<<
>>

ГЛАВА 9. ПИКОРНАВИРУСЫ

Пикорнавирусы составляют большую группу вирусов, по­ражающих человека и теплокровных животных. Согласно последней классификации и номенклатуре вирусов [Mat­thews R., 1982; см. также Каверин H.

В., 1982], вирионы име­ют кубический тип симметрии, без внешних оболочек. Генетический материал представлен однонитевой PHK с мо­лекулярной массой порядка 2,5?106, что составляет около 30% массы вирионов, а белков — около 70%.

Семейство пикорнавирусов (Picornaviridae)включает 4 рода — Enterovirus(энтеровирусы), Cardiovirus (вирус энцефаломиокардита), Rhinovirus(риновирусы), Aphthovirus (вирус ящура) и ряд неклассифицированных вирусов. Под­разделение на роды основано на деталях структуры РНК, ■физико-химических свойствах вирионов, типе патологических процессов и совокупности других признаков. Роды энтеро- и риновирусов многочисленны и насчитывают соответственно более IOG и ПО вирусов, в остальных родах — менее 10 виру­сов в каждом. Общее число вирусов этого семейства превы­шает 230.

Вирионы являются икосаэдрами с диаметром 24—30 нм. Капсид состоит из 60 морфологических единиц, а каждый капсомер является четвертичной надмолекулярной структурой, состоящей из 4 молекул белка. Кроме того, в состав вирио­на входят 1—2 молекулы протомера VPO,из которых фор­мируются белки VP2и VP4.Субструктурой капсида являются пентамеры, оболочка вириона представляется как ассамблея 12 пентамеров, в связи с чем моделью капсида служит доде­каэдр. Четыре молекулы протомера (капсомера, составляю^ щего 60 структурных единиц капсида) «смонтированы» таким образом, что части белков VPl, VP2и VP3экспонированы наружу, а белок VP4находится на внутренней части протоме­ра и ковалентно связан с вирусной РНК. C белком VPl связаны распознавание вирусных рецепторов и протективный иммунитет, однако антигенные свойства определяются пре­имущественно четвертичной структурой капсомера.

Геном пикорнавирусов представляет собой положительно­полярную однонитевую РНК, содержащую от 7209 (ринови- рус 14человека), до 8450 (вирус ящура) оснований (молеку­лярная масса от 2,50?106до 2,74?106) с кодирующей обла­стью размером 2178—2332 аминокислотных остатка. На ее 5'-конце имеется ковалентно связанный полипептид, состоя­щий из 22—24 аминокислотных остатков (VPg),и на 3'-кон­це— поли (А)-последовательность из 35—100 оснований. Кроме того, у кардио- и афтовирусой имеются поли (Ц) -пос­ледовательности.

Рис. 9. Нарезание белков полиовируса (схема). Pl, Р2 и РЗ обозначают три основных процессированных участка вирусного полипротеина. В скоб­ках указаны молекулярные массы белков.

Схематически геном пикорнавирусов можно разделить па три части: примыкающую к 5'-концу, среднюю и примыкаю­щую к З'-концу. Первая треть генома (Pl)у кардио- и афтовирусов начинается с поли (Ц)-последовательности (со­ответственно 180 и 400 оснований), затем следует лидерная последовательность (L); эти две последовательности отсутст­вуют у энтеро- и риновирусов. У всех пикорнавирусов следуют гены структурных белков в следующем порядке: VP4—VP 2— VP3—VPl(области IA, IB, ICи ID).Вторая часть генома (Р2) имеет кодирующие области 2A, 2В и 2С, функции кото­рых неясны. Третья часть генома (РЗ) содержит последова­тельно гены VPg (ЗА или ЗА, ЗВ), гены протеазы (ЗС) и полимеразы (3D).

Как уже указывалось, вирионы имеют 4 капсидных белка с молекулярной массой 23 267—33 521 (VPl), 24 699—29 985 (VP2),24 323—24 410 (VP3)и 7178—8480 (VP4)и белок VPg:Кроме того, в ходе репликации синтезируется еще 5 бел­ков, в числе которых вирусные РНК-полимер аза и протеаза (рис. 9).

Здесь же целесообразно отметить, что определенная для каждого вируса антигенная структура формируется лишь при образовании плотной, с наиболее низким уровнем свободной энергии, надмолекулярной структуры из 4 вирионных белков.

Причем экспонированными наружу оказываются антигенные детерминанты белка VPlи, возможно, VP2,тогда как осталь­ные два белка обращены к полости капсида. Только в этом случае инфекция или иммунизация сопровождается выработ­кой протективных антител. Сами же по себе белки VPl— VP4формируют другие антигенные детерминанты, и даже

более того вирионы и пустые капсиды с менее плотной упа­ковкой надмолекулярных структур вирионных белков имеют не только меньшую плотность, но и антигенную структуру, отличную от антигенной структуры плотно упакованных в капсомерах вирионных белков. Соответственно антигенную' специфичность интактных вирионов обозначают Dили N,а пустых капсидов — Cили Н. У них не обнаруживается общих антигенных детерминант. Последние имеются у пустых кап­сидов (в том числе искусственно образованных) и прокапси­дов, у которых место белков VP2и VP4занимает их пред­шественник VPO.

В клетках обнаружены предшественники прокапсидов — 14 S-структуры, которые могут быть получены и искусственно* в виде пентамеров при искусственной диссоциации капсидов. Обе структуры имеют одинаковую антигенную специфич­ность, обозначаемую как S-специфичность. При дальнейшей диссоциации образуются 5S структуры, содержащие по одной молекуле VPl, VP2и VP3.

Основными этапами репродукции вирусов этой группы яв­ляются адсорбция на клеточных рецепторах, проникновение через эндоцитарные вакуоли, депротеинизация вирионов и проникновение PHK в цитоплазму, синтез пропептида, коди­руемого всей вирионной PHK и котрансляционное его наре­зание, репликация вирусной РНК, формирование прокапси­дов, заполнение их дочерней вирионной РНК, формирование нуклеокапсидов и выход вирионов из клеток (рис. 10).

Вирионы взаимодействуют с клеточными рецепторами белком VPl,который является «антирецептором», имея ком­плементарный сайт узнавания. В процессе взаимодействия с клеточной мембраной и проникновения в клетку с помощью пиноцитоза вирионы теряют белок VP4и разрушаются, вири­онная PHK попадает в цитоплазму.

Взаимодействуя с рибо­сомами, PHK теряет VPgи кодирует синтез полипротеида, соответствующего полному геному. В процессе синтеза про­исходит протеолитическое расщепление (с помощью клеточ­ных протеаз) на три предшественника — Pl, Р2 и РЗ. Послед­ний расщепляется автокаталитически на VPg,протеазу и полимеразу (в 2—3 этапа). При синтезе полимеразы начина­ется репликация вирусной РНК, которая происходит с учас­тием VPgкак затравки, образуются минус-нити и многони- тевые структуры репликативного предшественника. Одновре­менно в 2 этапа расщепляется область Pl,при этом отщепляются VPl, VP3и VPO — предшественник VP2+VP4. Сборка вирионов протекает поэтапно: сначала формируются 5S протомеры, затем 14S пентамеры, из которых образуются предшественники вирионов (рис. 11). После вхождения в них дочерних молекул вирионной PHK белок VPOрасщепляется

Рис. 10. Репликация пикорнавирусов и возможные функции VPg (схема).

1 — VPg; 2 — поли(А); 3 — плюс-цепь РНК; 4 — минус-цепь РНК; РФ—репликативная форма; РП — репликативный предшественник.

■4

на VP2и VP4,происходит плотная укладка капсомеров в формируются зрелые вирионы.

В опытах с сыворотками против отдельных пептидов, со­ставляющих капсид полиовируса, было показано, что во вре­мя морфогенеза вируса развиваются конформационные изме­нения белков [Wiegers, Dernick R., 1985]. Так, антигенные сайты VPlи VP2,перекрестно реагирующие у всех трех серотипов вируса полиомиелита, постепенно теряются с по­верхности частиц прокапсида, а у зрелого вируса вовсе отсутствуют. Но сыворотка против VP3распознает макси­мально экспонируемые антигенные сайты зрелого вируса. Эта сыворотка не обнаруживает межтиповых «перекрестов» в зрелом вирусе, пустых капсидах и 14S предшественниках,, однако такие «перекресты» выявляются в денатурированных полипептидах и 5S частицах каждого серотипа. Таким обра­зом, при созревании вируса происходит глубокая конформа­ционная перестройка капсидных полипептидов. В результате этого формируется четвертичная структура капсомеров, маскирующая иммунологические «перекресты» и выявляю­щая иммунологические различия между капсидами полиови­русов, которые принадлежат к разным серотипам.

Разрушению клетки при выходе из нее вирионов пред­шествуют многие повреждающие ее воздействия вируса: угнетение синтеза клеточных ДНК, PHK и белка, причем последний блокируется на стадии инициации, в результате чего рибосомы, начавшие уже синтез, диссоциируют, а новые комплексы не образуются. Это воздействие пикорнавирусов проявляется и при смешанной инфекции. Предполагают, что неструктурные белки пикорнавирусов модифицируют рибосо­мы таким образом, что они перестают взаимодействовать с обычными мРНК ([Медведкина О. А. и др., 1974]. Возможно, что это связано с инактивацией одного из клеточных факторов инициации, ненужного для пикорнавирусов [Rose J. et al., 1978]'. Однако самб по себе подавление синтеза клеточных макромолекул еще не объясняет причин лизиса клеток, со­провождающего выход из них вирионов.

Перейдем к обсуждению возможных источников проис­хождения и путей эволюции пикорнавирусов.

Пикорнавирусы составляют большую группу (семейство) вирусов. В пределах группы выделяют более мелкие группы (роды): энтеровйрусы, кардиовирусы, риновирусы, афтовиру- сы, которые поражают человека, 36 энтеровирусов животных, 3 кардиовируса, 113 риновирусов человека, 4 риновируса жи­вотных, 7 вирусов ящура и более 30 вирусов, поражающих насекомых. Среди энтеровирусов человека отдельно выделя­ют по ряду признаков 3 полиовируса, 23 вируса Коксаки А и 6 вирусов Коксаки В,1—3 вируса гепатита А, вирус острого

геморрагического конъюнктивита; остальные либо относят к вирусам ECHO,либо обозначают как энтеровирусы. Под­разделения на роды проведены по разным признакам (ста­бильность в кислой среде, плотность вирионов, характеристи­ка генов), а внутри родов — по характеристике вызываемых заболеваний (полиомиелит, гепатит и др.) и «рангу хозяев». Пикорнавирусы насекомых пока не классифицированы, хотя формально они разделены на 3 рода.

Более объективное соотношение между разными предста­вителями этого обширного семейства дают исследования нук­леотидных последовательностей. В частности, при сравнении генов протеазы и VPgвирусов ECHO,риновирусов, вирусов ящура и энцефаломиокардита было выявлено большое сход­ство VPgи наличие консервативной области в гене протеазы вирусов человека.

Ранее к пикорнавирусам относили также изометрические , рибофаги (Leviviridae)и некоторые вирусы растений. Позже они были исключены из этой группы, хотя возможное родст­во некоторых вирусов растений с пикорнавирусами будет , позже обозначено. Вирус Нодамура также исключен из этой группы, поскольку он имеет сегментированный геном.

Калицивирусы имеют слишком много отличий от пикорна- вирусов и потому были выделены в самостоятельное семей­ство [Cooper P. et al., 1978].

Для понимания возможных источников происхождения пикорнавирусов рассмотрим примыкающие к ним группы РНК-содержащих вирусов, у которых геномом является одно- нитевая PHK с позитивной полярностью. При этом постара­емся отвлечься от привычных представлений, что есть глав­ное, а что второстепенное в классификации вирусов. R. Mat­thews (1982) описал 29 таких групп вирусов, преимущественно поражающих растения. О 13 из них слишком мало известно, 11 имеют на б'-конце кэп-структуры. Рассмотрим поэтому оставшиеся 5 групп. Две из них имеют геномы без метилиро­ванных кэп-структур, но и без ковалентно связанного с 5'- концом терминального белка. Три других группы — вирусы группы мозаики южных бобов (Sobemovirus), вирусы груп­пы мозаики коровьего гороха (Comovirus)и вирусы группы кольцевой пятнистости табака (Nepovirus), — обладая гено­мом в виде однонитевой PHK с позитивной полярностью, имеют на б'-конце ковалентно соединенный белок (полипеп­тид) с небольшой молекулярной массой. Любопытно, что у ’ группы первой вирусов (вирусы мозаики южных бобов, розе­ток турнепса) небольшая PHK (1,4? IO6) не имеет на З'-конце ни поли^А)-последовательности, характерной для PHK с по­зитивной полярностью у многих вирусов, ни тРНК-подобной структуры, которые имеют PHK многих вирусов растений.

Оба сегмента PHK вируса Нодамура кодируют синтез разных белков: PHKl — белка с молекулярной массой 6105? ?103, РНК2 — белка с молекулярной массой 43 000 — пред­шественника капсидного белка p40 [Newman J. et al., 1978].

Две группы вирусов являются бипартитными, но каждая из двух молекул их PHK построена одинаково: на 5z-κoH∏,e имеется ковалентно связанный белок с молекулярной массой около 5000 (комовирусы) или 30 000—60 000 (неповирусы), а на 3'-конце — поли (А)-последовательности. Суммарная моле­кулярная масса PHK у вирусов первой группы составляет 3,8XlO6, 2-й — 4,1 ? IO6-5? IO6.

Более подробно изучен вирус мозаики коровьего гороха. Несмотря на бипартитность, суммарная PHK его построена по типу PHK пикорнавирусов. На PHKl с молекулярной мас­сой 2,4?106закодированы геномно-связанный белок и про­теолитический белок, а также, вероятно, вирусспецифическая полимераза, т. е. этаPHK соответствует участку PHK поли­овирусов, начиная с генов для неструктурных белков. На РНК.2 с молекулярной массой l,4?106закодированы два, а по более новым данным, 4 структурных белка вируса. Вирус образовывает три вида частиц с коэффициентами седимента­ции 58; 98 и 118S (частицы Т, Mи В) и разными плотностями (1,29; 1,41 и 1,44 г/мл). Все три вида частиц имеют один и тот же диаметр — около 28 нм, разные их плотность и коэф­фициенты седиментации зависят от различного содержания в них PHK (25% и 37%). Все они построены по кубическому типу симметрии и состоят из 60 капсомеров. Известны 12—13 членов этой группы, между которыми существует серологиче­ское родство. Они поражают разные виды растений.

Вирус мозаики коровьего гороха реплицируется по типу репликации пикорнавирусов. Меньшая нить PHK кодирует 4 структурных белка, предшественником которых является полипротеид с молекулярной массой 105000. Большая нить PHK кодирует полипротеид с молекулярной массой 200 000, продуктами которого являются белки с молекулярной массой 32 000, 58000, 24 000, 87 000 и VPg.Протеолитическое рас­щепление происходит, как показано на рис. 12, многоэтапно, с участием двух вирусных протеаз [Wellink J. et al., 1986].

Стратегия генома вируса мозаики коровьего гороха, та­ким образом, весьма сходна со стратегией генома пикорна­вирусов. В табл. 6 представлены вирусы, имеющие VPgна б'-концах их позитивно-геномных PHK {Вартапетян А. Б., 1982].

В группе вирусов кольцевой пятнистости табака насчиты­вается 28 вирусов; лишь некоторые из них имеют серологи­ческое родство. Строение их генома примерно такое же, как у вирусов предыдущей группы: ген структурного белка рас-

Рис. 12. Протеолитическое нарезание первичных продуктов трансляции мРНК и вРНК CPMV(схема). Двойными линиями показаны открытые рамки считывания; в скобках — молекулярная масса (?103).

положен на PHKl, гены функциональных белков — на РНК2. Три вида частиц (Т; Mи В) различаются по содержанию в них РНК, коэффициенту седиментации и по плотности, но морфологически одинаковы, представляют собой икосаэдры диаметром около 28 нм.

Третичная структура белков сходна у риновирусов и ви­руса мозаики южной фасоли—собемовируса [Rossman М. et al., 1985].

Попытаемся определить возможное происхождение пикор- навирусов и сходных с ними групп вирусов. Несомненно, что вирусы, поражающие про- и эукариотов, различаются синте­зом макромолекул в этих системах. Так, мелкие фаги типа MS2(левивирусы), кстати, довольно многочисленные, имеют просто устроенный геном, на котором закодированы три гена, считывающиеся отдельно, как и мРНК прокариотов. У вирусов эукариотов с позитивно-полярным геномом неза­висимо от морфологии (палочковидные, икосаэдрические, обо­лочечные) PHK нередко имеет кэп-структуру на б'-конце и поли (А)-последовательность на З'-конце молекулы, а у виру­сов растений нередко вместо поли(А)-последовательности к З'-концу прикреплена ковалентно одна из тРНК.

У 4 групп вирусов — пикорнавирусов, вирусов групп моза­ики южных бобов, мозаики коровьего гороха и кольцевой пятнистости табака — вместо кэп-структуры к 5'-концу моле­кулы PHK прикреплен ковалентно небольшой белок (поли­пептид), который не играет никакой роли в трансляции, поскольку РНК, образующая полирибосомы, вначале лишает­ся этого белка. Группа калицивирусов в этом отношении сходна с 4 названными группами вирусов, так как не имеет кэп-структуры, хотя не имеет и 5'-терминального полипепти-

да, стратегия генома этой группы вирусов имеет отличия от таковой рассматриваемых 4 групп вирусов (см. табл. 6), Поэтому напрашивается вывод о том, что пикорнавирусы,. собемавирусы, комовирусы и неповирусы имеют общее про­исхождение, являясь дериватами сравнительно поздних, эукариотов — насекомых, млекопитающих, высших растений.. Возможно, насекомые явились «передатчиками» своих виру­сов животным и растениям или же переносчиками этих групп; вирусов от растений животным, о чем свидетельствует переда­ча некоторых комовирусов насекомыми. Переносчиками непо- вирусов могут быть нематоды, у которых пока не обнаружены, вирусы, хотя, можно не сомневаться, что они существуют. Сходство структуры и стратегии геномов 4 групп вирусов,, поражающих насекомых, млекопитающих и высшие растения,, позволяет отнести время их возникновения к сравнительно позднему периоду эволюции органического мира.

Вместе с тем становится понятным, что такой признак, каю фрагментарность генетического материала и даже мультипар- титность вирусов, является не столь уже важным в плане- эволюционной систематики.

О возможном источнике происхождения по крайней мере некоторых РНК-содержащих вирусов свидетельствуют резуль­таты опытов по гибридизации их PHK с рибосомными и дру­гими клеточными РНК.

Так, PHK вирусов полиомиелита, Менго и Коксаки гибри- дизуются с 28Sи 18S PHK высших эукариотов, но не низших (дрожжей), и прокариотов, причем это не было связано с гибридизацией участков, богатых Г + Ц [McClure M., Per­rault J., 1985]. Затем в жестких условиях была проведена гибридизация геномов вирусов Синдбис, везикулярного сто­матита и реовирусов с 28S PHKклеток HeLa.М. McClure и-. J. Perrault (1986) - полагают, что феномен «Patchy comple­mentary»лежит в основе полученных ими результатов, кото­рые были дополнены опытами по взаимной гибридизации геномов. При этом были выбраны вирусы с разной величиной, и разной стратегией геномов: позитивно-полярный вирус Син­дбис (11,7 кб), мультисегментный реовирус с двунитевой PHK (23 кб) и негативно-полярный вирус везикулярного^ стоматита (11,2 кб). В опытах по взаимной гибридизации были получены положительные результаты гибридизации ге­номов реовируса и вируса Синдбис с геномом полиовируса.. Необходимо, однако, отметить, что гибриды были получены как с VSV (—)РНК и 28S РНК, так и VSV ( + )PHK и 28SРНК. Что же касается реовируса, то гибридизация рибо­сомных PHK происходила с большими (L) фрагментами генома реовируса, причем реовирусная PHK гибридизовалась как с 28S, так и с 18S рибосомной РНК. Полученные данные-

можно трактовать по-разному: либо речь идет об эволюцион­ной (отдаленной) общности, либо о возможной репликации вирусных и клеточных РНК, либо гибридизация отражает ■особенности вторичной структуры PHK рибосом и вирусов. Возвращаясь к пикорнавирусам, отметим следующее.

Вирус паралича сверчков оказался серологически близким к вирусу энцефаломиокардита мышей. Первый вирус был вы­делен сначала в Австралии от сверчка Teleogryllus Oceanian, он вызывал у нимф паралич задних ног, а затем смерть. Потом его обнаружили у нескольких видов. CrPVи DCV серологически родственны, остальные вирусы изучены плохо. Механизмы репликации исследованы мало. Что же общее для грызунов и сверчков? Может быть то, что мыши иногда пое­дают этих насекомых? Любопытно также, что некоторые пикорнавирусы насекомых нейротропны и вызывают парали­тические заболевания (вирусы паралича пчел). Не обеспечи­вает ли специализация в виде нейротропности возможность выхода пикорнавирусов в новые экологические ниши — завое­вание новых «хозяев»?

Небезынтересно отметить, что антитела против вируса паралича сверчков обнаружены у свиней, лошадей и рогатого •скота в Новозеландии [Scotti P., Longworth J., 1980]. При­чем эти антитела относятся к IgM, что свидетельствовало о яедавно перенесенной инфекции, а в Малайзии (чаще) и Ве­ликобритании (реже) в сыворотке крови людей были обна­ружены преципитирующие антитела против вируса Darna trima,относящегося к группе Nudaurelia β [McCallum F. et al., 1979].

К пикорнавирусам отнесены многие вирусы, поражающие насекомых. В обзоре М. Moore и соавт. (1985) упомянуты 22 таких вируса, у которых морфология, размер генома и виды белков в общем укладываются в рамки семейства пи­корнавирусов. Однако только три из них — вирус Gonometa, вирус паралича сверчков и вирус дрозофилы C — отнесены к собственно пикорнавирусам, остальные пока остаются неклас­сифицированными.

Вообще же эта группа вирусов, с одной стороны, распро­странена среди насекомых, с другой — поражает многие виды млекопитающих, поскольку серологически «следы» инфекции обнаружены у многих из них — свиней, лошадей, слонов. Ви- 'рус паралича сверчков, выделенный в Австралии, оказался тождественным вирусу дрозофилы C'[Reingenum C., ScottiP., 1976]. Однако большинство вирусов насекомых не имеют серологического родства между собой [Moore М. et al., 1985].

К сказанному надо добавить, что пикорнавирусы могут длительно персистировать в тканях нервной системы [Bra- hic М. et а!., 1985].

Поскольку многие пикорнавирусы, поражающие человека^ имеют аналоги, поражающие млекопитающих, можно предпо­ложить, что эволюция их шла вместе с эволюцией млекопи­тающих. Причем наряду с внутривидовой эволюцией прима­тов, обезьян, человека был возможен обмен генами между более отдаленными видами, например, человеком и приручен­ными домашними животными или заселившими жилища грызунами.

Среди пикорнавирусов выделяют 4 рода, представители которых имеют более сходные черты в пределах рода, нежели между разными родами. Четко очерчен род афтовирусов— вирусы ящура, 7 сероваров которых близки между собой и по тонкому строению генома, и по кругу «хозяев» (парнокопыт­ные), и по характеру вызываемых инфекций [Brooksley J.,. 1982]. Это, несомненно, обособившаяся эволюционно ветвь- вирусов, поражающих млекопитающих. Столь же обособлен род кардиовирусов — и по тонкому строению генома, и по серологическим связям, по которым три мышиных вируса (ЕМС, Megro, ME)надо дополнить неожиданно сходным серо­логически вирусом паралича сверчков, настолько близким к вирусу энцефаломиокардита мышей, что оба вируса могут трактоваться как штаммы одного и того же вируса [Tonslav Т. et al., 1984].

То же самое следует сказать и о роде риновирусрв. Среди 113 риновирусов, поражающих человека, отмечаются слож­ные антигенные связи, а сами они имеют выраженный тро­пизм к дыхательным путям. Обилие риновирусов человека не­йдет ни в какое сравнение с немногими риновирусами до­машних животных (два коровьих и два лошадиных). Учи­тывая воздушно-капельный путь передачи риновирусов чело­века и острый характер вызываемых ими инфекций, следует думать о сравнительно позднем происхождении этих вирусов. Они могли возникнуть при довольно развитом обществе, с плотно населенными городами и интенсивно общающимся населением. Многочисленность сероваров риновирусов чело­века свидетельствует об интенсивно продолжающейся их эволюции. Что же касается риновирусов животных, то скорее следует думать о передаче их от человека к стойловым жи­вотным. Содержание коров и лошадей в стойле допускает возможность передачи заболеваний не столько воздушно­капельным путем (инфекции говорящих существ — людей), сколько через ведра и кормушки.

Наиболее пестрым по патогенезу вызываемых болезней является род энтеровирусов, для которых главным местом размножения служит кишечник. Поэтому можно полагать, что эволюция этих вирусов могла идти как сопряженно с эволюцией «хозяев» (энтеровирусы обезьян и человека), так

и путем межвидовых обменов (грызуны, домашние животные, люди). К сожалению, пока не представляется возможным не только составить родословное древо этой большой группы вирусов, но и хотя бы наметить межвидовые переходы. Веро­ятно, с помощью исследования геномов данных вирусов этот вопрос будет решен в ближайшее время.

C этой точки зрения интересны результаты сравнительных исследований вируса ECHO 9 и двух риновирусов (IAи 14СР]: их протеаза в высокой степени консервативна и в то же время отличается от протеазы вирусов животных (ЕМС, вирус ящура) и растений (вирус коровьего гороха). Очень сходны белки VPg.Трехмерная структура у сравниваемых вирусов также сходна [Werner G. et al., 1986].

Впрочем, некоторые соображения можно уже высказать. Например, вирусы Коксаки А патогенны для грызунов, что может указывать на источник их происхождения. Среди ви­русов Коксаки В один из них (В5) весьма близок к вирусу везикулярной болезни свиней. Вирусы ECHOпатогенны только для человека и обезьян, что также вряд ли случайно; то же относится к вирусам полиомиелита.и гепатита А. Итак, даже имеющаяся информация может дать повод для размыш­лений о том, где могла иметь место внутривидовая эволюция, а где межвидовые переходы. Естественно, что более точные данные дают молекулярно-биологические исследования. По­казано, что белки VP3и 2с наиболее консервативны. Выявле­на близость группы полиовирусов и вируса Коксаки А21, ме­нее выраженная близость с вирусами Коксаки Bl и ВЗ[Emini ■et al., 1985].

Вирусы Коксаки и вирусы ECHO,развиваясь в кишечном тракте, могут поражать и другие ткани — мышцы, паренхиму внутренних органов, ткань нервной системы, будучи таким ■образом, не только энтеротропными, но и пантропными. При этом клиническое течение болезней варьирует как по вы­раженности (бессимптомные, субклинические, манифестные формы), так и характеру (миалгии; менингиты, менингоэн­цефалиты, невриты и др.). Наряду с этим имеются явно нейротропные вирусы (вирусы полиомиелита), гепатотроп- ные (вирусы гепатита А) и даже вирус геморрагического конъюнктивита, а у мышей кардиотропные вирусы.

Возможные пути становления тропности были изучены у вирусов Коксаки В и полиомиелита. При изучении вирусов Коксаки В была показана гетерогенность их природных по­пуляций, при этом некоторые антигенные варианты были -связаны с изменениями тканевого тропизма, а также с кругом восприимчивых «хозяев». Последнее было выявлено при •сравнении иммунологически родственных вирусов Коксаки В5 ■человека и вируса везикулярной болезни свиней (серологиче-

ски и методом молекулярной гибридизации) [Brown F. et al., 1976]. Далее, оказалось, что диабетогенный штамм вируса Коксаки В4, выделенный от больного, был ближе к варианту этого вируса, пассированного на р-клетках, нежели к исход­ному прототипному вирусу [Yeon J. et al., 1979]. C помощью метода моноклональных антител было показано, что вирусы Коксаки В4, изолированные от больных, обнаруживают зна­чительную гетерогенность. Среди выделенных серологических вариантов были отмечены штаммы с выраженной кардиотроп- ностью, вызывающие миокардиты, причем эти свойства кор­релировали с резистентностью к нейтрализации определенны­ми клонами антител [Cao Y. et al., 1984]. Эти данные указы­вают на возможность селекции вариантов энтеровирусов с разной патогенностью и различным тканевым тропизмом.

При более детальном изучении нейротропности вирусов полиомиелита выявлено, что при рекомбинации двух вирусов и получении рекомбинанта, у которого б'-половина генома была от нейровирулентнного штамма серовара 3, а З'-полови- на — от аттенуированного штамма серовара 1,нейтротроп- ность сохранялась независимо от As-мутаций в вирулентной половине [Agol V. et al., .1985]i. C этими данными согласуются результаты сравнительного секвенирования геномов виру­лентного и аттенуированного штаммов полиовируса серовара Г. наибольшие изменения мутации (кластер мутаций) вызва­ли в белке VPl,в ИНг-терминальной части его молекулы [Nomoto A. et al., 1982].

Связь нейротропности с капсидными белками была также продемонстрирована при аналогичном исследовании вариан­тов полиовируса серовара 2 (Лансинг), невирулентных и ней- ровирулентных для мышей [La Monica N. et al., 1986].

Была прослежена эволюция энтеровируса типа 70,вызы­вающего геморрагический конъюнктивит. Для этого сравнива­ли штаммы, выделенные в 1971—1981 гг. Были установлен^ прогрессирующие с годами изменение олигонуклеотидных карт и дивергенция штаммов вируса. N. Takeda и соавт. (1984) пришли к выводу о том, что вирусы имели общего предка, возникшего-в 1966 г. в Африке, за 3 года до первой эпидемии в Аккре (Гана). За 10 лет изменилось 4% основа­ний генома вируса.

К проблеме «эволюция на наших глазах» относится появ­ление энтеровируса 71,вызвавшего, с одной стороны, эпиде­мии болезни рук, стоп и рта (Hand, foot, mouth, disease — HENlD'), с другой стороны, эпидемии поражения центральной нервной системы с тяжелым течением и летальными исхода­ми. Генетическое исследование штаммов вирусов, вызвавших столь разные синдромы, не обнаружило существенных разли­чий между этими штаммами [Hagiwara A. et al., 1984].

7—1536 97

Подводя итоги, можно предположить, что энтеровирусы,, объединенные в один род, на самом деле имеют полифилети- ческое происхождение. Поэтому классификационные призна­ки, на основании которых они выделены в отдельный род,, несущественны. Можно также предположить, что группа ви­русов Коксаки «пришла» к человеку от мышевидных грызу­нов, в этом случае кардиотропность сближает их с кардиови­русами. Однако сходство одного из вирусов Коксаки со сви­ным вирусом указывает на возможность перехода их от домашних животных к человеку, если не имел место проти­воположный процесс.

Основная группа вирусов ECHOи энтеровирусов челове­ка могла быть получена им от предков (приматов) и пройти коэволюцию с человеком. Остается рассмотреть эволюцию- таких сложившихся групп, как вирусы полиомиелита и виру­сы гепатита А.

Возможность отбора нейтротропных штаммов энтеровиру­сов была рассмотрена. Какие эволюционные преимущества могли получить такие вирусы, сказать трудно, а вернее будет ответить — никаких. Скорее речь может идти о случайном отборе, «зафиксировавшем» нейротропность. Последняя ни­чуть не вредила сохранению биологического вида вируса, так как полиомиелит чаще всего протекает как бессимптом­ная кишечная инфекция, а его проявления в виде поражения центральной нервной системы нечасты. И все же трудно расстаться с мыслью о неслучайном появлении нейротропных энтеровирусов, которыми являются вирусы полиомиелита. Существование трех сероваров, вызывающих одну и ту же болезнь, выраженная гомология между этими тремя вариан­тами, позволяющая выделить их среди других многочислен­ных энтеровирусов, возможность межтиповых рекомбинаций между ними — все это свидетельствует о монофилетическом происхождении трех вирусов и о каком-то, до сих пор непо­нятном естественном отборе, вызвавшем их появление и эволюцию. '

Дальнейшая история полиомиелита более или менее ясна.. Полиомиелит мог возникнуть, когда человек перешел к осед­лому образу жизни и жилища его заселили грызуны. Дли­тельность носительства допускала возможность укоренения его в период варварства. И действительно, первые свидетель­ства о полиомиелите относятся к IV в. до новой эры (Египет).. В книге Гиппократа об эпидемиях имеются довольно точные описания полиомиелита. Существующие в настоящее время три разновидности болезни, вызываемые разными вирусами, по-видимому, являются результатом длительной эволюции.

История полиомиелита в прошлом не была драматичной, что можно объяснить невысокой восприимчивостью людей IC

нему, в результате чего «паралитические» заболевания состав­ляют ничтожный процент заражений. Полиомиелит стал при­влекать внимание в XX в., особенно в годы Второй мировой войны, когда он стал распространяться пандемически. В не­которых странах насчитывались десятки тысяч заболевших.

Борьба с полиомиелитом обрела прочную основу после того, как были получены эффективные профилактические вакцины — инактивированная вакцина Солка и живая вакци­на Сэбина. Если первая обеспечивала возможность индивиду­альной защиты (гуморальный иммунитет), то вторая, при иммунизации которой вырабатывается, кроме того, местная невосприимчивость кишечника к вирусам полиомиелита (как это бывает после естественной инфекции), позволяет влиять также на эпидемический процесс, ограничивая и даже полно­стью предотвращая циркуляцию возбудителей среди населе­ния.

М. П. Чумаков разработал технологический . регламент производства вакцины, что позволило в короткий срок пол­ностью обеспечить нужды страны в препарате и экспортиро­вать вакцину в 40 стран. В результате иммунизации всех детей эпидемический полиомиелит в стране был ликвидиро­ван, хотя единичные случаи заболевания (особенно в сред­неазиатских республиках) еще наблюдаются. Полиомиелит еще широко распространен в мире, особенно в странах с жар­ким климатом.

Самостоятельной эволюционной ветвью является вирус гепатита А человека, не имеющий аналогов среди вирусов животных. Геном этого вируса был секвенирован и сравнен с геномом вируса полиомиелита. В общем он оказался сход­ным. Однако выявлена небольшая гомология при сравнении с вирусом энцефаломиокардита и ящура. Все же он ближе к энтеровирусам, так как не имеет поли (Ц)-последовательности вблизи 5'-конца, характерной для больших по размерам ге­номов афто- и кардиовирусов [Baroudly В. et al., 1985]. При ■полном секвенировании оказалось, что геном вируса гепатита А2 содержит 7478 нуклеотидов, открытая рамка считывания начинается с 734-го нуклеотида и оканчивается на 7415-м нуклеотиде. Геном кодирует полипротеид с молекулярной массой 251 940 [Najarian R. et al., 1985].

Появление этой ветви эволюции более понятно. Инфекция клеток кишечного тракта «подкрепляется» поражением пече­ни, что при сравнительно доброкачественном течении болез­ни резко повышает возможности циркуляции вируса среди людей. При довольно продолжительном инкубационном пе­риоде интенсивность эпидемического процесса (не считая водные вспышки) снижается, поэтому эта инфекция могла «укорениться» уже в античном обществе.

Сходные по клинике и эпидемиологии болезни вызывают­ся по крайней мере двумя морфологически похожими виру­сами. Болезни получили довольно неудачное наименование —■ гепатиты ни А ни В, путь передачи через фекалии и оральный [WHO, 1973, 1975]. Существование трех сероваров вируса, гепатита А было предположено на основании результатов иммунологических и электронно-микроскопических исследо­ваний [Стаханова В. М. и др., 1980]. Новый серовар вируса гепатита А (точнее ни А ни В) обнаружили в Индии и дру­гих государствах Юго-Восточной Азии [Kane М. et al., 1984], а позже и в СССР — в Средней Азии [Balayan М. S. et al., 1983]. Недавно была описана ‘[Кетиладзе Е. С. и др., 1986] вспышка аналогичных заболеваний в северной Туркмении. Они характеризовались тяжелым течением и высокой смерт­ностью среди беременных женщин. Обнаруженный в фекали­ях вирус был серологически отличен от вируса гепатита A1 и вируса, выделенного М. С. Балаяном. По-видимому, этот вирус тождествен вирусу, выделенному в Пакистане. Буду­щее покажет, являются ли эти вирусы сероварами вируса гепатита А или разными вирусами, систематическое положе­ние которых пока неясно.

В настоящее время гепатит А широко распространен во> всем мире. В развивающихся странах пока не получено де­шевых и эффективных вакцин для массовой профилактиче­ской иммунизации против этой инфекции, на пути их получе­ния стоят большие трудности. Когда эти трудности будут преодолены, можно ожидать, что победа над гепатитом А будет столь же быстрой и эффективной, как победа над по­лиомиелитом.

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

Еще по теме ГЛАВА 9. ПИКОРНАВИРУСЫ:

  1. Энтеровирусные заболевания (общая характеристика)
  2. ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ
  3. ГЛАВА 9. ПИКОРНАВИРУСЫ
  4. ГЛАВА 10. КАЛИЦИВИРУСЫ
  5. ГЛАВА 24. АДЕНОВИРУСЫ
  6. ГЛАВА 28. ГЕПАДНАВИРУСЫ
  7. ОГЛАВЛЕНИЕ
  8. Микрофлора открытых пресноводных водоемов
- 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 -