VÍRUS CHRIPKY Vírus chrípky patri do čeľade Orthomyxoviridiae. Ide o sférickú alebo vláknitú partikulu s rozmermi 80-120 nm. Nukleokapsida s helikálnou symetriou pozostáva z nukloproteínu a siedmich až ôsmich segmentov jednovláknovej RNA, obsahujúcej 10 génov. Obrazová príloha 1: vírus chrípky Poznáme tri základné typy vírusov chrípky: Chrípkové vírusy typu A - infikujú cicavce a vtáky Chrípkové vírusy typu B - infikujú výhradne ľudí Chrípkové vírusy typu C - infikujúce výhradne ľudí Chrípkový vírus typu A je najviac zodpovedný za epidémie a pandémie. Je to spôsobené tým, že chrípkové vírusy typu A môžu podliehať výraznej antigénovej zmene, sú schopné nájsť nový imunitný cieľ u citlivých ľudí a svojou genetickou zmenou môžu úplne znehodnotiť imunizáciu organizmu predchádzajúcimi infekciami (chrípka sa opäť šíri ako v panenskej populácii).Populácia je väčšinou odolnejšia voči chrípkovým infekciám typu B a najviac odolná proti infekciám typu C, pretože tieto typy nemajú až takú schopnosť mutácie a rekombinácie a ich prípadný antigénový posun je často len nepatrný. Z týchto dôvodov ochorie chrípkou typu B alebo C človek s normálnou imunitou väčšinou len raz za život. Obal vírovej častice obsahuje dva základné proteíny: hemaglutinín, ktorým sa pripojí na kyselinu sialovú povrchových proteínov hostiteľskej bunky a umožní fúziu membrán a neuraminidázu, ktorá pri pučení víru z bunky odštiepi z kyseliny sialovej k. neuramidovú, ktorá by spôsobila, že by vírus po pučení ostal na hostiteľskej bunke „prilepený" . Takto môže bunku opustiť a šíriť sa. Obrazová príloha 2: Hlavné časti vírusu chrípky Vírus chrípky má teda tri faktory patogenity - nukloproteín, hemaglutinín a neuraminidázu. Nukloproteín je stabilný faktor a na jeho základe diferencujeme 3 základne typy vírusu. Tieto antigény nevykazujú medzi sebou sérovú skríženú reakciu. Na druhej strane, hemaglutinín a neuraminidáza sú variabilné. Protilátky vytvárané proti týmto dvom substanciám sú zodpovedné za imunitu hostiteľa. Chrípkové vírusy typu A môžeme ďalej klasifikovať podľa ich vírusových kapsidových proteínov - hemaglutinínu (skrátene HA resp. H) a neuroaminidázy (skrátene NA resp. N), ktoré sú dôležité pre životný cyklus vírusu. Pri chrípkovom víruse typu A je identifikovaných 15 podtypov H a 9 podtypov N. Pri chrípke typu B je to iba jeden podtyp H a jeden podtyp N. V súčasnej dobe sú najrozšírenejšie varianty chrípkového vírusu typu A variácie H1N1 a H3N2. Existujú aj ďalšie variácie chrípkového vírusu, a preto sú špecifické chrípkové kmeňové oddiely identifikované štandardizovaným názvoslovím špecifikujúcim typ vírusu, geografickú polohu jeho prvého výskytu, rok izolácie, poradové číslo izolácie a podtypy HA a NA (napríklad A/Moscow/10/99 (H3N2); B/Hongkong/330/2001). Tabuľka 1: Klasifikácia vírusu chrípky Obrazová príloha 3: Neuraminidáza Obrazová príloha 4: Hemaglutinín VSTUP VÍRU DO BUNKY: obrazová príloha 5: Stratégia víru chrípky pri vstupe do bunky Globurálne hlavičky vírového hemaglutinínu sprostredkujú spojenie medzi vírovou časticou a kyselinou sialovou membrány hostiteľskej bunky. Komplex vírus-receptor je endocytovaný. a v kyslom prostredí endosómu sa prostredníctvom PROTEÁZY hemaglutinín rozštiepi na dve časti, z ktorých C koniec jednej z nich má fuzogenné vlastnosti. V kyslom prostredí sa časť s týmito vlastnosťami vysunie na povrch tzv. fuzogenný peptid. ( peptid, ktorý je schopný spojiť obal víru a membránu endosómu ). Takto vybavená vírová častica môže pučením hostiteľskú bunku opustiť ( pomocou neuraminidázy, viz hore ) a šíriť infekciu ďalej. Cieľové miesto hemaglutinínu, ktoré štiepi proteáza, má špecifickú sekvencie, ktorú dokáže rozoznať jedine jedna proteáza - ktorá je v bunkách povrchových vrstiev dýchacieho traktu. Preto vírus nemôže preniknúť hlbšie, pretože bunky hlbších vrstiev neobsahujú tento enzým, tým pádom by nedošlo k odkrytiu fuzogénnej oblasti. Keď sa ale miesto na hemaglutiníne, ktoré je cieľové pre proteázu povrchových buniek zmutuje, dokáže byť rozpoznávané veľkým množstvom proteáz ( aj tými, ktoré sa nachádzajú v hlbších vrstvách ). Takto pozmenené víry môžu teda napadnúť oveľa väčšie množstvo buniek. Pre ilustráciou, takýmto typom je napr. aj H5N1 ( spôsobujúci vtáčiu chrípku ) alebo vírus španielskej chrípky, ktorá si v rokoch 1918 - 1920 vyžiadala okolo 100 miliónov obetí. obrazová príloha 6: Pôsobenie víru v host.bunke Obrazová príloha 7: miesta vstupu vírusu chrípky do tela Figure 1. Sites of influenza entry in the respiratory tract. (A) The anatomical and functional structures of the human airways are shown. Influenza first infects the upper airway and the ciliated cells in the bronchus and bronchioli. Resulting clinical syndromes include tracheitis, bronchitis, bronchiolitis, and bronchopneumonia. The adaptive immune response is initiated in lymph nodes along the airways. (B) The respiratory epithelia is especially equipped to defend from incoming pathogens by a layer of mucus (bronchus), ciliated cells (bronchus and bronchioli), and alveolar macrophages (alveoli). Obrazová príloha 8: Patogenéza chrípky OCHORENIE: Chrípka je vírové ochorenie trvajúce obvykle 7 - 14 dní. Väčšina infikovaných je schopná sa v priebehu tejto doby zotaviť aj bez lekárskej pomoci alebo medikácie. Pre malé deti, starých a ľudí s oslabenou imunitou ( AIDS ) predstavujé ale chrípka vážnu komplikáciu, ktorá môže v najťažších alebo neliečených prípadoch viesť k penumónii až smrti. Vírus chrípky sa prenáša formou kvapôčkovej infekcie z človeka na človeka, väčšinou kýchaním a kašlaním. Niektoré z vdýchnutých vírov primárne infikujú dolné dýchacie cesty a bronchiálny strom, aj keď poškodený môže byť aj nasopharynx. Najčastejšie postihnutými oblasťami sú však nosná sliznica, hrdlo a trachea, zriedkavo pľúca. Neuraminidáza štiepi zbytky N-acetylneuramínovú kyselinu kyseliny sialovej hostiteľských buniek a vytvára z nich tekutý povlak na povrchu, ktorý spolu s mukociliárnym aparatom dýchacích ciest uľahčuje šírenie víru. Infekcia cylindrických buniek na povrchu vyústi do deštrukcie a deskvamácie povrchových buniek. Z toho vyplývajúci edém a infiltrácia mononukleárov do poškodenej oblasti sú lokálnymi príznakmi ( viď dole ). Hlavné symptómy sú ale skôr systémové ako lokálne. Patrí medzi ne: - únava - teplota - bolesti svalov Virémia je ale zriedkavá, preto systémové príznaky nie sú spôsobované priamo vírom. Základnou otázkou v patogenéze chrípky bolo, ako je možné, že infekcia napádajúca primárne respiračný trakt, spôsobí generalizované symptómy. Zistilo sa, že ako v mnohých ďalších prípadoch je za to zodpovedná reakcia špecifickej a nešpecifickej imunity, ktorej výsledkom je produkcia látok, ktoré majú za následok symptomatické prejavy a v neskoršom období prevezmú kontrolu nad infekciou. Najčastejšie produkovanými substanciami počas chrípky sú: IL-1, IL-6 , TNFα, IFN γ , IL - 8 a macrophage inflammatory protein (MIP)-1α. Tieto cytokíny ( nazývané aj endogénne pyrogény ) ktoré sú produkované v závislosti na interakcii exogénneho pyrogénu ( víru chrípky ) s makrofágmi, pôsobia na centrálny nervový systém. V hypothalame sa nachádza oblasť, zvaná Organum vasculosum laminae terminalis, ktorá má redukovanú hematoencefalickú bariéru, ktorá povoľuje prechod cytokínov. Tu sú hlavnými induktormi produkcie prostraglandínov, hlavne PGE2. Ten je zodpovedný za prestavenie set-pointu na vyššiu hladinu. ( set point - teplotný bod v hypothalame, podľa ktorého je regulovaná telesná teplota ). Organizmus registruje prestavenie set pointu a podriadi termoreguláciu novému stavu. Výsledok je vzostup telesnej teploty. Klinická manifestácia: Klasická chrípka je horúčkové ochorenie s náhlym začiatkom, charakterizované viacerými lokálnymi a systémovými príznakmi, ktoré sa ale nemusia u daného jedinca vyskytovať všetky naraz. Patrí medzi ne: - infekcia dýchacieho systému - tracheitis, laryngitis, bronchitis, obstrukčná rhinitis bolesti svalov nechutenstvo bolesti hlavy hnisavé začervenalé hrdlo neproduktívny kašeľ nevoľnosť, malátnosť, zvracanie, bolesti brucha, fotofóbia choroba dosahuje svoj hrot medzi 1. a 4. dňom, potom titer infekčných častíc klesá, spolu s progresívnym ústupom symptómov. Obrazová príloha 9 : Symptómy nekomplikovanej chrípkovej infekcie KOMPLIKÁCIE CHRÍPKY: Zriedkavo môže, u pacientov s oslabeným srdcom alebo pľúcnym ochorením, infekcia napadnúť alveoli a spôsobiť intersticiálnu pneumóniu, niekedy s markantným nahromadením krvi alebo tekutiny. Vírová pneumónia takéhoto priebehu je choroba s vysokou mortalitou. Virémia je vysoká a pôsobenie víru v tele je predĺžené. Najčastejšou komplikáciou je ale bakteriálna superinfekcia, ktorá je umožnená deštruovaným epitelom dýchacích ciest. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=influenza%20virus&rid=mmed.section.2367#2370 Effects on Cell Physiology Research into the pathogenesis of virus infections suggests a close correlation between cellular physiologic responses and the replication of some viruses (Fig. 44-3). In other words, the physiological state of living cells has a significant effect on the outcome of the virus infection, since the host cell provides the synthetic machinery, key regulatory molecules, and precursors for the newly synthesized viral proteins and nucleic acids. The optimal intracellular environment for virus replication develops through events that begin to take place with attachment of virus to the cell membrane. Binding of virus to the cell membrane receptor(s) may be followed by cascades of events that are associated with biochemical, physiological and morphological changes in the cells. The virus receptor is a cell membrane component that participates in virus binding, facilitates viral infection, and is a determinant of virus host range, as well as tissue tropism. Some viruses recognize more than one cellular receptor (e.g., HIV, adenoviruses) and the binding is a multistage process (see Table 44-3). Multiple receptors may act together either to modulate each other's activity or to contribute complementary functions. Other virus-associated alterations in cell physiology are related to insertion of viral proteins or other changes in the cell membrane. One example is the leaky cell membrane that appears after infection with picornaviruses or Sindbis virus; the change in intracellular ion concentrations that results from the leaky membrane may favor translation of the more salt-stable (e.g., Na+ or K+) viral mRNA over cellular, mRNA. These and other effects may be maintained or modified by immediate early and/or early viral gene products (e.g., changes in transcription and protein levels of cell cycle regulatory molecules). Figure 44-3 demonstrates the coordination of cellular physiologic responses with the replication of a herpesvirus (human cytomegalovirus). Effects on Cell Biochemistry Virus binding to the cell membrane in concert with immediate early (e.g., IE proteins of herpesviruses), early non-structural proteins (e.g., E-6, E-7 of HPVs) or virion components (e.g., ICP0, ICP4, VP16 of herpes simplex virus, penton protein of adenoviruses) may mediate a series of biochemical changes that optimize the intracellular milieu for use of cellular synthetic machinery, low molecular weight precursors for productive virus replication or to achieve latency, chronic, slow or transforming infection. For example, studies of transcriptional regulation of viral genes and post-transcriptional modification of gene products (splicing, polyadenylation of RNA) demonstrate that the nature of the basic biochemical processes for virus replication are similar to the mechanisms used to regulate expression of cellular genes. Viruses have sequence motifs in their nucleic acid for binding of known transcriptional regulators of cellular origin. Thus, promoter regions of regulatory and structural proteins for many viruses (Table 44-4) contain contiguous binding sites for a large array of identifiable mammalian cellular transcription factors (e.g., NFκ B, Sp1, CRE/B, AP-1, Oct-1, NF-1). These cellular transcription factors in concert with regulatory viral proteins are involved in activation or repression of viral and cellular genes to develop latent, persistent, transforming virus infections, as well as to produce progeny virus. Most cellular transcription factors must be activated prior to binding to their specific recognition (consensus) sequences. The biochemical events may include phosphorylation, dephosphorylation, disassociation (from inhibitory subunit) and dimerization. These activation processes can be accomplished as a result of the cascade of events initiated by the virus and cell receptor interaction. Events associated with these cascades may include, for example, formation of secondary messengers (phosphatidyl inositols, diacylglycerols, cAMP, cGMP, etc.), activation of protein kinases, and ion (e.g., Ca2+) influxes. To maintain cell activation processes, viruses have evolved unique mechanisms to regulate these cellular processes, adapting their proteins to interact with cellular proteins. Examples include the association of early virus gene products (e.g., E-6, E-7 of papillomaviruses; IE proteins of herpesviruses; SV40 T antigen) with the Rb tumor suppresser protein which results in liberation of the E2F transcription factor that is required for modification (activation/inhibition) of cellular biochemical pathways, for synthesis of viral DNA, or initiation of cellular apoptotic processes (programmed cell death). In some cases the virus directly incorporates cellular biochemical regulatory strategies by triggering the cells to overproduce and excrete regulatory molecules (e.g., transforming growth factors, tumor necrosis factors, interleukins), which may activate in an autocrine fashion cellular biochemical cascades involved in virus (e.g., HIV, herpesviruses, papillomaviruses) replication, maintenance of or reactivation from a latent state, or maintaining a transformed phenotype. On the other hand, these soluble cellular regulatory molecules may inhibit biochemical reactions of immune cells in a paracrine manner to compromise elimination of infected cells. Inhibition of cellular macromolecule synthesis may result from virus infection and provide an advantage for synthesis of virus proteins and nucleic acids in the absence of competing synthesis of cellular products. This inhibition occurs in characteristic ways. In poliovirus or herpes simplex infections, for example, selective inhibition of host protein synthesis occurs prior to the maximal synthesis of viral proteins. In some cases, viral products inhibit both protein and nucleic acid synthesis. Purified adenovirus penton fibers significantly decrease the synthesis of host protein, RNA, and DNA. Total inhibition of host macromolecular synthesis also may occur when excess viral products accumulate in the cell late in the viral replicative cycle. Some picornaviruses specify a protein that causes cell damage independent of the viral proteins that inhibit cell macromolecular synthesis. Cellular mRNA may be degraded. For example, in influenza virus and herpes simplex virus infections, cellular mRNA stops binding with ribosomes to form polyribosomes; only virus-specific mRNA is bound, giving viral mRNAs a selective advantage. Cell DNA synthesis is inhibited in most cytolytic virus infections. This may be achieved by virus-induced apoptosis or by a decrease in cellular protein synthesis. Reoviruses and some herpesviruses may be exceptions in that they cause a decrease in cell DNA synthesis before a substantial decline in cellular protein synthesis occurs. Direct degradation of host DNA is seen in vaccinia virus infections due to a virion-associated DNase. Genotoxic Effects Chromosome damage may be caused directly by the virus particle or indirectly by events occurring during synthesis of new viral macromolecules (RNA, DNA, protein). The chromosome damage (Fig. 44-5) may or may not be faithfully repaired, and in either case, it may or may not be compatible with survival of the infected cell. When the cell survives, the virus genome may persist within the cell, possibly leading to continued instability of cellular genomic material or to altered expression of cellular genes (e.g., cellular oncogenes). Virus-induced genomic instability appears to be associated with accumulation of mutations and related to the process of cell immortalization and oncogenic transformation. Biologic Effects The biologic consequences of virus infection results from the aforementioned biochemical, physiological, structural, morphological and genetic changes. In productive infections virus-induced biological modifications of the cell may be closely related to the efficiency of virus replication or to the recognition of these cells by the immune system. For cells that are persistently infected, the cellular changes caused by the virus could lead to disease (e.g., subacute sclerosing panencephalitis after measles infection), cellular genetic damage (e.g., hepatitis B virus), immortalization (e.g., Epstein-Barr virus), or malignant transformation (e.g., HTLV-1, HTLV-2, hepatitis B virus). The wide variety of these effects of virus infection points to the complex interaction between the viruses and their host cell. Relation of Cellular Effects to Viral Pathogenesis Although most of the events that damage or modify the host cell during lytic infection are difficult to separate from viral replication, the effects are not always linked directly to the production of progeny virions. For example, changes in cell size, shape, and physiologic parameters may occur before progeny virions or even many virus proteins, are produced. These alterations in cell structure and function may be important aspects of the pathogenesis of a number of viral infections (see Ch. 45). For example, through their cellular effects many viruses (e.g., rotaviruses, caliciviruses, Norwalk viruses) induce gastrointestinal symptoms (ranging from mild alteration in absorption of ions to severe watery diarrhea). Cytocidal viral infections (e.g., herpesviruses, togaviruses, flaviviruses, bunyaviruses) of the central nervous system are related to necrosis, inflammation or phagocytosis by supporting cells. Rubella virus infections are associated with demyelination without neural degeneration. The long-term effects of persistent virus infections (see below) may also be related to such progressive diseases as atherosclerosis and demyelination in multiple sclerosis. Zoznam použitých materiálov a obrázkov: 1., www.pubmed.com Medical Microbiology, Samuel Baron, 4th Edition http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=books&doptcmdl=TOCView&term=influenza+virus+AND+mmed%5Bbook%5D 2., http://www.influenzareport.com/ir/pathogen.htm Influenza report ( part Pathogenesis and Immunology ) by Georg Behrens and Matthias Stoll 3., http://sk.wikipedia.org/wiki/Chr%C3%ADpka