Вирусные болезни человека

Особенностью современной ситуации является одновременная циркуляция в человеческой популяции двух вариантов вируса гриппа А (Н1N1 и Н3N2) и вируса гриппа В. Все это создает большие трудности при создании вакцин и осуществлении специфической профилактики данного заболевания.

Пример исключительно высокой антигенной изменчивости вируса гриппа – современная проблема с гриппом птиц. Как отмечает ВОЗ:

– еще никогда не отмечалось одновременного заражения миллионов птиц гриппом в разных странах;

– единственный способ взять эпидемию под контроль – уничтожение источника инфекции, т. е. уничтожение всех птиц, зараженных вирусом, и тех, что могут им заразиться (почти все пернатые на территории четырех стран – в Корее, Вьетнаме, Таиланде, Японии);

– если этого не сделать, то возможна пандемия, которая унесет жизни, по крайней мере, десятков миллионов людей;

– так как в современном мире любая инфекция быстро распространяется по всей планете, истинные масштабы такой эпидемии никому не известны.

Большинство смертельных болезней, в том числе такие как бубонная чума, сыпной тиф, лихорадка Эбола, ВИЧ-инфекция, сибирская язва, губкообразные энцефалопатии (коровье бешенство), ТОРС, пандемический свиной грипп (H1N1), перешли к человеку от животных.

Первая и самая масштабная вспышка гриппа птиц была зарегистрирована в Гонконге в 1997 г. Тогда скончались 30 % заболевших. Врачи долго не могли определить возбудитель заболевания. Когда же он был идентифицирован, оказалось, что это подтип вируса гриппа, который раньше обнаруживался только у птиц и поэтому не выявлялся стандартными лабораторными методами.

Когда исследователи установили, что единственным источником заражения человека являются птицы, по решению правительства за один день в Гонконге были истреблены все куры, утки, гуси и голуби.

Семейство парамиксовирусов (Paramyxoviridae) – РНК-содержащие вирусы, покрытые суперкапсидной оболочкой. Род парамиксовирусы этого семейства включает в себя 4 серотипа вирусов парагриппа человека. Наиболее характерными признаками парагриппозной инфекции являются повышение температуры тела, ларингиты, бронхиты. У детей вирусы 1-го и 2-го серотипов вызывают тяжелые ларингиты с острым отеком и развитием стеноза гортани (ложный круп), а серотип 3 чаще поражает нижние дыхательные пути.

Следующий представитель семейства парамиксовирусов – РС-вирус, один из основных возбудителей тяжелых поражений нижних дыхательных путей, чаще у детей первого года жизни. В это же семейство входят вирусы паротита и кори.

Группа ДНК-содержащих вирусов

Семейство аденовирусов человека включает в себя 49 серотипов, которые объединены в 7 групп. Некоторые серотипы аденовирусов вызывают воспаление зева, поражение миндалин, конъюнктивы, сопровождающееся лихорадкой и общим недомоганием. Иногда в процесс вовлекаются нижние дыхательные пути с развитием пневмонии. Чаще болеют дети; аденовирусные конъюнктивиты и кератоконъюнктивиты нередко являются внутрибольничной инфекцией, особенно у детей и пожилых людей. Кишечные формы аденовирусной инфекции чаще встречаются у детей раннего возраста.

Семейство парвовирусов (Parvoviridae) относится к группе наиболее мелких и просто устроенных вирусов. Современная их классификация основана на потребности в вирусе-помощнике для осуществления цикла репродукции, результатах анализа генома и круге восприимчивых хозяев.

По первому критерию парвовирусы делят на 2 группы. Представители первой (хелпер-зависимые парвовирусы), образованной родом Dependoviruses, способны размножаться только после модификации клеток специфическими аденовирусами или герпесвирусами, обработки клеток УФ-лучами, циклогексемидом и рядом карциногенов.

Представители второй группы (автономные парвовирусы), в которую входят роды Parvovirus, Erythrovirus, Densovirus, Iteravirus и Contravirus, в этом не нуждаются. По Балтиморской классификации, семейство Parvoviridae относят к классу II ДНК-вирусов. Оно состоит из двух подсемейств: Parvovirinae, или вирусов позвоночных, и Densovirinae, или вирусов членистоногих. Эти подсемейства по перечисленным выше критериям представляют собой самостоятельные таксономические группы. Подсемейство Parvovirinae, в свою очередь, образовано 3 родами: Parvovirus, Dependovirus и Erythrovirus.

Парвовирусы широко распространены в природе, к 16 годам у 30 % людей обнаруживают антитела к парвовирусам. С парвовирусом штамма В19 связывают развитие у человека апластического криза, инфекционной эритемы («пятая болезнь»), водянки плода.

Семейство герпесвирусов включает в себя около 100 вирусов, из которых 8 вызывают заболевание у человека: ВПГ-1 и ВПГ-2, вирус опоясывающего герпеса, ВЭБ, ЦМВ, герпесвирусы 6 и 7, вирус 8 – возбудитель саркомы Капоши. Семейство поксвирусов разделяется на подсемейства вирусов оспы позвоночных и вирусов оспы насекомых. Первое делится на 6 родов, у человека заболевания вызывают вирусы натуральной оспы, осповакцины, паравакцины, контагиозной эктимы, оспы Тана, контагиозного моллюска, оспы обезьян. Все поксвирусы имеют общий антиген. Наиболее важным для человека является вирус натуральной оспы.

У всех ДНК-содержащих вирусов ДНК синтезируется в ядре зараженной клетки, там же и созревают их вирионы. Но все стадии размножения поксвирусов происходят только в цитоплазме. Следовательно, репродукция поксвирусов происходит в совершенно иных условиях по сравнению с «ядерными» ДНК-содержащими вирусами.

Семейство паповавирусов известно лучше других благодаря принадлежащим к этой группе подробно исследованным онкогенным вирусам – вирусу полиомы и SV40, которые размножаются лишь в очень узком кругу клеток млекопитающих. Обычно при изучении онкогенных свойств этих вирусов имеется в виду их способность трансформировать клетки in vitro – ими заражают клетки тех видов, которые они трансформируют, но в которых не размножаются, а следовательно, и не вызывают их лизис.

В состав группы паповавирусов, кроме вирусов полиомы и SV40, входит ряд других вирусов. Свое наименование – паповавирусы – группа получила от названий трех вирусов: вируса кроличьей папилломы (па), вируса полиомы (по) и вакуолизирующего (ва) обезьяньего вируса, тип 40 (SV40). У человека эти вирусы не вызывают заболеваний, хотя SV40 иногда заражает клетки человека. У людей широко распространены три других паповавируса – вирусы JC, ВК (названы по инициалам пациентов, от которых они выделены) и вирус бородавок.

Вирус JC принадлежит к особой группе полиомавирусов и инфицирует обычно верхние дыхательные пути. Вирус чрезвычайно распространен, поражая 65 – 70 % людей, достигших 14 лет. До настоящего времени считалось, что этот вирус относительно безвреден и не вызывает никаких симптомов при нормальном функционировании иммунной системы. Однако у больных с пониженным иммунным ответом вирус может вызывать смертельную форму болезни головного мозга, мультифокальную лейкоэнцефалопатию. Новые данные показывают, что вирус JC вовлечен также в развитие широко распространенной формы рака головного мозга у детей – медуллобластомы. Этот вид рака встречается у каждого двухсоттысячного ребенка до 15 лет и практически неизлечим.

Вирус ВК часто обнаруживают в моче лиц, принимавших иммунодепрессанты, однако пока его не связывают с каким-либо заболеванием у человека. Вирус бородавок человека, как и вирусы папиллом животных, вызывает лишь доброкачественную пролиферацию клеток эпидермиса.

Вирусы папилломы плохо размножаются в клеточных культурах, поэтому до сих пор изучены в основном лишь их физические свойства. Установлено, что их ДНК несколько крупнее, чем ДНК вирусов SV40 и полиомы.

Онковирусология. Формирование концепции вирусной этиологии опухолей связано с именем Л. А. Зильбера, в 50-х годах ХХ в. пришедшего к выводу о вирусной этиологии ряда опухолей. В 1964 г. в Москве на съезде, посвященном 100-летию со дня рождения Д. И. Ивановского, Л. А. Зильбер в докладе «Неинфекционные вирусы» к необычной группе вирусов отнес все ДНК-содержащие онкогенные вирусы. Ученый сказал тогда буквально следующее: «… можно считать доказанным, что механизм их действия на клетку заключается в основном в интеграции их нуклеиновой кислоты с геномом клетки, благодаря чему в клетке возникают наследственные изменения, выводящие клетку из соподчинения системам, регулирующим клеточный рост». Позже было установлено, что ДНК паповавирусов действительно встраивается (интегрирует) в ДНК хромосом клеточных ядер. При этом она теряет способность самостоятельно удваиваться и давать жизнь новым вирусам. Отныне она реплицируется только вместе с хромосомой клетки-хозяина, что означает интеграцию двух геномов: онкогенного вируса и клетки-хозяина. Это и предсказал Л. А. Зильбер за много лет до того, как это было фактически выявлено. Именно здесь и скрыта основа основ вирусогенетической концепции происхождения злокачественных опухолей (Зильбер Л. А., 1968). В наши дни концепция, подкрепленная множеством фактов и результатов опытов, стала теорией.

Фактическое доказательство интеграции ДНК паповавирусов, прежде всего вакуолизирующего вируса (так называемого ОВ40; «О» – обезьяний), было получено еще при жизни Л. А. Зильбера в его лаборатории и в лаборатории выдающегося американского вирусолога Р. Далбекко. Но вопрос о том, является ли механизм интеграции обязательным и для РНК-содержащих онкогенных вирусов, оставался к 1966 г. открытым.

В 1964 г. ученик Р. Далбекко, Г. Темин, высказал ряд соображений о том, что геном вируса саркомы Рауса сохраняется в пораженной им клетке в форме этакого «провируса», который представляет собой не РНК, а… ДНК.

Первые 8 лет работы, с 1956 по 1964 г., привели Г. Темина к созданию гипотезы провируса, в которую почти никто не поверил, а следующие 6 лет ушли на доказательство этой гипотезы. В 1970 г. Г. Темин, работавший в Висконсинском университете, и независимо от него Д. Балтимор в Массачусетском технологическом институте обнаружили у некоторых РНК-содержащих вирусов фермент, способный синтезировать ДНК-копию на матрице вирусной РНК. Вновь открытый фермент получил название «обратная транскриптаза» (ревертаза), а все содержащие его вирусы стали именоваться ретровирусами.

За это открытие Г. Темин и Д. Балтимор были удостоены Нобелевской премии, открытие было признано величайшим событием в биологии, а в вирусогенетической концепции закрылась гигантская брешь. Так изучение первого, по-своему классического, объекта онковирусологии – вируса куриной саркомы, начатое Ф. Раусом (F. Rous) в 1911 г., привело Г. Темина и Д. Балтимора к открытию обратной транскрипции и нового фермента – ревертазы.

В семейство ретровирусов входят три так называемых подсемейства: опухолевые вирусы; вирусы – возбудители некоторых медленных инфекций; так называемые пенящие вирусы. К первому из этих подсемейств относятся возбудители лейкозов и некоторых плотных опухолей млекопитающих, птиц и рептилий, единственный бесспорный возбудитель опухолевого процесса у человека (вирус так называемого Т-клеточного лейкоза людей) и ВИЧ, вызывающий СПИД. В 1970 г. J. Subak-Sharpe опубликовал итоги сравнительного анализа трех разных групп ДНК-содержащих вирусов и соответствующих тканей позвоночных, в которых эти вирусы паразитируют. Оказалось, что четыре мелких вируса из группы папова (SV40, полиомы, папилломы Шопа и папилломы человека) имеют нуклеотидное строение и состав, во многом сходные с таковыми тканей человека и животных. Эта схожесть создает почву для объединения ДНК вируса и клеток хозяина и лежит в основе онкогенности этих вирусов. При изучении аденовирусов (среди которых есть, как известно, и высокоонкогенные, и практически неонкогенные представители), автор установил, что у высокоонкогенных аденовирусов гомология вирусной и клеточной ДНК хозяина выражена в высокой степени, а у неонкогенных – вообще не выражена.

Последнюю четверть прошедшего века можно считать триумфом идеи Л. А. Зильбера, так как во всех лабораториях мира она нашла не только подтверждение, но и существенным образом повлияла на дальнейшее развитие онкологии.

С позиций онкологии, особый интерес представляет ВПЧ. По данным Ж. – П. Курье (2001), распространенность ВПЧ, в частности онкогенных субтипов, составляет около 15 %.

Норвежские ученые обследовали более 800 женщин и обнаружили, что в течение трех лет после начала активной половой жизни у 55 % из них происходит заражение папилломавирусом. У 90 % инфицированных вирус исчезает из организма за этот же срок, однако в последующем часто происходит повторное инфицирование. Характерно, что за 5-летний период только около 30 % зараженных папилломавирусом имели признаки патологических изменений клеток шейки матки. Риск возникновения изменений в клетках был высок в течение первого года после заражения вирусом и снижался в последующие четыре года.

В настоящее время после накопления большого количества эпидемиологических и экспериментальных данных рак шейки матки представляется уникальной моделью для изучения вирусного канцерогенеза и определения ассоциаций между вызываемыми вирусом молекулярно-генетическими изменениями и особенностями клинического течения и прогноза заболевания.

Впервые серьезные предположения о возможной роли вирусов папиллом в развитии рака шейки матки были высказаны в середине 70-х годов прошлого века.

Следует подчеркнуть, что определение понятия «вирус как этиологический фактор развития опухоли» основано на сочетании следующих критериев:

1) регулярное обнаружение в опухолевых клетках вирусной ДНК (как в интегрированной, так и в эписомальной форме);

2) клонированные вирусные гены в клеточных системах in vitro должны индуцировать злокачественную трансформацию клеток, включая клетки человека;

3) регулярная экспрессия вирусных генов в опухолевых клетках;

4) существование в природе сходных вирусов, способных индуцировать образование опухолей у экспериментальных животных;

5) эпидемиологические данные, подтверждающие связь между опухолевым процессом и наличием вирусного генетического материала в опухолевых клетках.

Методика молекулярного клонирования позволила создать физическую карту вирусов с помощью эндонуклеаз, определить местоположение и последовательность кодированных вирусом протеинов. В клетках слизистой оболочки шейки матки геном вируса активно транскрибируется, а решающее значение для развития рака шейки матки имеет персистенция вирусного генома. Клеточные линии, полученные из опухолевой ткани шейки матки, позволяют проводить сравнительный анализ линий и опухолей на персистенцию вирусной ДНК, функцию и экспрессию генов ДНК ВПЧ. В тканях эпителиальных дисплазий и карцином шейки матки в процессе опухолевой трансформации нарушается регуляция транскрипции вирусных онкогенов, что проявляется количественными различиями в экспрессии ранних генов Е6 и Е7, играющих основную роль в индукции злокачественного роста клеток (Zur Hausen H., 1991).

В настоящее время идентифицированы более 100 типов ВПЧ, подробно описаны более 70 типов, твердо установлен факт, что определенные типы ВПЧ могут инфицировать строго определенный вид эпителия и вызвать характерные изменения. Выявление многовариантности генотипов ВПЧ и идентификация специфических, накопление данных о злокачественной трансформации генитальных кондилом позволили рассматривать ВПЧ как возможный этиологический фактор развития рака шейки матки.

Из всех идентифицированных типов вирусов папиллом 34 ассоциированы с поражением аногенитальной области. Вирусы папиллом инфицируют базальные слои эпителия (наиболее «уязвимым» участком является зона перехода многослойного плоского эпителия в цилиндрический). Вызываемые вирусами патоморфологические изменения Ph. Castle (2008) классифицирует как:

1) доброкачественная атипия;

2) дисплазия легкой степени без койлоцитоза или с признаками койлоцитоза (неоплазия I степени);

3) умеренная дисплазия (неоплазия II степени);

4) выраженная дисплазия или интраэпителиальный рак (неоплазия III степени, canzer in situ).

До настоящего времени продолжается дискуссия относительно классификации дисплазии и преинвазивного рака шейки матки. В настоящее время нет уверенности в том, что различные степени дисплазий являются стадиями канцерогенеза.

Онкогенный потенциал папилломавирусов существенно варьирует; по способности инициировать диспластические (предраковые) изменения и рак папилломавирусы условно разделены на группы «высокого» и «низкого» риска возникновения опухолевой трансформации инфицированного эпителия. Сероварианты ВПЧ 6, 11, 42, 43, 44 были классифицированы как типы низкого риска развития рака, сероварианты 16, 18, 48, 56 – как типы высокого риска. Так, сероварианты 6 и 11 являются причиной остроконечных кондилом, часто идентифицируются при дисплазиях легкой и средней тяжести и редко связаны с опухолями шейки матки. Сероварианты 16 и 18 превалируют над другими при раке шейки матки: серовариант 16 выявляется в 50 – 70 % случаев, серовариант 18 выявляется в 10 – 12 % случаев, остальные сероварианты высокого риска выявляются значительно реже. Вирус папилломы, серовариант 18, ассоциированный с развитием аденокарцином, имеет более высокий онкогенный потенциал, с ним связывают быстрый темп прогрессии опухоли, низкий уровень дифференцировки инфицированного эпителия, неблагоприятный прогноз, по сравнению с другими онкогенными серовариантами.