Wirus grypy typu A

Wirus grypy typu A jest wirionem o kształcie kulistym i średnicy 80-120 nm, jego masa cząsteczkowa wynosi 250 MD. Genom wirusa jest reprezentowany przez jednoniciowy pofragmentowany (8 fragmentów) ujemny RNA o całkowitej masie cząsteczkowej 5 MD. Typ symetrii nukleokapsydu jest helisą. Wirus grypy ma superkapsyd (błonę) zawierający dwa glikoproteiny - hemaglutyninę i neuraminidazę, które wystają ponad błonę w postaci różnych kolców. Hemaglutynina ma strukturę trimeru o masie cząsteczkowej 225 kD; masa cząsteczkowa każdego monomeru wynosi 75 kD. Monomer składa się z mniejszej podjednostki o masie cząsteczkowej 25 kD (HA2) i większej o masie cząsteczkowej 50 kD (HA1).

Główne funkcje hemaglutyniny:

• rozpoznaje receptor komórkowy - mukopeptyd zawierający kwas N-acetyloneuraminowy (sialowy);
• zapewnia zespolenie błony wirionu z błoną komórkową i błonami jego lizosomów, czyli odpowiada za wniknięcie wirionu do komórki;
• decyduje o pandemicznym charakterze wirusa (zmiany hemaglutyniny są przyczyną pandemii, jej zmienność jest przyczyną epidemii grypy);
• posiada największe właściwości ochronne, odpowiadając za kształtowanie odporności.

Wirusy grypy typu A u ludzi, ssaków i ptaków posiadają 13 typów hemaglutyniny różniących się antygenem, którym przypisano sekwencyjną numerację (od H1 do H13).

Neuraminidaza (N) jest tetramerem o masie cząsteczkowej 200-250 kDa, każdy monomer ma masę cząsteczkową 50-60 kDa. Jej funkcje to:

• zapewnienie rozprzestrzeniania się wirionów poprzez odcinanie kwasu neuraminowego od nowo syntetyzowanych wirionów i błony komórkowej;
• wraz z hemaglutyniną, określenie cech pandemicznych i epidemicznych wirusa.

Stwierdzono, że wirus grypy A ma 10 różnych wariantów neuraminidazy (N1-N10).

Nukleokapsyd wirionu składa się z 8 fragmentów vRNA i białek kapsydu, które tworzą helisę. Na końcach 3' wszystkich 8 fragmentów vRNA znajdują się identyczne sekwencje 12 nukleotydów. Końce 5' każdego fragmentu mają również identyczne sekwencje 13 nukleotydów. Końce 5' i 3' są częściowo komplementarne do siebie. Ta okoliczność pozwala oczywiście na regulację transkrypcji i replikacji fragmentów. Każdy z fragmentów jest transkrybowany i replikowany niezależnie. Cztery białka kapsydu są ściśle związane z każdym z nich: nukleoproteina (NP), która odgrywa rolę strukturalną i regulacyjną; białko PB1 - transkryptaza; PB2 - endonukleaza i PA - replikaza. Białka PB1 i PB2 mają właściwości zasadowe (zasadowe), a PA - kwaśne. Białka PB1, PB2 i PA tworzą polimer. Nukleokapsyd jest otoczony białkiem macierzy (białko M1), które odgrywa wiodącą rolę w morfogenezie wirionu i chroni RNA wirionu. Białka M2 (kodowane przez jedną z ramek odczytu 7. fragmentu), NS1 i NS2 (kodowane przez ósmy fragment vRNA, który, podobnie jak siódmy fragment vRNA, ma dwie ramki odczytu) są syntetyzowane podczas reprodukcji wirusa, ale nie są uwzględniane w jego strukturze.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Cykl życia wirusa grypy typu A

Wirus grypy jest wchłaniany przez błonę komórkową poprzez interakcję hemaglutyniny z mukopeptydem. Następnie wirus wnika do komórki poprzez jeden z dwóch mechanizmów:

• fuzja błony wirionu z błoną komórkową lub
• Po drodze: dołek opłaszczony – pęcherzyk opłaszczony – endosomy – lizosomy – połączenie błony wirionu z błoną lizosomu – uwolnienie nukleokapsydu do cytozolu komórki.

Drugi etap „rozbierania” wirionu (niszczenie białka macierzy) następuje w drodze do jądra. Specyfiką cyklu życiowego wirusa grypy jest to, że do transkrypcji jego vRNA potrzebny jest primer. Faktem jest, że sam wirus nie może syntetyzować „czapki” – specjalnego regionu na końcu 5' mRNA, składającego się z metylowanej guaniny i 10-13 sąsiednich nukleotydów, który jest niezbędny do rozpoznania mRNA przez rybosom. Dlatego za pomocą swojego białka PB2 odgryza czapeczkę od komórkowego mRNA, a ponieważ synteza mRNA w komórkach zachodzi tylko w jądrze, wirusowe RNA musi najpierw przeniknąć do jądra. Przenika do niego w postaci rybonukleoproteiny składającej się z 8 fragmentów RNA związanych z białkami NP, PB1, PB2 i PA. Teraz życie komórki jest całkowicie podporządkowane interesom wirusa, jego reprodukcji.

Funkcja transkrypcji

W jądrze komórkowym na vRNA syntetyzowane są trzy rodzaje wirusowego RNA: 1) dodatnie komplementarne RNA (mRNA), wykorzystywane jako matryce do syntezy białek wirusowych; zawierają czapeczkę na końcu 5', odciętą od końca 5' komórkowego mRNA, a na końcu 3' sekwencję poli-A; 2) pełnowymiarowe komplementarne RNA (cRNA), które służy jako matryca do syntezy wirionowego RNA (vRNA); na końcu 5' cRNA nie ma czapeczki, a na końcu 3' nie ma sekwencji poli-A; 3) ujemne wirionowe RNA (vRNA), które stanowi genom nowo syntetyzowanych wirionów.

Bezpośrednio, jeszcze przed zakończeniem syntezy, vRNA i cRNA wiążą się z białkami kapsydu, które z cytozolu wchodzą do jądra. Jednak w skład wirionów wchodzą tylko rybonukleoproteiny związane z vRNA. Rybonukleoproteiny zawierające cRNA nie tylko nie wchodzą do składu wirionów, ale nawet nie opuszczają jądra komórkowego. Wirusowe mRNA wchodzą do cytozolu, gdzie ulegają translacji. Nowo zsyntetyzowane cząsteczki vRNA migrują z jądra do cytozolu po połączeniu z białkami kapsydu.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Cechy translacji białek wirusowych

Białka NP, PB1, PB2, PA i M są syntetyzowane na wolnych polirybosomach. Białka NP, PB1, PB2 i PA po syntezie z cytozolu wracają do jądra, gdzie wiążą się z nowo syntetyzowanym vRNA, a następnie wracają do cytozolu jako nukleokapsyd. Po syntezie białko macierzy przemieszcza się na wewnętrzną powierzchnię błony komórkowej, wypierając z niej w tym obszarze białka komórkowe. Białka H i N są syntetyzowane na rybosomach związanych z błonami siateczki śródplazmatycznej, są transportowane wzdłuż nich, ulegając glikozylacji i są instalowane na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, tworząc kolce naprzeciwko białka M, zlokalizowane na jego wewnętrznej powierzchni. Białko H ulega cięciu na HA1 i HA2 podczas przetwarzania.

Ostatni etap morfogenezy wirionu kontrolowany jest przez białko M. Nukleokapsyd wchodzi z nim w interakcję; przechodząc przez błonę komórkową, zostaje pokryty najpierw białkiem M, a następnie warstwą lipidową komórki i glikoproteinami superkapsydu H i N. Cykl życia wirusa trwa 6-8 godzin i kończy się pączkowaniem nowo syntetyzowanych wirionów, które są zdolne do atakowania innych komórek tkanki.

Wirus nie jest zbyt stabilny w środowisku zewnętrznym. Łatwo ulega zniszczeniu przez ogrzewanie (w temperaturze 56 °C przez 5-10 minut), pod wpływem światła słonecznego i światła UV, a także jest łatwo neutralizowany przez środki dezynfekujące.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Patogeneza i objawy grypy typu A

Okres inkubacji grypy jest krótki - 1-2 dni. Wirus namnaża się w komórkach nabłonkowych błony śluzowej dróg oddechowych, lokalizując się przede wszystkim w tchawicy, co klinicznie objawia się suchym, bolesnym kaszlem z bólem wzdłuż tchawicy. Produkty rozpadu dotkniętych komórek przedostają się do krwi, powodując ciężkie zatrucie i wzrost temperatury ciała do 38-39 °C. Zwiększona przepuszczalność naczyń spowodowana uszkodzeniem komórek śródbłonka może powodować zmiany patologiczne w różnych narządach: punktowe krwotoki w tchawicy, oskrzelach, a czasem obrzęk mózgu ze skutkiem śmiertelnym. Wirus grypy ma depresyjny wpływ na hematopoezę i układ odpornościowy. Wszystko to może prowadzić do wtórnych zakażeń wirusowych i bakteryjnych, które komplikują przebieg choroby.

Odporność po zakażeniu

Poprzednie idee, że po grypie pozostaje słaba i krótkotrwała odporność, zostały obalone po powrocie wirusa H1N1 w 1977 r. Wirus ten wywoływał chorobę głównie u osób poniżej 20 roku życia, czyli u tych, którzy nie chorowali na niego przed 1957 r. W rezultacie odporność po zakażeniu jest dość intensywna i długotrwała, ale ma wyraźny charakter typowo swoisty.

Główną rolę w kształtowaniu nabytej odporności odgrywają przeciwciała neutralizujące wirusy, blokujące hemaglutyninę i neuraminidazę, a także wydzielnicze immunoglobuliny IgA.

Epidemiologia grypy typu A

Źródłem zakażenia jest człowiek, osoba chora lub nosiciel, rzadko zwierzęta (ptactwo domowe i dzikie, świnie). Zakażenie od ludzi następuje drogą kropelkową, okres inkubacji jest bardzo krótki (1-2 dni), dlatego epidemia rozprzestrzenia się bardzo szybko i może rozwinąć się w pandemię przy braku odporności zbiorowej. Odporność jest głównym regulatorem epidemii grypy. Wraz ze wzrostem odporności zbiorowej epidemia zanika. Jednocześnie, ze względu na powstawanie odporności, wybierane są szczepy wirusa o zmodyfikowanej strukturze antygenowej, przede wszystkim hemaglutynina i neuraminidaza; wirusy te nadal wywołują ogniska, dopóki nie pojawią się przeciwciała przeciwko nim. Taki dryf antygenowy utrzymuje ciągłość epidemii. Jednak w wirusie grypy A odkryto inną formę zmienności, zwaną przesunięciem. Jest ona związana z całkowitą zmianą z jednego rodzaju hemaglutyniny (rzadziej - i neuraminidazy) na inny.

Wszystkie pandemie grypy były spowodowane przez wirusy grypy A, które przeszły zmianę. Pandemia z 1918 r. była spowodowana wirusem o fenotypie H1N1 (zmarło około 20 milionów osób), pandemia z 1957 r. była spowodowana wirusem h3N2 (zachorowała ponad połowa populacji świata), a pandemia z 1968 r. była spowodowana wirusem H3N2.

Aby wyjaśnić przyczyny gwałtownej zmiany typów wirusów grypy A, zaproponowano dwie główne hipotezy. Zgodnie z hipotezą A.A. Smorodintseva wirus, który wyczerpał swoje zdolności epidemiczne, nie znika, ale nadal krąży w grupie bez zauważalnych ognisk lub utrzymuje się w organizmie człowieka przez długi czas. W ciągu 10-20 lat, gdy pojawia się nowe pokolenie ludzi, którzy nie mają odporności na ten wirus, staje się on przyczyną nowych epidemii. Hipotezę tę potwierdza fakt, że wirus grypy A o fenotypie H1N1, który zniknął w 1957 r., gdy został zastąpiony wirusem h3N2, pojawił się ponownie po 20-letniej nieobecności w 1977 r.

Według innej hipotezy, opracowanej i popieranej przez wielu autorów, nowe typy wirusa grypy A powstają w wyniku reasocjacji genomów między wirusami grypy ludzkiej i ptasiej, między wirusami grypy ptasiej, między wirusami grypy ptasiej i wirusami grypy ssaków (świń), co ułatwia segmentowa struktura genomu wirusa (8 fragmentów).

Wirus grypy A może zmieniać swój genom na dwa sposoby.

Mutacje punktowe powodujące dryf antygenowy. Dotykają one przede wszystkim genów hemaglutyniny i neuraminidazy, szczególnie w wirusie H3N2. Z tego powodu wirus H3N2 wywołał 8 epidemii w latach 1982–1998 i do dziś ma znaczenie epidemiczne.

Reasocjacja genów między wirusami grypy ludzkiej a wirusami grypy ptasiej i świńskiej. Uważa się, że reasocjacja genomów wirusa grypy A z genomami wirusa grypy ptasiej i świńskiej jest głównym powodem pojawienia się pandemicznych wariantów tego wirusa. Dryf antygenowy pozwala wirusowi pokonać istniejącą odporność u ludzi. Przesunięcie antygenowe tworzy nową sytuację epidemiczną: większość ludzi nie ma odporności na nowego wirusa i dochodzi do pandemii grypy. Możliwość takiej reasocjacji genomów wirusa grypy A została udowodniona eksperymentalnie.

Ustalono, że epidemie grypy u ludzi są wywoływane przez wirusy typu A posiadające tylko 3 lub 4 fenotypy: H1N1 (H0N1); h3N2; H3N2.

Jednak wirus kur (ptasi) stanowi również poważne zagrożenie dla ludzi. Wielokrotnie obserwowano ogniska grypy kur, w szczególności wirus kur H5N1 spowodował milionową epizoocję wśród ptaków domowych i dzikich ze śmiertelnością 80-90%. Ludzie zarażali się również od kur; w 1997 r. 18 osób zostało zarażonych od kur, z czego jedna trzecia zmarła. Szczególnie duży wybuch choroby zaobserwowano w okresie styczeń-marzec 2004 r. Dotknął on niemal wszystkie kraje Azji Południowo-Wschodniej i jeden ze stanów USA i spowodował ogromne szkody gospodarcze. 22 osoby zostały zarażone i zmarły od kur. Podjęto najbardziej rygorystyczne i zdecydowane środki w celu wyeliminowania tego wybuchu: ścisła kwarantanna, likwidacja całego drobiu we wszystkich ogniskach, hospitalizacja i izolacja chorych i wszystkich osób z podwyższoną temperaturą, a także osób mających kontakt z chorymi, zakaz importu mięsa z kurczaka z wyżej wymienionych krajów, ścisły nadzór medyczny i weterynaryjny nad wszystkimi pasażerami i pojazdami przybywającymi z tych krajów. Rozprzestrzenianie się grypy wśród ludzi nie nastąpiło, ponieważ nie doszło do reasocjacji genomu wirusa ptasiej grypy z genomem wirusa grypy ludzkiej. Jednak niebezpieczeństwo takiej reasocjacji pozostaje realne. Może to doprowadzić do pojawienia się nowego niebezpiecznego wirusa grypy ludzkiej pandemicznej.

Nazwy wykrytych szczepów wirusów grypy wskazują serotyp wirusa (A, B, C), gatunek żywiciela (jeśli nie jest to człowiek), miejsce izolacji, numer szczepu, rok jego izolacji (ostatnie 2 cyfry) i fenotyp (w nawiasach). Na przykład: „A/Singapore/1/57 (h3N2), A/duck/USSR/695/76 (H3N2)”.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

Diagnostyka laboratoryjna grypy typu A

Materiałem do badania są wydzieliny nosogardłowe, które pobiera się przez przemywanie lub za pomocą wacików z gazy bawełnianej, oraz krew. Stosuje się następujące metody diagnostyczne:

• Wirusologiczne - zakażenie zarodków kurcząt, hodowle komórek nerki małpy zielonej (Vero) i psów (MDSC). Hodowle komórek są szczególnie skuteczne w izolowaniu wirusów A (H3N2) i B.
• Serologiczne – wykrywanie swoistych przeciwciał i zwiększanie ich miana (w surowicach sparowanych) za pomocą RTGA, RSK i testu immunoenzymatycznego.
• Metoda immunofluorescencji jest stosowana jako przyspieszona metoda diagnostyczna, która pozwala na szybkie wykrycie antygenu wirusowego w rozmazach z błony śluzowej nosa lub wymazach z nosogardła pacjentów.
• Do wykrywania i identyfikacji wirusa (antygenów wirusowych) zaproponowano metody sondy RNA i PCR.

Leczenie grypy typu A

Leczenie grypy typu A, które należy rozpocząć jak najwcześniej, a także profilaktyka grypy i innych wirusowych infekcji dróg oddechowych opiera się na stosowaniu dibazolu, interferonu i jego induktorów amiksyny i arbidolu według specjalnych schematów, a w leczeniu i profilaktyce grypy u dzieci powyżej 1 roku życia - algiremu (remantadyny) według specjalnych schematów.

Specyficzna profilaktyka grypy typu A

Co roku setki milionów ludzi na świecie choruje na grypę, która powoduje ogromne szkody dla zdrowia ludności i gospodarki każdego kraju. Jedynym niezawodnym sposobem jej zwalczania jest stworzenie odporności zbiorowej. W tym celu zaproponowano i zastosowano następujące rodzaje szczepionek:

1. żyć z atenuowanego wirusa;
2. zabity cały wirion;
3. szczepionka subwirionowa (z rozszczepionych wirionów);
4. podjednostka – szczepionka zawierająca wyłącznie hemaglutyninę i neuraminidazę.

W naszym kraju opracowano i stosuje się trójwartościową szczepionkę polimerowo-podjednostkową („grippol”), w której sterylny koniugat białek powierzchniowych wirusów A i B połączony jest z kopolimerem polioksydonium (immunostymulatorem).

Dzieci w wieku od 6 miesięcy do 12 lat, zgodnie z zaleceniami WHO, powinny być szczepione wyłącznie szczepionką podjednostkową jako najmniej reaktogenną i toksyczną.

Głównym problemem w zwiększaniu skuteczności szczepionek przeciw grypie jest zapewnienie ich specyficzności wobec aktualnego wirusa, tj. wariantu wirusa, który wywołał epidemię. Innymi słowy, szczepionka musi zawierać specyficzne antygeny aktualnego wirusa. Głównym sposobem na poprawę jakości szczepionki jest wykorzystanie najbardziej konserwatywnych epitopów wspólnych dla wszystkich wariantów antygenowych wirusa A, które mają maksymalną immunogenność.