Влияние вирусов на хромосомный аппарат клетки

При заражении вирусами клеток возникают изменения хромосом по крайней мере трех видов: отдельные разрывы, пульверизация хромосом, нару­шение правильной ориентации клеточного веретена.

Известны два способа образования патологических изменений в клетке, зараженной вирусом. По первому из них цитопатогенное действие может вызывать тот или иной структурный компонент инфи­цирующего вириона; при этом совершенно не обязательно, чтобы геном вируса проник в клетку. Такой способ действия вирусов называют цитопатогенным действием извне.

Если же действие вируса связано с попаданием вирусного генома в пораженную клетку и образованием некоторых продуктов, которые и являются первой причиной развивающейся патологии, то такое действие называют цитопатогенным действием изнутри.

Примером цитопатогенного действия извне является лизис извне — разрушение бактериальной клетки под влиянием бактериофага. Он может происходить и при обработке клеток тенями фагов, лишенными ДНК. При большой множественности заражения повреждается значи­тельная доля клеточной поверхности и быстрое восстановление невоз­можно, из клетки выходят многие ферменты и другие жизненно важные компоненты. Считают, что в механизме возникновения лизиса извне какую-то poль играет лизоцим, находящийся в отростке фаговой час­тицы.

Некоторые вирусы, имеющие наружную липопротеиновую мем­брану, на ранних стадиях взаимодействия с клеткой индуцируют образование симпластов, или поликариоцитов, — слияние клеток в комплексы, содержащие два или несколько ядер. Симпластообразование — результат слияния, при котором происходит образование многоядерных клеток путем обобществления цитоплазмы клеток-соседей. Возникаю­щие поликарионы могут содержать до 100 ядер. Для образования поликарионов требуется довольно большая множественность заражения (около 1000 вирионов на клетку), определенный солевой состав среды, в частности обязательное присутствие Са⁺⁺, и тепло. Интенсивность слияния зависит и от физиологического состояния клеток.

Описано два вида слияния: извне и изнутри. Для слияния извне не обязательна интактность (неповрежденность) вирусных частиц, так как активны и неинфекционные частицы, полученные путем обра­ботки вируса ультразвуком или УФ-лучами. Более того, слияние извне могут индуцировать отдельные компоненты вируса. Для слияния извне не требуется клеточного синтеза. Симпласт образуется при использо­вании большой заражающей дозы, например свыше 1000 вирусных частиц на клетку. Считают, что образование симпластов происходит в результате повреждения клеточных мембран при взаимодействии с липопротеидными оболочками вириона.

Для слияния изнутри необходимы заражение инфекционным вирусом, более длительная инкубация зараженных клеток, синтезы РНК и белков зараженных клеток при относительно низкой множест­венности заражения. Слияние извне индуцируется материалом зара­жающего вируса, а слияние изнутри — продуктами репликации вируса в клетке. Оба вида слияния существенно зависят от вида клеток и штамма- вируса.

Образование симпластов происходит в несколько стадий (рис. 39). Сначала вирус вызывает агглютинацию клеток, образуя как бы мостик между двумя клеточными мембранами. Затем мембраны двух соседних клеток, расположенных вблизи вирионов, приходят в тесный контакт друг с другом. Далее (при наличии оптимальных условий) клеточные мембраны разрушаются в том месте, где они контактируют с вирионом. В результате образуется сообщение между двумя соседними клетками. Вблизи разорвавшегося отверстия разорванные мембраны соседних клеток соединяются между собой, образуя цитоплазматические мостики между клетками. Эти мостики расширяются, и, наконец, соседние клетки полностью сливаются.

Пример. Под влиянием вирусной инфекции in vitro могут сливаться не только одинаковые, но и разные клетки одного и того же вида, а также клетки разных видов и даже классов животных. Образовавшиеся при этом «гибридные» клетки получили название гетерокарионов. Поскольку последние могут быть жизнеспособными в течение длительного вре­мени, их используют для разнообразных цитологических, биохими­ческих и генетических исследований.

Помимо симпластов, вирусы могут индуцировать в зараженных клет­ках образование включений. Вирусные включения пред­ставляют собой видимые под микроскопом массы, содержащие скопле­ния либо вирусных частиц (вирусы группы оспы), либо предшественни­ков вируса (белков или нуклеиновых кислот), либо измененных клеточ­ных компонентов. В зависимости от состава эти массы могут окраши­ваться разными красителями. Вирусные включения имеют разнообразную, но характерную для данного вируса локализацию в клетке. Они могут являться важным, а иногда единственным призна­ком вирусной инфекции.

Таким образом, патологические нарушения структуры и функции инфицированной клетки могут быть весьма разнообразны. В развитии клеточных повреждений на поздних стадиях инфекции играют роль не только вирусспецифические, но и клеточные белки — ферменты. Так, в результате повреждения мембран из лизосом клетки могут выходить в цитоплазму такие гидролитические ферменты, как ДНК-аза, РНК-аза, фосфатаза, протеазы и др.

Со смертью клетки прекращается и репродукция вируса, однако вирусы, не обладающие цитопатогенным действием, могут репродуци­роваться без гибели клетки, т. е. ЦПД — необязательная предпосылка продуктивного взаимодействия вируса и клетки.

Имеется и другой тип повреждений наружных мембран клеток при парамиксовирусной инфекции; он состоит в нарушении проницаемости их для разных веществ. В зараженных виру­сом клетках могут наблюдаться и защитные реакции, направленные на борьбу с инфекционным началом. Наиболее важной реакцией является образование интерферона, добавление которого к незаражен­ным клеткам предотвращает развитие инфекционного процесса.

Таким образом, варианты ответов клетки-хозяина на вирусную инфекцию разнообразны. Для некоторых систем вирус-клетка харак­терны цитопатогенное действие и гибель зараженных клеток. В других системах клетки никак внешне не реагируют на инфекцию: они сохра­няют морфологию, биохимическую характеристику и способность делиться. Между тем и такое состояние сопровождается продукцией инфекционного потомства или его отдельных компонентов. В некоторых случаях заражение парамиксовирусами приводит к усилению клеточ­ной активности.

ГЕНЕТИКА ВИРУСОВ

В соматических клетках каждого биологического вида имеется строго опреде­ленный набор хромосом. Каждая хромосома является парной. Набор хромосом двой­ной (диплоидный), а в зрелых половых клетках единичный (гаплоидный). При ми­тозе происходит удвоение хромосом и равное распределение их между клетками.