Глава 24 Семейство Orthomyxoviridae

§ 1. Характеристика семейства.

Название семейства происходит от греческих слов orthos – правильный, myxa – слизь и латинского слова virus – вирус. Семейство включает вирусы, имеющие правильную сферическую форму вириона и обладающие тропностью к муцину слизистых оболочек (в частности, к клеточным рецепторам, содержащим сиаловую кислоту).

Классификация. Семейство Orthomyxoviridae состоит из 4 родов: Influenzavirus A, Influenzavirus B, Influenzavirus C и Thogotovirus. Представители родов Influenzavirus A, B, C вызывают у человека грипп и соответственно называются вирусами гриппа А, В и С.

Номенклатура. Видом вируса гриппа является вирус с определенным фенотипом гемагглютинина и нейраминидазы. Вирусы гриппа, в фенотипе которых имеется антигенный дрейф нейраминидазы и гемагглютинина, являются подвидами.

Согласно международной номенклатуре, обозначение вирусов гриппа предусматривает обязательное указание: 1) типа вируса (А, В или С); 2) естественного хозяина, если это не человек (определенное животное); 3) географического места выделения; 4) лабораторного номера штамма; 5) года выделения; 6) у вируса гриппа типа А – указание в скобках подтипа гемагглютинина и нейраминидазы. Например: А/Хабаровск/90/77 (H1N1), или А/Сингапур/1/57 (Н2N2), или А/Утка/СССР/695/76 (H3N3).

С троение вириона ортомиксовирусов. Вирион правильной сферической формы, диаметром 90-120 нм, состоит из суперкапсида, капсида, генома и 3 полипептидных белков (рис. 1). Встречаются дефектные нитевидные формы, не содержащие нуклеиновой кислоты. Липидный суперкапсид клеточного происхождения, содержит на поверхности 3 вида шипов: гемагглютинин (Н); нейраминидазу (N) и белок ионных каналов. Внутренняя поверхность суперкапсида образована М-белком (синоним: мембранный, матричный белок). Гемагглютинин имеет нитевидную форму, обеспечивает прикрепление вириона к рецепторам клетки и слияние суперкапсида с клеточными мембранами, обладает антигенными свойствами. Нейраминидаза грибовидной формы, обеспечивает отделение вириона от клетки путем разрушения клеточного рецептора; удаляет сиаловую кислоту с вирионов, что предотвращает их агрегирование; обладает антигенными свойствами. Белок ионных каналов образует ионный канал, проводящий протоны внутрь вириона, что важно для раздевания вируса. У представителей разных родов ортомиксовирусов белок ионных каналов имеет разное обозначение.

Капсид спирального типа симметрии, состоит из 1 слоя белка М1. Белок М1 – главный капсидный белок, одинаковый у всех ортомиксовирусов. При сборке вирионов М1-белок способствует выходу РНК в цитоплазму клетки из ядра и предотвращает ее обратное поступление в ядро.

Геном ортомиксовирусов представлен сегментированной негативной РНК длиной 12,9-14,6_*10³ нуклеотидов. Количество сегментов в разных родах составляет от 7 до 8, каждый из которых кодирует, как минимум, 1 белок. РНК связана с нуклеопротеином NP и 3 полимеразными белками PB1, РВ2 и РА. NP является основным структурным белком рибонуклеопротеина, обеспечивает транспорт РНК из цитоплазмы в ядро клетки, участвует в синтезе вирусной РНК, является основным антигеном для Т-киллеров. Полимеразные белки обладают ферментативной активностью (РВ1 – транскриптазной, РВ2 – эндонуклеазной и РА - репликазной). В одном вирионе содержится около 50 комплексов полимеразных белков. Изолированная РНК неинфекционна.

Репродукция ортомиксовирусов. Ортомиксовирусы прикрепляются посредством гемагглютинина к клеточному рецептору, содержащему сиаловую кислоту. Вирион проникает внутрь клетки путем рецепторного эндоцитоза. Фагосома, содержащая вирион, сливается с лизосомой, в результате чего образуется фаголизосома. Кислая среда фаголизосомы вызывает конформационные изменения гемагглютинина, что ведет к слиянию суперкапсида с мембраной фаголизосомы, что сопровождается высвобождением капсида вируса в цитоплазму клетки. Капсид транспортируется к ядру клетки, где при участии белков ионных каналов происходит окончательное «раздевание» вируса и выход РНК в цитоплазму. Белок NP проводит РНК через ядерную мембрану внутрь ядра, в котором происходит транскрипция и репликация вирусного генома. Репликация и транскрипция осуществляется одновременно при участии вирусного РНК-полимеразного комплекса (РНК-зависимая РНК-полимераза). В результате этого образуется 2 вида РНК: 1) комплементарная РНК (кРНК) – полная копия вирусной геномной РНК; 2) информационная РНК, не имеющая кэпа, вследствие чего не способная соединяться с рибосомами клетки. Ферменты ортомиксовирусов отщепляют кэпированный 5'-конец клеточной иРНК и присоединяют к вирусной иРНК, после чего последняя становится способной транслироваться на рибосомах. Комплементарная РНК является матрицей для образования новых копий полноразмерных вирусных РНК, входящих в состав вновь образуемых вирионов. Комплементарные РНК выводятся из ядра в цитоплазму клетки вирусными белками ядерного экспорта (NS2 или NЕР-белки). Информационная РНК поступает в цитоплазму, где происходит трансляция структурных вирусных белков. Белки суперкапсида путем экзоцитоза выводятся на наружную цитоплазматическую мембрану клетки, а капсидные белки совместно с кРНК образуют нуклеокапсиды. Последний при прохождении через мембрану клетки обволакивается слоем липидов, содержащим вирусные гемагглютинины и нейраминидазу. Выход вирионов из клетки сопровождается ее гибелью.

Резистентность ортомиксовирусов. Вирусы гриппа чувствительны к нагреванию (при 65˚С погибают в течение 4 минут, при 56-60˚С инфекционная активность вирусов утрачивается через 30 минут, при температуре 4˚С вирусы сохраняются на протяжении 2-3 месяцев). Для длительного сохранения вирусы гриппа предварительно лиофилизируют. Сохраняют свою жизнеспособность в течение 1 суток при комнатной температуре, на гладких металлических и пластмассовых поверхностях – до 2 суток; и длительно - при низких температурах (-70˚С). Вирусы устойчивы в пределах рН 6,5-8,5. Оптимальная рН среды для сохранения вируса вне клеток – 7,0-7,5. Вирусы гриппа инактивируются ультрафиолетовыми лучами, дезинфицирующими средствами (70 % этиловым спиртом и 3 % раствором хлорамина), эфиром, фенолом, формалином, лизолом, кислотами и щелочами.

§ 2. Род Influenzavirus A.

Название рода происходит от латинского слова influere – вторгаться. Род включает вирусы гриппа А, патогенные для птиц, животных и человека.

Вирус гриппа А

История открытия. Первый представитель рода был выделен в 1902 г. Е. Центанни от кур, больных куриной чумой, и позднее идентифицирован как А/Курица/Бресчия/02(Нav1N1). В 1933 г. В. Смит, С. Эндрюс и П. Ледлоу изолировали штамм А/ws/33(H0N1).

О собенности вируса. Вирионы вирусов гриппа А имеют диаметр 120 нм и строение, типичное для семейства ортомиксовирусов (рис. 2-3). Гемагглютинины суперкапсида являются основными поверхностными антигенами и могут быть представлены только одним из 16 типов гемагглютининов. Вирусы гриппа человека могут содержать гемагглютинины Н1, Н2 или Н3, тогда как вирусы гриппа птиц и животных – от Н1 до Н16. Нейраминидаза на поверхности суперкапсида содержится в меньшем количестве, чем гемагглютинин, и также может быть представлена одним из 9 известных типов. Вирусы гриппа животных и птиц содержат 1 тип нейраминидазы – от N1 до N9, вирусы гриппа человека имеют только N1 или N2. Внутренняя поверхность суперкапсида образована белком ионных каналов М2. Белки М2 выходят на поверхность суперкапсида, являясь третьей разновидностью его шипов. Под суперкапсидом располагается 2 неструктурных белка – NS1 и NS2 (синоним NS2 – NEP – белок ядерного экспорта).

Геном вируса гриппа А имеет длину 13,6_*10³ нуклеотидов и представлен 8 сегментами «-»-РНК. Каждый сегмент РНК имеет вид замкнутого кольца, с которым соединены белки NP, РВ1, РВ2 и РА. Сегменты РНК 7 и 8 кодируют по 2 белка, остальные – по одному. Вирусы гриппа содержат 1 % РНК, 70 % белка, 24 % липидов и 5 % углеводов. Липиды и углеводы входят в состав липопротеинов и гликопротеидов суперкапсида и имеют клеточное происхождение.

Антигенная структура. Вирусы гриппа имеют 4 антигена: 2 внутренних (белок NP и М-белок) и 2 поверхностных (гемагглютинин, нейраминидаза). Внутренние антигены являются родоспецифичными; они определяют род вируса гриппа. Внутренние антигены выявляются в РСК. Поверхностные антигены определяют вид вирусов гриппа А.

Гемагглютинин является сложным гликопротеином, имеющим структуру тримера. Изменчивость гемагглютинина определяет антигенный дрейф и шифт. Гемагглютинин индуцирует в организме образование вируснейтрализующих антител – антигемагглютининов, выявляемых в РТГА. Инфекционная активность вирусов гриппа в значительной мере определяется функциональной активностью гемагглютинина. Нейраминидаза является тетрамером и совместно с гемагглютинином участвует в антигенном дрейфе и шифте.

Антигенная изменчивость. Поверхностные белки – гемагглютинин и нейраминидаза – высоко вариабельны в пределах рода, что приводит к появлению новых серологических вариантов (видов) вирусов гриппа. Изменения антигенной структуры могут происходить двумя путями – антигенным дрейфом или щифтом.

Антигенный дрейф (отклонение от курса) обусловлен точечными мутациями, незначительно изменяющими молекулы поверхностных антигенов. Это ведет к снижению специфичности антител, циркулирующих в популяции людей (табл. 1). Подобные изменения в генах, кодирующих гемагглютинин и нейраминидазу, могут накапливаться в потомстве под влиянием таких селективных факторов, как антитела. Это, в конечном итоге, приводит, к количественному сдвигу, выражающемуся в изменении антигенных свойств поверхностных антигенов.

Таблица 1