<<
>>

ГЛАВА 15. ПАРАМИКСОВИРУСЫ

Парамиксовирусы вместе с ортомиксо-, рабдо-, бунья- и аре­навирусами образуют четко ограниченную группу вирусов с негативно-полярным геномом. Их PHK неинфекционная и не кодирует непосредственно синтез белков.

Последнему предшествует синтез комплементарной нити, которая выпол­няет функцию мРНК, причем независимо от того, является геном непрерывистым или прерывным, каждый ген транскри­бируется отдельно, имея свои рамку считывания и регулятор­ную область. Естественно, что синтез комплементарной нити (или нитей), выполняющей функции мРНК, обеспечивается вирусспецифической полимеразой, находящейся в вирионах. Эта же полимераза (или полимеразный комплекс) синтези­рует полную нить (или нити) комплементарной РНК, кото­рая служит матрицей для синтеза дочерних РНК.

Таковы общие признаки этих 5 групп вирусов, отличаю­щие их от вирусов любой другой группы. Между ними име­ются и различия. Парамиксо- и рабдовирусы обладак>т не­прерывным геномом, у аренавирусов он состоит из двух фрагментов, у буньявирусов — из 3, а у ортомиксовирусов— из 7—8. Различна и общая их величина: до 4,6?106у р'аб- довирусов, до 4,8?106у аренавирусов, 5?,106у ортомиксо­вирусов, 5?106—7?106у парамиксовирусов и буньявирусов. Размеры вирионов при сферической форме 90—100 нм (бунь- явирусы), 80—120 нм (ортомиксовирусы), ПО—130 (арена­вирусы), 140—150 (парамиксовирусы); пуле- или палочко­видные вирионы рабдовирусов имеют размер 50—90?130? ?380 нм. Нуклеокапсид (рибонуклеопротеид) упакован по спиральному типу симметрии. Круг поражаемых «хозяев» — теплокровные животные (парамиксо-, ортомиксо- .и аренави­русы), теплокровные животные или кровососущие перенос­чики (бунья- и рабдовирусы). Большая группа последних вирусов поражает растения и передается сосущими насеко­мыми. Описаны также морфологически сходные вирусы,

обнаруженные у растений, у них же выявлены морфологи­чески сходные структуры без оболочек (см.

главу 14).

Сходство основных характеристик 5 групп вирусов с не­гативно-полярным геномом позволяет думать о едином или близком их происхождении, а круг «хозяев» — высшие жи­вотные и растения, а также насекомые-переносчики (крово­сосы или сокососы) — все это дает основание предполагать, что появились эти вирусы не ранее 200—300 млн лет назад, и, может быть, значительно позже. В то же время по край­ней мере одна из рассматриваемых групп успела заселить обширные экологические ниши (высшие животные, высшие растения).

О происхождении вирусов с негативно-полярным геномом можно высказать несколько предположений. Возможно, они возникли из клеточных структур и далее дивергировали вплоть до формирования ныне существующих 5 групп. Воз­можно, у них не было единого предка, а сходные структуры возникли повторно и затем самостоятельно эволюционирова­ли. Но нам представляется более вероятным предположение о происхождении их от вирусов с двухнитевой PHK — пер­вой «защитой» автономного РНК-генома от действия клеточ­ных нуклеаз. Такими структурами являются дрожжевые киллеры. Дальнейшим этапом явились вирусы грибов, имею­щие геном в виде двунитевой PHK и уже собственную PHK- полимеразу. Заметим, что эти вирусы могли появиться очень давно, когда возникли примитивные формы эукариотов — грибы. Реовирусы могли стать одной из магистральных вет­вей эволюции примитивных вирусов с двунитевой РНК. Их обилие, а также заселение обширной экологической ниши (высшие животные, высшие растения, переносчики — члени­стоногие) свидетельствуют о реализации такого эволюцион­ного направления. Но другим направлением мог стать воз­врат к геному, состоящему из однонитевой РНК, так как в вирионе такой геном хорошо защищен от действия клеточ­ных нуклеаз, а репликативными формами по-прежнему явля­ется двунитевая РНК. Естественно, при наличии вирионной ■полимеразы геномом должна была стать минус-нить, что и было реализовано в данном эволюционном направлении. Отметим, между прочим, что ни один из вирусов с однони­тевой PHK и вирионной полимеразой не имеет положитель­но-полярного генома, не считая, конечно, ретровирусов.

В соответствии с этим предположением существующие 5 групп вирусов с негативно-полярной геномной PHK вряд ли имели единого предка, скорее их было несколько, но тем не менее они были эволюционно близкими. В пользу такого предположения свидетельствуют ограниченные колебания молекулярной массы генома (от 4?106до 7?106). Среди

них нет «карликов» вроде мелких РНК-содержащих фагов (масса генома около IO6). Размер генома не выходит за пределы 7?106—8?106у всех РНК-содержащих вирусов, даже у рёовиру-сов, для которых величина 15?106—16?106 на самом деле означает «половинный» размер, так как ге­нетическая информация закодирована только на одной нити рнк.

Однако на самом деле эволюционный путь, который про­делали эти вирусы (в частности парамиксовирусы), мог быть гораздо сложнее. Об этом свидетельствуют данные по полу­чению моноклональных антител против белка Fвируса кори. Из 11 таких антител 3 реагировали с белком (79 000) клеток HeLa,синтез которого был индуцирован другими парамиксо­вирусами, тепловым шоком, канамицином и др. Этот белок называют стрессовым [Sheshbezadaran H., Norrby E., 1984]. Цитируемые авторы рассматривают данный феномен как возможную основу аутоиммунных реакций, мы же хотим по­ставить здесь вопрос — идет ли речь об эволюционной общ­ности перекрестнореагирующих белков или имеет место мо­лекулярная конвергенция.

После этих соображений о происхождении РНК-содержа­щих вирусов с негативно-полярным геномом рассмотрим эво­люцию парамиксовирусов; предварительно напомним некото­рые необходимые сведения о них [Закстельская Л. Я., Зай- дес В. M., 1982; Matthews R., 1982].

Как уже указывалось, геном парамиксовирусов представ­ляет собой однонитевую негативно-полярную PHK с молеку­лярной массой 5?106—7?106и коэффициентом седимента­ции 45—57 S. Некоторые вирионы (до 30%) содержат плюс- нити, которые надо рассматривать как результат небалансированных синтезов.

На 5'-конце молекулы имеется поли (А)-последовательность. Вирионная PHK неинфекци- онна, но рибонуклеопротеид обладает инфекционными свой­ствами. Матричные PHK гетерогенны и седиментируют при 18—35 S [Kingsbury ∣D. et al., 1978]. ■

Ген Pвируса кори содержит 1657 нуклеотидов и может кодировать синтез белка, состоящего из 507 аминокислотных остатков. На самом же деле он кодирует синтез двух бел­ков, причем второй из них (С), содержащий 186 аминокис­лотных остатков, синтезируется с совпадающей рамкой счи­тывания [Bellini W. et al., 1985]. Этот феномен имеет место и у других парамиксовирусов, в частности вируса Сендай (рис. 22). Возможно, что белок Cиграет определенную роль в предполагаемой ядерной фазе репликации вируса кори. Внутренние белки NP, P и Mпарамиксовирусов (вируса Сендай) расположены следующим образом: белки NP — вдоль всей нити РНК, белок Pформирует дискретные клас-

Рис. 22. Структура генома вируса Сендай. Указано положение плюс-нитевой лидерной последовательности (I+); Е, 1и S обозначают концевые соответ­ственно интергенные и стартовые последовательности мРНК-

теры в разных местах нуклеокапоида, белок Mв цитоплаз­ме зараженных клеток образует скопление вдоль нукдеокап- сида, а в вирионах окружает нуклеокапсид [Portner А., Murti K., 1986J.

Из 5—7 вирионных белков с молекулярной массой от 35 000 до 200 000 отметим нуклеопротеид NP (60 000), PHK- зависимую РНК-полимеразу (белки Pи L с молекулярной массой соответственно 75 000 и 160 000), белки внутренней мембраны M (40 000—43 000), гемагглютинин-нейраминидазу HN (67 000—76 000), фактор гемолиза и слияния клеток F (55 000—60 000). Современные данные указывают на нали­чие в сердцевинах вирионов 5 белков: NPO (68 000), NPl (58 000), NP2 (52 000), которые ассоциируются с 50S РНК, L (240 000) —полимераза и P (84 000) —фосфопротеид. Че­тыре белка находятся в оболочках: F1 + F2 (53 000+12 000), HN (72000) и M (40 000) [Jambou R. et al., 1985].

У респираторно-синцитиального вируса после промотора гены расположены следующим образом: 3'-IC—IB—N—P— —M—IA—G—F—22 000—L-5'.Ген Nкодирует синтез нуклео­протеида, Gи F — поверхностных гликопротеидов, M — мембранного белка, Pи L — полимеразного комплекса. Гены разделены последовательностями длиной 1—52 нуклеотида, функции остальных генов не вполне ясны. Для сравнения приведем расположение генов у рабдовирусов и двух родов парамиксовирусов. У рабдовируса (вирус везикулярного сто­матита): N—NS—M—G—Ц у парамиксовирусов (вирус Сен­дай и вирус парагриппа человека типа 3): NP—P-∖-C—M— —F—HN—L-, OB5: NP-P+ Y-M-F-SH-HN-L.

В общем, несмотря на различия орто- и парамиксовиру­сов (в частности, фрагментарный геном у первых и непре­рывный у вторых), спектр белков у них на редкость сходный, включая гликопротеиды внешней оболочки, которые расщеп­

ляются на субъединицы и затем соединяются дисульфидны­ми связями, принимая окончательную конформацию. Похо­жи и морфология вирионов, и в основных чертах цикл ре­продукции.

Парамиксовирусы сравнительно немногочисленны и пора­жают исключительно высших животных — млекопитающих и птиц. Среди них три рода — собственно парамиксовирусы (12 видов), морбилливирусы (4 вида), пневмовирусы (3 ви­да). Эволюцию можно представить как рассеивание по раз­ным видам «хозяев», причем одни из них вызывают острые инфекции, другие — хронические и персистирующие инфек­ции.

Антигенные взаимоотношения между парамиксовирусами птиц и свиней представлены на рис. 23 [Lipkind М. et al., 1986].

Объединяя происхождением рабдо- и парамиксовирусы, А. Д. Альтштейн и Н. В. Каверин (1980) считают, что раб- довирусы произошли от вирусов растений и лишь позже их круг «хозяев» расширился, охватив сначала насекомых, а затем позвоночных. Приобретение способности размно­жаться в клетках респираторных органов привело к появ­лению парамиксовирусов.

Имеются основания считать орто- и парамиксовирусы эволюционно родственными. Это видно из сравнительных данных, указывающих на гомологию некоторых генов вируса Сендай и вируса гриппа типа A [Giorgi С. et al., 1983] (сте­пень гомологии отмечена разным размером букв).

Гены вируса Сендай:

NP; UgacaggattTTAGGGTcAAAGtATc CACccTgA GGagCA GGttcCAg ACCC.

PiC-, TAAGAAAAACTTAGGGTgAAAGttcATcCAC TgA tcGGctCA GG CAaggccacACCC..

M-, TAAGAAAAACTTAGGGTgAAA GaaATttCACc TaAcaGGcgCAatGG CAgatatctat.

Ген NPвируса гриппа:

AGcAAAA gcAGGGT atata ATctCAC TgAgt GG CA tcCA tatc.

' В то же время некоторые гены парамиксовирусов несут «печать» клеточного происхождения, что выражается в свое­образной антигенной мимикрии, выявленной у нуклеопротеи­дов вируса кори и респираторно-синцитиального вируса [Norrby Е. et al., 1986].

Основными критериями для выделения родов являются наличие нейраминидазной активности (парамиксовирусы), размеры нуклеокапсида (морбилливирусы) и другие струк-

Рис. 23. Антигенная взаимосвязь парамиксовирусов. Стрелки направлены от вируса, чья антисыворотка ингибирует другой вирус, по направлению к вирусу, чья антисыворотка не ингибирует.

I — интериммунные сыворотки; II — сыворотки переболевших животных; 1 — значи­тельное родство; 2 — умеренное родство; 3 — слабое родство; 4 — односторонняя связь.

турные особенности (пневмовирусы). Мюрбилливирусы, кро­ме того, образуют группу серологически родственных виру­сов. Уместно также отметить, что некоторые эти вирусы полипатогенны. Например, вирус парагриппа типа 3 'Поража­ет человека, овец, коров;-вирус парагриппа типа 5 — обезь­ян, собак и птиц; вирус парагриппа типа 1 —человека и мы­шей. (Речь идет не о лабораторных экспериментах, а есте­ственных эпидемических и эпизоотических процессах.) Кро­ме того, некоторые парамиксовирусы, поражающие живот­ных, могут вызвать и заболевания людей. Так, вирус болез­ни Ньюкасла, поражающий кур, может вызвать у человека скоропроходящий конъюнктивит.

Нелишне также напомнить, что среди круга поражаемых

животных преобладают одомашненные человеком (рогатый скот, собаки, куры), а также .заселяющие жилища человека мыши. Поэтому эту группу вирусов следует считать сравни­тельно поздним «образованием» — не более 10 000 лет на­зад, а вирусы, поражающие человека, появились много поз­же. О дериватном происхождении парамиксовирусов челове­ка свидетельствует выраженный консерватизм генов HNви­русов коров и человека [Coelingh К. et al., 1986].

Остановимся на эволюции вируса кори, который относит­ся к роду морбилливирусов семейства парамиксовирусов. Попутно затронем вопрос о латентных вирусных инфекциях. При этом речь будет идти не о возможном филогенезе воз­будителей этих инфекций, а об условиях их возникновения и эволюции на разных этапах развития человеческого обще­ства.

Характерными особенностями всех инфекций, входящих в эту группу, являются легкость заражения, высокая воспри­имчивость к ним человека, острое течение, относительно ко­роткий заразный период (от нескольких дней до нескольких недель), отсутствие носительства и стойкий постинфекцион­ный иммунитет. Все это свидетельствует о невозможности существования данных инфекций при первобытнообщинном строе, когда люди жили разрозненно, мало связанными друг с другом и с другими племенами. Появление такой инфек­ции привело бы к поголовной заболеваемости племени в те­чение короткого срока, вслед за чем возбудитель неизбежно должен был погибнуть, даже если бы он отличался большой стойкостью (чего нет среди возбудителей этой группы болез­ней). Не только кочевой образ жизни, но и переход к осед­лости при относительной, изолированности племен и малой численности населения еще не обеспечивали необходимых условий для сохранения паразитических видов этой группы.

Правильность этих выводов лучше всего иллюстрируется эпидемиологией кори. Корь — одна из самых широко расп­ространенных детских болезней, и до проведения массовых иммунизаций коревой вакциной каждый , человек в детстве переносит эту инфекцию. Высокая заразность больного ко­рью и воздушно-капельный путь передачи инфекции приво­дят к тому, что, в современном обществе человек в течение жизни многократно заражается этой инфекцией начиная с раннего детства. Вследствие абсолютной восприимчивости после первого же заражения, наступающего в детстве, ребе­нок заболевает. Перенесенная инфекция формирует- стойкий иммунитет на всю жизнь, вследствие чего повторные заболе­вания не наступают. Это позволяет сделать вывод: чем бо­лее скученно живет население и чем более выражено взаим­ное общение, тем в более раннем возрасте наступает забо­

левание. В городах с большой плотностью населения дети обычно переносят корь їв возрасте до 3—4 лет. В сельских местностях, особенно если они оторваны от железных дорог и других путей сообщения, основная масса заболеваний корью передвигается на более поздние возрастные группы детей. Наконец, в местностях, изолированных от остального мира, корь не является детской болезнью, и возникающие при заносе кори эпидемии охватывают как детское, так и взрослое население.

Классическим примером являются эпидемии кори на Фа­рерских островах в XIX в. Первая эпидемия возникла после 65-летнего перерыва, на протяжении которого на островах не было ни одного случая кори. В марте 1846 г. на один из островов прибыл человек, перед отъездом имевший контакт с больным корью. Через несколько дней после прибытия он заболел корью, вслед за чем началась эпидемия кори, пора­зившая все население островов. Эпидемия прекратилась пос­ле того, как в окружении больных не осталось лиц, воспри­имчивых к этой инфекции. После этого на островах в тече­ние 16 лет кори не было. Новая эпидемия вспыхнула в 1882 г. после заноса кори больным, прибывшим на остров. На этот раз инфекцией было охвачено население в возрасте до 16 лет, так как остальное население переболело во время предыдущей эпидемии. Еще через 13 лет, в 1875 г., вновь была «занесена» корь из метрополии, и на этот раз эпидемия охватила детей только в возрасте до 13 лет.^Таким образом, по мере усиления связей с метрополией учащался «занос» кори на острова и эта инфекция становилась только детской. Однако корь не смогла удержаться на островах с населени­ем 7000 человек, и каждая новая эпидемия возникала вслед­ствие заноса возбудителя.

Приведенный пример показывает, что инфекция типа ко­ри может существовать лишь на высокой стадии, развития человеческого общества, когда образовались крупные госу­дарства с обширными территориями, большими массами на­селения и развитыми путями сообщений. Высокая плотность населения и развитые пути сообщения обеспечивают распро­странение инфекции на территории, а обширность террито­рии и значительное число населения приводят к тому, что, пока эпидемия успевает распространиться и пройти от одно­го конца территории до другого, в начальном месте развития эпидемии рождается и подрастает значительное число вос­приимчивых детей. Таким путем эпидемия кори распростра­няется в виде волн, обеспечивая непрерывность эпидемичес­кого процесса.

Еще недавно вирус кори был мало изучен и казался «одиноким» среди других вирусов, не имеющих родственных

возбудителей. В настоящее время известны вирусы, близкие возбудителю кори по ряду биологических свойств (вирус чумы собак, а также другие вирусы этой группы).

Чума собак протекает у щенков как острая септическая инфекция, после выздоровления может наблюдаться состоя­ние длительного носительства. У некоторых животных, осо­бенно у взрослых собак, она может протекать в виде дли­тельной латентной инфекции. Передается чума собак через выделения слизистых оболочек, и заражение происходит ли­бо алиментарным путем, либо при контакте животных, в ча­стности, потомство нередко заражается от матерей — латент­ных носителей вируса.

Изучение геномов вирусов кори и чумы собак методом секвенирования показало высокую степень их гомологии. В частности, это относится к гену нуклеопротеида, в котором определены области высокой (77%), средней (59%) и низкой степени гомологии [Rozenblatt S. et al., 1985]. Цитомегало­вирусная болезнь чаще всего протекает как латентная ин­фекция, но нередко у маленьких детей в виде пневмоний или септических заболеваний с малохарактерными симптомами. Корь всегда имеет клинически выраженную картину и острое течение, сопровождающееся выработкой стойкого иммуните­та, который сохраняется в течение всей жизни.

Мы провели параллель между тремя инфекциями не для того, чтобы утверждать, что цитомегаловирусная болезнь человека «произошла» от чумы собак, а корь является про­дуктом ее дальнейшей эволюции. Эта параллель проведена для того, чтобы показать весьма вероятный путь эволюции возбудителей многих инфекций человека. Если в случае ос­пы имеется адаптация возбудителя болезни домашних жи­вотных к организму человека с одновременным формирова­нием острой инфекции, то в случае кори этот процесс про­ходил, по-видимому, в два этапа: сначала произошла адап­тация паразита собак к организму человека, причем харак­тер инфекционного процесса у человека остался таким же, как и у животного, или, может быть, инфекция стала еще более латентной; впоследствии произошло формирование острой инфекции типа оспы, каковой является современная корь. Можно лишь предполагать, почему в данном случае эволюция была двухступенчатой. Возможно, это произошло потому, что собака хотя и стайное животное, но контакт между стаями вряд ли был регулярным. Вирус чумы собак поэтому не мог сохраниться у этих животных, если бы не приобрел способности длительно латентно сохраняться в их организме. Естественно, что эти черты он сохранил, адапти­ровавшись к организму человека, и лишь в дальнейшем эво­люционировал, став возбудителем кори — острой инфекции,

при которой организм человека вырабатывает стойкий пост­инфекционный иммунитет, исключающий возможность носи­тельства и длительного латентного сохранения вируса в ор­ганизме.

Это могло произойти как путем постепенного накопления небольших изменений, так и путем мутаций. Корь могла по- 'явиться лишь в то время, когда общение между людьми стало интенсивным на больших территориях, насчитываю­щих многие миллионы человек, так как при иных условиях резервуар восприимчивых людей был бы недостаточным для сохранения возбудителя. Не надо забывать, что корью боле­ют один раз в жизни, а воздушно-капельный путь передачи и высокая восприимчивость приводят к тому, что каждая эпидемия этой болезни «подчищает» почти до нуля вос­приимчивую прослойку населения. Поэтому корь может су­ществовать лишь непрерывно «блуждая» по большой терри­тории. Когда же она снова «возвращается» на местность, где прежде была эпидемия, то к этому времени рождается и подрастает достаточно детей, составляющих заметную прослойку восприимчивого населения. Но для этого нужны большие территории с достаточно плотным населением и выраженным постоянным общением между ними с тем, что­бы вирус кори мог «обойти» эту территорию за срок не ме­нее 3—5 лет.

Эволюция кори шла таким образом, что она все более и более становилась эндемической детской инфекцией в гус­тонаселенных районах земного шара, вызывая периодичес­кие, регулярно повторяющиеся эпидемии и оставаясь занос­ной инфекцией для менее населенных и изолированных тер­риторий, где поражаются все возрастные группы населения. В настоящее время корь — типичная инфекция развитого ци­вилизованного общества. Есть лишь одна возможность приостановить ее распространение — массовая иммунизация детей эффективной вакциной. Это мероприятие позволило почти сразу в 9—10 раз снизить заболеваемость корью. Дальнейшее изучение эффективности иммунизации против кори должно решить вопрос, будет ли эта инфекция ликви­дирована, как это произошло с оспой, или же заболеваемость ею будет поддерживаться на достаточно низком уровне. По нашему мнению, задача ликвидации кори вполне реаль­ная, но это требует интенсивных научных разработок.

По-видимому, сходный путь проделали и другие инфек­ции человека — вызванные парамиксовирусами 4 сероваров, а также респираторно-синцитиальным вирусом. Эволюция их далеко не закончилась и два из них (парамиксовирус 3 и респираторно-синцитиальный вирус) стали подлинным бед­ствием, особенно для детей.

<< | >>
Источник: Жданов В.М.. Эволюция вирусов/АМН СССР. — M.: Медицина, 1990, 376 с. 1990

Еще по теме ГЛАВА 15. ПАРАМИКСОВИРУСЫ:

  1. ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ.
  2. ГЛАВА 15. ПАРАМИКСОВИРУСЫ
  3. ГЛАВА 16. ВИРУСЫ ГРИППА
  4. ОГЛАВЛЕНИЕ
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -