исследование приобретает смысл только в том случае, если будут найдены зерна его.

Бактериоскопия. Для изучения бактериальной флоры в мокроте следует размазать ее на стекле, высушить, зафиксировать и окрасить.

Приготовление препарата производится следующим образом. Несколько комочков мокроты, наиболее гнойных, а при подозрении на туберкулез - содержащих так называемые чечевицы Коха, переносятся препаровальной иглой на безукоризненно чистое предметное стекло (игла должна быть прокалена над пламенем горелки во избежание переноса ею микробов). Затем сверху накладывается второе предметное стекло с таким расчетом, чтобы оно прикрывало нижнее приблизительно на 1/2-3/4, для того чтобы части обоих стекол, захватываемые пальцами, оставались свободными от мокроты. Держа одно стекло в левой руке, а другое в правой (за чистые участки), разнимают их по прямой линии параллельно поверхности стекол до тех пор, пока слой мокроты на каждом из стекол не получится вполне равномерным. Если при этом он окажется чересчур толстым, проще всего взять еще одно чистое стекло, чтобы мокрота оказалась распределенной не на двух, а на трех стеклах. Оба полученные мазка высушиваются на воздухе (защищать от мух!), или на батарее парового отопления, или, наконец, высоко над пламенем горелки.

Фиксация препарата производится путем троекратного медленного проведения через верхнюю (наиболее горячую) часть пламени спиртовки.

Окраска мокроты производится обычно одним из следующих трех способов: окраска разведенным фуксином - для общей ориентировки в препарате, окраска по Граму - для установления вида бактерий и окраска туберкулезных палочек.

Из бактерий, встречающихся в мокроте и обнаруживаемых при окраске по Граму, практическое значение имеют следующие виды их:

1. Пневмококк, или ланцетовидный капсульный диплококк Френкель-Вексельбаума, встречается главным образом при крупозной пневмонии, но может быть обнаружен и при лобулярной пневмонии и иногда, как дополнительная инфекция, при туберкулезе. Это парный кокк, не имеющий правильной круглой формы, а заостряющийся кнаружи и закругленный кнутри («пламя свечи»), грам-положителен. В свежей мокроте удается видеть капсулу в виде светлого ободка. Значительный практический интерес, в связи с серотерапией пневмоний, представляет изучение типа, к которому относится пневмококк. В настоящее время установлено существование четырех типов пневмококка, морфологически неотличимых. Диагноз ставится путем заражения животных и последующей реакции агглютинации. Пневмококки, относящиеся к I, II, и III типам, агглютинируются только сыворотками соответствующей группы. Тип IV неоднороден и обозначается как тип X.

Определение типа пневмококка, помимо реакции атглютинации, ориентировочно производится также более простым, но и менее точным способом Нейфельда (Neufeld), основанным на появлении феномена набухания капсулы. Техника способа в основном такова. На предметное стекло наносятся три частицы мокроты, затем к каждой из них прибавляется по петле одной из агглютинирующих сывороток (типа I, II и III) и по одной петле синьки Леффлера. Стекло кладется на 10-15 минут во влажную камеру. Затем каждая частица мокроты накрывается покровным стеклом и рассматривается под микроскопом. Набухание капсулы будет происходить только в том препарате, к которому прибавлена сыворотка, агглютинирующая данный тип пневмококка.

2. Пневмобациллы (или диплобациллы Фридлендера) могут также являться возбудителями крупозной пневмонии, ухудшая течение заболевания и прогноз, но иногда

встречаются и при лобулярной пневмонии. Это довольно толстые парные палочки с за-

кругленными концами, заключенные в капсулу, грам-отрицательны.

3. Веретенообразная палочка (Вас. fusiforalis) и спирохета, встречаясь одновременно, считаются возбудителями гангрены легкого. Вас. fusiformis - довольно длинная грам-отрицательная палочка, заостряющаяся по направлению к концам, нередко

с просветом в центральной части. Спирохеты также грам-отрицательны, очень нежны,

форма завитков неправильная, количество их 2-3.

4. Стафилококки и стрептококки нередко находятся в мокроте больных с абсцессом легких, возбудителем которого они в ряде случаев и являются. Они грам-положительны. Нужно иметь в виду, что единичные стрептококки могут встретиться в любой

мокроте.

5. Бациллы инфлуэнцы, катаральный микрококк, micrococcus tetragenes, Вас.

pyocyaneus встречаются реже, нахождение их в мокроте имеет меньшее значение.

Посев. Во всех подозрительных на туберкулез случаях, где повторное тщательное бактериологическое исследование остается безрезультатным, следует произвести посев мокроты на одну из специальных сред. Рост палочек может продолжаться в течение срока от 7 дней до 3 месяцев.

Кроме туберкулеза, посев мокроты производится и при острых инфекциях с целью выявления возбудителя или более точного выяснения его характера, например при крупозной пневмонии для определения типа пневмококка, что имеет большое значение для оценки случая. Для посева мокрота должна быть собрана в стерильную баночку, которая должна тотчас же после каждого выделения мокроты закрываться. Предварительно больному следует прополоскать рот свежекипяченой водой.

Опыты на животных. В случаях, где клиническая картина вызывает настойчивое подозрение на туберкулез, а ни бактериоскопическое исследование, ни посев не подтверждают диагноза, можно прибегнуть к заражению животного - биологическая проба. Оно оказывается необходимым, кроме того, в случаях, где бактериоскопическое исследование обнаруживает кислотоустойчивые палочки, а оснований подозревать туберкулез нет. Опыт производится на морских свинках.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № _49