Вредные частицы

в тех же клетках других неродственных, а в некоторых случаях и родственных

вирусов. Это явление было названо интерференцией. В отличие от действия

интерферона оно связано не с реакцией генома клетки на вирусную инфекцию,

а с тем, что первый вирус образует в клетке специфические продукты,

препятствующие размножению в той же клетке другого вируса. Было исследовано

множество парных сочетаний различных вирусов: вероятно, в большинстве

случаев интерференция обусловлена блокадой трансляции м РНК второго вируса.

Однако в некоторых случаях первый вирус блокирует способность второго

надлежащим образом проникать через плазматическую мембрану клетки.

Разнообразие возбудителей и вызываемых ими заболеваний

Ни одна из попыток построить простую систему классификации патогенных

вирусов пока не увенчалась успехом. Нет такого клинического синдрома,

который мог бы быть вызван вирусом только одного типа, и нет такой группы

вирусов, которая поражала бы только одну определенную ткань. Например,

легко протекающие заболевания верхних дыхательных путей могут быть вызваны

пикорнавирусами (риновирусами, вызывающими так называемые простудные

заболевания), аденовирусами, миксовирусами (вирусом гриппа)

парамиксовирусами (респираторно-синцитиальным вирусом) и, вероятно,

другими, например реовирусами, обладающими оболочкой, - короновирусами.

Печень могут поражать тогавирусы (например, вирус желтой лихорадки) и

вирус гепатита (он, вероятно, содержит ДНК и липиды). Заболевания нервной

системы, приводящие к параличам и смерти, могут вызвать тогавирусы )к

этой группе относятся десятки различных возбудителей энцефалита),

рабдовирусы (например, вирус бешенства), пикорнавирусы (вирус

полиомиелита) и ряда других. К системным вирусным болезням,

сопровождающимся обильными кожными высыпаниями, относятся оспа - едва ли не

самая грозная из вирусных инфекций и такие распространенные и легкие

болезни, как корь, ветряная оспа, краснуха. Вирус оспы, который еще недавно

губил множество людей в развивающихся странах, является типичным

представителем группы поксвирусов.

Вирус кори - возбудитель быстро проходящего заболевания, при котором,

однако иногда поражается и центральная нервная система - относится к

парамиксовирусам, а вирус краснухи, обычно легкого заболевания,

проявляющегося в основном сыпью, - к тогавирусам. Болезнь, называемая

«ветряной оспой» на самом деле вызывается герпесвирусом, совсем не

родственным вирусу оспы. Этол в высшей степени контагиозный вирус, почти

неизменно вызывающий клинически явно выраженное заболевание.

Персистентные инфекции

Большинство упомянутых выше вирусных инфекций приводит к развитию

соответствующих симптомов в течение нескольких дней или максимум двух-трех

недель. Заболевания эти острые, т.е. начинаются они более или менее

внезапно и длятся определенное, достаточно короткое время. Однако во многих

других случаях вирусы весьма долго взаимодействуют с организмом животного

или человека. Различают следующие формы таких инфекций:

латентные инфекции, при которых содержащийся в организме вирус лишь время

от времени вызывает характерные поражения, вскоре исчезающие сами собой. Из

пораженных участков можно выделить вирус, но потом он становится

«латентным», т.е. его уже выделить не удается.

хронические инфекции - длительно протекающие заболевания, при которых вирус

присутствует постоянно. Симптомы могут полностью отсутствовать или же

могут вызываться комплексами вирус-антитело либо взаимодействием

противовирусных антител с зараженными клетками, вероятнее всего с их

мембранами.

медленные инфекции - медленно прогрессирующие заразные заболевания с

исключительно длинным латентным периодом.

Иммунные реакции

Наиболее специфическая реакция на вирусную инфекцию - это, конечно,

выработка антител. Циркулирующие антитела, по-видимому, играют важную роль

в предупреждении некоторых вирусных инфекций. Например, как после

заболеваний, вызываемых многими вирусами, так и после вакцинации

наблюдается длительный иммунитет и в сыворотке крови выявляются

специфические антитела. Циркулирующие антитела при ряде вирусных инфекций,

вероятно, служат барьером, препятствующим распространению вируса по всему

организму. На это указывает тот факт, что при кори и свинке раннее

введение глобулина блокирует дальнейшее развитие болезни. Вероятно, при

естественно протекающих заболеваниях быстрое появление антител в крови

может препятствовать распространению вируса из первичного очага инфекций.

После инъекции кроликам вируса полиомиелита уже через 24 часа с помощью

достаточно чувствительного метода в сыворотке можно обнаружить антитела к

этому вирусу. Поэтому вполне возможно, что именно такие ранние антитела

ответственны за тот факт, что у человека размножение этого вируса в глотке

и кишечнике в большинстве случаев не ведет к его распространению по всему

организму. Как полагают по той же причине немедленная вакцинация укушенного

больным животным человека защищает его центральную нервную систему от

поражения вирусом бешенства.

Опухолеродные вирусы

За годы, прошедшие с тех пор, как впервые был установлен факт

возникновения вирусных сарком у кур, многочисленными исследователями у

разных видов позвоночных были обнаружены онкогенные вирусы, принадлежащие к

двум группам : ДНК - содержащие и ретровирусы. Среди онкогенных ДНК-

вирусов есть паковавирусы, адековирусы и герпесвирусы. Из РНК-содержащих

вирусов опухоли вызывают только ретровирусы.

Диапазон опухолей, вызываемых онкогенными вирусами, необычайно

широк. Хотя вирус полиомы вызывает главным образом опухоли слюнных желез,

уже само его название показывает, что он способен вызывать и многие другие

опухоли. Ретровирусы вызывают главным образом лейкозы и саркомы, которые

нередко бывают причиной опухолей молочной железы и ряда других органов.

Хотя рак - это заболевание целого организма, аналогичное по сути явление,

называемое трансформацией, наблюдается и в культурах клеток. Такие системы

используются в качестве моделей для изучения онкогенных вирусов.

Способность трансформировать клетки in vitro лежит в основе методов

количественного определения многих онкогенных вирусов. Эти же системы

используются и для сравнительного изучения физиологии нормальных и

опухолевых клеток.

Что такое трансформированная

клетка ?

Один из способов получения популяции трансформированных клеток

состоит в заражении нормальных клеток онкогенным вирусом, например вирусом

саркомы Рауса или вирусом полиомы, и последующем выделении колоний

измененных клеток. Изменения могут касаться морфологии клеток (например, их

округление) и характера роста (“наползание” клеток друг на друга в отличие

от нормального роста в виде однослойной культуры или приобретение

способности размножаться в полужидкой среде, в которой нормальные клетки не

размножаются).

Существуют и иные критерии отбора трансформированных

клеток. Как правило, клетки отобранные по одному из критериев,

удовлетворяют и большинству других. Способностью трансформировать клетки in

vitro обладает большинство онкогенных ДНК-вирусов и вызывающих саркомы

ретровирусов. Ретровирусы, вызывающие лейкозы, напротив, размножаются в

клетках, не вызывая их трансформации. Получив культуру клеток, признанных

трансформированными по одному из упомянутых критериев, следует сопоставить

их с нормальными клетками по ряду других параметров. Во многих книгах

такого рода перечислены те изменения свойств клеток, которые происходят в

процессе трансформации. Известны две большие группы изменений :

1) изменения регуляции роста и продолжительности жизни, и

2) изменения клеточной поверхности (плазматической мембраны).

Изменения свойств клеток, определяющие рост и

размножение.

Большинство нормальных клеток, размножаясь, прикрепляются к

субстрату (к стеклянной или пластмассовой стенке сосуда). Нормальные клетки

перестают делиться еще до истощения питательной Среды. Они остаются

прикрепленными к субстрату жизнеспособными покоящимися клетками. Если такие

клетки снять с субстрата и поместить в условия пониженной плотности

популяции, они начнут снова делиться. На первый взгляд кажется, что клетки

нормальной культуры, рост которой прекратился, располагаются в виде

монослоя. Однако на самом деле в таких культурах не перекрываются лишь

наиболее заметные части клеток - их ядро, тогда как цитоплазма, напротив,

перекрывается на весьма значительной площади ; тем не менее такие культуры

принято называть однослойными.

В отличие от нормальных большинство трансформированных клеток не

переходят в стадию покоя, а продолжают непрерывно делиться. Это, по-

видимому, наиболее характерная особенность трансформированных клеток.

Непрерывно делящиеся клетки не реагируют на контакт с соседними клетками :

натолкнувшись на своем пути на другую клетку, они не прекращают свое

деления : растут они хаотически, подползая под другие клетки или наползая

на них, в результате чего и образуются многослойные бесформенные массы.

Трансформированные клетки действительно выглядят злокачественными

по сравнению с нормальными. Из сопоставления беспорядочной организации

трансформированных клеток со строго упорядоченной организацией нормальных

создается впечатление, что нормальная клетка “ощущает” момент контакта с

соседней, что и приводит к остановке деления ; трансформированные же клетки

не обладают таким “сесорным” механизмом и поэтому растут, наползая друг на

друга. Методом замедленной киносъемки было показано, что в “разреженной”

нормальной культуре при встрече двух клеток происходит остановка одной из

них или обеих, а затем их движение продолжается, но в другом направлении.

Этот хорошо изученный феномен известен как контактное торможение. В

культуре трансформированных клеток этого не наблюдается. Именно благодаря

контактному торможению культуры нормальных клеток представляют собой

упорядоченные однослойные системы.

Более вероятно, что критическим фактором является не контакт с

соседними клетками, а нехватка каких-то лимитирующих фаторов, необходимых

для размножения. Полагают: что роль таких факторов играют вещества,

содержащиеся в сыворотке крови, прибавление которой к культуре поддерживает

клеточное деление. Установлено, что оптимальная концентрация сыворотки для

размножения трансформированных клеток значительно меньше, чем для

размножения нормальных клеток. Для понимания сущности трансформации очень

важен следующий факт. Подавляющее большинство нормальных клеток

размножается лишь при условии прикрепления к плотному субстрату.

Трансформированные клетки, напротив, размножаются и образуют колонии и в

отсутствие такой опоры, например будучи суспендированы в геле-агаровом

метилцеллюлозном. Этим свойством пользуются для непосредственного отбора

трансформированных клеток. Согласно данному методу, из популяции нормальных

клеток, зараженных трансформирующим вирусом, отбирают отдельные клетки и

высеевают в среду с агаром. выросшие в данной среде колонии состоят из

трансформированных клеток.

Изменения свойств поверхности.

Заражение клеток трансформирующими вирусами приводит не только к

упомянутым выше изменениям их морфологии и способности к размножению, но и

к резко выраженным биохимическим и биофизическим изменениям их строения и

функций. До сих пор объектом большинства таких исследований была

плазматическая мембрана, ибо не исключена возможность, что в основе

трансформации клеток лежат изменения строения и свойств именно их

плазматической мембраны, хотя не менее существенные изменения происходят и

в других системах. К числу первых изменений, наблюдаемых в таких клетках,

относятся изменения их функций, и в частности усиление транспорта сахара.

Другое изменение - повышение аглютинабельности клеток под действием

лектиков, например конканавалика А. Лектины - это природные вещества

растительного происхождения, поливалентные макромолекулы которых

специфически связывают определенные углеводы. Образуя поперечные связи

между молекулами гликопротеидов клеточной поверхности, они вызывают

агглютинацию клеток. Почти все опухолевые клетки значительно легче

агглютинируются под действием лектинов, чем их нормальные предшественники.

Плазматические мембраны нормальных и трансформированных клеток отличаются

друг от друга по целому ряду свойств. Так, в плазматической мембране

трасформированных клеток повышено содержание гиалуроновой кислоты и

связанной с белками сиаловой кислоты, а содержание ганглиозидов, напротив,

понижено. Так называемый LETS-белок (с мол.весом 250 000), в норме один из

главных белков плазматической мембраны, в трансформированных клетках

отсутствует. Поверхность трансформированных клеток также более гофрирована,

чем у нормальных клеток.

Еще одним результатом трансформации клетки является повышение

подвижности поверхностных белков, связывающих конкавалин А.

Сшивание белков плазматической мембраны под действием этого лектика

приводит к их слиянию с образованием агрегатов - “пятен”. При одной и той

же концентрации конкавалина образование пятен у трансформированных клеток

значительно усилено по сравнению с нормальными. Повышенная подвижность

поверхностных белков, по всей вероятности, обусловлена разрушением

цитоскелета, а не изменением микровязкости липидов. Повышенной подвижностью

поверхностных белков, возможно, объясняется большая склонность опухолевых

клеток (по сравнению с нормальными) к аглютинации под действием лектинов.

Агрегаты лектин - рецептор на поверхности трансформированных клеток служат

местами формирования прочных связей между клетками ; на поверхности

нормальных клеток лектины реагируют с рецепторами не столь эффективно, и

потому межклеточные связи не столь прочны.

Одно из важных свойств опухолевых клеток - их инвазивность.

Трансформированным клеткам также присуща инвазивность, о чем

свидетельствует способность их проникать сквозь хориоллантоисную мембрану

куриного эмбриона. Ни клетки первичных культур, ни клетки стабильных линий

не обладают такой способностью. Возможно, что способность к инвазии

является следствием вызванных вирусом изменений плазматической мембраны и

(или) способности клеток выделять протеазы во внеклеточную среду. Различия

между нормальными и трансформированными клетками далеко не исчерпываются

различиями в свойствах их плазматических мембран. Так, заражение куриного

эмбриона вирусом саркомы Рауса ведет к транскрипции генов, кодирующих

синтез фетального гемоглобина, - факт прямого влияния трансформации на

функцию генов. Пожалуй, правильнее всего будет предположить, что

трансформацию клетки вызывают продукты вирусных генов, которые действуют

как общие депрессоры, включающие транскрипцию обширных областей клетки.

Именно эти деприссированные белки в конечном счете и ответственны за

способность трансформированных клеток непрерывно размножаться в тех

условиях, в которых деление нормальных клеток прекращается.

Вирусная генетическая информация в трансформированных клетках.

Все трансформированные вирусом клетки содержат его генетический

материал. За исключением ДНК вируса ЭБ, который поддерживается в

трансформированных им лимфоцитах в виде плазмиды, вирусная ДНК ковалентно

интегрирована с ДНК клетки - хозяина. Что касается ретровирусов, то

интеграция провируса с геномом клетки вообще является естественной стадией

их репродуктивного цикла. В отношении ДНК опухолевых вирусов, напротив, нет

данных об обязательном участии интеграции в их литическом цикле, хотя при

продуктивной инфекции в таких зараженных клетках обнаружены нуклеотидные

последовательности, состоящие из фрагментов вирусной и клеточной ДНК.

Наиболее убедительные доказательства линейной интеграции вирусной и

клеточной ДНК представили Ботган и др. Эти исследователи расщепляли

рестрикционными пидонуклеазами ДНК клеток, трансформированных вирусом SV

40, и получали фрагменты, которые содержали среди клеточных нуклеотидных

последовательностей полные интегрированные с ними геномы вируса. Эти авторы

установили также последовательность расположения в геноме вируса выделенных

фрагментов ДНК. В результате было обнаружено, что в каждой из исследованных

клеточных линий кольцевая ДНК вируса расщеплялась в разных точках и

встраивалась в разные области клеточной ДНК. Таким образом, в отличие от

строго локализованной интеграции генома фага Л с бактериальным

геномоминтеграция генома SV 40 с геномом клетки - хозяина скорее всего

представляет собой процесс неспецифический. в большинстве случаев в

трансформированных клетках обнаруживаются лишь фрагменты вирусной ДНК.

В клетках, трансформированных ДНК вирусами, содержится вирус

специфическая РНК. Используя сыворотки животных с опухолями,

индуцированными соответствующими вирусами, методом флуоресцирующих антител

установили, что в трансформированных клетках содержатся вирусные антигены.

Так, в клетках, трансформированных паповавирусами, всегда содержится Т-

антиген-белок, синтезируемый на ранней стадии литического цикла вируса.

Следовательно, в трансформированных вирусами клетках содержатся вирусные

ДНК, РНК и белки ; это наводит на мысль, что за трансформированное

состояние ответственны молекулы, кодируемые геномом вируса.

Роль трансформации при литической инфекции.

Согласно общепринятым взглядам, способность вируса вызывать

заболевание - это всего лишь побочный эффект работы механизмов, лежащих в

основе размножения вируса. Для самого вируса нет очевидной “необходимости”

в том, чтобы вызывать симптомы того или иного специфического заболевания у

организма - хозяина. Быть может, в основе развития у вирусов способности

вызывать опухоли лежит тот факт, что в делящихся клетках вирусы

размножаются лучше, чем в неделящихся. По-видимому, именно на этой основе

развилась характерная для онкогенных вирусов способность побуждать клетки к

росту и делению. По крайней мере в отношении паповавирусов и аденовирусов

такое объяснение звучит весьма убедительно : эти вирусы, проникая в клетки,

вскоре индуцируют синтез ДНК, ибо синтез ДНК является одной из стадий их

литического цикла. Вероятно, гены вируса, продукты которых ответственны за

индукцию синтеза ДНК, - это те же самые гены, которые ответственны за

трансформацию клетки. Таким образом, онкогенные свойства этих вирусов могут

быть прямым следствием работы механизма их репликации. Поскольку ДНК -

содержащие вирусы трансформируют клетки только при тех условиях, при

которых сами размножаться не могут, их способность превращать нормальные

клетки в трансформированные, т.е. в клетки способные к беспрерывному

делению, может и не играть роли в их собственном размножении. Более того,

вариабельность точек интеграции вирусной и клеточной ДНК наводит на мысль,

что интеграция их геномов развилась в процессе эволюции случайно, а не как

необходимая стадия. И действительно, в естественных условиях не описано

случаев злокачественной опухоли, вызываемой паповирусами, хотя

доброкачественные опухоли, например бородавки у человека и папилломы у

кроликов, эти вирусы вызывают.

Индукция опухолей.

Реализация способности вируса вызывать образование опухолей зависит

от многих факторов. Одним из критических факторов могут быть свойства

самого вируса : например, избирательной способностью вызывать опухоли

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9