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.
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; мРНК — матричная рибонуклеиновая кислота; РНК — рибонуклеиновая кислота.
- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Как бактерии вызывают инфекцию?"
Оглавление темы "Патофизиология инфекционных болезней":- Средства биотерроризма и биологического оружия
- Виды входных ворот инфекций
- Пути распространения инфекции в организме
- Пути выхода инфекции из организма хозяина
- Виды инфекций передающихся половым путем (ИППП)
- Механизмы защиты организма от инфекций
- Как вирусы вызывают инфекцию?
- Как бактерии вызывают инфекцию?
- Механизмы повреждения тканей иммунитетом
- Механизмы защиты вирусов, бактерий от иммунитета