Как вирусы вызывают инфекцию?

Существует три механизма развития инфекции и повреждения тканей инфекционными агентами:
- контакт с клеткой или проникновение в нее, ведущее к смерти клетки;
- продукция токсинов, дистанционно уничтожающих клетки, продукция ферментов и веществ, повреждающих ткани, или разрушение сосудов и развитие ишемического некроза;
- стимуляция иммунного ответа, направленного против патогенов, но в то же время повреждающего собственные ткани организма. Таким образом защитный ответ организма-хозяина является обоюдоострым мечом: он необходим для борьбы с инфекцией и в то же время может непосредственно повреждать ткани.

Далее опишем несколько механизмов, посредством которых вирусы и бактерии повреждают ткани организма-хозяина.

Вирусы способны повреждать клетки организма-хозяина, проникая в них и осуществляя репликацию. Предрасположенность вирусов к инфицированию определенных типов тканей называют тропизмом, и он определяется несколькими факторами:
(1) экспрессией вирусных рецепторов на клетках организма-хозяина;
(2) наличием у клеток факторов транскрипции, которые распознаются вирусными энхансерами и промоторами;
(3) анатомическими барьерами;
(4) местной температурой, pH, иммунной защитой. Опишем кратко каждый из факторов.

Главным определяющим фактором тропизма является наличие вирусных рецепторов на клетках организма-хозяина. Вирусы обладают специфическими поверхностными белками, которые связываются с определенными поверхностными белками клеток. Многие вирусы используют нормальные клеточные рецепторы для входа в клетки организма-хозяина.

Например, гликопротеин gpl20 ВИЧ связывается с рецептором CD4 на Т-лимфоцитах и с хемокиновыми рецепторами CXCR4 (главным образом на Т-лимфоцитах) и CCR5 (в основном на макрофагах). Оболочечный гликопротеин gp350 EBV связывает рецептор системы комплемента 2 (CR2/CD21) на В-лимфоцитах.

В некоторых случаях вирусу необходимы протеазы организма-хозяина, чтобы связаться с клеткой (например, протеаза расщепляет и активирует гемагглютинин вируса гриппа). Другой определяющий фактор вирусного тропизма — способность вирусов реплицироваться только в определенных типах клеток, что связано с наличием у них определенных факторов транскрипции.

Например, вирус JC, который вызывает лейкоэнцефалопатию, встречается только в олигодендроглии ЦНС, т.к. энхансер и промотор последовательности ДНК вирусного генома активны не в нейронах и эпителиальной ткани, а только в глиальных клетках. Физические барьеры также могут определять тропность вируса. Например, энтеровирусы реплицируются в тонком кишечнике потому, что могут инактивироваться кислотой, желчью и пищеварительными ферментами. Риновирусы реплицируются в пределах верхних дыхательных путей, т.к. для репликации им необходима более низкая температура, чем в нижних отделах дыхательных путей.

Как только вирусы проникают в клетку, они могут ее повредить или привести к смерти несколькими путями:

- прямыми цитопатическими эффектами. Некоторые вирусы приводят к смерти клеток, нарушая синтез макромолекул (например, ДНК, РНК или белков клеток организма-хозяина), продуцируя литические ферменты и токсичные белки или индуцируя апоптоз. Например, полиовирус инактивирует поверхностный белок, необходимый для трансляции мРНК клетки организма-хозяина.

HSV продуцирует белки, которые ингибируют синтез клеточной ДНК и мРНК, а также другие белки, разрушающие ДНК. Некоторые вирусы могут стимулировать апоптоз с помощью продукции проапоптозных белков (например, белка vpr ВИЧ). Кроме того, репликация вируса может служить триггером апоптоза через внутренние клеточные механизмы, такие как перекручивание эндоплазматической сети в течение сборки вируса, которое может активировать протеазы, опосредующие апоптоз (каспазы);

- антивирусным иммунным ответом. Вирусные белки на поверхности клетки организма-хозяина распознает его иммунная система, и лимфоциты атакуют инфицированные клетки. Важную роль в защите организма от вирусных инфекций играют цитотоксические Т-лимфоциты, но они также могут быть причиной повреждения тканей организма-хозяина. Лимфоцитарный хориоменингит у мышей, вызванный вирусной инфекцией, является экспериментальной моделью заболевания, ассоциированного с иммунным ответом организма-хозяина.

Острая печеночная недостаточность при гепатите В может быть усилена деструкцией гепатоцитов, опосредованной цитотоксическими Т-лимфоцитами (естественная реакция для элиминации инфекции);

- трансформацией инфицированных клеток в доброкачественные или злокачественные опухоли. Различные онкогенные вирусы могут стимулировать клеточный рост и активировать разные механизмы, включающие экспрессию вирус-опосредованных онкогенов, антиапоптозные пути или инсерции мутагенеза, при которых функционирование генов организма-хозяина изменено посредством встраивания в его геном вирусных генов.

Механизмы повреждения клетки вирусом
Механизмы вирусного повреждения клеток.
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; мРНК — матричная рибонуклеиновая кислота; РНК — рибонуклеиновая кислота.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Как бактерии вызывают инфекцию?"

Оглавление темы "Патофизиология инфекционных болезней":
  1. Средства биотерроризма и биологического оружия
  2. Виды входных ворот инфекций
  3. Пути распространения инфекции в организме
  4. Пути выхода инфекции из организма хозяина
  5. Виды инфекций передающихся половым путем (ИППП)
  6. Механизмы защиты организма от инфекций
  7. Как вирусы вызывают инфекцию?
  8. Как бактерии вызывают инфекцию?
  9. Механизмы повреждения тканей иммунитетом
  10. Механизмы защиты вирусов, бактерий от иммунитета

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: