Poxvírusy: vírus ľudských kiahní

Čeľaď Poxviridae (anglicky pox - kiahne + vírusy) zahŕňa dve podčeľade: Chordopoxvirinae, ktorá zahŕňa vírusy kiahní stavovcov, a Entomopoxvirinae, ktorá spája vírusy kiahní hmyzu. Podčeľaď vírusov kiahní stavovcov zase zahŕňa 6 nezávislých rodov a niekoľko neklasifikovaných vírusov. Zástupcovia každého rodu majú spoločné antigény a sú schopní genetickej rekombinácie. Rody sa od seba líšia percentuálnym obsahom a vlastnosťami DNA, umiestnením a tvarom vláknitých štruktúr na vonkajšej membráne viriónu, odolnosťou voči éteru, hemaglutinačnými vlastnosťami a ďalšími znakmi.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Štruktúra Poxvírusy: vírus ľudských kiahní

Zástupcami rodu Orthopoxvirus sú vírusy kiahní, opičích kiahní a vaccinia. Vírus kiahní spôsobuje obzvlášť nebezpečnú infekciu u ľudí, ktorá bola vďaka úsiliu svetového spoločenstva v polovici 70. rokov 20. storočia eliminovaná. Vírus opičích kiahní je patogénny nielen pre primáty: u ľudí boli opísané prípady, ktoré sa svojím priebehom podobajú kiahňam. Vzhľadom na túto okolnosť je užitočné mať všeobecnú predstavu o mikrobiológii kiahní.

Najštudovanejším členom rodu Orthopoxvirus je vírus vakcínie, ktorý pochádza buď z kravských kiahní, alebo z pravých kiahní. Je adaptovaný na ľudí a dlho sa používal ako prvá živá vírusová vakcína.

Vírus kiahní a ďalší zástupcovia tohto rodu sú najväčšími zo všetkých známych živočíšnych vírusov. Je to jeden z najorganizovanejších živočíšnych vírusov, ktorý sa v štruktúre niektorých štruktúr približuje baktériám. Virión má tehlový tvar s mierne zaoblenými rohmi a meria 250 – 450 nm. Pozostáva z jasne rozlíšiteľného jadra (nukleoidu alebo jadra) obsahujúceho genomickú dvojvláknovú lineárnu molekulu DNA s molekulovou hmotnosťou 130 – 200 MDa, spojenú s proteínmi. Na oboch stranách nukleoidu sa nachádzajú oválne štruktúry nazývané proteínové telieska. Jadro a bočné telieska sú obklopené jasne rozlíšiteľnou povrchovou membránou s charakteristickou ryhovanou štruktúrou. Stenu jadra tvorí vnútorná hladká membrána s hrúbkou 5 nm a vonkajšia vrstva pravidelne usporiadaných valcovitých podjednotiek. Vírus má chemické zloženie podobné ako baktérie: obsahuje nielen proteíny a DNA, ale aj neutrálne tuky, fosfolipidy a sacharidy.

Poxvírusy sú jediné vírusy obsahujúce DNA, ktoré sa replikujú v cytoplazme hostiteľskej bunky. Reprodukčný cyklus vírusu pozostáva z nasledujúcich hlavných štádií. Po adsorpcii na povrchu citlivej bunky vírus preniká do cytoplazmy receptorom sprostredkovanou endocytózou a potom dochádza k dvojstupňovému „vyzliekaniu“ viriónu: najprv je vonkajšia membrána zničená bunkovými proteázami, dochádza k čiastočnej transkripcii a syntéze skorých mRNA kódujúcich syntézu proteínu zodpovedného za ďalšie vyzliekanie. Súbežne s tým dochádza k replikácii vDNA. Transkribujú sa dcérske kópie DNA, syntetizujú sa neskoré mRNA. Potom dochádza k translácii a syntetizuje sa približne 80 vírusovo špecifických proteínov s molekulovou hmotnosťou 8 až 240 kDa. Niektoré z nich (asi 30) sú štrukturálne proteíny, zvyšok sú enzýmy a rozpustné antigény. Charakteristickým znakom reprodukcie poxvírusov je ich modifikácia bunkových štruktúr, ktoré sa transformujú na špecializované „továrne“, kde postupne dozrievajú nové vírusové častice. Zrelé vírusové potomstvo opúšťa bunku buď počas jej lýzy, alebo pučaním. Reprodukčný cyklus vírusov kiahní trvá približne 6-7 hodín.

Vírus kiahní má hemaglutinačné vlastnosti; hemaglutinín sa skladá z troch glykoproteínov. Najdôležitejšie antigény sú: NP-nukleoproteín, spoločný pre celú čeľaď; tepelne labilný (L) a tepelne stabilný (C), ako aj rozpustné antigény.

Poxvírusy znesú sušenie (najmä v patologickom materiáli) po mnoho mesiacov pri izbovej teplote, sú odolné voči éteru, inaktivujú sa v 50 % etanole pri izbovej teplote do 1 hodiny a v 50 % glycerole pri 4 °C sa uchovávajú niekoľko rokov. Sú odolné voči väčšine dezinfekčných prostriedkov: 1 % fenol alebo 2 % formaldehyd ich pri izbovej teplote inaktivuje iba do 24 hodín, 5 % chlóramín - do 2 hodín.

Ľudia a opice sú náchylní na vírus kiahní. Pri experimentálnej infekcii sa v mozgu novonarodených myší vyvinie generalizovaná infekcia, ktorá končí fatálne; vírus nie je patogénny pre dospelé myši. Dobre sa množí v kuracích embryách pri infikovaní chorioalantoickej membrány, amniónu, žĺtkového vaku a alantoickej dutiny. Na chorioalantoickej membráne 10 – 12 dní starých kuracích embryí vírus kiahní vytvára malé biele plaky; vírus vakcínie spôsobuje väčšie lézie s čiernou priehlbinou v strede spôsobenou nekrózou. Dôležitým rozlišovacím znakom vírusu kiahní je maximálna teplota reprodukcie vírusu v kuracom embryu 38,5 °C.

Primárne a kontinuálne bunkové kultúry získané z ľudí, opíc a iných zvierat sú citlivé na vírus kiahní. Na bunkovej kultúre nádorového pôvodu (HeLa, Vero) vírus kiahní tvorí malé plaky proliferatívneho typu, zatiaľ čo pri infekcii buniek Vero vírusom opičích kiahní sa detegujú okrúhle plaky s lytickým centrom. V bunkách obličkových embryí ošípaných je vírus kiahní schopný spôsobiť zreteľný cytopatický účinok, ktorý sa nevyskytuje pri infekcii týchto buniek vírusom opičích kiahní. V bunkách HeLa spôsobuje vírus kiahní okrúhlu bunkovú degeneráciu, zatiaľ čo vírusy opičích kiahní a ťavích kiahní spôsobujú degeneráciu s tvorbou viacjadrových buniek.

[ 4 ], [ 5 ]

Patogenézy

Ľudia , ktorí prekonali kiahne, si zachovávajú imunitu na celý život. Po očkovaní sa tiež vytvára dlhodobá stabilná imunita. 2 je prevažne humorálna, protilátky neutralizujúce vírus sa objavujú v priebehu niekoľkých dní po nástupe ochorenia, ale nebránia progresívnemu šíreniu kožných prejavov: pacient môže zomrieť v pustulárnom štádiu s vysokou hladinou protilátok v krvi. Protilátky sú zodpovedné aj za umelú imunitu vytvorenú očkovaním, objavujú sa 8. – 9. deň po imunizácii a dosahujú maximálne titre po 2 – 3 týždňoch.

Bunková imunita hrá rovnako dôležitú úlohu ako cirkulujúce protilátky. Bolo zistené, že jedinci s hypogamaglobulinémiou si nesyntetizujú protilátky, ale stávajú sa imúnnymi voči vírusu kiahní. Táto bunková imunita je založená na aktivite T-cytotoxických lymfocytov.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Epidemiológia

Zdrojom infekcie je chorý človek. Prevažná väčšina ľudí, ktorí neboli očkovaní proti kiahňam alebo túto chorobu nemali, je náchylná na túto infekciu. Kiahne sa najčastejšie prenášajú kvapôčkovou cestou vo vzduchu, ale možná je aj infekcia kontaktom (prostredníctvom oblečenia, uterákov, posteľnej bielizne, domácich potrieb). Pacient je nákazlivý pre ostatných počas celého obdobia vývoja vyrážky, až kým neodpadnú posledné kôrky, ale najnebezpečnejší je v prvých 8-10 dňoch, keď sa na slizniciach vyskytujú lézie.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Príznaky

Vstupným bodom infekcie je sliznica horných dýchacích ciest. Primárna reprodukcia vírusu prebieha v lymfoidnom tkanive hltanového kruhu, potom vírus krátko prenikne do krvi a infikuje bunky retikuloendotelového tkaniva (RET). Tam sa vírus rozmnožuje a virémia sa opäť vyskytuje, ale intenzívnejšie a dlhšie trvajúce. Dermatotropný účinok vírusu je spojený s jeho schopnosťou preniknúť z krvného obehu do epidermy, čo spôsobuje skorú proliferáciu tŕňových buniek a charakteristickú degeneráciu buniek Malpighiovej vrstvy.

Inkubačná doba je 8-18 dní. Kiahne začínajú akútne: bolesti hlavy, bolesti svalov, únava, horúčka. Po 2-4 dňoch sa na sliznici ústnej dutiny a kože objaví charakteristická vyrážka - všetky prvky takmer súčasne, lokalizované skôr na tvári a končatinách. Vyrážka prechádza štádiami makuly, papuly, vezikuly a pustuly, potom sa vytvorí kôrka (chrasta), po ktorej zostáva jazva. S objavením sa vyrážky teplota klesá a opäť stúpa v štádiu pustuly. Od objavenia sa vyrážky po odpadnutie kôr uplynú približne 3 týždne. Pri takomto klasickom ťažkom priebehu (variola major) môže úmrtnosť počas epidémií dosiahnuť 40 %: pri miernejšej forme ochorenia - alastrim (variola minor) - úmrtnosť nepresahuje 1-2 %.

Diagnostika

Kiahne možno diagnostikovať pomocou viroskopických, virologických a sérologických metód. Najúčinnejšou a najrýchlejšou metódou je priama elektrónová mikroskopia materiálu odobratého z prvkov vyrážky pred štádiom pustuly, pretože množstvo vírusu v tomto štádiu prudko klesá. Svetelná mikroskopia preparátov z obsahu vezikúl odhaľuje veľké bunky s Guarnieriho telieskami, čo sú oválne cytoplazmatické inklúzie v blízkosti bunkového jadra, zvyčajne homogénne a acidofilné, menej často granulované a s nepravidelnými obrysmi. Guarnieriho telieska sú „továrňami“, kde sa vírus kiahní rozmnožuje. V náteroch pripravených z obsahu vezikúl kiahní a zafarbených metódou M. Morozova sa nachádzajú virióny kiahní – Paschenove telieska.

Na izoláciu a identifikáciu vírusu sa 12-14-dňové kuracie embryá infikujú na chorion-alantoickej membráne, kde vírus tvorí malé belavé plaky, a infikujú sa aj bunkové kultúry na detekciu cytopatického účinku, na nastavenie hemadsorpčnej alebo imunofluorescenčnej reakcie. Materiálom na infekciu je krv, nazofaryngeálny výtok, šupky z kožných prvkov vyrážky, kôry, ako aj pitevný materiál.

Špecifický antigén vírusu kiahní je možné detegovať v náteroch-odtlačkoch z prvkov vyrážky a nazofaryngeálneho výtoku pomocou nepriamej imunofluorescencie. V materiáli z prvkov vyrážky je možné antigén stanoviť pomocou imunodifúzie, RSC alebo IFM.

Už po prvom týždni ochorenia je možné zistiť protilátky neutralizujúce vírus, protilátky fixujúce komplement a hemaglutiníny. Prítomnosť protilátok fixujúcich komplement sa považuje za najspoľahlivejší znak kiahní, pretože u očkovaných jedincov zriedkavo pretrvávajú dlhšie ako 12 mesiacov.

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

Liečba

Na účely špecifickej liečby a prevencie sa používa metyzazón (marboran) - liek, ktorý potláča intracelulárnu reprodukciu vírusu kiahní. Je obzvlášť účinný v počiatočných štádiách ochorenia a počas inkubačnej doby.

Dejiny ľudskej civilizácie si pamätajú mnoho epidémií a pandémií kiahní. Len v Európe zomrelo do konca 18. storočia na kiahne najmenej 150 miliónov ľudí. Po očkovaní E. Jennera (1796) proti kiahňam sa začal aktívny boj proti tejto chorobe, ktorý sa skončil jej úplnou elimináciou. V Sovietskom zväze boli kiahne eliminované v roku 1936, ale kvôli importovaným prípadom boli registrované až do roku 1960. V roku 1958 bola na základe iniciatívy delegácie ZSSR na zhromaždení WHO prijatá rezolúcia o eradikácii kiahní na celom svete a v roku 1967 WHO prijala zintenzívnený program eradikácie kiahní. ZSSR, USA a Švédsko poskytli tomuto programu rozsiahlu finančnú pomoc. ZSSR nielen poskytol pomoc špecialistami pracujúcimi v mnohých endemických krajinách, ale daroval aj približne 1,5 miliardy dávok vakcíny proti kiahňam. Použitou vakcínou bol živý vírus kiahní pestovaný na teľacom vaku, potom purifikovaný a sušený. Dobré výsledky sa dosiahli aj s kultivačnými a embryonálnymi (ovovakcínovými) živými vakcínami. Na prevenciu a liečbu komplikácií, ktoré niekedy vznikajú počas očkovania, sa použil imunoglobulín proti kiahňam z darcov (10 % roztok gamaglobulínovej frakcie z krvi darcov špeciálne preočkovaných proti kiahňam vo fyziologickom roztoku) a imunoglobulín z ľudskej krvi titrovaný na obsah protilátok proti kiahňam.

[ 18 ]