Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Января 2011 в 21:44, научная работа
Четкого определения на сегодняшний день, что такое "биотерроризм", не существует. Но несомненно этот термин предполагает применение биологического оружия в террористических целях на своей или чужой территории.
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 БИОТЕРРОРИЗМ
1.1 Введение в проблему
1.2 Военно-биологический потенциал зарубежных стран
1.3 О предложениях по улучшению конвенции
Глава 2 Общие понятия о метаболизме микроорганизмов
2.1 Рост и размножение микроорганизмов
2.2 Гинетические процессы микроорганизмов
2.3 Питание микроорганизмов
2.4 Дыхание микрооргпнизмов
2.5 Микроорганизмы I и IV групп патогенности
Глава 3 Вирусы. Общие понятия и механизм взаимодействия с клеткой
3.1 Общие сведения о вирусах
3.2 Типы взаимодействия вируса с клеткой
3.3 Адсорбция вируса
3.4 Проникновение вируса в клетку
3.5 Синтез вирусных белков
3.6 Сборка вирионов и выход их из клетки
3.7 Вирус Эбола. Общие сведения
3.8 Желтуха. Общие сведения
3.9 Сравнение Лихорадки Эбола и Желтухи. Возможные действия при ведении биологической войны
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
3.6
Сборка вирионов
и выход их из
клетки
Синтез компонентов вирусных частиц в клетке разобщен и может протекать в разных структурах ядра и цитоплазмы. Вирусы, репликация которых проходит в ядрах, условно называют ядерными. В основном это ДНК-содержащие вирусы: адено-, папова-, парвовирусы, вирусы герпеса. Вирусы, реплицирующиеся в цитоплазме, называют цитоплазмэтическими. К ним относятся из ДНК-содержащих вирус оспы и большинство РНК-содержащих вирусов, за исключением ортомиксо- и ретровирусов. Однако это разделение весьма относительно, потому что в репродукции тех и других вирусов есть стадии, протекающие соответственно в цитоплазме и ядре.
Внутри ядра и цитоплазмы синтез
вирусспецифических молекул также
может быть разобщен. Так, например,
синтез одних белков осуществляется
на свободных полисомах, а других—на
полисомах, связанных с мембранами.
Вирусные нуклеиновые кислоты синтезируются
в ассоциации с клеточными структурами
вдали от полисом, которые синтезируют
вирусные белки. При таком дизъюнктивном
способе репродукции образование вирусной
частицы возможно лишь в том случае, если
вирусные нуклеиновые кислоты и белки
обладают способностью при достаточной
концентрации узнавать друг друга в многообразии
клеточных белков и нуклеиновых кислот
и самопроизвольно соединяться друг с
другом, т. е. способны к самосборке.
В основе самосборки лежит специфическое
белок-нуклеиновое и белок-белковое узнавание,
которое может происходить в результате
гидрофобных ионных и водородных связей,
а также стерического соответствия. Белок-нуклеиновое
узнавание ограничено небольшим участком
молекулы нуклеиновой кислоты и определяется
уникальными последовательностями нуклеотидов
в некодирующей части вирусного генома.
С этого узнавания участка генома вирусными
капсидными белками начинается процесс
сборки вирусной частицы. Присоединение
остальных белковых молекул осуществляется
за счет специфических белок-белковых
взаимодействий или неспецифических белок-нуклеиновых
взаимодействий.
Объединение белка с вирусными нуклеиновыми
кислотами в клетке происходит спонтанно
как чисто физико-химическая реакция агрегации,
требующая участия дополнительных факторов
(рН, ионной силы, ионов металлов, осмоса
и т.п.). После того как концентрация вирусных
РНК и белка достигает критического уровня;
у сложно устроенных вирусов принципы
самосборки обеспечивает от начала до
конца морфогенез вирионов.
Для того чтобы представить этап созревания
дочерних вирусных частиц у парамиксовирусов,
необходимо выяснить, каким образом молекула
50S РНК, около 10 тыс. молекул белков, липидов
и сахара собираются в зараженной клетке
и образуют морфологически и биологически
полноценную частицу. Созревание можно
разделить на три этапа: 1) образование
внутриклеточных нуклеокапсидов; 2) организация
вирусной мембраны; 3) выход зрелой вирусной
частицы из клетки с помощью так называемого
почкования.
Образование нуклеокапсидов. Быстрое
включение 50S РНК в капсид обусловлено
сравнительно быстрым и в избытке накоплением
в. зараженной клетке структурных белков
нуклеокапсидов. Формирование (ассемблирование)
вирионов происходит путем самосборки,
которая обусловлена «узнаванием» РНК
белками. Полагают, что узнающим белком
является белок Р, поскольку он наиболее
жестко связан с РНК в вирусных частицах.
Считают, что узнаваемый участок РНК локализуется
на 5'-конце молекулы. Нуклеокапсиды накапливаются
в цитоплазме зараженных клеток, причем
скорость образования внутриклеточных
нуклеокапсидов гораздо выше, чем скорость
образования вируса. Образование внутриклеточных
нуклеокапсидов сопряжено во времени
с биосинтезом 50S РНК.
Организация вирусной мембраны. Структурной
основой вирусных и цитоплазматических
мембран является двойной липидный слой.
Последний у вирусной мембраны почти без
изменений повторяет липидный слой плазматической
мембраны клетки-хозяина. Мембраны вирусных
частиц содержат наружный (гликопротеиды
HN и F) и внутренний белковый слой (белок
М).
В построении вирусной мембраны участвуют
предсуществующие липиды клеточных мембран.
Гликопротеиды вируса включаются в мембраны
зараженных клеток, поэтому вскоре после
их заражения в наружных мембранах клеток
выявляется поверхностный вирусный антиген
(гликопротеид HN, являющийся одновременно
гемагглютинином, нейраминидазой и рецепторным
белком).
В плазматических мембранах клеток, зараженных
вирусом гриппа, обнаружены все белки
липопротеидной оболочки вируса: НА (либо
НА1 + НА2); NA (нейраминидаза) и М (внутренний
белок вирусной мембраны). Гликопротеиды
НА (гемагглютинина) и NA синтезируются
в так называемых шероховатых мембранах,
т.е. в мембранах, с которыми связаны синтезирующие
белки рибосомы. После синтеза полипептиды
транспортируются по гладким плазматическим
мембранам в комплекс Гольджи, где происходит
тримминг углеводных цепей. Из комплекса
Гольджи гликопротеиды поступают в наружные
мембраны. Происходит сборка структур,
состоящих из 6 молекул гемагглютинина,
вокруг одной молекулы нейраминидазы.
Белок М синтезируется там же, где и гликопротеиды,
но транспортируется иначе и накапливается
на внутреннем листке плазмалеммы.
Гемагглютинин вируса гриппа синтезируется
в зараженной клетке в виде предшественника,
который в процессе транспорта в плазматические
мембраны нарезается на две неравные субъединицы:
большую и малую. Нарезание осуществляется
клеточными протеазами. Степень нарезания
зависит от штамма вируса и клеточной
системы. При нарезании предшественника
возрастает инфекционность вируса. Последняя
снижена у частиц, содержащих молекулы
гемагглютинина, часть которых ИЛИ все
они не нарезаны. Видимо, нарезание гемагглютинина
существенно для адсорбции и для стадии
проникновения вируса. Обработка вирионов
гриппа трипсином увеличивает эффективность
адсорбции и его проникновения. Отсутствие
нарезания гемагглютинина приводит к
нарушению способности вирусного потомства
заражать новые дочерние клетки. Нуклеокапсиды
парамиксовирусов способны узнавать модифицированные
М-белком участки наружных мембран зараженных
клеток. Нуклеокапсиды связываются непосредственно
с этими модифицированными участками.
Вслед за этим начинается процесс выпячивания
всего конгломерата, заканчивающийся
отторжением. Этот процесс получил название
«почкование». Липидосодержащие вирусы
животных почкуются на плазматических
мембранах клеток и содержат элементы
оболочек клетки-хозяина. По сути, вирусная
оболочка представляет собой модифицированную
вирусными белками клеточную мембрану.
Главная роль в организации липопротеидной
мембраны вируса, равно как и во включении
нуклеокапсида в участок почкования, видимо,
принадлежит белку М.
В связи с разнообразием структуры вирусов
животных разнообразны и способы формирования
вирионов, однако можно сформулировать
следующие общие принципы сборки
1) у просто устроенных вирусов формируются
провирионы, которые затем в результате
модификаций белков превращаются в вирионы.
У сложно устроенных вирусов сборка осуществляется
многоступенчато — сначала формируются
нуклеокапсиды или сердцевины, с которыми
взаимодействуют белки наружных оболочек;
2) сборка сложно устроенных вирусов (за
исключением сборки вирусов оспы и реовирусов)
осуществляется на клеточных мембранах.
Сборка ядерных вирусов происходит с участием
ядерных мембран, сборка цитоплазматических
вирусов — с участием мембран эндоплазматической
сети или плазматической мембраны, куда
независимо друг от друга прибывают все
компоненты вирусной частицы; 3) у ряда
сложно устроенных вирусов существуют
специальные гидрофобные белки, выполняющие
функции посредников между сформированными
нуклеокапсидами и вирусными гликопротеидами.
Такими белками являются матриксные белки
у ряда минус-нитевых вирусов (ортомиксо-,
парамиксо-, рабдовирусов);
4) сборка нуклеокапсидов, сердцевин, провирионов
и вири-онов происходит не во внутриклеточной
жидкости, а в специальных структурах,
предсуществующих в клетке или индуцированных
вирусом («фабриках»);
5) сложно устроенные вирусы для построения
своих частиц используют ряд элементов
клетки-хозяина, например липиды, некоторые
ферменты, у ДНК-геномного SV40 — гистоны,
у оболочечных РНК-геномных вирусов —
актин, а в составе арена-вирусов обнаружены
даже рибосомы. Клеточные молекулы несут
определенные функции в вирусной частице,
однако включение их в вирион может явиться
и следствием случайной контаминации,
как, например, включение ряда ферментов
клеточных оболочек или клеточных нуклеиновых
кислот.
Сборка ДНК-содержащих вирусов. В сборке
ДНК-содержащих вирусов есть некоторые
отличия от сборки РНК-содержащих вирусов.
Как и у РНК-содержащих вирусов, сборка
ДНК-содержащих вирусов является многоступенчатым
процессом с образованием промежуточных
форм, отличающихся от зрелых вирионов
по составу полипептидов. Первый этап
сборки заключается в ассоциации ДНК с
внутренними белками и формировании сердцевин
или нуклеокапсидов. При этом ДНК соединяется
с предварительно сформированными «пустыми»
капси-дами.
В результате связывания ДНК с капсидами
появляется новый класс промежуточных
форм, которые называются неполными формами.
Помимо неполных форм с разным содержанием
ДНК, существует другая промежуточная
форма в морфогенезе — незрелые вирионы,
отличающиеся от зрелых тем, что содержат
ненарезанные предшественники полипептидов.
Таким образом, морфогенез вирусов тесно
связан с модификацией (процессингом)
белков.
Сборка ядерных вирусов начинается в ядре,
обычно — в ассоциации с ядерной мембраной.
Формирующиеся в ядре Промежуточные формы
вируса герпеса почкуются в перинукле-арное
пространство через внутреннюю ядерную
мембрану, и вирус приобретает таким путем
оболочку, которая является дериватом
ядерной мембраны. Дальнейшая достройка
и созревание вирионов происходят в мембранах
эндоплазм этической сети и в аппарате
Гольджи, откуда вирус в составе цитоплазматических
везикул транспортируется на клеточную
поверхность.
У непочкующихся липидосодержащих вирусов
(вирусов оспы) сборка вирионов происходит
в уже описанных цитоплазматических «фабриках»,
Липидная оболочка вирусов в «фабриках»
формируется из клеточных липидов путем
автономной самосборки, поэтому липидный
состав оболочек значительно отличается
от состава липидов в клеточных мембранах
Существует два способа выхода вирусного
потомства из клетки: путем взрыва и путем
почкования. Выход из клетки путем взрыва
связан с деструкцией клетки, нарушением
ее целостности, в результате чего находящиеся
внутри клетки зрелые вирусные частицы
оказываются в окружающей среде. Такой
способ выхода из клетки присущ вирусам,
не содержащим липопротеидной оболочки
(пикорна-, рео-, парво-, папова-, аденовирусы).
Однако некоторые из этих вирусов могут
транспортироваться на клеточную поверхность
до гибели клетки.
Выход из клетки путем почкования присущ
вирусам, содержащим липопротеидную мембрану,
которая является дериватом клеточных
мембран. При этом способе клетка может
длительное время сохранять жизнеспособность
и продуцировать вирусное потомство, пока
не произойдет полное истощение ее ресурсов.
Разные вирусы могут вызывать самые разнообразные
клеточные реакции, связанные с изменениями
обмена и функции клетки. Клеточные реакции
на вирусную инфекцию могут быть четырех
типов. К первому из них относятся разнообразные
патологические изменения, проявляющиеся
угнетением синтетических процессов,
нарушением функциональной активности,
повреждением структуры самой клетки
и ее гибелью. Такие изменения обозначаются
как цитопатическая реакция на вирусную
инфекцию, а способность вирусов вызывать
такую реакцию — цитопатогенное действие.
Второй тип клеточных реакций заключается
в синтезе закодированных в клеточном
геноме белков (интерферонов), обладающих
антивирусной активностью. Третий тип
реакции проявляется размножением вируса
без видимых патологических изменений
клеток (латенция). И, наконец, возможен
четвертый тип, когда наличие вируса в
клетке сопровождается ее пролиферацией.
3.7 Вирус Эбола. Общие сведенья
Первый известный организм такого рода - вирус «Марбург», африканского происхождения. Первый зафиксированный случай - Германия, город Марбург, обезьяний питомник, 1967. Первая жертва - работник питомника, заразившийся от обезьян, привезенных из Уганды, и скончавшийся 2 недели спустя. 1980 год: Кения, 1980-й. Чарльз Моне - француз, живший и работавший в Африке почти всю свою жизнь. Первый европеец, скончавшийся от Эбола. Заболел после посещения знаменитой теперь среди вирусологов пещеры горы Элгон. Скончался в больнице г.Найроби -о собственно протекании болезни и ее характере ниже. Никто ничего не понимал. Лечивший его врач Шем Мусоке понятия не имел, с чем имеет дело, а потому не особо и встревожился, когда во время одного из приступов Моне буквально обдал его с ног до головы хлынувшей из горла кровью. Через несколько недель Мусоке скончался, врачи больницы, обеспокоенные тем, что они абсолютно ничего в происходящем не поняли, отослали образцы тканей и крови в США, в Центр Контроля Вирусных Заболеваний. Вот так и получили впервые образцы вируса Эбола . Свое имя вирус получил от реки Эбола , впадающей в реку Конго. Первый случай вспышки Эбола - 1976 г., Заир. Эпидемия вспыхнула в 55-ти деревнях, прилежаших к реке, и уносила 9 из 10-ти жизней. Как вспыхнула, так и прекратилась. Внезапно и без всякого участия человека или видимых причин.
3.8 Желтуха. Общие сведенья
Желтухой называется синдром, развивающийся вследствие накопления в крови избыточного количества билирубина. В клинике он диагностируется по окрашиванию кожи и слизистой в различные оттенки желтого цвета.
Интенсивность
желтухи зависит от кровоснабжения органа
или ткани. В начале обнаруживается желтое
окрашивание склер, несколько позднее
- кожных покровов. Накапливаясь в коже
и слизистой, билирубин в сочетании с другими
пигментами прокрашивает их в светло-желтый
цвет с красноватым оттенком. В дальнейшем
происходит окисление билирубина в биливердин,
и желтуха приобретает зеленоватый оттенок.
При длительном существовании желтухи
кожные покровы приобретают черновато-бронзовую
окраску. Таким образом, осмотр больного
позволяет решить вопрос о длительности
желтухи, что имеет большое дифференциально-
Различают три основных вида желтух:
1Гемолитическая желтуха (надпеченочная).
2Паренхиматозная желтуха.
3Обтурационная (механическая желтуха).
Рассмотрим механизмы развития гемолитической желтухи. Для этого необходимо кратко вспомнить определение гемолиза и его механизмы. Гемолизом называется усиленное разрушение эритроцитов. В норме эритроциты циркулируют в крови в течение 120 дней. При гемолитических состояниях продолжительность жизни эритроцитов значительно укорачивается, иногда до нескольких часов.
Гемолиз бывает внутрисосудистым, когда эритроцитоц лизируются в крови, и внесосудистым - эритроциты подвергаются деструкции и перевариваются системой макрофагов. Внутрисосудистый гемолиз встречается относительно редко. Он может возникнуть вследствие механического разрушения эритроцитов при травмировании в малых кровеносных сосудах (маршевая гемоглобинурия), турбулентном кровяном потоке (дисфункция протезированных клапанов сердца), при прохождении через депозиты фибрина в артериолах (тромботическая тромбоцитопеническая пурпура, гемолитико-уремический синдром, ДВС-синдром), в результате несовместимости эритроцитов по системе АВ0, резус или какой-либо другой системе (острая посттрансфузионная реакция), под влиянием комплемента (пароксизмальная ночная гемоглобинурия, пароксизмальная холодовая гемоглобинурия), вследствие прямого токсического воздействия (яд змеи кобры, инфекции), при тепловом ударе.
Внесосудистый гемолиз осуществляется преимуещственно в селезенке и печени. Селезенка способна захватывать и разрушать малоизмененные эритроциты, печень различает лишь эритроциты с большими нарушениями, однако поскольку ток крови к печени примерно в 7 раз больше, чем к селезенке, печень может играть существенную роль в гемолизе.
Удаление эритроцитов из крови макрофагами происходит в основном двумя путями. Первый механизм связан с распознаванием макрофагами эритроцитов, покрытых IgG-АТ и С3, к которым на поверхности макрофагов имеются специфические рецепторы - иммуногемолитические анемии. Фагоцитоз эритроцитов сопровождается усиленной клеточной пролиферацией в селезенке (и в меньшей степени печени) с гиперплазией органа, увеличением тока крови в нем, повышением его функционально активности.
Второй механизм обусловлен изменениями
физических свойств эритроцитов, снижением
их пластичности - способности изменять
свою форму при прохожднеии через узкую
фильтрационную сеть селезенки. Нарушение
пластичности отмечается при мембранных
дефектах эритроцитов (наследственный
микросфероцитоз), изменении липидного
состава мембран (при циррозе печени),
аномалиях гемоглобина, ведущих к повышению
вязкости внутриклеточной среды эритроцита
(серповидно-клеточная анемия), наличии
включений в цитоплазме эритроцитов (бета-талассемия,
альфа-талассемия), прециптированного
гемоглобина в виде телец Гейнца (дефицит
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы)
Наиболее важным признаком в начальной диагностике гемолиза является увеличение числа ретикулоцитов . ретикулоцитоз отражает активацию костномозговой продукции эритроцитов в ответ на их разрушение на периферии. Кроме того, ускоренный выброс из костного мозга недозрелых эритроцитов, содержащих РНК, обуславливает феномен полихроматофилиии эритроцитов в фиксированных окрашенных азур-эозином мазках крови.
Уровень непрямого билирубина в сыворотке крови при гемолизе повышен. Уровень его повышения зависит от активности гемолиза и способности гепатоцитов к образованию прямого билирубина и его экскреции. Уровень прямого билирубина (связанного) в сыворотке крови нормальный и билирубинурия отсутствует, так как через неповрежденный почечный фильтр проходит только прямой билирубин. В моче и кале содержится увеличенное количество уробилина и стеркобилина.
Таким образом, повышенный гемолиз независимо от его этиологии всегда приводит к характерной клинической триаде:
Несколько практических советов: как запомнить, что прямой билирубин - это связанный, а непрямой - свободный.
При паренхиматозной желтухе повышается уровень прямого билирубина. В норме прямой билирубин выделяется в желчный капилляр и далее по билиарному дереву поступает в двенадцатиперстную кишку. Этот путь транспорта может нарушаться на внутриклеточном участке. Таким образом, при паренхиматозной желтухе страдает сама печеночная клетка. Этот вид желтухи возникает, например, при вирусных гепатитах. Вирус гепатита А обладает прямым повреждающим действием на клетки печени. Иммунная реакция в ответ на попадание вируса обычно адекватна, что и обусловливает редкость тяжелых форм заболевания и отсутствие перехода в хронический гепатит. Вирус гепатита В не обладает прямым цитопатогенным действием, но инкорпорирование вирусов или их частиц в мембраны печеночных клеток вызывает развитие клеточной цитотоксической реакции, направленной против клеточной оболочки, которая может приводить к некрозу печеночных клеток. Полный зрелый вирус гепатита В имеет 3 антигенные системы. В наружной оболочке вируса содержится поверхностный антиген (HbsAg), во внутренней оболочке - 2 антигена, HbеAg локализуется в цитоплазме гепатоцита, но не проникает в ядро, HbcAg (от латинского соr - сердцевина, ядро) проникает в ядро гепатоцита. Последний никогда не обнаруживается в крови, где можно выявить лишь антитела к нему. HbsAg способен образовывать с иммунные комплексы, которые могут циркулировать в крови (ЦИКи). Именно наличие циркулирующих иммунных комплексов при хроническом гепатите обусловливает наличие целого ряда системных проявлений. Кроме вирусных гепатитов, печеночные клетки поражаются и при гепатитах другой этиологии (острые токсические, лекарственные гепатиты, алкогольные гепатиты).
При этом виде желтухи также увеличивается уровень прямого билирубина, что обусловлено нарушением оттока желчи по внепеченочным желчным протока. Таким образом, обтурационная желтуха является следствием закупорки желчных протоков. Это патологическое состояние, которое не имеет однородных этиологических факторов. В патогенезе ключевым моментов является нарушение оттока желчи. Желчь не втекает в желудочно-кишечный тракт, следовательно не происходит нормального всасывания и переваривания.