Rokkovirukset: ihmisen isorokkovirus

Poxviridae-heimoon (engl. pox - isorokko + virukset) kuuluu kaksi alaheimoa: Chordopoxvirinae, johon kuuluvat selkärankaisten rokkovirukset, ja Entomopoxvirinae, joka yhdistää hyönteisrokkovirukset. Selkärankaisten rokkovirusten alaheimoon puolestaan kuuluu 6 itsenäistä sukua ja useita luokittelemattomia viruksia. Kunkin suvun edustajilla on yhteisiä antigeenejä ja ne kykenevät geneettiseen rekombinaatioon. Suvut eroavat toisistaan DNA:n prosentuaalisen pitoisuuden ja ominaisuuksien, virionin ulkokalvon säikeisten rakenteiden sijainnin ja muodon, eetterinkestävyyden, hemagglutinaatio-ominaisuuksien ja muiden ominaisuuksien suhteen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Rakenne Rokkovirukset: ihmisen isorokkovirus

Orthopoxvirus-suvun edustajia ovat isorokko-, apinarokko- ja lehmärokkovirukset. Isorokkovirus aiheuttaa erityisen vaarallisen ihmisinfektion, joka saatiin hävitettyä maailman yhteisön ponnisteluilla 1970-luvun puolivälissä. Apinarokkovirus ei ole patogeeninen vain kädellisille: ihmisillä on kuvattu tapauksia, jotka muistuttavat taudinkulkuaan isorokkoa. Tämän vuoksi on hyödyllistä saada yleinen käsitys isorokon mikrobiologiasta.

Orthopoxvirus-suvun tutkituin jäsen on lehmänrokkovirus, joka on peräisin joko lehmän- tai isorokosta. Se on sopeutunut ihmisiin ja sitä käytettiin pitkään ensimmäisenä elävänä virusrokotteena.

Isorokkovirus ja muut tämän suvun edustajat ovat kaikista tunnetuista eläinviruksista suurimpia. Se on yksi järjestäytyneimmistä eläinviruksista, ja sen rakenne lähentelee joissakin rakenteissa bakteereja. Virioni on tiilenmuotoinen, kulmiltaan hieman pyöristetty ja kooltaan 250–450 nm. Se koostuu selvästi erottuvasta ytimestä (nukleoidista tai ydin), joka sisältää genomisen kaksijuosteisen lineaarisen DNA-molekyylin, jonka molekyylipaino on 130–200 MDa ja joka on liittynyt proteiineihin. Nukleoidin molemmin puolin on soikeita rakenteita, joita kutsutaan proteiinirunkoiksi. Ydintä ja sivurunkoja ympäröi selvästi erottuva pintakalvo, jolla on ominainen uurteinen rakenne. Ytimen seinämä koostuu 5 nm paksuisesta sisäisestä sileästä kalvosta ja ulkokerroksesta, joka koostuu säännöllisesti järjestetyistä lieriömäisistä alayksiköistä. Viruksen kemiallinen koostumus on samanlainen kuin bakteerien: se sisältää paitsi proteiinia ja DNA:ta, myös neutraaleja rasvoja, fosfolipidejä ja hiilihydraatteja.

Rokkovirukset ovat ainoat DNA:ta sisältävät virukset, jotka replikoituvat isäntäsolun sytoplasmassa. Viruksen lisääntymissykli koostuu seuraavista päävaiheista. Herkän solun pinnalle adsorboitumisen jälkeen virus tunkeutuu sytoplasmaan reseptorivälitteisen endosytoosin avulla, ja sitten tapahtuu kaksivaiheinen virionin "riisuminen": ensin solun proteaasit tuhoavat ulkokalvon, tapahtuu osittainen transkriptio ja varhaisten mRNA:iden synteesi, jotka koodaavat jatkoirtisaantumisesta vastaavan proteiinin synteesiä. Samanaikaisesti tapahtuu vDNA:n replikaatio. DNA:n tytärkopiot transkriptoidaan, myöhäiset mRNA:t syntetisoidaan. Sitten tapahtuu translaatio ja syntetisoidaan noin 80 virusspesifistä proteiinia, joiden molekyylipaino on 8-240 kDa. Jotkut niistä (noin 30) ovat rakenneproteiineja, loput ovat entsyymejä ja liukoisia antigeenejä. Rokkovirusten lisääntymisen piirre on niiden solurakenteiden modifikaatio, jotka muuttuvat erikoistuneiksi "tehtaiksi", joissa uudet viruspartikkelit kypsyvät vähitellen. Kypsät virusjälkeläiset poistuvat solusta joko sen hajoamisen aikana tai silmuuntumalla. Isorokkovirusten lisääntymissykli kestää noin 6-7 tuntia.

Isorokkoviruksella on hemagglutinoivia ominaisuuksia; hemagglutiniini koostuu kolmesta glykoproteiinista. Tärkeimmät antigeenit ovat: koko perheelle yhteinen NP-nukleoproteiini; lämpölabiili (L) ja lämpöstabiili (C) sekä liukoiset antigeenit.

Rokkovirukset kestävät kuivausta (erityisesti patologisessa materiaalissa) useita kuukausia huoneenlämmössä, ovat vastustuskykyisiä eetterille, inaktivoituvat 50-prosenttisessa etanolissa huoneenlämmössä yhden tunnin kuluessa ja säilyvät 50-prosenttisessa glyserolissa 4 °C:ssa useita vuosia. Ne kestävät useimpia desinfiointiaineita: 1-prosenttinen fenoli tai 2-prosenttinen formaldehydi huoneenlämmössä inaktivoi ne vain 24 tunnin kuluessa, 5-prosenttinen kloramiini kahden tunnin kuluessa.

Ihmiset ja apinat ovat alttiita isorokkovirukselle. Kokeellisesti infektoitujen vastasyntyneiden hiirten aivoihin kehittyy yleistynyt infektio, joka päättyy kuolemaan; virus ei ole patogeeninen aikuisille hiirille. Se lisääntyy hyvin kanan alkioissa, kun se infektoi suonikalvoa, lapsivettä, ruskuaispussia ja allantoisonteloa. 10–12 päivän ikäisten kanan alkioiden suonikalvolla isorokkovirus tuottaa pieniä valkoisia plakkeja; lehmänrokkovirus aiheuttaa suurempia leesioita, joissa on keskellä musta painauma, jonka aiheuttaa nekroosi. Tärkeä isorokkoviruksen erottava piirre on viruksen lisääntymislämpötila kanan alkiossa, joka on korkeintaan 38,5 °C.

Ihmisiltä, apinoilta ja muilta eläimiltä saadut primaari- ja jatkuvat soluviljelmät ovat herkkiä isorokkovirukselle. Kasvainperäisissä soluviljelmissä (HeLa, Vero) isorokkovirus muodostaa pieniä proliferatiivisia plakkeja, kun taas Vero-solujen infektoinnin yhteydessä havaitaan pyöreitä plakkeja, joissa on lyyttinen keskus. Sian alkion munuaissoluissa isorokkovirus pystyy aiheuttamaan selkeän sytopaattisen vaikutuksen, jota ei esiinny, kun nämä solut infektoidaan apinarokkoviruksella. HeLa-soluissa isorokkovirus aiheuttaa pyöreitä soluja, kun taas apinarokko- ja kamelirokkovirukset aiheuttavat rappeutumista, jossa muodostuu monitumaisia soluja.

[ 4 ], [ 5 ]

Synnyssä

Isorokosta toipuneet säilyttävät immuniteetin koko elämän ajan. Rokotuksen jälkeen muodostuu myös pitkäaikainen, vakaa immuniteetti. 2 on pääasiassa humoraalinen, virusta neutraloivat vasta -aineet ilmestyvät muutaman päivän kuluessa taudin puhkeamisesta, mutta eivät estä iho-oireiden asteittaista leviämistä: potilas voi kuolla märkävaiheessa, jolloin hänen veressään on vielä korkea vasta-ainepitoisuus. Vasta-aineet ovat myös vastuussa rokotuksen luomasta keinotekoisesta immuniteetista, joka ilmestyy 8.–9. päivänä rokotuksen jälkeen ja saavuttaa maksimitiitterit 2–3 viikon kuluttua.

Soluimmuniteetilla on yhtä suuri rooli kuin verenkierrossa olevilla vasta-aineilla. On todettu, että hypogammaglobulinemiaa sairastavat henkilöt eivät biosyntetisoi vasta-aineita, mutta heistä tulee immuuneja isorokkovirukselle. Tämä soluimmuniteetti perustuu T-sytotoksisten lymfosyyttien aktiivisuuteen.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Epidemiologia

Tartunnan lähde on sairastunut henkilö. Suurin osa ihmisistä, joita ei ole rokotettu isorokkoa vastaan tai joilla ei ole ollut tautia, ovat alttiita tälle tartunnalle. Isorokko tarttuu useimmiten ilmassa olevien pisaroiden välityksellä, mutta myös kosketustartunta on mahdollinen (vaatteiden, pyyhkeiden, vuodevaatteiden, taloustavaroiden välityksellä). Potilas on tarttuva muille koko ihottuman kehittymisen ajan, kunnes viimeiset rupikerrokset irtoavat, mutta vaarallisinta on ensimmäisten 8–10 päivän aikana, jolloin limakalvoilla on vaurioita.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Oireet

Infektion sisäänpääsykohta on ylempien hengitysteiden limakalvo. Viruksen ensisijainen lisääntyminen tapahtuu nielun limakalvon imukudoksessa, minkä jälkeen virus pääsee lyhyeksi aikaa vereen ja tartuttaa retikuloendoteliaalikudoksen (RET) soluja. Virus lisääntyy siellä, ja viremia ilmenee uudelleen, mutta voimakkaampana ja pitkittyneempänä. Viruksen dermatotrooppinen vaikutus liittyy sen kykyyn tunkeutua verenkierrosta epidermikseen, aiheuttaen okasolujen varhaisen lisääntymisen ja Malpighin kerroksen solujen tyypillisen rappeutumisen.

Itämisaika on 8–18 päivää. Isorokko alkaa akuutisti: päänsärkyä, lihaskipuja, uupumusta ja kuumetta. 2–4 päivän kuluttua suuontelon ja ihon limakalvoille ilmestyy tyypillinen ihottuma – kaikki elementit lähes samanaikaisesti, enemmän kasvoissa ja raajoissa. Ihottuma etenee makulan, papula-, vesikkeli- ja märkärakkulan vaiheiden läpi, minkä jälkeen muodostuu rupi, jonka jälkeen jää arpi. Ihottuman ilmestyessä lämpötila laskee ja nousee uudelleen märkärakkulan vaiheessa. Ihottuman ilmestymisestä rupien irtoamiseen kuluu noin 3 viikkoa. Tällaisessa klassisessa vaikeassa taudinkulussa (variola major) kuolleisuus epidemioiden aikana voi nousta 40 prosenttiin: lievemmässä tautimuodossa – alastrimissa (variola minor) – kuolleisuus ei ylitä 1–2 prosenttia.

Diagnostiikka

Isorokko voidaan diagnosoida virusoskooppisilla, virologisilla ja serologisilla menetelmillä. Tehokkain ja nopein menetelmä on ihottumaelementeistä ennen märkärakkulavaihetta otetusta materiaalista otettu suora elektronimikroskopia, koska viruksen määrä tässä vaiheessa laskee jyrkästi. Vesikkelien sisällöstä otetuissa preparaateissa valomikroskopiassa paljastuu suuria soluja, joissa on guarnieri-kappaleita. Ne ovat soikeita sytoplasmisia sulkeumia lähellä solutumaa, yleensä homogeenisia ja asidofiilisiä, harvemmin rakeisia ja epäsäännöllisen muotoisia. Guarnieri-kappaleet ovat "tehtaita", joissa isorokkovirus lisääntyy. Isorokkorakkuloiden sisällöstä valmistetuissa ja M. Morozovin menetelmällä värjätyissä tahranäytteissä löytyy isorokkovirioneja - Paschen-kappaleita.

Viruksen eristämiseksi ja tunnistamiseksi infektoidaan 12–14 päivän ikäisiä kanan alkioita suonikalvolla, jossa virus muodostaa pieniä valkoisia plakkeja, ja myös soluviljelmät infektoidaan sytopaattisen vaikutuksen havaitsemiseksi, hemadsorptioreaktion tai immunofluoresenssireaktion käynnistämiseksi. Infektiomateriaalina käytetään verta, nenänielun eritettä, ihottuman iho-osien kaavintoja, rupiaa sekä ruumiinavausmateriaalia.

Ihorokkoviruksen spesifinen antigeeni voidaan havaita ihottuman elementeistä ja nenänielun eritteestä otetuista sivelynäytteistä epäsuoralla immunofluoresenssilla. Ihottuman elementeistä peräisin olevasta materiaalista antigeeni voidaan määrittää immunodiffuusiolla, RSC:llä tai IFM:llä.

Jo taudin ensimmäisen viikon jälkeen voidaan havaita virusta neutraloivia, komplementtia sitovia vasta-aineita ja hemagglutiniineja. Komplementtia sitovien vasta-aineiden läsnäoloa pidetään luotettavimpana merkkinä isorokosta, koska ne harvoin säilyvät rokotetuilla henkilöillä yli 12 kuukautta.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]

Hoito

Spesifiseen hoitoon ja ehkäisyyn käytetään metysatsonia (marborania) - lääkettä, joka estää isorokkoviruksen solunsisäistä lisääntymistä. Se on erityisen tehokas taudin alkuvaiheessa ja itämisaikana.

Ihmiskunnan historia muistaa monia isorokkoepidemioita ja -pandemioita. Pelkästään Euroopassa ainakin 150 miljoonaa ihmistä kuoli isorokkoon 1700-luvun loppuun mennessä. E. Jennerin (1796) saatua isorokko-rokotteen alkoi aktiivinen taistelu tautia vastaan, joka päättyi sen täydelliseen hävittämiseen. Neuvostoliitossa isorokko hävitettiin vuonna 1936, mutta maahantuotujen tapausten vuoksi se oli rekisteröity vuoteen 1960 asti. Vuonna 1958 WHO:n yleiskokouksessa hyväksyttiin Neuvostoliiton valtuuskunnan aloitteesta päätöslauselma isorokon hävittämisestä koko maailmassa, ja vuonna 1967 WHO hyväksyi tehostetun isorokon hävittämisohjelman. Neuvostoliitto, Yhdysvallat ja Ruotsi antoivat ohjelmalle laajaa taloudellista tukea. Neuvostoliitto ei ainoastaan auttanut monissa endeemisissä maissa työskenteleviä asiantuntijoita, vaan lahjoitti myös noin 1,5 miljardia annosta isorokkorokotetta. Käytetty rokote oli elävä isorokkovirus, jota kasvatettiin vasikanpussissa, puhdistettiin ja kuivattiin. Hyviä tuloksia saatiin myös elävillä rokotteilla, jotka oli kasvatettu vasikanpussissa. Rokotuksen aikana joskus ilmenevien komplikaatioiden ehkäisyyn ja hoitoon käytettiin isorokkoa vastaan rokotettujen luovuttajien veren gammaglobuliinifraktion 10-prosenttista liuosta fysiologisessa liuoksessa) ja isorokkovasta-aineiden pitoisuuden suhteen titrattua ihmisveren immunoglobuliinia.

[ 18 ]