Choroby wirusowe w praktyce klinicznej - ebook

1 Budowa i ogólne właściwości wirusów Tomasz Dzieciątkowski

1.1. WSTĘP

Wirusy stanowią dużą i zróżnicowaną morfologicznie oraz pod względem wielkości grupę subkomórkowych (pozbawionych struktur komórkowych) czynników zakaźnych. Ich nazwa pochodzi od łacińskiego słowa virus, które oznacza jad lub truciznę. Pojedyncze cząstki wirusów noszą miano wirionów. Replikacja wirusów zachodzi wyłącznie wewnątrz żywych, wrażliwych (permisywnych) komórek, gdyż patogeny te nie mają żadnej aktywności metabolicznej niezależnej od komórki gospodarza, w której się namnażają. Na podkreślenie zasługuje fakt, że wirusy charakteryzują się opornością na antybiotyki, są natomiast wrażliwe na interferony (specyficzne białka przeciwwirusowe) oraz leki przeciwwirusowe.

W 1980 roku Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV) stworzył nadal obowiązującą rozwiniętą definicję wirusów, która opisuje ich wspólne cechy:

■ Wirion zawiera tylko jeden typ kwasu nukleinowego (DNA lub RNA).

■ Reprodukcja wirusów zachodzi w procesie syntezy de novo.

■ Wirion nie wykazuje cech wzrostu ani nie ma zdolności do bezpośredniego podziału.

■ Wirion nie ma w genomie informacji dla syntezy systemu umożliwiającego wytwarzanie energii (układu Lipmanna).

■ Wirion wykorzystuje rybosomy komórki gospodarza, co przesądza o jego bezwzględnym pasożytnictwie.

1.2. STRUKTURA WIRUSÓW

1.2.1. WIELKOŚĆ WIRIONÓW

Większość wirusów ze względu na swoją wielkość (20–300 nm) jest niewidoczna w mikroskopie świetlnym, z tego też powodu do obrazowania cząstek wirusów wykorzystuje się zazwyczaj mikroskopię elektronową. Wyjątek wśród wirusów zakażających człowieka stanowią przedstawiciele rodziny Poxviridae (wirus ospy prawdziwej, wirus krowianki), o wielkości zbliżonej do wielkości ciałek elementarnych Chlamydia spp., które zdaniem niektórych autorów mogą być widoczne w mikroskopie świetlnym.

Niedawno odkryto wirusy olbrzymie z rodzaju Mimivirus, Mamavirus, Megavirus czy Pandoravirus (o średnicy wirionu 400–1000 nm) zakażające ameby. Ich znaczenie w medycynie nie jest jeszcze poznane, lecz obecnie przypuszcza się, że mimiwirus może być czynnikiem etiologicznym zapalenia płuc u ludzi.

Na rycinie 1.1 przedstawiono wielkość wirusów w stosunku do bakterii i komórki eukariotycznej.

Wielkość pojedynczego wirionu stanowi jeden z elementów identyfikacji wirusa, jako że możemy je podzielić na wirusy: małe (20–50 nm), średnie (100–150 nm) oraz duże (200–300 nm). Kolejną cechą identyfikacyjną wirusa jest kształt jego cząstek. Niektóre wirusy mają charakterystyczną dla siebie postać: przedstawiciele rodziny Rhabdoviridae (wirus wścieklizny) mają kształt pocisku, cząstki zaś filowirusów (Marburg, Ebola) przypominają wydłużone, czasem posplatane pałeczki o długości dochodzącej do 800 nm. Wiriony wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV) są widoczne w mikroskopii elektronowej jako okrągłe cząstki Dane’a, którym towarzyszą wydłużone skupiska antygenu powierzchniowego wirusa (HBsAg).

RYCINA 1.1
Porównanie wielkości wirusów, bakterii i komórki eukariotycznej.

1.2.2. GENOM WIRUSA

Rodzaj zawartego w genomie kwasu nukleinowego (wyłącznie DNA lub RNA) stanowi podstawowe kryterium klasyfikacji wirusów. Nie stwierdzono dotąd występowania obydwu rodzajów kwasów w tej samej cząstce wirusa.

Kwas nukleinowy zawierający materiał genetyczny wirusa określany jest jako jego genom. Zawiera on sekwencje kodujące oraz niekodujące, które mogą stanowić 3–10% genomu. W zależności od rodzaju wirusa poszczególne geny mogą kodować więcej niż jedno białko. W genomie wirusowym zawarte są informacje o tzw. genach strukturalnych, kodujących informacje dla syntezy białek rdzenia, kapsydu czy osłonki, oraz geny stanowiące sekwencje końcowe genomu. Poza genami strukturalnymi w genomie wirusowym obecne są także geny funkcjonalne, kodujące informacje o enzymach regulujących replikację i dalszą syntezę wirionów potomnych.

Cząsteczka wirusowego kwasu nukleinowego jest zazwyczaj liniowa, choć genom niektórych wirusów ma układ kolisty. Genom wirusa najczęściej występuje w części centralnej jego cząstki w postaci rdzenia, który zawiera zwinięty kwas nukleinowy oraz białka histonowe. Pojedynczy lub podwójny łańcuch polinukleotydowy stanowić może jedną całość lub występować w kilku segmentach, co znacząco ułatwia procesy rekombinacji i mutacji; dla przykładu wirusy grypy zawierają 7–8 segmentów ssRNA, reowirusy zaś – 10–12 segmentów dsRNA. Postacie genomów wirusowych przedstawiono na rycinie 1.2.

Materiał genetyczny wirusów DNA stanowi najczęściej podwójną nić DNA (double-stranded DNA, dsDNA). Wyjątek stanowią rodziny Parvo-, Anello- i Circoviridae, które zawierają w swoim genomie pojedynczą nić DNA (single-stranded DNA, ssDNA). Z kolei genom wirusów RNA zwykle tworzy pojedynczą nić kwasu rybonukleinowego (ssRNA). Wyjątkiem wśród wirusów zakażających człowieka są reowirusy, mające podwójną nić RNA (dsRNA).

W przypadku wirusów ssRNA istotnym kryterium klasyfikacji wirusów jest również określenie tzw. polarności genomu. Za polarność dodatnią uznaje się możliwość pełnienia przez genom podczas cyklu replikacyjnego bezpośrednio roli mRNA. O polarności ujemnej mówi się, gdy wirusowy RNA musi zostać przepisany na mRNA, aby doszło do translacji białek wirusa w obrębie rybosomów zakażonej komórki. Proces ten katalizuje enzym RNA-zależna RNA-polimeraza. U niektórych rodzin wirusów (Hantaviridae, Nairoviridae, Peribunyaviridae i Arenaviridae) genom ssRNA ma charakter ambisensowny. Znaczy to, że ich początkowe sekwencje mają orientację antysensowną, a przed translacją muszą być przepisane na mRNA, natomiast dalsze sekwencje wewnątrz genomu mają orientację sensowną i funkcjonują jako otwarte ramki odczytu.

RYCINA 1.2
Postacie genomów wirusowych.

Zależnie od stopnia skomplikowania struktury wirionu i liczby kodowanych białek genomy wirusowe mają różną wielkość, wyrażaną liczbą nukleotydów lub par zasad (base pairs, bp) tworzących cząsteczkę kwasu nukleinowego. Wielkość genomu wirusów zakażających człowieka waha się od około 4000 nukleotydów (wirusy małe, np. Parvoviridae) do > 300 000 par zasad u dużych wirusów, np. przedstawicieli rodziny Poxviridae. Kompletne cząstki zakaźne wirusów zawierają w swym genomie pełne informacje o zdolności do zakażania wrażliwych komórek oraz wytwarzania potomnych wirionów o takich samych właściwościach. Natomiast w wyniku spontanicznych mutacji w procesie replikacji wirusów tworzyć się mogą tzw. wirusowe cząstki defektywne (defective interfering particles, DIPs), które w wyniku utraty fragmentów genomu do replikacji wymagają innego, kompletnego wirusa z tej samej rodziny, zwanego wirusem pomocniczym (helper virus). DIPs mogą odgrywać istotną rolę w procesie zakażenia wirusowego, pobudzając układ odpornościowy do produkcji interferonów, ale także hamując replikację wirionów kompletnych czy predysponując komórki do transformacji nowotworowej. Niektóre wirusy, np. delta wirus, wirus zapalenia wątroby typu D (Hepatitis D virus, HDV), są tzw. wirusami satelitarnymi, które podobnie jak wirusy defektywne wymagają do swojej replikacji niehomologicznego „helpera”; w tym przypadku jest to wirus zapalenia wątroby typu B (Hepatitis B virus, HBV).

1.2.3. KAPSYD WIRUSA

Kwas nukleinowy, stanowiący rdzeń wirusa, otoczony jest przez płaszcz białkowy, nazywany kapsydem. Utworzony jest on przez powtarzające się jednostki białkowe – kapsomery. Są one polipeptydami lub agregatami polipeptydów, należących do białek strukturalnych wirusa. Białka te otaczają wirusowy genom, tworząc z nim tzw. nukleokapsyd. Rolą kapsydu jest ochrona wirusowego kwasu nukleinowego przed wpływem czynników zewnętrznych. W przypadku wirusów bezosłonkowych (nagich) kapsyd pełni także istotne funkcje w procesie wnikania wirionu do komórki.

Lokalizacja białek tworzących kapsyd względem genomu wirusa warunkuje symetrię jego nukleokapsydu i kształt cząstki. Większość wirusów ma symetrię ikosaedralną, często określaną jako typ symetrii bryłowej albo kubicznej, lub symetrię helikalną, podobną do spiralnych zwojów nici kwasu nukleinowego (ryc. 1.3). W pierwszym przypadku wiriony (z osłonką lub bez niej) mają kształt okrągły, w drugim zaś podobne są do wydłużonych pałeczek. Wśród części wirusów osłonkowych spotykany jest pleomorfizm. Cząstki zakaźne niektórych wirusów (np. Poxviridae) mają bardzo skomplikowaną strukturę, w której nie można odróżnić jednego wyraźnego kapsydu, lecz stwierdza się dodatkowe elementy strukturalne i kilka płaszczy białkowych skupionych wokół kwasu nukleinowego. Budowa taka nosi nazwę złożonej lub kompleksowej.

RYCINA 1.3
Typy symetrii wirusów.

1.2.4. OSŁONKA WIRUSA

Najprostszą budowę mają wirusy składające się wyłącznie z nukleokapsydu, zwane także wirusami bezosłonkowymi (nagimi). Bardziej skomplikowane są wirusy posiadające osłonkę (wirusy osłonkowe). Osłonka wirusów wywodzi się z błon cytoplazmatycznych komórki gospodarza, ale u większości wirusów nie zawiera białek komórkowych. Powstaje ona w trakcie pączkowania wirionów potomnych i przechodzenia przez błonę jądrową lub rzadziej przez błony siateczki śródplazmatycznej. Ze względu na obecność w niej lipidów wirusy osłonkowe łatwiej ulegają inaktywacji na skutek działania czynników fizykochemicznych. Lipidy osłonki stanowić mogą od około 5 do 54% wirionu, a występują głównie pod postacią fosfolipidów. Osłonki mogą zawierać również węglowodany (3–16%) pod postacią glikoproteidów, które mają istotny wpływ na swoistość antygenową wirusów. Tradycyjnie wirusy osłonkowe określane były jako „wrażliwe na eter”, natomiast wirusy nagie charakteryzują się obniżoną wrażliwością na działanie detergentów czy rozpuszczalników organicznych (eter, chloroform, alkohole).

1.2.5. BIAŁKA WIRUSOWE

Białka wirusowe stanowią 40–96% wirionu i zawierają aminokwasy typowe dla białek komórek gospodarza, w których wirusy się namnażają. Mają one jednak całkowicie odmienną strukturę przestrzenną, która pozwala na ich różnicowanie w budowie antygenowej z białkami komórkowymi. Ze względu na biosyntezę w rybosomach zakażonej komórki produkcja białek wirusowych odbywa się na takich samych zasadach jak białek komórkowych. Białka wirusowe pełnią wiele ważnych funkcji, począwszy od budulcowych (strukturalnych), do enzymatycznych i funkcjonalnych. Występujące u niektórych wirusów białka enzymatyczne niezbędne są w procesie replikacji wirusa (polimeraza DNA lub RNA) czy wytwarzania białek istotnych w procesie dojrzewania wirionów potomnych (proteaza). Patogeny zaliczane do retro- i hepadnawirusów zawierają unikatowy enzym, jakim jest odwrotna transkryptaza (rewertaza), która umożliwia przepisanie materiału genetycznego wirusa „wstecz” – z RNA na DNA.

Niektóre spośród wirusów mają na swojej powierzchni wypustki (peplomery), które zbudowane są z glikoprotein kodowanych przez genom patogenu. Określają one zwłaszcza swoistość antygenową wirusów osłonkowych i odgrywają istotną rolę w procesie przylegania (adsorpcji) wirionu do receptorów na powierzchni permisywnych komórek, co umożliwia wniknięcie wirusa do jej wnętrza i zajście procesu replikacji.

Typowym przykładem wypustki powierzchniowej jest hemaglutynina wirusa grypy (Orthomyxoviridae), która ułatwia jego adsorpcję i wnikanie do komórki. Inną wypustką powierzchniową tego wirusa jest neuraminidaza, wspomagająca uwalnianie wirionów potomnych. Obydwie te wypustki znajdują istotne zastosowanie w określaniu i typowaniu przynależności antygenowej wirusów grypy.

1.3. KLASYFIKACJA I TAKSONOMIA WIRUSÓW

Pozorna różnorodność wirusów przez lata powodowała trudności w ich dokładnej klasyfikacji. Stosowane uprzednio systemy miały swoje wady i zalety, jednak obecnie za obowiązującą uznaje się systematykę wirusów zatwierdzaną przez ICTV. Podlega ona nieustannym zmianom i modyfikacjom w miarę poznawania i porównywania sekwencji genomów poszczególnych wirusów, co pozwala na ich dokładną analizę filogenetyczną.

Chronologicznie najstarsza jest klasyfikacja kliniczna wirusów na podstawie objawów chorobowych, jakie wywołują. Przy zaletach, jakie niósł ten system z punktu widzenia lekarzy klinicystów, nie brał on pod uwagę w najmniejszym stopniu przynależności taksonomicznej patogenu. Najlepszym przykładem mogą być wirusy zapalenia wątroby, gdzie na podstawie samych objawów klinicznych nie można określić rodzaju wirusa zakażającego pacjenta; w tym celu niezbędne są dodatkowe badania wirusologiczne. Podobnie można wyróżnić wirusy jako: pneumotropowe, neurotropowe czy zakażające układ pokarmowy. Taką klasyfikację reprezentuje też grupa wirusów wywołujących gorączki krwotoczne.

Podobnie, z epidemiologicznego punktu widzenia, wirusy mogą być klasyfikowane na podstawie dróg ich szerzenia się w populacji. Wyróżnić więc można wirusy szerzące się drogą oddechową (aerogenną), pokarmową (fekalno-oralną) lub przenoszone drogą krwi i produktów krwiopochodnych. Stosunkowo często wirusy przenoszone przez stawonogi (komary, kleszcze i pchły) określa się zbiorczym mianem arbowirusów (arthropod-borne). Na podobnej zasadzie stworzono mniej popularny akronim robowirusów (rodent-borne), oznaczający wirusy przenoszone przez gryzonie.

1.3.1. KLASYFIKACJA WIRUSÓW BALTIMORE’A

Chociaż zarówno chorobotwórczość, jak i przebieg zakażenia, zakres gospodarzy czy tropizm tkankowy mogą służyć do podziału wirusów na grupy, ich klasyfikacja na podstawie pojedynczej czy nawet 2 powyższych cech nie umożliwia wyciągania wniosków na temat biologii pozostałych członków tej samej grupy. Ponadto podział taki nie daje żadnych informacji na temat sposobu replikacji patogenu. W tym celu noblista David Baltimore zaproponował schemat klasyfikacji, który charakteryzuje wszystkie wirusy na podstawie typu ich genomu i przebiegu ekspresji genów. Schemat taki daje możliwość wnioskowania na temat „zachowania się” wirusów w obrębie każdej zdefiniowanej grupy.

W oryginalnym systemie klasyfikacji Baltimore’a wirusy są pogrupowane zgodnie z mechanizmem syntezy mRNA, który wykorzystują w swym procesie replikacji. Zgodnie z przyjętym modelem każdy mRNA jest oznaczony jako dodatni (+) dla sensownego RNA. Nić RNA, która jest komplementarna do mRNA, określa się jako ujemną (–). Bazując na strukturze genomu (DNA lub RNA), liczbie i polarności jego nici, w połączeniu z dodatkowymi informacjami o procesie replikacji, zmodyfikowany system klasyfikacji oparty na oryginale zaproponowanym przez Baltimore’a definiuje 7 grup wirusów (tab. 1.1):

■ Klasa I zawiera wszystkie wirusy, mające w genomie dwuniciowe DNA. W tej klasie wskazanie polarności nici nie ma uzasadnienia, jako że mRNA może pochodzić z obydwu nici, transkrypcja zaś zachodzi w sposób analogiczny do prowadzonej w komórkach gospodarza.

■ Do klasy II należą wirusy mające pojedynczą nić DNA – najczęściej o polarności dodatniej, która przed syntezą mRNA ulega przepisaniu na dwuniciową formę pośrednią.

■ Klasa III grupuje wirusy, których genom stanowi dsRNA. Wszystkie znane wirusy zaliczane do tej klasy charakteryzują się segmentowanym genomem, a mRNA syntetyzowany jest tylko z jednej nici każdego segmentu. Proces transkrypcji z genomowego dsRNA jest podobny do transkrypcji z dwuniciowego DNA, jednakże enzymy niezbędne do jego przeprowadzenia nie występują w normalnych niezakażonych komórkach i są kodowane przez genom wirusa.

■ W skład klasy IV wchodzą wirusy o genomie zbudowanym z ssRNA o polarności dodatniej (+), który może bezpośrednio stanowić mRNA.

■ Klasa V zawiera wirusy, które mają genom złożony z ssRNA o polarności ujemnej (–). Transkrypcja wirusowego mRNA wymaga więc syntezy nici pośredniej, która stosowana jest też jako matryca do powstawania nowych genomów. Do klasy tej zaliczane są też rodziny wirusów ambisensownych, u których część genomu ma polarność dodatnią, a część ujemną.

■ Do klasy VI zaliczane są wirusy mające w genomie ssRNA, lecz syntetyzujące dsDNA na jego matrycy za pomocą odwrotnej transkryptazy, kodowanej przez wirus. Do zajścia cyklu replikacyjnego wirusa niezbędna jest integracja jego genomu z genomem komórki gospodarza.

■ Klasę VII cechują wirusy, które replikują swoje dsDNA z udziałem RNA jako formy pośredniej. Używają one mechanizmu odwrotnej transkrypcji, co zbliża je pod tym względem do wirusów zaliczanych do klasy VI.

Klasyfikacja Baltimore’a jako narzędzie do charakterystyki wirusów ma swoje mocne i słabe strony. Niewątpliwą zaletą jest przypisanie do klasy oparte na niezmiennych cechach genomu i replikacji wirusa. Wadą jest to, że pomimo łączenia wirusów z podobnym mechanizmem replikacji schemat ten nie uwzględnia ich różnic w budowie czy zakresie gospodarzy.

TABELA 1.1
Kryteria klasyfikacji wirusów Baltimore’a

+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| Grupa | Rodzaj kwasu nukleinowego | Rodziny wirusów zakażających człowieka |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| I | dsDNA | Adenoviridae |
| | | |
| | | Herpesviridae |
| | | |
| | | Papillomaviridae |
| | | |
| | | Polyomaviridae |
| | | |
| | | Poxviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| II | ssDNA; (+) polarność | Anelloviridae |
| | | |
| | | Circoviridae |
| | | |
| | | Parvoviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| III | dsRNA; genom segmentowany | Birnaviridae |
| | | |
| | | Reoviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| IV | ssRNA; (+) polarność | Astroviridae |
| | | |
| | | Caliciviridae |
| | | |
| | | Coronaviridae |
| | | |
| | | Flaviviridae |
| | | |
| | | Hepeviridae |
| | | |
| | | Picornaviridae |
| | | |
| | | Togaviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| V | ssRNA; (–) polarność | Arenaviridae |
| | | |
| | | Bornaviridae |
| | | |
| | | Hantaviridae* |
| | | |
| | | Nairoviridae* |
| | | |
| | | Peribunyaviridae* |
| | | |
| | | Filoviridae |
| | | |
| | | Orthomyxoviridae |
| | | |
| | | Paramyxoviridae |
| | | |
| | | Pneumoviridae* |
| | | |
| | | Rhabdoviridae |
| | | |
| | | rodzaj Deltavirus |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| VI | RT-ssRNA | Retroviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+
| VII | RT-dsDNA | Hepadnaviridae |
+-----------------------+---------------------------+----------------------------------------+

* Nowe rodziny utworzone w klasyfikacji ICTV w 2016 r. (opublikowanej w 2017 r.).

1.3.2. SYSTEMATYKA WIRUSÓW ICTV

Przypisując wirus do konkretnej grupy taksonomicznej, ICTV uwzględnia wiele różnych cech, obejmujących zakres żywicieli, cechy morfologiczne wirionu czy charakter i budowę genomu (tab. 1.2). Nadal jednak w przypadku wirusów utrudniona jest definicja gatunku, która często pozostaje punktem spornym. Decyzja o tym, co stanowi gatunek wirusa, jest nieraz arbitralna, ponieważ zazwyczaj zawierają one wiele różnych szczepów, znacznie różniących się sekwencją nukleotydów. Blisko spokrewnione gatunki wirusów są następnie grupowane w rodzaje. Te zaś tworzą podrodziny i rodziny, które mogą być uważane za podstawową jednostkę taksonomii wirusów. Najwyższym taksonem w systematyce wirusów jest rząd, do którego obecnie sklasyfikowana została tylko niewielka część wirusów. Należy więc podkreślić, że klasyfikacja wirusów nie jest tak jednoznaczna, jak w przypadku innych grup drobnoustrojów, takich jak bakterie czy grzyby.

Podział ICTV na rodziny zależy od typu i klasy kwasu nukleinowego, rozmiaru genomu, struktury wirionu i strategii replikacyjnej wykorzystywanej przez wirus. Ta ostatnia określana jest częściowo przez organizację genomu.

Według zaleceń ICTV nazwa gatunku musi zapewnić jego jednoznaczną identyfikację. Jednakże często w przypadku niektórych wirusów (np. herpeswirusów) obok ich nazw gatunkowych stosowane są też nazwy tradycyjne, typowo funkcjonujące w praktyce klinicznej (np. ludzki herpeswirus typu 4, znany powszechnie jako wirus Epsteina-Barr).

TABELA 1.2
Zasady systematyki wirusów

Kryteria klasyfikacji wirusów

Opis

Typ kwasu nukleinowego

DNA

RNA

Klasa kwasu nukleinowego

dsDNA

ssDNA

dsRNA

ssRNA

Obecność odwrotnej transkryptazy (RT)

wirusy RT (+)

wirusy RT (–)

Polarność genomu ssRNA wirusów

polarność dodatnia (+)

polarność ujemna (–)

genom ambisensowny (częściowo dodatni, częściowo ujemny)

Struktura genomu

liniowy

kolisty

ciągły (niesegmentowany)

segmentowany (liczba segmentów)

Wielkość genomu

(nukleotydów/par zasad)

mały: 1 700–7 000

średni: 10 000–45 000

duży: 120 000–400 000

Typ symetrii

ikosaedralna (bryłowa)

helikalna (spiralna)

złożona (kompleksowa)

Obecność osłonki

wirus osłonkowy

wirus bezosłonkowy (nagi)

Wielkość wirionu

mały: 20–40 nm

średni: 100–150 nm

duży: 200–400 nm

1.4. CHARAKTERYSTYKA PRZEBIEGU ZAKAŻEŃ WIRUSOWYCH

Do zajścia prawidłowej replikacji wirusa niezbędna jest wrażliwa (permisywna) komórka. W komórkach niepermisywnych namnażanie wirusa nie zachodzi, gdyż na jej powierzchni nie występują stosowne receptory lub brakuje czynników wymaganych przez patogen już po jego wniknięciu. W tym ostatnim przypadku replikacja może ulec rozpoczęciu, ale nie są syntetyzowane wiriony potomne.

Zakażenie komórki może mieć charakter produktywny, przetrwały (persystentny) lub utajony (latentny). W niektórych przypadkach wynikiem zakażenia wirusowego może być transformacja onkogenna komórki.

W przypadku zakażenia produktywnego wytwarzane są duże ilości kompletnych i zakaźnych wirionów potomnych, jednak zazwyczaj zakażona komórka gospodarza ulega zniszczeniu. Śmierć komórki może nastąpić na drodze indukcji apoptozy, jednak ten proces jest niekorzystny dla samego wirusa, który dąży do jego zahamowania. W przeciwieństwie do martwicy programowana śmierć komórki nie powoduje nasilenia odpowiedzi prozapalnej. Zazwyczaj jednak replikacja wirusa wpływa na utratę integralności błon komórkowych i/lub zmiany w obrębie cytoszkieletu. Można je obserwować w mikroskopie świetlnym, a wyrażają się tworzeniem wakuoli w komórce czy fuzją komórek z wytworzeniem syncytiów. Są one określane mianem efektu cytopatycznego (CPE).

Przy zakażeniu przetrwałym zainfekowana komórka gospodarza żyje i produkuje stale kompletne i zakaźne wiriony potomne. Osiągają one jednak znacznie mniejsze miana niż przy zakażeniu produktywnym; zazwyczaj też nie występują zaznaczone objawy kliniczne, choć może dochodzić do transmisji wirusa na wrażliwe osoby. Jednym z najlepszych przykładów jest przewlekłe zakażenie ludzkim wirusem niedoboru odporności (human immunodeficiency virus, HIV), gdzie z limfocytów T stale uwalniane są w niewielkich ilościach wiriony potomne, bez widocznego wpływu na komórkę gospodarza. Może ona wówczas przez długi czas zachowywać swoje normalne funkcje i zdolność do podziału. Podobne właściwości wykazuje wirus zapalenia wątroby typu C, mając zdolność do wywoływania przewlekłych zapaleń wątroby, które mogą utrzymywać się do końca życia.

Zakażenie latentne charakteryzuje całkowite zahamowanie wirusowej replikacji, ekspresja genów wirusa jest zaś ograniczona. Jego genom pozostaje na terenie jądra komórki w postaci kolistej (episomalnej) lub zintegrowanej z materiałem genetycznym komórki gospodarza. Brak jest wówczas jakichkolwiek objawów klinicznych, a stan taki trwać może w nieskończoność. Przykładem zakażeń latentnych są infekcje powodowane przez α-herpeswirusy: wirus opryszczki zwykłej (herpes simplex virus, HSV) i wirus ospy wietrznej i półpaśca (varicella-zoster virus, VZV), które po pierwotnym zakażeniu produktywnym ulegają latencji w komórkach nerwowych. W wyniku osłabienia funkcjonowania układu immunologicznego lub innych czynników zewnętrznych wirus może ulec reaktywacji i jest transportowany drogą nerwową do zakończeń czuciowych, dając endogenne zakażenie produktywne.

W niektórych sytuacjach możliwa jest transformacja onkogenna komórki spowodowana przez zakażenie wirusowe. Transformacja taka jest procesem „pojedynczego uderzenia”, bowiem do zmian we wrażliwej komórce wystarczy tylko jeden wirion, predysponują jednak do nich zakażenia z dużą liczbą powstających cząstek defektywnych. Indukcja onkogenezy jest najczęściej wynikiem deregulacji cyklu komórkowego i/lub zahamowaniem przez wirus mechanizmów apoptozy. Proces ten jest nieodwracalny i prowadzi do niekontrolowanego wzrostu komórek, zachodzi natomiast na wielu etapach. Transformowane komórki nie zawsze muszą powodować chorobę nowotworową – przy prawidłowo funkcjonującym układzie odpornościowym zmienione komórki są sprawnie niszczone przez komórki NK i cytotoksyczne limfocyty T.

PIŚMIENNICTWO

1. Carter J., Saunders V.: Virus structure. W: Virology: Principles and applications (red. J. Carter, V. Saunders). Wiley, Chichester 2013.

2. Dimmock N.J., Easton A.J., Leppard K.N.: The nature of viruses. W: Introduction to modern virology, wyd. 7 (red. N.J. Dimmock, A.J. Easton, K.N. Leppard). Wiley-Blackwell, Oxford 2016.

3. Louten J.: Virus structure and classification. W: Essential human virology, wyd. 1 (red. J. Louten). Elsevier – Academic Press, San Diego 2016.

4. Wróblewska M.: Wirusologia ogólna. W: Mikrobiologia lekarska (red. P.B. Heczko, M. Wróblewska, A. Pietrzyk). Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2014.

5. http://ictvonline.org/virusTaxonomy.asp (dostęp: 21.06.2017).