WIRUSY

Współczesne poglady na miejsce wirusów w systemie istot zywych.
Wirusy - nazwa pochodzi od łacińskiego słowa virus, oznaczającego jad.
Niewielkie struktury (od dwudziestu do kilkuset nanometrów), zbudowane głównie z kwasu nukleinowego i białka, zdolne do atakowania żywych organizmów.

Budowa wirusów
Pojedynczą cząsteczkę wirusa nazywamy wirionem. Wirion składa się z kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), stanowiącego genom wirusa, oraz z białkowej osłony, nazywanej kapsydem. Kapsyd zbudowany jest z podjednostek nazywanych kapsomerami. Niektóre wirusy posiadają dodatkowe osłonki - np. HIV jest otoczony błoną białkowo - lipidową zabraną z komórki gospodarza.

Wyróżniamy następujące kształty wirionów:

	spiralny
	bryłowy
	bryłowy z otoczką

	spiralny z otoczką
	bryłowo - spiralny

	inne

Informacja genetyczna wirusa zawarta jest w DNA lub w RNA. Wiriony nigdy nie zawierają obu tych kwasów jednocześnie. Jest to kolejna cecha odróżniająca wirusy od żywych komórek. Genom wirusów występuje w różnorodnej postaci. Może to być:

 jednoniciowy RNA,

 dwuniciowy RNA - jest to wyjątek, RNA występuje w komórkach w formie jednoniciowej, dwuniciowe są niektóre fragmenty cząsteczek,

 jednoniciowy DNA - to również wyjątek, DNA występuje w komórkach w formie dwuniciowej,

 dwuniciowy DNA.

Czy wirus jest organizmem żywym?
Same wirusy nie są w zasadzie żywymi organizmami, wykazują wiele cech martwej materii - np. można je rozłożyć na części i zmontować z powrotem. Współczesny system klasyfikacji Roberta H. Whittakera nie zalicza wirusów do świata żywych organizmów. Twierdzi się, że wirusy stoją na pograniczu materii ożywionej i nieożywionej. Wszystkie procesy, które przeprowadza wirus odbywają się w zaatakowanej przez niego komórce (tzw. komórka gospodarza), jej kosztem. Oznacza to, że wirusy są obligatoryjnymi pasożytami - muszą pasożytować.

cechy wirusów świadczące o przynależności do materii nieożywionej	cechy wirusów świadczące o przynależności do materii ożywionej
nie wykazują budowy komórkowej, a więc zgodnie z teorią komórkową nie są organizmami	zbudowane są ze związków organicznych występujących tylko w organizmach: białek, lipidów, kwasów nukleinowych
nie są zdolne do przeprowadzania funkcji życiowych poza zaatakowaną komórką	istnieje możliwość namnażania ich informacji genetycznej
nie istnieją poza organizmem żywym lub jego tkankami	ich strategie działania można nazwać pasożytnictwem

Strategie dzialania wirusów (cykle lityczny i lizogenny).

Cykl rozwojowy wirusa może przebiegać według dwóch schematów:
cykl lityczny, zakończony lizą, czyli rozpadem komórki,
cykl lizogenny nie prowadzący bezpośrednio do śmierci komórki.

Cykl lityczny obejmuje następujące fazy:
1.Przyłączenie wirusa do powierzchni komórki - adsorbcja. Białka znajdujące się na powierzchni wirusa łączą się z receptorami w błonie komórki gospodarza. Jeżeli komórka nie posiada odpowiednich receptorów wirus nie może do niej wniknąć - nie dochodzi wtedy do zakażenia. Receptorami wirusa są białka błonowe. Często są one specyficzne dla danego gatunku lub danej tkanki. Wirus może zaatakować konkretne gatunki i konkretne tkanki, tylko te, które mają dla niego odpowiednią furtkę w postaci receptora błonowego.

2.Wniknięcie wirusa do komórki - penetracja. Przyłączenie wirusa do błony uruchamia mechanizm wciągający cały wirion do wnętrza komórki. Odbywa się to na podobnej zasadzie jak pinocytoza. U bakteriofagów penetracja przebiega w odmienny sposób. DNA bakteriofaga zostaje wstrzyknięte poprzez ścianę i błonę do środka komórki bakteryjnej. Do komórki dostaje się tylko DNA, reszta wirionu, czyli cały kapsyd, pozostaje na zewnątrz.

3.Faza utajona - eklipsa. Wirus znajduje się wprawdzie w komórce gospodarza, ale nie można w niej znaleźć kompletnych wirionów. Kapsyd rozpada się i uwalnia kwas nukleinowy wirusa (rozpad kapsydu nie dotyczy oczywiście bakteriofagów - ich kapsydy nie wnikają do komórki). Kwas nukleinowy wirusa ulega replikacji, czyli powieleniu. Do tego procesu wirus wykorzystuje enzymy z komórki gospodarza. Na podstawie informacji genetycznej zawartej w kwasie nukleinowym wirusa komórka produkuje białka wirusowe (zamiast swoich własnych !). Powstają potomne kapsydy.

4.Faza dojrzewania - powstawanie potomnych wirionów. Powielone cząsteczki kwasu nukleinowego wirusa łączą się z kapsydami, tworząc kompletne wiriony.

5.Potomne wiriony opuszczają komórkę - faza elucji, czyli uwalniania. Wiriony przemieszczają się pod błonę komórkową i opuszczają komórkę, często zabierając ze sobą fragment błony. Prowadzi to do rozpadu komórki, czyli do lizy.

Cykl lizogenny.
Istotą tego cyklu jest włączenie się informacji genetycznej wirusa do DNA komórki gospodarza. Może to wywołać mutacje, ale nie doprowadza do szybkiej śmierci komórki, dlatego wirusy działające w ten sposób nazywane są łagodnymi.
Pierwsze etapy ataku wirusa przebiegają podobnie jak w cyklu litycznym. Kwas nukleinowy wirusa dostaje się do komórki gospodarza. W następnej fazie wirusowy DNA łączy się z DNA komórki - integracja do genomu gospodarza. Wirusowy DNA zachowuje się odtąd jak fragment genomu gospodarza - jest powielany razem z całym genomem przed podziałem komórki i przekazywany komórkom potomnym. Jego obecność w komórce może pozostawać nie zauważona, jeżeli wbudowując się nie uszkodził genów gospodarza. Taki cykl jest charakterystyczny dla wirusów bakteryjnych (bakteriofagów), których genom zawiera DNA. Bakteriofag włączony do genomu gospodarza nazywany jest profagiem, ogólnie wirus w cudzym genomie nazywany jest prowirusem. Prowirus "uśpiony" w komórce może ją w pewnych warunkach zaatakować, np. pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. DNA wirusowe zostaje wtedy wycięte z genomu gospodarza i wchodzi w cykl lityczny zakończony rozpadem komórki.

Wirusy zawierające RNA mogą również włączać się do genomu gospodarza. RNA wirusa zostaje przedtem przepisane na DNA w procesie nazywanym odwrotną transkrypcją. Żadna komórka nie posiada enzymu, który dokonuje odwrotnej transkrypcji. Własny enzym - odwrotną transkryptazę wirus wprowadza do komórki w kapsydzie. W ten sposób zachowuje się np. HIV wywołujący AIDS.

Wiroidy i priony

Wiroidy - najmniejsze znane czynniki zakaźne. Wiroidy są to koliste cząsteczki jednoniciowego RNA, wywołujące choroby roślin. Pierwszą poznaną chorobą wiroidową (1923 r.) była wrzecionowatość bulw ziemniaka. Wiroidy mogą atakować większość roślin jednorocznych (np. wiroid bladości owoców ogórka, wiroid karłowatości chmielu). Również rośliny wieloletnie, takie jak owoce cytrusowe, mogą być gospodarzami wiroidów.
Zakażenie wiroidem przenosi się przez mechaniczne uszkodzenie rośliny, rzadziej przez pyłek chorej rośliny. Symptomami choroby są deformacja i wyginanie się liści, karłowacenie rośliny, zmiana zabarwienia roślin, niekiedy martwica tkanek.
Wiroidy prawdopodobnie wykorzystują do replikacji (powielenia kwasu nukleinowego) enzymy z komórki gospodarza. Cykl życiowy wiroidów nie jest znany, nie wiadomo również, w jaki sposób doprowadzają do rozwoju choroby.

Priony - białkowe czynniki infekcyjne, atakujące zwierzęta i ludzi. Są to niezwykłe struktury, ponieważ nie zawierają żadnego kwasu nukleinowego. Wszystkie znane choroby prionowe są śmiertelne. Nazywa się je gąbczastymi encefalopatiami (zwyrodnieniami mózgu, gr. enkephalos - mózg), ponieważ wywołują ubytki w mózgu. Pospolitą chorobą prionową jest "scrapie" występująca u owiec i kóz. Angielska nazwa choroby (oznaczająca drapanie się) dotyczy zachowania się zarażonych zwierząt. Zwierzęta są pobudliwe i wydrapują ze skóry wełnę lub sierść. Inne choroby zwierząt wywoływane przez priony to: zakaźna encefalopatia norek, gąbczasta encefalopatia kotów i gąbczasta encefalopatia bydła, nazywana chorobą szalonych krów. Gąbczastą encefalopatię bydła zidentyfikowano w 1986 roku, w Wielkiej Brytanii. Źródłem epidemii była pasza wzbogacana w mięso i kości padłych owiec. Przeniesienie infekcji między gatunkami zwierząt wzbudziło uzasadnione obawy, że gąbczaste zwyrodnienie mózgu może zaatakować również ludzi. Człowiek mógłby się zarazić w prosty sposób - poprzez zjedzenie wołowiny. Sprawa ta nie została jeszcze wyjaśniona, ponieważ wszystkie choroby prionowe mają wspólną cechę utrudniającą badania - rozwijają się przez wiele lat (u ludzi nawet przez trzydzieści lat). W roku 1988 rząd brytyjski wprowadził zakaz dodawania do pasz produktów pochodzenia zwierzęcego i epidemia wśród krów wygasła.
Choroby prionowe ludzi to kuru, choroba Creutzfeldta-Jakoba i śmiertelna rodzinna bezsenność. Dwie pierwsze charakteryzują się stopniowo postępującym otępieniem i utratą koordynacji ruchów. W śmiertelnej rodzinnej bezsenności występują kłopoty ze snem, zaburzenia autonomicznego układu nerwowego, później bezsenność i otępienie. Śmiertelna rodzinna bezsenność jest chorobą dziedziczną, zidentyfikowano 9 rodzin z wieloma przypadkami zachorowań. Kuru występuje tylko na Nowej Gwinei, wśród plemion praktykujących kanibalizm. Aby oddać cześć zmarłym zjadano ich mózgi, przenosząc w ten sposób chorobę. Odkąd zakazano tych praktyk choroba zanikła. Choroba Creutzfeldta-Jakoba występuje na całym świecie, atakując jedną osobę na milion, z reguły w starszym wieku. W 10 - 15% przypadków jest to choroba dziedziczna, kilka razy została przeniesiona podczas zabiegów medycznych (np. podczas wprowadzenia elektrod do mózgu).
Za badania nad prionami i sformułowanie teorii wyjaśniającej w jaki sposób samo białko może być czynnikiem wywołującym infekcje, amerykański neurobiolog Stanley Prusiner otrzymał w 1997 roku Nagrodę Nobla. Białko prionu (Prp) jest produkowane przez zdrowe komórki, na podstawie informacji zawartej w jądrze komórkowym. Białko to nie jest szkodliwe, dopóki nie zmieni swojej budowy przestrzennej (konformacji). Zmienione białko (Prp - scrapie) przyczepia się do zdrowych białek prionu, powodując zmianę ich budowy przestrzennej itd. W ten sposób w komórce jest coraz mniej zdrowych i coraz więcej zmienionych białek. Teoria ta tłumaczy w jaki sposób samo białko może wywołać zmiany w komórce i być czynnikiem zakaźnym. U niektórych ludzi występuje mutacja, która czyni białka Prp bardziej podatnymi na zmianę budowy przestrzennej. U tych osób obserwuje się dziedziczne choroby prionowe.
Nie wyjaśniono jeszcze związku pomiędzy zmianą budowy przestrzennej białka prionu a niszczeniem komórek mózgu i rozwojem

Choroby wirusowe
Wirusy atakują nie tylko ludzi i zwierzęta, lecz również rośliny, a nawet bakterie. Biorąc pod uwagę organizm gospodarza, w którym pasożytuje wirus, wirusy dzielimy na:

 bakteriofagi - wirusy bakteryjne, np. bakteriofag T4, bakteriofag l (lambda)

 wirusy roślinne - np. wirus mozaiki tytoniu

 wirusy zwierzęce - atakują zarówno kręgowce jak i bezkręgowce.

W wyniku zarażenia wirusem u roślin mogą wystąpić następujące objawy: zmiany koloru (plamy, smugi), martwica tkanek (nekroza), zaburzenia wzrostu (karłowatość) lub rozwoju. Istotną rolę w przenoszeniu wirusów roślinnych odgrywają roślinożerne zwierzęta (np. owady lub nicienie). Wirusy roślinne mogą namnażać się w zaatakowanej komórce, osiągając ogromną liczbę kopii. Na przykład wirus mozaiki tytoniowej może stanowić ponad 10 procent suchej masy zaatakowanej rośliny. Inne wirusy roślinne to: wirus mozaiki kalafiora, wirus X ziemniaka, wirus plamistej rdzy pomidorów, wirus mozaiki ogórka, wirus żółtej karłowatości jęczmienia, wirus żółtaczki buraków, wirus utajonej choroby goździka.

Ostre, zakaźne, wirusowe choroby zwierząt to np.:
- pryszczyca - zaraza pyska i racic występuje u przeżuwaczy i świń;
- nosówka - (nie należy jej mylić z nosacizną, która jest chorobą wywoływaną przez bakterie); nieżyt spojówek, dróg oddechowych i przewodu pokarmowego, może wystąpić wysypka, porażenia nerwowe i drgawki, często doprowadza do śmierci zwierzęcia, występuje u psów, norek, lisów, wilków,
- wścieklizna - śmiertelna choroba,występuje u ptaków i ssaków, zwłaszcza drapieżnych, może zostać przeniesiona na człowieka przez ślinę chorych zwierząt, najczęściej przy ugryzieniu; objawy: wodowstręt, trudność w połykaniu, podniecenie i napady szału, porażenie kończyn.

Choroby wirusowe człowieka to:
- nieżyt (katar) nosa, gardła lub krtani,
- zapalenie spojówek,
- łagodne (niezłośliwe) nowotwory - np. brodawki
- opryszczka - piekące pęcherzyki na wargach, w jamie ustnej lub na policzkach, jeżeli wirus zaatakuje gałkę oczną może powodować uszkodzenie wzroku,
- ospa - do niedawna groźna choroba epidemiczna, powodująca śmierć połowy chorych; objawy to: gorączka, ropiejąca wysypka, po której zostają trwałe blizny,
- ospa wietrzna - na ogół niegroźna choroba zakaźna, charakteryzująca się wysypką skórną,
- półpasiec - wirusowe zapalenie nerwów czuciowych; objawy: silne bóle, osłabienie, wysypka na skórze w miejscach unerwionych przez zaatakowane neurony (komórki nerwowe),
- paraliż dziecięcy - polio (poliomyelitis), choroba Heinego - Medina, ostra choroba zakaźna, źródłem zarażenia są zanieczyszczone wirusem woda lub pokarm, wirus atakuje i uszkadza komórki ośrodkowego układu nerwowego, powodując śmierć lub porażenia i niedowłady mięśni unerwionych przez zaatakowane neurony,
- grypa - choroba zakaźna, przenoszona drogą kropelkową, niebezpieczna dla ludzi osłabionych i chorych (zwłaszcza na choroby serca i płuc), groźne są również powikłania pogrypowe, spowodowane zakażeniami bakteryjnymi,
- świnka - zapalenie ślinianek przyusznych, ostra choroba zakaźna, przenoszona drogą kropelkową, niebezpieczne są powikłania takie jak: zapalenie opon mózgowych, jąder, jajników (grożące bezpłodnością),
- kleszczowe zapalenie mózgu - groźna, nieraz śmiertelna choroba, przenoszona przez kleszcze, źródłem wirusa są dzikie ssaki leśne, takie jak myszy, jeże, krety,
- żółta febra - ostra, epidemiczna i endemiczna (występująca na określonym obszarze) choroba zakaźna, występuje w tropikach, w organizmach dzikich zwierząt, na człowieka przenoszona przez komary; objawy: wysoka gorączka, żółtaczka (zażółcenie skóry i białek oczu, jest objawem wielu chorób związanym z uszkodzeniem wątroby), dochodzi do niewydolności nerek i do martwicy wątroby, często kończy się śmiercią w ciągu kilku dni;
- różyczka - choroba zakaźna, przenoszona drogą kropelkową, łagodny przebieg, wysypka na skórze, bardzo niebezpieczna dla płodu, powoduje uszkodzenia płodu lub poronienie, obecnie w Polsce istnieje możliwość zaszczepienia kobiety przed planowaną ciążą (ponieważ w szczepionce znajduje się osłabiony wirus, powinna zostać wykona co najmniej na trzy miesiące, a najlepiej pół roku przed zajściem w ciążę),
- gorączki krwotoczne - ostre wirusowe choroby o bardzo gwałtownym przebiegu, niektóre w 90% śmiertelne; wirusy wywołujące gorączki krwotoczne (np. wirus Ebola) uznano za czynniki zakaźne o czwartym, najwyższym stopniu zagrożenia, występują w tropikalnych lasach, w organizmach żyjących tam zwierząt; u człowieka wirus atakuje jednocześnie wiele organów wewnętrznych, zwłaszcza wątrobę, która przestaje produkować wystarczającą ilość czynników krzepnięcia krwi, śmierć następuje w wyniku zewnętrznych i wewnętrznych krwotoków,
- wirusowe zapalenie wątroby - wzw , żółtaczka zakaźna, poznano kilka typów wzw: wzw typu A jest chorobą o łagodnym przebiegu, przenoszoną drogą pokarmową; wzw typu B, czyli żółtaczka wszczepienna ma ciężki przebieg, prowadzi do śmierci lub kalectwa w wyniku poważnego uszkodzenia wątroby, wirus żółtaczki wszczepiennej może utrzymywać się we krwi zarażonej osoby przez kilkanaście lat, jest wyjątkowo odporny na działanie wysokich temperatur, niestety częste są przypadki zarażenia pacjentów podczas zabiegów medycznych, w Polsce jest dostępna szczepionka przeciw wzw typu B,

AIDS

	Budowa HIV

Wirus HIV (ang. human immunodeficiency virus) odpowiedzialny za wywołanie AIDS (ang. acquired immunodeficiency syndrome - nabyty zespół niedoboru odporności) należy do tzw. retrowirusów. Jest to grupa wirusów wywołujących m. in. nowotwory u ssaków. Wirus HIV jest kulisty i ma średnicę około jednej tysięcznej milimetra.

Zewnętrzna otoczka wirusa jest fragmentem błony komórkowej, zabranym z komórki człowieka. Znajdują się w niej białka wirusowe gp 120 oraz gp 41 odpowiedzialne odpowiednio za przyłączenie się i wniknięcie wirusa do komórki. ("gp" oznacza glikoproteinę - białko związane z resztą cukrową, liczba oznacza masę cząsteczkową białka w tysiącach daltonów). Wirus HIV atakuje w organizmie człowieka kilka rodzajów komórek. Są to komórki posiadające w błonie komórkowej białko CD 4, do którego przyłącza się białko gp 120 z otoczki wirusa. Tylko komórki posiadające białko CD 4 są wrażliwe na zakażenie wirusem HIV. Należą do nich między innymi tzw. komórki dendrytyczne występujące we wszystkich błonach śluzowych (w uproszczeniu są to błony wyściełające ciało od wewnątrz, znajdują się np. w jamie ustnej, odbytnicy, narządach rodnych). Dlatego kontakt wirusa z błonami śluzowymi jest niebezpieczny.
Białko CD 4 posiadają również niektóre komórki układu odpornościowego - makrofagi oraz pomocnicze limfocyty T. Głównym celem ataku HIV są właśnie pomocnicze
                                                                              limfocyty T CD 4, zwane komórkami T4.

	Strategia działania HIV

Atak wirusa HIV zaczyna się, gdy wiriony łączą się z receptorami CD4 na błonie komórkowej (1). Wirusowe białko gp 41 dokonuje fuzji (połączenia się) błony otaczającej wirusa z błoną komórkową (2). Rdzeń wirusa (kapsyd) ulega rozpadowi, uwalniając wirusowe RNA oraz enzymy niezbędne do kontynuacji cyklu - odwrotną transkryptazę i integrazę (3). Na matrycy wirusowego RNA odwrotna transkryptaza produkuje DNA (4). Wirusowe DNA wnika do jądra komórkowego, gdzie ulega wbudowaniu do chromosomu gospodarza (5). Proces ten jest katalizowany przez integrazę (6). W jądrze komórkowym zachodzi transkrypcja wirusowego DNA, tu już nie są potrzebne wirusowe enzymy, w transkrypcji uczestniczą komórkowe białka. Cząsteczki wirusowego RNA, powstałe w procesie transkrypcji, opuszczają jądro (7). Na matrycy wirusowego RNA rybosomy produkują białka strukturalne i enzymatyczne wirusa (8). Błona komórkowa jest inkrustowana wirusowymi białkami gp 41 i gp 120. RNA i białka wirusowe dostają się do pączkującego nowego wirusa (9). Wtedy uaktywnia się proteaza wirusowa. Rdzeń i inne składniki zostają utworzone po oderwaniu się wirusa od błony komórkowej (10).

Atak wirusa HIV na komórki układu odpornościowego doprowadza do pogorszenia koordynacji odpowiedzi odpornościowej i do rozwoju AIDS. Jest to nieuleczalna, śmiertelna choroba, której objawy mogą wystąpić po roku, czasami nawet po dziesięciu latach od zakażenia. Układ odpornościowy funkcjonuje coraz gorzej, przestaje chronić chorego przed nowotworami i pasożytami. Dla chorego stają się groźne nawet organizmy żyjące w jego przewodzie pokarmowym, takie jak bakterie czy grzyby. U chorych na AIDS obserwuje się spadek wagi ciała, przemęczenie, grzybice przewodu pokarmowego, biegunki, zmiany skórne, nowotwory rzadko występujące w populacji (ponieważ zdrowy układ odpornościowy łatwo je zwalcza). Często dochodzi do zmian neurologicznych, czasami są to nawet zniszczenia w tkance nerwowej mózgu. Pospolite infekcje (np. zwykły katar) mogą być bardzo niebezpieczne dla chorego, przyczyną śmierci jest często zapalenie płuc, z którym osłabiony układ odpornościowy nie może sobie poradzić.

Leczenie AIDS. Dotychczas nie udało się wyprodukować szczepionki przeciwko wirusowi HIV. Przyczyną jest duża zmienność wirusa. Wiriony potomne, opuszczające komórkę gospodarza, są nieco inne niż wirion, który ją zaatakował. Różnice są nieznaczne, ale wystarczające, aby szczepionka nie była skuteczna na wszystkie odmiany (szczepy) wirusa. Obecnie stosowane kombinacje leków przeciwko wirusowi HIV upośledzają proces odwrotnej transkrypcji. Intensywna terapia lekowa chroni nosiciela (osobę zarażoną wirusem) przed rozwojem AIDS, nawet przez kilka lat.

Jak uniknąć zarażenia AIDS? Wirus HIV znajduje się we wszystkich płynach ciała chorego człowieka, w różnym stężeniu. Duże stężenie wirusa występuje we krwi, spermie, wydzielinie z dróg rodnych, płynie mózgowo - rdzeniowym, oraz mleku zarażonej matki. Kontakt tych płynów, lub ich pochodnych (np. leki otrzymywane z krwi, lub z układu nerwowego) z komórkami posiadającymi receptory dla wirusa (komórki błon śluzowych, niektóre białe krwinki) grozi zarażeniem.

	sposób zarażenia	profilaktyka
1.	stosunek płciowy z nosicielem HIV	 unikanie przypadkowych stosunków płciowych  stosowanie prezerwatywy - prezerwatywa zmniejsza ryzyko zarażenia, NIE wyklucza go całkowicie
2.	transfuzja krwi pochodzącej od nosiciela HIV	 w Polsce krew do transfuzji jest badana
3.	używanie tej samej strzykawki przez osobę zdrową i nosiciela	 informowanie narkomanów o konieczności używania jednorazowych strzykawek  w niektórych państwach prowadzi się akcje wydawania narkomanom nowych jednorazowych strzykawek, w zamian za zużyte
4.	 narzędzia chirurgiczne, dentystyczne  gabinety fryzjerski, kosmetyczny  salony tatuażu	 przestrzeganie zasad higieny  prawidłowa sterylizacja narzędzi
5.	używanie szczoteczki do zębów, cążków itp. wspólnie z nosicielem	 przestrzeganie zasad higieny  istotne zwłaszcza przy organizowaniu fluoryzacji zębów w przedszkolach i szkołach
6.	leki pochodzące z krwi lub z układu nerwowego	 testowanie krwi pod kątem obecności wirusa HIV przed produkcją leku  stosowanie alternatywnych metod produkcji leku - np. otrzymywanie leku metodami inżynierii genetycznej, a nie z ludzkich tkanek Nim zastosowano takie środki ostrożności, wiele osób chorych na hemofilię zaraziło się wirusem, przyjmując leki otrzymywane z ludzkiej krwi.
7.	jeżeli matka jest nosicielką wirusa, istnieje ryzyko zarażenia dziecka (przez łożysko lub podczas porodu)	 przyjmowanie leków hamujących rozwój wirusa radykalnie zwiększa szansę na urodzenie zdrowego dziecka
8.	zarażenie noworodka przez mleko nosicielki wirusa HIV	 kobieta, która jest nosicielką wirusa HIV nie może karmić dziecka piersią, ani oddawać pokarmu do laktarium (banku pokarmu)  w szpitalach w Polsce nie dokarmia się noworodków pokarmem kobiecym, by uniknąć zarażenia

Wirus HIV łatwo ulega zniszczeniu pod wpływem wysuszenia, działania wysokiej temperatury lub środków dezynfekujących. Nie jest przenoszony drogą kropelkową, nie przenoszą go również owady ani zwierzęta domowe. Stężenie wirusa w innych niż wymienione wyżej płynach ciała (np. w ślinie lub pocie) jest niewielkie i nie grozi zakażeniem. Nosiciel HIV nie jest zagrożeniem dla zdrowej osoby. Nie można się zarazić przez podanie ręki, picie z jednego kubka, korzystanie z tych samych urządzeń sanitarnych.
Osoby udzielające pomocy medycznej nosicielowi wirusa HIV muszą unikać bezpośredniego kontaktu z krwią nosiciela. W wypadku pobrudzenia skóry krwią nie należy wycierać skóry, lecz spłukać zabrudzone miejsce dużą ilością wody. Osoba stale zajmująca się nosicielem wirusa (personel medyczny, domownicy) powinna zwracać uwagę na zabezpieczenie drobnych skaleczeń skóry przed kontaktem z płynami ciała nosiciela (np. osłonięcie zadrapań, wrzodów itp. plastrem).

Pierwszy przypadek niedoboru odporności określony jako AIDS opisano w 1980 roku, w Nowym Jorku. Początkowo duża częstotliwość zachorowań na AIDS występowała wśród homoseksualistów, narkomanów oraz osób przyjmujących transfuzje krwi lub leki otrzymywane z krwi. Były to tzw. grupy ryzyka, najbardziej zagrożone wirusem. Takie grupy obserwowano we wszystkich krajach, w których pojawił się AIDS. Jednak infekcja wirusem stopniowo rozszerzyła się na inne grupy ludności. Początkowa obecność grup ryzyka wskazywała na to, że infekcja nie przenosi się drogą kropelkową jak też przez owady.

Test na nosicielstwo wirusa HIV.
Wirus HIV został zidentyfikowany w latach 1983 - 84. Pracowały nad tym równolegle dwa zespoły naukowców - z National Cancer Institute (USA) i z Instytutu Pasteura (Francja). Po zidentyfikowaniu wirusa udało się opracować test sprawdzający obecność we krwi przeciwciał skierowanych przeciwko wirusowi HIV. Pozytywny wynik testu znaczy, że badany człowiek jest nosicielem wirusa HIV. Rezultat negatywny oznacza, że nie stwierdzono występowania przeciwciał. Przeciwciała powstają po pewnym czasie od wtargnięcia wirusa do organizmu - ilość przeciwciał wykrywana przez test może pojawić się nawet po trzech miesiącach. Dlatego negatywny wynik testu nie dowodzi, że badana osoba nie jest zarażona wirusem.

Leczenie chorób wirusowych
Dotychczas nie opracowano satysfakcjonujących leków przeciwko infekcjom wirusowym, ponieważ chemiczna ingerencja w cykl rozwojowy wirusa szkodzi żywym komórkom. Stosowane leki upośledzają replikację kwasu nukleinowego wirusa, zaburzają niestety również replikację DNA w komórce gospodarza. Są to np. stosowane w leczeniu opryszczki oraz AIDS analogi nukleotydów (cegiełek, z których zbudowany jest kwas nukleinowy). Jedyny obiecujący czynnik antywirusowy jest produkowany przez zarażony wirusem organizm. To interferon - nietoksyczne (dla człowieka) białko, produkowane przez niektóre zaatakowane wirusem komórki. Interferon chroni komórki przed infekcją wirusową. Człowiek zarażony jedną chorobą wirusową jest mniej podatny na zarażenie innymi wirusami, ponieważ jego organizm wytworzył interferon. Trwają prace nad zastosowaniem interferonu również w leczeniu nowotworów. Do niedawna badania nad użyciem interferonu były ograniczone z powodu kłopotów z otrzymaniem wystarczających ilości tego białka. Obecnie, dzięki technikom inżynierii genetycznej, istnieje możliwość wyprodukowania interferonu w większych ilościach.
Jedynym efektywnym sposobem zapobiegania infekcjom wirusowym są szczepionki. Skuteczne szczepienie zastosował po raz pierwszy, w 1796 roku, angielski lekarz Edward Jenner. Jenner zaobserwował, że osoby, które zaraziły się od zwierząt niegroźną krowianką, są odporne na ospę prawdziwą. Płyn z krosty zwierzęcia chorego na krowiankę, naniesiony na skórę i wkłuty za pomocą igły, uchronił pacjenta przed ospą.
Szczepienie polega na wprowadzeniu do organizmu bezpiecznej formy wirusa (może to być osłabiony wirus, lub tylko fragment białkowej osłony wirusa), która pobudzi układ odpornościowy do produkcji przeciwciał. Szczepienie daje odporność na kilka, lub kilkanaście lat (stosuje się wtedy doszczepianie), czasami na całe życie. Odporność na zarażenie wynika z tego, że układ odpornościowy szybciej rozpozna i zniszczy wirusa, z którym już wcześniej miał do czynienia.
Antybiotyki nie leczą chorób wirusowych. Przy infekcji wirusowej może dojść do powikłań i do zakażenia bakteryjnego. Aby temu zapobiec, stosuje się czasami profilaktycznie antybiotyki.

"Choroba przechodzi w ostatnią fazę. Monetowi kręci się w głowie i odczuwa krańcowe wyczerpanie. Traci zmysł równowagi bo jego kręgosłup stał się miękki i pozbawiany nerwów. Pokój wiruje wokół Moneta, którego organizm znajduje się w stanie wstrząsu. Chory pochyla się, dotyka głową kolan i łapiąc z jękiem powietrze wyrzuca ustami olbrzymią ilość krwi. Osuwa się na podłogę. Mimo utraty świadomości, dusząc się wymiotuje nadal. Następnie słychać odgłos jakby rozdzieranego prześcieradła - to pękają jelita i z odbytu wypływa krew zmieszana z zawartością jelit. Monet traci swe wnętrzności. Nastąpiło wyniszczenie i wykrwawienie organizmu. Wokół Moneta szybko rozlewa się czerwona kałuża. Po unicestwieniu swojego żywiciela wirus wydostaje się wszystkimi otworami ciała na zewnątrz, szukając nowej ofiary."

Wirus Ebola jest w tej chwili uważany za jeden z najniebezpieczniejszych wirusów znanych ludzkości. Należy on do rodziny filovirus, czyli wirusów nitkowatych. Nazwę tą zawdzięcza swojej budowie - ma on kształt określany mianem "kija pastucha". W tej chwili sklasyfikowana 4 biotypy Eboli: Ebola Zair, Ebola Reston, Ebola Sudan, Ebola Tai, a także do "rodziny" Eboli zaliczany jest wirus Marburg. Nazwy biotypów wzięły się od miejsca pierwszego pojawienia się danego biotypu, czyli odpowiedznio był to Zair, Sudan, Reston w USA, Niemcy i Wybrzeże Kości Słoniowej. Tej ostatni spotykany jest także pod nazwą Ebola Ivory Coast.

Objawy chorobowe w przypadku wszystkich biotypów są w zasadzie podobne - początkowo nic nie wskazuje, żeby człowiek był chory na coś więcej niż zwykłą grypę. Później jednak następują już w organiźmie nieodwracalne zmiany, np. bardzo poważne uszkodzenia wątroby. Wirusy z grupy Eboli wywołują tzw. gorączkę krwotoczną - najczęściej objawom chorobowym towarzyszą krwotoki wewętrzne i zewnętrzne, a w najbardziej ekstremalnych przypadkach dochodzi do wypadków jak np. w przedstawionym powyżej cytacie.

Wirus Ebola niszczy mózg bardziej gruntownie niż wirus Marburg: ofiary wirusa Ebola mają często w ostatnim stadium choroby drgawki, stanowiące objawy dużych napadów padaczki - całe ciało ulega skurczom, ręce i nogi są wyrzucane na zewnątrz, a gałki oczne, niekiedy zakrwawione, przekręcone gdo góry. Drgawki chorego mogą powodować rozmazywanie lub rozbryzgiwanie krwi. Prawdopodobnie jest to jedna ze strategii wirusa Ebola - ostatnie ruch uśmiercanej ofiary, powodujące wzmożone wylewanie się krwi, ułatwiają przeniesienie się wirusowi na nowego gospodarza.

Wirusy Ebola i Marburg rozmnażają się tak szybki i intensywnie, że zakażone komórki stają się blokami upakowanych cząsteczek wirusowych, przypominającymi kryształy. Stanowią one wylęgarnie wirusów, gotowych do opuszczenia komórki. Powstają najpierw w pobliżu środka komórki, a następnie wędrują ku jej powierzchni. Tam kryształ rozpada sie na setki pojedynczych cząestk wirusowych, które prznikają do krwi gospodarza. Cząsteczki te przywierają do komórek oganizmu, wnikają do icjh wnętrz i namnażają się dalej. Wreszcie komórki wszystkich tkanek wypełniają się krystaloidami i coraz więcej cząsteczek wirusowych przenika do krwi, której kropelka może ostatcznie zawierać sto milonów pojedynczych cząsteczek wirusowych.

Po śmierci zwłoki ofiary wirusa ulegają gwałtownemu rozkładowi: narządy wewnętrzne, martwe lub lub częściowo mortwe od kilku dni, znajduą się już w stanie częściowego rozpadu; ciało zostaje niejako stopione. Tkanaka łączna, skóra i narządy, już pełne martwych miejsc, spalone gorączką i uszkodzone przez wstrząs, zaczynają się rozciekać, a płyny pochodzące ze zwłok nasycone są cząstkami wirusa Ebola.

Wirusologia lekarska^{Dionyz Blaskovic Mirosław Kantoch}

Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich Warszawa 1982 rok, wydanie I

"Wirus Ebola jest w mikroskopie elektronowym niemal identyczny z wirusem Marburg. Zawiera on RNA. Ma kształt wydłużony, często nieregularny, skręcony, często występują i formy kształtu pęcherzykowatego (blister-like). Nazwa wirusa prototypowego pochodzi od nazwy rzeki w Zairze.

Wirus replikuje się w hodowlach komórkowych pochodzenia małpiego (Vero); wykrywalny może być metodą immunofluorescencji i mikroskopii elektronowej. Jest patogenny dla świenk morskich, zwłaszcza po powtarzanych pasażach powoduje ich padanie. Wirus w ostrym okresie może być ujawniony w surowicy (ultrawirowanie i badanie w mikroskopie elektronowym). W surowicy chorych występują przeciwciała, które można wykryć za pomocą metody immonuofluorescencji; odczyn wiązania dopełniacza jest mniej przydatny. Dotychczas nie opracowanio zadowalającego odczynu zobojętnienia. Wirus charakteryzuje się wysoką zakaźnością - przenosi się bądź drogą oddechową, bądź przez kontakt bezpośredni. Wymaga to szczególnie rygorystycznbych zasad izolacji chorego i kontaktu lersonelu lekarskiego z chorym. Wszystkie wydzieliny i wydaliny chorego należy traktować jako zakaźne, tak jak w przypadku wirusa Marburg i trzeba je odkażać. światowa Organizacja Zdrowia (1977) opracowała zasady dotyczące odpowiednich pomieszczeń, postępowania personelu lekarskiego, zasad sanitarno - higienicznych, dezynfekcji pomieszczeń, które muszą być przestrzegane. Zakażenie przenosi się z człowieka na człowieka.

Pierwsze zachorowania wystąpiły w roku 1976 w dwóch odległych od siebie o 1000 km okręgach w Afryce: w południowym Sudanie i Zairze. Stwierdzono zakażenia człowiek-człowiek, dochądze do ośmiu "generacji" zakażeń. śmiertelność była niezmiernie wysoka. Według szacunkowych danych w Sudanie na ponad 300 chorych zmarło 151, a w Zairze na 237 osób zmarło 211 (około 90%). Zakażeniu również personel szpitalny, gdzie śmiertelność przekroczyła ponad 50% zakażonych. Liczby te najlepiej świadczą o ciężkości zakażęń i śmiertelnym zagrożeniu. W obu przypadkach pierwotne źródła zakażeń pozostały nie wyjaśnione. Dalsze przypadki były już kontrolowane i dokładnie przeanalizowane.

Rezerwuar zwierzęcy dla tego wirusa nie jest dotąd poznany. Przypuszcza się, że podobnie jak w przypadku wirusa Marburg lub Lassa mogły to być określone gatunki gryzoni. Dotychczasowe badania gryzoni i insektów objęły zbyt małą liczbę gatunków, by dać jednoznaczną odpowiedź.

Objawy kliniczne - Początek zakażenia jest nietypowy. okres inkubacji waha się od 4 do 16 dni, średno około 7. Choroba zaczyna się czołowymi bólami głowy, oczu, bólami w okolicy lędźwiowej. Następnie rozwija się biegunka, bóle brzucha, wymioty, ostre bóle w klatce piersiowej, ostry kaszel. Po kilku dniach występuje charakterystyczna wysypka na plamkowo - grudkowa na twarzy i tułowiu, a potem rozszerza się na ramiona i nogi; po kilku dniach złuszcza się. Twarz chorych (Sudan) była bez wyrazu w końcowym letargu. Duże odwodnienie i wyniszczenie u wszystkich pacjentów.występowały silne objawy krwotoczne; w Zairze poronienia u ciężarnych. Zgony w obu rejonach były poprzedzony poważnymi utratami krwi i objawami ciężkiego wstrząsu; zgona następował na ogół w 8-9 dniu (w granicach 7 do 16 dni). Uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego było poważne, objawiało się też klinicznie - podniecenie, agresywność, parestezje, stany letargiczne. Uszkodzone rónież były śledzina i wątroba. U ozdrowieńców okres rekonwalescencji trwał szereg tygodni i towarzyszyły mupojawiające się niektóre objawy (bóle głowy, w klatce piersiowej, brzuszne).

Diagnostyka laboratoryjna - izolacja wirusa i posługiwanie się wirusem - może być wykonywana tylko w laboratoriach dysponujących orządzeniami o najwyższym standardzie bezpieczeństwa. To samo dotyczy się pobierania surowic i używania ich do serodiagnostycznych odczytów oraz próbek z narządów pobranych z mateiału sekcyjnego od zmarłych.

Do izolacji wirusa przydatne są wymazy z gardła, mocz, krew, zwłaszcza w pierwszym ostrym okresie choroby. Próbki powiiny trafiać tylko do laboratoeiów o wysokich możliwościach, zapewniających całkowite bezpieczeństwo personelu laboratoryjnego. Należy takie laboratorium uprzedzić telefonicznie i zawiadomić WHO. To samo zalecene dotyczy zakażeń wirusem Marburg. Chorzy muszą być umieszczeni w specjalnie wyodrębnionych szpitalach z odpowiednio wyszkolonym personelem. Na temat zakażeń wiruem ebola, a także innych zakażeń, jak wirusami Marburg i Lassa, nasuwają się ogólne uwagi:

Zakażenia te występują w określonych rejonach, jednakże fakt narastających kontaktów i szybkiej komunikacji, a w przypadku wirusa marburg importu małp, oznacza, że zakażenia tymi wirusami mogą być przniesiane na teren innych krajów, w tym europejskich. Oznacza to, że również w krajach europejskich i innych powinny istnieć szpitale z odpowiednimi urządzeniami szpitalno - sanitarnymi, zapewniającymi najwyższy stopień izolacji chorego i wykonania badań w tym badań dagnostycznych.

Oznacza to również, że w wyznaczonych lecznicach winien być odpowienio przeszkolony personel do opieki nad takimi chorymi i wykonywania niezbędnych zabiegów. Zalecenia te powienny być tym bardziej rygorystycznie przestrzegane, że dotychczas nie istnieją szczepionki, które mogłyby być użyte do ochrony osó zagrożonych, w tym personelu lekarsko - pielęgniarskiego i laboratoryjnego."

Wirus to stosunkowo mały patogen zbudowany z jednego typu kwasu nukleinowego (DNA lub RNA, chociaż są wirusy, 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. Kompletna forma wirusa, wirion, jest cząsteczką zawierającą kwas nukleinowy, otoczoną przez białka i niekiedy posiadającą pewne inne komponenty makrocząsteczkowe. Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe czynniki infekcyjne - złożone tylko z RNA wiroidy, wirusoidy oraz białkowe priony. Istnieje kilka hipotez dotyczących pochodzenia wirusów. Według pierwszej, wirusy są patologicznymi czynnymi cząsteczkami makroorganizmu. Przypomina to raka. Komórki rakowe pochodzą z tego samego organizmu, ale mają zupełnie niezależne, patologiczne właściwości i zachowują się jak pasożyty. Niektórzy uważają, że wirusy roślinne mogą powstać wewnątrzkomórkowo, pod działaniem pewnych wewnętrznych bodĄców, wpływających na zaburzenia procesu przemiany materii. Według drugiej hipotezy, wirus jest przedstawicielem pierwotnej, przedkomórkowej postaci życia. Wychodząc z założenia iż wirusy są zaczątkami życia na Ziemi, niektórzy badacze chcieliby je uważać za twory przejściowe między materią martwą a istotami żywymi. Wirusy wykazują pewne analogie do transpozonów. Gdyby transpozon "ubrać" w białkową otoczkę i umożliwić mu przedostawanie się do innych komórek, stałby się wirusem. Ale może być też odwrotnie - transpozony to uwstecznione wirusy, które utraciły otoczki i zdolność atakowania innych komórek. Może też być tak, że nie ma między nimi żadnego związku. Inna koncepcja wywodzi wirusy od pierwotnych, bardzo prostych, ale jednak samodzielnych organizmów. Początkowo miały one korzystać z zasobów otaczającego je środowiska, a w miarę pojawiania się innych, bardziej złożonych komórek, wejść z nimi we współpracę. Efektem tego okazała się utrata samodzielności przez wirusy i przejęcie funkcji związanych z namnażaniem wirionów przez komórki-gospodarzy Replikacja wirusa odbywa się dopiero po wprowadzeniu jego materiału genetycznego do komórki. 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. 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. Poza tym dokonuje się podziału na grupy w zależności od rodzaju infekowanego organizmu: wirusy roślinne, zwierzęce i bakteryjne.

BUDOWA WIRUSÓW

Wiriony cechuje zarówno różnorodność kształtu jak i wielkości. Są one znacznie mniejsze niż komórki (około 28 - 200 nm) a ponadto mają dużo mniejsze genomy. Kwas nukleinowy znajduje się wewnątrz cząsteczki wirionu i otoczony jest przez białkowy "płaszcz" zwany kapsydem, precyzyjnie uformowany z kilku podjednostek białkowych tzw. kapsomerów. Informacja dotycząca formy kapsydu zawarta jest w strukturze kapsomerów, a tworzenie otoczki zachodzi na zasadzie samoskładania. Kompleks otoczki z kwasem nukleinowym zwany nukleokapsydem, często jest dodatkowo otoczony dwuwarstwową błoną lipidową zawierającą glikoproteiny pochodzenia wirusowego oraz lipidy pochodzące z błony komórki gospodarza. Błona wirusa jest pierwszym elementem wchodzącym w interakcje z komórką gospodarza i jej pochodzenie wpływa na sposób infekcji oraz penetracji wirusa wewnątrz komórki. Wewnątrz wirionu mogą znajdować się specyficzne enzymy odgrywające pewną rolę w procesie infekowania komórki gospodarza. Wiele wirusów zawiera własne polimerazy, natomiast retrowirusy posiadają odwrotne transkryptazy. Ponadto w wirusach występują neuroaminidazy, które rozrywając wiązania glikozydowe glikoprotein i glikolipidów ułatwiają wirusom penetrację tkanek zwierzęcych oraz lizozym, który umożliwia wniknięcie wirusów bakteryjnych do komórki oraz powoduje jej lizę.

Rys. 1 - Schemat struktury czterech cząstek wirusowych.

Wirus wścieklizny (a) i HIV (c) mają ściśle przylegające osłonki, wirus herpes simplex (d) ma słabo przylegającą osłonkę, podczas gdy adenowirus (b) nie ma osłonki. Wielkości wirusów: (a) 180 nm, (b) 45 nm, (c) 100 nm, (d) 90 nm. Wirusy posiadają pewną symetrię budowy. Symetria wirusów odnosi się do nukleokapsydu a nie do całego wirusa z błoną. Wyróżniamy dwa podstawowe typy symetrii: * helikalna - podjednostki białkowe są ułożone w heliks (obrazowo można porównać do okrągłej klatki schodowej), którego długość zależy od długości kwasu nukleinowego a szerokość od wielkości i upakowania podjednostek. Przykładem jest tu wirus RNA mozaiki tytoniowej TMV * ikosaedralna - jednostki białkowe tworzą dwudziestościan

Rys. 2 - Schemat symetrii helikalnej i ikosaedralnej.

ZASADY REPRODUKCJI WIRUSA

Podstawowym problemem jaki wirus napotyka na swej drodze w namnażaniu jest wzbudzenie komórki gospodarza do produkcji elementów niezbędnych do wytworzenia następnych cząsteczek wirusa. Pierwszym etapem w tym procesie jest przyłączenie się lub też adsorpcja wirionu na podatnej komórce gospodarza. Następnie zachodzi penetracja, która polega na iniekcji wirionu lub jego kwasu nukleinowego do wnętrza komórki. Początkowa faza replikacji polega na przystosowaniu maszynerii biosyntetycznej komórki gospodarza do syntezy kwasu nukleinowego wirusa. Produkowane są enzymy wirusowe. Kolejnym etapem jest replikacja kwasu nukleinowego wirusa, a następnie synteza podjednostek białkowych otoczki i ich składanie oraz upakowanie kwasu nukleinowego w nowe cząsteczki wirusa i uwolnienie ich z komórki. W genomie wirusa kodowane są niektóre enzymy niezbędne do jego replikacji jednak reszta czyli: systemy zapewniające energię, rybosomy, tRNA (z pewnymi wyjątkami) oraz enzymy aktywujące aminokwasy są dostarczane przez komórkę gospodarza. Pierwszy etap replikacji wirusa charakteryzuje się dużą specyficznością interakcji pomiędzy wirusem a gospodarzem. Cząsteczka wirusa posiada na swojej powierzchni białka, które oddziałują ze specyficznymi elementami powierzchniowymi na komórce zwanymi receptorami. Zwykle pełnią one w komórce normalne funkcje np. białka transportowe czy białka otoczki bakteryjnej lub w przypadku grypy jest to glikoproteina na erytrocytach. Jeśli receptor nie występuje lub jest zmieniony, wirus nie może adsorbować i infekcja nie zajdzie - gospodarz staje się odporny na wirusa, oczywiście dopóki w wirusie nie zajdzie mutacja umożliwiająca mu adsorpcję do zmutowanego receptora. Przyłączanie się wirusa może zachodzić również na niespecyficznej drodze poprzez fagocytozę lub inne procesy endocytozy (powszechne wśród wirusów zwierzęcych i roślinnych).

Rys. 3 - Sposoby wnikania wirusów.

Proces penetracji wirusa do wewnątrz komórki gospodarza zależny jest od charakteru tej komórki, szczególnie od jej struktur powierzchniowych w wyniku czego penetracja zachodzi inaczej w komórkach zwierzęcych pozbawionych ściany komórkowej niż w roślinnych i bakteryjnych. Przykładem skomplikowanego mechanizmu penetracji jest infekcja komórki E. coli bakteriofagiem T4. Wirion T4 posiada strukturę głowową, osadzoną na ogonku, który kończy się zestawem włókien ogonowych. Włókna te jako pierwsze przyłączają się do powierzchni komórki a następnie obkurczają co powoduje zbliżenie się rdzenia ogonka do powierzchni komórki. Enzym wirusowy o charakterze lizozymu powoduje powstanie niewielkiego otworu w ścianie komórkowej, przez który wnika DNA wirusowe. Na tym etapie istnieje jeszcze możliwość usunięcia kwasu nukleinowego wirusa poprzez działanie enzymów restrykcyjnych znajdujących się na terenie komórki. Jednakże wirusy wykształciły pewne mechanizmy, dzięki którym mogą przeciwdziałać temu procesowi - modyfikują kwasy nukleinowe w podobny sposób jak komórki gospodarza lub hamują działanie systemów restrykcyjnych przez specyficzne białka. W celu powstania nowych białek wirusowych muszą zostać utworzone specyficzne mRNA. Synteza mRNA wirusowego zależy od typu wirusa i jego materiału genetycznego. W przypadku gdy informację genetyczną wirusa stanowi RNA możliwe jest kilka rozwiązań dla produkcji mRNA. Gdy mamy do czynienia z wirusem zawierającym jednoniciowe RNA pozytywne (+), oznacza to, że służy ono bezpośrednio jako mRNA. W tym RNA kodowana jest między innymi polimeraza RNA specyficzna dla wirusa. Polimeraza ta początkowo powoduje powstanie negatywnej nici komplementarnej, która następnie służy jako matryca do wytwarzania większej ilości nici pozytywnych. Jeśli natomiast wyjściowym materiałem genetycznym jest jednoniciowe RNA negatywne (-) lub dwuniciowe RNA sytuacja się nieco komplikuje, gdyż nie może ono pełnić bezpośrednio funkcji mRNA. Aby powstało mRNA konieczna jest RNA-zależna polimeraza RNA, która występuje w wirusach i prowadzi do syntezy mRNA. Retrowirusy (wirusy RNA) replikują się dzięki pośrednictwu DNA. Proces kopiowania informacji genetycznej z RNA na DNA jest to odwrotna transkrypcja i zachodzi on pod wpływem enzymu tzw. odwrotnej transkryptazy. Po zainfekowaniu komórki, RNA wirionu kopiowane jest na dsDNA z przejściem przez etap ssDNA. Następnie dsDNA służy jako matryca do syntezy mRNA. Gdy powstanie już mRNA możliwa jest synteza białek wirusowych. Białka te należą do trzech głównych grup: * wczesne białka o charakterze enzymatycznym, niezbędne do replikacji kwasu nukleinowego wirusa, syntetyzowane w niewielkich ilościach * póĄne białka czyli m.in. białka płaszcza wirusowego, białka strukturalne, syntetyzowane w dużych ilościach * białka lityczne, które umożliwiają otworzenie komórki gospodarza i uwolnienie cząsteczek wirusa.

TAKSONOMIA WYBRANYCH RODZIN WIRUSÓW:

• Poxviridae charakterystyka: dsDNA, cząsteczki o kształcie 'cegły', replikacja w cytoplazmie przedstawiciele: wirus ospy krowiej, wirus ospy prawdziwej wywoływane choroby: ospa prawdziwa; wykorzystywane jako wirusy laboratoryjne

• Herpesviridae charakterystyka: dsDNA, ikosaedralny kapsyd otoczony osłonką, często występująca latencja w komórkach gospodarza, replikacja w jądrze komórkowym przedstawiciele: Herpes simplex virus (HSV), Varicella-zoster virus (VZV), wirus cytomegalii, wirus Epsteina-Barr (EB) wywoływane choroby: owrzodzenie naskórka (HSV1) i narządów płciowych (HSV2), ospa wietrzna, półpasiec, pewne typy nowotworów

• Adenoviridae charakterystyka: dsDNA, ikosaedr z wypustkami, bez osłonki, replikacja w jądrze komórkowym przedstawiciele: adenowirusy (wiele typów) wywoływane choroby: zakażenie dróg oddechowych i oczu, wywoływanie raka u zwierząt doświadczalnych

• Poapovaviridae charakterystyka: dsDNA kolisty, 72 kapsomery w kapsydzie, brak osłonki, replikacja w jądrze komórkowym przedstawiciele: ludzkie wirusy brodawczaków (papilloma) wywoływane choroby: brodawki skóry, błon śluzowych, powiązanie z występowaniem raka szyjki macicy

• Hepadnaviridae charakterystyka: jedna kompletna nić DNA o ujemnej polarności z dołączoną cząsteczką białka do końca 5', utworzenie kolistej struktury DNA dzięki obecności niekompletnej nici o dodatniej polarności, cząstki o wymiarach 42 nm mające osłonkę przedstawiciele: wirus zapalenia wątroby typu B wywoływane choroby: żółtaczka zakaĄna

• Paramyxoviridae charakterystyka: ssRNA (-), cząstki mające osłonkę i wypustki przedstawiciele: wirus paragrypy, wirus odry, wirus RSV wywoływane choroby: zakażenia dróg oddechowych, odra, bronchit * Orthomyxoviridae charakterystyka: osiem segmentów ssRNA (-), mające osłonki i wypustki, helikalny nukleokapsyd przedstawiciele: wirus grypy wywoływane choroby: grypa

• Reoviridae charakterystyka: 1012 segmentów dsRNA, ikosaedralne, bez osłonki przedstawiciele: rotawirusy wywoływane choroby: biegunki niemowląt

• Picornaviridae charakterystyka: ssRNA (+), cząstki o kulistej symetrii i wymiarach 22-30 nm, bez osłonki przedstawiciele: poliowirus, wirus Coxsackie, rinowirusy, wirus zapalenia wątroby typy A wywoływane choroby: poliomyelitis, zapalenie mięśnia sercowego, pospolite przeziębienia, żółtaczka zakaĄna

• Togaviridae charakterystyka: ssRNA (+), mające osłonkę, ikosaedralny nukleokapsyd przedstawiciele: wirus różyczki, arbowirusy wywoływane choroby: różyczka, żółta gorączka

• Rhabdoviridae charakterystyka: ssRNA (-), kształt pocisku, mające osłonkę przedstawiciele: wirus wścieklizny wywoływane choroby: wścieklizna

• Retroviridae charakterystyka: ssRNA, mające osłonkę i ikosaedralny kapsyd, wykorzystują w procesie zakażenia odwrotną tranksryptazę do wytworzenia kopii genomowego DNA przedstawiciele: ludzki wirus białaczki limfocytów T typu 1 (HTLV-1), ludzki wirus nabytego niedoboru odporności (HIV) wywoływane choroby: białaczki dojrzałych komórek T, zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS)

CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH TAKSONÓW WIRUSÓW

Wirusy bakteryjne

Istnieje ogromna liczba wirusów bakteryjnych (bakteriofagów), wiele z nich ma skomplikowaną strukturę, tylko niektóre posiadają lipidową otoczkę. Większość badanych wirusów atakuje E. coli lub Salmonella typhimurium.

Bakteriofagi RNA

Najlepiej poznane bakteriofagi RN-owe zawierają jednoniciowe RNA. U Enterobacteriaceae bakteriofagi infekują tylko komórki odgrywające rolę donorów w procesie rekombinacji genetycznej co związane jest z występowaniem na tych komórkach specyficznych pili, będących jednocześnie receptorami dla cząsteczek tych wirusów. Bakteriofagi te, są niewielkie (ok. 26 nm) i mają symetrię ikosaedralną. Niektóre genomy tych bakteriofagów zostały już poznane np. MS2 ma genom o długości 3569 nukleotydów, nić RNA (+), która działa bezpośrednio jako mRNA. W komórce gospodarza mRNA wchodzi do rybosomu i produkowane są cztery typy białek: dojrzałości, odpowiedzialne za lizę, strukturalne do budowy płaszcza oraz replikaza RNA (kombinacja polipeptydów wirusa i gospodarza). Ciekawostką jest, że gen białka odpowiedzialnego za lizę komórki gospodarza nachodzi zarówno na gen białka płaszczowego jak i na gen replikazy, co w rezultacie powoduje, że rozpoczęcie translacji tego genu jest niemożliwe dopóki nie powstanie odpowiednia ilość białka płaszczowego.

Ikosaedralne bakteriofagi ssDNA

Bakteriofagi ssDNA mają genom w formie zamkniętego koła o średnicy ok. 25 nm, płaszcz zbudowany z pojedynczego białka w 60 kopiach, do którego dołączone są inne białka tworzące strukturę szpikulcopodobną. Bakteriofagi te, w przeciwieństwie do poprzednich, podczas replikacji korzystają głównie z maszynerii komórkowej i posiadają we własnym genomie jedynie podstawowe informacje dotyczące białek kapsydowych, szpikulcowych czy powodujących lizę komórki bakteryjnej.

Bakteriofagi dsDNA

Wiele wirusów zawiera materiał genetyczny w postaci podwójnej nici DNA. Były to pierwsze odkryte wirusy bakteryjne i są one bardzo intensywnie badane. Największe i najbardziej skomplikowane fagi zarówno pod względem struktury jak i replikacji należą do tzw. grupy fagów T-parzystych. Przykładowym fagiem z tej grupy jest T4, mający ikosaedralną główkę wydłużoną przez dodatkowe białka oraz zróżnicowany strukturalnie ogonek. W genomie T4 znajduje się nietypowy nukleotyd 5-hydroksymetylocytozyna (dodatkowo glukozylowany) zamiast cytozyny, który powoduje że dane DNA jest odporne na restrykcyjne endonukleazy bakteryjne. DNA T4 występuje w formie liniowej jednak jego mapa genetyczna przedstawiana jest w formie kołowej. Geny fagaT4 kodują dwie podstawowe grupy białek; wczesne, czyli enzymy zaangażowane w proces replikacji i transkrypcji, oraz póĄne czyli białka strukturalne główki i ogonka, a także enzymy uwalniające faga z komórki. Fag T4 korzysta w trakcie syntezy z polimerazy RNA występującej w komórce bakteryjnej. Formowanie główki i ogonka zachodzi niezależnie, DNA zostaje upakowane w główce następnie przyłącza się ogonek i fag gotowy jest do opuszczenia komórki. Liza ściany komórkowej bakterii zachodzi pod wpływem lizozymu, który atakuje peptydoglikany komórkowe. Cały proces może trwać około 25 minut.

Wirusy łagodne

Większość wirusów bakteryjnych przechodzi cykl lityczny prowadzący do zabicia komórki bakteryjnej. Jednakże jest wiele wirusów, które pomimo możliwości zabicia komórki wybierają drogę lizogeniczną czyli łagodną kiedy to większość genów faga nie ulega ekspresji a genom fagowy wbudowany do bakteryjnego ulega synchronicznej replikacji i wraz z podziałami komórkowymi jest przekazywany następnym pokoleniom bakterii. Koniecznie Bakteria zainfekowana wirusem w łagodnej postaci jest odporna na następne ataki nowych cząsteczek tego wirusa. Wirusy łagodne istnieją w komórkach zazwyczaj w formie zwanej prowirusem. Prowirus posiada taką samą informację genetyczną jak wirus. Jednak jest ona zablokowana przez specjalny fagowy represor i nie ulega ekspresji. Ta sytuacja może ulec zmianie pod wpływem specyficznych czynników (np. promieniowanie X, UV) powodujących inaktywację represora - indukcja lizogeniczna. Wirus łagodny może istnieć w dwóch formach zależnych od warunków. Czasem jako niezależna jednostka, kontrolująca swoją replikację (cykl lityczny), lub jako DNA wintegrowane w materiał genetyczny komórki gospodarza (cykl łagodny - lizogeniczny).

Rys. 4 - Cykl życiowy faga litycznego.

Rys. 5 - Cykl życiowy faga lizogenicznego.

Wirusy zwierzęce

Wirusy zwierzęce posiadają materiał geneyczny zarówno w formie RNA jak i DNA. Jedną z ważniejszych grup wirusów zwierzęcych są retrowirusy, gdyż powodują one choroby bardzo groĄne dla człowieka (AIDS). Wirusy dzieli się na różne grupy w zależności od typu kwasu nukleinowego, obecności otoczki i niekiedy według stosowanego modelu replikacyjnego. Wirusowa infekcja komórki zwierzęcej może mieć rożne efekty. Wirus może spowodować rozpadnięcie się komórki, trwałą infekcję z powolnym uwalnianiem cząsteczek wirusa lub infekcję utajoną kiedy to symptomy pojawiają się ze znacznym opóĄnieniem w stosunku do czasu infekcji. Ponadto wirusy mogą powodować powstawanie nowotworów.

Wirusy zwierzęce RNA (+)

Do tej grupy wirusów należą: wirus polio, hepatitis A, wirusy przeziębieniowe. W małych wirusach RNA takich jak polio, RNA działa bezpośrednio jako pojedyncze mRNA korzystając z translacyjnej maszynerii komórkowej produkuje pojedynczą długą poliproteinę, która następnie zostaje pocięta na liczne małe białka niezbędne w procesie powielania kwasu nukleinowego (polimeraza RNA) oraz powstania nowej cząsteczki wirusa (np. białka strukturalne). Synteza białek komórkowych zostaje zahamowana.

Wirusy zwierzęce RNA (-)

W tych wirusach RNA nie odgrywa bezpośrednio roli mRNA. Najpierw jest ono kopiowane przez RNA-zależną polimerazę RNA pochodzenia wirusowego dzięki czemu powstaje mRNA następnie wykorzystywane do syntezy białek wirusowych, które prowadzą do replikacji genomu wirusowego i powstania nowych cząsteczek wirusa. Przykładem wirusa tego typu jest ludzki wirus grypy, ponadto rhabdowirusy.

Wirusy zwierzęce dsDNA

Wśród wirusów DN-owych można wyróżnić cztery główne rodziny; papovawirusy, wirusy herpes, pox i adenowirusy. Spośród nich wszystkie poza wirusami pox przechodzą replikację w jądrze komórkowym, natomiast pox nietypowo powiela się w cytoplazmie. Niektóre wirusy z grupy papovawirusów mają zdolność do indukowania transformacji nowotworowej komórek gospodarza. Gdy wirus tego typu infekuje komórkę, mogą zajść dwa typy replikacji w zależności od komórki. W komórkach pierwszego typu infekcja wirusa polega na tworzeniu nowych wirionów i lizie komórki gospodarza. W drugim typie komórek nie dochodzi do wielokrotnego powielenia wirionu, lecz DNA wirusowe integruje w genomie niektórych komórek prowadząc do genetycznej modyfikacji, która w konsekwencji może spowodować transformację komórki i brak zahamowania jej wzrostu. Przykładem takiego wirusa jest SV40 posiadający zdolność do indukowania nowotworów w komórkach zwierzęcych. Wirusy herpes są dużą grupą dsDNA wirusów powodujących wiele chorób u zwierząt i człowieka (np. ospę wietrzną), mają zdolność do pozostawania w formie utajonej w komórkach gospodarza, niektóre mogą prowadzić do transformacji nowotworowej (np. wirus Epsteina-Barr). Najbardziej skomplikowane i największe wirusy zwierzęce należą do grupy wirusów pox. Unikatową właściwością tych wirusów jest zdolność do przeprowadzania replikacji DNA na terenie cytoplazmy komórki gospodarza. Do tej grupy należy wirus ospy, który jako pierwszy został szczegółowo zbadany, oraz wirus krowianki (cowpox), który powoduje bardzo łagodną i niegroĄną infekcję w komórkach ludzkich. Wirus krowianki służy jako szczepionka przeciw ospie prawdziwej oraz jest używany w eksperymentach genetycznych do wprowadzania obcych genów do komórek zwierzęcych i ludzkich. Adenowirusy zostały po raz pierwszy wyizolowane z migdałków, powodują one łagodne infekcje dróg oddechowych i występują często w zdrowych osobnikach.

Retrowirusy

Jedną z najbardziej skomplikowanych i niewątpliwie najciekawszych grup wirusów zwierzęcych są retrowirusy. Przyczyn, dla których znajdują się one w centrum zainteresowania jest wiele. Po pierwsze, to one zostały początkowo zidentyfikowane jako czynniki indukujące powstawanie nowotworów. Po drugie, jeden z retrowirusów jest przyczyną jednej z najgroĄniejszych i najbardziej kontrowersyjnych współcześnie chorób czyli AIDS. Ponadto mogą one specyficznie wintegrowywać w genom komórki gospodarza przez pośrednią formę jaką jest tu DNA. Proces ten jest badany pod kątem wprowadzania obcych genów do komórek w terapii genowej. Poza tym retrowirusy posiadają enzym - odwrotną transkryptazę, która stosując RNA jako matrycę kopiuje informacje genetyczną z RNA na DNA. Enzym ten jest powszechnie stosowany w inżynierii genetycznej. Należy tutaj zaznaczyć, że odwrotna transkryptaza nie jest "narzędziem" zarezerwowanym wyłącznie dla retrowirusów - posiadają ją także retrotranspozony u Eukaryota czy E. coli. Retrowirusy posiadają otoczkę o nieokreślonej symetrii. Genom retrowirusów ma bardzo nietypową budowę. Składa się on z dwóch jednakowych pojedynczych nici RNA (+) , połączonych wiązaniami wodorowymi poprzez parowanie nukleotydów ze specyficznymi cząsteczkami tRNA. Ogólnie proces replikacji retrowirusów zachodzi w kilku etapach. Na początku wirus dostaje się do komórki, następnie jedna z nici RNA jest odwrotnie transkrybowana w ssDNA które zostaje przekształcone w liniowe dsDNA przez odwrotną transkryptazę. Kolejnym etapem jest wintegrowanie powstałego dsDNA retrowirusa w genom komórki gospodarza. Potem zachodzi transkrypcja DNA wirusowego, powstaje mRNA i "potomne" wirusowe RNA, które zostaje upakowane w kapsydzie na terenie cytoplazmy. W końcu nowe cząsteczki wirusa są odcinane z błony cytoplazmatycznej i uwalniane z komórki. Pierwszym etapem po wejściu wirusa do komórki jest transkrypcja RNA na DNA przy zastosowaniu odwrotnej transkryptazy. Enzym ten wykazuje kilka rodzajów aktywności; synteza DNA z wykorzystaniem RNA jako matrycy (odwrotna transkryptaza), synteza DNA z wykorzystaniem DNA jako matrycy (polimeraza DNA) oraz degradowanie nici RNA w hybrydzie RNA-DNA. Jak wszystkie polimerazy DNA enzym ten wymaga primeru do syntezy DNA. W reakcji przeprowadzanej przez odwrotną transkryptazę primerem jest specyficzne tRNA komórkowe. Rodzaj użytego tRNA jest związany z typem wirusa. W celu skopiowania pozostałej większości RNA stosowany jest inny mechanizm. Najpierw usuwane jest RNA już skopiowane przez RT (reverse transcriptase - odwrotna transkryptaza) dzięki jej aktywności rybonukleazowej co powoduje pozostawienie małego odcinka jednoniciowego DNA komplementarnego do 3' końca RNA. Ten odcinek DNA jest transferowany na drugą stronę nici RNA i hybrydyzuje z 3' końcem i następnie dokończona zostaje synteza DNA(-) na matrycy RNA. Działanie RT jako rybonukleazy prowadzi do usunięcia RNA z wyjątkiem małego fragmentu, który zostaje użyty jako primer do syntezy pozytywnej nici DNA. Ostatecznie zostaje utworzona dsDNA z LTR (long terminal repeats) na obu końcach. LTR zawierają silne promotory transkrypcji i biorą udział w procesie integracji, który może zajść w dowolnym punkcie DNA komórkowego. Wintegrowany fragment wirusa nazywany jest prowirusem i staje się stabilnym elementem genetycznym. Prowirusowe DNA jest transkrybowane przez komórkową RNA polimerazę w RNA które zostaje opatrzone ogonem poly(A) i czapeczką cap, a następnie może zostać upakowane w cząsteczki wirusa lub może ulec translacji w białka wirusowe.

Słowniczek:

• Wirus - bardzo ogólne określenie, można go używać we wszystkich etapach replikacji wirusa. * Wirion - pełna cząsteczka wirusa.

• 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 cząsteczkę białka, powodują choroby układu nerwowego zwierząt (m.in. owiec i bydła) oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba). Proces replikacji cząsteczek infekcyjnych białek nie jest znany. Najprawdopodobniej białko będące prionem jest przekształconą formą białka komórkowego, a nowe priony powstają w wyniku oddziaływania prionów już istniejących na "normalne" cząsteczki białka w komórkach docelowych; pod wpływem prionów białka te miałyby przybierać postać prionów.

• 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.

---