<<
>>

ГЛАВА 30. ВИРУСЫ ГЕРПЕСА

Герпесвирусы распространены среди многих видов млеко­питающих и птиц, именно эти вирусы наиболее строго класси­фицированы [Баринский И. Ф., 1982; . Matthews R., 1982; Brown F.,-1986].

Они объединены в обширное семейство Her-

pesviridae,которое -подразделяется на три подсемейства: аль­фа-герпесвирусы (Alphaherpesvirinae),включающие роды Simplexvirus(вирус простого герпеса), Poikilovirus(вирус ложного бешенства) и Varicellavirus(вирус варицеллы-зосте- ра); бета-герпесвирусы (Bethaherpesvirinae),включающее роды Cytomegalovirus(цитомегаловирус человека) и Murome- galovirus(цитомегаловирус мышей), и гамма-герпесвирусы (Gammaherpesvirinae),включающее роды Lymphocryptovirus (вирус Эпштейна — Барр), Thetacryprolymphovirus(вирус бо­лезни Марека) и Rhadonovirus(вирус герпеса саймири). В каждом роде имеется один или несколько вирусов. Вирусы герпеса или сходные с ними обнаружены также у низших по­звоночных— пресмыкающихся, земноводных и рыб, сходные C ними вирусы выявлены у моллюсков и грибов [Fenner F., 1976]. Однако в более поздних классификациях последние вирусы не упоминаются. Таким образом, остается неясным, поражают ли герпесвирусы только высших позвоночных (теп­локровных) или же более широкий круг «хозяев» (низшие позвоночные, беспозвоночные).

Вирионы разных представителей герпесвирусов довольно сходные. Они имеют неправильную сферическую форму, диа­метр 120—200 нм, состоят из 4 структурных компонентов: электронно-плотной сердцевины, икосаэдрального нуклеокап- сида, электронно-плотной внутренней оболочки (tegument)и внешней оболочки, или мембраны (envelope).Сердцевина со­стоит из ДНК, ассоциированной с белками. Капсид имеет диа­метр 100—110 нм, форму икосаэдра и состоит из 162 капсоме- ров, из которых 150 являются гексамерами и 12 пентамерами; они размещаются по 5 на каждой фасетке (edge).Капсомеры имеют вид полых трубок размером 2,5?12,5 нм с каналом диаметром 4 нм.

Внутренняя оболочка состоит из слоя бел­ковых глобулярных молекул, наружная является двуслойной липидной мембраной, в которую встроены белковые выступы [Wildy P., 1986].

Геном представляет собой линейную двунитевую ДНК, мо­лекулярная масса которой колеблется от 86?IO6(вирус гер­песа сома) до 145?106(цитомегаловирус человека). Схемати­чески он состоит из двух ковалентно соединенных сегментов — длинного (L)и короткого (S)—соответственно 82 и 18% ге­нома (рис. 56). Каждый компонент в свою очередь состоит из уникальных (Ulи Us)последовательностей, «обрамленных» инвертированными повторами abи Ь'а' для компонента Lи а'с' и са для компонента S [Spectoret D. et al., 1982]. После­довательности L(около 500 нуклеотидов) обеспечивают цир­куляцию ДНК- Разная стыковка L-и S-сегментов в зависи­мости от' их места расположения и ориентации обусловливает образование 4 изомерных форм генома герпесвирусов.

Рис. 56. Структура генома вируса простого герпеса (схема). Буквами обо­значены прямые и инвертированные повторы, стрелками показана их ори­ентация; 1 и 2 — ковалентно связанные фрагменты генома, разделенные ин­вертированными повторами. В популяции вируса содержатся 4 варианта аранжировки генома в эквимолярных концентрациях, различающихся по ориентации 1-го и 2-го фрагментов.

о

Рис. 57. Аранжировка последовательностей в геномах 5 герпесвирусов (схе­ма). Горизонтальными линиями обозначены уникальные или псевдо уникаль­ные области; прямоугольниками обозначены повторяющиеся последователь­ности, треугольники показывают, повторяется ли последовательность в пря­мой или обратной ориентации; цифры справа — фрагменты генома.

Содержание Г+Ц у разных представителей герпесвирусов колеблется в широких пределах; различны величина генома и его оганизация [Honess R., 1984] (рис.

57). У одного и того же вируса 1B результате перестроек геномы могут варьировать как ло размерам, так и по структурам. Так, у герпеса сайми- ри геном встречается в двух вариантах: М, на 70% составлен­ный из легкой цепи, и Н, составленный исключительно из тя­

желой цепи [Bornkamm G. et al., 1976]. У разных штаммов вируса Эпштейна — Барр наблюдаются различия в строении генома [Given D., Kieff E., 1978], а у цитомегаловируса раз­меры генома могут колебаться от 100?106до 155?106 [Kilk- patrick В., Huang E., 1977]. В связи с подвижностью генома возможны разнообразные его перестройки за счет дупликации и !перемещения отдельных генов [Pogue-Geile К. et al,, 1985], Значительны и качественные перестройки генов герпесвиру­сов. Так, области генов gF, gCвируса герпеса человека серо- вара имеют значительную гомологию [Dowbenko D., Lasky L.,

1984] . В составе генома вируса простого герпеса типа / име­ется тандемно повторяемый триплет ГГЦ, существование ко­торого характерно для рибосомной 28S PHK человека.

В составе вирионов обнаружено более 30 белков: 7 глико­протеидов (g∙B, gC, gD, gE, gF, gGи gX)находятся на по­верхности и вызывают образование вируснейтрализующих ан­тител [Vaughan P. et al., 1985]; 6 белков имеются в капсиде, среди них АТФаза и протеинкиназа. Многие десятки белков, в том числе тимидинкиназа, являются неструктурными и об­разуются в ходе репродукции вируса. Среди других белков следует назвать ДНК-полимеразу и белок, связанный с ДНК.

Репликация вирусов герпеса является сложным и много­ступенчатым процессом и включает в себя прикрепление ви­рионов к клеточным рецепторам, эндоцитоз и слияние мемб­ран вирионов и клетки. В результате обнажается капсид, ко­торый попадает в цитозоль. Затем комплекс ДНК—: белок проникает в ядро, капсид разрушается и вирионная ДНК вы­ходит в нуклеоплазму и здесь начинает функционировать, транскрибируясь клеточной РНК-полимеразой. Различают сверхраннюю, раннюю и позднюю транскрипцию, процессинг мРНК, синтез кодируемых продуктов и частичный обратный транспорт их в ядро, репликацию ДНК и формирование до­черних молекул, образование в ядрах клеток незрелых капси­дов, !почкование их через ядерную мембрану, формирование зрелых капсидов и внешней оболочки в цистернах эндоплаз­матического ретикулума, транспорт к поверхности через мо­дифицированный эндоплазматический ретикулум и выход из клетки (рис.

58).

Экспрессия вирусных генов происходит поэтапно и сопро­вождается выключением синтеза клеточных макромолекул. Сверхранние и ранние синтезы предшествуют репликации ДНК. На этой стадии синтезируются разные функциональные (неструктурные) белки, среди них тимидинкиназа и другие белки синтеза ДНК, а также ферменты, подавляющие клеточ­ные макромолекулярные синтезы. Экспрессия ранних (альфа) генов сопровождается синтезом 5 альфа-белков. Затем следу­ют синтезы 8 бета-пептидов, включая большой ДНК-связыва-

Рис. 58. Репликативный цикл вируса герпеса (схема).

Рис. 59. Расположение некоторых генов на геиоме вируса герпеса.

Терминальные повороты и их ориентация показаны буквами и стрелками; IE — а-ге- ны; TK,/ОК—Р-гены; gC — поздние гены; их ориентация показана темными прямо­угольниками. и стрелками; в скобках — молекулярная масса (?103); А — единицы карты; Б — пары (кб); В — начало репликации; Г — локализация генов; Д —основные структурные гены,

ющий белок, вирусную рибонуклеотидредуктазу, тимидинкина- зу и ДНКполимеразу.- Поздние гамма-белки синтезируются после репликации вирусной ДНК; это, помимо многих других, большой белок капсида и гликопротеид gC.Транскрипция ви­русных генов обеспечивается клеточной РНК-полимеразой II. Образование кэп-структур, их метилирование, полиаденилиро­вание вирусных мРНК также катализируются клеточными ферментами.

Некоторые гены вируса простого герпеса типа I идентифи­цированы. Расположение их на физической карте генома по­казано на рис. 59, стрелками указано направление их транс­крипции. Как видно из этой схемы, сверхранние, ранние и поздние гены диспергированы по вирусной хромосоме и име­ют разную ориентацию.

В репликации вирусной ДНК основную роль играет систе­ма репликации клеточной ДНК, однако в ее осуществлении важное значение имеют вирусные гены и их продукты, в част­ности тимидинкиназа. Более того, репликация вирусной ДНК катализируется вирусной ДНК-полимеразой, которая взаимо­действует с вирусиндуцированным ДНК-связывающим белком, образующим комплексы с ДНК, выявляемые с помощью элек­тронной микроскопии. Однако в активно размножающихся клетках репликация вирусной ДНК может обеспечиваться и при делении больших (до 15—20%) участков вирусного гено­ма, например, области тимидинкиназного гена. В то же время гены группы бета играют большую роль в регуляции вирус- индуцированных синтезов и их выключении.. В неделящихся клетках вирусы герпеса, лишенные части своих ранних генов, не способны к репликации и существуют в виде плазмидооб­разных форм, как это имеет место в нервных клетках [Roiz- man В. et al., 1985].

Как и следовало ожидать, при такой величине генома, ка­кую имеют герпесвирусы, их репликация не может быть не­прерывной и происходит, так сказать, квантами, единицей ко­торых является репликон. Специально проведенные исследо­вания показали, 'что таким репликоном является участок ДНК, содержащий не более 15000 пар нуклеотидов [Kwong A., Fren­kel N., 1984].

Пустые вирусные капсиды формируются в ядрах, здесь же происходит упаковка в них вновь синтезированной вирусной ДНК, взаимодействующей с ДНК-связывающим вирусным белком. При прохождении через ядерную мембрану вирионы приобретают внутреннюю, а цри выходе из клетки — внешнюю оболочку.

Классификация герпесвирусов основана на совокупности признаков, включая степень гомологии, наличие антигенного родства и биологические свойства.

Группа герпесвирусов человека состоит из вирусов герпеса человека двух сероваров и вируса герпеса коров; группа гер­песвирусов свиней включает вирусы ложного бешенства и аборта лошадей. К этому же подсемейству (альфа-герпесвиру­сы) относят вирусы варицеллы-зостер, герпеса ценопитеков, случной экзантемы лошадей, герпеса кошек, лошадиный ви­рус герпеса типа 2, вирус герпеса собак. К подсемейству бета- герпесвирусов относятся цитомегаловирусы человека и мышей, составляющие два отдельных рода, а также цитомегаловирусы свиней, мышей и морских свинок. От представителей преды­дущего подсемейства эти вирусы отличаются медленной ре­продукцией, формированием под их воздействием гигантских слившихся клеток в культурах.

Наряду с продуктивной инфекцией, сопровождающейся ги­белью зараженных клеток, для инфекции герпесвирусами ха­рактерна персистенция без гибели пораженных клеток, а мно­гие вирусы, вызывающие как местные, так и системные пора­жения, обладают выраженными онкогенными потенциями. Онкогенные потенции наблюдаются у вирусов обоих рассмот­ренных подсемейств, но в наибольшей степени они выражены у гамма-герпесвирусов — у вируса Эпштейна — Барр, а также сходных с ним вирусов обезьян (ателес, саймири), гамма-гер­песвирусов птиц (возбудителя болезни Марека кур и сходного заболевания индюшек) и у герпесвируса кроликов. Онкоген­ные потенции связаны с особенностями строения генома виру­сов. Так, геномы онкогенных герпесвирусов обезьян ателес, саймири и аотус имеют повторные обогащенные Г+Ц участки ДНК (Н-ДНК), которые, не обладая кодирующими свойства­ми, являются сигналом для упаковки генома. Эти последова­тельности регулярно обнаруживаются в опухолях (лимфомах), вызванных указанными вирусами [Fucks P. et al., 1985].

Герпесвирусы вызывают разнообразные патологические процессы: острые местные и системные поражения, латентные инфекции с поражением центральной нервной системы, неопла­стические процессы,- Обычно клиника .герпетической инфекции полиморфна. Так, герпесвирусы человека обоих сероваров вы­зывают стоматит, пузырьковые поражения кожи и слизистых оболочек, герпес глаза, половых органов и, возможно, даже рак шейки матки (герпесвирус серовара 2). После острой ин­фекции вирус может .персистировать в нервных и других клет­ках, вызывая периодические обострения. ■

Персистенция герпесвируса человека вызвана не только периодическим «ускальзыванием» вируса от иммунных реак­ций, но и изменчивостью вируса, что доказывается выделени­ем отличающихся штаммов вируса от одного и того же боль­ного [Lewis М. et al., 1984]. Цитомегаловирус человека вызы­вает латентную инфекцию с разнообразным клиническим те­

чением (лихорадкой, поражением легких и других органов). Передаваясь внутриутробно, вирус обусловливает развитие уродств плода. Вирус Эпштейна — Барр у европейцев и дру­гих ,-представителей европеоидной расы чаще всего вызывает остро протекающее заболевание с развитием иммунитета про­тив него — инфекционный мононуклеоз. У африканцев он не­редко является причинной злокачественной лимфомы Беркит­та и назофарингеального рака. Впрочем, расовая очерченность этих нозологических форм далеко не абсолютна. Столь же по­лиморфны и многолики герпетические заболевания у животных.

Подлинная эволюционная классификация герпесвирусов пока -не разработана, так как, с одной стороны, геном их до­статочно велик и сложен для анализа на основе секвенирова­ния, с другой стороны, разные гены герпесвирусов могут иметь различное происхождение. Так, две малые PHK вируса Эп­штейна— Барр сходны с PHK аденовирусов VAIи VAII [Rose М. et al.,. 1981], цитомегаловирус и вирус миелобластоза птиц имеют сходные последовательности [Spector D., Vacqui- er J., 1983] V-mycи соответственно с-тус[Rasmussen R. et al.,

1985] . Геном цитомегаловируса обладает последовательностя­ми, гомологичными таковым в геноме нормальных клеток [Jeang K-, Hayward G., 1983], и т. п. Выше отмечалось нали­чие тандемных последовательностей, общих для ДНК герпес­вируса и гена, кодирующего синтез рибосомной PHK (28S).

При исследовании библиотеки генома клеток человека най­дены участки гомологии с геномом цитомегаловируса челове­ка— в EcoRI,фрагментах R,bи dв области генов для рибо­сомной РНК. Такая гомология не выявлена при сравнитель­ном исследовании ДНК мышей и морских ежей [Shaw G. et al., 1985]. Это заставляет думать о захвате генов человека, а не о более длительной эволюции данных участков генома цито­мегаловируса. При исследовании ядерного антигена (молеку­лярная масса 72 000) вируса Эпштейна — Барр была показана иммунологическая близость его к клеточному белку (62000) в иммуноблотте [Luka J. et al., 1984]. В данном случае, по-ви­димому, имеет место сходный феномен — захват клеточных генов и их эволюция в составе генома вируса. В ДНК цито­мегаловируса человека найдены 5 участков гомологии с ДНК. клеток нормальных тканей плаценты, печени, кишечника, лей­коцитов человека, а также с ДНК раковых клеток. Кроме- того, гомологичные ДНК цитомегаловируса человека участки- были обнаружены в ДНК герпесвирусов аотус и китайского, хомяка, но не мыши. Эти участки не соответствовали Д/и-по- следовательностям и генам с-тус[Rueger R. et al., 1984]. Это свидетельствует о том, что в ходе эволюции герпесвирусы мог­ли получать гены из разных источников и прежде всего-из. клеток, в которых они паразитировали.

Выше говорилось об онкогенных потенциях герпесвирусов (что, конечно, связано с интеграцией их геномов и/или отдель­ных генов), а также о возможности их персистенции в виде плазмид. В этом случае могут быть значительные делеции ге­нома, в частности удаление терминальных повторов [Lupton S. et al., 1985]. Все это свидетельствует о больших перестройках геномов герпесвирусов, происходивших в процессе их эво­люции.

Предприняты попытки понять молекулярную эволюцию герпесвирусов [Филатов Ф., 1980]. Предполагают, что общий предок этих вирусов имел кольцевую ДНК- Герпесвирусы рыб, в частности вирус болезни сомов Ла-Манша (к этой группе относятся также вирусы болезни лосося и оспы карпов), в наи­большей степени сохранил предковую форму ДНК — без ин­вертированных последовательностей. Ее молекулярная масса составляет около 76 XIO6. Дальнейшая эволюция герпесвиру­сов шла по пути увеличения размера генома, который у цито­мегаловирусов почти удвоился. Одной из возможных проме­жуточных эволюционных форм может служить вирус мамми- лита коров, молекулярная масса генома которого достигла 89?106. Этот геном во многом уже сходен с геномом HSV-I [Buchman T.i Roizman В., 1978]. Однако конкретные пути эво­люции разных герпесвирусов требуют специального исследо­вания. Так, герпесвирусы ателес и саймири имеют.35% гомо­логии L-ДНК и ничтожную гомологию Н-ДНК [Fleckenstein В. et al., 1978].

Возможные пути эволюции герпесвирусов прослеживают­ся с помощью серологического анализа. Так, при антигенном анализе гликопротеида В (gS) было показано антигенное его родство у герпесвирусов человека сероваров Іи 2,коровьего маммилита и герпесвируса лошадей серовара /. При обработ­ке трипсином у всех вирусов сохранялся остов с одинаковой электрофоретической подвижностью [Snowden В. et al., 1985].

Более детально возможные пути молекулярной эволюции можно иллюстрировать на примере сравнения вирусов герпеса человека типа 1и варицеллы-зостер [Davison A., McGeoch D.,

1986] . Оба вируса содержат сегменты Lи S, связанные кова­лентно с уникальными последовательностями, ограниченными терминальными инвертированными повторами, однако у пер­вых вирусов терминальных повторов больше, чем у второго [Davison A., Scott J., 1984] (рис. 60). У вируса герпеса фраг­мент S содержит 10 полных генов и большую часть еще двух, а инвертные повторы содержат 3 полных гена. У вируса ва- рицеллы-зостер имеются аналогичные гены (7 аналогов), но 6 генов вируса герпеса не имеют аналогов у вируса варицел­лы-зостер. A. Davison и D. McGeoch приходят к выводу, что оба вируса имели общего предка и дивергировали в результа-

Рис. 60. Сравнение геномов вирусов простого герпеса и опоясывающего лишая.

те'Процессов рекомбинации. В этой работе общие выводы осно­ваны на весьма тщательном анализе генов и их продуктов с использованием программ матричной гомологии. Например, ген HSV-I—RSl, кодирующий предранний белок V175,кото­рый обеспечивает транскрипционную активацию ранних и поздних генов, и соответствующий ген VZVнастолько сходны, что плазмида, содержащая VZV—RSl,активирует ранние гены HSV-I [Everett R., 1984]. Подобный анализ сделан для всех изученных генов. Одним из выводов работы является также признание динамичности структуры инвертных повторов в эволюции герпесвирусов.

Рассмотрим некоторые общие и частные вопросы эволюции герпесвирусов теплокровных — млекопитающих и птиц. В дру­гих главах книги описаны два основных направления эволю­ции — сопряженная эволюция вирусов и их «хозяев» и эволю.- ция со сменой хозяев (смена экологической ниши). Также по­казано, что одомашнивание, животных явилось мощным сти­мулом для второго направления, хотя оно, несомненно, имело место и в природных биоценозах. Все эти процессы начались сравнительно поздно, в периоде расцвета млекопитающих и •птиц, начавшемся на рубеже мезозоя и кайнозоя (80—120 млн лет назад), а если говорить о приматах, то еще позже (50— 70 млн лет назад). Приручение животных приходится на со­всем поздний период (10 000—15 000 лет назад). Таковы вре­менные рамки эволюции герпесвирусов теплокровных. Это же можно сказать об их происхождении, в частности о происхож­

дении герпесвирусов земноводных (рак почек леопардовой ля­гушки), рыб (лимфосаркома хариусов). Время появления их относится к значительно более ранним периодам развития органического мира — силуру или девону (250—400 млн лет назад), поэтому в целом вопрос о происхождении герпесвиру­сов остается открытым.

Отдельно следует упомянуть крупный вирус хлореллопо­добных водорослей. Икосаэдрические вирионы имеют диаметр 190 нм, геном состоит из линейной двунитевой ДНК, включает около 300 000 пар нуклеотидов, которые могут кодировать синтез 200—300 белков [Van Etten J. et al., 19821. Вирионы содержат 50—60 структурных белков, включая гликопротеи­ды, локализованные на поверхности вирионов; 25% ДНК, 64%'белков и 5—10% липидов. В дальнейшем было показано су­ществование нескольких вирусов этой группы [Van Etten J. et al., 1985]. «Хозяин» вируса — хлореллообразные водорос­ли— являются симбионтами парамеций {Paramecium bursa- rium)и гидр (Hydraviridis). Вирусы, выделенные из водорос­лей парамеций (PBCV-I),отличаются от вирусов водорослей гидры (HVCV-Iи HVCV-2),которые также отличны друг от друга, хотя их размеры (170—190 нм) и форма (икосаэдр) одинаковы [Van Etten J. et al., 1982].

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

Еще по теме ГЛАВА 30. ВИРУСЫ ГЕРПЕСА:

  1. Глава 9. Аллергические заболевания кожи
  2. Глава 18. Первичные иммунодефициты
  3. Глава 19. ВИЧ-инфекция
  4. Глава 22. Иммунологические методы диагностики инфекционных заболеваний
  5. Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ, ПЕРЕДАВАЕМЫХ ПОЛОВЫМ ПУТЕМ
  6. Глава 5. НЕГОНОРЕЙНЫЕ (НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ) УРЕТРИТЫ
  7. Глава 19. СКРИНИНГОВЫЕ ТЕСТЫ ПРИ ЗППП
  8. ГЛАВА 6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
  9. ГЛАВА 3. СТАНДАРТЫ ЭТАПНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ И ЛЕЧЕНИЯ БЕРЕМЕННЫХ И ГИНЕКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ В ГРОДНЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
  10. Глава 29. ВИРУСНЫЕИНФЕКЦИИ
  11. ГЛАВА IV. КЛИНИКО-ГЕМОСТАЗЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПАЦИЕНТОК С АНЕМИЕЙ И ОТЯГОЩЕННЫМ АКУШЕРСКО-ГИНЕКОЛОГИЧЕСКИМ АНАМНЕЗОМ (ПРОСПЕКТИВНАЯ ГРУППА)
  12. Глава II. Материалы и методы.
  13. Глава V. Серологические маркёры герпесвирусной инфекции у Детей с НРСиП и без аритмии.
  14. Глава VI. Заключение.
  15. ГЛАВА 1. ПРИРОДА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИРУСОВ
- 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 -