Quiz o wirusach i HIV

Wirusologia - Podstawowe pojęcia

• Wirusy to bezwzględne pasożyty wewnątrzkomórkowe, składające się z kwasu nukleinowego i białkowego kapsydu; brakują im własnych genów związanych z metabolizmem energetycznym
• Wirusy nie są zdolne do samodzielnej syntezy białek, wykorzystują mechanizmy energetyczne gospodarza
• Cząsteczki wirusów są najczęściej występującymi na świecie cząstkami biologicznymi, szacuje się ich liczbę na około 4,81 x 10³¹ (głównie bakteriofagi)
• Wirosfera to zbiorcze pojęcie opisujące rozprzestrzenianie się wirusów

Rodzaje kwasów nukleinowych

• dsDNA - DNA dwuniciowy
• ssdNA - DNA jednoniciowy
• dsRNA - RNA dwuniciowy
• ssRNA - RNA jednoniciowy
  • (+)ssRNA
  • (-)ssRNA

Budowa wirionu

• Wirion to cząstka pozakomórkowa wirusa, składająca się z kwasu nukleinowego i kapsydu
• Budowa kapsydu:
  • kubiczny (ikosahedralny - dwudziestościenny)
  • helikalny (spiralny, nitkowaty)
• Złożony: obecność lub brak osłonki
  • wirus osłonkowy (otoczkowy)
• Osłonka wirusa złożona z błony komórkowej gospodarza i białek wirusa, ułatwia adsorpcję do powierzchni komórki gospodarza i ułatwia inaktywację

Kapsyd

• Składa się z kapsomerów
• Białka budujące kapsomer kodowane są przez wirusa
• Struktura dwudziestościenna lub helikalna
• Zdolność samoskładania
• Opłaszczanie kwasu nukleinowego

Wielkość wirionów

• Pikornawirusy - od 25 nm
• Poxwirusy - do 350 nm
• Wirus afrykańskiego pomoru świń (ASFV) - 175-215 nm
• Wirusy - cząstki infekcyjne

Zakres gospodarza

• Wąski: wirusy ludzkie, ospę prawdziwą, polio, odry, cytomegalię
• Szeroki: wirusy grypy typu A, wirus kleszczowego zapalenia mózgu, wirus żółtej gorączki

Adsorpcja do receptorów i wniknięcie do komórki

• wirion wiąże się do receptorów na błonie komórkowej gospodarza
• wirus otoczkowy fuzuje z błoną komórkową gospodarza
• wirion jest transportowany do środka komórki

Drogi rozprzestrzeniania się wirusów

• Płyny ustrojowe (krew)
• Wydzieliny (ślina, sperma)
• Wydaliny (kał, mocz)
• Zanieczyszczona woda i gleba
• Droga kropelkowa

Funkcje kapsydu

• Ochrona kwasu nukleinowego
• Rozpoznanie receptorów na powierzchni komórki
• Transport w komórce do miejsca namnażania (niektóre wirusy)
• Udział w uwolnieniu cząstek potomnych (interakcja z błoną komórkową gospodarza)
• Dodatkowe elementy obecne w kapsydzie (peplomery, wirus grypy - hemaglutynina i neuraminidaza)
• Enzymy (polimeraza RNA, odwrotna transkryptaza)
• Czynniki transkrypcyjne

Cykl replikacyjny wirusów DNA i ssRNA

• Proces syntezy białek wczesnych i późnych
• Replikacja wirusa DNA
• Transkrypcja genów wczesnych i późnych
• Złożenie nukleo kapsydów
• Synteza białek wczesnych i późnych
• Replikacja genomu wirusa

Podział wirusów - praktyczna klasyfikacja

• Wirusy układu oddechowego (rhino), koronawirusy, wirusy grypy, paragrypy, wirus RSV, adenowirusy
• Wirusy przewodu pokarmowego (rotawirusy, norowirusy, adenowirusy)
• Wirusy hepatotropowe (HAV, HBV, HCV, HDV, HEV, HGV)

Herpeswirusy

• Rodzina Herpesviridae
• Genom dsDNA, liniowy, 125-240 kpz
• Kapsyd ikozaedralny, z osłonką
• Zakażają ludzi.
• Człowiek jest jedynym gospodarzem
• Wirusy opryszczki pospolitej (HSV-1, HSV-2)
• Wirus ospy wietrznej i półpaśca (VZV)
• Wirus cytomegalii (CMV)
• Wirus Epsteina-Barr (EBV)
• Herpeswirus typ 8

Wirus ospy wietrznej i półpaśca (VZV)

• Zakażenie drogą kropelkową
• Wirus niezwykle zakaźny, występuje na całym świecie (90% populacji posiada przeciwciała)
• Zakażenie rozpoczyna się w układzie oddechowym
• Wirus dociera do skóry, powstają charakterystyczne pęcherzyki
• Ospa wietrzna - choroba wieku dziecięcego (lekki przebieg).
• Półpasiec - nawrót zakażenia (niebezpieczny dla osób powyżej 65. roku życia)

Wirus Epsteina-Barr (EBV)

• Wirus przenosi się przez bliski kontakt, kontakty seksualne, drogą kropelkową,
• Występuje na całym świecie, 90% ludzi ma przeciwciała
• Dzieci przechodzą zakażenie bezobjawowo.
• Infekcja w późniejszym wieku może mieć cięższy przebieg.
• Infekcje limfocytów B w fazie latencji.
• Aktywność limfocytów T.
• Transformacja nowotworowa: chłoniak Burkitta, rak jamy nosowo-gardzielowej.

Wirus cytomegalii (CMV)

• Jedynym gospodarzem i źródłem wirusa jest człowiek
• 80% ludzi ma przeciwciała
• Największe wśród herpeswirusów (genom - 236 kpz)
• Drogi przeniesienia (kontakty seksualne, transfuzje, przeszczepy tkanek)
• Infekcja przebiega lekko lub bezobjawowo
• Latentna postać wirusa utrzymuje się w wielu typach komórek
• Może dochodzić do zakażenia wewnątrzmacicznego płodu (wad rozwojowych)

Pospolite wirusowe infekcje układu oddechowego

• Rinowirusy
• Adenowirusy
• Koronawirusy (SARS-CoV-2)
• Wirusy grupy A i B RSV
• Wirusy paragrypy

Ortomyksowirusy

• Rodzina Orthomyxoviridae
• Genom (-)ssRNA, segmentowany – 6-8 segmentów
• Wielkość 10000-14600 nt
• Kapsyd kulisty lub nitkowaty, z osłonką zawierającą wirusowe białka hemaglutoininy i neuraminidazy
• Uważa się, że człowiek jest głównym gospodarzem wirusów grypy typów B i C.
• Najgroźniejszym patogenem jest wirus grypy typu A.
• Jest wrażliwy na detergenty, kwasy i wysychanie.
• Najlepiej przeżywa w chłodnej, wilgotnej atmosferze (ciepłe zimy)
• Rodzaje: wirus grypy A, wirus grypy B i wirus grypy C

Wirus grypy

• Genomy wirusów typu A i B składają się z 8 segmentów
• Każdy segment niesie jeden gen polipeptydów
• Segmenty M i S dają po dwa polipeptydy
• Kapsyd związany z kompleksem białkowym zawierającym replikazę - RdRp, polimeraza RNA
• Replikacja przebiega w jądrze komórkowym
• Transkrypcja odbywa się w jądrze komórkowym
• Wirusowy kompleks RdRp wiąże się z mRNA komórkowym
• Odcina 5’ koniec transkryptu (cap snatching process).
• Sekwencja RNA z cap jest starterem do replikacji nici (+)
• Synteza kończy się sekwencją poli (A)
• Powstaje wirusowy mRNA rozpoznawany przez rybosomy komórki gospodarza
• Wirusy typu A, B i C różnią się stopniem zamienności neuraminidazy (N) i hemagluteniny (H).

Koronawirusy

• Genom (+)ssRNA, wielkość do 26-32000 nt, największe wirusy RNA
• Kapsyd helikalny, z osłonką
• Wirus SARS (ostre, ciężkie zapalenie płuc) (SARS-CoV-1) - w latach 2002-04 roku, w Chinach i Hongkongu, około 8098 zachorowań i 774 zgonów
• Wirus MERS (ciężki zespół oddechowy) (MERS-CoV) – pojawił się w 2012 roku na Bliskim Wschodzie.
• Wirus SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Powoduje infekcje górnych dróg oddechowych

Zakażenia SARS-CoV-2

• Pierwsze zachorowania w grudniu 2019 r. w Wuhan (Chiny)
• Związane z targowiskiem miejskim
• Rezerwuarem wirusa są nietoperze, mógł zarażać inne zwierzęta (łuskowce, węże)
• Spowodował pandemię w latach 2019-21 i lock-down w wielu krajach świata
• U 80% zarażonych infekcja przebiega bezobjawowo lub lekko
• Odporność po przechorowaniu jest krótkotrwała (kilka miesięcy)
• Opracowano szczepionki RNA i wektorowe

Paramksyowirusy

• Genom (-)ssRNA
• Kapsyd o zmiennej morfologii z osłonką
• Polimeraza RNA zależna od RNA i fosfoproteina
• Białko fuzyjne
• Droga przenoszenia - kropelkowa
• Szeroki zakres gospodarza (ludzie, psy, koty, bydło, foki, delfiny, ptaki)
• Wirusy zakażające człowieka: odry, świnka, RSV (呼吸器合胞病毒)

Pikornawirusy

• Genom (+)ssRNA, 8000 nt
• Kapsyd kubiczny (ikozahedralny), bez osłonki
• Średnica 25-30nm
• Gospodarz: ssaki, ptaki
• Wśród ludzkich wirusów: rinowirusy, enterowirusy (wirusy polio, Coxsackie).
• Absorbcja do receptora, Kapsyd pozostaje na zewnątrz komóki, Genom funkcjonuje jako mRNA, w replikacji powstaje (-)ssRNA, Białko VPg funkcjonuje jako starter do syntezy RNA, Replikacja do (+) ssRNA, Białka VP0, VP1 i VP3 tworzą protokapsyd, Pakowanie RNA do kapsydu, uwolnienie wirionów - liza komórki

Enterowirusy (np. wirusy polio)

• Tropizm do nabłonka przewodu pokarmowego,
• Zakażenia drogą fekalno-oralną,
• Wirus jest bardzo trwały,
• Wirusy namnażają się w jelitach i atakują układ nerwowy
• 95% zakażeń przebiega bezobjawowo
• 1-2% - zapalenie opon mózgowych, niedowłady, zapalenia mózgu
• Szczepionki

Poliomyelitis (polio)

• Polio - nagminne porażenie dziecięce
• Znaktywowana (wg Salka) - IPV
• Żywą (wg Sabiny) - OPV
• Szczepienia na dużą skalę w latach 60 –tych XX wieku
• Program WHO

Wirus zapalenia wątroby typu A

• Namnaża się tylko w ludzkich hepatocytach
• Wywołuje „żółtaczkę pokarmową”
• Przenoszenie drogą fekalno-oralną (brudne ręce, zanieczyszczona woda i żywność)
• Słabo wrażliwy na detergenty i część środków dezynfekcyjnych
• Dostępna skuteczna szczepionka

Wirusowe zapalenia wątroby typu B

• Rodzina Hepadnaviridae
• Genom – DNA częściowo dwuniciowy, kolisty, 3,2 kpz
• w kapsydzie DNA w postaci luźno –kolistej RC
• kompletna nić (-) i niekompletna nić (+),
• Kapsyd ikozahedralny, z osłonką
• Gospodarzem jest wyłącznie człowiek
• Powstają transkrypty mRNA genów kodujących białko płaszcza, odwrotną transkrytazę, białko X
• mRNA całogenomowy
• Replikacja genomu, dzięki aktywności wirusowej odwrotnej transkryptazy
• Uwolnienie wirionów bez lizy komórki
• Genom wirusa może pozostawać w komórkach w postaci episomalnej

Wirus zapalenia wątroby typu D

• Genom (-)ssRNA, kolisty, 1700 nt
• Wykorzystuje kapsyd HBV i białka HBV do replikacji
• „Wirusowy pasożyt”
• Choroba po jednoczesnym zakażeniu HBV i HDV lub gdy nosiciele HBV zostaną zakażeni przez HDV
• Może zaostrzyć objawy wywołane HBV
• W postaci piorunującej – śmiertelność około 80 %
• 5-10% nosicieli HBV jest zakażona HDV
• Przenosi się typimi drogami co HBV

Wirus zapalenia wątroby typu C

• Rodzina Flaviviridae
• Genom (+)ss RNA, 9000 nt
• Kapsyd kubiczny (ikozahedralny), z osłonką
• Wykazuje dużą zmienność antygenową (30-35% na poziomie sekwencji nukleotydów)
• Opisany dopiero w 1989 r.
• Opracowano test diagnostyczny
• Drogi przenoszenia analogiczne jak HBV (rzadziej kontakty seksualne, częściej parenteralnie)

HIV (wirus ludzkiego niedoboru odporności)

• Rodzina Retroviridae
• Genom (+) ssRNA, dwie kopie, 9000 nt
• Kapsyd kulisty (nietypowy), z osłonką
• Łatwe do inaktywacji, słabo infekcyjne
• Przekazywany parentaralnie, kontakty seksualne i okołoporodowo
• HIV-1 – zasięg ogólnoświatowy
• HIV-2 – występuje w Afryce zachodniej

AIDS (nabyte upośledzenie odporności)

• Przyłączanie do receptorów (koreceptor)
• Odwrotna transkrypcja genomu w cytoplazmie
• Włączenie DNA wirusa do genomu gospodarza (prowirus)
• Synteza RNA (mRNA i RNA genomowego wirusa)
• Powstawanie i dojrzewanie wirionów (aktywacja proteaz)

Terapia HIV

• Inhibitory przyłączania do komóki - nowe leki
• Inhibitory odwrotnej transkryptazy (nukleotydowe i nienukleotyodowe)
• Inhibitory integrazy - nowe leki
• Inhibitory proteaz
• Terapia ART (antiretroviral therapy) – terapia wieloskładnikowa

Ten quiz sprawdzi Twoją wiedzę na temat wirusów, zwłaszcza wirusa HIV. Odpowiedz na pytania dotyczące przyczyn epidemii AIDS, objawów zakażeń oraz terapii. Dowiedz się także więcej o wirusach należących do rodziny Herpesviridae i innych wirusach.