Статья 3. О паразитах.

Статья 3. Самый маленький паразит - вирус.

Вирусы являются облигатными (внутриклеточными) паразитами, основная отличительная особенность которых заключается в том, что они не способны размножаться вне клетки, что делает их во всех отношениях (метаболически, энергетически и экологически) зависимыми от клетки-хозяина, в которую они внедряются.

Вне клетки-хозяина вирусные частицы не проявляют признаки жизни и ведут себя как частицы биополимеров, их также называют Вирио́н — полноценная вирусная частица, состоящая из нуклеиновой кислоты и капсида (оболочки, состоящей из белка и, реже, липидов) и находящаяся вне живой клетки. Вирионы большинства вирусов не проявляют никаких признаков биологической активности, пока не внедряться в живую клетку организма-хозяина, после чего образуют комплекс «вирус—клетка», способный жить и размножаться (делиться), то есть «производить» новые вирионы. Заражая соседние клетки вирион либо вводит в клетку-хозяина только свой геном (например, бактериофаги – вирусы поражающие бактерии), либо проникает в клетку практически полностью (большинство других вирусов). Белки, остающиеся от вириона на поверхности использованной клетки-хозяина, служат «мишенью, маркером» для иммунной системы хозяина (человека) так же, как и сами вирионы.

Прикрепление вируса к мембране клетки-хозяина представляет собой процесс образования специфической связи между белками вирусного капсида и рецепторами на поверхности клетки-хозяина. Это специфичное связывание определяет круг хозяев вируса. Этот механизм обеспечивает инфицирование вирусом только тех клеток, которые способны осуществить его репликацию.

Есть другое определение: Ви́рус (лат. virus — яд) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток.

Вирусы являются важным естественным средством переноса генов между различными видами животного мира на Земле, что определяет генетическое разнообразие и развитие жизненной эволюции. Считается, что вирусы сыграли центральную роль в ранней эволюции всего живого на Земле, ещё до происхождения бактерий, архей и эукариот. Вирусы и по сей день остаются одним из крупнейших живых хранилищ неисследованного генетического разнообразия жизни на Земле.

Например, геном человека более чем на 32 % состоит из вирусоподобных элементов, транспозонов и их остатков.

Вирусы обитают почти в каждой экосистеме на Земле, они являются самой многочисленной биологической формой на Земле и по численности превосходят все живые организмы, вместе взятые, внедряются во все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей.

Вирусы играют важную роль в регуляции численности популяций всех видов живых организмов на Земле.

Они необходимы для регуляции пресноводных и морских экосистем. Большая часть этих вирусов является бактериофагами, безвредными для растений и животных. Они поражают и разрушают бактерии в водном микробном сообществе, таким образом, участвуя в важном процессе круговорота углерода в морской среде. Органические молекулы, освободившиеся из бактериальных клеток благодаря вирусам, стимулируют рост новых бактерий и водорослей. Вирусы являются главными агентами, вызывающими быстрое прекращение цветения воды, которое убивает другую жизнь в море, что осуществляется за счёт уничтожения вызывающих цветение водорослей.

Живущих в океанах вирусов более чем в 10 раз больше, чем бактерий, где они достигают численности в 250 млн. единиц вирусов на миллилитр морской воды.

Регулируя процесс фотосинтеза в океане, вирусы играют важную роль в сокращении количества углекислого газа в атмосфере приблизительно на 3 гигатонны углерода в год.

Существуют также вирусы гиперпаразиты, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

Вирусы-сателлиты (англ. Satellite viruses) — субвирусные агенты, неспособные строить капсиды самостоятельно, так как их геномы не содержат все необходимые для этого гены. Для размножения вирусу-сателлиту необходимо, чтобы клетка-хозяин была заражена другим вирусом, после чего вирус-сателлит, используя белки (ферменты или структурные белки), производимые другим вирусом, становится полноценным живым вирусом и размножается, создавая свои новые вирионы.

Существуют также третичные паразиты некоторых вирусов. Например, паразитирующие внутри клеток тела человека амёбы рода Acanthamoeba, заражаются паразитирующими в них мимивирусами(1), а в мимивирусах паразитируют вирофаги(2), а вирофаги содержат в себе паразитические генетические элементы — трансповироны(3).  

Вирусы демонстрируют огромное разнообразие форм и размеров. Размеры среднего вируса составляют около одной сотой размеров средней бактерии. Большинство изученных вирусов имеют диаметр в пределах от 20 до 300 нм.

Вирусы не размножаются клеточным делением, поскольку не имеют клеточного строения. Вместо этого они используют ресурсы клетки-хозяина для образования множественных копий самих себя, а их сборка происходит внутри клетки.

Генетические изменения происходят у вирусов по разным механизмам, а скорость их мутаций может достигать до 1 в неделю, и характеризуются случайными заменами отдельных оснований в РНК или ДНК. В большинстве случаев эти точечные мутации являются «молчащими» — они не изменяют структуру белков, кодируемых мутантными генами, но иногда в результате таких изменений вирус может приобрести эволюционные преимущества, такие как устойчивость к противовирусным препаратам.

Генетическая рекомбинация — это процесс внесения разрыва в молекулу нуклеиновой кислоты с последующим «сшиванием» её с другими молекулами нуклеиновой кислоты. Рекомбинация может происходить между геномами двух вирусов, когда они заражают клетку одновременно. Исследования эволюции вирусов показали, что у изученных видов рекомбинация широко распространена.

Некоторые вирусы не вызывают никаких видимых изменений в поражённой клетке. Клетки, в которых вирус находится в латентном состоянии и неактивен, имеют мало признаков инфекции и нормально функционируют. Это является причиной хронических инфекций, и вирус при них может никак себя не проявлять многие месяцы или годы. Например, вирус герпеса.

Некоторые вирусы (папилломавирусы) могут быстро размножаться и вызывать рак.

Отдельные вирусы могут иметь узкий диапазон хозяев, например, человек. Вирусы имеют различные механизмы, вызывающие болезнь у хозяина, и эти механизмы сильно зависят от вида.

Некоторые вирусы могут вызывать пожизненные или хронические инфекции, при которых вирус продолжает размножаться в теле организма, несмотря на его защитные механизмы. Так происходит, например, при инфекциях, вызванных вирусами гепатита B и C (См. статью 2 об иммунитете человека). Хронически больные люди известны как носители, поскольку они выступают в роли резервуара для заразного вируса. Если среди населения имеется высокая доля носителей, то в этом случае говорят об эпидемии.

Скорость передачи вирусной инфекции зависит от нескольких факторов, к которым относят плотность популяции, количество чувствительных людей (то есть не имеющих иммунитета), качество здравоохранения и погоду.

Когда вирус определён, бывает возможным остановить инфекцию при помощи вакцин. Если вакцины недоступны, могут быть эффективными санация и дезинфекция. Часто заражённых людей изолируют от остального общества, то есть вирус помещается в карантин.

Если вспышка приводит к необычно высокому числу случаев заболевания в популяции или регионе, то она называется эпидемией. Если вспышки имеют широкое распространение, то они называются пандемией.

Эпидемия испанского гриппа 1918 года, продолжавшаяся до 1919 года, относится к 5 категории пандемий вируса гриппа. Она была вызвана чрезвычайно агрессивным и смертоносным вирусом гриппа A. Его жертвами часто становились здоровые взрослые люди, в отличие от большинства вспышек гриппа, которые поражали в основном детей и подростков, людей старшего поколения и других ослабленных людей. По старым оценкам, испанский грипп унёс 40—50 млн. жизней, а по современным оценкам эта цифра приближается к 100 млн, то есть к 5 % тогдашнего населения Земли.

Первой защитной линией организма против вируса является врождённый иммунитет. Он включает клетки и другие механизмы, обеспечивающие неспецифическую защиту. Это значит, что клетки врождённого иммунитета распознают и реагируют на патогены общими способами, одинаково по отношению ко всем патогенам, но, в отличие от приобретённого иммунитета, врождённый иммунитет не даёт продолжительной и надёжной защиты хозяину.

Когда система приобретённого иммунитета у человека сталкивается с вирусом, она образует специфические антитела, присоединяющиеся к вирусу и часто делающие его неопасным. Это называется гуморальным иммунитетом.

Клеточный белок TRIM21 прикрепляет антитела к поверхности вирусных частиц, что вызывает последующее разрушение вирусной частицы ферментами клеточной протеосомной системы. Другой защитный механизм человека против вирусов называется клеточным иммунитетом и включает иммунные клетки, известные как T-лимфоциты. Клетки тела постоянно несут короткие фрагменты собственных белков на своих поверхностях, и, если Т-лимфоциты распознают здесь подозрительные вирусные фрагменты, клетка-хозяин разрушается клетками, называемыми Т-киллерами, и начинается создание специфичных к вирусу T-лимфоцитов.

Важной защитной реакцией иммунитета человека является гормон интерферон, образуемый организмом в ответ на присутствие вируса в организме, который в конце концов останавливает образование новых вирусов в поражённых клетках (апоптоз), убивая их и их близких соседей.

Некоторым вирусам, например, ВИЧ удаётся избежать иммунного ответа, постоянно меняя последовательность аминокислот поверхностных белков вириона, таким образом уходя от уничтожения иммунной системой человека. Они изолируются от иммунных клеток и блокируют презентацию антигенов, благодаря устойчивости к цитокинам, уклоняются от естественных киллеров, останавливают апоптоз клеток-хозяина, благодаря обладанию высокой антигенной изменчивостью.

Нейротропные вирусы, распространяются среди нервных клеток, то есть там, где иммунная система не в состоянии до них добраться.

Так как вирусы используют для размножения естественные метаболические пути клеток-хозяев, их сложно уничтожить без применения препаратов, токсичных также для самих клеток-хозяев.

Наиболее эффективными медицинскими мерами против вирусных инфекций являются вакцинации, создающие иммунитет к инфекции, и противовирусные препараты, избирательно ингибирующие (задерживающих течение ферментативных процессов) репликацию вирусов.

Вакцины могут включать ослабленные и убитые вирусы, а также вирусные белки (антигены). Живые вакцины содержат ослабленные формы вирусов, которые не вызывают болезни, но тем не менее вызывают иммунный ответ.

С помощью созданных вакцин можно предотвратить более 30 вирусных инфекций у человека.

Факт, что с помощью вакцинации оспа была искоренена среди людей.

Противовирусные препараты - лекарственные средства, предназначенные для лечения различных вирусных заболеваний, могут представлять собой аналоги нуклеозидов, которые встраиваются в геном вируса в ходе репликации, и на этом жизненный цикл вируса останавливается, поскольку вновь синтезированная ДНК становится неактивной. Например, ацикловир, (давно разработанный и применяющийся против вируса герпеса), и ламивудин (против ВИЧ и вируса гепатита B).

Кстати, фигурируют в продаже особо дорогие препараты такие как Арбидол, которые не столько облегчают болезнь у человека, как его кошелёк.

Противовирусные препараты подразделяются на две группы: стимулирующие иммунную систему атаковать вирусы и атакующие вирусы напрямую, которые различаются по этапу жизненного цикла вируса, на котором они активны: препятствующие проникновению вируса в клетку, препятствующие размножению вируса внутри клетки, и препятствующие выходу копий вируса из клетки.

В виротерапии вирусы используют как векторы для лечения различных болезней, так как они избирательно действуют на клетки и ДНК инфекций. Это даёт надежды, что вирусы смогут помочь в борьбе с раком и найдут своё применение в генотерапии.   

Искусственно созданные вирусы, попадая в клетку организма, проявляют инфекционные свойства, что используется для создания противовирусных вакцин нового типа.

Вы можете наглядно посмотреть в видеороликах о том, как бороться и защищаться от вирусных инфекций человека на Youtube у гениального Виталия Островского: https://www.youtube.com/channel/UCEnZ...    

Читайте мои статьи на сайте: https://sites.google.com/view/mfparazits/%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8   

Мои статьи в блоге: https://mfbessmertie.blogspot.com/  

Буду рад увидеть Ваши вопросы, отзывы, предложения и замечания.

Желаю всем счастья, здоровья и бессмертия.