Методы исследования вирусов.

Исторически вирусология отпочковалась от микробиологии, и хотя микробиологическая техника не могла быть использована при работе с вирусами, такие общие принципы, как правила асептики, получение чистых линий, методы титрования и, наконец, вакцинации, легли в основу новой науки. Дальнейшее изучение наиболее важных свойств вирусов потребовало разработки ряда специальных методов. Так, способность вирусов проходить через бактериальные фильтры стала использоваться для определения их размеров и очистки , малые размеры вирусов стимулировали создание более совершенных методов микроскопии . Технический арсенал вирусологии постепенно обогащается методами физики, химии, генетики, цитологии, молекулярной биологии и иммунологии.

Вирусы удалось измерить и взвесить, определить их химический состав, закономерности размножения, место в природе, роль в возникновении болезней, а также разработать эффективные методы борьбы с вирусными инфекциями. Вирусы выращивают специальными методами, путем заражения лабораторных животных, куриных эмбрионов и культура тканей. На заре вирусологии исследования проводились на лабораторных животных (белых мышах, морских свинках, кроликах). Им вводили «подозрительный материал» и по картине заболевания судили, какой вирус его вызывал. Для размножения и выделения вирусов, кроме лабораторных животных стали использовать развивающиеся куриные эмбрионы, в которых хорошо размножаются некоторые вирусы, накапливаясь, порой до значительных количеств.

С начала 50-х годов XX века был разработан метод культуры тканей: клетки живой ткани разделяют с помощью ферментов, переносят в специальную стерильную посуду, добавляют сложную по составу питательную среду и ставят в термостат для роста. Клетки начинают делиться и постепенно покрывают поверхность стекла ровным сплошным слоем. Если такие клетки заразить вирусом, то можно непосредственно наблюдать их разрушительное действие. Метод культуры тканей позволил открыть новые вирусы и изучить взаимодействие вирусов и клеток.

Выделение, размножение и определение видовой принадлежности вирусов являются основными методами практической вирусологии. Эта работа состоит обычно из двух основных частей: изучения клеток, зараженных вирусом, и исследования выделенных вирусов.

Для обнаружения зараженных клеток используются различные приемы вирусологической диагностики: метод флюоресцирующих антител, позволяющих четко определять наличие вирусов в клетках, которые внешне выглядят незараженными; метод учета скорости и характера размножения вирусов, основанный на разрушении (полном или частичном) клеток. Важную роль в диагностике вирусных инфекций играет определение титров специфических антител в сыворотке больных с помощью различных иммунологических реакций – нейтрализации, связывания комплемента, задержки гемагглютинации и др.

ΙΙ. Особенности строения и размножения вирусов

Рисунок 2.

Долгое время о существовании вирусов судили по их болезнетворному действию. Непосредственно увидеть вирусы удалось лишь после изобретения электронного микроскопа, дающего увеличение в десятки и сотни тысяч раз. Это произошло примерно через 50 лет после открытия вирусов.

Самые крупные вирусы приближаются по размерам к небольшим бактериям, самые мелкие – к крупным белковым молекулам, например, к молекуле гемоглобина крови. Иными словами, среди вирусов есть свои великаны и карлики. Для измерения вирусов используют условную величину, называемую нанометром (нм). Один нанометр составляет миллионную долю миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких сотен нм. Для сравнения приведем величину самых мелких кровяных клеток – эритроцитов, равную 7000-8000 нм, т.е. вирусы меньше эритроцитов в десятки и сотни раз. По внешнему виду тельца вирусов напоминают кубики, палочки, шарики, многогранники и нити.

Простые вирусы состоят из белков и нуклеиновой кислоты. Наиболее важная часть вирусной частицы – нуклеиновая кислота – является носителем генетической информации. Если клетки человека, животных, растений и бактерий всегда содержат два типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновую – ДНК и рибонуклеиновую – РНК, то у разных вирусов обнаружен, лишь один тип – или ДНК, или РНК, что положено в основу их классификации. Второй обязательный компонент вириона – белки отличаются у разных вирусов, что позволяет распознавать их с помощью иммунологических реакций.

Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кислот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен свой набор белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые вирусы содержат в своем составе ферменты.

Каждый компонент вирионов имеет определенные функции: белковая оболочка защищает от неблагоприятных воздействий, нуклеиновая кислота отвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их размножении. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре вириона и окружена белковой оболочкой, как бы одета в нее. Капсид состоит из определенным образом уложенных однотипных белковых молекул, которые образуют симметричные геометрические формы вместе с нуклеиновой кислотой вирусов. В случае кубической симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты свернута в клубок, а капсомеры плотно уложены вокруг нее. Так устроены вирусы полиомиелита, ящура, аденовирусы, реовирусы, риновирусы и др. при спиральной (палочковидной) симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты вируса закручена в виде спирали, каждый ее виток покрыт капсомерами, тесно прилегающими друг к другу. Структуру капсомеров и внешний вид вирионов можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.

Рисунок 3. – Схема строения вируса иммунодефицита человека (1 – капсомеры; 2 – геном; 3 – липопротеиновая оболочка (суперкапсид); 4 - гликопротвиды)

У сложно устроенных вирусов сердцевина в виде туго свернутой спирали покрыта одной или несколькими внешними оболочками, в состав которых входят различные вещества. Такое строение имеют, например, вирусы оспы, гриппа и парагриппа. Особенно подробно изучено строение вирусных бактерий – бактериофагов (фагов), которые состоят из головки и хвоста. Хвост фага одет белковым чехольчиком, от которого отходят длинные тонкие волокна, играющие роль присосок при прикреплении частицы фага к бактерии.