Poxviry: virus lidských neštovic

Čeleď Poxviridae (anglicky pox - neštovice + viry) zahrnuje dvě podčeledi: Chordopoxvirinae, která zahrnuje viry neštovic obratlovců, a Entomopoxvirinae, která sdružuje viry neštovic hmyzu. Podčeleď virů neštovic obratlovců zase zahrnuje 6 nezávislých rodů a několik neklasifikovaných virů. Zástupci každého rodu mají společné antigeny a jsou schopni genetické rekombinace. Rody se od sebe liší procentuálním obsahem a vlastnostmi DNA, umístěním a tvarem vláknitých struktur na vnější membráně virionu, rezistencí vůči éteru, hemaglutinačními vlastnostmi a dalšími znaky.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Struktura Poxviry: virus lidských neštovic

Zástupci rodu Orthopoxvirus jsou viry neštovic, opičích neštovic a vakcínie. Virus neštovic způsobuje obzvláště nebezpečnou lidskou infekci, která byla v polovině 70. let 20. století eliminována úsilím světového společenství. Virus opičích neštovic je patogenní nejen pro primáty: u lidí byly popsány případy, které se svým průběhem podobají neštovicím. Vzhledem k této okolnosti je užitečné mít obecnou představu o mikrobiologii neštovic.

Nejvíce studovaným členem rodu Orthopoxvirus je virus vakcínie, který pochází buď z kravských neštovic, nebo z neštovic. Je adaptovaný na člověka a dlouho se používal jako první živá virová vakcína.

Virus neštovic a další zástupci tohoto rodu jsou největší ze všech známých živočišných virů. Patří k nejorganizovanějším živočišným virům, blížícím se ve struktuře některých struktur bakteriím. Virion má cihlový tvar s mírně zaoblenými rohy a měří 250-450 nm. Skládá se z jasně rozlišitelného jádra (nukleoidu neboli core) obsahujícího genomovou dvouvláknovou lineární molekulu DNA s molekulovou hmotností 130-200 MDa, asociovanou s proteiny. Po obou stranách nukleoidu se nacházejí oválné struktury nazývané proteinová tělíska. Jádro a boční tělíska jsou obklopeny jasně rozlišitelnou povrchovou membránou s charakteristickou rýhovanou strukturou. Stěna jádra se skládá z vnitřní hladké membrány o tloušťce 5 nm a vnější vrstvy pravidelně uspořádaných válcových podjednotek. Virus má chemické složení podobné bakteriím: obsahuje nejen proteiny a DNA, ale také neutrální tuky, fosfolipidy a sacharidy.

Poxviry jsou jediné viry obsahující DNA, které se replikují v cytoplazmě hostitelské buňky. Cyklus reprodukce viru se skládá z následujících hlavních fází. Po adsorpci na povrchu citlivé buňky virus proniká do cytoplazmy receptorem zprostředkovanou endocytózou a poté dochází k dvoustupňovému „svlékání“ virionu: nejprve je vnější membrána zničena buněčnými proteázami, dochází k částečné transkripci a syntéze časných mRNA kódujících syntézu proteinu zodpovědného za další svlékání. Souběžně s tím dochází k replikaci vDNA. Transkribují se dceřiné kopie DNA, syntetizují se pozdní mRNA. Poté dochází k translaci a syntetizuje se asi 80 virově specifických proteinů s molekulovou hmotností 8 až 240 kDa. Některé z nich (asi 30) jsou strukturní proteiny, zbytek jsou enzymy a rozpustné antigeny. Charakteristickým znakem reprodukce poxvirů je jejich modifikace buněčných struktur, které se transformují do specializovaných „továrny“, kde postupně dozrávají nové virové částice. Zralí viroví potomci opouštějí buňku buď během její lýzy, nebo pučením. Reprodukční cyklus virů neštovic trvá přibližně 6-7 hodin.

Virus neštovic má hemaglutinační vlastnosti; hemaglutinin se skládá ze tří glykoproteinů. Nejdůležitějšími antigeny jsou: NP-nukleoprotein, společný pro celou čeleď; tepelně labilní (L) a tepelně stabilní (C) a také rozpustné antigeny.

Poxviry vydrží sušení (zejména v patologickém materiálu) po mnoho měsíců při pokojové teplotě, jsou odolné vůči éteru, inaktivují se v 50% ethanolu při pokojové teplotě do 1 hodiny a v 50% glycerolu při 4 °C se uchovávají několik let. Jsou odolné vůči většině dezinfekčních prostředků: 1% fenol nebo 2% formaldehyd je při pokojové teplotě inaktivuje pouze do 24 hodin, 5% chloramin - do 2 hodin.

Lidé a opice jsou náchylní k viru neštovic. Při experimentální infekci se v mozku novorozených myší vyvine generalizovaná infekce, která končí fatálně; virus není patogenní pro dospělé myši. Dobře se množí v kuřecích embryích při infekci chorioalantoidní membrány, amnionu, žloutkového vaku a alantoidní dutiny. Na chorioalantoidní membráně 10–12denních kuřecích embryí virus neštovic vytváří malé bílé plaky; virus vakcínie způsobuje větší léze s černou prohlubní uprostřed způsobenou nekrózou. Důležitým rozlišovacím znakem viru neštovic je maximální teplota reprodukce viru v kuřecím embryu 38,5 °C.

Primární a kontinuální buněčné kultury získané od lidí, opic a dalších zvířat jsou citlivé na virus neštovic. Na buněčné kultuře nádorového původu (HeLa, Vero) virus neštovic tvoří malé plaky proliferativního typu, zatímco při infekci buněk Vero virem opičích neštovic jsou detekovány kulaté plaky s lytickým centrem. V buňkách ledvin prasečích embryí je virus neštovic schopen způsobit zřetelný cytopatický účinek, který se při infekci těchto buněk virem opičích neštovic nevyskytuje. V buňkách HeLa způsobuje virus neštovic kulatou buněčnou degeneraci, zatímco viry opičích neštovic a velbloudích neštovic způsobují degeneraci s tvorbou mnohojaderných buněk.

[ 4 ], [ 5 ]

Patogeneze

Lidé , kteří se zotavili z neštovic, si zachovávají imunitu po celý život. Po očkování se také vytváří dlouhodobá stabilní imunita. 2 je převážně humorální, protilátky neutralizující virus se objevují během několika dní po nástupu onemocnění, ale nebrání postupnému šíření kožních projevů: pacient může zemřít v pustulární fázi s vysokou hladinou protilátek v krvi. Protilátky jsou také zodpovědné za umělou imunitu vytvořenou očkováním, objevují se 8.–9. den po imunizaci a maximálních titrů dosahují po 2–3 týdnech.

Buněčná imunita hraje neméně důležitou roli než cirkulující protilátky. Bylo zjištěno, že jedinci s hypogamaglobulinemií sice protilátky biosyntetizují, ale stávají se imunními vůči viru neštovic. Tato buněčná imunita je založena na aktivitě T-cytotoxických lymfocytů.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Epidemiologie

Zdrojem infekce je nemocný člověk. K této infekci je náchylná drtivá většina lidí, kteří nebyli očkováni proti neštovicím nebo onemocnění neprodělali. Neštovice se nejčastěji přenášejí vzdušnými kapénkami, ale možná je i infekce kontaktem (přes oblečení, ručníky, ložní prádlo, předměty v domácnosti). Nemocný je nakažlivý pro ostatní po celou dobu vývoje vyrážky, dokud neodpadnou poslední krusty, ale nejnebezpečnější je v prvních 8-10 dnech, kdy se na sliznicích objevují léze.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Symptomy

Vstupním bodem infekce je sliznice horních cest dýchacích. Primární reprodukce viru probíhá v lymfoidní tkáni faryngeálního prstence, poté se virus krátce dostane do krve a infikuje buňky retikuloendoteliální tkáně (RET). Tam se virus reprodukuje a dochází k opětovné virémii, ale intenzivnější a prodloužené. Dermatotropní účinek viru je spojen s jeho schopností pronikat z krevního oběhu do epidermis, což způsobuje časnou proliferaci spinózních buněk a charakteristickou degeneraci buněk Malpighiovy vrstvy.

Inkubační doba je 8-18 dní. Pravé neštovice začínají akutně: bolesti hlavy, svalů, vyčerpanost, horečka. Po 2-4 dnech se na sliznici ústní dutiny a kůži objeví charakteristická vyrážka - všechny prvky téměř současně, lokalizované spíše na obličeji a končetinách. Vyrážka prochází stádii makuly, papuly, vezikuly a pustuly, poté se vytvoří krusta (strup), po které zůstává jizva. S výskytem vyrážky teplota klesá a opět stoupá ve stádiu pustuly. Od výskytu vyrážky do odpadávání krust uplynou asi 3 týdny. Při takovém klasickém těžkém průběhu (variola major) může úmrtnost během epidemií dosáhnout 40 %: při mírnější formě onemocnění - alastrim (variola minor) - úmrtnost nepřesahuje 1-2 %.

Diagnostika

Pravé neštovice lze diagnostikovat pomocí viroskopických, virologických a sérologických metod. Nejúčinnější a nejrychlejší metodou je přímá elektronová mikroskopie materiálu odebraného z elementů vyrážky před stádiem pustuly, protože množství viru v tomto stádiu prudce klesá. Světelná mikroskopie preparátů z obsahu váčků odhaluje velké buňky s Guarnieriho tělísky, což jsou oválné cytoplazmatické inkluze v blízkosti buněčného jádra, obvykle homogenní a acidofilní, méně často granulované a s nepravidelnými obrysy. Guarnieriho tělíska jsou „továrny“, kde se virus neštovic rozmnožuje. V nátěrech připravených z obsahu váčků neštovic a obarvených metodou M. Morozova se nacházejí viriony neštovic – Paschenova tělíska.

Pro izolaci a identifikaci viru se 12-14denní kuřecí embrya infikují na chorion-alantoické membráně, kde virus tvoří malé bělavé plaky, a infikují se také buněčné kultury pro detekci cytopatického účinku, pro nastavení hemadsorpční nebo imunofluorescenční reakce. Materiálem pro infekci je krev, nosohltanový výtok, seškrábnutí kožních prvků vyrážky, krusty a také pitevní materiál.

Specifický antigen viru neštovic lze detekovat v nátěrech-otiscích z elementů vyrážky a nosohltanového sekretu pomocí nepřímé imunofluorescence. V materiálu z elementů vyrážky lze antigen stanovit pomocí imunodifuze, RSC nebo IFM.

Již po prvním týdnu onemocnění lze detekovat protilátky neutralizující virus, protilátky fixující komplement a hemaglutininy. Přítomnost protilátek fixujících komplement je považována za nejspolehlivější příznak neštovic, protože u očkovaných jedinců zřídka přetrvávají déle než 12 měsíců.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]

Léčba

Pro účely specifické léčby a prevence se používá methysazon (marboran) - lék, který potlačuje intracelulární reprodukci viru neštovic. Je obzvláště účinný v raných stádiích onemocnění a během inkubační doby.

Dějiny lidské civilizace pamatují mnoho epidemií a pandemií neštovic. Jen v Evropě zemřelo do konce 18. století na neštovice nejméně 150 milionů lidí. Poté, co E. Jenner (1796) dostal vakcínu proti neštovicím, začal aktivní boj proti této nemoci, který skončil její úplnou eliminací. V Sovětském svazu byly neštovice eliminovány v roce 1936, ale kvůli importovaným případům byly registrovány až do roku 1960. V roce 1958 byla z iniciativy delegace SSSR na shromáždění WHO přijata rezoluce o eradikaci neštovic na celém světě a v roce 1967 WHO přijala intenzivnější program eradikace neštovic. SSSR, USA a Švédsko poskytly tomuto programu rozsáhlou finanční pomoc. SSSR nejen poskytl pomoc specialisty pracujícími v mnoha endemických zemích, ale také daroval asi 1,5 miliardy dávek vakcíny proti neštovicím. Použitou vakcínou byl živý virus neštovic vypěstovaný na telecím vaku, poté purifikovaný a sušený. Dobrých výsledků bylo dosaženo také s kultivačními a embryonálními (ovovakcínovými) živými vakcínami. Pro prevenci a léčbu komplikací, které se někdy během očkování vyskytnou, byl použit imunoglobulin proti neštovicím z dárce (10% roztok gamaglobulinové frakce krve dárců speciálně revakcinovaných proti neštovicím ve fyziologickém roztoku) a imunoglobulin z lidské krve titrovaný na obsah protilátek proti neštovicím.

[ 18 ]