W I R U S Y

Wirus

→

to stosunkowo mały patogen

zbudowany z jednego typu kwasu
nukleinowego (DNA lub RNA,

chociaż są wirusy.

WIRUSY

• Są takie, które w swoim cyklu życiowym

przechodzą przez fazę DNA oraz RNA.

• Są to cząstki, które nie mogą się namnażać

na sztucznym podłożu.

• Nie posiadają własnej maszynerii przemiany

materii. Wirus może istnieć pozakomórkowo,

jednak wtedy nie zachodzą w nim żadne
przemiany metaboliczne.

• Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe

czynniki infekcyjne -

złożone tylko z RNA

wiroidy, wirusoidy oraz białkowe priony

Wyjaśnienie znaczenia

używanych pojęć:

•

Wirus -

bardzo ogólne określenie, można go używać we wszystkich etapach

replikacji wirusa.

•

Wirion -

pełna cząsteczka wirusa występująca pozakomórkowo, pełni funcje

spoczynkową,

jest cząsteczką zawierającą kwas nukleinowy, otoczoną przez białka i

niekiedy posiadającą pewne inne komponenty makrocząsteczkowe

•

Wiroid -

zbudowany z jednoniciowego RNA, pozbawiony otoczki zewnętrznej,

może ulegać samodzielnej replikacji, replikacja przebiega w jądrze

komórkowym

•

Wirusoid -

cząstka satelitarnego RNA, bez kapsydu, nie może samodzielnie się

replikować, musi do tego celu wykorzystywać wirus pomocniczy. Wirusoid

wnika do kapsydu wirusa pomocniczego i dzięki temu może być przenoszony z
jednego gospodarza do drugiego.

•

Priony -

infekcyjne cząsteczki białka

•

Transpozon -

ruchomy element genetyczny; fragment DNA, który może się

przemieszczać w obrębie materiału genetycznego.

•

Primer - starter RNA, potrzebny do zainicjowania replikacji.

•

ssDNA/RNA - jednoniciowe DNA/RNA.

•

dsDNA/RNA - dwuniciowe DNA/RNA.

•

(-) -

nić o ujemnej polarności.

•

(+) -

nić o dodatniej polarności.

PRIONY

( ang.proteinaceous infectious particle)

POJĘCIE WPROWADZONE 1982 ROKU przez STANLEYA

PRUSINERA (NOBEL 1997r.) dla infekcyjnych cząsteczek

białkowych pozbawionych kwasu nukleinowego.

EPIDEMIOLOGIA:
Powodują choroby układu nerwowego:
• zwierząt (m.in. owiec i kóz – trząsawka, gąbczasta encefalopatia

bydła BSE )

• oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba – CJD

dotyczy osób po 60 rż. (Anglia 1995 r.) ; choroba Kuru – plemię
FORE - Papui-

Nowej Gwinei rytualne jedzenie mózgu

zmarłych).

• Źródłem zakażeń były też leki gonadotropina i preparat

hormonu wzrostu przygotowany z przysadek ludzkich ( Anglia
1995 r przypadki nazwane wariantem v CJD

– do 2004 r.

zanotowano 160 takich przypadków u młodych ludzi)

DEKONTOMINACJA: Priony są odporne na na rutynowo

stosowane techniki sterylizacji. Zaleca się stosowanie sprzętu

jednorazowego do zabiegów.

BUDOWA I METABOLIZM PRIONU

Pod względem budowy chemicznej priony są oligomerami

białkowymi i mają takie same sekwencje aminokwasowe jak

białko PrP

c

– (ang. Prion protein-cellular – komórkowe białko

prionowe) występujące w zdrowych komórkach ludzi i zwierząt.

PRIONY są formami patologicznymi PrP

c

znanymi jako PrP

cS

lub

produktami zmutowanego genu komórkowego. Patologiczne

białko różni się od PrP

c

strukturą drugorzędową i wynikającymi

z niej właściwościami fizykochemicznymi. Jest oporne na

działanie proteinazy K, degradującej całkowicie PrP

c

Struktura przestrzenna PrP

cS

ułatwia polimeryzację i wytrącanie

się w postaci nierozpuszczalnych włókien amyloidowych, co

wydaje się bezpośrednią przyczyną degradacji włókien

nerwowych. Teoria Prusinera zakłada , że tworzenie potomnych

białek prionowych polega na łączeniu się cząstek

patologicznego białka PrP

cS

z cząstką normalnego białka

komórkowego PrP

c

i wymuszaniu jego zmiany w formy

patologiczne

ELEMENTY STRUKTURY WIRUSA

GENOM WIRUSA to DNA lub RNA

zawierające pełną informację o

budowie, właściwościach i innych
cechach przekazywanych potomnym

generacjom wirusów.

Zazwyczaj występuje w postaci jednej

cząstki pojedynczej lub podwójnej nici

nukleotydów, może być liniowy lub
kolisty.

CD. ELEMENTY STRUKTURY WIRUSA

Wirusy zawierające pojedynczą nić RNA

zostały podzielone ze względu na

sposób replikacji genomu na:

• Wirusy o polarności dodatniej
• Wirusy o polarności ujemnej
U niektórych wirusów kwas nukleinowy

jest podzielony na segmenty, np. wirus

grypy ma 8 odcinków, reowirusy 10 –

12 odcinków.

CD. ELEMENTY STRUKTURY WIRUSA

GENOM wraz białkami DNA lub RNA stanowią

RDZEŃ, osłonięty jednostkami białkowymi
KAPSOMERAMI tworzącymi KAPSYD

CAŁOŚĆ NOSI NAZWĘ

NUKLEOKAPSYDU

Niektóre wirusy mają dodatkową strukturę LIPIDOWĄ,

dwuwarstwową osłonkę zewnętrzną , w której
zakotwiczone są wypustki glikoproteinowe tzw.
PEPLOMERY kodowane przez genom wirusa.

CD. ELEMENTY STRUKTURY WIRUSA

Osłonka pochodzi z błony cytoplazmatycznej

lub jądrowej komórki i jest nabywana w cyklu
replikacyjnym, w procesie dojrzewania

potomnych cząstek wirusowych lub ich

uwalniania z komórki.

• Zawartość lipidów w osłonce powoduje, że

wirusy te są wrażliwe na rozpuszczalniki
organiczne.

• Glikoproteinowe wypustki pełnią ważną

funkcję w adsorpcji i wnikaniu wirusów do

wrażliwych komórek, mają także właściwości
immunogenne.

SYMETRIA PRZESTRZENNA WIRUSA

Wyróżnia się cztery zasadnicze formy wirusów:

• Bryłowe – będące najczęściej dwudziestościanami,

lub dwunastościanami.

• Spiralne – (helikoidalne), mające zwykle postać

dłuższej, lub krótszej pałeczki, lub nieregularnych

splotów

• O budowie złożonej .

BAKTERIOFAGI, czyli fagi, mają specyficzną

postać:

•

W bakteriofagu wyróżnia się część

główkową i ogonek.

• Osłona białkowa w dolnej części

bakteriofaga przechodzi w nurkowaty

ogonek, zakończony nitkowatymi wyrostkami

(„czółkami”), które umożliwiają mu

przytwierdzenie się do powierzchni komórek

bakterii. Na końcu ogonka znajduje się

enzym rozkładający ścianę k

POSTACIE FUNKCJONALNE WIRUSÓW

• Pozakomórkowa ( spoczynkowa) –

określana jako WIRION

• Wewnątrzkomórkowa ( aktywna) – którą

jest wirusowy genom pozbawiony

białkowego płaszcza.

W środowisku pozakomórkowym wirusy

są szczególnie wrażliwe na

oddziaływanie czynników fizycznych i
chemicznych.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI FIZYCZNE I

CHEMICZNE

1. NISKIE TEMPERATURY

– szczególnie stan

głębokiego zamrożenia (-95°C) sprzyjają
utrzymywaniu się aktywności zakaźnej,
natomiast temperatury podwyższone
unieczynniają je w krótkim czasie. Do
wyjątków należy HBV wytrzymujący
temperaturę 60°C 12 godzin. W
temperaturze pokojowej większość
wirusów ulega nieznacznej inaktywacji.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI FIZYCZNE I

CHEMICZNE

2. WYSUSZENIE MATERIAŁU

zawierającego wirusy w temperaturze
pokojowej prowadzi do do szybkiego
unieczynnienia, natomiast gdy
przeprowadza się je w niskiej
temperaturze LIOFILIZACJA

– zostaje

zachowana zarówno zakaźność, jak i
cechy antygenowe wirusa.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI FIZYCZNE I

CHEMICZNE

3.

DZIAŁANIE ULTRADZWIĘKÓW
doprowadza do mechanicznego
uszkodzenia wirusów.

4.

INAKTYWACJĘ wirusów powodują
także PROMIENIOWANIE
JONIZUJACE I NIEJONIZUJACE UV

–

fotochemiczne uszkodzenie kwasu
nukleinowego.

WRAŻLIWOŚĆ NA CZYNNIKI FIZYCZNE I

CHEMICZNE

5.

pH środowiska – najbardziej odpowiednie
jest środowisko zbliżone do obojętnego.
Niektóre np. retrowirusy, wirusy
kleszczowego zapalenia mózgu tolerują
środowisko soku żołądkowego.

6.

Wrażliwość na eter ( rozpuszczalnik lipidów
umożliwia rozróżnić wirusy osłonkowe i
bezosłonkowe. Detergenty powodują
rozpad osłonek lipidowej i kapsydów.

Replikacja wirusa-

proces namnażania się

wirusów prowadzący do powstania cząstek potomnych.

-

odbywa się dopiero po wprowadzeniu jego materiału

genetycznego do komórki gospodarza. Gdy wirus

znajdzie się w komórce rozpoczyna się jego reprodukcja.

Proces ten związany jest z infekowaniem komórki

gospodarza. W związku z małą wielkością wirus zawiera

jedynie bardzo podstawowe informacje dotyczące jego
genomu, regulacji reprodukcji oraz budowy otoczki

białkowej. Wobec tego podczas procesu reprodukcji jest

on w dużym stopniu zależny od metabolicznych i

strukturalnych cech gospodarza, dostosowując je w
pewnym stopniu do swoich potrzeb. Wirus zdolny jest do
wprowadzania dziedzicznych (korzystnych lub
destruktywnych) zmian w genomie gospodarza. Proces
ten jest zjawiskiem wieloetapowym.

ETAPY REPLIKACJI

Aby mogło dojść do zakażenia komórki i zapoczątkowania cyklu

replikacji komórka musi być w odpowiedniej fazie podziału i

posiadać na powierzchni receptory adsorpcyjne.

1.

ADSORPCJA

2.

Drugi etap to PRZENIKANIE (PENATRACJA) wirusa przez

błonę komórkową do przestrzeni cytoplazmatycznej. Zachodzi
na zasadzie:

a.

Pinocytozy

b. Endocytozy ( wiropeksji)
c.

Fuzji wirusowj osłonki z błoną komórkową

d. Translokacji
3.

Faza EKLIPSY lub UTAJNIENIA ( właściwa replikacja genomu)

4.

FORMOWANIE POTOMNYCH WIRIONÓW

5.

UWOLNIENIE ( przez egzocytozę lub lizę komórek gospodarza)

Ad.1

ADSORPCJA jest procesem

fizykochemicznym, w którym ujawniają się
różnice ładunków i przyciągające siły
cząsteczkowe między powierzchniowymi
receptorami wirusowymi
(GLIKOPROTEINAMI)

→ ze specyficznymi receptorami

komórkowymi (GLIKOPROTEINAMI lub
GLIKOLIPIDAMI).

To precyzyjne oddziaływanie powoduje że

określone wirusy zakażają tylko pewien typ
komórek lub tkanek

Ad.2 a,b

Pinocytoza i endocytoza

Są procesami, w których w miejsca przyłączenia wirusa z receptorem

dochodzi do uwypuklenia błony komórkowej. Wirus zostaje nią

otoczony i zamknięty w pęcherzyku, w którym wędruje w głąb

cytoplazmy. Podlega w nim przemianie chemicznej doprowadzającej

do pozbycia się zewnętrznej osłonki lipidowej- ODPŁASZCZANIE i
UWOLNIENIE KAPSYDU.

UWOLNIONY KWAS NUKLEINOWY JEST TRANSPORTOWANY DO

ODPOWIEDNIEGO MIEJSCA W KOMÓRCE GDZIE NASTĘPUJE JEGO
REPLIKACJA

– DLA NIEKTÓRYCH WIRUSÓW JEST TO JĄDRO A DLA

INNYCH CYTOPLAZMA.

Niektóre wirusy ( np. paramyksowirusy ) maja specyficzne białko

tzw.BIAŁKO FUZJI, które w momencie przechodzenia przez błonę

komórkową doprowadza do FUZJI (zlania) się lipidów osłonki

wirusowej z błoną komórkową. Do cytoplazmy dostaje się

NUKLEOKAPSYD, z którego po odbiałczeniu uwalnia się kwas
nukleidowy.

TRANSLOKACJA zachodzi prawdopodobnie w przypadku małych

wirusów o symetrii ikosahedralnej i polega na bezpośrednim przejściu

wirusa przez błonę cytoplazmatyczną.

Ad. 3

FAZA EKLIPSY

lub utajnienia jest to WŁAŚCIWA REPLIKACJA

GENOMU WIRUSOWEGO, prowadząca do syntezy kwasu

nukleinowego i wirionowych białek.

•

Okres ten trwa różnie długo dla rozmaitych wirusów i

przebiega w różny sposób w zależności od charakteru i budowy
kwasu nukleinowego.

•

Białka mogą być syntetyzowane w jądrze np. retrowirusy,

adenowirusy, herpeswirusy; lub w cytoplazmie np. pokswirusy,
pikornawirusy, hepadnawirusy.

•

Zazwyczaj w pierwszej kolejności są syntetyzowane enzymy

niezbędne do replikacji kwasu nukleinowego i białek
regulacyjnych

•

Kolejny etap to translacja białek strukturalnych tworzących

kapsyd

W następstwie zakażenia niektórymi wirusami ustaje w

komórkach syntetyzowanie białek i kwasów nukleinowych, a

cały wysiłek procesów syntezy w komórce jest skoncentrowany

na syntezie składników wirusa.

Ad.4 i 5

Formowanie potomnych wirionów i uwalnianie

oznacza koniec fazy EKLIPSY.

Wirusy osłonkowe w procesie dojrzewania,

przy przejściu przez błonę jądrową lub

cytoplazmatyczną zostają otoczone warstwą

lipidową i wzbogacone w składniki
polisacharydowe (m.in.. ortomyksowirusy,
paramyksowirusy, togawirusy).

UWOLNIENIE

powstałych cząstek zachodzi na

drodze

pączkowania – EGZOCYTOZY lub

rozpadu

– LIZY komórek gospodarza,

czasami odbywa się przez kanaliki

komórkowe lub wodniczki z nimi związane.

KLASYFIKACJA WIRUSÓW

Wirusy można sklasyfikować w oparciu o:
•

organizację posiadanego przez nie materiału genetycznego. Materiał

genetyczny wirusów może występować w kilku formach: DNA jedno- lub
dwuniciowe, RNA jedno-

lub dwuniciowe oraz zarówno DNA jak i RNA lecz na

różnym etapie istnienia wirionu.

•

Morfologię, kształt i wielkość wirionu

•

Obecność lub brak osłonki

•

Wrażliwość na czynniki fizyczne i chemiczne

•

Obecność enzymów i in. białek funkcyjnych

•

Cechy biologiczne ( tropizm do tkanek, wrażliwość gatunkowa,

chorobatwórczość, sposób przenoszenia, rozprzestrzenienie geograficzne,
nazwika odkrywcy)

•

w zależności od rodzaju infekowanego organizmu: wirusy roślinne, zwierzęce i
bakteryjne

NAZEWNICTWO:
Ustalono następujące zasady klasyfikacji wirusów:
•

Rząd - końcówka viriales

•

Rodziny -

„ viriadae

•

Podrodziny -

„ virinae

•

Rodzaje -

„ virius

•

Gatunki, typy i szczepy, warianty

PATOMECHANIZM ZAKAŻEŃ

WIRUSOWYCH

Wniknięcie wirusa do organizmu i konsekwencje tego

zjawiska w postaci rozprzestrzenienia się,

namnożenia w ustroju i zmian patologicznych

prowadzących do rozwoju zakażenia ma wpływ wiele

czynników:

1. zarówno wynikających z cech zarazka, takich jak:

-

zjadliwość wirusa

-

jego dawka zakaźna,

2. jak i gospodarza

-

jego uwarunkowań genetycznych

-

stanu odporności

RELACJE WIRUS -

KOMÓRKA

LATENCJA

– zakażenie utajone.

Zakażenie latentne, w których namnażanie

wirusa jest zatrzymane na pewnym etapie
cyklu replikacji. Np. Herpes simplex (ospy

wietrznej i półpaśca – zakażają komórki

nerwowe. Na skutek bodźca (chemicznego,

termicznego itp. ) może nastąpić reaktywacja
wirusa.

INTERFERENCJA WIRUSOWA

– zakażenie

kilkoma różnymi wirusami. Polega na braku

możliwości namnażaniu się danego wirusa w

komórce, co jest spowodowane

wcześniejszym zakażeniem innym wirusem.

ODDZIAŁYWANIE WIRUS - ORGANIZM

WROTA ZAKAŻENIA – układ oddechowy, przewód pokarmowy,

układ moczowo – płciowy, skóra uszkodzona, błona śluzowa
oka, wertykalna.

WIREMIA

ZAKAŻENIA BEZOBJAWOWE – w miejscu wniknięcia dochodzi

do pierwotnego namnażania i drogą naczyń chłonnych lub

krwionośnych → WIREMIA PIERWOTNA zostaje przeniesiony

do komórek układu siateczkowo – środbłonkowego węzłów

chłonnych, śledziony, wątroby lub szpiku kostnego.

W tych komórkach następuje dalsza replikacja wirusa, a po

osiągnięciu pewnego poziomu dochodzi do przedostania się

wirusa do krwi → WTÓRNA WIREMIA.

RYZYKO WIRUSOWYCH ZAKAŻEŃ WERTYKALNYCH I OKOŁPORODOWYCH

++ duże ryzyko, + małe ryzyko, BM – wirus przenoszony z mlekiem matki

* -

zakażenie pierwotne u matki

WIRUS

Przez
łożysko

W czasie

porodu

Po urodzeniu

Wirus różyczki

++

*

-

-

Cytomegalowirus

+/ ++*

++

++ BM

Wirus opryszczki

+

++

+

Wirus ospy wietrznej/półpaśca

++

+

+

Parwowirus B19

++*

-

-

HIV

+

++

+ BM

Wirus zapalenia wątroby typu B

+

++

++

Ludzkie wirusy papilloma

-

++

-

ZAKAŻENIA NARZĄDÓW DOCELOWYCH

– ze względu na rodzaj tkanki docelowej

mówi się o tropizmie wirusów np.

• Neurotropowe
• Hepatotropowe
• Pneumotropowe
• Dermatropowe
• Pantropowe – gdy wiele narządów i

tkanek zostaje zakażonych

MECHANIZMY OBRONNE WIRUSÓW

Wiele wirusów wykształciło mechanizmy dzięki którym atak układu

immunologicznego gospodarza jest nieskuteczny.

1.

Stan latencji

2.

Zakażenie toczy się w miejscach niedostępnych dla układu
immunologicznego np.. w CUN

3.

Tworzenie syncytiów komórkowych – połączenie między komórkami, w

następstwie zakażenia np.. Paramyksowirusami ułatwia szerzenie się wirusa

z komórki do komórki.

4.

Zmienność antygenowa – charakterystyczna dla wielu wirusów RNA np.
grypy, HIV

5.

Posiadanie antygenów, które są zbliżone do antygenów układu zgodności

tkankowej, przez co nie rozpoznawane jako obce przez komórki układu

odpornościowego np. wirus cytomegalii

Mechanizmy te nie pozwalają na całkowite usunięcie wirusów z organizmu (tak się

dzieje w większości ostrych zakażeń ) i rozwija się zakażenie przetrwałe.

Typowym przykładem jest zakażenie wirusem opryszczki, wirus ospy

wietrznej i półpaśca, wirus odry ( u niektórych osób dostaje się do CUN i po

latach powoduje podostre stwardniające zapalenie mózgu, wirus zapalenia

wątroby typu B i C , rotawirusy, priony

DIAGNOSTYKA WIRUSOLOGICZNA

opiera się na:

• Wykazaniu obecności i zidetyfikowaniu

określonego wirusa, jego antygenów lub
kwasu nukleinowego w materiale klinicznym
(tylko na początku choroby): metody
mikroskopowe

• Ocenie odpowiedzi immunologicznej na

zakażenie : metody serologiczne – odczyn
neutralizacji, zahamowania hemaglutynacji,
hemadsorpcji); metody molekularne

LEKI PRZECIWWIRUSOWE

Pomimo że zakażenia wirusowe stanowią około

90% infekcji, które występują w ciągu roku
poza szpitalami, ich zdecydowana

większość ma charakter samoograniczający

i po leki przeciw wirusowe sięga się rzadko i

tylko w przypadkach ciężkiego przebiegu

niektórych zakażeń.

Chemioterapeutyków przeciwwirusowych jest

niewiele, jest to związane z otrzymaniem

skutecznego związku o działaniu przeciw

wirusowym, który hamuje proces

namnażania się wirusa i nie jest toksyczny

dla komórki gospodarza.

Mechanizm działania związków

przeciwwirusowych można podzielić na:

1.

Hamujące proces odpłaszczania i uwalniania
genomu do cytoplazmy

2.

Hamujące wirusową polimerazę DNA , enzym który

umożliwia przyłączenie kolejnych nukleozydów,

czyli reakcję polimeryzacji. Związki te są analogami

naturalnych nukleozydów, które wbudowują się do

łańcucha DNA, uniemożliwiając dalszą syntezę

kwasu nukleinowego. Maja działania niepożądane-

mogą wbudowywac się do DNA komórki
gospodarza.

3.

Hamujące odwrotną transkryptazę ( enzym

kluczowy w procesie replikacji wirusa przypisujący

informację zawartą w RNA na komplementarną nić
DNA) - inhibitiory rewertazy HIV

cd.

1.

Inhibitory proteaz

– ta grupa leków blokuje miejsce

aktywne enzymu, który jest niezbędny w procesie
dojrzewania i formowania czastek wirusa HIV.
Unieczynnienie tego enzymu zatrzymuje proces

namnażania wirusa w komórce.

2.

Związki o szerokim zakresie działania – hamują
polmerazy

wirusowe, a przez to namnażanie

zarówno DNA jak i RNA wirusów m.in. grypy,

retrowirusów, adenowirusów

3.

Związki hamujące uwalnianie potomnych wirionów

– to niedawno odkryte selektywne inhibitory
neuraminidazy wirusa typu A i B

Dobre rezultaty daje terapia HAART ( ang. Highly activ

anti-retroviral therapy)- stasowanie 3 skojarzonych

leków antywirusowych w leczeniu HIV, HBV i HCV
.