Грипен вирус А

Грипният вирус А е вирион със сферична форма и диаметър 80-120 nm, молекулното му тегло е 250 MD. Геномът на вируса е представен от едноверижна фрагментирана (8 фрагмента) отрицателна РНК с общо молекулно тегло 5 MD. Типът симетрия на нуклеокапсида е спирална. Грипният вирус има суперкапсид (мембрана), съдържащ два гликопротеина - хемаглутинин и невраминидаза, които стърчат над мембраната под формата на различни шипове. Хемаглутининът има тримерна структура с молекулно тегло 225 kD; молекулното тегло на всеки мономер е 75 kD. Мономерът се състои от по-малка субединица с молекулно тегло 25 kD (HA2) и по-голяма с молекулно тегло 50 kD (HA1).

Основните функции на хемаглутинина:

• разпознава клетъчен рецептор - мукопептид, съдържащ N-ацетилневраминова (сиалова) киселина;
• осигурява сливането на вирионната мембрана с клетъчната мембрана и мембраните на нейните лизозоми, т.е. е отговорен за проникването на вириона в клетката;
• определя пандемичния характер на вируса (промените в хемаглутинина са причина за пандемии, неговата вариабилност е причина за грипни епидемии);
• притежава най-големи защитни свойства, като е отговорен за формирането на имунитет.

Вируси на грип А при хора, бозайници и птици, 13 вида хемаглутинин, различаващи се по антиген, са идентифицирани и са номерирани по последователност (от H1 до H13).

Невраминидазата (N) е тетрамер с молекулно тегло 200-250 kDa, като всеки мономер има молекулно тегло 50-60 kDa. Нейните функции са:

• осигуряване на разпространението на вириони чрез разцепване на невраминова киселина от новосинтезирани вириони и клетъчната мембрана;
• заедно с хемаглутинин, определяне на пандемичните и епидемичните свойства на вируса.

Установено е, че вирусът на грип А има 10 различни варианта на невраминидаза (N1-N10).

Нуклеокапсидът на вириона се състои от 8 фрагмента от vRNA и капсидни протеини, които образуват спирална верига. В 3' краищата на всички 8 vRNA фрагмента има идентични последователности от 12 нуклеотида. 5' краищата на всеки фрагмент също имат идентични последователности от 13 нуклеотида. 5' и 3' краищата са частично комплементарни един към друг. Това обстоятелство очевидно позволява регулирането на транскрипцията и репликацията на фрагментите. Всеки от фрагментите се транскрибира и репликира независимо. Четири капсидни протеина са тясно свързани с всеки от тях: нуклеопротеин (NP), който играе структурна и регулаторна роля; протеин PB1 - транскриптаза; PB2 - ендонуклеаза и PA - репликаза. Протеините PB1 и PB2 имат основни (алкални) свойства, а PA - киселинни. Протеините PB1, PB2 и PA образуват полимер. Нуклеокапсидът е заобиколен от матричен протеин (M1 протеин), който играе водеща роля в морфогенезата на вириона и защитава вирионната РНК. Протеините M2 (кодирани от една от рамките за четене на 7-ия фрагмент), NS1 и NS2 (кодирани от осмия фрагмент на vRNA, който подобно на седмия фрагмент на vRNA има две рамки за четене) се синтезират по време на размножаването на вируса, но не са включени в неговата структура.

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

Жизнен цикъл на вируса на грип А

Грипният вирус се абсорбира върху клетъчната мембрана чрез взаимодействието на неговия хемаглутинин с мукопептида. След това вирусът навлиза в клетката по един от два механизма:

• сливане на вирионната мембрана с клетъчната мембрана или
• по пътя: покрита ямка - покрита везикула - ендозома - лизозома - сливане на вирионната мембрана с лизозомната мембрана - освобождаване на нуклеокапсида в клетъчния цитозол.

Вторият етап на „събличане“ на вириона (разрушаване на матричния протеин) се случва по пътя към ядрото. Особеността на жизнения цикъл на грипния вирус е, че за транскрипцията на неговата vRNA е необходим праймер. Факт е, че самият вирус не може да синтезира „капачка“ - специален регион в 5'-края на mRNA, състоящ се от метилиран гуанин и 10-13 съседни нуклеотида, който е необходим за разпознаването на mRNA от рибозомата. Следователно, с помощта на своя протеин PB2, той отхапва капачката от клетъчната mRNA и тъй като синтезът на mRNA в клетките се случва само в ядрото, вирусната РНК първо трябва да проникне в ядрото. Тя прониква в него под формата на рибонуклеопротеин, състоящ се от 8 RNA фрагмента, свързани с протеините NP, PB1, PB2 и PA. Сега животът на клетката е изцяло подчинен на интересите на вируса, неговото размножаване.

Функция за транскрипция

В ядрото върху vRNA се синтезират три вида вирус-специфична РНК: 1) положителна комплементарна РНК (mRNA), използвана като шаблони за синтеза на вирусни протеини; те съдържат капачка в 5' края, отцепена от 5' края на клетъчната mRNA, и поли-A последователност в 3' края; 2) пълноразмерна комплементарна РНК (cRNA), която служи като шаблон за синтеза на вирионна РНК (vRNA); няма капачка в 5' края на cRNA и няма поли-A последователност в 3' края; 3) отрицателна вирионна РНК (vRNA), която е геномът за новосинтезираните вириони.

Непосредствено, дори преди завършване на синтеза, vRNA и cRNA се свързват с капсидни протеини, които навлизат в ядрото от цитозола. В състава на вирионите обаче влизат само рибонуклеопротеините, свързани с vRNA. Рибонуклеопротеините, съдържащи cRNA, не само не влизат в състава на вирионите, но дори не напускат клетъчното ядро. Вирусните mRNA навлизат в цитозола, където се транслират. Новосинтезираните vRNA молекули мигрират от ядрото към цитозола след свързване с капсидни протеини.

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

Характеристики на транслацията на вирусни протеини

Протеините NP, PB1, PB2, PA и M се синтезират върху свободни полирибозоми. Протеините NP, PB1, PB2 и PA след синтез от цитозола се връщат в ядрото, където се свързват с новосинтезирана vRNA, а след това се връщат в цитозола като нуклеокапсид. След синтеза, матричният протеин се придвижва към вътрешната повърхност на клетъчната мембрана, измествайки клетъчните протеини от нея в тази област. Протеините H и N се синтезират върху рибозоми, свързани с мембраните на ендоплазмения ретикулум, транспортират се по тях, претърпявайки гликозилиране, и се инсталират на външната повърхност на клетъчната мембрана, образувайки шипове точно срещу протеин M, разположен на вътрешната ѝ повърхност. Протеин H претърпява разрязване до HA1 и HA2 по време на обработката.

Последният етап от морфогенезата на вириона се контролира от М протеина. Нуклеокапсидът взаимодейства с него; преминавайки през клетъчната мембрана, той е покрит първо от М протеина, а след това от клетъчния липиден слой и суперкапсидните гликопротеини H и N. Жизненият цикъл на вируса отнема 6-8 часа и завършва с пъпкуване на новосинтезирани вириони, които са способни да атакуват други клетки на тъканта.

Вирусът не е много стабилен във външната среда. Лесно се унищожава чрез нагряване (при 56°C за 5-10 минути), под въздействието на слънчева светлина и UV светлина и лесно се неутрализира от дезинфектанти.

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

Патогенеза и симптоми на грип А

Инкубационният период за грип е кратък - 1-2 дни. Вирусът се размножава в епителните клетки на лигавицата на дихателните пътища, локализирайки се предимно в трахеята, което клинично се проявява като суха, болезнена кашлица с болка по трахеята. Продуктите от разпадането на засегнатите клетки навлизат в кръвта, причинявайки тежка интоксикация и повишаване на телесната температура до 38-39°C. Повишената съдова пропускливост поради увреждане на ендотелните клетки може да причини патологични промени в различни органи: точковидни кръвоизливи в трахеята, бронхите, а понякога и мозъчен оток с фатален изход. Грипният вирус има потискащ ефект върху хематопоезата и имунната система. Всичко това може да доведе до вторични вирусни и бактериални инфекции, които усложняват протичането на заболяването.

Постинфекциозен имунитет

Предишните представи, че след грипа остава слаб и краткотраен имунитет, бяха опровергани след завръщането на вируса H1N1 през 1977 г. Този вирус е причинявал заболяването предимно при хора под 20-годишна възраст, т.е. при такива, които не са боледували от него преди 1957 г. Следователно, постинфекциозният имунитет е доста интензивен и дълготраен, но има изразен типоспецифичен характер.

Основната роля във формирането на придобития имунитет принадлежи на вирус-неутрализиращите антитела, които блокират хемаглутинина и невраминидазата, както и на секреторните имуноглобулини IgA.

Епидемиология на грип А

Източникът на инфекцията е човек, болен или носител, рядко животни (домашни и диви птици, свине). Заразяването от хора става чрез въздушно-капковидни инфекции, инкубационният период е много кратък (1-2 дни), така че епидемията се разпространява много бързо и може да се развие в пандемия при липса на колективен имунитет. Имунитетът е основният регулатор на грипните епидемии. С повишаването на колективния имунитет епидемията намалява. В същото време, поради формирането на имунитет, се селектират щамове на вируса с модифицирана антигенна структура, предимно хемаглутинин и невраминидаза; тези вируси продължават да причиняват огнища, докато не се появят антитела към тях. Такъв антигенен дрейф поддържа непрекъснатостта на епидемията. Въпреки това, при вируса на грип А е открита друга форма на вариабилност, наречена „shift“. Тя е свързана с пълна промяна от един вид хемаглутинин (по-рядко - и невраминидаза) към друг.

Всички грипни пандемии са причинени от вируси на грип А, които са претърпели промяна. Пандемията от 1918 г. е причинена от вирус с фенотип H1N1 (около 20 милиона души умират), пандемията от 1957 г. е причинена от вируса h3N2 (повече от половината от населението на света се разболява), а пандемията от 1968 г. е причинена от вируса H3N2.

За да се обяснят причините за рязката промяна във видовете грипни вируси от тип А, са предложени две основни хипотези. Според хипотезата на А. А. Смородинцев, вирус, който е изчерпал епидемичните си възможности, не изчезва, а продължава да циркулира в група без забележими огнища или персистира в човешкия организъм дълго време. След 10-20 години, когато се появи ново поколение хора, които нямат имунитет към този вирус, той става причина за нови епидемии. Тази хипотеза се подкрепя от факта, че грипният вирус А с фенотип H1N1, който изчезна през 1957 г., когато беше заменен от вируса h3N2, се появи отново след 20-годишно отсъствие през 1977 г.

Според друга хипотеза, разработена и подкрепена от много автори, новите видове грипен вирус А възникват в резултат на реасоциация на геноми между човешки и птичи грипни вируси, между птичи грипни вируси, между птичи и бозайникови (свински) грипни вируси, което се улеснява от сегментната структура на вирусния геном (8 фрагмента).

По този начин, вирусът на грип А има два начина за промяна на генома си.

Точкови мутации, причиняващи антигенен дрейф. Те засягат предимно гените за хемаглутинин и невраминидаза, особено при вируса H3N2. Поради това вирусът H3N2 е причинил 8 епидемии между 1982 и 1998 г. и остава с епидемично значение и до днес.

Реасоциация на гени между човешки грипни вируси и вируси на птичи и свински грип. Смята се, че реасоциацията на геномите на вируса на грип А с геномите на вируса на птичи и свински грип е основната причина за появата на пандемични варианти на този вирус. Антигенният дрейф позволява на вируса да преодолее съществуващия имунитет у хората. Антигенното изместване създава нова епидемична ситуация: повечето хора нямат имунитет към новия вирус и възниква грипна пандемия. Възможността за такава реасоциация на геномите на вируса на грип А е доказана експериментално.

Установено е, че грипните епидемии при хората се причиняват от вируси тип А само с 3 или 4 фенотипа: H1N1 (H0N1); h3N2; H3N2.

Вирусът на пилетата (птиците) обаче представлява и значителна заплаха за хората. Огнища на пилешки грип са наблюдавани многократно, по-специално пилешкият вирус H5N1 е причинил епизоотия за милиони хора сред домашни и диви птици с 80-90% смъртност. Хора са се заразявали и от пилета; през 1997 г. 18 души са били заразени от пилета, една трета от които са починали. Особено голямо огнище е наблюдавано през януари-март 2004 г. То е засегнало почти всички страни от Югоизточна Азия и един от щатите на САЩ и е причинило огромни икономически щети. 22 души са били заразени и са починали от пилета. За ликвидиране на това огнище са предприети най-строги и решителни мерки: строга карантина, ликвидиране на всички домашни птици във всички огнища, хоспитализация и изолация на болните и всички хора с повишена температура, както и лицата в контакт с болните, забрана за внос на пилешко месо от гореспоменатите страни, строг медицински и ветеринарен надзор на всички пътници и превозни средства, пристигащи от тези страни. Широкото разпространение на грипа сред хората не се е случило, защото не е имало реасоциация на генома на вируса на птичия грип с генома на човешкия грипен вирус. Опасността от такава реасоциация обаче остава реална. Това би могло да доведе до появата на нов опасен пандемичен човешки грипен вирус.

Имената на откритите щамове на грипни вируси указват серотипа на вируса (A, B, C), вида гостоприемник (ако не е човек), мястото на изолиране, номера на щама, годината на изолирането му (последните 2 цифри) и фенотипа (в скоби). Например: „A/Singapore/1/57 (h3N2), A/duck/USSR/695/76 (H3N2)“.

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

Лабораторна диагностика на грип А

Материалът за изследването са назофарингеални секрети, които се получават или чрез промиване, или с помощта на памучно-марлеви тампони, и кръв. Използват се следните диагностични методи:

• Вирусологично - инфекция на пилешки ембриони, клетъчни култури от бъбреци на зелени маймуни (Vero) и кучета (MDSC). Клетъчните култури са особено ефективни за изолиране на вируси A (H3N2) и B.
• Серологично - откриване на специфични антитела и повишаване на техния титър (в сдвоени серуми) с помощта на RTGA, RSK и ензимен имуноанализ.
• Като ускорен диагностичен метод се използва имунофлуоресцентен метод, който позволява бързо откриване на вирусен антиген в натривки от носната лигавица или в тампони от назофаринкса на пациенти.
• За откриване и идентифициране на вируса (вирусни антигени) са предложени РНК сонди и PCR методи.

Лечение на грип А

Лечението на грип А, което трябва да започне възможно най-рано, както и профилактиката на грип и други вирусни остри респираторни инфекции, се основава на употребата на дибазол, интерферон и неговите индуктори амиксин и арбидол по специални схеми, а за лечение и профилактика на грип при деца над 1 година - алгирем (ремантадин) по специални схеми.

Специфична превенция на грип А

Всяка година стотици милиони хора по света се разболяват от грип, което причинява огромни щети на здравето на населението и икономиката на всяка страна. Единственото надеждно средство за борба с него е създаването на колективен имунитет. За тази цел са предложени и използвани следните видове ваксини:

1. живеят от атенюиран вирус;
2. убива целия вирион;
3. субвирионна ваксина (от разделени вириони);
4. субединица - ваксина, съдържаща само хемаглутинин и невраминидаза.

В нашата страна е създадена и се използва тривалентна полимер-субединична ваксина („грипол“), в която стерилен конюгат на повърхностните протеини на вируси А и В е свързан със съполимера полиоксидоний (имуностимулант).

Деца от 6 месеца до 12-годишна възраст, според препоръките на СЗО, трябва да се ваксинират само със субединичната ваксина, като най-малко реактогенна и токсична.

Основният проблем при повишаване на ефективността на грипните ваксини е да се гарантира тяхната специфичност срещу настоящия вирус, т.е. варианта на вируса, причинил епидемията. С други думи, ваксината трябва да съдържа специфични антигени на настоящия вирус. Основният начин за подобряване на качеството на ваксината е използването на най-консервативните епитопи, общи за всички антигенни варианти на вируса А, които притежават максимална имуногенност.