Происхождение и природа вирусов. Вирусы и природа их происхождения Способ размножения вирусов

Раковые клетки в экспериментальных условиях можно пересаживать из одного организма в другой, поддерживая тем самым существование опухоли значительно более длительное время, чем может жить организм, в котором они возникли.

Поэтому если в наиболее общей форме определять, чем отличается раковая клетка от нормальной, то различие заключается в следующем: раковые изменения превращают обычную телесную (соматическую) клетку с ограниченным временем жизни в потенциально бессмертную. Такая клетка как бы становится организмом без внутренних причин смерти, длительность жизни которого определяется состоянием среды обитания, подобно тому как это имеет место у некоторых видов простейших организмов. Следовательно, механизм ракового перерождения закреплен в аппарате наследственности клетки, то есть рак - это прежде всего проблема клеточная.

Именно поэтому основные усилия ученых направлены на разгадку главной тайны рака: выяснение механизма злокачественного превращения клетки. На этом пути достигнуты значительные успехи. Прежде всего определены многие факторы, которые могут вызывать развитие раковой опухоли.

Во-первых, к таким факторам относится ряд химических веществ, или, как их называют, канцерогенов. Если в начале 30-х годов прошлого столетия был известен один химический канцероген, то сейчас их насчитывается несколько сотен. Весьма наглядно значение канцерогенов в развитии рака выявлено на примере курения. Смертность от рака легкого среди курильщиков в 10 раз выше, чем среди некурящих. Если же выкуривается 25 и более сигарет в день, то этот показатель увеличивается в 20 раз. Во-вторых, рак может быть вызван определенными физическими воздействиями, например ультрафиолетовыми лучами. В-третьих, некоторые вирусы, несомненно, вызывают рак. В-четвертых, избыток определенных гормонов вызывает появление рака в определенных органах.

Рассмотрение факторов, вызывающих появление рака, позволяет прежде всего увидеть, сколь мало между ними общего. Между тем все они стимулируют появление раковых клеток, обладающих одним общим свойством - потенциальным бессмертием. Вот почему вполне естествен вывод, что различные по своей природе факторы - химические, лучевые, вирусные, гормональные - действуют в конечном итоге на один и тот же элемент нормальной клетки, превращая эту клетку в раковую. Соответственно считают, что путь к выяснению природы рака лежит через обширную область познания механизма нормальной регуляции клетки. Поиски этого механизма представляют в настоящее время один из наиболее волнующих разделов биологии клетки и биологии рака. И все же этими фундаментальными проблемами не исчерпывается тайна рака. Обратимся еще раз к химическим канцерогенам.

Как известно, заболевание раком значительно учащается с возрастом. Между 20-ю и 65-ю годами, например, частота рака увеличивается почти в 100 раз. Принято считать, что это нарастание обусловлено увеличением длительности экспозиции человека к действию разнообразных химических канцерогенов; ведь известно, что чем выше доза канцерогена, полученная за определенное время организмом, тем выше вероятность возникновения рака. Однако подкупающая наглядность таких фактов во многом упрощает существо дела - webpolyglot.ru. Рассмотрим результаты одного из современных экспериментальных наблюдений. В процессе селекции (отбора) были выведены так называемые раковые линии, или породы, животных, в частности раковые линии мышей. У одной из таких линий к пятому месяцу жизни в 71% случаев возникает рак молочной железы. Вместе с тем, когда пищевой рацион животных был искусственно ограничен с 16 до 10 калорий в день, то к этому же сроку ни у одной мыши опухоли еще не возникали.

Данное наблюдение не является уникальным. Начиная с 40-х годов прошлого века, накапливаются подобного рода результаты, показывающие, что вероятность развития рака определяет не только время действия канцерогенного агента, но и состояние организма.

Но, может быть, все то, что получено в эксперименте, не имеет отношения к возникновению рака у человека? Нет, напротив, многочисленные статистические наблюдения свидетельствуют: ожирение увеличивает вероятность возникновения всех видов опухолей у человека. Следовательно, если развитие рака зависит от длительности влияния канцерогенных факторов, то у тучных время течет быстрее. Даже зависимость между курением и возникновением рака не столь однозначна, как это многим представляется. Ведь из 10 курящих рак легких возникает примерно у одного человека. Однако если среди курящих имеются лица с повышенным уровнем холестерина в крови, то вероятность возникновения рака увеличивается в 7 раз по сравнению с теми, у кого концентрация холестерина в крови снижена. Да и вообще, когда имеется в виду, что канцерогенное действие пропорционально длительности влияния канцерогенного агента на человека, надо помнить, что фактор времени не только может увеличивать дозу канцерогена, получаемую организмом, но и сам организм изменяется во времени, подчиняясь процессу старения. В частности, по мере старения закономерно увеличивается содержание жира в теле, то есть развивается возрастное ожирение.

Как же может быть объяснено замедление наступления "ракового возраста" при ограничении калорийности диеты в эксперименте и, наоборот, ускорение "канцерогенного времени" при избыточном уровне холестерина?

Представляется наиболее логичным искать это объяснение в пределах тех же закономерностей, которые определяют возрастное развитие атеросклероза и метаболической иммунодепрессии, или даже в более общей форме тех законов, которым подчиняются развитие и рост организма.

Отвлечемся от вопроса о том, что именно способствует возникновению рака: вирус, химический канцероген или самопроизвольная ошибка в строении ДНК- аппарате наследственности клетки (спонтанная мутация). Какой бы фактор ни оказался главным, обязательным условием развития рака является деление клетки. Это условие настолько существенно, что клетки, которые во взрослом организме утрачивают способность к делению, вообще не превращаются в раковые клетки. С другой стороны, если используются определенные воздействия, увеличивающие интенсивность деления клеток, то одно лишь это приводит к возникновению опухолей. Например, если у животного заставить интенсивно делиться клетки щитовидной железы, то можно закономерно вызвать рак.

Интересен следующий эксперимент. Когда с пищей и с водой в организм поступает мало йода, который является составной частью гормона щитовидной железы, то концентрация этого гормона в крови снижается. Это снижение, ослабляя механизм отрицательной обратной связи, ведет к усилению деятельности того отдела гипоталамо-гипофизарной системы, который стимулирует функцию щитовидной железы. В результате повышенной стимуляции клетки щитовидной железы усиленно делятся, что увеличивает "рабочую площадь" органа. Такое компенсаторное увеличение направлено на восполнение недостатка гормона щитовидной железы. Но так как йода для построения гормона все же не хватает (по условиям эксперимента его содержание в пище и в воде снижено), то равновесие не восстанавливается и щитовидная железа пребывает в состоянии постоянной повышенной стимуляции, направленной к увеличению интенсивности деления ее клеток. В такой "перевозбужденной" железе возникают доброкачественные, а если избыточная стимуляция продолжается достаточно долго, то и злокачественные опухоли. Однако если в стадии возникновения доброкачественных опухолей начать вводить животным гормон щитовидной железы, равновесие в системе восстанавливается и развитие рака предотвращается.

Этот пример показывает, что одним из условий, способствующих развитию рака, является усиление деления клеток. Такое деление может возникать как под влиянием специализированных факторов регуляции, например гормонов, так и вследствие сдвига обмена на жировой путь обеспечения энергией, как это наблюдается, например, при ожирении.

Второе важное условие, способствующее развитию рака, - снижение активности противоопухолевого иммунитета.

Крупнейший австралийский иммунолог Ф. Бэрнет развил идею о существовании "иммунологического надзора", который защищает организм от "чужих" клеток. Это явление хорошо известно. Оно наблюдается при пересадках (трансплантации) органов, например сердца или почки, а также при лечении некоторых болезней. Но, конечно, подобная ситуация не встречается в естественных условиях, за исключением периода беременности, когда иммунологический надзор материнского организма может вызвать отторжение плода, поскольку в нем, как в трансплантате, сочетаются и "свои" - материнские, и "чужие" - отцовские антигены. Ученый предположил, что действие иммунологического надзора направлено также против опухолевых клеток - webpolyglot.ru. Действительно, имеется достаточно доводов в пользу того, что злокачественные клетки возникают в каждом организме постоянно. Но развитие опухолей из этих клеток происходит во много раз реже, чем можно было бы ожидать. Однако при генетической (врожденной) недостаточности трансплантационного иммунитета у детей или при токсическом влиянии на иммунитет некоторых веществ частота возникновения рака увеличивается враз по сравнению с обычной.

Эти наблюдения показывают, что эффективность иммунологического надзора зависит от состояния системы клеточного иммунитета. Между тем сейчас хорошо известно, что активность клеточного иммунитета снижается с возрастом примерно на 50% к 50 годам.

В течение многих лет считалось, что возрастное снижение активности клеточного иммунитета связано с изменениями в самой иммунной системе, возникающими вследствие угасания деятельности тимуса - регулятора клеточного иммунитета. Однако когда мы, исходя из представлений о метаболической иммунодепрессии, нормализовали обмен веществ у людей в возрастелет, то улучшились, а в ряде случаев и восстановились показатели клеточного иммунитета. Более того, вероятно, именно сочетание нарушений, вызывающих метаболическую иммунодепрессию и способствующих развитию атеросклероза, создает также условия для усиленного деления соматических (телесных) клеток.

Таким образом, воссоздаются оба условия, ускоряющие развитие рака. Сочетание этих двух условий, определяемых одними и теми же гормонально-обменными сдвигами, и было обозначено мною словом "канкрофилия" - буквально "любовь к раку".

В механизме канкрофилии, возникающей в процессе нормального старения, нет ничего выходящего за пределы тех физиологических сдвигов, которые отчетливо прослеживались на примере беременности. Действительно, аналогичные обменные сдвиги и вызывали подавление трансплантационного (а следовательно, и противоракового) иммунитета, и обеспечивали быстрое увеличение клеточной массы плода (а следовательно, могли бы повышать вероятность развития рака в любой интенсивно делящейся клеточной системе). Однако все, что происходит снаружи клетки, то есть во внутренней среде организма, откуда в клетку поступают энергетические ресурсы и строительные материалы, может повлиять на поведение клетки, например на ее способность к воспроизведению (размножению), но не может превратить нормальную клетку в раковую. Для такого злокачественного превращения должны произойти изменения в аппарате наследственности клетки, ее генах: ведь свойство злокачественности закреплено в раковой клетке, а не в свойствах организма.

На природу ракового превращения клетки имеются различные взгляды. Пожалуй, полнее всего описывает это явление вирусно-генетическая модель. Согласно этой модели определенные вирусы, вызывающие саркому или рак, соединяются с генетическим материалом ядра клетки, ядерной ДНК. После этого сам вирус в клетке уже не может быть обнаружен: он стал частью генов клетки-хозяина. Изменение аппарата наследственности, произведенное вирусной ДНК, и придает клетке свойство злокачественности. Но так как размеры вирусной ДНК неизмеримо меньше ДНК клетки, то долгое время вообще не удавалось обнаружить "пропавший вирус", и только необычное поведение раковой клетки указывало, что произошло злокачественное превращение. Тем более таинственным оставался сам механизм злокачественного превращения, несмотря на многочисленные попытки решить эту загадку.

Отвлечемся пока и мы от этой сложной проблемы и по изменениям поведения раковой клетки попытаемся составить представление о том, что произошло в генах, подобно тому как врач нередко судит об инфекционной болезни не по микробам, вызвавшим болезнь, а по особенностям температурной кривой организма. Мы уже знаем, что наиболее необычным в поведении раковой клетки является ее безудержная способность к воспроизведению, или делению. Но размножение требует привлечения дополнительной энергии и структурных материалов для построения новых (дочерних) клеток.

И нормальная и раковая клетки потребляют как топливо главным образом глюкозу. Известно, что глюкоза может энергетически использоваться или в цикле брожения, то есть давать энергию без участия кислорода, и тогда конечным продуктом цикла является молочная кислота, или в цикле дыхания (с потреблением кислорода), в котором конечными продуктами являются углекислый газ и вода. Но при затрате одного и того же количества глюкозы выход энергии при брожении теоретически в 18 раз ниже, чем при дыхании. Клетки, которые вначале получали энергию лишь за счет брожения, в процессе эволюции приобрели способность к дыханию, что резко увеличило их энергетическое обеспечение. Поэтому естественно было ожидать, что раковые клетки, которые особенно интенсивно используют энергию, обладают более интенсивным дыханием.

Однако еще в 30-е годы прошлого столетия в классических исследованиях немецкого ученого Отто Варбурга было показано, что в раковых клетках, напротив, враз увеличена интенсивность брожения. Поэтому ученый предположил, что процесс перерождения клетки в раковую вызывается повреждением митохондрий - аппарата дыхания клетки. Переход на древний, бескислородный способ энергетики приводит к автономному бесконтрольному существованию клетки: она начинает вести себя как самостоятельный организм, стремящийся к воспроизведению (подобно дрожжам и микробам). В дальнейшем было выяснено, что в раковых клетках наряду с интенсивным брожением осуществляется дыхание, то есть эти клетки черпают энергию из двух обычно взаимоисключающих друг друга источников. Это подорвало основу раковой теории Варбурга. Однако не отменило того факта, что раковые клетки поглощают из среды обитания враз больше глюкозы, чем нормальные, за счет чего накапливаюткратное количество молочной кислоты. Каким же образом возникает феномен Варбурга?

Обратимся еще раз к аналогии между микроорганизмами и раковыми клетками. Микробы могут или находиться в "дремлющем" состоянии покоя, когда нищи не хватает, или интенсивно делиться, когда достаточно пищи в среде их обитания. Совсем другая ситуация наблюдается у многоклеточных организмов, у которых одна клетка непосредственно прилегает к другой, образуя сплошную ткань. В такой упорядоченной системе беспрерывное деление только бы нарушало структуру и деятельность ткани - webpolyglot.ru. Более того, у многоклеточных организмов содержание глюкозы в крови и лимфе намного выше, чем в естественной среде обитания одноклеточных организмов. Если последним, по существу, всегда угрожает голод и поэтому они приспособлены к улавливанию минимальных количеств питательных веществ из среды обитания, то у клеток высших организмов всегда обеспечена "сладкая жизнь": в 1 миллилитре крови содержится в норме примерно 1 мг глюкозы.

Но если бы у высших организмов глюкоза беспрепятственно поступала внутрь клетки, то это заставляло бы клетки размножаться сверх меры, подобно тому как размножаются микроорганизмы в обогащенной питательной среде. Поэтому оболочка клетки у высших организмов является практически непроницаемой мембраной для глюкозы. Поступление глюкозы в такую клетку происходит благодаря действию специальных веществ, главным образом инсулина. В этом нельзя сомневаться: при поражении поджелудочной железы, когда снижается в крови содержание инсулина и возникает сахарный диабет, клетки начинают голодать, несмотря на значительное повышение в крови содержания глюкозы. Для многих тканей существуют дополнительные факторы роста, но все они обладают инсулиноподобной активностью, то есть обеспечивают поступление глюкозы внутрь клетки.

Теперь вновь обратимся к раковой клетке. Такая клетка обладает усиленной способностью к делению, в ней враз увеличен процесс брожения глюкозы по сравнению с нормальной. Замечено также, что раковая клетка продолжает делиться, даже если содержание в среде инсулина и других факторов роста снижено в 10 раз.

Естествен вопрос: чем обусловлена повышенная чувствительность раковой клетки к инсулину и родственным ему факторам? Важность ответа на этот вопрос еще более возросла в самое последнее время, когда рядом ученых было установлено, что превращение нормальной клетки в злокачественную вызывается лишь одним из нескольких вирусных генов, соединившихся с генами ядра клетки. Известно, что один ген может обеспечить производство одного белка. Следовательно, действие одного лишь белка изменяет поведение клетки от нормального к злокачественному. Этот белок уже выделен из опухоли и обозначен как р 60 (по молекулярному весу 60000), или трансформирующий белок. По функции он оказался протеин-фосфокиназой - ферментом, способным присоединять фосфатную группу к различным белкам. Что же должен сделать этот белок, чтобы клетка стала вести себя как злокачественная и, в частности, встала бы на путь непрерывного деления?

В этом отношений допустимо предположить, что трансформирующий белок р 60 (или другой родственный ему белок) повышает чувствительность клетки к действию инсулина и инсулиноподобных факторов. Благодаря этому поток глюкозы в клетку увеличивается, подобно тому как это происходит у микробов в среде, обогащенной глюкозой. Одновременно, как мы полагаем, р 60 путем фосфорилирования усиливает активность двух ферментов - гексокиназы и фосфокиназы, которые контролируют распад глюкозы на общем участке ее сгорания в процессе брожения и дыхания. Но так как р 60 не влияет на цикл дыхания (окисления глюкозы), то неизбежно усиливается цикл брожения. Это приводит к накоплению молочной кислоты - конечного продукта брожения (так возникает эффект Варбурга). Следовательно, эффект Варбурга не имеет прямого отношения к процессу злокачественного перерождения клетки. Он присущ всем быстроделящимся клеткам (например, клеткам крови), так как скорость деления и интенсивность поглощения глюкозы взаимосвязаны. А именно поступление глюкозы в клетку является началом сигнала, вызывающего деление клетки.

В частности, усиление потока глюкозы снижает в клетке концентрацию особого вещества - циклического АМФ, что, как считают многие исследователи, приводит в действие механизм клеточного деления. Одним из элементов этого механизма является усиление синтеза холестерина, обусловленное снижением концентрации в клетке циклического АМФ.

Конечно, деление клетки прежде всего должно обеспечивать передачу наследственности, заключенной в генах ядра. Однако вступает ли клетка в процесс деление или нет, определяется степенью обеспеченности клетки холестерином (как каркаса клеточной мембраны). Если, например, у лимфоцитов, которые встретились с врагом-антигеном, затормозить синтез холестерина, то не включается механизм удвоения ДНК в ядре и клетка не вступает в процесс деления. К удивлению многих, выяснилось, что поведение клетки, то есть ее готовность размножению, определяется не ядром, а клеточной мембраной. Но если следовать здравому смыслу, разве "разумно" было бы клетке начинать процесс деления, не обеспечив себе ограду из мембраны. Кроме того, недавно стало известно, что один из промежуточных продуктов синтеза холестерина - мевалоновая кислота - непосредственно стимулирует механизм синтеза ДНК в ядре, подготавливая тем самым ядро к передаче генетического материала.

Таким образом, когда под влиянием трансформирующего белка глюкоза непрерывно поступает в клетку, то это порождает каскадный сигнал, вызывающий в конечном итоге непрерывное деление клетки. Иными словами, под влиянием трансформирующего белка усиливается поступление глюкозы в клетку, раковая клетка начинает вести себя как одноклеточный организм, который "ест и делится", тем проявляя свою способность к потенциальному бессмертию. Поэтому если в экспериментальных условиях удается нормализовать использование глюкозы, то исчезают и все другие признаки злокачественной клетки (это явление наблюдается в опухолях, возникающих в результате действия так называемых температурозависимых вирусов).

Теперь подведем итоги . Мы уже подчеркивали, что злокачественная опухоль может быть порождена столь различными воздействиями, как вирусы, химические канцерогены, ультрафиолетовый свет, гормоны. Но все эти факторы приводят к появлению злокачественных клеток, обладающих одинаковыми биологическими свойствами (прежде всего свойством потенциального бессмертия - webpolyglot.ru). Следовательно, чтобы глубже понять природу рака, надо найти ответ на вопрос: каким образом столь различные факторы вызывают одинаковый биологический эффект? Отсутствие приемлемого ответа на этот вопрос связано не только со сложностью самой задачи, но и с тем, что попытки ее решения производятся или исключительно на уровне клеточных механизмов, или на уровне организма. В свете представлений о канкрофилии можно учитывать оба этих условия.

Что касается вирусного канцерогенеза, то общепринято, что вирус, вызывающий рак, вносит в ядро клетки ген, определяющий высокую продукцию трансформирующего белка. Этого достаточно для превращения нормальной клетки в раковую. Продукция клеткой этого белка может, вероятно, увеличиваться и под влиянием других, невирусных факторов, так как сейчас обнаружено присутствие аналогичного гена в нормальных клетках у всех животных -от птиц до высших млекопитающих. В нормальной клетке этот ген, однако, малоактивен. Возможно, что химические канцерогены, повреждая гены, могут путем изменений, обусловленных этими повреждениями, активизировать продукцию трансформирующего белка и тем самым вызвать превращение нормальной клетки в раковую.

Следует отметить, что трансформирующий белок обнаружен пока лишь при специальном типе злокачественных клеток - саркоме. Но тот факт, что не только клетки саркомы, но и рака усиленно поглощают глюкозу, позволяет считать, что повышенная продукция трансформирующего белка присуща любой злокачественной клетке. Недавно это предположение было подтверждено.

Что касается ультрафиолетовых лучей (равно как и некоторых других видов лучевых воздействий), то они также вызывают мутации и в этом отношении их эффект во многом аналогичен влиянию химических канцерогенов. Влияние большинства гормонов на возникновение рака может быть объяснено усилением интенсивности деления клетки, что увеличивает вероятность внедрения в ее генетический аппарат вируса или повреждения генов химическим канцерогеном. Кроме того в процессе интенсивного деления клеток возникают и "самопроизвольные" мутации, которые могут вызвать рак, вследствие увеличения продукции трансформирующего белка.

Некоторые гормоны, например стрессорные гормоны кортизол и адреналин, снижают противоопухолевый иммунитет, а это увеличивает вероятность того, что "случайно" возникшая опухолевая клетка получит возможность развития в опухоль.

Наконец, ряд гормонов способствует нарушению обмена веществ, что приводит к формированию канкрофилии. Подобным образом действует, например, избыток инсулина, так как этот гормон вызывает ожирение со всеми вытекающими отсюда последствиями. В частности, сейчас выясняется, что повышение уровня холестерина в лимфоцитах, вероятно, ухудшает способность генов ядра к восстановлению после повреждения, например, ультрафиолетовым светом. Если это так, то обменные сдвиги, свойственные канкрофилии, не только вызывают метаболическую иммунодепрессию и стимулируют деление клеток, но и ухудшают возможность производить "ремонт" ДИК для устранения раковой мутации. Поэтому нарушение репарации ДНК, вызванное нарушением обмена, является третьим фактором канкрофилии.

Так создаются условия для возникновения рака, или канкрофилия. Но канкрофилия - "любовь к раку", как и любовь вообще, может быть или преходящей (если канкрофилия возникает под влиянием стресса или избыточного питания), или постоянной (когда в основе канкрофилии лежит нормальный или ускоренный процесс старения). В этой связи нельзя не обратить внимание на два поразительно близких явления, одно из которых проявляется как бы снаружи клетки, а другое - изнутри. В первом случае речь идет о возрастном увеличении в крови инсулина в процессе нормального старения, или, что одно и то же, при наличии ожирения. Все инсулиноподобные факторы действуют снаружи клеточной мембраны. Следовательно, они не могут превратить нормальную клетку в раковую. Но они могут временно придать нормальной клетке свойства, при которых повышается вероятность ее перерождения. Вместе с тем поразительно то, что такие же условия обмена веществ необходимы и для проявления свойств самой раковой клетки: усиление питания и усиление синтеза холестерина. Только создаются эти условия факторами, действующими изнутри клетки.

В свете представлений о канкрофилии удается объяснить и роль ряда факторов, оказывающих ускоряющее или замедляющее влияние на развитие рака. Отрицательные психические эмоции и психическая депрессия, которые, как сейчас обоснованно считают, способствуют возникновению (или более быстрому течению) опухолевого процесса, действуют в этом отношении подобно хроническому стрессу. Аналогичным образом все те факторы (или состояния), которые нарушают чувствительность гипоталамуса к регулирующим сигналам либо усиливают использование жира как топлива, способствуют возникновению рака. Так, избыточное освещение (помимо того что ультрафиолетовая часть спектра вызывает определенные мутации в генах) повышает порог чувствительности гипоталамуса к регулирующим сигналам. Доказательством служит то, что в эксперименте на животных с помощью такого светового режима воспроизводятся некоторые виды опухолей.

Усиленная мобилизация жира, вызываемая никотином или избыточным поступлением кофеина из чая и кофе, также в экспериментальных условиях усиливает развитие рака. Да и многие химические канцерогены, как видно, способствуют появлению опухолей не только вследствие повреждения генов, но и вследствие вызываемого ими нарушения обмена веществ.

Наконец, сама опухоль действует на организм таким образом, что в нем происходят нарушения обмена веществ, как и при обычной канкрофилии.

Напротив, все то, что нормализует деятельность гипоталамуса и уменьшает использование жира как топлива, служит профилактике рака. Таким именно путем оказывает свое благотворное влияние рациональная диета, высокая физическая активность и антидиабетический препарат - фенформин.

При изучении любой болезни исследователи стремятся выяснить причину ее возникновения, или этиологию (этио - причина) и механизм ее развития, то есть патогенез (патос - страдание). Исходя из того, что рак может развиваться под влиянием различных причин (вирусов, химических канцерогенов, физических факторов и гормонов), выдающийся онколог Н. Петров назвал рак полиэтиологическим (многопричинным) заболеванием. Но если учесть, что все эти причины вызывают одни и те же изменения в деятельности клетки, то можно сказать, что рак является полиэтиологическим, но монопатогеническим заболеванием. Это означает, что все причины его возникновения "запускают" один и тот же механизм злокачественного превращения клетки - webpolyglot.ru. В этом механизме существенную роль играет действие трансформирующего белка. Он увеличивает чувствительность клетки к действию инсулина и инсулиноподобных факторов роста, как теперь показано, путем увеличения количества их рецепторов. Тем самым создается непрерывность потока глюкозы в клетку, что и определяет ее поведение как раковой клетки.

Учитывая все это, можно утверждать, что одним из реальных способов, с помощью которых можно затормозить возрастное увеличение частоты рака, даже не познав еще до конца его природы, является нормализация обменных процессов. Однако трудности на этом пути еще достаточно велики. Это во многом связано с тем, что даже при самых благоприятных условиях внешней среды по мере старения закономерно, хотя и с различной скоростью, возникают нарушения гомеостаза. Это делает старение самой универсальной болезнью, и не только потому, что оно свойственно всем, но и потому, что несет с собой основные признаки всех нормальных болезней.

Качественное и надёжное обслуживание (ведение, администрирование) вебсайтов,

интернет-магазинов, витрин, блогов, форумов и других web проектов недорого.

Полное администрирование сайтов, включая наполнение контентом и продвижение.

Методологические, методические проблемы и практические показатели развития человека

При цитировании отдельных материалов с сайта обратная свободно индексируемая ссылка строго обязательна

Вирусная природа рака

Профилактическая медицина родилась тысячи лет назад еще при Моисее. В Библии говорится, что именно Моисей, вдохновленный Богом, создал первый в истории кодекс здоровья. Моисей не только ввел карантин при инфекционных заболеваниях, он разработал целый комплекс особых санитарно-эпидемиологических мер, включая удаление нечистот. Моисей на века опередил свое время в понимании и лечении болезней.

Каковы причины рака

В настоящее время известно более 50 вирусов (разновидности как РНК, так и ДНК), которые вызывают рак у животных.

Возможно Вас заинтересует:

Регистратура: (3,-6689,

Природа раковых клеток

Ученые раскрыли тайну

роста. Может ли быть создано одно, универсальное лекарство для успешного лечения хотя бы большей части всех видов злокачественных опухолей?

При существовании единого, общего для них всех механизма роста - это вполне возможно.

Признаёт ли современная наука наличие в природе такого механизма?

Доктор биологических наук А. Н. Лучник (Институт биологии РАН) в своих недавно опубликованных статьях утверждает и доказывает: да, такой механизм имеется во всех злокачественных опухолях, и подробно описывает суть его разрушительного действия. Вкратце это выглядит так:

Универсальный саморазгоняющийся двигатель ракового роста устроен на удивление просто.

Известно: чем проще какое-либо устройство, тем труднее его сломать. Особенно же трудно остановить двигатель, соединённый с шофёром (больным организмом) в одно целое.

Каким образом такой шофёр-кентавр будет чинить расположенный внутри него самого забарахливший движок? Станет ли вливать в себя серную кислоту вместо масла и топлива? Начнёт ли отрезать от себя и выбрасывать вон без замены отказавшие узлы и детали?

Для разумного человека ответ очевиден. Вот организм наш и не «чинит» свои повреждённые органы и системы подобными издевательствами. Неудержимость и неуязвимость рака объясняются тем, что он здравое желание организма поскорее «починиться» приспособил к обслуживанию своих корыстных интересов.

Механизм ракового роста запускает. сам организм, тотчас после перерождения некоторого количества его нормальных клеток в раковые (по-научному последнее именуется «малигнизацией»). И этот механизм не зависит от причин, вызвавших малигни-зацию клеток, и является универсальным для любой злокачественной опухоли.

Главная причина появления раковой опухоли -сбой в работе генетической защиты организма от малигнизированных («неправильных») клеток.

Если некоторые важные гены «ослабли» и допустили зарождение раковой опухоли, то больше ничто в организме её рост не остановит без лечения. Разница может быть только в сроке трагического финала.

Как было образно сказано выше, организм больного нисколько не стремится убить раковую опухоль. Наоборот, он всячески помогает ей как можно быстрее расти и делиться: кормит её, поит, насыщает кислородом. То есть вроде как занимается самым настоящим самоуничтожением! Отчего же?!

А всё потому, что организм воспринимает растущую опухоль как незаживающую рану и пытается лечить её, как обычно - путём стимуляции роста её клеток. Ученые долго пытались выяснить, как же конкретно опухоли заставляют обслуживать себя систему заживления ран организма.

Было доказано, что в любой раковой опухоли всегда часть клеток погибает без всякой видимой причины, как бы «сама собой».

Нормальные клетки могут погибать от алоптоза (запрограммированного в их ДНК саморазрушения), или от некроза (омертвения от внешних причин).

Современная теория канцерогенеза (ракового роста) выявила инактивацию при раке некоторых генов.

Наиболее важен ген р53 и продукт его работы - одноименный белок. Он контролирует упомянутый выше апоптоз, клеточный цикл и деление, стабильность генома. Если в р53 произойдут нарушения, то клетка превратится в раковую.

Точно установлено, что в раковых клетках ген р53 не работает и апоптоз не происходит. Они могут делиться теоретически бесконечное множество раз.

Если же клетки погибают не от апоптоза, а из-за повреждений, вызванных нарушением кровообращения, ядами, порезами, ударами, облучениями и т. п. то это называют некрозом.

Только при некрозе клетки выделяют в окружающую среду так называемые «факторы роста» - вещества, заставляющие организм резко увеличивать поставки питательных веществ и кислорода в место их гибели и одновременно наращивать там сеть новых кровеносных сосудов.

Доктор наук A. R Лучник сумел найти и убедительно обосновать принцип, лежащий в основе ракового «самообслуживания». Сформулировал он его так:

«Обший универсальный принцип генетической нестабильности в любых злокачественных опухолях.

Раковая клетка имеет наследуемые участки с одной нитью ДНК в одной или нескольких хромосомах (при лейкозах -часто и во всем геноме) вместо обычной для здоровой клетки системы из двух нитей-молекул ДНК. В каждом поколении таких клеток возникают случайные разломы хромосом с частотой примерно 1-30 %.

Если клетка с разломанной хромосомой делится, то две её дочерние клетки с высокой вероятностью погибают путём некроза. Если таких погибающих клеток примерно 10 % от общего количества клеток опухоли, то система заживления ран организма начинает активно способствовать ускоренному росту и делению раковых клеток».

Поэтому чем больше люди травят раковые опухоли разными ядами, жгут облучениями, режут ножами хирургов и протыкают при биопсиях и пункциях - тем злее эти опухоли становятся, быстрее растут и метастазируют.

ЭТО ЧРЕЗВЫЧАЙНО ВАЖНЫЙ ВЫВОД

Проблема ещё и в том, что чем сильнее яды, которыми врачи потчуют опухоль, тем выше вероятность гибели больного от самого такого лечения, и быстрее, чем от рака. Помните «шофёра-кентавра» из начала этой статьи?!

Чрезмерное увлечение ученых и медиков инквизиторскими методами и затрудняло до сих пор создание универсального противоопухолевого средства.

Они решают проблему однобоко, не обращая внимания на организм в целом. Не задумываются о реальной причине развития этих новообразований. Организм по своей природе - сбалансированная система которую очень сложно вывести из строя. Но наш современный образ жизни, экология, продукты питания - состоящие всё больше и больше из химии, - в общем вы и сами это понимаете. Но что с этим делать.

В первую очередь - полюбить себя, отнестись к себе, не как к отдельной личности, а воспринять себя частью огромного организма - маленькой клеточкой в теле Бога. Ведь мы он и есть. Мы не можем жить собственной эгоистичной жизнью в этом теле - этим мы разрушаем сбалансированность системы в целом и тем самым подвергая опасности не только себя, но и весь организм, ведь в нём всё взаимосвязано. Оставляя больше себе мы засоряем себя шлаками, в тоже время кто то другой это недополучает и страдает от этого, и так по цепочке страдает всё тело.

Простите ВСЕХ кто вам причинил беды, ведь ошибаются все - а ваша обида и злость причиняют огромнейший вред не только им, но и вам - ведь все мы одно целое.

Вы можете не поверить, - но изменив только себя, и своё отношение к другим, искренне простив их и желая им добра вы избавитесь от этой "злой" болезни. Были случаи, когда человек переосмыслив свою жизнь, избавлялся от рака в течении одной - двух недель.

А также прочитайте:

Новая Криптовалюта

Поиск

Все о вашем здоровье | Альтернативная медицина | Рецепты | Лечение | Болезнь

Все про ваше здоров"я | Альтернативна медицина | Рецепти | Лікування | Хвороба

Все права защищены действующим законодательством Украины и международными соглашениями.

Поширювати матеріали сайту дозволяється тільки з посиланням на цей сайт.

Будь-яке інше поширення матеріалів суворо заборонено.

Всі права захищені діючим законодавством України та міжнародними угодами.

Природа раковых клеток

С тех пор как Ричард Никсон официально объявил войну с раком посредством подписания Американского противоракового закона, более ста миллиардов долларов из средств налогоплательщиков было потрачено на исследования и разработку лекарств в попытке уничтожить болезнь, триллионами больше потратили сами больные, но результаты остаются неутешительными.

Даже после сорока лет ведения комплексной «традиционной» (хирургия и химеотерапия) и «ядерной» (лучевая терапия) войны против рака, у каждого четвёртого диагностируется это заболевание – и, если верить прогнозам, число заболевших продолжит неуклонно расти.

Может, это грандиозное поражение отражает тот факт, что природа рака была истолкована в корне неверно, а вместе с тем ошибочны и наши попытки предотвратить или вылечить его?

Итак, вопрос, на который заново должен быть дан ответ: что такое рак?

Возможно, мы должны вернуться к фундаментальному вопросу: что такое рак? В конце концов, до тех пор пока мы не найдём на него точный ответ, все попытки «предотвратить» или «лечить» болезнь, которую мы не понимаем, обречены на провал.

За прошедшие полвека «мутационная теория» представила сложившееся объяснение причины развития рака, согласно которому накопленные мутации в наших клетках приводят некоторых особо уязвимых из них к «сумасшествию». Их «безумное» и «искаженное» поведение является результатом множества разрушительных явлений в ДНК, которая обычно поддерживает их «цивилизованную» активность относительно огромного многоклеточного сообщества в целом – организма. С данной точки зрения эти клетки-изгои беспрерывно размножаются и образуют опухоль, различными способами имитируя характеристики инфекционных процессов в организме хозяина до тех пор, пока новообразование не воспрепятствует жизненно важным процессам, что в итоге приведёт к смерти.

Согласно данной гипотезе, на которую сильное влияние оказала Дарвиновская теория эволюции (иногда её называют «внутренний дарвинизм», который движет эволюцию здоровых клеток в злокачественные), – этот процесс очень похож на естественный отбор, т.е. случайные мутации полезны для выживания и размножения раковых клеток в опухоли. Повреждение ДНК может происходить как путём наследование дефектных ДНК последовательностей («плохих генов»), так и под воздействием разрушительных химических веществ (например, табака) или радиоизлучения.

И хотя эта точка зрения даёт некоторое объяснение, она также может быть ошибочной. Например, один из основных принципов эволюции заключается в том, что случайные мутации почти всегда опасны и приводят к гибели клеток. Однако в таком случае раковые клетки кажутся настоящими «счастливчиками». Вместо того чтобы погибнуть как нормальные клетки, столкнувшись со случайными мутациями, они демонстрируют прямо противоположную реакцию: становятся бессмертными, неспособными подвергнуться запрограммированной гибели, как это происходит со здоровыми клетками.

Тогда действительно ли в основе превращения здоровой клетки в раковую лежит случайность и хаос? Опухолевые клетки, в конце концов, проявляют высоко организованное поведение, поэтому кажется невозможным тот факт, что их стимулируют такие совершенно случайные силы, как мутация…

Раковые клетки (опухоли или новообразования), например, способны построить собственную систему кровоснабжения (ангиогенез), способны защитить себя сайленсингом подавляющих рак генов и активацией генов-инициаторов опухолей, выделением ферментов агрессии, чтобы свободно перемещаться по всему организму, они способны изменять свой метаболизм, чтобы жить в среде с низким содержанием кислорода, высоким содержанием сахара и повышенной кислотностью, а также знают, как удалить свои собственные поверхностные рецепторы, чтобы избежать обнаружения лейкоцитами.

Могут ли эти сложные поведенческие модели быть результатом случайной мутации? И возможно ли, что случайные мутации могут привести к формированию тех же «удачных» наборов генетических свойств каждый раз, когда в организме человека образуются новые формы рака?

Случайные мутации, несомненно, играют важную роль в инициации и стимулировании рака, но только их одних не достаточно для полноценного объяснения.

Рак как древняя программа выживания

Выдающаяся теория, представленная учёным из государственного университета Аризоны Полом Дэвисом и учёным из Австралийского национального университета Чарльзом Линевивером, поможет пролить столь необходимый свет на истинную природу рака.

«Рак – это не случайное скопление эгоистичных клеток-изгоев со скверным поведением, а высокоэффективная запрограммированная реакция на стресс, отточенная длительным периодом эволюции».

В своей основополагающей работе, под названием «Раковые опухоли как многоклеточное 1.0: гены далёких предков» Дэвис и Линевивер предположили, что рак является атавизмом, взятым из генетического «арсенала», которому, по крайней мере, миллиард лет, и который до сих пор покоится – обычно дремлет – глубоко в геноме наших клеток. Дэвис называет этот скрытый генетический слой многоклеточное 1.0. Он содержит пути и программы, которые когда-то были необходимы для наших древних клеточных предшественников и их ранних прото-сообществ, чтобы выжить в совершенно иной среде.

Без высокодифференцированных клеток и специализированных органов высших многоклеточных (многоклеточные 2.0), клетки с генетикой многоклеточных 1.0 обладали бы полезными свойствами, которые позволили бы им выжить при прямом контакте с тем, что представляло бы совершенно иную, более жёсткую (для нас) окружающую среду.

Например, миллиард лет назад уровень кислорода в атмосфере был чрезвычайно низким, так как ещё не сформировался фотосинтез, чтобы производить его обильный запас. Это означает, что клеточной жизни в то время пришлось бы учиться развиваться в окружающей среде с низким содержанием кислорода или вообще в бескислородной среде – именно это и делают раковые клетки, используя аэробный гликолиз для выработки энергии вместо окислительного фосфорилирования.

Дэвис и Линевивер кратко изложили своё мнение следующим образом:

«Мы предполагаем, что рак – это атавизм, который возникает, когда генетические или эпигенетические неисправности открывают древний «арсенал» уже существующих приспособлений, восстанавливающих доминирование более раннего слоя генов, которые контролировали свободные колонии лишь частично дифференцированных клеток, похожих на опухоли. Существование такого инструментария предполагает, что прогресс новообразования (рака) в организме хозяина явно отличается от нормальной эволюции Дарвина».

Вместо того чтобы рассматривать такую отличительную черту рака как беспрерывное размножение в качестве заново эволюционировавшего свойства, которым пренебрегла случайная мутация, его следовало бы считать состоянием клетки «по умолчанию», выработанным миллиард лет назад, когда «бессмертие» было первоочередным приоритетом.

Не забывайте, эта древняя совокупность клеток не имела такой дифференциации клеточного типа и специализации тканей, как у высших животных (т.е. кожи, волос, ногтей и др.), для защиты от пагубного воздействия окружающей среды.

Если рак – это разоблачённая древняя программа выживания, то это ещё не означает, что «теория мутации» всё же не содержит в себе доли истины. Генетические повреждения и мутации, по сути, способствуют развитию рака, но вместо того, чтобы рассматривать их как «вызывающие» сложную систему поведения, связанного с раком, точнее было бы предположить, что они выявляют уже существующий набор генетических программ (атавизм).* Например, известно более сотни онкогенов, существующих в нашем ДНК и являющихся общими для широкого спектра различных биологических видов, включая дрозофил, что показывает, насколько они древние (как минимум 600 млн. лет) и универсальные (встречаются в большинстве многоклеточных организмов).

В рамках этого нового способа мышления рак больше не может рассматриваться как некоторый предопределённый ген-бомба замедленного действия, заложенный в нас, или просто как побочный продукт кумулятивного воздействия на генотоксичные вещества.

Cкорее всего, рак – это древняя реакция выживания во всё более токсичной среде, с ненатуральным питанием и ослабленным иммунитетом. Эти клетки научились выживать при постоянных чрезмерных нагрузках, осуществляя постоянное самовосстановление (репликацию) и следуя принципу: всё, что не убивает, делает тебя сильнее.

Рак больше не может рассматриваться как что-то плохое, происходящее внутри здорового организма. Рак является тем, что организм активно предпринимает в ответ на нездоровую клеточную, физическую и планетарную среду. Вместо выражения физического отклонения от нормы, он может быть выражением физического интеллекта и способности наших клеток к выживанию в условиях, которые угрожают разрушить их до такой критической отметки, за которой выживание невозможно.

Это также проливает свет на разрушительный характер химио- и лучевой терапии. Опухоли содержат широкий спектр клеток, многие из которых, по сути, являются доброкачественными (никогда не причинят вред организму), а некоторые из них ещё и сдерживают более вредоносные клетки.

Инвазивные клетки более исконны в своей генетической конфигурации (многоклеточные 1.0) ввиду того, сколько повреждений им приходится переносить в течение их жизненного цикла. Именно эти клетки, которые наиболее устойчивы к химиотерапии, реже умирают при воздействии на них. Следовательно, химиотерапия и лучевая терапия убивают клетки, которые на самом деле не представляют угрозы.

Разумнее рассматривать рак не как «монолитную болезнь», а как симптом ухудшающихся клеточных условий и условий окружающей среды. Другими словами, окружающая среда клетки стала неблагоприятной для её нормального функционирования, и, чтобы помочь ей выжить, в клетке происходят глубокие генетические изменения, повторяющие древние генетические пути, которые мы связываем с раковым фенотипом. Этот «экологический» подход вновь возвращает наше внимание на предотвратимые и поддающиеся лечению причины «болезни», вместо неясной и устаревшей концепции «дефектных генов», на которые мы не в силах повлиять.

По сути, мы должны переключить наше мышление с той точки зрения, что рак является чем-то неестественным, что происходит с нами, на ту, где мы видим, что рак является вполне естественной реакцией нашего организма, чтобы выжить в неестественных условиях. Измените эти условия к лучшему, и от этого вы получите гораздо больше пользы, чем от борьбы с раком, как с врагом.

* Концепцию рака как атавизма можно объяснить следующим образом: атавизм – это более старая генетическая особенность, свойство, которое больше не используется, и поэтому подавляется вновь эволюционировавшими генами. В качестве примера можно привести перепонки между пальцами. Пока мы находимся в утробе матери, они есть у каждого, но в процессе эмбрионального развития они исчезают. Это делается с помощью процесса «программируемой клеточной смерти», также известной как апоптоз. Организм просто включает апоптоз генов в тканях, связанных с перепонками, и эти клетки спокойно разбирают себя, в результате чего мы имеем обычные, свободные от перепонок руки и ноги. Самое интересное, что раковые клетки являются раковыми потому, что они не умирают.

Они либо забыли, как пройти запрограммированную смерть (апоптоз), или были вынуждены из-за травмы (генетического нарушения) или экологической нагрузки (эпигенетического изменения) подавить гены, которые позволили бы им умереть.

Раковые клетки, по сути, скопированы с древнего генетического инструментария, который их предшественники более миллиарда лет назад использовали, чтобы выжить в очень суровых условиях, и где репликация была гораздо более предпочтительным свойством, чем смерть.

Вирусы открыты русским ботаником Д.И. Ивановским (1864 – 1920 гг.) в 1892 году при исследовании мозаичной болезни листьев табака. Термин «вирус» был впервые предложен в 1898 г. голландским ученым М. Бейеринком (1851 – 1931 гг.).

В настоящее время известно около 3000 различных видов вирусов.

Размеры вирусов колеблются от 15 до 350 нм (длина некоторых нитевидных достигает 3 000 нм; 1 нм = 1·10 –9 м), т.е. большинство из них не видны в световой микроскоп (субмикроскопические) и их изучение стало возможным только после изобрете­ния электронного микроскопа.

В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения!

Зрелая вирусная частица (т.е. внеклеточная, покоящаяся – вирион ) устроена очень просто: она состоит из одной или нескольких молекул нуклеиновых кислот, составляющих сердцевину вируса, и белковой оболочки (капсид) – это так называемые простые вирусы .

Сложные вирусы (например, гер­­песа или гриппа ) кроме, белков кап­сида и нуклеиновой кислоты содержат до­полнительную липо­проте­идную мем­бра­ну (оболочку, суперкапсид образуемый из плазматической мембраны клетки хозяина), раз­­­личные углеводы и фер­менты (рис.3.1).

Ферменты способствуют проникно­ве­нию вирусной НК в клетку и выходу обра­зо­вавшихся вирионов в среду (нейраминидаза миксовирусов, АТФ-аза и лизоцим некоторых фагов и др.), а также участвуют в процессах транскрипции и репликации вирусной НК (различные транскриптазы и репликазы ).

Белковая оболочка защищает нуклеиновую кислоту от различных физических и химических воздействий, а также препятствует проникновению к ней клеточных ферментов, предотвращая тем самым ее расщепление (защитная функция). Также, в составе капсида имеется рецептор, комплементарный рецептору заражаемой клетки – вирусы поражают строго определенный круг хозяев (определительная функция).

Вирионы многих вирусов растений и ряда фагов имеют спиральный капсид, в котором белковые субъединицы (капсомеры) уло­жены по спирали вокруг оси. Например, ВТМ (вирус табачной мозаики ) имеет форму палочек диаметром 15 – 17 нм и длиной до 300 нм (рис. 3.2.). Внутри его капсида имеется полый канал диаметром 4 нм. Гене­ти­ческим материалом ВТМ явл
яется одноцепочечная РНК, плотно уло­жен­ная в желобке спирального капсида. Длявирионов со спиральным капси­дом характерно высокое содержание белка (90 – 98%) по отношению к

Рис. 3.2. Строение вируса табачной мозаики.

нуклеиновой кислоте.

Капсиды вирионов многих вирусов (например, аденовирус , вирус герпеса , вирус желтой мозаики турнепса – ВЖМТ) имеют форму симметричного мно­гогранника, чаще всего икосаэдра (многогранник с 12 вершинами, 20 треугольными гранями и 30 ребрами). Такие капсиды называют изометрическими (рис. 3.3.). В таких вирионах содержание белка составляет около 50% по отношению к НК.

В вирусе присутствует всегда один тип нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому все вирусы делят на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Молекулы нуклеиновой кислоты в вирионе могут быть линейными (РНК, ДНК) или иметь форму кольца (ДНК). Причем эти нуклеиновые кислоты могут состоять из одной цепочки или из двух. Вирусная НК имеет от 3 до 200 генов.

Нуклеиновая кислота вируса совмещает в себе функции обеих кислот (ДНК и РНК) – это хранение и передача наследственной информации, а также управление синтезом белков.

В отличие от вирусов все клеточные организмы содержат оба типа нуклеиновых кислот.

Более сложное строение име­ют вирусы бактерий – бак­те­рио­фаги (рис. 3.4.). Они со­стоят из головки и хвоста (стер­жня и чех­ла, базальной плас­тинки и нитей отростка). Длин­ная молекула НК (РНК или ДНК) сложена в виде спирали внутри головки бактерио­фага (бел­ковой оболочки).

К вирусам относятся также и вироиды – ин­фек­ционные агенты, представляющие собой низко­мо­ле­ку­лярные (короткие) одноцепо­чечные кольцевые РНК, не ко­дирующие собственные белки (ли­шены кап­сида). Являются возбу­дителями ряда заболеваний.

К

ак уже было сказано выше, вне живой клеткивирусы раз­­мно­жаться не могут. Вирус по­падает в клетку, либо впрыскивая в нее свою нуклеиновую кислоту остав­ляя при этом белковую оболочку снаружи клетки (как это делают бактериофаги ), либо при фагоци­тозе (пиноцитозе) вместе с белковой оболочкой (вирусы жи­­вотных), либо через нарушен­ную клеточную оболочку (вирусы растений).

В

Рис. 3.4. Строение бактериофага.

Нити отростка

ирусы растений распространя­ются, как правило, с помощью насекомых и нематод (круглые черви). Сосущие насекомые (например, цикады) переносят вирусы вместе с соком, который они высасывают из клеток флоэмы или эпидермиса. Также вирусы могут передаваться потомству через семена и споры.

Ученые считают, что вирусы возникли около 3 млрд. лет назад из нуклеино­вых кислот организмов (прокариотов) в результате выделения из генома свободных фрагментов, которые приобрели способность синтезировать белковую обо­лочку и делится (удваиваться, реплицироваться) внутри клеток. Высказывается мнение, что новые типы вирусов и сейчас образуются из генома бактерий и эукариот (ядра, пластид, митохондрий).

В природе вирусы имеют большое значение, так как они распространены повсеместно и поражают все группы живых организмов, часто вызывая различные заболе­вания.

Известно более 1000 заболеваний растений , вызванных вирусами (РНК-со­дер­жащие). Наиболее распространены различные некрозы (участки мертвой ткани), мозаики (пятна, крапинки, полосы на органах растений), при которых повреждаются ткани паренхимы, уменьшается количество хлоропластов, разрушается флоэма и т.д.; наблюдается морщинистость или карликовость листьев. Вирусы вызывают задержку роста растений, что приводит к снижению урожаев.

ВЖМТ – вирус желтой мозаики турнепса , ВТМ – вирус табачной мозаики , ВККТ –вирус карликовой кустистости томатов.

Появление полосок на цветках некоторых сортов тюльпанов (пестрые) также обусловлено вирусом, а ведь цветоводы продают эти тюльпаны, выдавая их за особый сорт.

У животных вирусы (ДНК- и РНК-содержащие) вызывают такие заболевания, как: ящур (у крупного рогатого скота), бешенство (у собак, лисиц, волков), миксоматоз (у крыс), саркома, лейкоз и чума (у кур) и т.д. Очень часто за­ражаются этими болезнями и люди (при контактах с зараженными животными).

У человека вирусы вызывают такие заболевания, как: оспа (вирус натуральной оспы), свинка (парамиксовирус), грипп (миксовирус), респираторные заболевания (ОРЗ; риновирусы РНК-), инфекционный гепатит , полиомиелит (детский паралич; пикорнавирус), бешенство , герпес , СПИД (вирус иммунодефицита человека – ВИЧ).

Грипп – единственное инфекционное заболевание, которое проявляется в виде периодических глобальных эпидемий, опасных для жизни человека. Инфекционные свойства вируса гриппа (поражает слизистые оболочки дыхательных путей), как и других вирусов, зависят от специфических белков вирусной оболочки, которые постоянно изменяются в результате рекомбинаций или мутаций. Поэтому новые штаммы вируса гриппа вызывают новые эпидемии, так как у человека не выработался пока к ним иммунитет.

Так, зимой 1968/69 г. в США было зарегистрировано 50 млн. случаев гонконгского гриппа, при этом 70 000 человек погибло. Эпидемия 1918/19 г. охватила весь земной шар, проходила в виде трех волн и унесла 20 млн. человеческих жизней.

Вирусные заболевания с трудом поддаются лечению, поскольку вирусы не чувствительны к антибиотикам. К счастью, во многих случаях иммунная система ограничивает дальнейшее распространение инфекции.

Многочисленные вирусные заболевания человека и животных возможно предупредить путем иммунизации – проведения профилактических прививок, которые позволяют вырабатывать иммунитет против вирусов.

Человеком вирусы широко используются в микробиологических исследова­ниях (биотехнология, генная инженерия). Возможно использование вирусов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

В США с хлопковой совкой эффективно борются с помощью вируса. Данный метод борь­бы практически безвреден – вирус, как правило, видоспецифичен (т.е. поражает только опреде­ленный вид организма).

Также установлено, что, например, вирус некротической мозаики риса подавляет рост ри­са. А вот другие растения, например, джут (источник грубых волокон для мешков и канатов), лучше растут, когда поражены этим вирусом, чем в здоровом состоянии. Этот феномен ученые пока объяснить не могут.

Бактериофаги поражают бактерии (проникают внутрь и активно их разрушают), в том числе и болезнетворные. Поэтому возможно их использование для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, для борьбы с болезнетворными бактериями: чумой, брюшным тифом, холе­рой и др.

Считается, что вирусы (от лат. virus - яд) - нечто противное, приносящее одни неприятности. Но это грубая ошибка. Вирусы - ключевые созидатели живой природы и двигатели ее эволюции.

Один из главных доводов против гипотезы о том, что вирусы «сбежали» из клеток, - тот факт, что вирусные генетические системы существенно разнообразнее клеточных. Как известно, клеточные организмы имеют только двунитевые - линейные или кольцевые - ДНК-геномы. А геном вируса может быть представлен как одно-, так и двунитевыми молекулами РНК или ДНК, линейными или кольцевыми. Также существуют системы, использующие обратную транскрипцию. Так, у ретровирусов (например, некоторых онковирусов, ВИЧ) и параретровирусов (вирусов гепатита В, мозаики цветной капусты и др.) одна из цепей геномной ДНК синтезируется на матрице РНК. У вирусов, в отличие от клеточных организмов, реализуются все теоретически возможные способы хранения и выражения генетической информации .

Второй важный довод против того, чтобы считать вирусы произошедшими из клеток, заключается в том, что существует множество вирусных генов, которых в клеточных организмах нет. Клеточные организмы не только произошли от вирусов, но и унаследовали от них (и продолжают наследовать) значительную часть своего генетического материала. Особый интерес в этом отношении представляют эндогенные вирусы (части генома РНК- или ДНК-вирусов, встроенные в геном клетки), среди которых преобладают гены, происходящие от ретровирусов. Полагают, что млекопитающие унаследовали свыше половины генома от вирусов и их ближайших родственников - «эгоистических» генетических элементов, например, плазмид и транспозонов. Таким образом, вирусы - сородители человека. Часто последовательности генов эндогенных вирусов, которые в большом количестве имеются в человеческом геноме, изменены и уже не кодируют белки. Есть серьезные основания полагать, что такие последовательности участвуют в регуляции работы клеточных генов, хотя часто их конкретные биологические функции неизвестны. Однако кое-что важное мы знаем: например, белок синцитин, который кодируется геном оболочки одного эндогенного ретровируса, необходим для слияния клеток при образовании плаценты . Значит, ни человек, ни плацентарные животные не могли бы родиться без этого эндогенного вируса. Есть и другой важный пример. Выяснилось, что компонент генома одного из эндогенных вирусов контролирует экспрессию пролиндегидрогеназы в некоторых районах центральной нервной системы . Возможно, этот фермент принимал важное участие в эволюции мозга человека. Если в результате мутаций экспрессия этого фермента нарушена, возникают психические болезни, в том числе шизофрения. Также важную роль вирусы и их родственники играют в горизонтальном переносе клеточных генов - от одного организма другому.

Однако, несмотря на ключевую роль в эволюции, наибольшую известность вирусы получили как патогены человека, животных и растений (кстати, благодаря этому они и были впервые обнаружены). И далее речь пойдет о природе вирусной патогенности. У вирусов (особенно вирусов эукариот) нет специального «желания» навредить хозяину, а тем более его убить. И во многих случаях вирусы вполне мирно и дружелюбно уживаются с клетками. Почему же все-таки многие вирусы такие зловредные? Обычное объяснение заключается в том, что патология зараженной клетки вызывается «разграблением» ее ресурсов (материальных и структурных), которые вирус направляет на собственные нужды размножения. Однако наибольший вред может происходить от нерасчетливых защитных действий хозяев и противозащитной активности вирусов, которая прямо не связана с их размножением.

Механизмы защиты и противозащиты

Каковы главные защитные механизмы зараженной клетки? Это компоненты врожденного иммунитета: деградация РНК (вирусных, а также клеточных), угнетение синтеза белков (как вирусных, так и клеточных), самоликвидация (апоптоз и другие виды программируемой гибели) и, наконец, воспаление. Собственно, многие вирусы так и обнаружили свое существование - из-за вызываемого ими воспаления (энцефалита, воспаления легких и т. д.). Клетка борется с вирусом, нарушая собственные обмен веществ и / или структуру, и ее защитные механизмы, как правило, самоповреждающие. Можно сказать, что человек, умерший от полиомиелита (а умирает менее 1%), сам убил себя, борясь с инфекцией.

В ответ на клеточную защиту эволюция вирусов вырабатывает противозащитные средства, и между вирусом и клеткой идет гонка вооружений. Эти средства направлены прежде всего против общих метаболических процессов, лежащих в основе защитных реакций клетки. Это опять угнетение синтеза клеточных РНК и белков, нарушение внутриклеточной инфраструктуры и транспорта клетки, подавление или, наоборот, запуск апоптоза и других механизмов, вызывающих программируемую клеточную гибель. Таким образом, противозащитная стратегия вируса во многом похожа на защитное поведение клетки. Образно говоря, борцы применяют одни и те же приемы, бьют в одни и те же ворота. Например, клетка, подавляя синтез вирусных белков, использует интерферон, а, чтобы затормозить его образование, вирус, в свою очередь, угнетает белковый синтез в клетке. В зависимости от обстоятельств выгоду получает та или другая сторона. Оказывается, главный вклад в патологию вносит не размножение вируса как таковое, а противоборство клеточной защиты и вирусной противозащиты. В фитопатологии давно существует понятие «толерантность»: патогенный вирус может активно размножаться в зараженном растении, не вызывая болезненных симптомов.

Далее речь пойдет в основном о РНК-содержащих вирусах (это более простой пример). Как РНК-вирус, проникнув в клетку, выдает свое присутствие? И как клетка узнает, что в нее попал вирус? Главный признак, благодаря которому клетка это «понимает», - вирусная двуцепочечная РНК, которая в принципе может образовываться и в незараженной клетке, но не в таких количествах и местах. Клетка в некоторых случаях узнает также вирусную одноцепочечную РНК, а иногда (значительно реже) - и вирусные белки. Важно, что узнавание вирусной РНК неспецифично: «почувствовав» двуцепочечную РНК, клетка может «подумать», что в нее попал вирус, но какой - она не знает. РНК улавливаются сенсорами двух типов: толл-подобными (от англ. toll-like и от нем. toll - замечательный) рецепторами и специализированными РНК-хеликазами. Они включают ряд защитных механизмов на транскрипционном уровне, в том числе образование интерферона. Кроме того, вирусные РНК узнаются уже «исполнителями» - зависимой от двуцепочечной РНК протеинкиназой PKR, которая фосфорилирует некоторые факторы инициации трансляции, угнетая тем самым синтез белков; олигоаденилатсинтетазой (OAS), которая активирует РНКазу L, расщепляющую РНК; системой РНК-интерференции, приводящей к деградации РНК и нарушению ее трансляции.

Поскольку вирус узнается как нечто неспецифическое, клетка не может знать его «намерений». И вообще на любой возможный вирус индивидуальную врожденную систему защиты было бы невозможно придумать. Значит, клетка может бороться с вирусом только стандартными приемами. И поэтому ее оборонительные действия часто несоразмерны имеющейся угрозе. Однако, если защитные реакции клетки столь неспецифичны, почему разные вирусы вызывают все-таки различные болезни? Во-первых, каждый вирус может заражать только определенный вид клеток конкретных организмов. Это связано с тем, что для проникновения в клетку он должен провзаимодействовать с клеточными рецепторами, которые ему «подходят». Кроме того, для размножения вирусов требуется определенная внутриклеточная среда (нередко нужны специфические клеточные белки). Во-вторых, в то время как защитные реакции клетки стандартны, противозащитные средства вируса в большой степени индивидуальны, хотя и направлены против стандартных клеточных механизмов.

У растений в качестве противовирусного механизма очень важную роль играет РНК-интерференция. Из вирусной РНК образуется двуцепочечная (важный фактор, по которому клетка узнает о наличии вируса). При участии компонентов системы РНК-интерференции - фермента Dicer, который разрезает эту двуцепочечную РНК на фрагменты длиной 21–25 пар нуклеотидов, а затем РНК-белкового комплекса RISC - в конце концов образуются одноцепочечные короткие фрагменты РНК. Гибридизуясь с вирусной РНК, они вызывают либо ее деградацию, либо угнетение ее трансляции. Такой защитный механизм эффективен, но может повреждать саму клетку, что хорошо видно на примере вироидов. Это патогены растений, короткие (несколько сотен нуклеотидов) молекулы кольцевой одноцепочечной РНК, не покрытые белковой оболочкой. Вироиды не кодируют белки, но могут вызывать тяжелые симптомы в зараженном растении. Это происходит потому, что клетка защищается. Образующаяся вироидная двуцепочечная РНК подвергается действию всех компонентов системы РНК-интерференции, в результате образуются фрагменты одноцепочечной РНК, которые гибридизуются уже не с вирусной РНК, а с клеточной. Это приводит к ее деградации и развитию симптомов заболевания. Однако многие вирусы растений кодируют разнообразные белки, препятствующие РНК-интерференции (viral suppressors of RNA silencing - VSR ). Они либо угнетают распознавание и расщепление вирусных РНК, либо подавляют формирование и функционирование комплекса RISC. Поэтому эти VSR-белки могут нарушать механизмы физиологически важной (не связанной с вирусами) РНК-интерференции, вызывая патологические симптомы.

«Секьюрити»-белки

От работы таких белков в значительной степени зависит противозащита вирусов, в частности пикорнавирусов - мелких РНК-содержащих патогенов. В эту большую группу входят, в частности, возбудители полиомиелита, гепатита А, ящура и др. Особенность этих вирусов в том, что за редким исключением их белки синтезируются в виде единого полипротеина, из которого затем образуются отдельные зрелые белки. Среди них можно выделить три группы. Первая состоит из ключевых белков - жизненно важных, с фиксированными функциями, непосредственно обеспечивающих размножение вируса: РНК-зависимые РНК-полимеразы, необходимые для репликации вирусного генома; капсидные белки, образующие белковую оболочку вируса; протеазы, принимающие участие в процессе превращения полипротеина в зрелые белки; белок VPg (viral protein genome linked - вирусный белок, соединенный с геномом), служащий затравкой для синтеза молекул РНК; хеликаза - очень ценный фермент, который есть у всех пикорнавирусов, но играет не очень понятную роль. Вторая группа включает также жизненно необходимые белки, но выполняющие «подсобные» работы - гидрофобные белки-«гиды» 2В и 3А. Они направляют ключевые белки в места назначения и способствуют созданию оптимальной внутриклеточной среды для репродукции вируса. В третью группу включаются лидерный белок L, открытый в нашей лаборатории 30 лет назад , и белок 2А; мы назвали их «секьюрити»-белками (security - охрана) . Это специализированное противозащитное «вооружение» пикорнавирусов. Вообще, все эти три класса белков могут бороться с защитными механизмами клетки. Но ключевые белки и белки-«гиды» занимаются этой работой «по совместительству», так как у них есть другие важные обязанности, которым должны соответствовать их структура и функции. Следовательно, их оборонительные возможности ограничены необходимостью выполнять основную работу. А вот «секьюрити»-белки трудятся по специальности «на полную ставку» - эволюция «наняла» их именно для «охраны» (потом некоторые из них «научились» делать и что-то еще). Для исполнения своих обязанностей они могут иметь любую необходимую структуру .

Одна из важнейших функций «секьюрити»-белков состоит в том, что они принимают участие в определении судьбы зараженной клетки. Существует много разных вариантов ее гибели, но два главных, наиболее известных механизма - некроз и апоптоз, которые различаются по морфологическим и биохимическим признакам. При некрозе клетка лизируется, а ее содержимое изливается наружу, в межклеточное пространство. При апоптозе на ее поверхности образуются хорошо различимые выпячивания, ее ДНК деградирует до нуклеосомных фрагментов, и в конечном счете клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Очень важно, как именно клетка умрет. При некрозе развивается защитное воспаление, но при этом вирус выходит из клетки и распространяется. При апоптозе же распространение вируса ограничено и обычно нет воспалительной реакции. Гибель зараженной клетки, как правило, - это акт самопожертвования, ограничивающий репродукцию вируса.

Мы обнаружили, что заражение пикорнавирусами, в частности вирусом полиомиелита (полиовирусом), включает апоптозную программу клетки . Это происходит по одному из классических путей, когда из митохондрий выходит цитохром c и активируется каскад протеолитических ферментов каспаз . Но, с другой стороны, выяснилось, что у вирусов есть антиапоптозный механизм - способность подавлять апоптозную реакцию клетки . Так, клетки HeLa, зараженные полиовирусом или вирусом энцефаломиокардита (тоже пикорнавирусом), погибают с признаками некроза. А вот если выключить антиапоптозное «оружие» (подавить синтез вирусных белков), клетка гибнет от апоптоза (самопожертвования). У обоих вирусов таким оружием служат «секьюрити»-белки. Однако у вируса энцефаломиокардита в этой роли выступает L-белок , а у полиовируса - 2A-белок . Лидерный белок не имеет ферментативной активности, тогда как 2А-белок - протеаза. У них нет ничего общего ни в структурном, ни в биохимическом отношении, но они оба обладают антиапоптозным действием, основанным на разных молекулярных механизмах.

Другой противозащитный механизм «секьюрити»-белков пикорнавирусов - нарушение ядерно-цитоплазматического транспорта [10–12 ]. Мы показали, что при заражении этими вирусами повышается проницаемость ядерной оболочки и нарушается активный обмен макромолекулами между цитоплазмой и ядром. А если структура клетки повреждена, то она не может включать свои регуляторные механизмы для борьбы с вирусом. У полиовируса «секьюрити»-белок 2А нарушает ядерно-цитоплазматический транспорт, гидролизуя нуклеопорины - компоненты ядерных пор . А у вируса энцефаломиокардита работает лидерный белок - он влияет на клеточный каскад фосфорилирования нуклеопоринов [ , ].

Противозащитная функция «секьюрити»-белков может проявляться и по-другому. Так, L-белки кардиовирусов (в том числе вируса энцефаломиокардита) и 2А-белки энтеровирусов (включая полиовирус) угнетают образование интерферона. А его действие тормозят L-белок вируса ящура и 2А-белок полиовируса. Тем не менее «секьюрити»-белки пикорнавирусов - не жизненно важные. Обоих стражей можно удалить либо вызвать в них значительные делеции (как в случае L-белка кардиовирусов, 2A-белков вируса гепатита А и кардиовирусов) - и при этом вирус не лишается жизнеспособности.

Обоюдное разоружение

Каковы будут последствия инактивации вирусных «секьюрити»-белков для клетки? С одной стороны, повысится чувствительность вирусов к защитным механизмам врожденного клеточного иммунитета. Но, с другой стороны, возрастет и его самоповреждающая, самоубийственная активность. А что произойдет, если одновременно выключить оборонительные механизмы клетки и вируса? Мы изучали такую ситуацию на примере взаимодействия менговируса (штамма вируса энцефаломиокардита) и клеток HeLa . Зараженные вирусом дикого типа, они достаточно быстро гибнут от некроза. А если вирус частично разоружен (инактивирован лидерный белок), клетки HeLa живут чуть дольше и гибнут не от некроза, а от апоптоза. Когда же снижена обоюдная оборона (в клетке выключен апоптоз химическим соединением, которое угнетает каспазы, а у вируса инактивирован его лидерный белок), даже через вдвое больший промежуток времени клетки чувствуют себя значительно лучше, чем те, которые не были разоружены. А размножение вируса (и динамика, и урожай) шло совершенно одинаково, независимо от того, была ли выключена только его противозащита или одновременно снята и клеточная оборона. Получается, что в клетках, в которых еще нет серьезных патологических повреждений (так называемого цитопатического эффекта), может образоваться уже очень много вирусных частиц. Таким образом, для размножения вируса повреждение клетки необязательно. Следовательно, эффективной стратегией антивирусной терапии, направленной на облегчение симптомов заболевания, может служить одновременное подавление как вирусной противозащиты, так и клеточной защиты.

Программируемая гибель

Эта серия наших опытов дала также возможность проникнуть глубже в природу вызываемой вирусом некротической смерти. Что это - убийство клетки вирусом или ее самоубийство (самопожертвование), когда она решает, что ради общего блага целесообразнее погибнуть? Некротическим поражениям подвергаются:

• плазматическая мембрана (повышается ее проницаемость, образуются «волдыри»),
• цитоплазма (изменяются микротрубочки и микрофиламенты),
• ядро (сжимается, деформируется, конденсируется хроматин),
• метаболическая активность (изменяются NADH-зависимые восстановительные реакции, жизнеспособность).

При выключенном апоптозе (добавлении химического ингибитора каспаз) разнообразные некротические изменения зависят от того, функционирует вирусный лидерный белок или нет. Например, если он инактивирован, у клетки не меняется мембранная проницаемость, не появляются «волдыри», связанные с нарушением осмотического равновесия, не происходит и ряд других некротических поражений. Одно из возможных объяснений этого эффекта таково: L-белок воздействует на множество мишеней в разных клеточных компартментах. Но поскольку этот белок небольшой и не имеет ферментативной активности, более вероятно, что число его непосредственных мишеней гораздо меньше. Мы предполагаем, что лидерный белок воздействует на один или несколько ключевых клеточных элементов, контролирующих судьбу клетки, и в результате запускается ее некротическая программа, которая ответственна за большинство перечисленных патологических изменений. Следовательно, не вирус убивает клетку некротическим путем, а она сама кончает жизнь самоубийством (осуществляет акт самопожертвования). Эта точка зрения согласуется с новыми представлениями, в соответствии с которыми помимо апоптоза существует ряд других физиологически важных видов программируемой (закодированной в клеточном геноме) гибели клеток, в том числе сходный с некрозом - некроптоз.

Таким образом, самопожертвование клетки при вирусной инфекции может проявляться в виде некроптоза или апоптоза. Некроптоз может быть защитной реакцией клетки на вирусную инфекцию, и не только в случае пикорнавирусов. Какой механизм выгоднее для вируса - зависит от условий. Мы видим, что его противозащитное действие может проявляться в виде «перемаршрутирования» механизмов, закодированных в геноме клетки. Это важный (хотя и не единственный) способ противозащиты и один из основных механизмов патогенности вирусов. Индуцированные вирусом программы апоптоза и некроза конкурируют друг с другом . Мы показали, что при заражении клеток HeLa полиовирусом сначала включается апоптоз, а затем происходит его подавление и запускается некротический путь. Таким образом, заражение клетки вирусом активирует в ней ряд защитных действий, среди которых есть два самоубийственных механизма программируемой гибели - апоптозный и некротический. А дальше происходит конкуренция между этими путями: угнетение одного из них активирует другой, и наоборот . И все это регулируется клеточными белками, вирусными (в первую очередь «секьюрити»-белками), а также внешними факторами.

Гонка вооружений

Так как у клеток существуют защитные механизмы, а у вирусов - противозащитные, естественно, между ними происходит гонка вооружений. Неконсервативность «секьюрити»-белков позволяет предположить, что они адаптированы для противодействия оборонным механизмам определенного хозяина . И поэтому его смена может сопровождаться утерей функции «секьюрити»-белка и, как следствие, усилением защитных реакций хозяина. Этим можно объяснить особую патогенность «новых» (newly emerging - нарождающихся) вирусов. Так, вирус гриппа - малопатогенный, почти безобидный кишечный вирус диких птиц. Когда он заражает человека, может возникать испанка, птичий или свиной грипп. Вирус атипичной пневмонии - относительно безопасен для летучих мышей, а у человека от него возникает тяжелый острый респираторный синдром, сопровождающийся высокой летальностью. Наконец, ВИЧ (точнее - его предок) практически безвреден для обезьян, а у человека он вызывает СПИД. Очень важно, что новых факторов патогенности при переходе к новому хозяину у этих вирусов не возникает (просто в результате нескольких мутаций, обеспечивающих проникновение в клетку, они приобретают способность заражать человека). Другим возможным механизмом нарушения равновесия между вирусом и хозяином и появления новых патогенов может быть смена вирусного противозащитного оружия, например, утеря старого или приобретение нового «секьюрити»-белка.

Однако длительная коэволюция хозяина и вируса должна приводить к снижению патогенности последнего (взаимовыгодному обоюдному разоружению). Классический пример - вирус миксомы / фибромы. В середине XIX в. в Австралию завезли европейских кроликов, которые быстро размножились и стали серьезной угрозой для сельского хозяйства. Через 100 лет для контроля их популяции стали использовать патогенный вирус фибромы / миксомы (из семейства поксвирусов, к которому относится и вирус оспы). Разные кролики по-разному реагируют на этот вирус. У бразильских кроликов через три недели после заражения он вызывает доброкачественную опухоль - фиброму (локализованный узелок на коже). Но у европейских кроликов, чувствительных к этому вирусу, уже через 10 дней после заражения развивается генерализованное смертельное заболевание.

Завезенный в Австралию, этот вирус вызывал переносимые комарами летние эпизоотии, когда более 99% инфицированных кроликов гибли меньше чем за две недели. Перезимовать больше шансов имели менее вирулентные варианты вируса, и это приводило к отбору ослабленных (аттенуированных) штаммов. И примерно через 10 лет смертность европейских кроликов от эволюционировавшего вируса снизилась вдвое. Одновременно шел отбор резистентных кроликов: их смертность от исходного вируса снизилась примерно в четыре раза. Всего за десятилетие (ничтожно малый срок в рамках эволюции) примерно в 10 раз улучшились взаимоотношения между патогеном и хозяином. Это, безусловно, несколько упрощенная схема, поскольку гонка вооружений не прекращается: в ответ на повышение резистентности кроликов может возрастать и вирулентность вируса. Однако это яркий пример роли взаимодействия вирусов и клеточных организмов в эволюции и тех и других. Вирусы и клетки «учат» друг друга, и полученные «знания» наследуются. В 2013 г. году два выпускника кафедры вирусологии МГУ Евгений Кунин и Валерьян Доля опубликовали статью о «вироцентрическом» взгляде на эволюцию, согласно которому противодействие и кооперация вирусов и клеточных организмов - главный фактор их эволюции .

Мой рассказ далеко не исчерпывает тему: о природе патогенности вирусов известно значительно больше. Многое из того, что мы сейчас знаем, удалось изучить в самые последние годы, и есть все основания ожидать новых сюрпризов. Можно и нужно винить вирусы за тяжелые болезни и необходимо бороться с ними, но мы должны быть благодарны вирусам за существование и разнообразие живой природы, и в том числе - за существование человека.

Автор благодарен коллегам по научной кооперации - сотрудникам Института полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова РАМН, Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, Института белка РАН (Пущино Московской области), Университета Базеля (Швейцария), Университета штата Висконсин (США), Университета Неймегена им. Радбода (Нидерланды).

Статья основана на лекции, прочитанной на школе «Современная биология и биотехнологии будущего» (Звенигород, 26 января - 1 февраля 2014 г.).

. Belov G. A., Lidsky P. V., Mikitas O. V. et al. Bidirectional increase in permeability of nuclear envelope upon poliovirus infection and accompanying alterations of nuclear pores // J. Virol. 2004. V. 78. P. 10166–10177. doi:10.1128/JVI.78.18.10166-10177.2004
. Lidsky P. V., Hato S., Bardina M. V. et al. Nucleocytoplasmic traffic disorder induced by cardioviruses // J. Virol. 2006. V. 80. P. 2705–2717. doi:10.1128/JVI.80.6.2705-2717.2006
. Bardina M. V., Lidsky P. V., Sheval E. V. et al. Mengovirus-induced rearrangement of the nuclear pore complex: hijacking cellular phosphorylation machinery // J. Virol. 2009. V. 83. P. 3150–3161. doi:10.1128/JVI.01456-08
. Mikitas O. V., Ivin Y. Y., Golyshev S. A. et al. Suppression of injuries caused by a lytic RNA virus (mengovirus) and their uncoupling from viral reproduction by mutual cell/virus disarmament // J. Virol. 2012. V. 86. P. 5574–5583. doi:10.1128/JVI.07214-11
. Agol V. I., Belov G. A., Bienz K. et al. Competing death programs in poliovirus-infected cells: commitment switch in the middle of the infectious cycle // J. Virol. 2000. V. 74. P. 5534–5541. doi:10.1128/JVI.74.12.5534-5541.2000
. Agol V. I. Cytopathic effects: virus-modulated manifestations of innate immunity? // Trends Microbiol. 2012. V. 20. P. 570–576. doi:10.1016/j.tim.2012.09.003
. Koonin E. V., Dolja V. V. A virocentric perspective on the evolution of life // Curr. Opin. Virol. 2013. V. 3. P. 546–557. doi:10.1016/j.coviro.2013.06.008

1. Природа вирусов.

2. Происхождение вирусов.

3. Место вирусов в биосфере.

4. Отдельные формы вирусов (бактериофаги, прионы, вироиды, вирусы растений, вирусы грибов и водорослей).

Позднее при изучении умеренных бактериофагов были получены данные, противоречащие признанному тогда определению вирусов как организмов, так как они не являются, согласно А. Львова, «независимыми единицами взаимосвязанных структур и функций». В основу данного суждения лег тот факт, что геном отдельных бактериофагов интегрирует в бактериальный геном так, как это происходит у онкогенных вирусов с формированием отдельной формы существования вирусов - провируса. При этом экспрессия их генома может быть различна. При полной экспрессии происходит формирование зрелых вирионов, при неполной образуются лишь некоторые белки.

Концепция о представлении вирусов как организма рушится, если рассмотреть такие структуры как вироиды, вирус- саттелиты и плазмиды.

Вирусы-сателлиты широко распространены в природе. Они не способны репродуцироваться без полных вирусов, в частности аденовирусов.

Плазмиды – это циркулярные участки ДНК. Они не способны реплицироваться, а их реплицируют ферментные системы бактерий.

Вироиды – РНК-структуры с малой молекулярной массой, на которой нельзя закодировать даже один полипептид, поэтому их нельзя отнести к вирусам.

Таким образом, природа и происхождение вирусов остаются самыми сложными вопросами вирусологии, далекими от разрешения. До сих пор относительно природы вирусов существуют два диаметрально противоположных суждения.

Существует несколько гипотез происхождения вирусов.

1-я гипотеза (1935).

2-я гипотеза.

3-я гипотеза (1964)

Согласно этой гипотезе нуклеиновые кислоты возникли в природе абиогенным путем, независимо от живой системы.

4-я гипотеза (1967).

Согласно этой гипотезе вирусы – это отделившиеся компоненты клеток, содержащие нуклеиновые кислоты и ставшие автономными самопроизводящимеся элементами. Эта гипотеза имеет наибольшее число сторонников. Некоторые ДНК- вирусы могли возникнуть из эписом и митохондрий. Например, вирус гепатита В сходен с митохондриями клеток, а вироиды является структурами, похожими на т-РНК.

Экология – наука о взаимоотношениях организма с окружающей средой.

Преобразование биосферы – мощный фактор, влияющий на эволюцию вирусных инфекций. Все это приводит к изменению биоценозов, что влечет за собой изменение иммунной системы макроорганизма.

Преобразование биосферы происходит по многим причинам, среди которых главными являются использование антибиотиков, пестицидов, вакцин и других агентов, непосредственно влияющих на биосферу и ее компоненты.

Основные свойства вирусов, отличающих их от бактерий:

1. Очень малая величина (измеряется в нм).

2. Отсутствие клеточной структуры.

3. Наличие только одной нуклеиновой кислоты.

4. Отсутствие автономного обмена веществ и энергетическая связь вируса с клеткой хозяина.

5. Наличие тропизма.

6. Разобщенный тип репродукции.

7. Способность вызывать образование внутриклеточных включений.

9. Устойчивость вирусов к низким температурам, антибиотикам и сульфаниламидам.

10. Наличие плюрализма у многих вирусов.

Бактериофаги.

Бактериофаги имеют характерную, присущую только им морфологию. Все бактериофаги содержат головку, которая построена из капсомеров, расположенных в виде многоугольника. Внутри капсида головки содержится нуклеиновая кислота бактериофага. Большинство бактериофагов имеют также отросток (хвостик), прикрепляющийся одним концом к головке. У сложных фагов отросток состоит из полого стержня, образованных путем спиральной укладки структурных белков. Кроме того, в структуру отростка могут входить фаговая пластинка и белковые нити-рецепторы, располагающиеся на свободном конце отростка. Отросток предназначен для прикрепления к рецепторам бактериальной клетки и обеспечения проникновения внутрь бактерии нуклеиновой кислоты фага.

Размер головки большинства фагов составляет 20-90 нм, а отростка – от 100 до 200 нм с толщиной 2,5-3 нм.

Из-за разнообразия морфологических особенностей бактериофагов различают их пять основных морфологических групп: (1) бактериофаги с сокращающимся отростком, (2) бактериофаги с длинным несокращающимся отростком, (3) бактериофаги с коротким отростком, (4) бактериофаги без отростка. (5) нитевидные фаги. Первые три морфологических типа содержат двунитчатую ДНК, четвертая – однонитчатую РНК или ДНК, пятая – однонитчатую РНК.

В зависимости от типа вызываемой инфекции бактериофаги делятся на вирулентные и умеренные. Вирулентные бактериофаги дают литическую продуктивную инфекцию, то есть инфекцию клетки, приводящую к лизису бактериальной клетки и высвобождению новой генерации бактериофагов.

Умеренные фаги вызывают в отличие от вирулентных бактерофагов абортивную лизогенную инфекцию, то есть инфекцию, не приводящую к формированию новой генерации бактериофагов. В большинстве случаев это обусловлено интеграцией генома бактериофага в геном клетки и переходом вируса в состояние провирус. Такое состояние бактериальной клетки называется лизогенией. В этом случае продуктивная инфекция наблюдается лишь у ограниченного количества бактериальной популяции. Однако воздействие некоторых физических факторов (УФ- излучение) способно увеличить процент бактериальных клеток с продуктивной инфекцией из-за активации провируса.

Вироиды.

Более 16 болезней растений вызваны особой группой инфекционных агентов, названных вироидами. Они представляют собой кольцевые однонитчатые молекулы РНК, содержащие от 250 до 370 нуклеотидов. Вироиды передаются от растения к растению механическим путем или с пыльцой. После инфицирования вироиды обнаруживают главным образом внутри ядра пораженной клетки в количестве от 200 от 10 000 копий нуклеиновой кислоты. Известно, что молекулы нуклеиновой кислоты вироида не функционируют как и-РНК и не регулируют синтез протеина. Остается невыясненным механизм появления симптомов у пораженных растений. Иногда вироиды вызывают латентные инфекции растений.

Хотя вироидная РНК может быть реплицирована РНК-зависимой РНК-полимеразой, репликация РНК вироида идет при участии клеточного фермента, воспринимающего РНК как нить клеточной ДНК.

Наиболее изученными являются вироиды, вызывающие болезни картофеля. Они содержат кольцевую РНК, содержащую 359 нуклеотидов и упакованную в виде короткой палочки за счет объединения комплементарных пар нуклеотидов внутри нуклеиновой кислоты. Выделено несколько штаммов, отличающихся по вирулентности. Как было установлено, это обусловлено изменением нуклеотидной последовательности в двух коротких участках РНК вироида.

Прионы.

Среди инфекционных агентов, вызывающих заболевания людей и животных выделяют особую группу, названных прионами. Это название они получили в связи с тем, что в их состав входит только протеин, в результате чего их также называют протеиновый инфекционный агент (PrP). До сих пор в составе прионов не обнаружено ни одного нуклеотида, а только присутствие протеина с молекулярной массой от 33 до 35 Д. Также установлено, что ген, кодирующий этот протеин присутствует у многих позвоночных и даже беспозвоночных. Поэтому не исключена возможность животного происхождения прионов.

До сих пор не установлен механизм развития прионных болезней. Полагают, что инфекцию вызывает измененный протеин организма, который при наличии необходимых химических факторов способен вызывать деструкцию и гибель клеток. Однако эта гипотеза не согласуется с данными о существовании нескольких штаммов одного и тоге же приона. Другая гипотеза гласит о том, в составе прионов входит короткий участок нуклеиновой кислоты, заключенный в протеин PrP.

Прионы вызывают так называемые медленные инфекции у людей и животных – губкообразная энцефалопатия, Куру, болезнь Крейтцфельд-Якоба и другие.

Вирусы растений.

Вирусы растений не так хорошо изучены, как вирусы животных. Это вызвано трудностями их культивирования, так как для них необходимо получение особого типа чувствительных клеток, полученных от растений. Однако установленным является факт передачи большинства вирусов растений через насекомых, поэтому сейчас стало возможным культивирование вирусов растений в культурах клеток, полученных из клеток различных насекомых.

Морфология вирусов растений значительно не отличается от морфологии вирусов животных. Большинство содержат жесткий или гибкий спиральный капсид, отдельные вирусы имеют кубический капсид, а также капсид кубического типа симметрии с наличием дополнительных капсомеров на поверхности. Почти все вирусы растений является РНК-геномными вирусами, содержащие одно - или двунитчатую молекулу РНК. Исключением являются лишь Caulimovirus и Geminivirus, содержащие ДНК.

Репродукция вирусов растений значительно не отличается от вирусов животных. Главное отличие заключается лишь в том, что внутри растительной клетки присутствует фермент для репликации РНК, поэтому в процессе репродукции большинство вирусов растений используют клеточный фермент. Сборка вириона также несколько отличается. На завершающем этапе реплицирования РНК ассоциируется с капсомерами на 3’ конце генома, в последующем идет добавление капсомеров по спирали нуклеиновой кислоты, подобно полым дискам на стержень с формированием зрелого вириона.

Способы передачи вирусов растений различны – с ветром, насекомыми, нематодами растений, грибами и др.

Вирусы грибов и водорослей.

Большинство вирусов изолировано от грибов родов Aspergillus и Penicilium и содержат двунитчатую молекулу РНК, заключенную в кубический капсид. Все вирусы грибов и водорослей имеют размеры порядка 25-50 нм.

Вуз: Южно – Уральский государственный университет

Год и город: Челябинск 2011

ВВЕДЕНИЕ 4

I Свойства вирусов. Природа вирусов 5

II Строение и классификация вирусов 7

III Взаимодействие вируса с клеткой 10

IV Значение вирусов 12

V Некоторые наиболее известные вирусные заболевания человека 15

VI Являются ли вирусы живыми? 17

VII Вечно живые 19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.22

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.23

АННОТАЦИЯ

Фёдорова А.В. «Вирусы - переходная форма от неживой к живой».- Челябинск: ЮУрГУ, ЭиП - 114, 2011, 23с., 11ил., 1табл., библиогр. список - 9 наименований.

В данном реферате рассмотрены такие вопросы, как свойства и природа вирусов. Некоторыми свойствами вирусов являются: содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот, не обладают собственным обменом веществ и т.д. Строение и классификация, взаимодействие вируса с клеткой (вирусы способны жить и размножаться только в клетках других организмов. Вне клеток организмов они не проявляют никаких признаков жизни). Значение вирусов, некоторые вирусные заболевания (корь, свинку, грипп, полиомиелит, бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД). Рассмотрен вопрос «Являются ли вирусы живыми?»

ВВЕДЕНИЕ

К концу прошлого века никто уже не сомневался, что каждую заразную болезнь вызывает свой микроб, с которым можно успешно бороться.

«Дайте только срок, - говорили ученые-бактериологи, - и скоро не останется ни одной болезни». Но проходили годы, а обещания не выполнялись. Люди заражались корью, ящуром, полиомиелитом, трахомой, оспой, желтой лихорадкой, гриппом. От страшных болезней умирали миллионы людей, а микробов - возбудителей найти не удалось.

Наконец в 1892г. русский ученый Д.И. Ивановский напал на правильный след. Изучая табачную мозаику - болезнь листьев табака, он пришел к выводу, что ее вызывает не микроб, а что-то более мелкое. Это «что-то» проникает через самые тонкие фильтры, способные задерживать бактерии, не размножается на искусственных средах, погибало при нагревании, и его нельзя было увидеть в световой микроскоп. Фильтруемый яд!

Таким был вывод ученого. Но яд это - вещество, а возбудитель болезни табака был существом. Он отлично размножался в листьях растений. Датский ботаник Мартин Виллем Бейриник назвал это новое «что-то» - вирусом, добавив, что вирус представляет собой «жидкое, живое, заразное, начало». В переводе с латинского «вирус» означает «яд».

Через несколько лет Ф. Леффлер и П. Фрош обнаружили, что возбудитель ящура-болезни, нередко встречающейся у домашнего скота, также проходит через бактериальные фильтры. Наконец, 1917 г. канадский бактериолог Ф.де Эрелль открыл бактериофаг - вирус, поражающий бактерии.

Так были открыты вирусы растений, животных и микроорганизмов. Эти события положили начало новой науке - вирусологии , изучающей неклеточные формы жизни.

1. СВОЙСТВА ВИРУСОВ. ПРИРОДА ВИРУСОВ

2) не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки - хозяина, ее ферменты и энергию;

Вирусы не размножаются на искусственных питательных средах - они чересчур разборчивы в пище. Обычный мясной бульон, который устраивает большинство бактерий, для вирусов не годится. Им нужны живые клетки, и не любые, а строго определенные. Как и другие организмы, вирусы способны к размножению. Вирусы обладают наследственностью. Наследственные признаки вирусов можно учитывать по спектру поражаемых хозяев и симптомам вызываемых заболеваний, а также по специфичности иммунных реакций естественных хозяев или искусственных иммунизируемых экспериментальных животных. Сумма этих признаков позволяет четко определить наследственные свойства любого вируса, и даже больше - его разновидностей, имеющие четкие генетические маркеры, например: нейротропность некоторых вирусов гриппа и т.п. Изменчивость является другой стороной наследственности, и в этом отношении вирусы подобны всем другим организмам, населяющим нашу планету. При этом у вирусов можно наблюдать как генетическую изменчивость, связанную с изменением наследственного вещества, так и фенотипическую изменчивость, связанную с проявлением одного и того же генотипа в разных условиях.

II СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Вирусы нельзя увидеть в оптический микроскоп, так как их размеры меньше длины световой волны. Разглядеть их можно лишь с помощью электронного микроскопа.

Вирусы состоят из следующих основных компонентов.

1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса;

2. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского слова капса - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии;

3. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Капсиды и дополнительная оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом.

Схематичное строение РНК-содержащего вируса со спиральным типом симметрии и дополнительной липопротеидной оболочкой приведено слева на рисунке 1, справа показан его увеличенный поперечный разрез.

Рисунок 1. Схематическое строение вируса: 1 - сердцевина (однонитчатая РНК); 2 - белковая оболочка (Капсид); 3 - дополнительная липопротеидная оболочка; 4 - Капсомеры (структурные части Капсида)

Количество капсомер и способ их укладки строго постоянны для каждого вида вируса. Например, вирус полиомиелита содержит 32 капсомера, а аденовирус - 252.

Поскольку основу всего живого составляют генетические структуры, то и вирусы классифицируют сейчас по характеристике их наследственного вещества - нуклеиновых кислот. Все вирусы подразделяют на две большие группы: ДНК-содержащие вирусы (дезоксивирусы) и РНК-содержащие вирусы (рибовирусы). Затем каждую из этих групп подразделяют на вирусы с двухнитчатой и однонитчатой нуклеиновыми кислотами. Следующий критерий - тип симметрии вирионов (зависит от способа укладки капсомеров), наличие или отсутствие внешних оболочек, по клеткам - хозяином. Кроме этих классификаций есть еще много других. Например, по типу переноса инфекции от одного организма к другому.

Рисунок 2. Схематическое изображение расположения капсомеров в капсиде вирусов. Спиральный тип симметрии имеет вирус гриппа - а. Кубический тип симметрии у вирусов: герпеса - б, аденовируса - в, полиомелита - г

ОБОЛОЧЕЧНЫЕ.

Оболочечные вирусы, в отличие от нормальных клеток, не имеют возможности восстанавливать поврежденную липидную мембрану. Этой слабостью может воспользоваться система комплемента, поскольку малейшее повреждение внешней мембраны приведет к ее разрыву и, соответственно, к потере инфекционных свойств вируса. Понятно, что система комплемента, являющаяся частью системы врожденного иммунитета, играет важнейшую роль в борьбе с вирусными инфекциями. Однако МПК может быть эффективным в отношении лишь тех возбудителей, которые имеют внешнюю липидную мембрану. Грамположительные бактерии или дрожжи, которые имеют дополнительную клеточную стенку, являются неуязвимыми для комплемента.

Рисунок 3-ДНК-Строение вирусов
а) вирусы оспы
б) герпес - вирусы
Однонитчатая РНК
в) вирусы кори, свинки
г) вирусы бешенства

д) вирусы лейкоза, СПИДа
БЕЗОБОЛОЧЕЧНЫЕ

Двунитчатая ДНК
е) иридо - вирусы
ж) адено - вирусы

III ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИРУСА С КЛЕТКОЙ

Вирусы способны жить и размножаться только в клетках других организмов. Вне клеток организмов они не проявляют никаких признаков жизни. В связи с этим вирусы представляют собой либо внеклеточную покоящуюся форму (варион), либо внутриклеточную реплицирующуюся - вегетативную. Варионы демонстрируют отменную жизнеспособность. В частности, они выдерживают давление до 6000 атм. и переносят высокие дозы радиации, однако погибают при высоких температуре, облучении УФ - лучами, а также воздействие кислот и дезинфицирующих средств.

Взаимодействии вируса с клеткой последовательно проходят несколько стадий.

1. Первая стадия представляет собой адсорбцию варионов на поверхности клетки - мишени, которая для этого должна обладать соответствующими поверхностными рецепторами. Именно с ними специфически взаимодействует вирусная частица, после чего происходит их прочное связывание, по этой причине клетки восприимчивы не ко всем вирусам. Именно этим объясняется строгая определенность путей проникновения вирусов. Например, рецепторы к вирусу гриппа имеются у клеток слизистой оболочки дыхательных путей, а у клеток кожи их нет. Поэтому через кожу гриппом заболеть нельзя - вирусные частицы для этого нужно вдохнуть с воздухом, вирус гепатита А. или В. проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка)- в клетках околоушных слюнных желез и т.д.

2. Вторая стадия состоит в проникновении целого вариона или его нуклеиновой кислоты внутрь клетки-хозяина.

3. Третья стадия называется депротеинизация . В ходе ее происходит освобождение носителя генетической информации вируса - его нуклеиновой кислоты.

4. В ходе четвертой стадии на основе вирусной нуклеиновой кислоты происходит синтез необходимых для вируса соединений.

5. В пятой стадии происходит синтез компонентов вирусной частицы - нуклеиновой кислоты и белков капсида, причем все компоненты синтезируются многократно.

6. В ходе шестой стадии из синтезированных ранее многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белков формируются новые вирионы путем самосборки

7. Последняя - седьмая стадия - представляет собой выход вновь собранных вирусных частиц из клетки-хозяина. У разных вирусов этот процесс проходит неодинаково. У некоторых вирусов это сопровождается гибелью клетки за счет освобождения литических ферментов лизосом - лизис клетки. У других варионы выходят из живой клетки путем отпочкования, однако и в этом случае клетка со временем погибает.

IV ЗНАЧЕНИЕ ВИРУСОВ

Науке известны вирусы бактерий, растений, насекомых, животных и человека. Всего их более 1000. Размножение вирусов, сопряженное с разрушением клеток, ведет к возникновению болезненных состояний в организме. Вирусы вызывают многие заболевания человека: корь, свинку, грипп, полиомиелит, бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД. Нередко у людей начинают расти бородавки. Всем известно как после простуды зачастую "обметывают" губы и крылья носа. Это тоже всё вирусные заболевания. Ученые установили, что в организме человека живет много вирусов, но проявляют они себя не всегда. Воздействиям болезнетворного вируса подвержен лишь ослабленный организм. Пути заражения вирусами самые различные: через кожу при укусах насекомых и клещей; через слюну, слизь и другие выделения больного; через воздух; с пищей; половым путем и другие.

Капельная инфекция - самый обычный способ распространения респираторных заболеваний. При кашле и чихании в воздух выбрасывается миллионы крошечных капелек жидкости (слизи и слюны). Эти капли вместе с находящимися в них живыми микроорганизмами могут вдохнуть другие люди. У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у насекомых - полиэдроз, грануломатоз; у растений - мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий - их распад. Представление о вирусах как о не останавливающихся ни перед чем "уничтожителях" сохранялось при изучении особой группы вирусов, которые поражают бактерии. Речь идет о бактериофагах. Способность фагов уничтожать бактерии может быть использована при лечении некоторых заболеваний, вызываемых этими бактериями. Фаги действительно стали первой группой вирусов, "прирученных" человеком. Быстро и безжалостно расправлялись они со своими ближайшими соседями по микромиру. Палочки чумы, брюшного тифа, дизентерии, вибрионы холеры буквально "таяли" на глазах после встречи с этими вирусами. Их стали применять для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но, к сожалению, за первыми успехами последовали неудачи. Это было связано с тем, что в организме человека фаги нападали на бактерии не так активно, как в пробирке. Кроме того, бактерии оказались "хитрее" своих врагов: они очень быстро приспосабливались к фагам и становились нечувствительными к их действию.

После открытия антибиотиков фаги как лекарство отступили на задний план, но до сих пор их с успехом используют для распознавания бактерий. Дело в том, что фаги умеют очень точно находить "свои бактерии" и быстро растворять их. Подобные свойства фагов и легли в основу лечебной диагностики. Обычно это делается так: выделенные из организма больного бактерии выращивают на твердой питательной среде, после чего на полученный "газон" наносят различные фаги, например, дизентерийные, брюшнотифозные. Через сутки чашки просматривают на свет и определяют, какой фаг вызвал растворение бактерий. Если такое действие оказал дизентерийный фаг, значит из организма больного выделены бактерии дизентерии, если брюшнотифозный - бактерии брюшного тифа.

Иногда на помощь человеку приходят вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с лишним лет назад в Австралии остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль "летающих игл", разнося вирус от кролика к кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

Можно привести и другие примеры успешного использования вирусов для уничтожения вредителей. Все знают, какой ущерб наносят гусеницы и жуки-пилильщики. Первые поедают листья полезных растений, вторые поражают деревья в садах и лесах. С ними сражаются так называемые вирусы полиэдроза и гранулоза, которые на небольших участках распыляют пульверизаторами, а для обработки больших площадей используют самолеты. Так поступали в США при борьбе с гусеницами, которые поражают поля люцерны, и в Канаде при уничтожении соснового пилильщика.

Что произойдет с клеткой, если ее заразить не одним, а двумя вирусами? Если вы решили, что в этом случае болезнь клетки обострится, и гибель ее ускорится, то ошиблись. Оказывается, присутствие в клетке одного вируса часто надежно защищает ее от губительного действия другого. Это явление было названо учеными интерференцией вирусов. Связано оно с выработкой особого белка - интерферона, который в клетках приводит в действие защитный механизм, способный отличать вирусное от невирусного и вирусное избирательно подавлять. Интерферон подавляет размножение в клетках большинства вирусов. Вырабатываемый в качестве лечебного препарата интерферон применяется сейчас для лечения и профилактики уже многих вирусных заболеваний.

V НЕКОТОРЫЕ НАИБОЛЕЕ ИЗВЕСТНЫЕ ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Грипп остаётся «королём» эпидемий. Ни одна болезнь не может за короткое время охватить сотни миллионов людей, а гриппом во время пандемии заболевает более миллиарда людей! Так было не только в памятную пандемию 1918 года, но сравнительно недавно - в 1957 году, когда разразилась пандемия «азиатского» гриппа, и в 1968 году, когда появился «гонконгский» грипп. Известно несколько разновидностей вируса гриппа - А, В, С, и др. Под воздействием факторов внешней среды их число может увеличиться. В связи с тем, что иммунитет при гриппе кратковременный и специфичный, возможно неоднократное заболевание в один сезон. По статистическим данным, ежегодно болеют гриппом в среднем 20-35% населения.

Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса Ι, составленном за 4000 лет до нашей эры. Оспенные поражения сохранились на коже мумии, захороненной в Египте за 3000 лет до нашей эры. Упоминание оспы, которую китайцы назвали «ядом из материнской груди», содержится в древнейшем китайском источнике - трактате «Чеу-Чеуфа» (1120 год до нашей эры). Первое классическое описание оспы дал арабский врач Разес.

Таблица 1-Характеристика заболеваний

СПИД - это новое инфекционное заболевание, которое специалисты признают как первую в известной истории человечества действительно глобальную эпидемию. Ни чума, ни черная оспа, ни холера не являются прецедентами, так как СПИД решительно не похож ни на одну из этих и других известных болезней человека.

Название болезни	Возбудитель	Поражаемые области тела	Способ распространения	Тип вакцинации
	Миксовирус одного их трех типов - А, В и С - с различной степенью вирулентности	Дыхательные пути: эпителий, выстилающий трахеи и бронхи	Капельная инфекция	Убитый вирус: штамм убитого вируса должен соответствовать штамму вируса, вызывающего Продолжение таблицы 1 заболевание
Простуда	Самые разные вирусы, чаще всего риновирусы (РНК - содержащие вирусы)	Дыхательные пути: обычно только верхние	Капельная инфекция	Живой или инактивированный вирус вводится путем внутримышечной инъекции; вакцинация не очень эффективна, так как существует множество самых разных штаммов риновирусов
	Вирус натуральной оспы (ДНК - содержащий вирус), один из вирусов оспы	Дыхательные пути, затем - кожа	Капельная инфекция (возможна контагиозная передача через раны на коже).	Живой ослабленный (аттенуированный) вирус вносят в царапину на коже; сейчас не применяется.
Свинка (эпидемический паратит)		Дыхательные пути, затем генерализованная инфекция по всему телу через кровь; особенно поражаются слюнные железы, а у взрослых мужчин также и семенники	Капельная инфекция (или контагиозная передача через рот с заразной слюной)	Живой аттенуированный вирус
	Парамиксовирус (РНК - содержащий вирус)	Дыхательные пути (от ротовой полости до бронхов), затем переходит на кожу и кишечник	Капельная инфекция	Живой аттенуированный вирус
Коревая краснуха (краснуха)	Вирус краснухи	Дыхательные пути, шейные лимфатические узлы, глаза и кожа	Капельная инфекция	Живой аттенуированный вирус
Полиомиелит (детский паралич)	Вирус полиомиелита (пикорнавирус; РНК - содержащий вирус, известно три штамма)	Глотка и кишечник, затем кровь; иногда двигательные нейроны спинного мозга, тогда может наступить паралич	Капельная инфекция или через человеческие испражнения	Живой аттенуированный вирус вводится перорально, обычно на кусочке сахара

VI ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ ВИРУСЫ ЖИВЫМИ?

Рассматривают две точки зрения:

• если считать живой структуру, содержащую нуклеиновые кислоты и способную воспроизводить себя, то можно принять точку зрения, что вирусы живые;
• если считать, что живой является только структура, имеющая клеточное строение, то тогда вирусы - неживая форма материи (полимеры).

А. Ленинджер в «Биохимии» рассматривает вирусы как структуры, стоящие на пороге жизни и представляющие собой устойчивые надмолекулярные комплексы, содержащие молекулу нуклеиновой кислоты и большое число белковых субъединиц, уложенных в определенном порядке и образующих специфическую трехмерную структуру. Среди важнейших свойств вирусов он отмечает:

• неспособность к самовоспроизведению в виде чистых препаратов;
• способность управления своей репликацией (зараженной клеткой);
• широкие вариации вирусов по размерам, по форме и по химическому составу.

Вирусы находятся на самой границе между живым и неживым. Это свидетельствует о существовании непрерывного спектра усложняющегося органического мира, который начинается с простых молекул и заканчивается сложнейшими системами клеток.

Камень, равно как и капелька жидкости, в которой протекают метаболические процессы, но которая не содержит генетического материала и не способна к самовоспроизведению, несомненно, неживой объект. Бактерия же - живой организм, и хотя она состоит всего из одной клетки, она может вырабатывать энергию и синтезировать вещества, обеспечивающие ее существование и воспроизведение. Что в этом контексте можно сказать о семени? Не всякое семя проявляет признаки жизни. Однако, находясь в покое, оно содержит тот потенциал, который получило от несомненно живой субстанции и который при определенных условиях может реализоваться. В то же время семя можно необратимо разрушить, и тогда потенциал останется нереализованным. В этом плане вирус больше напоминает семя, чем живую клетку: у него есть некие возможности, которые могут и не осуществиться, однако нет способности к автономному существованию.

Ни клеточные, ни вирусные гены или белки сами по себе не служат живой субстанцией, а клетка, лишенная ядра, сходна с обезглавленным человеком, поскольку не имеет критического уровня сложности. Вирус тоже не способен достичь подобного уровня. Так что жизнь можно определить как некое сложное эмерджентное состояние, включающее такие же основополагающие "строительные блоки", которыми обладает и вирус. Если следовать такой логике, то вирусы, не являясь живыми объектами в строгом смысле этого слова, все же не могут быть отнесены к инертным системам: они находятся на границе между живым и неживым.

VII ВЕЧНО ЖИВЫЕ

Вирусы, занимающие промежуточное положение между живым и неживым, проявляют неожиданные свойства. Вот одно из них. Обычно вирусы реплицируются только в живых клетках, но способны расти и в погибших клетках, а иногда даже возвращают последних к жизни. Как ни удивительно, но некоторые вирусы, будучи разрушенными, могут возродиться к "жизни взаймы".

Клетка, у которой уничтожена ядерная ДНК, - настоящий "покойник": она лишена генетического материала с инструкциями о деятельности. Но вирус может использовать для своей репликации оставшиеся целыми компоненты клетки и цитоплазму. Он подчиняет себе клеточный аппарат и заставляет его использовать вирусные гены как источник инструкций для синтеза вирусных белков и репликации вирусного генома. Уникальная способность вирусов развиваться в погибших клетках наиболее ярко проявляется, когда хозяевами служат одноклеточные организмы, прежде всего населяющие океаны.

Рисунок 4. Вирус табачной мозаики

Бактерии, фотосинтезирующие цианобактерии и водоросли, потенциальные хозяева морских вирусов, нередко погибают под действием ультрафиолетового излучения, которое разрушает их ДНК. При этом некоторые вирусы ("постояльцы" организмов) включают механизм синтеза ферментов, которые восстанавливают поврежденные молекулы хозяйской клетки и возвращают ее к жизни. Например, цианобактерии содержат фермент, который участвует в фотосинтезе, и под действием избыточного количества света иногда разрушается, что приводит к гибели клетки. И тогда вирусы под названием цианофаги "включают" синтез аналога бактериального фотосинтезирующего фермента, более устойчивого к УФ-излучению. Если такой вирус инфицирует только что погибшую клетку, фотосинтезирующий фермент может вернуть последнюю к жизни. Таким образом, вирус играет роль "генного реаниматора".

Избыточные дозы УФ-излучения могут привести к гибели и цианофагов, однако иногда им удается вернуться к жизни при помощи множественной репарации. Обычно в каждой хозяйской клетке присутствует несколько вирусов, и в случае их повреждения они могут собрать вирусный геном по частям. Различные части генома способны служить поставщиками отдельных генов, которые совместно с другими генами восстановят функции генома в полном объеме без создания целого вируса. Вирусы - единственные из всех живых организмов, способные, как птица Феникс, возрождаться из пепла.

Вместе с коллегами из института вакцин и генной терапии при Орегонском университете здравоохранения мы предполагаем, что существовал третий путь: исходно гены имели вирусное происхождение, но затем колонизировали представителей двух разных линий организмов, например бактерий и позвоночных. Ген, которым одарила человечество бактерия, мог быть передан двум упомянутым линиям вирусом.

Рисунок 5. Вирус синего языка

Более того, мы уверены, что само клеточное ядро имеет вирусное происхождение. Появление ядра нельзя объяснить постепенной адаптацией прокариотических организмов к изменяющимся условиям. Оно могло сформироваться на основе предсуществующей высокомолекулярной вирусной ДНК, построившей себе постоянное "жилище" внутри прокариотической клетки. Подтверждением этому служит факт, что ген ДНК-полимеразы фага Т4 (фагами называют вирусы, которые инфицируют бактерии) по своей нуклеотидной последовательности близок к генам ДНК-полимераз как эукариот, так и инфицирующих их вирусов. Кроме того, Патрик Фортере из Южного парижского университета, который исследовал ферменты, участвующие в репликации ДНК, пришел к выводу, что гены, детерминирующие их синтез у эукариот, имеют вирусное происхождение.

Вирусы влияют абсолютно на все формы жизни на Земле, а часто и определяют их судьбу. При этом они тоже эволюционируют. Прямым доказательством служит появление новых вирусов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД.

Вирусы постоянно видоизменяют границу между биологическим и биохимическим мирами. Чем дальше мы будем продвигаться в исследовании геномов различных организмов, тем больше будем обнаруживать свидетельств присутствия в них генов из динамичного, очень древнего пула. Лауреат Нобелевской премии Сальвадор Лурия (Salvador Luria) в 1969 г. так говорил о влиянии вирусов на эволюцию: "Возможно, вирусы с их способностью включаться в клеточный геном и покидать его были активными участниками процесса оптимизации генетического материала всех живых существ в ходе эволюции. Просто мы этого не заметили". Независимо от того, к какому миру - живому или неживому - мы будем относить вирусы, пришло время рассматривать их не изолированно, а с учетом постоянной связи с живыми организмами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Борьба с вирусными инфекциями сопряжена с многочисленными трудностями, среди которых особо следует отметить невосприимчивость вирусов к антибиотикам. Вирусы активно мутируют, и регулярно появляются все новые штаммы, против которых еще не найдено «оружие». Прежде всего, это относится к РНК-содержащим вирусам, геном которых обычно крупнее и, следовательно, менее стабилен. К настоящему времени борьба со многими вирусными инфекциями складывается в пользу человека, в основном благодаря всеобщей вакцинации населения в профилактических целях. Такие мероприятия в итоге привели к тому, что к настоящему времени, по мнению специалистов, в природе исчез вирус натуральной оспы. В результате поголовной вакцинации в нашей стране, в 1961г. эпидемический полиомиелит был ликвидирован. Однако природа и сейчас испытывает человека, время от времени, преподнося сюрпризы в виде новых вирусов, вызывающих страшные заболевания. Самым ярким примером является вирус иммунодефицита человека, борьбу с которым человек пока проигрывает. Его распространение уже соответствует пандемии.

Важно! Все представленные Рефераты для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Если Реферат, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.