Poliovírus - biológia

A Poliovirus egy vírus a Picornaviridae, ami az emberekben gyermekbénulás vagy poliomyelitis okoz. Ez egy nagyon egyszerű vírus, boríték nélkül, egyszálú plusz RNS genommal. Csak az embereknél fordul elő; A poliovírus oltással történő felszámolása az Egészségügyi Világszervezet célja.

Felfedezés és történelem

Noha a poliomyelitis régóta ismert betegség volt, csak Ivar Wickman svéd orvos 20. század elején végzett tanulmányait követően vált általánosan elfogadottá, hogy kontakt által közvetített fertőző betegségről van szó. Karl Landsteinert és Erwin Poppert tartják a gyermekbénulás vírusának felfedezőinek; 1908-ban sikerült a kórokozót két majomnak továbbítaniuk egy bakteriológiailag steril gerincvelő-kivonat beadásával egy fiútól, aki poliomyelitisben halt meg; mindkét állat megbetegedett. [1]

Charles Armstrongnak az 1930-as években sikerült a vírust átterjesztenie pamut patkányokra. John F. Enders, Frederick Chapman Robbins és Thomas Huckle Weller képes volt szaporítani a vírust a sejtkultúrákban 1949-ben; ezért megkapták az 1954-es fiziológiai vagy orvosi Nobel-díjat. 1955-ben jóváhagyták a Jonas Salk által kifejlesztett inaktivált gyermekbénulás elleni oltást, majd néhány évvel később Albert Sabin orális polio vakcinát követett.

A vírus felépítése

morfológia

A körülbelül kerek vírusrészecske átmérője 28-30 nanométer. 1985-ben kristályszerkezet-analízissel sikerült megoldani a teljes poliovírus részecske háromdimenziós szerkezetét. [2] Minden virion tartalmazza az egyszálú RNS genom egy példányát, amely ikozaéderes kapszidba van zárva. A kapszid a négy kapszid fehérje VP1, VP2, VP3 és VP4 mindegyikének 60 példányából áll. A vírusnak nincs héja.

Ennek a szerkezetnek köszönhetően a poliovírus környezetileg stabil vírus, amely ellenáll számos fertőtlenítőszernek, például 70 százalékos etanolnak, izopropanolnak és kvaterner ammóniumvegyületeknek. A vírust sok detergens vagy sav, például gyomorsav alig inaktiválja.

Genom és vírus fehérjék

Albert Sabin

A vírusgenomot először 1981-ben klónozták és szekvenálták. Az 1-es típusú 7440 nukleotid RNS-je, amelynek 5'-végéhez egy vírusfehérje (VPg) kötődik, egy hosszú, 5'-os nem transzlált régióból (5'NTR) áll, amelyet egyetlen nyitott leolvasási keret követ, egy 220 kDa poliproteint és egy rövid 3'-nem-transzlált régiót (3'-NTR) kódol egy poli (A) farokkal. Az 5'-nem lefordított területen az RNS tartalmaz egy belső riboszomális belépési pontot (IRES), ami döntő fontosságú az RNS transzlációjának a gazdasejtben. Az IRES-ben mutációk az orális polio vakcinákban alkalmazott poliovírusok gyengülésének molekuláris okai.

A 220 kDa poliproteint a virális peptidázok három fehérjére, P1, P2 és P3 bontják fel; a P1 fehérje tovább bomlik a VP1-VP4 szerkezeti fehérjékké, amelyekből az új vírusrészecskék kapszidja összeáll. A P2 és P3 fehérjék olyan nem strukturális fehérjéket eredményeznek, amelyek szerepet játszanak a vírus replikációjában. A 2A pro és a 3C pro, valamint a 3CD pro fehérjék olyan peptidázok, amelyek lebontják a vírus poliproteint, míg a 2BC, 2C és 3AB fehérjék membrán komplexet képeznek, amely a vírus replikációjához szükséges. A 3B VPg kötődik a vírusos RNS 5'-végéhez, és fontos az RNS replikációjának megindításához. Végül a 3D pol egy RNS-függő RNS-polimeráz, amely szintetizálja a vírusos RNS-t. [3]

Replikáció

A poliovírus szaporodik a gazdasejt citoplazmájában. A sejtbe jutáshoz a vírusnak specifikus receptorra, a CD155 fehérjére van szüksége. Ezután a vírus átviheti RNS-jét a sejtbe, ahol azonnal átalakul a poliproteinné. A poliprotein proteolitikusan képes lebontani egyedi szerkezeti és funkcionális fehérjékké. Az RNS-t nemcsak lefordítják, hanem replikálják is. Ez utóbbi a vírusos RNS-függő RNS polimeráz 3D pol révén történik, amely az eredeti plusz-RNS-t mínusz-RNS-vé alakítja, és ebből azonnal új plusz-RNS-t generál. Az RNS-t végül a strukturális fehérjékkel csomagolva új viriont képeznek; végül a gazdasejt elpusztul, és a vírusok felszabadulnak.

Szisztematika

A poliovírus a vírusok nemzetségébe tartozik Enterovírus; ez a család része Picornaviridae. A poliovírusban három szerotípust különböztetnek meg.

  • család Picornaviridae
    • nemzetség Enterovírus
      • faj Poliovirus
        • 1. szerotípus ("Mahoney" vagy "Brunhilde" típus): ez a típus a leggyakoribb, és súlyos betegségeket is okozhat.
        • 2. szerotípus ("Lansing" típus): ez a típus meglehetősen enyhe progressziókat okoz.
        • 3. szerotípus ("Leon" típus): ez a típus meglehetősen ritkán fordul elő, de általában súlyos lefolyást okoz.

A három szerotípus szerkezetileg főleg a kapszid fehérjékben különbözik egymástól. A poliovírusok és a humán enterovírus C (HEV-C) teljes genomszekvenciájának összehasonlítása azt mutatta, hogy a poliovírusok és a HEV-C vírusok genomszerkezetében nagyon hasonlóak. A kapszid régión kívül a poliovírusok hasonlóak a HEV-C vírusokhoz, mint egymáshoz. Ezért javasolták a fajt Poliovirus elhagyja és a három szerotípust a fajba Humán enterovírus C osztályozza. [4] Erről még nem döntöttek.

Diffúzió, átvitel és specifitás

terjesztés

Eredetileg a vírus világszerte terjedt el; A trópusokon a járványok egész évben jelentkeztek, a mérsékelt szélességi fokokon, különösen nyáron. Az endemikus területeken a vírus többek között a szennyvízben is kimutatható; a környezetben több hétig képesnek kell lennie a szaporodásra. Az egyetlen természetes gazda és így az egyetlen ismert víztározó az emberek. Ezért az oltás lehetségesnek tűnik; ezt a 2-es típusú poliovírussal már sikerült elérni. 2007-ben világszerte 1310 vad poliovírus-megbetegedés fordult elő, 2008-ban a vírus csak Nigériában, Indiában, Pakisztánban és Afganisztánban honos. [5] [6]

Átvitel és sajátosság

A vírust kenetfertőzés okozza (széklet-orális) és tárgyakon keresztül is továbbítják. A poliovírus tropizmusa emberekre és néhány más főemlősre korlátozódik. Különböző majmok kísérletileg megfertőződhetnek a vírus közvetlen befecskendezésével a gerincvelőbe vagy az agyba. Az emberhez hasonlóan csak csimpánzok és régi világ majmok fertőződhetnek meg szájon át. Mivel a vírushoz specifikus receptorra, a CD155 fehérjére van szükség a gazdasejtekben a fertőzéshez, egy szervezet fertőzése lényegében attól függ, hogy a vírus képes-e a gazdaszervezetben kötődni a receptorhoz. A poliovírus az emberek, a csimpánzok és az óvilági majmok CD155-éhez kötődik, de csak részben az újvilági majmok CD155-éhez kötődik. [7] A CD155 receptorhoz való kötődést követően a vírus felszívódik a sejtbe, ahol szaporodhat. A sejten belüli szaporodási mechanizmusok kevésbé gazdaszervezet-specifikusak, mint a felvételi mechanizmusok. A CD155 receptor monociták, makrofágok, T limfociták és idegsejtek sejtfelszínén helyezkedik el. A nyirokszövetek, például a bélben lévő Peyer-plakkok, az első vírusreplikáció helye.

Betegség, detektálás és oltások

betegség

Miután a vírust szájon át elfogyasztották és szaporodtak az orrgaratban és az emésztőrendszerben, virémia lép fel, amelyben a vírus a véráramon keresztül terjed. A legtöbb esetben ez tünetek nélkül történik; influenzaszerű tünetek csak a fertőzöttek 4-8% -ánál fordulnak elő.

Csak ritkán, a fertőzések körülbelül 1% -ában támadnak a vírusok az idegsejtekre is, lehetőleg a gerincvelő elülső szarvsejtjeire, amelyek fontosak az izmok számára. Ez aztán a gyermekbénulás klinikai képéhez vezet.

bizonyíték

A vírus kimutatható székletmintákból, torkotamponokból és szükség esetén a CSF-ből. A klasszikus virológiai kimutatással az előállított anyagot sejttenyészeteken inkubálják, és a vírus azonosságát specifikus antiszérummal végzett semlegesítési teszttel határozzák meg. Azt mondják, hogy a vírus székletmintákból történő izolálása 80% -ban sikeres a betegség első 14 napjában. [8] Ez a módszer azonban összetett. Ezért használják manapság a reverz transzkriptáz-polimeráz láncreakciót, amellyel a vírusos RNS közvetlenül kimutatható a klinikai anyagban. Néha a vírusgenom egyes részeit akár szekvenálják is annak érdekében, hogy szekvencia-összehasonlításon keresztül kapcsolatokat teremtsenek a különböző betegek között, és hogy megértsék a fertőzés útját. A vírus elleni antitestek kimutatása a beteg szérumában is elvégezhető.

A poliovírus igazolásáról a német fertőzésvédelmi törvény szerint be kell jelenteni.

Védőoltások

Két különböző gyermekbénulás elleni oltás létezik. Jonas E. Salk szerint az inaktivált poliovakcina (IPV) elhalt vakcina, amelyet intramuszkulárisan injektálnak. A vakcina formaldehiddel inaktivált vírusrészecskéket tartalmaz, háromféle sejtkultúrán tenyésztve. Ez a vakcina jó védelmet nyújt a betegség ellen; ennek az oltásnak az a meghatározó előnye, hogy a poliomyelitis oltása kizárt. Az inaktivált gyermekbénulás elleni oltást az USA-ban 1955-ben hagyták jóvá, és az ottani betegségek számának gyors csökkenéséhez vezetett.

Albert Sabin szájon át történő oltásra szánt orális poliovakzin (OPV) élő vakcina, és háromféle úgynevezett legyengített vírus keverékéből áll, amelyek még képesek reprodukcióra, de már nem okoznak betegséget. Ennek az oltóanyagnak az az előnye, hogy könnyen használható, amellett, hogy immunitást is létrehoz a gyomor-bél traktusban, ami nemcsak megakadályozza a betegséget, hanem megakadályozza a vírus átterjedését is. Németországban ezt a vakcinát már nem használják, mert a poliomyelitis oltása nem zárható ki teljesen. Mivel Németországban felszámolták a poliovírust, ez elfogadhatatlan kockázatot jelentene.