Вірус грипу А

Вірус грипу А – це віріон, що має сферичну форму та діаметр 80-120 нм, його молекулярна маса становить 250 мД. Геном вірусу представлений одноланцюговою фрагментованою (8 фрагментів) негативною РНК із загальною молекулярною масою 5 мД. Тип симетрії нуклеокапсиду – спіральний. Вірус грипу має суперкапсид (мембрану), що містить два глікопротеїни – гемаглютинін та нейрамінідазу, які виступають над мембраною у вигляді різноманітних шипів. Гемаглютинін має тримерну структуру з молекулярною масою 225 кДа; молекулярна маса кожного мономеру становить 75 кДа. Мономер складається з меншої субодиниці з молекулярною масою 25 кДа (HA2) та більшої з молекулярною масою 50 кДа (HA1).

Основні функції гемаглютиніну:

• розпізнає клітинний рецептор – мукопептид, що містить N-ацетилнейрамінову (сіалову) кислоту;
• забезпечує злиття мембрани віріона з клітинною мембраною та мембранами її лізосом, тобто відповідає за проникнення віріона в клітину;
• визначає пандемічний характер вірусу (зміни гемаглютиніну є причиною пандемій, його мінливість – причиною епідемій грипу);
• має найбільші захисні властивості, відповідальні за формування імунітету.

Віруси грипу А людини, ссавців та птахів, 13 типів гемаглютиніну, що відрізняються антигеном, були ідентифіковані та їм була присвоєна послідовна нумерація (від H1 до H13).

Нейрамінідаза (N) – це тетрамер з молекулярною масою 200-250 кДа, кожен мономер має молекулярну масу 50-60 кДа. Її функції:

• забезпечення поширення віріонів шляхом відщеплення нейрамінової кислоти від щойно синтезованих віріонів та клітинної мембрани;
• разом з гемаглютиніном, визначення пандемічних та епідемічних властивостей вірусу.

Було виявлено, що вірус грипу А має 10 різних варіантів нейрамінідази (N1-N10).

Нуклеокапсид віріона складається з 8 фрагментів вРНК та капсидних білків, що утворюють спіральний ланцюг. На 3'-кінцях усіх 8 фрагментів вРНК розташовані ідентичні послідовності з 12 нуклеотидів. 5'-кінці кожного фрагмента також мають ідентичні послідовності з 13 нуклеотидів. 5'- та 3'-кінці частково комплементарні один одному. Ця обставина, очевидно, дозволяє регулювати транскрипцію та реплікацію фрагментів. Кожен з фрагментів транскрибується та реплікується незалежно. З кожним з них щільно пов'язані чотири капсидні білки: нуклеопротеїн (NP), який відіграє структурну та регуляторну роль; білок PB1 - транскриптаза; PB2 - ендонуклеаза та PA - репліказа. Білки PB1 та PB2 мають основні (лужні) властивості, а PA - кислотні. Білки PB1, PB2 та PA утворюють полімер. Нуклеокапсид оточений матриксним білком (білком M1), який відіграє провідну роль у морфогенезі віріона та захищає РНК віріона. Білки M2 (кодуються однією з рамок зчитування 7-го фрагмента), NS1 та NS2 (кодуються восьмим фрагментом vRNA, який, як і сьомий фрагмент vRNA, має дві рамки зчитування) синтезуються під час розмноження вірусу, але не входять до його структури.

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

Життєвий цикл вірусу грипу А

Вірус грипу абсорбується на клітинну мембрану шляхом взаємодії його гемаглютиніну з мукопептидом. Потім вірус потрапляє в клітину одним із двох механізмів:

• злиття мембрани віріона з клітинною мембраною або
• по дорозі: покрита ямка - покритий міхур - ендосома - лізосома - злиття мембрани віріона з мембраною лізосоми - вивільнення нуклеокапсиду в цитозоль клітини.

Другий етап «роздягання» віріона (руйнування матричного білка) відбувається на шляху до ядра. Особливість життєвого циклу вірусу грипу полягає в тому, що для транскрипції його вРНК потрібен праймер. Річ у тім, що сам вірус не може синтезувати «кеп» – спеціальну ділянку на 5'-кінці мРНК, що складається з метильованого гуаніну та 10-13 сусідніх нуклеотидів, яка необхідна для розпізнавання мРНК рибосомою. Тому за допомогою свого білка PB2 він відкушує кеп від клітинної мРНК, і оскільки синтез мРНК у клітинах відбувається лише в ядрі, вірусна РНК спочатку повинна проникнути в ядро. Вона проникає в нього у вигляді рибонуклеопротеїну, що складається з 8 фрагментів РНК, пов'язаних з білками NP, PB1, PB2 та PA. Тепер життя клітини повністю підпорядковане інтересам вірусу, його розмноженню.

Функція транскрипції

У ядрі на вРНК синтезуються три типи вірусспецифічних РНК: 1) позитивна комплементарна РНК (мРНК), що використовуються як шаблони для синтезу вірусних білків; вони містять кеп на 5'-кінці, відщеплений від 5'-кінця клітинної мРНК, та полі-А-послідовність на 3'-кінці; 2) повнорозмірна комплементарна РНК (кРНК), яка служить шаблоном для синтезу віріонної РНК (вРНК); кеп на 5'-кінці кРНК відсутній, а полі-А-послідовність відсутня на 3'-кінці; 3) негативна віріонна РНК (вРНК), що є геномом для щойно синтезованих віріонів.

Безпосередньо, ще до завершення синтезу, вРНК та кРНК асоціюються з капсидними білками, які потрапляють у ядро з цитозолю. Однак до складу віріонів входять лише рибонуклеопротеїни, асоційовані з вРНК. Рибонуклеопротеїни, що містять кРНК, не тільки не входять до складу віріонів, але й навіть не залишають ядро клітини. Вірусні мРНК потрапляють у цитозоль, де транслюються. Новосинтезовані молекули вРНК мігрують з ядра в цитозоль після асоціації з капсидними білками.

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

Особливості трансляції вірусних білків

Білки NP, PB1, PB2, PA та M синтезуються на вільних полірибосомах. Білки NP, PB1, PB2 та PA після синтезу з цитозолю повертаються до ядра, де зв'язуються з новосинтезованою вРНК, а потім повертаються до цитозолю у вигляді нуклеокапсиду. Після синтезу матриксний білок переміщується до внутрішньої поверхні клітинної мембрани, витісняючи з неї клітинні білки в цій області. Білки H та N синтезуються на рибосомах, пов'язаних з мембранами ендоплазматичного ретикулуму, транспортуються по них, зазнаючи глікозилювання, та встановлюються на зовнішній поверхні клітинної мембрани, утворюючи шипи якраз навпроти білка M, розташованого на її внутрішній поверхні. Білок H зазнає розрізання на HA1 та HA2 під час процесингу.

Заключний етап морфогенезу віріона контролюється білком М. З ним взаємодіє нуклеокапсид; проходячи через клітинну мембрану, він покривається спочатку білком М, а потім клітинним ліпідним шаром та суперкапсидними глікопротеїнами H та N. Життєвий цикл вірусу триває 6-8 годин і завершується брунькуванням новосинтезованих віріонів, які здатні атакувати інші клітини тканини.

Вірус не дуже стійкий у зовнішньому середовищі. Він легко руйнується при нагріванні (при 56 °C протягом 5-10 хвилин), під впливом сонячного та ультрафіолетового випромінювання, а також легко нейтралізується дезінфікуючими засобами.

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

Патогенез та симптоми грипу А

Інкубаційний період грипу короткий – 1-2 дні. Вірус розмножується в епітеліальних клітинах слизової оболонки дихальних шляхів, переважно локалізуючись у трахеї, що клінічно проявляється як сухий, болісний кашель з болем по ходу трахеї. Продукти розпаду уражених клітин потрапляють у кров, викликаючи сильну інтоксикацію та підвищення температури тіла до 38-39°C. Підвищена проникність судин внаслідок пошкодження ендотеліальних клітин може спричинити патологічні зміни в різних органах: точкові крововиливи в трахею, бронхи, а іноді й набряк мозку з летальним результатом. Вірус грипу має гнітючу дію на кровотворення та імунну систему. Все це може призвести до вторинних вірусних та бактеріальних інфекцій, які ускладнюють перебіг захворювання.

Постінфекційний імунітет

Попередні уявлення про те, що після грипу залишається слабкий і короткочасний імунітет, були спростовані після повернення вірусу H1N1 у 1977 році. Цей вірус викликав захворювання переважно у людей віком до 20 років, тобто у тих, хто не хворів на нього до 1957 року. Отже, постінфекційний імунітет досить інтенсивний і тривалий, але має виражений типоспецифічний характер.

Основна роль у формуванні набутого імунітету належить віруснейтралізуючим антитілам, що блокують гемаглютинін та нейрамінідазу, а також секреторним імуноглобулінам IgA.

Епідеміологія грипу А

Джерелом інфекції є людина, хвора людина або носій, рідше тварини (свійські та дикі птахи, свині). Зараження від людей відбувається повітряно-крапельним шляхом, інкубаційний період дуже короткий (1-2 дні), тому епідемія поширюється дуже швидко і може перерости в пандемію за відсутності колективного імунітету. Імунітет є основним регулятором епідемій грипу. Зі зростанням колективного імунітету епідемія йде на спад. Водночас, завдяки формуванню імунітету, відбираються штами вірусу зі зміненою антигенною структурою, насамперед гемаглютинін та нейрамінідаза; ці віруси продовжують викликати спалахи, доки не з'являться антитіла до них. Такий антигенний дрейф підтримує безперервність епідемії. Однак у вірусу грипу А виявлено іншу форму мінливості, яка називається шифтом. Вона пов'язана з повною зміною одного типу гемаглютиніну (рідше - та нейрамінідази) на інший.

Усі пандемії грипу були спричинені вірусами грипу А, які зазнали зміни. Пандемію 1918 року спричинив вірус із фенотипом H1N1 (померло близько 20 мільйонів людей), пандемію 1957 року – вірус H3N2 (захворіло більше половини населення світу), а пандемію 1968 року – вірус H3N2.

Для пояснення причин різкої зміни типів вірусів грипу А було запропоновано дві основні гіпотези. Згідно з гіпотезою А. А. Смородинцева, вірус, який вичерпав свої епідемічні можливості, не зникає, а продовжує циркулювати в групі без помітних спалахів або тривалий час зберігається в організмі людини. Через 10-20 років, коли з'являється нове покоління людей, які не мають імунітету до цього вірусу, він стає причиною нових епідемій. Ця гіпотеза підтверджується тим фактом, що вірус грипу А з фенотипом H1N1, який зник у 1957 році, коли його замінив вірус h3N2, знову з'явився після 20-річної відсутності у 1977 році.

Згідно з іншою гіпотезою, розробленою та підтриманою багатьма авторами, нові типи вірусу грипу А виникають в результаті реасоціації геномів між вірусами грипу людини та птахів, між вірусами грипу птахів, між вірусами грипу птахів та ссавців (свиней), чому сприяє сегментарна структура вірусного геному (8 фрагментів).

Таким чином, вірус грипу А має два способи зміни свого геному.

Точкові мутації, що спричиняють антигенний дрейф. Вони в першу чергу впливають на гени гемаглютиніну та нейрамінідази, особливо у вірусі H3N2. Через це вірус H3N2 спричинив 8 епідемій між 1982 і 1998 роками та залишається епідемічно значущим донині.

Реасоціація генів між вірусами грипу людини та вірусами пташиного та свинячого грипу. Вважається, що реасоціація геномів вірусу грипу А з геномами вірусів пташиного та свинячого грипу є основною причиною появи пандемічних варіантів цього вірусу. Антигенний дрейф дозволяє вірусу подолати існуючий імунітет у людей. Антигенний зсув створює нову епідемічну ситуацію: більшість людей не мають імунітету до нового вірусу, і виникає пандемія грипу. Можливість такої реасоціації геномів вірусу грипу А була доведена експериментально.

Встановлено, що епідемії грипу у людей викликаються вірусами типу А лише 3 або 4 фенотипів: H1N1 (H0N1); h3N2; H3N2.

Однак, курячий (пташиний) вірус також становить значну загрозу для людини. Спалахи курячого грипу спостерігалися неодноразово, зокрема, курячий вірус H5N1 спричинив мільйонну епізоотію серед свійських та диких птахів зі смертністю 80-90%. Люди також заражалися від курей; у 1997 році від курей заразилося 18 осіб, третина з яких померла. Особливо великий спалах спостерігався у січні-березні 2004 року. Він охопив майже всі країни Південно-Східної Азії та один зі штатів США та завдав величезної економічної шкоди. Від курей заразилося та померло 22 особи. Для ліквідації цього спалаху було вжито найсуворіших та рішучих заходів: суворий карантин, ліквідація всієї птиці у всіх осередках, госпіталізація та ізоляція хворих та всіх людей з підвищеною температурою, а також осіб, які контактували з хворими, заборона на імпорт курячого м'яса з вищезазначених країн, суворий медичний та ветеринарний нагляд за всіма пасажирами та транспортними засобами, що прибувають з цих країн. Широке поширення грипу серед людей не відбулося через відсутність реасоціації геному вірусу пташиного грипу з геномом вірусу грипу людини. Однак небезпека такої реасоціації залишається реальною. Це може призвести до появи нового небезпечного пандемічного вірусу грипу людини.

У назвах виявлених штамів вірусів грипу вказано серотип вірусу (A, B, C), вид хазяїна (якщо це не людина), місце виділення, номер штаму, рік його виділення (останні 2 цифри) та фенотип (у дужках). Наприклад: «A/Singapore/1/57 (h3N2), A/duck/USSR/695/76 (H3N2)».

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

Лабораторна діагностика грипу А

Матеріалом для дослідження є виділення з носоглотки, які отримують або шляхом промивання, або за допомогою ватно-марлевих тампонів, та кров. Використовуються такі діагностичні методи:

• Вірусологічний – інфікування курячих ембріонів, культур клітин нирок зелених мавп (Vero) та собак (MDSC). Клітинні культури особливо ефективні для виділення вірусів A (H3N2) та B.
• Серологічний – виявлення специфічних антитіл та підвищення їх титру (у парних сироватках) за допомогою РТГА, РСК та імуноферментного аналізу.
• Як прискорений діагностичний метод використовується метод імунофлуоресценції, який дозволяє швидко виявити вірусний антиген у мазках зі слизової оболонки носа або в тампонах з носоглотки пацієнтів.
• Для виявлення та ідентифікації вірусу (вірусних антигенів) було запропоновано методи РНК-зондування та ПЛР.

Лікування грипу А

Лікування грипу А, яке слід розпочинати якомога раніше, а також профілактика грипу та інших вірусних ГРЗ, базується на застосуванні дибазолу, інтерферону та його індукторів аміксину та арбідолу за спеціальними схемами, а для лікування та профілактики грипу у дітей старше 1 року – альгірему (ремантадину) за спеціальними схемами.

Специфічна профілактика грипу А

Щороку сотні мільйонів людей у світі хворіють на грип, який завдає величезної шкоди здоров'ю населення та економіці кожної країни. Єдиним надійним засобом боротьби з ним є створення колективного імунітету. Для цієї мети запропоновано та використовуються такі види вакцин:

1. жити з ослабленого вірусу;
2. знищив цілий віріон;
3. субвіріонна вакцина (з розщеплених віріонів);
4. субодиниця – вакцина, що містить лише гемаглютинін та нейрамінідазу.

У нашій країні створена та використовується тривалентна полімер-субодинична вакцина («грипол»), в якій стерильний кон'югат поверхневих білків вірусів А та В пов'язаний зі сополімером поліоксидонію (імуностимулятор).

Дітей від 6 місяців до 12 років, згідно з рекомендаціями ВООЗ, слід вакцинувати лише субодиничною вакциною як найменш реактогенною та токсичною.

Головною проблемою підвищення ефективності вакцин проти грипу є забезпечення їхньої специфічності проти поточного вірусу, тобто варіанта вірусу, який спричинив епідемію. Іншими словами, вакцина повинна містити специфічні антигени поточного вірусу. Основним способом покращення якості вакцини є використання найконсервативніших епітопів, спільних для всіх варіантів антигену вірусу А, які мають максимальну імуногенність.