Im Laufe der Jahre der aktiven Entwicklung des Informationsraums haben sich die Bürger bereits an die mysteriösen Namen H1N1 oder H5N1 gewöhnt, und einige wissen bereits, dass die erste die Schweinegrippe und die zweite die Vogelgrippe ist. Bisher verstehen jedoch nur wenige normale Patienten - ehemalige und zukünftige -, wie das Influenzavirus funktioniert und wie es genau funktioniert.
Wie funktioniert das Grippevirus?
Influenzaviren gehören zu einer separaten Familie von Orthomyxoviren. Ihr Genom enthält nicht wie beim Menschen einen doppelsträngigen DNA-Strang, sondern eine einzelsträngige RNA. Darüber hinaus besteht diese Kette aus 8 separaten Fragmenten, die insgesamt nur 11 Proteine codieren. RNA-Fragmente replizieren sogar, dh sie vermehren sich unabhängig voneinander. Dies ist ein wichtiger Punkt, der erklärt, warum sich Influenzaviren so leicht verändern und neue Sorten bilden. Wenn zwei verschiedene Stämme des Influenzavirus in dieselbe Zelle eindringen, können sie separate Abschnitte des Genoms austauschen und so neue, zuvor nicht existierende Reassortant-Viren hervorbringen.
Das Virus ist eine Kugelform. Das Herzstück dieser Sphäre sind Fragmente eines RNA-Strangs, von denen jedes mit einer Reihe von Proteinen assoziiert ist, die für die Replikation dieses bestimmten Fragmentes des Genoms verantwortlich sind, dh es handelt sich um 8 Nukleoproteine. Alle diese Nukleoproteine sind in einem Nukleokapsid verpackt - einer Proteinhülle, die mit einer Schraube anmutig gedreht wurde. Und obendrein - und das ist eine Besonderheit der sogenannten umhüllten Viren - gibt es eine weitere Beschichtung, das Supercapsid.
Das Superkapsid ist eine kritische Entität für das Influenzavirus. Tatsächlich handelt es sich um eine Lipiddoppelschichtmembran, die verschiedene Arten von Glykoproteinen enthält - Komplexe aus Proteinen und Kohlenhydraten. Durch die Glykoproteine bestimmen Wissenschaftler, welche Art von Influenzavirus in das Reagenzglas gelangt ist. Dank dieser Verbindungen gelangt das Virus in die Zelle und vermehrt sich. Und schließlich werden gerade beim Kontakt mit Glykoproteinen einige wirksame Medikamente gegen Grippe eingesetzt.
Oberflächenproteine des Grippevirus sind der Schlüssel zum Weltbesitz
Werbevideo:
Welche einzigartigen Verbindungen können auf der Oberfläche des Influenzavirus-Superkapsids gefunden werden?
Hämagglutinin
Dies ist eine Verbindung, durch die das Virus zum einen die Rezeptoren der Zellen des Wirtsorganismus erkennt und zum anderen an diese bindet. Antikörper gegen Hämagglutinin werden gebildet, wenn eine Person an einem bestimmten Influenzavirusstamm erkrankt ist, und bieten in Zukunft Schutz dagegen. Es gibt 16 Subtypen von Hämagglutinin.
Neuraminidase
Dies ist ein Enzym, das zum einen die Bestandteile der schützenden Schleimschicht auf den Schleimhäuten der Atemwege zerstört und dadurch den Durchgang des Virus zur Zielzelle erleichtert. Zweitens ist Neuraminidase an der Fusion eines Viruspartikels mit einer Zelle beteiligt. Schließlich wird die Freisetzung neuer Viruspartikel aus der infizierten Zelle sichergestellt. Wenn es keine Neuraminidase gäbe, wäre der Reproduktionszyklus auf nur eine Zelle beschränkt, und dies auch ohne die Manifestation von Symptomen der Krankheit. Durch die Impfung bilden sich in unserem Körper Antikörper gegen Neuraminidase - sie verhindern, dass sich das Influenzavirus im ganzen Körper ausbreitet. Es gibt 9 Subtypen von Neuraminidase in Influenza A-Viren und jeweils einen in Influenza B und C.
M2-Protein
Dies ist der sogenannte Ionenkanal, dh ein einstellbares "Loch" in der Membran des Virus, durch das sich Ionen bewegen können. Da es sich um Ionen handelt, bedeutet dies, dass wir auch über die Ladungen sprechen, die sie tragen, dh während des Betriebs des Ionenkanals ändert sich der pH-Wert innerhalb des Viruspartikels. Das M2-Protein soll Protonen übertragen, dh die Kerne des Wasserstoffatoms mit einer positiven Ladung (H +).
Fortpflanzung und Virämie
Mit Hilfe der Neuraminidase gelangte das Influenzavirus durch die Schleimschicht in den Atemwegen und erreichte die Oberfläche der Epithelzelle, genauer gesagt, das sie auskleidende Flimmerepithel. Neuraminidase hat eine spezielle "Tasche", durch die sie an kleine Kohlenhydratreste (Oligosaccharide) bindet, die aus der Zellmembran herausragen.
In diesem Fall kommt das Superkapsid des Virus mit der Zellmembran in Kontakt und ihre Lipidschichten verschmelzen. Infolgedessen gelangt das Nukleokapsid, das, wie wir uns erinnern, 8 RNA-Segmente enthält, in die Zelle in ihr Zytoplasma.
Während der Prozess des Eindringens des Virusnukleokapsids in die Zelle läuft, arbeitet das M2-Protein aktiv. Es pumpt Protonen in das Virus, was bedeutet, dass die Umgebung in ihm immer saurer wird. Infolge dieser Manipulationen dringt der Inhalt des Nukleokapsids in den Zellkern ein. Gleichzeitig werden die viralen RNA-Segmente in Form von Komplexen mit Proteinen freigesetzt, die alle notwendigen Ressourcen der Zelle zur Verfügung haben und mit der Produktion neuer Viren beginnen. Dies ist auch ein sehr durchdachter Prozess, bei dem "temporäre" mRNAs gebildet werden, die vom Kern zum Zytoplasma geschickt werden, um dort die Synthese viraler Proteine zu organisieren. Dann werden diese Proteine zum Kern transportiert, wo die Viruspartikel schließlich zusammengesetzt werden. Einige der neuen genomischen RNAs werden zur zusätzlichen Replikation des viralen Genoms verwendet.
Man kann nur die Präzision bewundern, 8 verschiedene virale RNA-Segmente zu einem zukünftigen viralen Partikel zusammenzusetzen. Es ist unmöglich, dass zwei identische Segmente in dasselbe Nukleokapsid eintreten, und der Mechanismus dieses Prozesses ist noch unbekannt. In diesem Moment kann die Bildung von Reassortant-Viren stattfinden, über die wir oben gesprochen haben. Schließlich bewegen sich fertige Nukleokapside in das Zytoplasma. Beim Durchgang durch die Zellmembran erhält das frisch zusammengesetzte Nukleokapsid eine Superkapsidhülle mit dem gesamten Satz von Glykoproteinen.
Der gesamte Zyklus vom Eindringen des Virus in die Zelle bis zur Freisetzung neuer Viruspartikel dauert 6 bis 8 Stunden. Zahlreiche Viren treten aus und infizieren benachbarte Zellen. Seltener gelangen Virionen in den Blutkreislauf und werden im ganzen Körper übertragen. Die Ausbreitung des Virus durch Gewebe und Organe wird als Virämie bezeichnet. Der Höhepunkt der Influenzavirus-Replikation wird im Intervall von 24 bis 72 Stunden ab dem Moment beobachtet, an dem die Viruspartikel in das Epithel der Atemwege gelangen.
Wie wirkt sich das Virus auf den Körper aus?
Wenn neue Virionen freigesetzt werden, sterben die Zellen ab, in denen sie sich vermehren. Der Entzündungsprozess bricht aus. Daher ist bei der Grippe in erster Linie die oberen Atemwege betroffen, allmählich bedeckt die Entzündung die Luftröhre und die Bronchien. Wenn Viren in den Blutkreislauf gelangen und sich im ganzen Körper ausbreiten, wird die Infektion generalisiert und es kommt zu einer Vergiftung des Körpers.
Die Gefahr einer Influenza besteht darin, dass sie die Blutgefäße und das Nervensystem betrifft. Vor dem Hintergrund einer Infektion mit dem Influenzavirus kommt es zu einer massiven Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), dh freier Radikale, die dazu neigen, alles zu oxidieren, was ihnen im Weg steht.
Es versteht sich, dass das Grippevirus selbst keine Toxine enthält. Die toxische Wirkung wird von Verbindungen ausgeübt, die unser Körper produziert, um sich vor dem Virus zu schützen. Diese Reaktion ist so heftig und der Ort für die Einschleppung des Virus wird so "gut" gewählt, dass die Person an ihrem eigenen Immunsystem leidet. Nach Forschungsdaten lösen ROS Proteolyseprozesse aus - die Zerstörung von Proteinen. Dies tritt in den Atemwegen an der Luftgrenze auf, was zu einer "respiratorischen" oder "metabolischen" Explosion führt.
Da der Prozess der Einschleppung und Vermehrung des Virus in den Atemwegen stattfindet, sind vor allem die Wände der dort befindlichen Kapillaren (kleine Blutgefäße) betroffen. Sie werden spröder und durchlässiger, was in schweren Fällen zu einer Störung der lokalen Durchblutung, zur Entwicklung eines hämorrhagischen Syndroms und zur Gefahr eines Lungenödems führt. Vor dem Hintergrund einer Schädigung des Gefäßsystems kann sich die Blutversorgung des Gehirns verschlechtern und infolgedessen ein neurotoxisches Syndrom gebildet werden.
Das Immunsystem aktiviert zu diesem Zeitpunkt die Produktion einer großen Menge von Zytokinen - Substanzen, die Entzündungsreaktionen auslösen und eine zytotoxische Wirkung haben. Normalerweise sollten sie sich mit der Inaktivierung und Beseitigung von Infektionserregern befassen. Das Ausmaß des Prozesses ist jedoch so groß, dass sich eine systemische Entzündungsreaktion entwickelt.
Infolgedessen nimmt aufgrund einer Schädigung der Schleimhaut der Atemwege und der Blutgefäße die Fähigkeit des Immunsystems, äußeren Bedrohungen zu widerstehen, ab, und die Aktivität der schützenden Blutzellen von Neutrophilen nimmt ab. Dies führt im Allgemeinen zur Aktivierung bestehender chronischer Krankheiten und erhöht die Gefahr einer bakteriellen Infektion. Die schwerste und häufigste Komplikation der Influenza ist die Lungenentzündung.
Verschiedene Influenzastämme unterscheiden sich voneinander, insbesondere in der Fähigkeit, eine massive ROS-Produktion zu aktivieren. Daher sind einige Arten von Influenza schwerer, während andere einfacher sind. Zu einem großen Teil spielen der Zustand des Körpers des Patienten, sein Immunstatus und die Erfahrung mit anderen Stämmen eine Rolle. Einige Arten von Influenza sind für ältere Menschen und Kinder gefährlicher, während andere häufiger die Bevölkerung in ihrer Blütezeit betreffen.
Sicherheitslücken bei Influenzaviren
Um den Prozess der Virusreplikation in Zellen und deren Ausbreitung im Körper zu stoppen, werden Substanzen benötigt, die den evolutionären Reproduktionszyklus unterbrechen können.
1961 schlugen Wissenschaftler vor, Influenzaviren mit Amantadin zu bekämpfen. Diese Verbindung wurde 1966 zur Verwendung zugelassen, und 1993 erschien Rimantadin, sein Analogon. Amantadin (und Rimantadin) können die Ionenkanäle des M2-Proteins blockieren. Dies stoppt die Virusreplikation in den Anfangsstadien.
Das Medikament war sehr wirksam gegen Viren der Gruppe A, hatte jedoch keine Wirkung auf Viren der Gruppen B und C. bis zu 90%. Die Ursache waren Punktmutationen im Genom des Virus, die während der Behandlung mit Adamantanen auftraten. Daher gelten Rimantadin und seine anderen Analoga heute als unwirksame Arzneimittel. Darüber hinaus waren sie zunächst gegen Viren der Gruppen B und C unbrauchbar.
1983 wurden Neuraminidase-Inhibitoren entwickelt - Substanzen, die die Fähigkeit eines Enzyms blockieren, den Prozess des Verlassens einer infizierten Zelle für neue Virionen zu starten. Dies verhindert, dass sich der Virus repliziert und verbreitet.
Neuraminidase-Inhibitoren umfassen Oseltamivir (Tamiflu) und Zanamivir (Relenza). Seit 2009 ist ein weiteres intravenös verabreichtes Medikament aus dieser Gruppe, Paramivir, für die Verwendung in den USA zugelassen. Diese Medikamente sind in der Tat die einzigen Medikamente, die speziell zur Bekämpfung des Influenzavirus entwickelt wurden. Sie sollten jedoch innerhalb von 24 bis 48 Stunden ab dem Zeitpunkt der ersten Manifestationen der Krankheit eingenommen werden. Später werden sie unwirksam sein - zahlreiche neue Viren haben sich bereits im ganzen Körper verbreitet.
Alle anderen sogenannten antiviralen Mittel wirken nicht auf das Influenzavirus selbst oder in bestimmten Stadien seines Eindringens in den Körper, seiner Fortpflanzung und Ausbreitung.
Schlussfolgerungen
- Das Influenzavirus ist ein Konstrukt, das von der Natur entwickelt wurde, um über die Atemwege in den Körper einzudringen, und dafür mit allen notwendigen "Hauptschlüsseln" ausgestattet ist.
- Es gibt nur wenige Arten von Arzneimitteln, die speziell auf das Influenzavirus wirken und die Merkmale seines Lebenszyklus und seiner Struktur berücksichtigen. Aber eines dieser Medikamente ist bereits unwirksam, da sich das Virus daran angepasst hat. Andere Arten von Medikamenten sind nur für einen sehr kurzen Zeitraum ab dem Moment wirksam, in dem die ersten Symptome auftreten. Die Anti-Influenza-Wirkung anderer Medikamente wurde nicht nachgewiesen.
- Daher werden zur Behandlung der Influenza eine symptomatische Therapie und eine Überwachung des Zustands des Patienten eingesetzt. In den meisten Fällen reicht es bei der Grippe aus, sich nur zu Hause hinzulegen, Medikamente einzunehmen, um das Fieber zu senken, wenn es auf 39 ° C angewachsen ist, und andere Mittel, um den Zustand des Patienten zu lindern. Es ist wichtig, die Entwicklung von Komplikationen nicht zuzulassen - dafür müssen Sie nur alle Bedingungen schaffen, unter denen der Körper das Virus bekämpfen kann.
- Die Impfung bleibt der beste Weg, um das Virus zu bekämpfen. Selbst wenn eine Person gegen einen Stamm geimpft und einen anderen aufgenommen wird, können die verfügbaren Antikörper zumindest einen minimalen Schutz bieten und den Krankheitsverlauf erleichtern.
Verfasser: Nesterova Julia
