










































































Studirajte zahvaljujući brojnim resursima koji su dostupni na Docsity-u
Zaradite bodove pomažući drugim studentima ili ih kupite uz Premium plan
Pripremite ispite
Studirajte zahvaljujući brojnim resursima koji su dostupni na Docsity-u
Nabavite poene za preuzimanje
Zaradite bodove pomažući drugim studentima ili ih kupite uz Premium plan
Skripta iz virusologije sa Medicinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu
Tipologija: Rezime
1 / 82
Ova stranica nije vidljiva u pregledu
Ne propustite važne delove!











































































Za razliku od RNK, DNK ne može biti direktno prevedena u proteine. Zato se ona prvo prepisuje u iRNK sa doslednom translacijom te iRNK u strukturne proteine i enzime. Većina DNK virusa ima oba lanca – i pozitivan (+) i negativan (–) lanac. Sada ide zbunjujući deo. Negativan (–) lanac se odnosi na onaj deo lanca DNK koji se „čita“, dok se pozitivan (+) lanac ignoriše. Parvovirusi su izuzetak, jer oni imaju jednolančanu DNK. Moguće forme koja virusna DNK može da poseduje su cirkularna dvolančana DNK ( ds DNK), nepotpuno dvolančana cirkularna DNK ( ds DNK) i linearna jednolančana DNK ( ss DNK). Primer: Adenovirusi imaju linearnu dvolančanu DNK, pa to zapisujemo kao linearna ds DNK.
Sada pravimo kućicu za naš genom. Prvo ide kapsid. Postoje dve forme kapsida: ikozaedarni i helični (spiralni). Kapsid ikozaedarne simetrije pravimo tako što iz polipeptidnih lanaca (slika 1) napravimo globularnu podjedinicu – kapsomeru. Kapsomere poređamo u jednakostranični trougao, (slika 2) a dvadeset takvih trouglova čine ikozaedar (slika 3). Kod helične (spiralne) simetrije (slika 4 ) kapsomere su vezane za RNK (uvek i stalno RNK jer samo RNK virusi mogu imati tu simetriju) i usidrene su u spiralni nukleoproteinski kapsid ( nukleokapsid ). Većina njih ima sferičan oblik osim rabdovirusa (virus besnila), koji ima kapsid oblika metka. Slika 1 Slika 2 Slika 3 Slika 4
Sada kada imamo ikozaedarni kapsid sa nukleinskom kiselinom (DNK ili RNK) unutra ili spiralni nukleokapsid sa RNK unutra, moramo mu staviti spoljašnji omotač, a ona je u stvari lipidna dvoslojna membrana. Virusi dobijaju ovu membranu pupljenjem kroz ćelijsku nuklearnu ili citoplazmatsku membranu. Mogu posedovati različite glikoproteine na svojoj površini. Virusi bez omotača nazivaju se goli virusi. Poređenje E. coli i malih bakterija sa virusima Sticanje spoljašnje membrane
Virusi koji nastavljaju do jedra imaju nekoliko načina da uđu. Naime, oni mogu da izbacuju svaki segment pojedinačno kroz pore jedarne membrane (virus influence) ili mogu kapsid vezati za poru i kroz nju ubacivati genetički materijal (HSV-1). Virusi mogu da razgrade kapsid i tako ubace nasledni materijal (adenovirusi). Parvovirusi su toliko mali da ceo kapsid prolazi kroz pore jedarne membrane.
Nukleinska kiselina se oslobađa iz kapsida u nukleus ili citoplazmu ćelije.
RNK virusi Ovi virusi uobičajeno podležu transkripciji, translaciji i replikaciji u citoplazmi. Pozitivnolančani (+)RNK virusi su ekvivalent informacionoj RNK (iRNK). Čim uđu u ćeliju, spremni su za translaciju. Oni koriste ribozomalne proteine i enzime da prevedu pozitivnu ( + )RNK u strukturne proteine, kao i u RNK-zavisnu RNK polimerazu. Ona pravi negativne kopije , koje će u fazi replikacije postati ponovo pozitivne. Nova pozitivna iRNK ulazi u novoformirani virion koji je nastao od ranije sintetisanih strukturnih proteina. Postoji i izuzetak svemu ovome, a to je da retrovirusima ne sledi direktna translacija. Umesto toga, njihova ranije formirana RNK-zavisna DNK polimeraza ( reverzna transkriptaza ) prvo prepisuje RNK u DNK, a integraza potom inkorporira genetički materijal virusa u genom domaćina. Virusna DNK potom može biti prepisana u iRNK koja služi za pravljenje virusnih proteina ili u RNK koja će formirati genom novih virusa. Negativnolančani (-)RNK virusi imaju malecni problem. Oni ne mogu da prevode svoju RNK u proteine jer imaju negativnu kopiju svog genetičkog materijala, pa moraju nositi u svom virionu RNK-zavisnu RNK polimerazu da bi prvo napravili kopiju pozitivnog lanca. Sa ovog lanca se vrši translacija strukturnih proteina koristeći ćelijske enzime od kojih nastaje virion, a virusni enzim će opet napraviti negativnu kopiju RNK, koja ulazi u novi virion. DNK virusi Transkripcija i replikacija se dešavaju u citoplazmi. DNK virusi su genetički kompleksniji od RNK virusa, pa stoga njihova transkripcija je podeljena na tri faze – vrlo rana, rana i kasna faza transkripcije. Značajno je napomenuti da DNK virusi zapravo funkcionišu slično kao naš genom. Transkripcija segmenata DNK se vrši u jedru odakle nastaje iRNK, koja se seče i obrađuje. Novonastala iRNK odlazi u citoplazmu, gde se dešava translacija. Za replikaciju DNK virusa sa malim genomom potrebno je učešće većeg broja ćelijskih proteina, dok je za DNK viruse velikog genoma potrebno učešće manjeg broja ćelijskih proteina ( ekonomičnost! ). Vrlo rana i rana faza se inicijalno karakterišu time da početna iRNK kodira enzime i proteine potrebne za DNK replikaciju, kao i kasniju transkripciju iRNK kasne faze. Zatim se dešava replikacija virusne DNK koristeći produkte ranih gena, stvarajući DNK koja će ući u nove kapside. Kasna faza se dešava kada počne transkripcija nove iRNK nakon virusne replikacije. Ova iRNK se naziva iRNK kasne faze. Njenom translacijom nastaju strukturni proteini, koji formiraju kapsid.
Strukturni proteini i genom se pakuju u helične ili ikozaedarne virione. Sledi otpuštanje viriona. Goli virioni se oslobađaju kada ćelija lizira, ali mogu i egzocitozom. Nasuprot njima, ostali virioni dobijaju svoj omotač pupljenjem kroz Goldžijev aparat, jedarnu membranu ili citoplazmatsku membranu, kada dobijaju lipidni dvosloj.
Replikacija po Baltimoru Baltimorova klasifikacija je sistem grupisanja virusa prema načinu transkripcije u odnosu na vrstu genoma. Postoji sedam klasa (grupa) po Baltimoru.
Ovoj klasi pripadaju virusi sa dvolančanom DNK. Replikacija se odvija delovanjem ćelijskih ili virusnih DNK polimerazama. Ovi virusi prevode svoju dsDNK u ( + ) iRNK. Virusi koji pripadaju ovoj grupi su familije virusa Herpesviridae, Adenoviridae, Papillomaviridae, Polyomaviridae i Poxviridae.
Ovoj klasi pripadaju virusi sa jednolančanom DNK. Oni svoju ssDNK prevode u dsDNK koja služi kao intermedijer, a zatim u ( + ) iRNK. Ovoj klasi pripada familija Parvoviridae.
Virusni genom je dvolančana RNK. Ovi virusi svoju dsRNK prevode u (+)iRNK, koja se dalje može prevesti u proteine ili u dsRNK putem replikacije. Ovoj grupi virusa pripada familija Reoviridae.
Virusi sa jednolančanom, pozitivnom RNK. Njihov genom može automatski da služi kao matrica za sintezu proteina, ali mogu i da je prepišu u negativnu kopiju, koja služi kao intermedijer. Negativna kopija se koristi kao matrica za pozitivnu, koja ulazi u sklopu novog virusa. Ovoj klasi virusa pripadaju familije Picornaviridae, Togaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae, Caliciviridae i Hepeviridae.
Dualne virusne infekcije Koinfekcija označava istovremenu (simultanu) infekciju ćelije domaćina od strane više patogenih vrsta, u ovom slučaju – virusa. Primer je koinfekcija hepatocita hepatitis B virusom i hepatitis D virusom , koji zajedno mogu dovesti do superinfekcije. Koinfekcija je od velike važnosti jer virusi mogu da interaguju kako sa domaćinom, tako i među sobom. Iako virusi mogu međusobno pomagati ili odmagati jedno drugom, interakcija sa domaćinom je uvek patogena. Važno je napomenuti da osim virus/virus koinfekcija, u svetu je najčešća infekcija virus/bakterija i to HIV/tuberkuloza. Ostali česti primeri koinfekcija su koinfekcija sindroma stečene imunodeficijenije (AIDS) i oportunističkog parazita (P. jirovecii) ili polimikrobnih infekcija (Lajmska bolest + druge bolesti).
Oba virusa se mogu nesmetano umnožavati u ćeliji, ili pak jedan virus može da pomaže replikaciju drugog virusa. Međutim, moguće je i obrnuto – da jedan virus inhibira replikaciju drugog. Uočava se i komplementacija , koja predstavlja interakcije na nivou genskih segmenata, dok se na nivou virusnog genoma dešavaju rekombinacije.
Interakcije se, kao što je ranije rečeno, uglavnom dešavaju na nivou virusnog genoma. Te rekombinacije mogu biti intramolekulske ili se može desiti genetičko resortiranje. Antigenski drift predstavlja „skretanje“ koje se dešava kada tačkaste mutacije dovedu do nastanka novih sojeva unutar jednog serotipa. Ovaj fenomen uzrokuje epidemije. Primer za to je sezonski grip – influenca. Antigenski šift predstavlja „izmene“ koje dovode do genetskog resortiranja, a to dalje vodi do nastanka novih sojeva virusa. Ovaj fenomen uzrokuje pandemije. Najpoznatiji primer je bio 2009. godine kad se desilo resortiranje ptičjeg i humanog virusa gripa unutar svinje, dovodeći do pandemije svinjskog gripa. Poseban oblik rekombinacija je reaktivacija virusa. Može se javiti kao unakrsna reaktivacija , kada se dešava rekombinacija između aktivnog i inaktivnog virusa, pa tako nastaje rekombinantni infektivni virus. Osim unakrsne, postoji i multipla reaktivacija , kada se rekombinuje više inaktivnih virusa. Na nivou komplementacije (interakcije na nivou produkata virusnih gena) dešava se fenotipsko mešanje , kada nastali virus ima odlike oba „roditeljska virusa“, a moguća je i transkapsidacija – ugradnja genoma jednog virusa u kapsid drugog.
Virusna interferencija i antivirusni efekat interferona Virusna interferencija predstavlja međusobni odnos dva virusa, pri čemu jedan sprečava replikaciju drugog. Ovo se dešava pri istovremenoj infekciji jedne kulture ćelija ili organizma. Interferencija se može ostvariti na nivou receptora, transkripcije i translacije, kao i sintezom interferona.
Interferoni su grupa signalnih proteina koje pravi i sekretuje ćelija domaćin kao odgovor na prisustvo nekih patogena, uključujući viruse, bakterije i ćelije tumora. U tipičnom scenariju, ćelija inficirana virusom će osloboditi interferone uzrokujući da okolne ćelije povećaju svoju antivirusnu odbranu. Interferoni aktiviraju imune ćelije (NK ćelije i makrofage), povećavaju ekspresiju MHC molekula, a simptomi kao što su povišena temperatura, bol u mišićima i simptomi nalik gripu su posledica produkcije interferona.
Tip I (virusni tip) se indukuje virusom ili dsRNK. Klase su IFN-α i IFN-β. Deluje u minimalnoj količini. Tip II (imuni tip) se sintetiše kada ga indukuju mitogeni ili specifični antigeni. IFN-γ je predstavnik ove klase.
IFN-α dendritske ćelije, makrofagi (^) antivirusno stanje, povećana IFN-β fibroblasti ekspresija MHC molekula I klase IFN-γ NK ćelije, T limfociti aktivacija makrofaga, stimulacija lučenja antitela
Kada su ćelije izložene dejstvu virusa, dešava se sinteza interferona. RNK virusi su snažniji induktori sinteze IFN od DNK virusa. Replikacija virusa nije uslov za indukciju interferona.
Reovirusi su značajan induktor interferona. Dvolančane DNK koje poseduju predstavljaju takođe i replikativne forme jednolančanih RNK koju koriste kao matricu (v. III klasa po Baltimoru).
Induktori ove vrste su specifični i nespecifični antigeni, kao i interferon gama. Razni inhibitori transkripcije iRNK i sinteze proteina su signali za produkciju interferona.
Tipovi virusnih infekcija Kao posledica replikacije virusa unutar ćelije, javljaju se razna stanja sa različitim ishodom inficiranih ćelija. Pa tako, virusi mogu biti citocidni, necitocidni i onkogeni, a uspostavljaju akutne i hronične infekcije. Citocidni virusi izazivaju citocidne (litičke) infekcije, gde je krajni ishod ćelije smrt. Svoj efekat ostvaruju tako što inhibiraju metabolizam ćelije domaćina, a virusni proteini na ćeliji imaju toksični efekat. Osim toga, prouzrokuju i poremećaj permeabiliteta ćelijske membrane; oštećenjem lizozoma oslobađaju se hidrolitički enzimi koji oštećuju samu ćeliju. Indukcija apoptoze je još jedan od načina ubijanja. U jednoj ćeliji produkuje se veliki broj virusa, a njihovo napuštanje ćelije može dovesti do lize. Citopatogeni efekat virusa označava morfološke promene u izgledu ćelija. Na patohistološkom preparatu, inficirane ćelije se vide kao uvećane (balonirajuća degeneracija), mnogojedarne, džinovske ćelije. Formiranje sincicijuma, kao i uočavanje inkluzionih telašaca su sve vidovi citopagenosti. Necitocidni virusi („umereni, blagi virusi“) daju dugotrajne, ponekad doživotne infekcije. Njih karakteriše stalno prisustvo virusa u ćeliji u kojoj se replikuje, zbog uspostavljanja dinamičke ravnoteže samog virusa i ćelije domaćina, ili se održavaju u obliku integrisanog ili neintegrisanog genoma. Za ove viruse je takođe karakteristično odsustvo tzv. ranih proteina koji inhibiraju metabolizam ćelije. Tipični virusni predstavnici su hepatitis B virus i Rubella virus. Zbog stalnog prisustva virusa u ćeliji, kažemo da su ti virusi uspostavili perzistenciju. Ona se uspostavlja na nekoliko načina, kao što su:
Infekcije mogu biti akutne (produktivne) i perzistentne (produktivne i neproduktivne). Perzistentne neproduktivne su latentne infekcije, kao što su one izazvane herpesvirusima. Perzistentne produktivne infekcije su hronične infekcije , kao što je hepatitis B i C. Tu spadaju i spore infekcije (eng. slow ), koji imaju dug asimptomatski period kada se virus aktivno razmnožava (može trajati godinama). AIDS pripada tipu slow infekcija.
Patogeneza virusnih infekcija
Ovo podrazumeva skup svih događaja in vivo nakon infekcije virusom.
Da bi uopšte izazvao infekciju, virus prvo treba ući u organizam. Infektivna doza je ono što čini da manifestacija infekcije bude moguća. Drugim rečima, infektivna doza je optimalan broj patogena koji dovodi do oboljenja. Manja infektivna doza označava veću virulentnost. Virusi koji imaju malu infektivnu dozu su morbili, virus besnila... Ono što otežava ulazak su prirodne barijere. Mehanički integritet kože i mukoze , zajedno sa ostalim faktorima (cilijarni epitel, lokalni imunitet, kiseli pH, prisustvo proteolitičkih enzima...) čini našu prvu liniju odbrane. Fiziološka mikrobiota takođe otežava prodiranje. Mesta na kom virus može ući u organizam su: konjuktiva (vrlo retko, kad je oštećen epitel), GI trakt (ingestijom virusa), respiratorni trakt (inhalacijom virusa), urogenitalni trakt (seksualno), koža, krv, preko transplantacije i transfuzije. Virus može inficirati fetus transplacentarno.
Nakon pronalaženja ulaza, virus mora naći način da zaobiđe imuni sistem. Zahvaljujući odsutnom ili neadekvatnom imunskom odgovoru kod pojedinaca, razni virusi uspevaju da lagano preskoče ovaj korak. Virus se, čim prodre u organizam, razmnožava na mestu ulaska. Ovo mesto se zove primarno mesto. Međutim, on mora pronaći odgovarajuće ćelije koje će da inficira, pa se zbog toga širi dalje po organizmu. Te ćelije moraju biti dostupne ; moraju biti osetljive što se odlikuje time da imaju odgovarajući receptor za koji će se vezati virus; moraju biti ćelije od značaja u kojim će se odviti replikacija, a ona se odvija samo u permisivnim ćelijama (v. strana 45). Iako virus može inficirati i nepermisivne ćelije, u njima se ne može odigrati replikacija. Pronalaženjem takvih ćelija stvara se sekundarno mesto.
Virus treba da pronađe način da izađe i preživi izvan ćelije. Izlučivanje se vrši preko istih puteva koje je virus koristio da bi ušao u organizam. Izlučuje se preko respiratornog sekreta, kože, genitalnog sekreta, mleka, krvi... Za transmisiju su značajni brojni faktori, kao što su stabilnost virusa u spoljašnjoj sredini, prisutnost u aerosolu i sekretima , asimptomatsko izlučivanje virusa. Od važnosti je i slab imunski odgovor! Patogenost je genetski determinisana sposobnost virusa da izazove infekciju, dok je virulentnost stepen patogenosti koji nam pokazuje kolika je sposobnost nekog virusa da izazova oboljenje. Ako neko ima infekciju, ne znači da ima i oboljenje!
Onkogeni virusi Onkogeni (tumorski) virusi su sposobni da transformišu određene ćelije ili da izazovu tumore. I DNK i RNK virusi poseduju onkogeni potencijal, samo se razlikuju u mehanizmima onkogeneze. Oni indukuju promene u ćeliji na nivou fenotipa, rasta i razmnožavanja. Karakteristike transformisane ćelije:
Onkovirusi u ćeliju unove nove virusne gene ( onkogene ) čiji su produkti odgovorni za transformaciju. Onkovirusi takođe menjaju ekspresiju postojećih ćelijskih gena ili menjaju funkciju genskih produkata koji su odgovorni za kontrolu rasta (aktiviranjem protoonkogena) i diferencijaciju. Protoonkogeni odgovorni su za stimulaciju rasta i razmnožavanja ćelije. Nasuprot njima, tumor supresorski geni inhibiraju deobu ćelije i replikaciju DNK ( Rb gen), kao i sprečavanje ulaska u S fazu deobe (p53). Izmene u ekspresiji protoonkogena mogu biti posledica: mutacija, amplifikacija, translokacija, integrisanja virusnog genoma... Inaktivacija tumor supresorskih gena takođe može biti posledica mutacija, virusne razgradnje kao i delovanja virusnih onkoproteina.
DNK virusi imortalizuju nepermisivne ćelije , pa zbog toga najčešće ne dolazi do kompletne replikacije virusa. Transformišući geni pripadaju ranom setu gena, a njihovi produkti interaguju sa produktima tumor supresorskih gena indukujući samo transformaciju nepermisivne ćelije. Postoji 5 DNK onkovirusa (MEHHH) : Onkovirus Oboljenje Merkel cell virus (MCV) Karcinom Merkelovih ćelija Epstein-Barr virus (EBV) Burkitov limfom, Hodžkinov limfom, nazofaringealni karcinom Humani papiloma virus (HPV) Rak grlića materice, anusa, penisa, vulve/vagine i orofarinksa Hepatitis B virus (HBV) Hepatokarcinom Humani herpes virus tip 8 (HHV8) Kapošijev sarkom
RNK onkovirusi, za razliku od DNK onkovirusa, imortalizuju i permisivne i nepermisivne ćelije. To uspevaju prvenstveno aktivacijom protoonkogena. Moguće je da vrše i deleciju p53 tumor supresorskog gena. Postoje 2 RNK onkovirusa : hepatitis C virus ( HCV ) i humani T limfotropni virus ( HTLV ). Onkovirus Oboljenje Humani T limfotropni virus I i II (HTLV) Limfomi odraslih T-ćelija (HTLV-I) Leukemija vlasastih T-ćelija (HTLV-II) Hepatitis C virus (HCV) Hepatocelularni karcinom Detaljnije o svakom virusu u specijalnoj virusologiji. VIRUSIMA INDUKOVANA MALIGNA TRANSFORMACIJA ĆELIJE PREDSTAVLJA SAMO ETAPU U KOMPLEKSNOM PROCESU NASTANKA TUMORA
Ona se javlja kao posledica nepotpune supresije virusne replikacije. Može se javiti i kod selektivnog pritiska antivirusnog leka, gde je nastavljena replikacija virusa u prisustvu leka. Faktori koji utiču na razvijanje rezistencije su:
Rezistenciju možemo testirati na nivou genotipa ili fenotipa. Na nivou genotipa gledamo postoje li mutacije odgovorne za rezistenciju. Zbog ovoga je važno sekvenciranje genoma. S druge strane, na nivou fenotipa merimo osetljivost datog soja virusa na određeni lek in vitro , kada u epruvetu smućkamo neki virus i lek. Virus Lek Mesto delovanja Herpes simplex virus Aciklovir Sinteza NK Varicella-Zoster virus Aciklovir Sinteza NK Cytomegalovirus Ganciklovir Sinteza NK Hepatitis B virus Lamivudin, Tenofovir Sinteza NK Influenza virus A i B Oseltamivir, Zanamivir Oslobađanje virusne čestice Hepatitis C virus Interferon + Ribavirin, Direktno delujući agensi (DAA) Sinteza NK, obrada proteina
Virusne vakcine Imunizacija protiv virusa ima za cilj prevenciju oboljenja koji oni izazivaju. Modifikacija toka bolesti takođe je moguća. Vakcinacija se sprovodi pre infekcije divljim tipom virusa, a nakon infekcije samo pre pojave simptoma (pre- i postekspoziciona profilaksa – PrEP i PEP). Dobra vakcina ima sposobnost indukcije imunskog odgovora, ostavljajući dugotrajnu (doživotnu) zaštitu. Ona se mora bezbedno primeniti, mora biti stabilna pri transportu i imati nisku cenu. Virusne vakcine mogu biti žive (atenuisane i virulentne) i inaktivisane (mrtve i subjedinične).
Atenuisani sojevi virusa dobijaju se dugotrajnim, uzastopnim pasažiranjem virusa u neprirodnim domaćinima. Ono što se dobije su zapravo mutanti koji imaju osobine atenuacije i imunogenosti. Žive atenuisane vakcine aktiviraju humoralni i celularni imunski odgovor, a daju se tako da imitiraju prirodni put prodora virusa u organizam. Tim načinom se dobija i mukozna imunost (IgA antitela). Takođe, ove vakcine stimulišu produkciju interferona, a imunost koju indukuju je dugotrajnija i efektivnija od ostalih tipova vakcina. Negativne strane živih atenuisanih vakcina su te da postoje mogućnost povratka virulencije, a postoji i zaostatak niskog nivoa rezidualne virulencije. Ovde se barata sa živim, infektivnim virusom, pa ne sme se primenjivati u trudnoći i kod imunokompromitovanih pacijenata. Čuvaju se na +4˘C, pa su nestabilne na sobnoj temperaturi. Primeri: Sejbinova vakcina protiv poliomijelitisa (per os), MMR, pojedinačna vakcina protiv besnila, varičele, rotavirusa, žute groznice.
Ove vakcine poseduju u sebi zajedničku antigensku građu srodnih virusa, čime se omogućava unarkrsni imuni odgovor. Neki virusi koji ulaze u sastav ovakve vakcine su: virus vakcinije i variole, majmunski i humani rotavirusi, goveđi i humani virus parainfluence tip 3 ...
One se dobijaju primenom fizičkohemijskih postupaka, kao što je zračenje, zagrevanje, dodavanje formaldehida itd. Ovim se uništava infektivnost virusa, ali zadržava imunogenost. Nedostaci koji se javljaju su indukcija slabog celularnog odgovora, proizvodnja antitela u znatno nižem titru, ne indukuju lokalni imunski odgovor (pa samim tim nema ni sIgA). Ostavljaju kratkotrajan imunitet, pa je potrebno više doza. Puno koštaju. Vakcina protiv influence se proizvodi po preporuci SZO svake godine, a sadrži antigene virusa koji su bili aktuelni tokom protekle sezone gripa.