Ведення.
Існує велика група живих істот, що не мають клітинної будови. Ці істоти носять назви вірусів (лат "вірус" - отрута) і представляють неклітинні форми життя. Віруси не можна віднести ні до тварин, ні до рослин. Вони виключно малі, тому можуть бути вивчені тільки за допомогою електронного мікроскопа.
Віруси здатні жити і розвиватися тільки в клітинах інших організмів. Поза клітин живих організмів віруси жити не можуть, і багато хто з них у зовнішньому середовищі мають форму кристалів. Поселяючись всередині клітин тварин і рослин, віруси викликають багато небезпечних захворювань. До числа вірусних захворювань людини відносяться, наприклад, кір, грип, поліомієліт, віспа. Серед вірусних хвороб рослин відома мозаїчна хвороба тютюну, гороху та інших культур; У хворих рослин віруси руйнують хлоропласти, і уражені ділянки стають безбарвними.
Віруси відкрив російський вчений Д. І. Івановський в 1892 р.
Кожна вірусна частка складається з невеликої кількості ДНК або РНК, тобто генетичного матеріалу, укладеного в білкову оболонку. Ця оболонка грає захисну роль.
Відомі також віруси, поселяються в клітинах бактерій. Їх називають бактеріофагами або фагами (грец. "фагосом" - пожирає). Бактеріофаги повністю руйнують бактеріальні клітини і тому можуть бути використані для лікування бактеріальних захворювань, наприклад дизентерії, черевного тифу, холери.
Будов вірусів дає підставу вважати їх неклітинним істотами.
Природа і походження вірусів.
Сучасні уявлення про віруси складалися поступово. Після відкриття вірусів Д. І. Івановського (1892) їх вважали просто дуже дрібними мікроорганізмами, не здатними рости на штучних поживних середовищах. Незабаром після відкриття вірусу тютюнової мозаїки була доведена вірусна природа ящуру [Fler F, Frosch P. 1898], а ще через кілька років були відкриті бактеріофаги [d'Herrelle F., 1917]. Таким чином, були відкриті три основні групи вірусів, що вражають рослини, тварин і бактерії.
Однак протягом тривалого часу ці самостійні розділи вірусології розвивалися ізольовано, а найбільш складні віруси - бактеріофаги - довгий час вважалися не живою матерією, а чимось на зразок ферментів. Тим не менш, вже до кінця 20-х - початку 30-х років стало ясно, що віруси є живою матерією, і приблизно тоді ж за ними закріпилися найменування фильтрующихся вірусів, або ультравірусов. Це знайшло відображення в одній з перших монографій про них [Hauduray, 1936]. Пізніше приставки відпали, і вкоренилося нині застосовується позначення - віруси, під яким об'єднали віруси рослин, тварин і бактеріофаги-бактеріальні віруси.
В кінці 30-х - початку 40-х років вивчення вірусів просунулося настільки, що сумніви в живій природі їх відпали, і було сформульовано положення про віруси яка організмах [Burnet F., 1945]. Підставою для визнання вірусів організмами з'явилися отримані при їх вивченні факти, що свідчили, що віруси, як і інші організми (тварини, рослини, найпростіші, гриби, бактерії), здатні розмножуватися, володіють спадкоємністю і мінливістю, пристосовуваністю до мінливих умов середовища їх проживання і, нарешті, схильністю біологічної еволюції, забезпечувана природним або штучним відбором.
Концепція про віруси яка організмах досягла свого розквіту на початку 60-х років, коли було введено поняття «віріон» як вірусного індивідуума [Lwoff A. et al., 1962]. Однак у ці ж роки, які ознаменувалися першими успіхами молекулярної біології вірусів, почався і занепад концепції про віруси яка організмах, і ці суперечливі процеси (тріумф і занепад) знайшли своє відображення на 1-му Міжнародному симпозіумі [Cold Spring Harbor, 1962]. Вже тоді одночасно з введенням поняття «віріон» були показані, з одного боку, відмінності їх будови від будови клітин і навіть був введений термін «архітектура» віріонів [Caspar, Klug А., 1962]. З іншого боку, були узагальнені факти, які вказували на зовсім відмінний від клітин тип розмноження, який деякий час називали диз'юнктивної репродукцією, підкреслюючи роз'єднаність - тимчасову і територіальну - синтезу генетичного матеріалу (РНК, ДНК) і білків вірусів. У доповіді на згадуваному симпозіумі [Lwoff A. et al., 1962] був також сформульований основний критерій відмінності вірусів від інших організмів: генетичний матеріал вірусів є одним з двох типів нуклеїнових кислот (РНК або ДНК), в той час як організми мають обидва типи нуклеїнових кислот.
Цей критерій надалі виявився неабсолютними, тому що, по-перше, ДНК-віруси в ході репродукції синтезують інформаційні (або матричні) РНК, по-друге, РНК-ретровіруси в ході репродукції синтезують ДНК, а крім того, великі РНК- містять віруси (віспи, герпесу) можуть містити невеликі кількості РНК також і в вирионах, а невеликі кількості ДНК (все ж таки, ймовірно, клітинної) виявлені в вирионах вірусів грипу. Основним і абсолютним критерієм, який вирізняє віруси від усіх інших форм життя, є відсутність у них власних систем синтезу білка (рибосомних систем).
Нагромаджені до цього часу дані дозволяють також прийти до висновку, що віруси є організмами, нехай навіть дрібними, так як будь-які, навіть мінімальні організми типу мікоплазм, рикетсій або хламідій мають власні білоксинтезуючої системи.
Спосіб розмноження вірусів також відрізняється від розподілу, брунькування, спороутворення або статевого процесу, які мають місце в одноклітинних організмів, у клітин багатоклітинних організмів і в останніх в цілому. Репродукція, плі реплікація, як зазвичай позначають розмноження вірусів, відбувається диз'юнктивно (останній термін нині частіше мається на увазі, ніж вживається). Формування віріонів відбувається або шляхом саме збірки (упаковка вірусної нуклеїнової кислоти в білковий капсид та освіта таким шляхом нуклеокапсида), або за участю клітини (деякі ліпідсодержащіе фаги мікоплазм), або обома способами (оболонкові віруси). Звичайно, протиставлення мітотичного поділу клітини і реплікації не абсолютно, так як способи реплікації генетичного матеріалу клітини і ДНК-вмісних вірусів принципово не відрізняються, а якщо врахувати, що і синтез генетичного матеріалу у РНК-вмісних вірусів також здійснюється за матричним типом, то відносним є протиставлення мітозу і реплікації всіх вірусів. І, тим не менше, відмінності в способах розмноження клітин і вірусів настільки істотні, що має сенс ділити весь живий світ на віруси і невіруси.
До вірусів не застосовні і багато інших понять, які є «атрибутами» організмів, і, перш за все такі фундаментальні поняття, як «особина», «популяція», «вигляд».
Прийнято трактувати поняття «віріон» як вірусний індивідуум, хоча віріон є лише певною стадією життя вірусу, і якраз тією стадією, на якій вірус не проявляє життєдіяльності. Тому було навіть запропоновано іменувати цю стадію існування вірусу віроспорой. Тим часом існує кілька груп вірусів, у яких геном не тільки фрагментарний (це має місце і у клітин еукаріотів, геном яких дискретний і існує у вигляді суми хромосом), але і різні його фрагменти роз'єднані і знаходяться в різних частках. Вірус проявляє інфекційні властивості лише при попаданні повного набору різнойменних частинок, число яких у вірусів рослин 2-4, а в деяких вірусів комах до 28. Що ж являє собою вірусний індивідуум в цих випадках, коли навіть поняття «віріон» не може бути застосовано?
Переходячи до аналізу активної життєдіяльності вірусу, яка цілком зводиться до його репродукції, ми виявляємо, що місце проник в клітку вириона займають або гола нуклеїнова кислота його (наприклад, у вірусу поліомієліту), або нуклеопротєїдний комплекс (наприклад, у вірусу грипу), або більш складні субвіріонні структури (наприклад, у реовіруси). Потім відбувається синтез дочірніх молекул вірусного геному. У багатьох ДНК-вмісних вірусів цей процес не тільки схожий з синтезом клітинної ДНК хромосом, а й забезпечується в значній мірі, а іноді майже повністю клітинними ферментами. Причому це має місце не тільки при утворенні простих і дрібних вірусів (паповавірусах, парвовірус), але і при синтезі складних вірусів з великим геномом (герпесвіруси, ірідовіруси), у яких деяка частка синтезів ДНК каталізується власними ферментами. Утворені при цьому реплікативні інтермедіати навряд чи можуть бути охарактеризовані як вірусні індивідууми: це матриці, на яких синтезуються численні копії дочірніх геномів вірусу. У вірусів з геномом у вигляді однониткових РНК вони або інформаційно безглузді, тобто не кодують відповідні вірус-специфічних білків (віруси з позитивною полярністю геному), або, навпаки, містять гени для вірусних білків, так як вирионах РНК не має кодирующими властивостями.
Поряд з продуктивним циклом деякі ДНК-віруси (помірні фаги, паповавірусах, вірус гепатиту В та ін) можуть вступати в інтегративне взаємодія з клітинним геномом, ковалентно вбудовуючись в нього і, перетворюючись на групу клітинних генів, які передаються клітинам - нащадкам (у еукаріотів) за законами Менделєєва. У цьому стані інтегрований вірусний геном, що позначається як провірус, фактично є групою клітинних генів. Якщо в провірусу відбудеться мутація, що робить неможливим "вирізування" вірусного генома з клітинного, такий дефектний провірус може назавжди стати складовою частиною геному. Багато дані дозволяють зробити висновок, що геноми про-і еукаріотів мають у своєму складі інтегровані гени або геноми в минулому самостійних вірусів.
Існує велика група РНК-вмісних ретровірусів, у яких на матриці їх геному синтезується компліментарна ДНК. Вона у вигляді двунітевой ДНК інтегрується (ковалентно вбудовується) в клітинний геном і в цьому виді є матрицею для синтезу дочірніх молекул віріонів РНК і мРНК для синтезу вірусних білків. В обох випадках (інтеграбельние ДНК-віруси, ретро-віруси) утворюється такими шляхами провірус стає, групою клітинних генів.
Ці факти і приклади наочно ілюструють положення про незастосовність поняття індивідуума до вірусів.
Настільки ж непріменяемим до вірусів є і поняття популяції, так як внутрішньоклітинна стадія репродукції, а тим більше інтеграційні процеси без остачі позбавляють сенсу трактування репродукується вірусу як популяції. До цього слід додати дані про дефектних интерферирующих частинках, «супроводжуючих» майже кожну вірусну інфекцію. Ці частинки являють собою віріони з неповним геномом, тому вони не здатні до репродукції. Тим не менш, вони грають важливу біологічну роль, забезпечуючи персистенції вірусів в інфікованих організмах або в культурах тканин. Таким чином, вірусна «популяція» найчастіше за все являє собою суми повноцінних віріонів і дефектних утворень, тобто фактично мертвого матеріалу. Такого роду «популяції», що складаються з живих і мертвих особин, неможливо навіть уявити в світі організмів. У деяких випадках сума дефектних часток з дефектами в різних ділянках генома може забезпечити розвиток вірусної інфекції (феномен множинної реактивації).
Природно, у разі, якщо немає особин, немає популяції, важко ввести поняття виду. Цей висновок буде підкріплений далі міркуваннями про походження і еволюції вірусів. І, тим не менше, ці поняття знайшли застосування у вірусології. Ми говоримо про різні реально існуючих популяціях вірусів на рівні як інфікованих організмів, так і популяцій господарів вірусів, а сучасна міжнародно-визнана класифікація вірусів заснована на виділенні видів, родів і навіть родин і застосуванні біномінальної номенклатури, яка прийнята для всіх інших представників органічного світу. І це не чисті забави, а теоретично обгрунтовані і практично корисні методичні підходи. До пояснення цих парадоксів ми ще повернемося.
Якщо віруси не організми, то чому ж тоді вони є? Для того щоб відповісти на це питання, необхідно окреслити коло біологічних структур, які можна позначити як віруси. Це легко, якщо мова йде про звичайні, загальновизнаних віруси, наприклад, про віруси віспи або Фаге MS2, незважаючи на те, що перший з них має геном - ДНК з молекулярною масою до 240.10 6, а другий - РНК з молекулярною масою близько 1,2 · 10 6. Відмінності між цими вірусами, ймовірно, не менш значущі, ніж, скажімо, між кишковою паличкою і слоном або хоча би будь-який кліткою цієї тварини. Проте світ вірусів ще більш багатий, якщо не обмежувати їх загальновизнаними інфекційними вірусами.
До числа вірусів, безсумнівно, слід віднести і дефектні віруси. Дефектними є багато онкогенні ретровіруси, так як придбання ними генів, що кодують онкогени, часто супроводжується поділами інших генів. У присутності повноцінних вірусів-помічників, зазвичай близьких до дефектним біологічно, дефектний вірус може або реплицироваться (якщо він не має дефект гена полімерази), або використовувати білки вірусу-помічника (якщо він має дефекти генів внутрішніх або оболонкових білків). Можливо, використання і білків біологічно віддалених вірусів: якщо дефектний, по оболонкових білків, ретровірус розмножувати в присутності вірусу везикулярного стоматиту, то віріони будуть мати зовнішню оболонку останнього. Втім, для цього навіть не треба, щоб один з вірусів був дефектним: при змішаній інфекції багатьма вірусами утворюються віріони, геном яких укладено в оболонки іншого вірусу.
У наведених випадках показана можливість репродукції дефектного вірусу, отриманого з вірусу повноцінного. Але існує кілька груп вірусів, які завжди дефектні по реплікації і є сателітами повноцінних, неспоріднених їм вірусів. Так, аденосателліти, що мають власний геном і власні білки, реплицируются у присутності вірусів-помічників, якими можуть бути не тільки аденовіруси, але і герпесвіруси. Всі три групи (дефектні віруси і дві групи вірусів-помічників) є, ДНК-вмісними. Вірус некрозу тютюну має вірус-сателіт, геном якого кодує власні білки; обидва є РНК-вмісними вірусами. Сателітом ДНК-яке містить вірусу гепатиту є РНК-дельта-вірус. У присутності будь-якого гепаднавіруса він реплікується і утворює нуклеокапсиди з власного білка, які покриваються зовнішньою оболонкою відповідного гепаднавіруса. У всіх цих прикладах нездатність реплицироваться є властивістю геномів дефектних вірусів, і ця функція забезпечується вірусами-помічниками. Це своєрідний паразитизм вірусів на віруси. Тут же відзначимо, що дефектні по реплікації сателіти є найбільш дрібними вірусами. Так, геном дельта-вірусу має молекулярну масу близько 0,5 · 10 6 і на одному єдиному його гені закодований єдиний капсидний білок.
З сателітами «зближуються» плазміди, або, як раніше їх називали, еф, екстрахромосомние фактори спадковості. Це відносно невеликі, звичайно з молекулярної масою менше 10 7, циркулярні, рідше лінійні, молекули ДНК, які часто виявляються в бактеріальних клітинах. Вони виконують різні функції відповідно до наявних на них генам: токсини, що вбивають комах; гени, що зумовлюють пухлинні розростання в рослин; ферменти, що руйнують або модифікуючі антибіотики, фактор фертильності - фактично індукуючий статевий процес у бактерій - обмін генами між хромосомами двох бактерій. У дріжджів виявлені кілери (двунітевих РНК), на яких «закодовані» токсини, що вбивають дріжджові клітини, що не носять в собі кілерів. Від вірусів, в тому числі дефектних, і сателітів плазміди мають два головні відмінності: їх гени не кодують синтез білків, в які упаковані нуклеїнові кислоти, і реплікація їх забезпечується клітиною. Плазміди зазвичай знаходяться у вільному вигляді в цитоплазмі, але можуть бути інтегровані в геном клітини-носія, остання може і звільнятися від них. Між плазмідами і звичайними вірусами немає різких меж. Так, деякі плазміди явно є похідними фагів, втративши більшу частину їх генів і зберігши лише деякі з них. Ряд вірусів, наприклад, вірус папіломи корів, може тривало персистувати у вигляді плазмід - голих молекул ДНК. У вигляді плазмід з повним або частково делетірованним геномом можуть персистувати віруси герпесу. З розвитком генної інженерії стали можливими штучне отримання плазмід з вірусною ДНК, вмонтовувані в плазміди чужорідних генів і навіть штучне конструювання плазмід з фрагментів клітинної ДНК.
До вірусів примикають віроіди - збудники інфекційних хвороб рослин. Вони не мають істотних відміну від звичайних вірусних хвороб, але викликаються своєрідними структурами - невеликими (молекулярна маса 120000 - 160000) циркулярними суперспіралізірованнимі молекулами РНК. У всьому іншому це типові вірусні хвороби з певними проявами, інфекційної при механічної передачі, розмноженням віроіди в заражених клітинах.
Нарешті, з вірусними інфекціями мають схожість хвороби тварин (вівці, кози) і людини (хвороба куру, хвороба, Крейтцфельда - Якоба), що виражаються в розвитку спонгі-формних енцефалопатій. Припускають, що ці хвороби є результатами виходу з-під контролю генів, що кодують білки, які є і їх продуктами, і їх деренрессорамі, і причиною характерних уражень нервових клітин.
Що ж об'єднує класичні віруси, дефектні, віруси і сателіти, плазміди і віроіди, пріони (так позначають збудників спонгіформних енцефалопатій)? Їх об'єднує те, що всі вони є автономними генетичними структурами, здатними функціонувати тільки в клітинах, з різним ступенем залежності від клітинних систем синтезу нуклеїнових кислот і повною залежністю від клітинних білоксинтезуючої та енергетичних систем, що піддаються самостійної еволюції. Якщо розглядати віруси в плані паразитології, то їх паразитування слід визнати не тільки внутрішньоклітинним (як це має місце у рикетсій і хламідій), а паразитизмом генетичним, так як взаємодія вірусу з клітиною є, перш за все, взаємодією двох геномів - вірусного та клітинного. Однак таке тлумачення ролі вірусів занадто вузько і, як ми постараємося показати далі, не відображає їх ролі в еволюції органічного світу. Але перш ніж обговорювати це питання, доцільно розглянути існуючі погляди на можливе походження вірусів. З цього питання було висунуто три основні гіпотези.
Відповідно до першої з них, віруси є нащадками бактерій або інших одноклітинних організмів, що зазнали дегенеративних еволюцію. Відповідно до другої, віруси є нащадками древніх, доклітинних, форм життя, які перейшли до паразитичного способу існування. Відповідно до третьої, віруси є дериватами клітинних генетичних структур, які стали відносно автономними, але зберіг залежність від кліток.
Можливість дегенеративної еволюції була неодноразово встановлена і доведена, і, мабуть, найбільш яскравим прикладом її може служити походження деяких клітинних органел еукаріотів від симбіотичних бактерій. В даний час на підставі вивчення гомології нуклеїнових кислот можна вважати встановленим, що хлоропласти найпростіших і рослин походять від предків нинішніх синьо-зелених бактерій, а мітохондрії - від предків пурпурних бактерій. Обговорюється також можливість походження центріолей від прокаріотичних сімбіонов. Тому така можливість не виключена і для походження вірусів, особливо таких великих, складних і автономних, яким є вірус віспи.
Все ж таки світ вірусів занадто різноманітний, щоб визнати можливість настільки глибокої дегенеративної еволюції для більшості його представників, від вірусів віспи, герпесу і ірідовірусов до аденосателлітов, від реовірусів до сателітів вірусу некрозу тютюну або РНК-яке містить дельта-вірусу - сателіта вірусу гепатиту В, не кажучи вже про таких автономних генетичних структурах, як плазміди або віроіди. Різноманітність генетичного матеріалу у вірусів є одним з аргументів на користь походження вірусів від доклітинних форм. Дійсно, генетичний матеріал вірусів «вичерпує» всі його можливі форми: одно-і двунітевих РНК і ДНК, їх лінійні, циркулярні та фрагментарні види. Природа як - би випробувала на вірусах всі можливі варіанти генетичного матеріалу, перш ніж остаточно зупинила свій вибір на канонічних його формах-двунітевой ДНК як зберігача генетичної інформації і однониткових РНК як її передавачі. І все ж різноманітність генетичного матеріалу у вірусів швидше свідчить про полифилетического походження вірусів, ніж про збереження предкової доклітинних форм, геном яких еволюціонував по маловероятному шляху від РНК до ДНК, від однониткових форм до двунітевих і т. п.
Третя гіпотеза 20-30 років здавалася малоймовірною і навіть отримала іронічну назву гіпотези оскаженілих генів. Однак накопичені факти дають все нові й нові аргументи на користь цієї гіпотези. Ряд цих фактів буде обговорено в спеціальній частині книги. Тут же відзначимо, що саме ця гіпотеза легко пояснює не тільки цілком очевидне полифилетического походження вірусів, а й спільність настільки різноманітних структур, якими є повноцінні та дефектні віруси, сателіти і плазміди і навіть пріони. З цієї концепції також випливає, що освіта вірусів не стало одноразовим подією, а відбувалося багато разів і продовжує відбуватися в даний час. Вже в далекі часи, коли почали формуватися клітинні форми, поряд і разом з ними збереглися і розвивалися неклітинні форми, представлені вірусами - автономними, але клітинно-залежними генетичними структурами. Нині існуючі віруси є продуктами еволюції, як найдавніших їхніх предків, так і нещодавно виникли автономних генетичних структур. Ймовірно, хвостаті фаги служать прикладом перше, в той час як R-плазміди - прикладом других.
Основним положенням еволюційної теорії Ч. Дарвіна є визнання боротьби за існування і природного відбору як рушійних сил еволюційного процесу. Відкриття Г. Менделя та подальший розвиток генетики доповнили основні положення еволюційної теорії вченням про спадкової мінливості, що має випадковий, стохастичний, характер, зокрема про мутації і рекомбінаціях, які є «матеріалом» для природного відбору. Подальший розвиток молекулярної генетики матеріалізіровало поняття гена і хімічних основ мутацій і рекомбінацій, включаючи точкові мутації, вставки, делеції, перебудову і т. п. Однак справедливо зазначалося, що молекулярна генетика добре пояснювала лише процеси мікроеволюції переважно в межах світу і погано пояснювала процеси макроеволюції - утворення великих таксономічних груп, що є основою прогресивної еволюції.
Для пояснення молекулярних основ цих процесів, а також реальних темпів еволюції була запропонована теорія дуплікації генів та геномів [Ohno C., 1970]. Ця концепція відповідає спостережуваних фактів і добре пояснює еволюцію органічного світу на Землі, зокрема, поява хребетних (хордових) та їх подальшу еволюцію від примітивних безхребетних до людини. Тому ця концепція швидко отримала визнання серед біологів, вивчаючих молекулярні основи еволюції.
Поряд з цим накопичилася значна кількість фактів, що свідчать про існування в природі в широких масштабах обміну готовими блоками генетичної інформації, в тому числі у представників різних, еволюційно далеких вірусів. У результаті такого обміну можуть швидко і стрибкоподібно змінюватися спадкові властивості шляхом вбудовування чужорідних генів (запозичення генної функції). Нові генетичні якості можуть виникнути також завдяки несподіваному поєднанню власних та інтегрованих генів (виникнення нової функції). Нарешті, просте збільшення геному за рахунок непрацюючих генів відкриває можливість еволюції останніх (утворення нових генів).
Особлива роль у забезпеченні цих процесів належить вірусам - автономним генетичним структурам, які мають як конвенційні віруси, так і плазміди. Ця думка була висловлена в загальних рисах [Anderson N., 1970], а потім розвинена більш детально [Жданов В. М., Тихоненко Т. І., 1974].
Основною ідеєю цієї концепції є не тільки визнання вірусів внутрішньоклітинними (генетичними) паразитами, але і кваліфікація їх як важливих чинників еволюції органічного світу, причому не тільки на ранніх (помірні фаги, плазміди), але і на пізніх (ретровіруси) стадіях еволюції. Участь у ній вірусів дозволяє пояснити деякі факти виявлення однакових генів у еволюційно далеких один від одного таксономічних груп. Образно висловлюючись, віруси є розповсюджувачами передового досвіду в біосфері.
Антигенна мінливість вірусу грипу та аспекти її вивчення.
Рішення отримання ефективних аттенуірованних варіантів вірусу грип гальмується через унікальну пластичності та мінливості його антигенних властивостей. Майже щорічні епідемії грипу через різні інтервали набирають глобального характеру. В останні роки інфектом, що викликають пандемії, є вірус грипу А. Аналіз антигенних зрушень всередині кожного з трьох його типів показують, що зміна антигенного складу штамів вірусів типу АТ до типу А відбувалося поступово, а перехід від типу А1 до А2 бал різким.
Після того як в 1957 р було зафіксовано, що в природі з'явився новий серологічний тип А2, він деякий час здавався стабільним, хоча невеликі зміни були. Але вже в 1964 р вони стали значними, а після епідемії в Гонконзі віруси відрізнялися на стільки різко, що виникло припущення про виникнення нового антигенного типу А. У процесі еволюції вірусу змінювалися не тільки антигенні властивості поверхневих білків, але й інші ознаки. У штаму вірусу грипу, виділеного під час епідемії 1971-1972 р., на відміну від циркулювали раніше штамів значно підвищилася репродуцирующая і нейрамінідазная активність, різко зросла термостабільність вірусів і з'явилася здатність регулярно викликати вірусемії у мишей (Закстельская та ін, 1969; Соколов, Подчерняева, 1975).
Якщо раніше віруси типу В відрізнялися відносною стабільністю, то з 1967 р. спостерігається його безперервна зміна (Seihachiro, Mitsuo, 1974). У квітні - травні 1974 р. були виділені нові штами вірусу грипу, з них В / Гонконг 15/72 розглядаються як новий варіант, а інші - як проміжні між старими і новими штамами, що дозволяє переглянути дані про антигенну стабільності вірусу грипу В і припустити поява нового серотипу.
Таким чином, вимальовується картина значних антигенних змін всередині типів А і В. Це, природно, привертає пильну увагу вчених, що займаються проблемою грипу. Оскільки навіть наявність напруженого імунітету населення не може стати причиною таких великих антигенних змін вірусу грипу, була висунута гіпотеза про періодичність виникають рекомбінацій між вірусами грипу людини і тварин, а також між вірусами людини і птахів. При розробці цієї гіпотези з'ясувалося, що на грип в природних умовах хворіють свині, коні, індички, курчата, качки, крячки, і список цей продовжує поповнюватися. У сироватці крові у них є антитіла до вірусів грипу людини. Це не дивно, так як фрагментарність геному вірусу грипу обумовлюється можливість не тільки внутрішньовидової, але міжвидової рекомбінації.
Препаративні поділ нейрамінідази і гемаглютиніну відкриває перспективи поглибленого аналізу взаємозв'язку між окремими ознаками. Деякі дослідники (Webster ao, 1973; Горєв та ін, 1974) відзначають, що вірус - рекомбінантів одночасно з гемаглютиніном набуває вірулентності. Є набір рекомбінантів, з заданими гемаглютиніном і нейрамінідази.
В даний час багато вірусологічні лабораторії світу вивчають епізоотії грипу та аналізують антигенні зв'язки з грипом людини. Роботи в цьому напрямку координуються і стимулюються ВООЗ. Складність зазначеної проблеми диктує необхідність неоднозначного підходу до її вирішення. Паралельні пошуки інших підходів до цього питання не слід розглядати як альтернативні.
У 40-50 роках було експериментально доведено виникнення антигенних варіантів при пасирування вірусу в організмі імунізованих тварин (Archetti, Horsfoll, 1960). Ці зміни були досить стійкими, віруси зберігали свою нову антигенну специфічність у серійних пасажах in ovo і у відсутності іммуносивороткі. Більше того, тривалі пасажі вірусу грипу через організми неіммунезірованних здорових тварин змінюють його біологічні властивості. Наприклад, K. Paucker (1960) в процесі пасажів штаму PR8 тривало отримував вірус, антигенно відмінний від вихідного і не схожий на інші типи вірусу грипу. Автор вважає, що між 103 і 107 пасажами утворився мутант, який замінив згодом вихідний вірус. Аналогічні дані наводять K. Zgozelska та ін (1973).
Тут ми бачимо прояв основного закону розвитку будь-якої популяції, в тому числі і вірусної, - генофонд популяції з часом змінюється: з одного боку, він збіднюється внаслідок вимирання організмів, що укладають окремі гени, а з іншого - збагачується завдяки мутаціям, що дає початок новим генам .
Роботи S. Fazekas de Sent Groth, C. Hannoun (1973) по селекції спонтанних антигенних мутантів вірусу грипу А під "іммунопрессом" (тобто в присутності іммуносивороткі) дозволили відтворити ієрархічний порядок вірусів усередині кожного типу. Причому у всіх своїх висновках він грунтувався на показниках перехресної РЗГА. У дослідах з відбору пізніх мутантів, отриманих за допомогою антитіл, йому вдалося відтворити природний процес селекції епідемічних штамів. Він же запропонував просту модель взаємодії антитіла з антигеном. Автор представив антигенну зону білкової оболонки вірусу у вигляді невеликого числа амінокислотних білкових ланцюгів, які виступають за поверхню вірусу. Схематично це має вигляд вилки з зубами різної довжини і ширини, а відповідні антитіла є порожнини, компліментарні по відношенню до деяких або до всіх зубах. Таким чином, контакт антисироватки з родинним антигеном призводить до елімінації гомологічних антигенів, і в популяції залишаються антигени, що мають некомплементарние ділянки, тобто мутанти.
Ця схема представляє логічний розвиток основних положень імунології, що склалися в 40-х роках, про взаємодію антигену та антитіла та теорії біосинтезу антитіл. Згідно цих робіт, активна група антитіл має конфігурацією, додаткової до конфігурації детермінуючою групи антигену. Передбачалося, що ці групи ставляться один до одного як предмет до свого дзеркального відображення. K. Landsteiner (1946) були поставлені досліди зі штучним антигеном, отриманим комплексуванням молекул білка з різними низькомолекулярними сполуками, які показали, що специфічність цього антигену може визначатися лише невеликою групою, приєднаної до білка. Антитіла "не впізнають" антиген, якщо він відрізняється тільки положенням метильної групи в ароматичному ядрі від того, яким було стимульовано утворення цих антитіл, або просторовим положенням гідроксилу (Бойд 1969).
Таким чином, повертаючись до питання антигенної мінливості вірусу, можна констатувати селекційну роль антитіл в цьому процесі. Як виникають мутантні частки в вірусної популяції - це одне з питань, на яке необхідно відповісти для розуміння еволюції вірусів грипу.
Будь-яка вірусна популяція містить спонтанні мутанти, що виникли в результаті дії зовнішніх або внутрішніх факторів. Залежно від придбаних властивостей мутант може мати перевагу в розмноженні і переважати в популяції. У деяких випадках можна вловити той фактор, який відіграв вирішальну роль у виникненні мутанта. Найбільший інтерес для дослідників, що займаються проблемою грипу, представляє пандемія 1918 р., оскільки вірус її був надзвичайно патогенним для людини. Ретроспективний аналіз цього вірусу наводить деяких дослідників на припущення, що пандемія була викликана вірусом грипу свиней, виділеним в 1930 р. так як штами мають антигени, родинні антигенів вірусів свиней. Відповідно до іншої точки зору, підвищення активності вірусу викликано появою мутантних частинок під дією іприту, який застосовувався під час Першої Світової війни, тобто перед пандемічної хвилею грипу (Блашковіч 1966). Дійсно, іприт - надзвичайно сильний біологічно активний хімічний агент. Його мутагенна активність вперше була показана C. Auerbach і TM Robson (1946). Тоді ж було з'ясовано, що іприт надає пряму мутагенну дію на хромосоми. Пізніше було встановлено, що іприт здатний викликати мутації у вірусів і бактерій. Отже, можлива його роль як мутагенного агента не виключена, якщо взяти до уваги, що хімічні та фізичні фактори можуть викликати генетичні зміни біологічних об'єктів усіх ступенів розвитку і віруси, мабуть, не становлять винятку.
До числа факторів, які в природних умовах можуть бути мутагенами, відносяться фармакологічні препарати. Є роботи, в яких аналізується зв'язок тератогенної активності та хімічної структури молекул лікарських речовин; у мікроорганізмів спостерігається аналогічне явище повсюдного виникнення лікарсько-стійких мутантних форм. У розпал захворювання грипом, коли відбувається репродукція вірусу в організмі, хворі приймають ліки, що представляють собою синтетичні хімічні сполуки.
Відомо, що противірусні агенти досить ефективні тільки в тому випадку, якщо вони здатні вибірково пригнічувати синтез нуклеїнових кислот, тобто стикаються безпосередньо з генетичним апаратом. Мабуть, в силу особливостей геному вірусу грипу грань між чисто противірусну і мутагенним впливом хімічних сполук легко переходіма.
Наші експерименти по вивченню впливу хімічних сполук на антигенну специфічність вірусів грипу, що відносяться до серотипу АТ, показали, що деякі сполуки з класу супермутагенов, можуть викликати зміни, що не виходять за межі гомологічного серотипу. Зокрема, два перших представника нітрозоалкілмочевін индуцировали мутації за цією ознакою (Чуланова, 1968; Ахматулліна та ін 1974). Ми користувалися запропонованої нами модифікацією РЗГА, яка дозволяла встановлювати коефіцієнт Ап і, грунтуючись на ньому, визначати ступінь відмінності в антигенної специфічності дикого і мутантних вірусів.
Експерименти з великим набором хімічних сполук виявили серед них інший агент - 1,4-біс-діазоацетілбутан, активний в мутації за ознакою антигенної специфічності. Ми використовували також метод іммунпресса, після впливу мутагеном вірус страхувати в присутності гомологічною сироватки. Незмінені вірусні частинки нейтралізовувала компліментарними антитілами, а для індукованих мутантів створювали селективні умови. Отримані антигенні мутанти були вивчені в перехресної РЗГА з сироваткою до дикого і мутантному вірусу і в реакції преципітації і свідчили про значні антигенних зрушення.
Таким чином, подальше експериментальне вивчення індукованих мутантів із застосуванням великого набору хімічних сполук дозволить внести відомості в досліджувану проблему.
Грип. Лікування і профілактика.
Грип - гостре інфекційне захворювання верхніх дихальних шляхів. Сам по собі небезпечний, грип посилює течій інших хронічних захворювань і викликає серйозні ускладнення з боку серцево-сосудестой і центральної нервової систем, органів травлення, нирок, та ін Найбільш небезпечний грип для дітей і людей похилого віку. Швидкість поширення грипу, тяжкість захворювання, частота ускладнень, іноді смертельний результат, - все це робить профілактику його особливо важливою. Люди, що займаються спортом, гімнастикою, значно рідше піддаються впливам вірусу грипу. Відомо кілька різновидів вірусу грипу - А, В, С, та ін; під впливом факторів зовнішнього середовища їх число може збільшиться. У зв'язку з тим, що імунітет при грипі короткочасний і специфічний, можливо кількаразове захворювання в один сезон. За статистичними даними, щорічно хворіють на грип в середньому 20-35% населення.
Джерелом інфекції є хвора людина; хворі легкою формою як розповсюджувачі вірусу, найбільш небезпечні, так як своєчасно не ізолюються - ходять на роботу, користуються міським транспортом, відвідують видовищні місця.
Інфекція передається від хворого до здорового повітряно-крапельним шляхом при розмові, чханні, кашлі або через предмети домашнього ужитку.
Прихований період при грипі триває від 1 - 12 годин до 3 діб. Захворювання починається гостро: різке підвищення температури до 38-40 0, озноб, головний біль, болі в кістках та м'язах, загальна розбитість; виникають болі і першіння в горлі, розлад смаку та нюху; через 12-24 години з'являються виділення з носа.
Температура тримається 1-3 доби, іноді до 6-7 діб. Як правило до кінця першого тижня температура нормалізується. При правильному лікуванні та догляді одужання наступає через 7-9 днів.
При підозрі на грип хворого слід ізолювати й укласти в ліжко. Це треба зробити до приходу лікаря. Враховуючи, збудники грипу дуже нестійкі у зовнішньому середовищі і легко руйнуються під впливом кисню і дезінфікуючих засобів, кімнату необхідно регулярно провітрювати. Не рідше одного разу на день проводити вологе прибирання приміщення з використанням хлорного вапна, формаліну, соди, хлораміну, господарського мила.
Хворий повинен мати індивідуальний посуд. Їдальню і чайний посуд хворого треба мити кип'ятком з питною содою або обробляти 5%-им розчином хлораміну. Обов'язкова систематична дезинфекція натільної та постільної білизни хворого шляхом кип'ятіння в мильному розчині.
Всі лікарський препарати, призначені лікарем, слід зберігати в спеціально відведеному місці. Крім лікарських препаратів, у всіх періодах захворювання доцільно рясне пиття: чай з медом або лимоном, журавлинний морс, тепле молоко, фруктові та овочеві соки. Їжа має бути калорійною. Необхідно суворо дотримуватися вказівок лікаря. Самолікування неприпустимо. Ліки без призначення лікаря приймати не можна. Особливо слід застерегти щодо антибіотиків і сульфаномідов - на вірус грипу вони не діють, а при самовільному прийомі, і неточних дозуваннях можуть давати алергічні реакції. А ось чим можна скористатися безболісно, так це ножні ванни, гірчичники, цибулю, часник. Виділяючись через легені, ефірні олії, які містяться в цибулі та часнику, збільшують відділення слизу і тим самим сприяють легшому відкашлюванню при захворюванні органів дихання.
Охорона здоров'я в своєму розпорядженні і низкою специфічних антігріпозних засобів, до числа яких належить в першу чергу жива вакцина і спеціальна сироватка, Містять захисні білки. Впроваджено в практику препарати - інтерферон, оксолінова мазь.
Загартовування, раціональне харчування, свіже повітря, своєчасне лікування хронічних захворювань допоможуть вам у профілактиці простудних захворювань, зокрема, грипу.