Geschichte der Virologie. Entwicklungsstadien der Virologie

Geschichte der Virologie. Prinzipien der Virusklassifizierung

Virologie ist die Wissenschaft, die sich mit der Morphologie, Physiologie, Genetik, Ökologie und Evolution von Viren befasst

Das Wort „Virus“ bedeutete Gift. Dieser Begriff wurde auch von L. Pasteur zur Bezeichnung eines ansteckenden Prinzips verwendet. Derzeit bezieht sich ein Virus auf winzige, sich vermehrende Mikroorganismen, die überall dort vorkommen, wo lebende Zellen vorhanden sind.

Die Entdeckung der Viren geht auf den russischen Wissenschaftler Dmitry Iosifovich Ivanovsky zurück, der 1892 eine Arbeit zur Erforschung der Tabakmosaikkrankheit veröffentlichte. D. I. Ivanovsky zeigte, dass der Erreger dieser Krankheit sehr klein ist und nicht auf Bakterienfiltern zurückbleibt, die für die kleinsten Bakterien ein unüberwindbares Hindernis darstellen. Zudem lässt sich der Erreger der Tabakmosaikkrankheit nicht auf künstlichen Nährböden kultivieren. D.I. Ivanovsky entdeckte Pflanzenviren.

Im Jahr 1898 zeigten Loeffler und Frosch, dass die Maul- und Klauenseuche, eine weit verbreitete Rinderseuche, durch einen Erreger verursacht wurde, der auch Bakterienfilter passiert. Dieses Jahr gilt als das Jahr der Entdeckung tierischer Viren.

Im Jahr 1901 zeigten Reed und Carroll, dass filtrierbare Wirkstoffe aus den Leichen von Menschen isoliert werden konnten, die an Gelbfieber starben. Dieses Jahr gilt als das Jahr der Entdeckung menschlicher Viren.

D'Herrel und Twort entdeckten 1917–1918 Viren in Bakterien und nannten sie „Bakteriophagen“. Später wurden Viren aus Insekten, Pilzen und Protozoen isoliert.

Viren gehören nach wie vor zu den Haupterregern infektiöser und nichtinfektiöser Krankheiten. Infektionskrankheiten Person. Etwa 1000 verschiedene Krankheiten sind viraler Natur. Viren und die von ihnen verursachten Krankheiten beim Menschen sind Gegenstand der Forschung in der medizinischen Virologie.

Viren unterscheiden sich grundlegend von anderen prokaryotischen Mikroorganismen:

1. Viren haben keine zelluläre Struktur. Dies sind präzelluläre Mikroorganismen.

2. Viren haben submikroskopische Größen, die bei menschlichen Viren zwischen 15 und 30 nm bis zu 250 nm oder mehr variieren.

3. Viren enthalten nur eine Art von Nukleinsäure: entweder DNA oder RNA, in denen alle Informationen des Virus kodiert sind.

4. Viren verfügen über kein eigenes Stoffwechsel- und Energiesystem.

6. Viren sind nicht zum Wachstum und zur binären Spaltung fähig. Sie vermehren sich, indem sie ihre Proteine ​​und Nukleinsäuren in der Wirtszelle reproduzieren und anschließend ein Viruspartikel zusammenbauen.

Aufgrund ihrer Eigenschaften werden Viren in ein eigenes Königreich, Vira, eingeteilt, zu dem Viren von Wirbeltieren und wirbellosen Tieren, Pflanzen und Protozoen gehören. Die moderne Klassifizierung von Viren basiert auf folgenden Hauptkriterien:

1. Art der Nukleinsäure (RNA oder DNA), ihre Struktur (einzel- oder doppelsträngig, linear, kreisförmig, kontinuierlich oder fragmentiert).

2. Das Vorhandensein einer Lipoproteinmembran (Superkapsid).

3. Strategie des viralen Genoms (d. h. der vom Virus verwendete Transkriptions-, Translations- und Replikationsweg).

4. Größe und Morphologie des Virions, Art der Symmetrie, Anzahl der Kapsomere.

5. Phänomene genetischer Interaktionen.

6. Auswahl anfälliger Wirte.

7. Pathogenität, einschließlich pathologischer Veränderungen in Zellen und der Bildung intrazellulärer Einschlüsse,

8. Geografische Verteilung.

9. Übertragungsart.

10. Antigene Eigenschaften.

Anhand der Kriterien 1 und 2 werden Viren in Subtypen und Familien sowie anhand der unten aufgeführten Merkmale in Gattungen, Arten und Serovare eingeteilt. Der Familienname endet auf „viridae“, einige Familien sind in Unterfamilien (die auf „virinae“ enden) und Gattungen – „vims“ – unterteilt. Menschliche und tierische Viren werden in 19 Familien verteilt: 13 genomische RNA-Viren und 6 genomische DNA-Viren. Die Klassifizierung und einige Eigenschaften menschlicher und tierischer Viren sind in der Tabelle dargestellt. 1.

Tabelle 1

KLASSIFIZIERUNG UND EINIGE EIGENSCHAFTEN VON VIREN

MENSCH UND TIER

KÖNIGREICH V1RA
Virusfamilie	Nukleinsäuretyp	Vorhandensein eines Superkapsids	Viriongröße. nm	Typische Vertreter
DNA-GENOMISCHE VIREN
Adenoviridae	Linear, doppelsträngig	-	70-90	Adenoviren von Säugetieren und Vögeln
Herpesviridae	linear doppelsträngig	+	220	Viren von Herpes simplex, Zytomegalie, Windpocken, infektiöser Mononukleose
Hepadnaviridae	Doppelsträngig, ringförmig mit einsträngigem Abschnitt	+	1 45-50	Hepatitis B Virus
Papovaviridae	doppelsträngig, Ring	-	45-55	Papillomaviren, Polyome
Poxviridae	Doppelsträngig mit geschlossenen Enden	+	130-250	Vacciniavirus, Variolavirus
Parvoviridae	linear, einsträngig	-	18-26	Adeno-assoziiertes Virus
RNA-GENOMISCHE VIREN
Areoaviridae	fragmentiert einzelsträngig	+	50-300	Viren Lassa, Machupo
Bunyaviridae	fragmentierter einzelsträngiger Ring	+	90-100	Viren des hämorrhagischen Fiebers und der Enzephalitis
Caliciviridae	einzelner Strang	-	20-30	Hepatitis-E-Virus, menschliche Caliciviren
Coronaviridae	einzelsträngige +RNA	+	80-130	Menschliche Coronaviren
Orthomyxoviridae	einzelsträngig, fragmentiert – RNA	+	80-120	Influenzaviren
Paramyxoviridae	Einzelsträngige, lineare -RNA	+	150-300	Parainfluenza, Masern, Mumps, PC-Virus
Picornaviridae	einzelsträngige +RNA	-	20-30	Polio, Coxsackie, ECHO, Hepatitis-A-Viren, Rhinoviren
Reoviridae	doppelsträngige RNA	-	60-80	Reoviren, Rotaviren
Retroviridae	einzelsträngige RNA	+	80-100	Viren von Krebs, Leukämie, Sarkom, HIV
Togaviridae	einzelsträngige +RNA	+	30-90	Sindbis-Viren. Pferd Enzephalitis. Krasthi
Flaviviridae	einzelsträngige +RNA	+	30-90	Viren der durch Zecken übertragenen Enzephalitis, Gelbfieber, Denguefieber, Japanische Enzephalitis, Hepatitis C, G
Rhabdoviridae	einzelsträngige RNA	+	30-40	Tollwutvirus, vesikuläres Stomatitisvirus
Filoviridae	einzelsträngige +RNA	+	200-4000	Ebola-Viren, Marburg

Morphologie und Ultrastruktur von Viren

Aufgrund ihrer Struktur gibt es zwei Arten von Viruspartikeln: einfache und komplexe.

Die innere Struktur einfacher und komplexer Viren ist ähnlich.

Der Kern des Virus ist die virale Nukleinsäure, das virale Genom. Das virale Genom kann durch eines von vier RNA- oder DNA-Molekülen dargestellt werden: einzelsträngige und doppelsträngige RNA und DNA. Die meisten Viren haben ein ganzes oder fragmentiertes Genom, das eine lineare oder geschlossene Form hat. Einzelsträngige Genome können zwei Polaritäten haben: 1) positiv, wenn die Virion-Nukleinsäure gleichzeitig als Matrize für die Synthese neuer Genome dient und als mRNA fungiert; 2) negativ, erfüllt nur die Funktion einer Matrix. Das Genom von Viren enthält 3 bis 100 oder mehr Gene, die in strukturelle Gene unterteilt sind, die die Synthese von Proteinen kodieren, aus denen das Virion besteht, und regulatorische Gene, die den Stoffwechsel der Wirtszelle verändern und die Geschwindigkeit der Virusreproduktion regulieren.

Auch virale Enzyme sind im Genom kodiert. Dazu gehören: RNA-abhängige RNA-Polymerase (Transkriptase), die in allen Negativ-RNA-Viren vorkommt. Pockenviren enthalten eine DNA-abhängige RNA-Polymerase. Retroviren verfügen über ein einzigartiges Enzym, eine RNA-abhängige DNA-Polymerase namens Reverse Transkriptase. Das Genom einiger Viren enthält Gene, die RNasen, Endonukleasen und Proteinkinasen kodieren.

Außen ist die Nukleinsäure mit einer Proteinhülle – einem Kapsid – bedeckt und bildet einen Komplex – ein Nukleokapsid (im chemischen Sinne ein Nukleoprotein). Das Kapsid besteht aus einzelnen Proteinuntereinheiten – Kapsomeren, die eine auf eine bestimmte Weise gelegte Polypeptidkette darstellen, wodurch eine symmetrische Struktur entsteht. Sind die Kapsomere spiralförmig angeordnet, spricht man von einer Helixsymmetrie. Wenn Kapsomere entlang der Flächen eines Polyeders (12-20-Eeder) gestapelt sind, wird diese Art der Kapsidstapelung ikosaedrische Symmetrie genannt

Das Kapsid wird durch polymerisationsfähige α-helikale Proteine ​​dargestellt, die das Genom vor verschiedenen Einflüssen schützen, bei dieser Virengruppe eine Rezeptorfunktion ausüben und antigene Eigenschaften besitzen.

Komplexe Viren haben eine äußere Hülle, das Superkapsid, die sich auf dem Kapsid befindet. Das Superkapsid besteht aus einer inneren Proteinschicht – M-Protein – und einer voluminösen Schicht aus Lipiden und Kohlenhydraten, die aus den Zellmembranen der Wirtszelle extrahiert werden. Virusspezifische Glykoproteine ​​dringen in das Innere des Superkapsids ein und bilden an der Außenseite geformte Vorsprünge, die eine Rezeptorfunktion erfüllen. Viren gibt es in drei Formen:

1) Virion (Viruspartikel) – extrazelluläre Form;

2) intrazelluläres (vegetatives) Virus;

3) ein in die Wirts-DNA integriertes Virus (Provirus).

Interaktion des Virus mit der Zelle. Reproduktion (Vermehrung) von Viren

Der Prozess der Virusvermehrung kann in zwei Phasen unterteilt werden . Die erste Phase umfasst 3 Phasen: 1) Adsorption des Virus an empfindlichen Zellen; 2) Eindringen des Virus in die Zelle; 3) Deproteinisierung des Virus . Die zweite Phase umfasst die Phasen der Implementierung des viralen Genoms: 1) Transkription, 2) Translation, 3) Replikation, 4) Zusammenbau, Reifung viraler Partikel und 5) Austritt des Virus aus der Zelle.

Die Interaktion eines Virus mit einer Zelle beginnt mit dem Adsorptionsprozess, also mit der Anheftung des Virus an die Zelloberfläche.

Adsorption stellt die spezifische Bindung des Virion-Proteins (Antirezeptor) an die komplementäre Struktur der Zelloberfläche – den Zellrezeptor – dar. Aufgrund ihrer chemischen Natur gehören die Rezeptoren, an denen Viren fixiert sind, zu zwei Gruppen: Mukoprotein und Lipoprotein. Influenzaviren, Parainfluenza und Adenoviren werden an Mukoproteinrezeptoren fixiert. Enteroviren, Herpesviren und Arboviren werden an Lipoproteinrezeptoren der Zelle adsorbiert. Die Adsorption erfolgt nur in Gegenwart bestimmter Elektrolyte, insbesondere Ca2+-Ionen, die überschüssige anionische Ladungen des Virus und der Zelloberfläche neutralisieren und die elektrostatische Abstoßung verringern. Die anfänglichen Prozesse der Adsorption sind wenig temperaturabhängig das Ergebnis einer elektrostatischen Wechselwirkung positiv und negativ geladener Strukturen auf der Oberfläche des Virus und der Zelle. Anschließend kommt es zu einer spezifischen Wechselwirkung zwischen dem Virion-Anheftungsprotein und bestimmten Gruppen auf der Plasmamembran der Zelle. Einfache menschliche und tierische Viren enthalten als Teil des Kapsids Bindungsproteine. Bei komplexen Viren sind Bindungsproteine ​​Teil des Superkapsids. Sie können die Form von Filamenten (Fasern bei Adenoviren) oder Spitzen, pilzähnlichen Strukturen bei Myxo-, Retro-, Rhabdo- und anderen Viren, annehmen. Zunächst erfolgt eine einzelne Verbindung des Virions mit dem Rezeptor – eine solche Bindung ist fragil – die Adsorption ist reversibel. Damit eine irreversible Adsorption erfolgt, müssen mehrere Verbindungen zwischen dem Virusrezeptor und dem Zellrezeptor auftreten, d. h. eine stabile multivalente Bindung. Die Anzahl spezifischer Rezeptoren auf der Oberfläche einer Zelle beträgt 10 4 -10 5. Rezeptoren für einige Viren, zum Beispiel Arboviren. sind auf den Zellen sowohl von Wirbeltieren als auch von Wirbellosen enthalten; bei anderen Viren nur auf den Zellen einer oder mehrerer Arten.

Das Eindringen menschlicher und tierischer Viren in Zellen erfolgt auf zwei Arten: 1) Viropexis (Pinozytose); 2) Fusion der viralen Superkapsidhülle mit der Zellmembran. Bakteriophagen verfügen über einen eigenen Penetrationsmechanismus, die sogenannte Spritze, bei der durch Kontraktion des Proteinanhangs des Phagen die Nukleinsäure in die Zelle injiziert wird.

Die Deproteinisierung des Virus, die Freisetzung des Virushämoms aus den Virusschutzhüllen, erfolgt entweder mit Hilfe viraler Enzyme oder mit Hilfe zellulärer Enzyme. Die Endprodukte der Deproteinisierung sind Nukleinsäuren oder mit dem internen Virusprotein assoziierte Nukleinsäuren. Dann findet die zweite Phase der Virusreproduktion statt, die zur Synthese viraler Komponenten führt.

Unter Transkription versteht man das Umschreiben von Informationen aus der DNA oder RNA eines Virus in mRNA gemäß den Gesetzen des genetischen Codes.

Unter Translation versteht man den Prozess der Übersetzung genetischer Informationen, die in mRNA enthalten sind, in eine bestimmte Aminosäuresequenz.

Replikation ist der Prozess der Synthese von Nukleinsäuremolekülen, die zum viralen Genom homolog sind.

Die Umsetzung genetischer Informationen in DNA-haltigen Viren erfolgt auf die gleiche Weise wie in Zellen:

DNA-Transkription i-RNA-Translationsprotein

Für RNA-Viren mit negativem Genom (Influenzaviren, Parainfluenzaviren usw.) lautet die Genomumsetzungsformel wie folgt:

RNA-Transkription i-RNA-Translationsprotein

Bei Viren mit positivem RNA-Genom (Togaviren, Picornaviren) fehlt die Transkription:

RNA-Protein-Translation

Retroviren verfügen über eine einzigartige Möglichkeit, genetische Informationen zu übertragen:

RNA-Reverse-Transkription, DNA-Transkription, mRNA-Translationsprotein

Die DNA integriert sich in das Genom der Wirtszelle (Provirus).

Nachdem die Zelle virale Komponenten angesammelt hat, beginnt die letzte Phase der viralen Reproduktion: der Zusammenbau viraler Partikel und die Freisetzung von Virionen aus der Zelle. Virionen verlassen die Zelle auf zwei Arten: 1) indem sie die Zelle „explodieren“ lassen, wodurch die Zelle zerstört wird. Dieser Weg ist einfachen Viren (Picorna-, Reo-, Papova- und Adenoviren) inhärent, 2) der Austritt aus Zellen durch Knospung. Inhärent in Viren, die ein Superkapsid enthalten. Bei dieser Methode stirbt die Zelle nicht sofort ab und kann mehrere virale Nachkommen produzieren, bis ihre Ressourcen erschöpft sind.

Methoden zur Viruskultivierung

Zur Kultivierung von Viren unter Laborbedingungen werden folgende lebende Objekte verwendet: 1) Zellkulturen (Gewebe, Organe); 2) Hühnerembryonen; 3) Labortiere.

I. Zellkulturen

Am gebräuchlichsten sind einschichtige Zellkulturen, die in 1) primäre (hauptsächlich trypsinierte), 2) halbkontinuierliche (diploide) und 3) kontinuierliche Zellkulturen unterteilt werden können.

Nach Herkunft Sie werden in embryonale, Tumor- und erwachsene Organismen eingeteilt. durch Morphogenese- fibroblastisch, epithelial usw.

Primär Zellkulturen sind Zellen jeglichen menschlichen oder tierischen Gewebes, die die Fähigkeit besitzen, in Form einer Monoschicht auf einer mit einem speziellen Nährmedium beschichteten Kunststoff- oder Glasoberfläche zu wachsen. Die Lebensdauer solcher Pflanzen ist begrenzt. Im Einzelfall werden sie nach mechanischer Zerkleinerung, Behandlung mit proteolytischen Enzymen und Standardisierung der Zellzahl aus dem Gewebe gewonnen. Primärkulturen aus Affennieren, menschlichen embryonalen Nieren, menschlichem Amnion und Hühnerembryonen werden häufig zur Isolierung und Anreicherung von Viren sowie zur Herstellung viraler Impfstoffe verwendet.

Halbleder (oder diploid ) Zellkulturen – Zellen des gleichen Typs, die in vitro bis zu 50–100 Passagen überstehen können und dabei ihren ursprünglichen diploiden Chromosomensatz beibehalten. Diploide Stämme menschlicher embryonaler Fibroblasten werden sowohl zur Diagnose viraler Infektionen als auch bei der Herstellung viraler Impfstoffe verwendet.

Kontinuierlich Zelllinien zeichnen sich durch potenzielle Unsterblichkeit und einen heteroploiden Karyotyp aus.

Die Quelle transplantierbarer Linien können primäre Zellkulturen (z. B. SOC, PES, BNK-21 – aus den Nieren eintägiger syrischer Hamster; PMS – aus der Niere eines Meerschweinchens usw.) einzelner Zellen von sein die eine Tendenz zur endlosen Reproduktion in vitro zeigen. Die Reihe von Veränderungen, die zum Auftreten solcher Merkmale in Zellen führen, wird als Transformation bezeichnet, und die Zellen kontinuierlicher Gewebekulturen werden als transformiert bezeichnet.

Eine weitere Quelle transplantierbarer Zelllinien sind bösartige Neubildungen. In diesem Fall erfolgt die Zelltransformation in vivo. Die folgenden Linien transplantierter Zellen werden in der virologischen Praxis am häufigsten verwendet: HeLa – gewonnen aus Gebärmutterhalskrebs; Ner-2 – vom Kehlkopfkarzinom; Detroit-6 – von der Metastasierung des Lungenkrebses bis zum Knochenmark; RH – aus menschlicher Niere.

Zur Kultivierung von Zellen werden Nährmedien benötigt, die je nach Verwendungszweck in Wachstums- und Stützmedien unterteilt werden. Wachstumsmedien sollten mehr enthalten Nährstoffe um eine aktive Zellproliferation zur Bildung einer Monoschicht sicherzustellen. Unterstützende Medien sollen lediglich dafür sorgen, dass Zellen während der Vermehrung von Viren in der Zelle in einer bereits gebildeten Monoschicht überleben.

Standardmäßige synthetische Medien wie synthetische Medien 199 und Eagle-Medien werden häufig verwendet. Unabhängig vom Zweck werden alle Zellkulturmedien mit einer ausgewogenen Salzlösung formuliert. Am häufigsten handelt es sich um die Hanks-Lösung. Ein integraler Bestandteil der meisten Wachstumsmedien ist tierisches Blutserum (Kalb, Rind, Pferd), ohne dessen Vorhandensein in 5–10 % keine Zellreproduktion und Monoschichtbildung stattfinden. Serum ist nicht in den Wartungsmedien enthalten.

Isolierung von Viren in Zellkulturen und Methoden zu ihrer Indikation.

Bei der Isolierung von Viren aus verschiedenen infektiösen Materialien eines Patienten (Blut, Urin, Kot, Schleimausscheidungen, Organwaschungen) werden Zellkulturen verwendet, die am empfindlichsten auf das vermutete Virus reagieren. Zur Infektion werden Kulturen in Reagenzgläsern mit einer gut entwickelten Monoschicht von Zellen verwendet. Vor der Infektion der Zellen wird das Nährmedium entfernt und in jedes Reagenzglas 0,1-0,2 ml einer Suspension des Testmaterials gegeben, die mit Antibiotika zur Abtötung von Bakterien und Pilzen vorbehandelt wurde. Nach 30-60 Min. Nach Kontakt des Virus mit Zellen wird überschüssiges Material entfernt, ein Trägermedium in das Reagenzglas gegeben und in einem Thermostat belassen, bis Anzeichen einer Virusreplikation festgestellt werden.

Ein Indikator für das Vorhandensein eines Virus in infizierten Zellkulturen kann sein:

1) Entwicklung einer spezifischen Zelldegeneration – zytopathische Wirkung des Virus (CPE), die drei Haupttypen aufweist: runde oder kleinzellige Degeneration; Bildung mehrkerniger Riesenzellen – Symplasten; Entwicklung von Zellproliferationsherden, bestehend aus mehreren Zellschichten;

2) Nachweis intrazellulärer Einschlüsse im Zytoplasma und in den Kernen betroffener Zellen;

3) positive Hamagglutinationsreaktion (RHA);

4) positive Hämadsorptionsreaktion (RHAds);

5) Phänomen der Plaquebildung: Eine Monoschicht virusinfizierter Zellen wird mit einer dünnen Schicht Agar unter Zusatz eines neutralen roten Indikators (Hintergrund – rosa) bedeckt. Bei Vorhandensein eines Virus bilden sich auf dem rosafarbenen Agarhintergrund in den Zellen farblose Zonen („Plaques“).

6) In Abwesenheit von CPD oder GA kann eine Interferenzreaktion durchgeführt werden: Die untersuchte Kultur wird erneut mit dem Virus infiziert, das CPD verursacht. Im positiven Fall findet kein CPP statt (die Interferenzreaktion ist positiv). Wenn im Testmaterial kein Virus vorhanden war, wird CPE beobachtet.

II. Isolierung von Viren in Hühnerembryonen.

Für virologische Studien werden Hühnerembryonen im Alter von 7–12 Tagen verwendet.

Vor der Infektion wird die Lebensfähigkeit des Embryos bestimmt. Bei der Ovoskopie sind lebende Embryonen beweglich und das Gefäßmuster ist deutlich sichtbar. Mit einem einfachen Bleistift Markieren Sie die Grenzen des Luftsacks. Hühnerembryonen werden unter aseptischen Bedingungen mit sterilen Instrumenten infiziert, nachdem die Schale über dem Luftraum mit Jod und Alkohol vorbehandelt wurde.

Die Methoden zur Infektion von Hühnerembryonen können unterschiedlich sein: Aufbringen des Virus auf die Chorion-Allantois-Membran, in die Amnion- und Allantoishöhlen, in den Dottersack. Die Wahl der Infektionsmethode hängt von den biologischen Eigenschaften des untersuchten Virus ab.

Hinweise auf das Virus in einem Hühnerembryo geben der Tod des Embryos, eine positive Hämagglutinationsreaktion auf Glas mit Allantois- oder Fruchtwasser sowie fokale Läsionen („Plaques“) auf der Chorion-Allantois-Membran.

III. Isolierung von Viren in Labortieren.

Labortiere können zur Isolierung von Viren aus infektiösem Material verwendet werden, wenn geeignetere Systeme (Zellkulturen oder Hühnerembryonen) nicht verwendet werden können. Sie nehmen hauptsächlich neugeborene weiße Mäuse, Hamster, Meerschweinchen und Rattenwelpen auf. Die Infektion der Tiere erfolgt nach dem Prinzip des Viruszytotropismus: Pneumotrope Viren werden intranasal, neurotrope Viren – intrazerebral, dermatotrope Viren – auf die Haut injiziert.

Die Indikation für das Virus beruht auf dem Auftreten von Krankheitszeichen bei Tieren, deren Tod, pathomorphologischen und pathohistologischen Veränderungen in Geweben und Organen sowie einer positiven Hämagglotinierungsreaktion bei Organextrakten.

Viruserkrankungen, ihre Merkmale

Im Gegensatz zu anderen Mikroorganismen verursachen Viren zwei Gruppen von Krankheiten:

1) Virusinfektionen,

2) Tumoren (gutartig und bösartig). Merkmale viraler Infektionen:

1. Virusinfektionen sind weit verbreitet. Ihr Anteil an der Struktur der infektiösen Morbidität kann 60–80 % betragen.

2. Die intrazelluläre Vermehrung von Viren führt zum massiven Absterben von Körperzellen.

3. Die Vermehrung einiger Viren (HIV, Masernviren, Hepatitis B, C) in den Zellen des Immunsystems führt zur Entwicklung eines Immunschwächezustands.

4. Die Fähigkeit einiger Viren, sich in das Zellgenom zu integrieren (HIV, Hepatitis-B-Virus, onkogene RNA-Viren).

5. Einige Viren (Röteln, Cytomegalievirus) haben eine teratogene Wirkung.

6. Infektiöse Viren können die Entstehung von Tumoren hervorrufen (Adenoviren, Herpesviren, Hepatitisviren B, C, G).

7. Viren können langsame Infektionen verursachen (HIV, Masern, Tollwut, Hepatitis B, Herpesviren usw.).

8. Für viele Virusinfektionen gibt es keine Immunprophylaxe.

9. Die Diagnose von Viruserkrankungen wird aufgrund der weit verbreiteten Natur dieser Krankheiten nicht in jedem Einzelfall durchgeführt.

10. Bisher gibt es nicht genügend wirksame Medikamente zur Behandlung viraler Erkrankungen.

KLASSIFIZIERUNG VON VIRALEN INFEKTIONEN

Zellebene

Autonome Infektion

Integrationsinfektion

produktiv

Abortiv

Integration des gesamten Genoms

Integration eines Teils des Genoms

Chronisch

Akut

Neoplatische Transformation

Mangel an Transformation

zytolytisch

Nichtzytolytisch

Körperebene

Fokale Infektion

Generalisierte Infektion

Hartnäckig

Hartnäckig

Auf zellulärer Ebene werden autonome Infektionen unterschieden, wenn sich das virale Genom unabhängig vom zellulären repliziert, und integrierte Infektionen, wenn das virale Genom im zellulären Genom enthalten ist. Autonome Infektionen werden in produktive, bei denen infektiöse Nachkommen gebildet werden, und abortive, bei denen der Infektionsprozess beendet wird und neue Viruspartikel entweder gar nicht oder nur in geringen Mengen gebildet werden, unterteilt. Produktive und abortive Infektionen können akut oder chronisch sein. Akute Infektionen werden je nach Schicksal der infizierten Zelle in zytolytische und nicht-zytolytische unterteilt. Eine zytolytische Infektion führt zur Zellzerstörung oder CPD, und das Virus, das CPD verursacht, wird als zytopathogen bezeichnet.

Auf Körperebene werden Virusinfektionen in zwei Gruppen eingeteilt: 1) fokal, wenn sich die Vermehrung und Wirkung des Virus am Eingangstor manifestiert; 2) generalisiert, bei dem sich das Virus nach der Vermehrung am Eingangstor auf verschiedene Organe und Gewebe ausbreitet und sekundäre Infektionsherde bildet. Beispiele für fokale Infektionen sind akute respiratorische Virusinfektionen und akute Atemwegsinfektionen, generalisierte sind Poliomyelitis, Masern, Pocken.

Eine akute Infektion dauert nicht lange, geht mit der Freisetzung des Virus in die Umwelt einher und endet entweder mit der Genesung oder dem Tod des Körpers. Eine akute Infektion kann sich mit einer Reihe von Symptomen manifestieren (manifeste Infektion) oder asymptomatisch verlaufen (inapparente Infektion).

Bei längerer Interaktion des Virus mit dem Makroorganismus kommt es zu einer persistierenden Infektion (PI). Je nach Zustand des Körpers kann das gleiche Virus sowohl akute als auch anhaltende Infektionen verursachen (Masern, Herpes, Hepatitis B, C-Viren, Adenoviren). Klinische Manifestationen von PI können ausgeprägt sein, mild sein oder ganz fehlen; das Virus kann in die Umwelt freigesetzt werden oder nicht. Basierend auf diesen Merkmalen werden PIs in latente (versteckte Infektionen, ohne Virusisolierung, verursacht durch onkogene Viren, HIV, Herpes und Adenoviren) unterteilt; chronisch (gekennzeichnet durch Perioden von Remissionen und Exazerbationen, wenn das Virus in die Umwelt freigesetzt wird. Beispiele für chronische Infektionen sind Herpes, Adenovirus, chronische Form von Hepatitis B und C usw.); langsam (gekennzeichnet durch eine lange Inkubationszeit, langsame Entwicklung von Symptomen, die zu schwerer Beeinträchtigung der Körperfunktionen und zum Tod führen).

Ätiologie langsamer Infektionen

Langsame Infektionen bei Menschen und Tieren können je nach Ätiologie in zwei Gruppen eingeteilt werden:

Gruppe I sind langsame Infektionen, die durch Prionen verursacht werden. Prionen sind infektiöse Proteinpartikel, haben die Form von Fibrillen, sind 50 bis 500 nm lang und wiegen 30 kDa. Sie enthalten keine Nukleinsäure, sind resistent gegen Proteasen, Hitze, ultraviolette Strahlung, Ultraschall und ionisierende Strahlung. Prionen können sich im betroffenen Organ in gigantischem Ausmaß vermehren und ansammeln und verursachen keine CPE, Immunantwort oder Entzündungsreaktionen. Degenerative Gewebeschäden.

Prionen verursachen beim Menschen Krankheiten:

1) Kuru („lachender Tod“) ist eine langsame, in Neuguinea endemische Infektion. Es ist gekennzeichnet durch Ataxie und Tremor mit allmählichem völligem Verlust der motorischen Aktivität, Dysarthrie und Tod ein Jahr nach Auftreten der klinischen Symptome.

2) Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, gekennzeichnet durch fortschreitende Demenz (Demenz) und Symptome einer Schädigung der Pyramiden- und Extrapyramidenbahn.

3) Amyotrophe Leukospongiose, gekennzeichnet durch eine degenerative Zerstörung von Nervenzellen, wodurch das Gehirn eine schwammige (spongioforme) Struktur annimmt.

Prionenkrankheiten bei Tieren:

1) Bovine spongiforme Enzephalopathie (Rinderwahnsinn);

2) Scrapie – subakute transmissible spongiforme Enzephalopathie des Widders.

Gruppe II sind langsame Infektionen, die durch klassische Viren verursacht werden.

Zu den langsamen Virusinfektionen des Menschen gehören: HIV-Infektion – AIDS (verursacht HIV, Familie Retrovoridae); PSPE – subakute sklerosierende Panenzephalitis (Masernvirus, Familie Paramyxoviridae); progressive angeborene Röteln (Rötelnvirus, Familie Togaviridae); chronische Hepatitis B (Hepatitis-B-Virus, Familie Hepadnaviridae); Hirnschädigung durch Cytomegalievirus (Zytomegalievirus, Familie Herpesviridae); T-Zell-Lymphom (HTLV-I, HTLV-II, Familie Retroviridae); subakute herpetische Enzephalitis (Herpes simplex, Familie Herpesviridae) usw.

Neben langsamen Infektionen durch Viren und Prionen gibt es eine Gruppe nosologischer Formen, die in klinischer Praxis und Verlauf den Anzeichen einer langsamen Infektion entsprechen, genaue Daten zur Ätiologie liegen jedoch noch nicht vor. Zu diesen Krankheiten gehören Multiple Sklerose, Amyotrophe Lateralsklerose, Arteriosklerose, Schizophrenie usw.

Labordiagnostik von Virusinfektionen

Die Labordiagnostik viraler Infektionen basiert auf 3 Methodengruppen:

1 Gruppe- Nachweis des Erregers oder seiner Bestandteile direkt im klinischen Material des Patienten und Erhalt einer Antwort innerhalb weniger Stunden (schnell; Expressdiagnostik). Express-Diagnosemethoden für die häufigsten Virusinfektionen sind in der Tabelle aufgeführt. 2.

Tabelle 2

METHODEN ZUR EXPRESS-DIAGNOSE VON GEMEINSAMEN

VIRUSINFEKTIONEN

Viren	Infektion	Material für die Forschung	Zeitpunkt der Materialsammlung	Express-Diagnosemethoden
Adenoviren	Adenovirus-Infektion	Nasopharyngealer Ausfluss, Bindehaut, Blut, Kot, Urin	Die ersten 7 Krankheitstage	IF, molekulare Hybridisierung (MG), EM, ELISA, RIA
Parainfluenza, PC-Virus	ARVI	Nasopharyngealer Ausfluss	Die ersten 3-5 Krankheitstage	WENN. ELISA
Grippe	Grippe	Nasopharyngealer Ausfluss	Die ersten 3-5 Krankheitstage	IF, IFA, RIA, EM
Rhinoviren	ARVI	Nasopharyngealer Ausfluss	Die ersten 3-5 Krankheitstage	WENN
Herpes simplex	Herpes simplex	Vesikelinhalt	Während der ersten 12 Tage nach Auftreten des Ausschlags	IF, MG, IEM, IFA
Windpocken und Herpes Zoster	Windpocken, Herpes Zoster	Vesikelinhalt	Während der ersten 7 Tage nach Auftreten des Ausschlags	ELISA, IF, IEM
Zytomegalie	Zytomegalievirus-Infektion	Urin, Speichel, Blut	Während der gesamten Krankheitsdauer	EM, Mikroskopie gefärbter Fingerabdruckabstriche, MG, IF, IgM-Nachweis
Rotaviren	Akute Gastroenteritis	Kot	Die ersten 3-5 Krankheitstage	EM, IEM, ELISA, RIA, MG, RNA-Elektrophorese in PAGE
Hepatitis A	Hepatitis A	Kot, Blut	Die ersten 7-10 Krankheitstage	IEM, ELISA, RIA, IgM-Nachweis
Hepatitis B	Hepatitis B	Blut	Die gesamte Krankheitsdauer	ELISA, RIA, ROPGA, MG, PCR, VIEF

2. Gruppe Methoden - Isolierung des Virus aus klinischem Material, seine Indikation und Identifizierung (virologische Diagnostik).

In den meisten Fällen reicht die Viruskonzentration im klinischen Material nicht aus, um das Virus oder seine Antigene schnell nachzuweisen. In diesen Fällen kommt die virologische Diagnostik zum Einsatz. Diese Methodengruppe erfordert viel Zeit, ist arbeitsintensiv und oft retrospektiv. Allerdings ist eine virologische Diagnostik erforderlich bei Infektionen, die durch neue Virustypen verursacht werden oder wenn eine Diagnose mit anderen Methoden nicht möglich ist.

Für die virologische Diagnostik muss der Arzt dafür sorgen, dass im entsprechenden Krankheitsstadium die notwendigen Materialproben entnommen, an das Labor übergeben werden und den Diagnoselaboren die notwendigen klinischen Informationen zur Verfügung gestellt werden.

Das Material für die virologische Forschung bei Krankheiten, die mit Durchfall oder anderen Magen-Darm-Erkrankungen einhergehen und auf eine virale Ätiologie hinweisen, sind frische Kotportionen. Bei Krankheiten Atmungssystem Forschungsmaterial erhält man am besten durch Absaugen von Schleim und Waschflüssigkeit. Nasopharyngeale Abstriche sind weniger aussagekräftig. Bei Vorliegen eines vesikulären Ausschlags ist das Untersuchungsmaterial die mit einer Nadel aus den Bläschen abgesaugte Flüssigkeit. Bei petechialen und makulopapulösen Ausschlägen handelt es sich bei dem Untersuchungsmaterial sowohl um Schleimproben aus dem Nasopharynx als auch um Kot. Bei Verdacht auf neurovirale Infektionen sollten Schleim aus dem Nasopharynx, Kot und Liquor zur virologischen Untersuchung entnommen werden. Das zur Diagnose von Mumps und Tollwut verwendete Material ist Speichel. Bei Verdacht auf Cytomegalovirus- und Papovirus-Infektionen kann es sich bei dem Material um Urin handeln. Bei Verdacht auf Infektionen durch bestimmte Arboviren und Herpesviren kann versucht werden, das Virus aus dem Blut zu isolieren. Eine Gehirnbiopsie kann durchgeführt werden, um Herpesenzephalitis, SSPE, progressive Rötelnpanenzephalitis, Kreptzfeldt-Jakob-Krankheit, Leukospongiose usw. zu diagnostizieren.

Schleimpräparate aus dem Nasopharynx oder Kot werden in ein Transportmedium bestehend aus Kochsalzlösung mit Zusatz von Antibiotika und einer kleinen Menge Protein oder Tierserum gegeben. Materialien können bei 4 °C nicht länger als 48 Stunden gelagert werden. Für eine längere Lagerung ist eine Temperatur von -70°C erforderlich.

Die Isolierung des Virus aus klinischem Material erfolgt durch Inokulation in Zellkulturen, Embryonen oder durch die Infektion von Labortieren damit (siehe Kultivierung von Viren).

Das Influenzavirus sollte durch Inokulation von virushaltigem Material in die Ampiose- oder Allantoishöhle des Hühnerembryos isoliert werden. Um das Coxsackie-A-Virus, das Tollwutvirus, viele Arboviren und Areiaviren zu isolieren, wird die iptraperitoneale und intraperitoneale Inokulation des Materials in neugeborene Mäuse empfohlen.

Nach der Infektion einer Zellkultur wird diese auf das Vorhandensein von CDD untersucht. Viele Enteroviren verursachen eine frühe CDD (innerhalb weniger Stunden). Cygomegaloviren, Adenoviren und das Rötelnvirus verursachen innerhalb weniger Wochen CPE, und manchmal ist es notwendig, auf die Anschaffung einer Subkultur zurückzugreifen. Das Vorliegen einer Sinusitis weist auf das Vorhandensein von Viren wie PC-, Masern-, Mumps- und Herpesviren hin.

Die Identifizierung der in diesen Systemen isolierten Viren erfolgt mit serologischen Methoden. Serologische Reaktionen wie RTGL, RN, PIT Ade werden nur bei Virusinfektionen eingesetzt. RSK, RPGA, ELISA, RIA, IF, RP usw. werden zur Diagnose sowohl viraler Infektionen als auch durch andere Krankheitserreger verursachter Infektionen eingesetzt.

Die Diagnostik von ARVI und Darminfektionen wird in den Schemata 2 und 3 dargestellt.

Isolierung von Viren aus dem Nasen-Rachen-Ausfluss, ihre Indikation und Identifizierung bei Atemwegsinfektionen

VIRUSINFEKTIONEN

Mit Antibiotika behandelter Nasopharynxschleim

Infektion mit Hühnerembryonen

Infektion säugender Mäuse

Lähmung, Tod

Tod, spezifische CAO-Läsionen

Coxsackie-Viren, Herpes

RSK, RTGA

Influenzaviren

Herpesviren

Infektion der Zellkultur

CPP kann fehlen

Synzytien-Erziehung

Herpetischer CPD-Typ

Adenoviraler CPD-Typ

Picornaviraler CPD-Typ

RSK, RN gemäß Farbtest

IF, RN, RSK, RTGA

IF, RN, RSK

Interferenz

IF, RN, RTGA, RTGAds

Adenoviren

Enteroviren, Rhinoviren

Herpes-simplex-Viren, Zytomegalie

RS-Virus, Masern, Parainfluenza

Influenzaviren, Parainfluenza, EP

Rötelnvirus

3 Gruppe Methoden - Serologische Diagnostik viraler Infektionen.

Ein einziger serologischer Test ermöglicht nur in seltenen Fällen die Diagnose einer Viruserkrankung (zum Beispiel bei einer HIV-Infektion). In den meisten Fällen erfordert die serologische Diagnose paarige Seren, die in der akuten Phase der Erkrankung und 2–4 Wochen später entnommen werden. Der Nachweis eines Anstiegs des Antikörpertiters um das Vierfache oder mehr gilt üblicherweise als diagnostisches Zeichen einer akuten Virusinfektion.

ISOLIERUNG VON VIREN AUS FÄCHE, IHRE INDIKATION UND IDENTIFIZIERUNG BEI VIRALEN DARMINFEKTIONEN

Stuhlsuspension, mit Antibiotika behandelt, durch Zentrifugation geklärt

Infektion von Mäusen

Infektion von Zellkulturen

Lähmung, Tod

Picornoviraler CPD-Typ

Reoviraler CPD-Typ

Adenoviraler CPD-Typ

RN, RSK

RSK, RN gemäß Farbtest

IF, RN, RTGA

RTGA, RSK, RN

Coxsackie A, B, Rotaviren

Enteroviren

Adenoviren

Rotaviren

Prinzipien der Therapie und Prävention viraler Infektionen

1 Gruppe- Abnormale Nukleoside – Analoga von Vorläufern des Nukleinsäurestoffwechsels, hemmen die Funktionen viraler Polymerasen oder sind in der Nukleinsäurekette enthalten, wodurch diese funktionsunfähig wird.

Ein Pyrimidinanalogon, Joddesoxyuridin, wird zur Behandlung von Herpeskeratitis, Hautherpes und Zytomegalie eingesetzt. Purin-Analoga – Vidorabid – werden zur Behandlung von Herpesenzephalitis, Windpocken und Herpes Zoster eingesetzt. Aciclovir (Zovirax) – wird auch zur Behandlung verwendet verschiedene Typen herpetische Infektion. Ribovirin (Virazol) ist wirksam gegen RNA- und DNA-Viren. Für die Behandlung einer HIV-Infektion wurden Nukleosidanaloga erhalten, die die HIV-Reverse-Transkriptase hemmen: Azidothymidin (Zidovudin), Timazid (Phosphatid) und Hivid (Zalcitabin).

2. Gruppe Adamantanaminhydrochlorid-Derivate. Medikamente: Amantadin und Rimantadin hemmen die Vermehrung von Influenza-, Masern- und Erythrozytenviren

Nuhn. Am wirksamsten gegen Influenza A. Wirkmechanismus: Störung der Deproteinisierung des Virus.

3 Gruppe- Thiosemicarbazoika. Das Medikament Metisazoi (Marborap) wirkt gegen Variolaviren. Der Wirkungsmechanismus des Arzneimittels besteht darin, die Synthese viraler Proteine ​​und den Zusammenbau viraler Partikel zu unterdrücken.

4 Gruppe Inhibitoren der proteolytischen Aktivität von Viren. Der Kern dieses Phänomens besteht darin, dass viele Proteine ​​von Picoria-, Ortho-, Adeno-, Toga- und Retroviren erst virale Aktivität erlangen, nachdem diese Proteine ​​durch Proteaseenzyme in Fragmente zerlegt wurden. Proteasehemmer wie Gorlox, Contrical und S-Aminocapronsäure werden zur Behandlung von durch diese Viren verursachten Infektionen eingesetzt. In unserer Republik wird ein Medikament aus dieser Gruppe, Invirase (Saqunnavir), zur Behandlung von HIV-Infektionen eingesetzt.

5 Gruppe. Einer der neuen und vielversprechenden Bereiche der Chemotherapie ist die Entwicklung von Medikamenten wie „Nukleasen“, die virale Gene schädigen können, was die Behandlung von Integrationsviruserkrankungen ermöglichen wird.

6 Gruppe Interferone. Derzeit wird α-Interferon (Leukozyten-IF) sowohl zur Behandlung als auch zur Vorbeugung, insbesondere von respiratorischen Virusinfektionen, eingesetzt. Der Wirkmechanismus ist eine Verletzung der Synthese viraler Proteine. β-Interferon oder Immuninterferon wird häufig verwendet. -Interferon verstärkt die Funktion von T-Killern und natürlichen Killern, T-Effektoren der HRT. Zur Behandlung bösartiger Tumore und Virusinfektionen.

7 Gruppe- virusspezifische Immunglobuline. die aus dem Blut von Genesenen oder speziell geimpften Spendern gewonnen werden. Sie werden zur Vorbeugung von Masern, Hepatitis A, B, Influenza, Parainfluenza und anderen Virusinfektionen eingesetzt (zur Vorbeugung gegen Tollwut wird das aus dem Blut immunisierter Tiere gewonnene Anti-Tollwut-Immunglobulin eingesetzt). Igs stören Virionen und verhindern die Adsorption des Virus an empfindlichen Zellen.

8 Gruppe- Impfungen. Um einer Reihe von Virusinfektionen vorzubeugen, werden abgetötete Impfstoffe mit durch Formalin oder β-Cropnolacton inaktivierten Viren (Impfstoff gegen Influenza, Masern, Polio, japanische und durch Zecken übertragene Enzephalitis, Tollwut) und lebende (abgeschwächte) Virusimpfstoffe mit Viren mit abgeschwächter Virulenz ( Impfung gegen Grippe, Masern, Mumps, Röteln, Polio, Tollwut, Gelbfieber usw.); Untereinheiten-Impfstoffe, die virale Schutzantigene (Untereinheiten) enthalten (Influenza-Impfstoff); rekombinante (gentechnisch veränderte) Impfstoffe (ein Impfstoff gegen Hepatitis B, zu dessen Herstellung das für das HBs-Antigen kodierende Gen in das Genom einer Hefezelle eingeführt wird). Synthetische Impfstoffe sind in der Entwicklung.

Labordiagnostik einer Virushepatitis

Derzeit werden in der Kategorie der Virushepatitis 7 unabhängige nosologische Formen berücksichtigt: Hepatitis A, B, C, D, E, F, G. Je nach Übertragungsweg wird die Virushepatitis unterteilt in:

1. Enteral, fäkal-oral übertragen. Dazu gehören Hepatitis A, E und natürlich F.

2. Parenteral, Übertragung durch parenterale Manipulation, einschließlich unter natürlichen Bedingungen transplazentarer und sexueller Übertragung. Dazu gehören Hepatitis B, C, D, G.

Am weitesten verbreitet sind Hepatitis A, B, C, deren Vergleichsmerkmale in der Tabelle dargestellt sind. 3.

Tisch 3

VERGLEICHENDE EIGENSCHAFTEN

VIRALHEPATITIS A, B, C

Zeichen	Hepatitis A	Hepatitis B	Hepatitis C
Virus (Familie)	Picomaviridae	Hepadnaviridae	Flaviviridae
Nukleinsäuretyp	einzelsträngige +RNA	doppelsträngige DNA mit einer einzelsträngigen Region	einzelsträngige +RNA
Viriongröße	27-32 Seemeilen	42-45 Seemeilen	30-60 nm
Superkapsid	abwesend	verfügbar	verfügbar
Infektionsweg	fäkal-oral	parenteral	parenteral
Inkubationszeitraum	im Durchschnitt 25-30 Tage	im Durchschnitt 60-90 Tage, vielleicht bis zu 6 Monate	im Durchschnitt 35-70 Tage
Altersgruppen	hauptsächlich Kinder unter 1 5 Jahren	Kinder und Erwachsene	Kinder und Erwachsene
Saisonalität	meist August-September	während des ganzen Jahres	im gesamten Gogi
Übergang zur chronischen Form	abwesend	tritt ein	Findet statt in 50 % der Fälle
Wagen	abwesend	langfristig	langfristig
Onkogenität	abwesend	tritt ein	tritt ein

I. Hepatitis A (hA). Die Labordiagnose von Hepatitis A basiert entweder auf der Identifizierung des Erregers selbst (Immunelektronenmikroskopie-Methode – IEM), seiner Antigene (Radioimmun-, Enzymimmunoassay, Immunfluoreszenzmethode – RIA, ELISA, IF) oder von Antikörpern gegen das Hepatitis-A-Virus (RIA, ELISA). ).

Zur Früherkennung der Krankheit sowie zur Identifizierung von Infektionsquellen wird die Bestimmung des Antigens des Hepatitis-A-Virus im Kot von Patienten eingesetzt, wo es 7-10 Tage vor den klinischen Symptomen und in den ersten Tagen des Auftretens auftritt Krankheit.

Von den derzeit ermittelten spezifischen Markern der Hepatitis A sind die Ig-M-Antikörper gegen das Hepatitis-A-Virus die wichtigsten, die zu Beginn der Erkrankung im Blutserum und im Speichel auftreten und 3–6 Monate bestehen bleiben. Der Nachweis von Antikörpern der Klasse Ig M gegen das Hepatitis-A-Virus weist eindeutig auf Hepatitis A hin und dient der Diagnose der Erkrankung, auch bei asymptomatischen Infektionsfällen, und der Identifizierung von Infektionsquellen in Herden.

Antikörper gegen das Hepatitis-A-Virus der Ig-G-Klasse werden ab der 3. bis 4. Krankheitswoche nachgewiesen und bleiben lange bestehen, was eine Beurteilung des Immunitätszustands der Bevölkerung und der Dynamik der spezifischen humoralen Immunität ermöglicht.

Hepatitis-A-Viren im Material eines Patienten können mittels Immunelektronenmikroskopie nachgewiesen werden. Die Methode basiert darauf, eine Virussuspension mit Antiserum zu vermischen, Immunkomplexe abzutrennen und im Elektronenmikroskop zu untersuchen.

II.Hepatitis B (hB). Im Körper von Menschen, die mit dem Hepatitis-B-Virus infiziert sind, können in unterschiedlicher Häufigkeit und in unterschiedlichen Stadien serologische Marker nachgewiesen werden: Oberflächen-HBs-Ag und Kern-HBe-Ag sowie Antikörper dagegen (Anti-HBc, Anti-HBe, Anti- HBs). Die Dynamik ihres Auftretens und die Interpretation der Ergebnisse sind in der Tabelle dargestellt. 4 und 5.

Tabelle 4

SEROLOGISCHE MARKER BEI HEPATITIS B

Tabelle 5

INTERPRETATION SEROLOGISCHER MARKER BEI HEPATITIS B

Antigene		Antikörper gegen HBs-Ar	Antikörper kNVs-Ag		Deutung
BHs	Nein		fgG	IgM
+	+	–	–	+	Akute Phase Hepatitis A
+	±	–	+	–	Chronische Hepatitis B
+	–	–	–	–	Wagen
–	–	+	–	–	Hepatitis B in der Vergangenheit
–	–	–	–	–	Keine Vorgeschichte von Hepatitis B

Alle Antigene und die entsprechenden Antikörper können als Indikatoren für den Infektionsprozess dienen.

Das Vorhandensein von viraler DNA, HBs Ag, HBe Ag und Anti-HBc-Klasse-Ig M weist auf eine akute Infektionsphase hin. In der Rekonvaleszenzphase handelt es sich um Anti-HBc-Antikörper der Klasse Ig G, die zusammen mit Anti-Hbs-Antikörpern nachgewiesen werden. Das längere Vorhandensein von HBs-Ag, HBe-Ag und Anti-HBc (IgG) im Blut ist ein ungünstiges Zeichen für die Entstehung eines chronischen Prozesses.

Während der Bildung von Langzeittransporten wird HBs Ag ständig bestimmt. Zum Nachweis von Antigenen und Antikörpern werden RPGA, RIA und ELISA verwendet. Zum Nachweis von HBs Ag wird ROPHA verwendet – eine umgekehrte passive Hämagglutinationsreaktion mit einer obligatorischen Positivkontrolle für HBs Ag.

III. Hepatitis C (hC).Verursacht durch ein RNA-Virus, das zur Familie der Flaviviridae gehört. Der Durchmesser der Virionen beträgt 30–60 nm und sie reagieren empfindlich auf die Behandlung mit Chloroform. Positive einzelsträngige RNA kodiert für die Synthese von drei strukturellen und fünf nichtstrukturellen Proteinen. Hepatitis C ähnelt in ihren klinischen und biochemischen Merkmalen der Hepatitis B. Bei 60 % der infizierten Personen verläuft die Krankheit chronisch und 20 % der chronischen Patienten entwickeln eine Leberzirrhose. Der Übertragungsmechanismus des Hepatitis-C-Virus erfolgt hauptsächlich parenteral. Die Labordiagnostik von Hepatitis C basiert auf der Bestimmung von Antikörpern gegen das Hepatitis-Virus mittels ELISA- oder RIA-Methoden.

IV. Der Erreger der Hepatitis Delta (Hepatitis D).Ein RNA-haltiges, defektes Virus, das sich nur unter der obligatorischen Beteiligung eines Helfervirus, dessen Rolle das Hepatitis-B-Virus spielt, im Körper des Wirts auflösen kann. Die Hülle des Deltavirus wird durch HBs Ag gebildet. Die Hinzufügung einer Delta-Infektion zur Hepatitis B führt zur Entwicklung schwerer bösartiger Formen der Krankheit. chronische Formen Erkrankungen mit früher Ausbildung einer Leberzirrhose.

Die Labordiagnose von Hepatitis D erfolgt durch den Nachweis von Markern des Hepatitis-B-Virus und der Delta-Virus-Infektion, HBs Ag, Anti-HBc (Ig M) und Delta Ag. Letztere werden mittels ELISA und RIA getestet. Von größter diagnostischer Bedeutung sind Anti-Delta-Ig M, die im Verlauf der Erkrankung nachgewiesen werden.

V. Hepatitis E. Die in tropischen und subtropischen Ländern weit verbreitete Krankheit verbreitet sich über das Wasser. Das Virion mit einem Durchmesser von 27–32 mm enthält einzelsträngige RNA und seine physikalisch-chemischen Eigenschaften ähneln denen von Viren der Familie Calicivmdae. Die Labordiagnostik basiert auf der Bestimmung von AT im Blutserum mittels ELISA.

VI. Hepatitis G. Das Hepatitis-G-Virus wurde 1995 entdeckt und in die Familie der Flaviviridae eingeordnet. Die Größe des Virions beträgt 20–30 nm. Das Genom des Virus wird durch einzelsträngige + RNA dargestellt. Das Kapsidprotein ist defekt oder wird überhaupt nicht synthetisiert. Daher wird angenommen, dass das Hepatitis-G-Virus entweder Proteine ​​von unentdeckten Viren oder zelluläre Proteine ​​für sein Kapsid verwendet. Es gibt Hinweise auf das Vorhandensein einer Lipidmembran im Virus. Der Marker der Virusreplikation ist seine RNA. Antikörper gegen das E 2-Protein des Hepatitis-G-Virus werden nur in Abwesenheit viraler RNA nachgewiesen. Dies weist darauf hin, dass der Nachweis von Antikörpern bei Hepatitis G im Gegensatz zu Hepatitis C nicht zur Suche nach Virusträgern, sondern zur Erfassung einer durchgemachten Infektion geeignet ist.

VII. Hepatitis F. Das Hepatitis-F-Virus wurde von französischen Wissenschaftlern entdeckt und bisher noch nicht untersucht.

Labordiagnose einer HIV-Infektion

Bei der Diagnose einer HIV-Infektion werden 4 Gruppen von Methoden verwendet:

1. Bestimmung des Vorhandenseins des Virus, seiner Antigene oder RNA-Kopien in Materialien eines Patienten oder einer HIV-infizierten Person

2. Serologische Diagnose, basierend auf dem Nachweis spezifischer Antikörper gegen Oberflächen- (gp 120 und gp 41) und interne (p 18 und p 24) HIV-Proteine.

3. Identifizierung pathognomonischer (spezifischer) Veränderungen im Immunsystem bei einer HIV-Infektion.

4. Labordiagnostik opportunistischer Infektionen (AIDS-assoziierte Erkrankungen).

1. Virologische Diagnose. Das Material zur Isolierung von HIV sind Blut-T-Lymphozyten, Knochenmark-Leukozyten, Lymphknoten, Gehirngewebe, Speichel, Sperma, Liquor und Blutplasma. Das resultierende Material wird zur Infektion einer kontinuierlichen Kultur von T-Lymphozyten (H9) verwendet. Der Nachweis von HIV in der Zellkultur erfolgt durch CPD (Bildung von Symplasten) sowie durch Immunfluoreszenz, Elektronenmikroskopie und exprimierte Reverse-Transkriptase-Aktivität. Moderne Methoden Studien können einen infizierten Lymphozyten pro 1000 Zellen nachweisen.

Der Nachweis viraler Antigene in infizierten T-Lymphozyten erfolgt mithilfe monoklonaler Antikörper

In den letzten Jahren war die Bestimmung der Kopienzahl der HIV-RNA im Blutplasma mittels der Polymerase-Methode von entscheidender Bedeutung für die Bestimmung der Prognose und des Schweregrads einer HIV-Infektion. Kettenreaktion(TTCR) – die sogenannte Viruslast. Wenn bei Patienten, die keine Therapie erhalten, die Viruslast unter der Nachweisgrenze liegt (weniger als 5000 Kopien der HIV-RNA in 1 ml Plasma), deutet dies auf das Ausbleiben einer Progression oder eine langsame Progression hin. Der Grad der Ansteckung ist minimal. Eine hohe Viruslast (mehr als 10.000 RNA-Kopien in 1 ml Plasma) bei Patienten mit einer Anzahl von CO4-Lymphozyten von weniger als 300 in 1 μl weist immer auf ein Fortschreiten der Krankheit hin.

2. Serologische Diagnose. Derzeit ist es am weitesten verbreitet.

Forschungsmaterial: 5 ml. heparinisiertes Blut, das vor der Lieferung an das Labor 6–8 Stunden lang gekühlt, aber nicht eingefroren, gelagert werden kann.

Zur serologischen Diagnostik von AIDS werden vor allem Enzymimmunoassay-Methoden mit Standard-Enzymimmunoassay-Systemen (ELISA) eingesetzt. Dies ist eine Screening-Methode. Das Funktionsprinzip basiert auf dem klassischen Prinzip des direkten ELISA. Das Immunosorbens sind Polystyroltabletten mit immobilisiertem inaktiviertem virusspezifischen Antigen, das aus HIV oder synthetisch gewonnen wurde. Anschließend wird das verdünnte Testserum zugegeben. Die Inkubation erfolgt in Vertiefungen mit Antigen. Nach der Bindung von AG an AT werden ungebundene Proteine ​​​​dreimal gewaschen und anschließend ein Konjugat aus Antikörpern gegen menschliche Immunglobuline mit einer Enzymmarkierung in die Vertiefungen gegeben. Die Bildung eines spezifischen AG+AT-Komplexes wird durch Zugabe eines Substrats für das Enzym (eine Lösung aus Orthophenylendiamin und Wasserstoffperoxid) nachgewiesen. Dadurch ändert sich die Farbe des Mediums proportional zur Menge der Antikörper. Die Ergebnisse der Studie werden auf einem Spektralphotometer berücksichtigt. Blutseren, die laut ELISA-Daten virusspezifische Antikörper aufweisen, müssen durch Immunblotting weiter untersucht werden.

Beim Immunblotting handelt es sich um einen Bestätigungstest, da er Antikörper gegen verschiedene HIV-Proteine ​​nachweist. Es basiert auf der vorläufigen Fraktionierung nach Molekulargewicht (Trennung) von HIV-Proteinen durch Elektrophorese in einem Polyacrylamidgel, gefolgt von der Übertragung von Antigenen auf eine Nitrozellulosemembran. Anschließend wird das Testserum auf die Membran aufgetragen. Dabei bilden spezifische Antikörper einen Komplex mit einem spezifischen Antigen (gp.120, gp.41, S.24, S.18). Der letzte Schritt der Studie ist die Identifizierung von Antikörpern gegen verschiedene HIV-Proteine. Dazu werden dem System Antikörper gegen menschliche Proteine ​​zugesetzt, die mit einer Enzym- oder Radioisotopenmarkierung markiert sind. Somit werden im Serum des Patienten virusspezifische Antikörper gegen alle oder die meisten HIV-Antigene nachgewiesen (oder nicht nachgewiesen).

3. Studien zum Immunstatus. Ziel ist es, Folgendes zu identifizieren:

1) Verringerung des Verhältnisses von CD4/CD8-Zellen (in N 2 und >, bei AIDS - 0,5 und
2) Reduzierung des Gehalts an CD4-Zellen (
3) das Vorhandensein eines der Laborzeichen, einschließlich Anämie, Leukopenie, Thrombopenie, Lymphopenie;

4) Erhöhung der Konzentration von Ig A und Ig G im Blutserum;

5) Verringerung der Reaktion der Lymphozytenblastenbildung auf Mitogene;

6) Fehlen einer Hautreaktion der GTZ auf mehrere Antigene;

7) Erhöhung des Niveaus der zirkulierenden Immunkomplexe.

ENTWICKLUNG VON TUMOREN, OPPORTUNISTISCHEN INFEKTIONEN UND INVASIONEN BEI HIV-INFEKTIONEN

ZNS-Zellen

T-Helferzellen

Enzephalopathie-Demenz

Verstoß gegen GVO und CIOs

Funktionsstörung der T-Killerzellen

Ontogenese

Kaposi-Sarkom, Hirnlymphom

Opportunistische Infektionen, Befall verursacht durch

Viren

Das einfachste

Bakterien

Helminthen

• 
  Herpes simplex Typ I und II;
• 
  Herpes Zoster;
• 
  Cytomegalovirus;
• 
  Epstein Barr Virus;

Um eine Virusinfektion zu verhindern, wurde Pocken von einem englischen Arzt vorgeschlagen E. Jenner 1796, fast hundert Jahre vor der Entdeckung der Viren, der zweite Impfstoff – Anti-Tollwut, wurde vom Begründer der Mikrobiologie vorgeschlagen L. Pasteur im Jahr 1885 – sieben Jahre vor der Entdeckung der Viren.

Die Ehre, Viren zu entdecken, gebührt unserem Landsmann DI. Iwanowski, der 1892 am Beispiel der Tabakmosaikkrankheit erstmals die Existenz eines neuen Erregertyps nachwies.

Als Student an der Universität St. Petersburg reiste er in die Ukraine und nach Bessarabien, um die Ursachen von Tabakkrankheiten zu untersuchen. Nach seinem Universitätsabschluss setzte er seine Forschungen im Botanischen Garten Nikitsky in der Nähe von Jalta fort. Er fand keine Bakterien im Inhalt des betroffenen Blattes, aber der Saft der erkrankten Pflanze verursachte Schäden an gesunden Blättern. Ivanovsky filterte den Saft der erkrankten Pflanze durch eine Chamberlant-Kerze, deren Poren die kleinsten Bakterien zurückhielten. Dabei entdeckte er, dass der Erreger sogar durch solche Poren gelangte, da das Filtrat weiterhin Krankheiten in Tabakblättern verursachte. Der Anbau auf künstlichen Nährböden erwies sich als unmöglich. DI. Ivanovsky kommt zu dem Schluss, dass der Erreger eine ungewöhnliche Natur hat: Er wird durch Bakterienfilter gefiltert und kann auf künstlichen Nährböden nicht wachsen. Er nannte den neuartigen Erreger „filtrierbare Bakterien“.

Ivanovsky stellte fest, dass die auf der Krim weit verbreitete Tabakkrankheit durch ein hochansteckendes Virus mit einer genau definierten Wirkungsspezifität verursacht wird. Diese Entdeckung zeigte, dass es neben zellulären Formen auch lebende Systeme gibt, die in herkömmlichen Lichtmikroskopen unsichtbar sind, feinporöse Filter passieren und keine Zellstruktur aufweisen.

6 Jahre später, 1898, nach der Entdeckung von D.I. Ivanovsky Niederländischer Wissenschaftler M. Beijerinck bestätigte die vom russischen Wissenschaftler erhaltenen Daten, kam jedoch zu dem Schluss, dass der Erreger des Tabakmosaiks eine flüssige lebende Ansteckung ist. Ivanovsky war mit dieser Schlussfolgerung nicht einverstanden. Dank seiner bemerkenswerten Forschung F. Leffler und P. Frosch 1897 wurde die virale Ätiologie der Maul- und Klauenseuche festgestellt und gezeigt, dass der Erreger der Maul- und Klauenseuche auch Bakterienfilter passiert. Ivanovsky kam bei der Analyse dieser Daten zu dem Schluss, dass die Erreger der Maul- und Klauenseuche und des Tabakmosaiks grundsätzlich ähnlich sind. Im Streit mit M.V. Beyerinck hatte Ivanovsky Recht.

Experimente von D.I. Ivanovsky waren die Grundlage für seine 1888 vorgelegte Dissertation „Über zwei Krankheiten des Tabaks“, die in einem gleichnamigen Buch veröffentlicht wurde 1892 Dieses Jahr gilt als das Jahr der Entdeckung der Viren.

Anschließend wurden die Erreger vieler Viruserkrankungen bei Menschen, Tieren und Pflanzen entdeckt und untersucht.

Ivanovsky entdeckte ein Pflanzenvirus. Leffler und Frosch entdeckten ein Virus, das Tiere infiziert. Endlich im Jahr 1917 D'Herrel entdeckte einen Bakteriophagen – ein Virus, das Bakterien infiziert. Somit verursachen Viren Krankheiten bei Pflanzen, Tieren und Bakterien.

Das Wort „Virus“ bedeutet Gift; es wurde von Louis Pasteur verwendet, um ein ansteckendes Prinzip zu bezeichnen. Später wurde der Name „Ultravirus“ oder „Filtervirus“ verwendet, dann wurde die Definition verworfen und der Begriff „Virus“ setzte sich durch.

Im Jahr 1892 gründete Pasteurs zeitgenössischer und engster Mitarbeiter I.I. Mechnikow N.F. Gamaleya(1859-1949) entdeckte das Phänomen der spontanen Auflösung von Mikroben, das, wie D’Herelle feststellte, durch die Wirkung eines bakteriellen Virus – eines Phagen – verursacht wurde.

Unter der Leitung von I.I. Mechnikova N.F. Gamaleya beteiligte sich an der Gründung der ersten bakteriologischen Station in Russland und der zweiten Pasteur-Station weltweit. Seine Forschung konzentriert sich auf die Untersuchung von Infektionen und Immunität, bakterieller Variabilität und der Prävention von Typhus, Pocken und anderen Krankheiten.

Im Jahr 1935 W. Stanley isoliertes Tabakmosaikvirus (TMV) in kristalliner Form aus Tabaksaft, der mit der Mosaikkrankheit infiziert ist. Dafür wurde ihm 1946 der Nobelpreis verliehen.

Im Jahr 1958 R. Franklin und K. Holm Als sie die Struktur des ETM untersuchten, entdeckten sie, dass es sich bei dem ETM um eine hohlzylindrische Formation handelt.

Im Jahr 1960 Gordon und Smith fanden heraus, dass einige Pflanzen mit freier TMV-Nukleinsäure und nicht mit dem gesamten Nukleotidpartikel infiziert sind. Im selben Jahr ein bekannter sowjetischer Wissenschaftler L.A. Zilber formulierte die wichtigsten Bestimmungen der virusgenetischen Theorie.

Im Jahr 1962 amerikanische Wissenschaftler A. Siegel, M. Tseitlin und O. I. Zegal experimentell eine Variante von TMV erhalten, die keine Proteinhülle hat, und herausgefunden, dass in defekten TMV-Partikeln die Proteine ​​zufällig angeordnet sind und sich die Nukleinsäure wie ein vollwertiges Virus verhält.

Im Jahr 1968 R. Shepard entdeckte einen DNA-Virus.

Eine der größten Entdeckungen in der Virologie ist die Entdeckung der meisten Strukturen verschiedener Viren, ihrer Gene und kodierenden Enzyme – der Reverse Transkriptase. Der Zweck dieses Enzyms besteht darin, die Synthese von DNA-Molekülen auf einer Molekülvorlage zu katalysieren.

In der Entwicklung der Virologie große Rolle gehört einheimischen Wissenschaftlern: I.I. Mechnikov (1845-1916), N. F. Gamaleya (1859-1949), L.A. Zilber (1894-1966), V.M. Schdanow (1914-1987), Z.V. Ermolyeva (1898-1979), A.A. Smorodintsev (1901-1989), M.P. Chumakov (1909-1990) und andere.

In der Virologie werden mehrere Entwicklungsperioden betrachtet.

ENTWICKLUNGSZEITEN DER VIRUSOLOGIE

Der rasche Fortschritt auf dem Gebiet des virologischen Wissens, der größtenteils auf den Errungenschaften verwandter Naturwissenschaften basiert, hat ein tiefgreifendes Wissen über die Natur von Viren ermöglicht. Wie keine andere Wissenschaft zeigt die Virologie einen schnellen und deutlichen Wandel der Wissensebenen – von der Ebene des Organismus bis zur submolekularen Ebene.

Die angegebenen Entwicklungsperioden der Virologie spiegeln jene Niveaus wider, die ein bis zwei Jahrzehnte vorherrschend waren.

Niveau des Organismus (30-40er Jahre des 20. Jahrhunderts).

Das wichtigste Versuchsmodell sind Labortiere (weiße Mäuse, Ratten, Kaninchen, Hamster, Affen usw.), das wichtigste erste Modellvirus war .

In den 1940er Jahren etablierten sich Hühnerembryonen als experimentelles Modell in der Virologie. Sie reagierten sehr empfindlich auf Influenzaviren und einige andere. Der Einsatz dieses Modells wurde durch die Forschung eines australischen Virologen und Immunologen ermöglicht F. Bernet, Autor des ersten Lehrbuchs zur Virologie, „Das Virus als Organismus“. Im Jahr 1960 F. Burnet und P. Medawar mit dem Nobelpreis für Virologie ausgezeichnet.

Entdeckung 1941 durch einen amerikanischen Virologen Hurst Das Phänomen der Hämagglutination trug wesentlich zur Untersuchung der Interaktion des Virus mit der Zelle unter Verwendung des Influenzavirus-Modells bei.

Der große Beitrag einheimischer Virologen zur medizinischen Virologie war die Erforschung natürlicher Herdkrankheiten. Im Jahr 1937 wurde die erste Expedition unter der Leitung von Zilber organisiert, zu der Levkovich, Shubladze, Chumakov, Solovyov usw. gehörten. Dank der Forschung wurde das durch Zecken übertragene Enzephalitis-Virus entdeckt und seine Träger identifiziert - ixodidae wurden Methoden zur Labordiagnose, Prävention und Behandlung entwickelt. Sowjetische Virologen untersuchten virale hämorrhagische Erkrankungen und entwickelten Medikamente für Diagnose-, Behandlungs- und Prophylaxezwecke.

Zellebene (40-50er Jahre des 20. Jahrhunderts).

Im Jahr 1949 ereignete sich ein bedeutendes Ereignis in der Geschichte der Virologie – die Entdeckung der Möglichkeit, Zellen unter künstlichen Bedingungen zu kultivieren. Im Jahr 1952 J. Enders, T. Weller, F. Robbins erhielt den Nobelpreis für die Entwicklung einer Zellkulturmethode. Der Einsatz von Zellkulturen in der Virologie war ein wahrhaft revolutionäres Ereignis, das als Grundlage für die Isolierung zahlreicher neuer Viren, ihre Identifizierung, ihr Klonen und die Untersuchung ihrer Interaktion mit Zellen diente. Es wurde möglich, kultivierte Impfstoffe zu erhalten. Diese Möglichkeit wurde am Beispiel eines Impfstoffs gegen nachgewiesen. In Zusammenarbeit mit amerikanischen Virologen J. Salcom und A. Sabin, sowjetische Virologen M.P. Chumakov, A.A. Smorodintsev und anderen wurde eine Produktionstechnologie entwickelt, gegen die getötete und lebende Impfstoffe hergestellt werden können. Im Jahr 1959 wurde in der UdSSR eine Massenimmunisierung der Kinderbevölkerung (etwa 15 Millionen) mit Polio-Lebendimpfstoff durchgeführt, wodurch die Inzidenz von Polio stark zurückging und paralytische Formen der Krankheit praktisch verschwanden. Im Jahr 1963 wurde M.P. für die Entwicklung und Einführung eines Polio-Lebendimpfstoffs verantwortlich gemacht. Chumakov und A.A. Smorodintsev wurde mit dem Lenin-Preis ausgezeichnet. 1988 beschloss sie, Polio weltweit auszurotten. Diese Krankheit wurde in Russland seit 2002 nicht mehr registriert.

Eine weitere wichtige Anwendung der Viruskultivierungstechnik war die Produktion J. Enders und Smorodintsev-Lebendimpfstoff, dessen weit verbreiteter Einsatz zu einer deutlichen Verringerung der Maserninzidenz geführt hat und die Grundlage für die Ausrottung dieser Infektion darstellt.

Auch andere kulturbasierte Impfstoffe wurden in großem Umfang in die Praxis eingeführt – Enzephalitis, Maul- und Klauenseuche, Tollwut usw.

Molekulare Ebene (50-60er Jahre des 20. Jahrhunderts).

In der Virologie begannen Methoden der Molekularbiologie weit verbreitet zu sein, und Viren wurden aufgrund der einfachen Organisation ihres Genoms zu einem gängigen Modell für die Molekularbiologie. Keine einzige Entdeckung der Molekularbiologie ist vollständig ohne ein virales Modell, einschließlich des genetischen Codes, des gesamten Mechanismus der intrazellulären Genomexpression, der DNA-Replikation, der Informationsverarbeitung (Reifung) usw.

Der Einsatz molekularer Methoden in der Virologie wiederum hat es ermöglicht, die Prinzipien der Struktur (Architektur) viraler Individuen zu ermitteln – Methoden des Eindringens von Viren in Zellen und ihrer Reproduktion.

Submolekulare Ebene (70-80er Jahre des 20. Jahrhunderts).

Die rasante Entwicklung der Molekularbiologie eröffnet die Möglichkeit, die Primärstruktur von Nukleinsäuren und Proteinen zu untersuchen. Methoden zur DNA-Sequenzierung und Bestimmung von Protein-Aminosäuresequenzen sind im Entstehen begriffen. Die ersten genetischen Karten des Genoms von DNA-Viren werden erstellt.

1970 entdeckten D. Baltimore und gleichzeitig G. Temin und S. Mizutani in RNA-haltigen onkogenen Viren die Reverse Transkriptase, ein Enzym, das DNA transkribiert. Die Gensynthese mit diesem Enzym auf einer aus Polysom-mRNA isolierten Matrix wird real. Es wird möglich, RNA in DNA umzuschreiben und zu sequenzieren.

1972 entstand ein neuer Zweig der Molekularbiologie – die Gentechnik. In diesem Jahr wurde in den USA ein Bericht von P. Berg über die Schaffung eines rekombinanten DNA-Moleküls veröffentlicht, der den Beginn der Ära der Gentechnik markierte. Durch die Einführung rekombinanter DNA in das Genom von Prokaryoten und einfachen Eukaryoten wird es möglich, eine große Anzahl von Nukleinsäuren und Proteinen zu gewinnen. Eine der wichtigsten praktischen Anwendungen der neuen Methode ist die Herstellung billiger Proteinpräparate, die in der Medizin (Interferon) und in der Landwirtschaft (billiges Proteinfutter für Nutztiere) wichtig sind.

Diese Zeit ist geprägt von wichtigen Entdeckungen auf dem Gebiet der medizinischen Virologie. Die Studie konzentriert sich auf die drei am weitesten verbreiteten Krankheiten, die enorme Schäden für die Gesundheit der Menschen und die Volkswirtschaft verursachen – Krebs, Hepatitis.

Die Ursachen für regelmäßig wiederkehrende Grippepandemien sind geklärt. Krebsviren von Tieren (Vögel, Nagetiere) wurden eingehend untersucht, die Struktur ihres Genoms wurde aufgeklärt und das für die bösartige Transformation von Zellen verantwortliche Gen, das Onkogen, identifiziert. Es wurde festgestellt, dass Hepatitis A und B durch unterschiedliche Viren verursacht werden: Sie wird durch ein RNA-haltiges Virus verursacht, das zur Familie der Picornaviren gehört, und Hepatitis B wird durch ein DNA-haltiges Virus verursacht, das zur Familie der Picornaviren gehört Hepadnavirus-Familie. 1976 entdeckte Blumberg bei der Untersuchung von Blutantigenen bei australischen Ureinwohnern das sogenannte australische Antigen, das er fälschlicherweise mit einem der Blutantigene verwechselte. Später stellte sich heraus, dass es sich dabei um das Hepatitis-B-Antigen handelt, dessen Träger in allen Ländern der Welt verbreitet ist. Für die Entdeckung des australischen Antigens wurde Blumberg 1976 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Ein weiterer Nobelpreis wurde 1976 an den amerikanischen Wissenschaftler K. Gajdushek verliehen, der die virale Ätiologie einer der langsamen menschlichen Infektionen – Kuru – feststellte, die bei einem der Ureinwohnerstämme auf der Insel Neuguinea beobachtet wurde und mit einem rituellen Ritus in Verbindung gebracht wurde. Essen des infizierten Gehirns verstorbener Verwandter.

Seit der zweiten Hälfte der 80er Jahre sind Virologen aktiv an der Entwicklung des weltweit unerwartet auftretenden Problems der HIV-Infektion beteiligt. Dies wurde durch die umfangreiche Erfahrung einheimischer Wissenschaftler bei der Arbeit mit Retroviren erleichtert.

Die medizinische Mikrobiologie und Virologie verdanken ihre Forschung größtenteils einheimischen Wissenschaftlern wie N.F. Gamaleya (1859-1949), P. F. Zdrodovsky (1890-1976), L.A. Zilber (1894-1966), D.I. Ivanovsky (1864-1920), L.A. Tarasevich (1869-1927), V.D. Timakov (1904-1977), E.I. Martsinovsky (1874-1934), V.M. Schdanow (1914-1987), Z.V. Ermolyeva (1898-1979), A.A. Smorodintsev (1901-1989), M.P. Chumakov (1909-1990), P.N. Kashkin (1902-1991), B.P. Pervushin (1895-1961) und viele andere.

WISSENSCHAFTLICHE VIROLOGISCHE INSTITUTIONEN

Die ersten virologischen Labore in unserem Land wurden in den 30er Jahren gegründet: 1930 - ein Labor zur Untersuchung von Pflanzenviren am Ukrainischen Institut für Pflanzenschutz, 1935 - eine Abteilung für Viren am Institut für Mikrobiologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR , und 1938 wurde es in die Abteilung für Pflanzenviren umstrukturiert, die viele Jahre lang von V.L. geleitet wurde. Ryschkow. Im Jahr 1935 wurde in Moskau das Zentrale Virologische Labor des Volkskommissariats für Gesundheit der RSFSR unter der Leitung von L.A. gegründet. Zilber, und 1938 wurde dieses Labor in die Abteilung für Viren des All-Union Institute of Experimental Medicine umorganisiert, zu deren Leiter A.A. ernannt wurde. Smorodintsev. 1946 wurde auf der Grundlage der Abteilung für Viren das Institut für Virologie der Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR gegründet, das 1950 nach D. I. benannt wurde. Iwanowski.

In den 50er und 60er Jahren wurden in unserem Land wissenschaftliche und industrielle virologische Einrichtungen gegründet: Institut für Virusenzephalitis der Akademie der Medizinischen Wissenschaften der UdSSR, Institut für Viruspräparate des Gesundheitsministeriums der UdSSR, Kiewer Institut für Infektionskrankheiten, All-Union-Forschung Institut für Influenza des Gesundheitsministeriums der UdSSR in Leningrad und eine Reihe anderer.

Eine wichtige Rolle bei der Ausbildung von Virologen spielte 1955 die Einrichtung der Abteilung für Virologie am Zentralinstitut für die Fortbildung von Ärzten des Gesundheitsministeriums der UdSSR. An den biologischen Fakultäten der Universitäten Moskau und Kiew wurden Abteilungen für Virologie eingerichtet.

Staatliche Universität Saratow, benannt nach N. G. Chernyshevsky

VIROLOGIE

METHODISCHE MATERIALIEN

Lehr- und Methodenhandbuch für Studierende der Fakultät für Biologie

Virologie. Methodische Materialien:Lehrmethode. Hilfe für Studierende biol. Fak. / Autoren-komp. E. V. Glinskaya, E. S. Tuchina, S. V. Petrov.

– Saratov, 2013. 84 S.: Abb.

ISBN 978-5-292-03935-8

Das pädagogische und methodische Handbuch wurde in Anlehnung an das „Virologieprogramm für Studierende biologischer Fakultäten von Universitäten“ erstellt.

Es enthält theoretisches Material zur Entwicklungsgeschichte der Virologie, zur Natur und Herkunft von Viren, zur chemischen Zusammensetzung, Morphologie und Reproduktion von Viren, zur Vielfalt von Viren, zur Pathogenese und Labordiagnose viraler Infektionen sowie zu den Merkmalen der antiviralen Immunität . Am Ende des Handbuchs finden Sie einen Plan zur Durchführung von Laborarbeiten, ein Wörterbuch mit Grundbegriffen und Testaufgaben zur Selbstkontrolle.

Für Studierende der Fakultät für Biologie, die in der Studienrichtung 020400 „Biologie“ studieren.

Abteilung für Mikrobiologie und Pflanzenphysiologie, Fakultät für Biologie

(Staatliche Universität Saratow, benannt nach N. G. Chernyshevsky)

Doktor der Biowissenschaften L. V. Karpunina (Staatliche Agraruniversität Saratow, benannt nach N. I. Vavilov)

EINFÜHRUNG

Die Virologie untersucht die Natur und Herkunft von Viren, ihre chemische Zusammensetzung, Morphologie, Reproduktionsmechanismen, biochemische und molekulargenetische Aspekte ihrer Beziehungen zu zellulären Organismen, Probleme der antiviralen Immunität und die Entwicklung von Maßnahmen und Mitteln zur Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Viren Viruserkrankungen.

Die Relevanz der Virologie steht derzeit außer Zweifel. Viren sind einer der Hauptverursacher vieler infektiöser und onkologischer Erkrankungen von Menschen, Tieren und Pflanzen. Viren sind ein ideales Angriffsziel für Molekularbiologen und Genetiker.

Das Handbuch soll Studierende auf Seminare und Praktika im Studiengang Virologie vorbereiten. Das Handbuch befasst sich mit theoretischen Fragen der allgemeinen Virologie, stellt einen detaillierten Plan für die praktische Arbeit vor, bietet eine Liste der notwendigen Literatur sowie Testaufgaben zur Selbstkontrolle.

Das würde ich gerne hoffen Lernprogramm"Virologie. „Methodologische Materialien“ werden sowohl für Universitätsstudenten und -lehrer als auch für Virologiespezialisten nützlich sein.

Abschnitt 1. Virologie als Wissenschaft. Geschichte der Entwicklung der Virologie. Natur und Ursprung von Viren.

VIROLOGIE ALS WISSENSCHAFT

Virologie ist eine Wissenschaft, die die Natur und Herkunft von Viren, die Merkmale ihrer chemischen Zusammensetzung, Genetik, Struktur, Morphologie, Reproduktionsmechanismen und Interaktion mit zellulären Organismen untersucht.

Unter den biologischen Wissenschaften nimmt die Virologie einen wichtigen Platz ein. Seine theoretische und praktische Bedeutung für die Medizin, Veterinärmedizin und Landwirtschaft ist groß. Viruserkrankungen sind bei Menschen, Tieren und Pflanzen weit verbreitet; Darüber hinaus dienen Viren als Modelle zur Untersuchung grundlegender Probleme der Genetik und Molekularbiologie. Die Erforschung von Viren hat zum Verständnis der Feinstruktur von Genen, zur Entschlüsselung des genetischen Codes und zur Identifizierung von Mutationsmechanismen geführt.

Die moderne Virologie umfasst die folgenden Abschnitte:

- Allgemeine Virologie, die die Grundprinzipien der Struktur und Reproduktion von Viren sowie deren Interaktion mit untersucht Wirtszelle, Ursprung und Verbreitung von Viren in der Natur.

- Die private (medizinische, veterinärmedizinische und landwirtschaftliche) Virologie untersucht die Eigenschaften verschiedener systematischer Gruppen menschlicher, tierischer und pflanzlicher Viren und entwickelt Methoden zur Diagnose, Prävention und Behandlung von durch diese Viren verursachten Krankheiten.

- Studien zur molekularen Virologie molekulargenetische Struktur von Viren, Struktur und Funktionen viraler Nukleinsäuren, Mechanismen der viralen Genexpression, Prozesse der Interaktion mit Zellen, Art der Resistenz von Organismen gegen Viruserkrankungen, molekulare Evolution von Viren.

GESCHICHTE DER ENTWICKLUNG DER VIRUSOLOGIE

Die ersten Erwähnungen von Viruserkrankungen bei Menschen und Tieren liegen noch vor schriftliche Quellen alte Völker. Sie enthalten insbesondere Informationen über Tollwutseuchen bei Wölfen, Schakalen und Hunden sowie über Polio im alten Ägypten (II.-III. Jahrtausend v. Chr.). Pocken waren in China bereits tausend Jahre vor Christus bekannt. Lange Geschichte Es gibt auch Gelbfieber, das seit Jahrhunderten Pioniere im tropischen Afrika und Seeleute dezimiert. Die ersten Beschreibungen viraler Pflanzenkrankheiten beziehen sich auf die malerische Vielfalt von Tulpen, die seit etwa 500 Jahren von niederländischen Blumenzüchtern angebaut werden.

Als Beginn der Entwicklung der Virologie als Wissenschaft kann das Ende des 19. Jahrhunderts angesehen werden. Während L. Pasteur in den 80er Jahren an der Entwicklung eines Impfstoffs gegen Tollwut arbeitete. Im 19. Jahrhundert verwendete er erstmals den Begriff „Virus“ (vom lateinischen „Virus“ – Gift) zur Bezeichnung eines Infektionserregers. Pasteur war der erste, der Labortiere zur Untersuchung von Viren einsetzte. Er inokulierte Material von Tollwutpatienten in das Gehirn eines Kaninchens. Allerdings unterschied Pasteur nicht zwischen Viren als solchen und anderen Infektionserregern.

Der erste, der Viren als eigenständige Gruppe von Infektionserregern identifizierte, war der russische Wissenschaftler D.I. Im Jahr 1892 kam er aufgrund eigener Forschungen zu dem Schluss, dass die Tabakmosaikkrankheit durch Bakterien verursacht wird, die den Chamberland-Filter passieren und zudem nicht in der Lage sind, auf künstlichen Substraten zu wachsen. Die vorgelegten Daten zum Erreger des Tabakmosaiks sind seit langem Kriterien für die Einstufung von Krankheitserregern als „Viren“: Filtrierbarkeit durch „bakterielle“ Filter, Unfähigkeit zum Wachstum auf künstlichen Medien, Reproduktion des Krankheitsbildes durch ein bakterien- und pilzfreies Filtrat.

Im Jahr 1898 bestätigte und erweiterte M. Beijerink D. I. Ivanovskys Forschungen zum Tabakmosaikvirus und formulierte die erste umfassende Theorie über Viren als eine neue Klasse von Mikroorganismen und Krankheitserregern. Obwohl viele ausländische Wissenschaftler ihm die Entdeckung von Viren zuschrieben, erkannte M. Beijerinck die Priorität von D. I. Ivanovsky an.

In den folgenden Jahren stellten Mikrobiologen und Ärzte die virale Ätiologie vieler anthroponotischer und zoonotischer Krankheiten fest. So stellten F. Leffler und P. Frosch bereits 1898 die Filtrierbarkeit des Erregers der Maul- und Klauenseuche bei Kühen fest. Sie waren die ersten, die zeigten, dass Viren nicht nur Pflanzen, sondern auch Tiere infizieren können.

Im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts kam es zu einer Reihe von Entdeckungen neuer Viren. Es begann mit der Forschung von W. Reed, der 1901 die virale Natur des tropischen Gelbfiebers feststellte. W. Reed leitete Untersuchungen, die ergaben, dass das Gelbfiebervirus während der ersten drei Tage der Krankheit im Blut des Patienten vorhanden war und durch einen Mückenstich übertragen werden konnte; Damit wurde erstmals gezeigt, dass Viren durch Insekten übertragen werden können. Sieben Jahre später wurde nachgewiesen, dass Polio (K. Landsteiner und E. Popper), Dengue-Fieber (P. Ashbury und C. Kreich) und Hühnerleukämie (W. Ellerman und O. Bang) ebenfalls Viruserkrankungen waren. Im Jahr 1911 lieferte F. Rous unwiderlegbare Beweise für das Vorhandensein eines onkogenen Virus in Gewebeextrakten von Hühnersarkomen, das bei gesunden Vögeln Tumore verursachen kann. Dank der Forschungen von X. Aragan und E. Paschen (1911–1917) war dies möglich

Die virale Natur von Windpocken ist bekannt. Zur gleichen Zeit, T. Anderson

Und J. Goldberg begründete die virale Ätiologie der Masern.

IN 1915 Bakterienviren wurden von F. Twort entdeckt. Im Jahr 1917 wurden bakterielle Viren unabhängig von F. D’Herelle entdeckt, der den Begriff „Bakteriophage“ prägte.

Die zweite Entdeckungswelle von Viren anthroponotischer Krankheiten erfolgte in den 30er Jahren. letztes Jahrhundert. Im Jahr 1933 stellten W. Smith, K. Andrews und P. Laidlaw fest, dass Influenza nicht durch Bakterien, sondern durch Viren verursacht wird. Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs wurden Mumps (K. Johnson, E. Goodpasture, 1934) und die japanische Sommer-Herbst-Mückenenzephalitis (M. Hayashi, A.S. Smorodintsev, 1934–1938) als Viruserkrankungen eingestuft.

1937 von G. Findlay und F. McCallum entdeckt und bestätigte dies in Experimenten an Affen und menschlichen Freiwilligen in den Jahren 1943–1944. D. Cameron, F. McCallum und W. Havens.

Der erste Schritt zur Beschreibung der molekularen Struktur von Viren wurde 1935 gemacht, als W. Stanley Kristalle des Tabakmosaikvirus erhielt. In den 50er und 60er Jahren wurde es möglich, die Feinstruktur von Viren im Detail zu untersuchen. 20. Jahrhundert nach der Verbesserung des Elektronenmikroskops.

1938 erhielt M. Taylor einen abgeschwächten Lebendimpfstoff gegen Gelbfieber. Der entwickelte Impfstoff erwies sich als so zuverlässig und wirksam, dass er bis heute eingesetzt wird. Es rettete Millionen von Leben und diente als Modell für die Entwicklung vieler nachfolgender Impfstoffe. Darüber hinaus verbesserte Taylor die Verwendung von Mäusen als empfängliche Tiere und führte sie ein. In den frühen 30er Jahren. Neben Mäusen wurden auch Hühnerembryonen verwendet, also Es ist eine weitere Gewebequelle aufgetaucht, die empfindlich gegenüber Infektionen durch Viren ist und deren Vermehrung unterstützen kann.

Mit der Verbesserung der experimentellen Systeme entwickelten sich quantitative Forschungsmethoden. Die erste genaue und schnelle Methode zur Zählung von von einem Virus befallenen Zellen wurde 1941 entwickelt, als G. Hirst zeigte, dass das Influenzavirus eine Agglutination roter Blutkörperchen verursacht.

Die Entwicklung der Virologie wurde durch die Entwicklung der Zellkulturmethode erleichtert. Im Jahr 1949 wurde in einem bahnbrechenden Experiment von J. F. Enders, T. H. Weller und F. S. Robbins gezeigt, dass Zellkulturen das Wachstum des Poliovirus unterstützen können. Diese Entdeckung leitete das Zeitalter der modernen Virologie ein und inspirierte eine Reihe von Studien, die schließlich zur Isolierung vieler verursachender Viren führten ernsthafte Krankheit in Menschen. In den 50er und 60er Jahren. 20. Jahrhundert warst du-

Einige Enteroviren und Atemwegsviren wurden unterteilt, die Ursachen wurden ermittelt große Zahl Krankheiten, deren viraler Ursprung bis dahin nur vermutet wurde. Beispielsweise entdeckte M. Bloomberg 1953 das Hepatitis-B-Virus und entwickelte den ersten Impfstoff dagegen. 1952 wandte R. Dulbecco die Plaque-Methode auf tierische Viren an.

Die Entdeckung von Bakteriophagen wurde erst in den späten 30er Jahren gewürdigt, als bakterielle Viren als praktisches Modell für die Untersuchung von Virus-Zell-Interaktionen in genetischen und biochemischen Studien eingesetzt wurden. Im Jahr 1939 stellten E. Ellis und M. Delbrück das Konzept eines „einstufigen Viruswachstumszyklus“ vor. Diese Arbeit legte den Grundstein für das Verständnis der Natur der Virusreproduktion, bei der es um den Zusammenbau einzelner Komponenten geht.

Mit tierischen Viren als Forschungsobjekten wurden wichtige Entdeckungen für die Molekularbiologie gemacht. 1970 entdeckten Kh. M. Temin und D. Baltimore unabhängig voneinander eine Reverse Transkriptase in Retroviren, die DNA auf einer RNA-Matrize synthetisieren kann. 1976 entdeckten D. Bishop und H. Varmus, dass das Onkogen des Rous-Sarkom-Virus auch im Genom normaler tierischer und menschlicher Zellen vorhanden ist. 1977 zeigten R. Roberts und F. Sharp unabhängig voneinander die diskontinuierliche Genstruktur von Adenoviren. 1972 schuf P. Berg die ersten rekombinanten DNA-Moleküle, die auf der Grundlage des zirkulären DNA-Genoms des SV40-Virus unter Einbeziehung von Genen des λ-Phagen und des Galactose-Operons von Escherichia coli aufgebaut waren. Diese Arbeit führte zur rekombinanten DNA-Technologie. 1977 wurde die erste vollständige Nukleotidsequenz des Genoms eines biologischen Objekts bekannt: H. E. Sanger und seine Kollegen bestimmten die Nukleotidsequenz des Genoms des Phagen ØX174. Im Jahr 1990 wurde der erste erfolgreiche Versuch unternommen, die Gentherapie in der klinischen Praxis einzusetzen: Einem Kind, das an einer schweren kombinierten Immunschwäche litt, einer Krankheit, die mit einem Defekt im Adenosin-Desaminidase-Gen einhergeht, wurde mithilfe eines Vektors eine normale Kopie des Gens injiziert auf dem Genom eines Retrovirus.

In den 50–60er Jahren Es wurden auch Studien durchgeführt, um atypische Viruserreger zu untersuchen. Im Jahr 1957 schlug D. Gaidushek vor, dass die Kuru-Krankheit durch eines der Viren langsamer Infektionen verursacht wird. Allerdings wurde die Natur langsamer Infektionsviren erst 1982 enthüllt, als S. Prusiner zeigte, dass Scrapie durch infektiöse Proteine, die er Prionen nannte, verursacht wird.

IN 1967 entdeckte T. O. Diner Viroide, Infektionserreger, bei denen es sich um zirkuläre RNA-Moleküle handelt. Krankheiten verursachen in Pflanzen.

IN In den Folgejahren wuchs die Liste der entdeckten Viren immer weiter. 1981 wurde das Leukämievirus isoliert Menschliche T-Lymphozyten – per-

ein neues Virus, dessen Fähigkeit, beim Menschen Krebs zu verursachen, zuverlässig nachgewiesen wurde.

NATUR UND URSPRUNG VON VIREN

Die Vorstellungen über die Natur von Viren haben sich seit ihrer Entdeckung erheblich verändert.

DI. Ivanovsky und andere Forscher dieser Zeit betonten zwei Eigenschaften von Viren, die es ermöglichten, sie in eine separate Gruppe lebender Organismen zu unterscheiden: Filtrierbarkeit und Unfähigkeit, sich in künstlichen Nährmedien zu vermehren. Später stellte sich heraus, dass diese Eigenschaften nicht absolut sind, da filtrierbare Formen von Bakterien (L-Formen) und Mykoplasmen entdeckt wurden, die nicht auf künstlichen Nährmedien wuchsen und in ihrer Größe den größten Viren (Pockenvirus, Mimivirus, Megavirus, Pandoravirus).

Zu den einzigartigen Eigenschaften von Viren gehört ihre Fortpflanzungsmethode, die sich stark von der Fortpflanzungsmethode aller anderen Zellen und Organismen unterscheidet. Viren wachsen nicht; ihre Reproduktion wird als disjunktive Reproduktion bezeichnet, die die räumliche und zeitliche Trennung der Synthese viraler Komponenten mit anschließender Assemblierung und Bildung von Virionen betont.

Im Zusammenhang mit dem oben Gesagten kam es immer wieder zu Diskussionen darüber, was Viren sind – lebende oder nichtlebende, Organismen oder Nichtorganismen? Natürlich haben Viren die grundlegenden Eigenschaften aller anderen

Lebensformen - Fortpflanzungsfähigkeit, Vererbung, Variabilität, Anpassungsfähigkeit an Bedingungen Außenumgebung. Sie besetzen eine gewisse ökologische Nische und unterliegen den Evolutionsgesetzen der organischen Welt. Bis Mitte der 40er Jahre. Im 20. Jahrhundert herrschte die Vorstellung vor, dass Viren die primitivsten Mikroorganismen seien. Logische Entwicklung Zu diesen Ansichten gehörte die Einführung des Begriffs „Virion“, um ein extrazelluläres virales Individuum zu bezeichnen. Mit der Entwicklung der Forschung zur Molekularbiologie von Viren begannen sich jedoch Fakten zu häufen, die der Vorstellung von Viren als Organismen widersprachen. Das Fehlen eines eigenen Proteinsynthesesystems, die disjunktive Art der Reproduktion, die Integration in das zelluläre Genom, die Existenz viraler Satelliten und defekter Viren, die Phänomene der mehrfachen Reaktivierung und Komplementierung – all das passt nicht gut in die Idee von ​​Viren als Organismen.

Alle Viren, einschließlich Satelliten- und defekter Viren, Viroide und Prionen, haben etwas gemeinsam, das sie verbindet. Bei allen handelt es sich um autonome genetische Strukturen, die in den Zellen verschiedener Gruppen von Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Tieren, die für sie anfällig sind, funktionieren und sich vermehren können. Dies ist die umfassendste Definition, die es uns ermöglicht, das Reich der Viren zu skizzieren.

Nach der zweiten Hypothese sind Viren die Nachkommen alter, präzellulärer Lebensformen – Protobionten, die der Entstehung zellulärer Lebensformen vorausgingen, von denen aus die biologische Evolution begann.

Virologie (von lateinisch vīrus – „Gift“) und Griechisch Logos – Wort, Lehre) – die Wissenschaft der Viren, ein Zweig der Biologie.

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Virologie zu einer eigenständigen Disziplin. Sie entstand als Zweig der Pathologie – der Pathologie von Mensch und Tier einerseits und der Phytopathologie andererseits. Zunächst entwickelte sich im Rahmen der Mikrobiologie die Virologie von Mensch, Tier und Bakterien. Spätere Erfolge der Virologie basieren größtenteils auf den Errungenschaften verwandter Naturwissenschaften – Biochemie und Genetik. Gegenstand der virologischen Forschung sind subzelluläre Strukturen – Viren. In ihrer Struktur und Organisation gehören sie zu Makromolekülen, daher wurde aus der Zeit, als eine neue Disziplin entstand, die Molekularbiologie, die verschiedene Ansätze zur Untersuchung der Struktur, Funktionen und Organisation von Makromolekülen vereinte, die die biologische Spezifität bestimmen, auch die Virologie Bestandteil Molekularbiologie. Die Molekularbiologie nutzt häufig Viren als Forschungsinstrument, und die Virologie nutzt molekularbiologische Methoden, um ihre Probleme zu lösen.

Geschichte der Virologie

Viruserkrankungen wie Pocken, Kinderlähmung, Gelbfieber und bunte Tulpen sind schon lange bekannt, doch über die Ursachen wusste man lange Zeit nichts. Als Ende des 19. Jahrhunderts die mikrobielle Natur einer Reihe von Infektionskrankheiten festgestellt wurde, kamen Pathologen zu dem Schluss, dass viele der häufigen Krankheiten von Menschen, Tieren und Pflanzen nicht durch bakterielle Infektionen erklärt werden können.

Die Entdeckung von Viren ist mit den Namen D.I. Ivanovsky und M. Beyerinck verbunden. Im Jahr 1892 zeigte D. I. Ivanovsky, dass eine Tabakkrankheit – Tabakmosaik – von erkrankten Pflanzen auf gesunde Pflanzen übertragen werden kann, wenn diese mit dem Saft erkrankter Pflanzen infiziert werden, der zuvor durch einen speziellen Filter geleitet wurde, der Bakterien zurückhält. Im Jahr 1898 bestätigte M. Beyerinck die Daten von D. I. Ivanovsky und formulierte die Idee, dass die Krankheit nicht durch ein Bakterium, sondern durch einen grundlegend neuen Infektionserreger verursacht wird, der sich von Bakterien unterscheidet. Er nannte es Contagium vivum fluidum – ein lebendes, flüssiges Infektionsprinzip. Damals wurde der Begriff „Virus“ verwendet, um den infektiösen Beginn einer Krankheit zu bezeichnen – vom lateinischen Wort „poison“, „giftiger Beginn“. Contagium vivum fluidum wurde zunächst als filtrierbares Virus und später einfach als „Virus“ bezeichnet. Im selben Jahr, 1898, zeigten F. Lefler und P. Frosch, dass der Erreger der Maul- und Klauenseuche bei Rindern Bakterienfilter passiert. Bald darauf wurde entdeckt, dass andere Krankheiten bei Tieren, Pflanzen, Bakterien und Pilzen durch ähnliche Erreger verursacht wurden. Im Jahr 1911 entdeckte P. Rous ein Virus, das bei Hühnern Tumore verursacht. Im Jahr 1915 entdeckten F. Twort und 1917 F. D'Herelle unabhängig voneinander Bakteriophagen – Viren, die Bakterien zerstören.

Die Natur dieser Krankheitserreger blieb mehr als 30 Jahre lang unklar – bis in die frühen 30er Jahre. Dies wurde dadurch erklärt, dass herkömmliche mikrobiologische Forschungsmethoden nicht auf Viren angewendet werden konnten: Viren sind in der Regel unter einem Lichtmikroskop nicht sichtbar und wachsen nicht auf künstlichen Nährmedien.

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Unabhängig davon, wie viel Forschung betrieben wird, geben Wissenschaftler zu, dass Viren immer noch kaum verstanden werden und daher ihre Ausbreitung und ihre Auswirkungen auf den menschlichen Körper und die Umwelt insgesamt nur schwer vorherzusagen sind. Und der Punkt ist nicht nur, dass die Untersuchung infektiöser Mikroorganismen qualifiziertes Personal, spezielle Ausrüstung und erhebliche Mittel erfordert, da jedes Virus seine eigene Struktur, seine eigenen Reproduktionseigenschaften und seine eigene Resistenz gegenüber der äußeren Umgebung hat.

Das Hauptproblem besteht darin, dass sich das Verhalten von Mikroorganismen unter sterilen Laborbedingungen von der äußeren Umgebung unterscheidet – schon allein deshalb, weil sie unter natürlichen Bedingungen mit anderen Organismen interagieren und dies zwangsläufig Auswirkungen auf ihre Entwicklung und Mutationen hat. Daher sind die Natur der Viren sowie ihre Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte noch nicht gründlich untersucht.

Ein weiteres ernstes Problem sind Mutationen von Viren, deren Veränderung unter Einfluss Umfeld. Wir müssen die Versuchsbedingungen ständig ändern, Statistiken über die Häufigkeit und Form der Mutationen führen und sie mit verschiedenen Medikamenten behandeln.

Doch trotz aller Schwierigkeiten geht die Forschung auf diesem Gebiet weiter, denn jede Innovation bringt uns der Entwicklung neuer wirksamer Medikamente, der Prävention von Krankheiten und Epidemien näher. Dies ist besonders wichtig, da Viren alle vorhandenen Zellen, sowohl Pflanzen als auch Menschen, infizieren können. Allein in den letzten Monaten haben sich viele Aussichten auf Entdeckungen ergeben, von denen die wichtigsten weiter besprochen werden.

3D wird Ihnen helfen, Ihren Feind besser kennenzulernen

Zum ersten Mal in der Geschichte haben Forscher des schwedischen Nationalen Beschleunigerlabors SLAC einen einzigartigen Röntgenlaser verwendet, um ein dreidimensionales Bild zu erhalten, das einen Teil der inneren Struktur eines infektiösen Virus zeigt. In einem in der neuesten Ausgabe von Physical Review Letters veröffentlichten Artikel heißt es, dass Wissenschaftler die sogenannten untersucht haben Mimivirus, das zur Kategorie der Riesenviren gehört, deren Größe tausende Male größer ist als normale Viren. Das Mimivirus zeichnet sich auch durch genetische Komplexität aus – es verfügt über fast tausend große Gene, was viel mehr ist als das von HIV.

Experten versuchen seit langem, mehr über Mimiviren zu erfahren – über ihre Herkunft und ob sie im Laufe der Zeit Gene von ihrem Wirt übernehmen, aber die meisten Experimente sind in einer Sackgasse gelandet. Schwedische Physiker verwendeten eine neue Technik, die es ermöglichte, ein dreidimensionales Modell des Virus zu erstellen. Mit hochentwickelter Software, die an der Cornell University entwickelt wurde, machten die Forscher mehrere Fotos und fügten einzelne Bilder verschiedener Viruspartikel zu einem 3D-Gesamtbild des Mimivirus zusammen. Dadurch war es möglich, die umfassendsten und zuverlässigsten Informationen über ihn zu erhalten.

Technologie öffnet sich neue Ära in der Virologie: Jetzt wird es viel einfacher sein, Mikroben zu untersuchen und dementsprechend viel einfacher, sie zu bekämpfen. In naher Zukunft ist geplant, auf die gleiche Weise auch Viren zu untersuchen, die kleiner, aber oft gefährlicher sind, darunter Influenza, Herpes und HIV.

Grippe - seltene Krankheit

In der neuen Ausgabe der Zeitschrift PLOS Biology ist eine interessante Studie erschienen, die darauf hinweist, dass Erwachsene über 30 höchstens alle fünf Jahre an Grippe erkranken. Zu diesem Schluss kam eine internationale Wissenschaftlergruppe unter der Leitung von Spezialisten des Imperial College London. Wissenschaftler sagen, dass die meisten Ärzte bei der Diagnose einen fatalen Fehler machen, indem sie das Influenzavirus mit einer Erkältung oder Krankheiten verwechseln, die durch verschiedene Erreger von Atemwegs- und Infektionskrankheiten wie Rhinoviren oder Coronaviren verursacht werden.

Die Forscher analysierten Blutproben von 151 Freiwilligen aus Südchina und testeten sie auf Antikörperwerte gegen neun verschiedene lokal vorkommende Influenzavirusstämme. Während der Studie stellte sich heraus, dass Kinder alle zwei Jahre an Grippe erkranken, aber mit der Zeit eine Immunität erlangen.

Daher handelt es sich bei der Grippe bei Erwachsenen um eine eher seltene Erkrankung, die allein durch eine Blutuntersuchung und schon gar nicht durch „äußere herkömmliche“ Symptome nachgewiesen werden kann. Diese Entdeckung wird den diagnostischen Ansatz weltweit verändern Erkältungen sowie Methoden zu ihrer Behandlung.

Krokodile zeigen Ihnen, wie man Keime bekämpft

Wissenschaftler der George Mason University haben herausgefunden, dass Alligatoren über ein einzigartiges Immunsystem verfügen, das sie vor allen Arten von Viren und Keimen schützt. Details zur Studie sind in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift beschrieben Plus eins.

Zuvor hatten Spezialisten der University of Louisiana herausgefunden, dass Reptilienblutserum 23 Bakterienstämme zerstören und sogar HIV bekämpfen kann. Chemiker kamen dann zu dem Schluss, dass es sich bei den antimikrobiellen Molekülen im Alligatorblut höchstwahrscheinlich um Enzyme handelte, die eine spezielle Art von Lipid abbauen.

Das aktuelle Experiment hat gezeigt, dass es sich bei den antimikrobiellen Molekülen im Blutserum von Alligatoren um CAMP-Peptide handelt, oder wie sie auch genannt werden, um kationische antimikrobielle Peptide. Experimente haben insbesondere gezeigt, dass sie Escherichia coli, Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa erfolgreich zerstören.

Die Ergebnisse der Studie werden die Grundlage für die Entwicklung einer neuen Generation von Antibiotika bilden, da Viren bereits Resistenzen gegen die meisten vorhandenen Medikamente entwickelt haben.

Eine einfache Möglichkeit, HIV abzutöten

Vertreter des Scripps Research Institute haben mit Unterstützung führender amerikanischer Labore einen neuartigen Impfstoff gegen HIV entwickelt. Einzelheiten der Studie sind in der Fachzeitschrift Nature beschrieben.

Das Immunschwächevirus ist eines der heimtückischsten, da es aktiv mutiert und sich an alle verfügbaren Medikamente anpasst. Dies erklärt größtenteils die Tatsache, dass es noch kein wirksames Medikament dagegen gibt.

Das neue experimentelle Medikament eCD4-Ig blockiert fast alle Stämme des Immundefizienzvirus und neutralisiert sie vollständig. Wichtig ist, dass bei der Durchführung von Experimenten an Affen keine Immunantwort des Körpers auf eCD4-Ig festgestellt wurde.

Offenbar ähnelt das Protein, das zur Grundlage des Impfstoffs wurde, dem, das in den Zellen eines lebenden Organismus vorkommt. Untersuchungen haben auch gezeigt, dass das Medikament viel besser an die HIV-1-Hülle bindet als die fortschrittlichsten neutralisierenden Antikörper, sodass es eine brauchbare Alternative zu bestehenden HIV-Impfstoffen werden könnte.

Zur Abgabe von eCD4-Ig in den Körper wird ein Adeno-assoziiertes Virus verwendet, das keine Krankheit verursacht. Sobald es in das Muskelgewebe injiziert wird, verwandelt es Zellen in neue schützende Proteinfabriken, die über Jahre, vielleicht Jahrzehnte hinweg aktiv bleiben. Die Entwickler des Medikaments hoffen, dass klinische Tests des Impfstoffs am Menschen noch in diesem Jahr beginnen, denn das Medikament verspricht, die Menschheit für immer von einer der tödlichen Krankheiten zu befreien.

Biologische Waffen im Einsatz

Wie Sie wissen, können Viren zu einer der wirksamsten Arten biologischer Waffen werden: Wenn beispielsweise Pocken freigesetzt werden, wird mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung zerstört. Es wurde auch nachgewiesen, dass einige Viren einen starken Einfluss auf das Bewusstsein von Lebewesen haben. Dies wurde erneut von Spezialisten der französischen Universität Perpignan bestätigt, die in der Zeitschrift eine wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema veröffentlichten Verfahren der Royal Society.

Alles beginnt damit, dass die Wespe ihre Eier und mit ihnen ein spezielles Virus, DcPV, in lebende Marienkäfer legt. Nach drei Wochen schlüpft die Wespenlarve aus dem Körper des Opfers und spinnt einen Kokon Marienkäfer wird völlig gelähmt.
Das erst kürzlich identifizierte DcPV-Virus gilt als enger Verwandter des Poliovirus, das Lähmungen verursacht. Es wurde auch festgestellt, dass es bei aktiver Vermehrung Auswirkungen auf das Nervensystem hat. Alle diese Symptome zeigen sich deutlich bei einem Marienkäfer, dessen Gehirn von DcPV besetzt ist.

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