Экологические аспекты биологии вирусов. Эпидемиология вирусных инфекций

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ на тему:

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ ВИРУСОВ. ЭПИДЕМИОЛОГИЯ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ

Выполнил: студент 3 курса ОЗО Лысенко Н.П.

Проверил: профессор кафедры

биохимии и микробиологии

д.б.н., Сазыкина М.А.

Ростов-на-Дону 2016

Введение

Вирусы (царство Virae) - строгие внутриклеточные паразиты на генетическом уровне, широко распространённые среди всех остальных царств с клеточными формами жизни. К вирусам также примыкают плазмиды - небольшие молекулами ДНК (циркулярные и линейные), которые часто находят в бактериальных клетках в свободном виде, в цитоплазме или встроенными в геном, и вироиды - небольшие суперспирализованные циркулярные молекулы РНК, при размножении которых в клетках, заражённых контактным путём, возникает характерный для вирусных инфекций патологический процесс. Вместе с вирусными инфекциями позвоночных также рассматривают группу «спонгиформных энцефалопатий, вызываемых прионами».

Вирусы являются живыми объектами и подчиняются всем экологическим законам. Для вирусов характерен определённый круг хозяев. Он может быть как узким (асфарвирусы, коронавирусы), так и очень широким (вирусы гриппа, большинство арбовирусов). Каждый вирус занимает в сообществе определённую экологическую нишу. Изменения в геноме вирусов различными путями могут происходить моментально, поэтому эволюция этой группы организмов идёт очень быстро.

Функции вирусов в экологических системах

1. Перенос генетической информации как в пределах небольшого таксона, так и между организмами совершенно различных филогенетических групп.

Вирус включает в свой геном часть генома клетки-хозяина, копирует этот генетический материал совместно со своим и транспортирует в следующие заражаемые клетки, которые включают в свой геном данные новые последовательности. Эти генетические обмены происходят с частотой от 10-² до 10-¹⁰ трансдуктантов в месяц, в зависимости от влияния физических, химических и биологических факторов среды на результат встречи фаг -- хозяин. Таким образом, поражая различных представителей живой природы, вирусы являются «факторами генетического обмена в биосфере и эволюции органического мира на Земле».

2. Выведение ослабленных особей из «пастбищных» трофических цепей, приводящее к запуску «детритных», результатом которых является минерализация. Высвобождаются питательные вещества, которые будут снова использоваться живыми организмами. Например, в пресноводных водоёмах (водохранилищах ) бактериофагами лизируется от 6,1 до 40,6% (в среднем 20,2%) суточной продукции бактериопланктона. Круговорот веществ в системе «бактерии-вирусы» рассматривается как важный элемент регулирования микробиальной «петли», он получил наименование «вирусного шунта».

3. Участие вирусов в формировании видового разнообразия и количественного состава представителей экосистем. Это происходит путём элиминации одних наиболее чувствительных таксонов и развития устойчивости к инфекциям у других.

4. Образование с микроорганизмами тесных экологических сообществ. Исследования активного ила подтвердили разнообразие сообществ вирусов и микроорганизмов, между которыми существуют тесные экологические взаимосвязи.

5. Участие в выработке заражёнными организмами веществ, закодированных в наследственной молекуле вируса. Известно о роли фагов, содержащих гены токсинов дифтерии, ботулизма, столбняка, в выработке данных отравляющих веществ бактериями, у которых эти гены отсутствуют. Устойчивость бактерий к антибиотикам, которая определяется активностью разрушающих или изменяющих антибиотик ферментов, также закодирована в плазмидах, которые передаются от бактерии к бактерии.

6. Вирусы являются пищевыми объектами для нанофлагеллят (бактериоядных жгутиконосцев), которые питаются заражёнными бактериями.

7. Вирионы являются паразитами для других вирусов. Например, вирион «спутник», имеющий также название «вирофаг», заражает мимивирусы амёб, на 70% снижает их способность к размножению и в 3 раза снижает смертность заражённых амёб.

8. Вирусы являются возбудителями опасных инфекционных заболеваний. Известны факты нахождения в спящем состоянии вирусов - возбудителей болезней человека у гидробионтов. Например, у морских и пресноводных моллюсков различных таксонов обнаружены энтеровирусы, вирусы гепатита и гриппа.

Эпидемиология [13] (др.-греч. ?рйдзмЯб -- имеющая всенародное распространение; льгпт -- учение) -- общемедицинская наука, изучающая закономерности возникновения и распространения заболеваний различной этиологии с целью разработки профилактических мероприятий. Эпидемиология - антропоцентрическая наука.

Эпидемией называют распространение инфекции в пределах одного региона. Пандемия - распространение эпидемии на различных континентах. Если вирусное заболевание привязано к определенному региону, его называют эндемией или природно-очаговой инфекцией, не регистрируемые в данной местности инфекции - экзотическими (греч. exotikos -- чужой) или завозными. Эпизоотии и эпифитотии - массовые заболевания в пределах одного региона животных и растений соответственно.

[14] Процесс взаимодействия возбудителя с организмом человека на популяционном уровне называется эпидемическим, он представляет непрерывную цепь заражений (инфекционных процессов), сопровождающихся выходом возбудителя во внешнюю среду. Эпидемический процесс складывается их трёх звеньев:

1 - источник-резервуар инфекции (человек и животное).

2 - механизм и пути передачи.

3 - восприимчивые организмы.

Так как выпадение или нейтрализация одного из них прерывает эпидемический процесс, то в совокупности эти 3 звена являются главной его движущей силой. В источнике инфекции происходит размножение и сборка возбудителя, а также выделение его в окружающую среду. Если источником вирусной инфекции является человек, заболевания называют антропонозом. При зоонозах резервуаром инфекции являются животные.

Понятия «антропонозы» и «зоонозы» не всегда отражают реальные процессы в природе и обществе. Так, «желтая лихорадка городская» бесспорно является антропонозом, потому что заболевание передается через укусы комаров от человека к человеку. Но первоисточником является «желтая лихорадка лесная» (лихорадка джунглей), природные очаги которой существуют в Центральной Африке независимо от людей и обеспечиваются циркуляцией вируса между обезьянами и комарами. Таким образом, это настоящий зооноз. Вынос вируса желтой лихорадки лесной за пределы природных очагов и циркуляция его среди людей превращает болезнь в антропоноз [2].

Механизм передачи - эволюционно выработанный способ переноса возбудителя болезни от источника инфекции через окружающую среду в восприимчивый организм, это обеспечивает сохранение как биологического вида возбудителя. Пути передачи - это частные элементы среды (вода, пища, аэрозоль и др.), которые обеспечивают передачу возбудителя от резервуара к восприимчивому организму.

[14] По механизму передачи все вирусные инфекции подразделяются на 5 групп.

1- кишечные вирусные инфекции (полиомиелит, вирусные гепатиты А и Е, ротавирусная инфекция и др.). Механизм передачи - фекально-оральный, который может быть реализован тремя путями 1) через питьевую воду, путём заглатывания вирусов; 2) через пищевые продукты; 3) контактно-бытовым путем (через грязные руки).

2- капельные вирусные инфекции (корь, грипп, парагрипп, респираторно-синцитиальная инфекция и др.). Механизм передачи возбудителей- аспирационный (воздушный, аэрогенный) реализуется двумя путями. Если капли секрета менее 100 мкм в диаметре, то они, длительное время находятся в воздухе во взвешенном состоянии и при дыхании проникают в легкие - воздушно-капельный путь. Если капли секрета превышают в диаметре 100 мкм, то под действием силы тяжести они опускаются на почву, высыхают и снова попадают в воздух в составе пылевых частиц, которые также могут попасть в лёгкие здорового организма - воздушно-пылевой путь.

3 - кровяные вирусные инфекции (русский весенне-летний энцефалит, вирусные геморрагические лихорадки и пр.). Механизм передачи возбудителей осуществляемый посредством членистоногих переносчиков, которыми являются комары, мухи, клещи. Такой способ передачи инфекции называется трансмиссивным. При кровяных инфекциях вирус находится в крови источника заболевания. Этой кровью питаются насекомые, в организме которых возбудители инфекции могут проходить цикл развития. Инфицирование здоровых организмов происходит во время выделения слюны при укусе зараженных переносчиков.

4 - вирусные инфекции наружных кожных покровов (бешенство, ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты В, С, Д, G; ящур и др.). Возбудители инфекций наружных кожных покровов содержатся и/или выделяются в окружающую среду от источника инфекции с биологическими жидкостями. Заражающий материал проникает в здоровый организм через нарушения целостности кожных и слизистых покровов - перкутанный (чрезпокровный) механизм.

5- вирусные наследственные инфекции (вирусиндуцированные опухоли, врожденные краснуха, ветряная оспа, ВИЧ-инфекция, вирусный гепатит В и др.). Возбудитель заболевания находится в организме родителей (одного или обоих) и передается потомству до его рождения. Механизм передачи - наследственный. После рождения вирусная инфекция может не проявляться в течение всей жизни организма, который, тем не менее, является источником инфекции для последующего поколения.

[10] Взаимодействие между вирусом и клеткой инициируется наличием специфических рецепторов, ферментов депротеинизации вирусных оболочек и вирулентных свойств вирусов. Например, инфекциозность вируса Сендай проявляется лишь после протеолитического расщепления находящегося в его составе белка слияния, а у вируса гриппа после ферментативной обработки гемагглютининов, освобождающихся с помощью нейраминидаз от остатка нейраминовой кислоты. Взаимодействие обусловлено тесным сродством (тропизмом) между вирусом и хозяином.

По тропизму выделяют две группы вирусов - дермо- и висцеротропные (или очаговые и генерализованные), т. е. ткани-мишени могут находиться вблизи и вдали от входных ворот инфекции. Для того, чтобы достичь отдаленных мишеней, вирусы должны обладать резистентностью к защитным механизмам организма - антителам, макрофагам, действию солей желчных кислот, протеаз, переносить высокие и низкие значения рН и др. В кишечнике и дыхательных путях вирусы захватываются специализированными эпителиальны М-клетами и транспортируются в подслизистый слой, обеспечивая им путь распространения к месту первичной локализации по кровеносным и лимфатическим путям. Нейротропные вирусы могут достигать первичной локализации, распространяясь вдоль нервных стволов (вирусы бешенства, полиомиелита, герпеса).

Инфекция может быть скрытой (латентной) когда генетический материал вируса встраивается в хромосомы клетки и передается дочерним клеткам при делении. При определенных условиях в некоторых из зараженных клеток провирус активируется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развивается по литическому или персистентному типу. Протекает бессимптомно.

Примеры развития вирусных заболеваний различных механизмов передачи

вирус заболевание возбудитель эпидемиологический

Полиомиелит [4, 7] (кишечная инфекция) - вызывает тяжёлое поражение нервной системы (спинного мозга). Вирус полиомиелита попадает в организм здорового человека обычно через рот и желудочно-кишечный тракт, а также с вдыхаемым воздухом.

Эпидемиология. Болеют острым полиомиелитом в основном дети от 4 месяцев до 5 лет, особенно часто до 2 лет. Инкубационный период колеблется от 2 до 35 дней, чаще- 5 -- 14 дней. После перенесенного полиомиелита остается иммунитет на всю жизнь.

В течении полиомиелита различают четыре периода:

- общеинфекционный (общее недомогание, повышение температуры тела) длится от нескольких часов до 4-х дней.

- паралитический, в ходе которого развиваются параличи, обычно в первые пять дней болезни. Чаще парализуются нижние конечности. Мышцы быстро атрофируются. Суставы разбалтываются, иногда вывихиваются, обезображиваются.

- восстановительный. Частичное восстановление двигательной функции длится 6--12 месяцев, а в некоторых случаях и два года.

- резидуальный период - продолжается восстановление в течение жизни.

В большинстве случаев наступает выздоровление с большим или меньшим дефектом. Смертности почти не бывает. Во время эпидемий смертность составляла 6--8%. Большинство смертей падает на 3--5 день после появления параличей.

Корь [1] (капельная инфекция) -- острое вирусное заболевание, которое распространяется воздушно-капельным путем и проявляется общей интоксикацией, характерной макуло-папулезной сыпью на коже, катаром верхних дыхательных путей и конъюнктив. По данным ВОЗ, в мире ежегодно регистрируется до 30 млн. случаев заболевания корью, из которых более 500 000 заканчивается летальным исходом (873 000 летальных исходов зарегистрировано в 1999г., 530 000 - в 2003 г.)

Входными воротами для вируса кори являются дыхательные пути и конъюнктива глаз. Инкубационный период длится 10-14 сут. Первоначально вирус размножается в эпителии слизистых оболочек щек и верхних отделов дыхательных путей, затем попадает в прилежащие лимфоидные ткани, лимфатические узлы и органы, включая почки, желудочно-кишечный тракт, печень и другие. Начало клинического проявления напоминает ОРЗ (ринит, фарингит, конъюнктивит, диарея, лихорадка). Через ~ 24-48 ч появляются пятна Коплика-Филатова на слизистой оболочке щек. С 3-го дня инкубационного периода вирус попадает в кровь. Через - 48-72 ч появляется обильная сыпь папулезного характера, вначале на голове, затем на теле и конечностях.После затухания остаются пигментация и шелушение.Через - 7-8 сут. температура нормализуется.

[3] Клещевой вирусный энцефалит (кровяная инфекция) - острое природно-очаговое инфекционное заболевание с преимущественным поражением центральной нервной системы. Возбудитель энцефалита передается человеку, в основном, через кровь при укусе зараженного вирусом клеща. Второй путь заражения - употребление в пищу инфицированного сырого молока коз и коров период массового нападения клещей. Возбудитель смертельного энцефалита - арбовирус из рода флавивирусов. Он имеет очень маленькие размеры (в 2 раза меньше вируса гриппа!), поэтому легко проходит сквозь иммунную защиту. Арбовирус неустойчив к УФ-излучению, дезинфекции и теплу: при кипячении он погибает через несколько минут. При низких температурах он очень долго поддерживает жизнедеятельность.

Каждый год на территории России регистрируется около 5-6 тысяч случаев заражения клещевым энцефалитом. Инкубационный период составляет в среднем 1-2 недели. Симптоматика складывается из трех синдромов: общего инфекционного, менингеального и очагового поражения нервной системы, сопровождающиеся общей интоксикацией. Температура тела повышается до 38-40°С.

[9] Различают 5 основных форм клещевого энцефалита.

· Лихорадочная, или стёртая (самый успешный прогноз при лечении).

· Менингеальная (диагностируется чаще всего). Арбовирус при такой форме поражает оболочки головного и спинного мозга.

· Менингоэнцефалитическая (встречается в 15% по стране в целом, на Дальнем Востоке в 2 раза чаще). Непосредственное поражение вирусом клеток мозга.

· Полиомиелитическая (диагностируется у трети пострадавших от энцефалитных клещей). Поражение клеток исключительно спинного мозга.

· Полирадикулоневритическая. Поражаются спинные нервы и корешки.

Бешенство [8] (инфекция наружных покровов) - острое инфекционное заболевание, возникающее после укуса зараженного животного, протекающее с тяжелым поражением нервной системы и заканчивающееся, как правило, смертельным исходом. Человек, больной бешенством, заразен.

Вирус бешенства проникает через поврежденную кожу. В мышцах у места повреждения он размножается, затем по нервам распространяется в центральную нервную систему. В ней он продолжает размножаться с повреждением нервной ткани, а по нервам вновь попадает в слюнные железы.

Инкубационный период от 10 дней до 1 года и более (в среднем 1-2 мес). Заболевание начинается с общего недомогания, головной боли, сухости во рту, снижения аппетита, небольшого повышения температуры тела, мышечных болей, болей в горле, сухого кашля, может быть тошнота и рвота. У 50-80% больных в месте укуса появляются неприятные ощущения. Иногда рубец на месте бывшего укуса вновь становится красным и припухает. Больной подавлен, замкнут, отказывается от еды, у него возникает бессонница, кошмарные сновидения, он испытывает беспричинный страх, чувство тоски. Через 1-3 дня у больного появляется беспокойство, тревога и водобоязнь. При попытке питья, а вскоре и при виде воды, даже при упоминании о ней у больного появляется чувство ужаса и болезненные спазмы мышц глотки и гортани, дыхание становится шумным в виде коротких судорожных вздохов. Подобные судороги затем возникают при звуке льющейся воды. Судороги могут развиться от дуновения в лицо струи воздуха, от яркого света, шума, прикосновения к коже. Больной становится агрессивным, буйным. У него нарушается сознание, появляются судороги, параличи. Смерть наступает от паралича дыхания. Продолжительность болезни не более недели.

Профилактика и лечение вирусных инфекций [11, 12]

1. Вакцинация активными методами:

ь Использование живых вирусных вакцин стимулирует синтез интерферона и выработку антител. Основные виды живых вирусных вакцин:

гриппозная, коревая;

полиомиелитная (Сейбина-Смородинцева-Чумакова);

паротитная, против коревой краснухи;

антирабическая, против желтой лихорадки;

генно-инженерная вакцина против гепатита В - Энджерикс В.

ь Использование убитых вирусных вакцин:

против клещевого энцефалита;

омской геморрагической лихорадки;

полиомиелита (Солка);

гепатита А (Харвикс 1440);

антирабическая (ХДСВ, Пастер Мерье);

а также химические -- гриппозные.

2. Вакцинация пассивными методами, иммунотерапия. Для этой цели используют препараты с антителами:

противогриппозный гамма-глобулин;

антирабический гамма-глобулин;

противокоревой гамма-глобулин для детей до 2 лет (в очагах) и для ослабленных детей старшего возраста;

противогриппозная сыворотка с сульфаниламидами.

Пассивная профилактика вирусных заболеваний часто включает прием интерферона или его индукторов.

3. Химиотерапевтические средства профилактики. В первую очередь, это аномальные нуклеозиды. Их состав имеет черты сходства с вирусными нуклеиновыми кислотами. Включение молекул этих веществ в состав вируса угнетает его жизнедеятельность. Все нуклеозиды отличаются побочными действиями ввиду высокой токсичности.

Существуют препараты с высокой избирательностью в отношении определенных вирусов: ацикловир (против герпеса), ремантадин (против гриппа А), тиосемикарбозон.

Вакцинация как мера профилактики, не всегда оказывается эффективной, потому что трудно предугадать, какой штамм вируса в этом сезоне вызовет массовое поражение. Положение осложняется тем, что вирусы постоянно мутируют. Поэтому гарантированного результата применения средств медикаментозной профилактики нет.

Профилактика вирусных инфекций - это, в первую очередь, укрепление собственного иммунитета человека, позволяющего противостоять враждебным вторжениям микроорганизмов. Для этого требуется не только прием иммуномодулирующих препаратов, но и ведение здорового образа жизни в целом, включающего в себя здоровый режим движения и питания, развитие навыков саморегуляции.

Выводы

В биосфере Земли вирусы занимают определённую экологическую нишу и выполняют множество функций: они образуют сообщества с микроорганизмами, активно участвуют в круговороте веществ, вызывают опасные заболевания. Наиболее важной задачей вирусов является перенос генетической информации как внутри небольших сообществ, так и между представителями любых клеточных форм жизни из различных царств. Таким образом, вирусы способствуют эволюционному развитию жизни на нашей планете.

Вирусы, вызывающие эпидемические заболевания человека, имеют природные резервуары и способны проникнуть в здоровый организм огромным количеством способов, которые сводятся к пяти механизмам передачи: кишечному, воздушно-камельному, кровяному, кожно-покровному и генетическому. Каждое вирусное заболевание имеет свои особенности и стадии развития. Существуют методы лечения и профилактики основных (но далеко не всех!) вирусных инфекций. Тем не менее, для повышения и укрепления собственного иммунитета каждый человек обязан вести здоровый образ жизни.

Список используемой литературы

1. Агафонов, А. П. Корь. Современные представления о возбудителе. Клиника. Диагностика. Профилактика. [Текст]/ А. П. Агафонов, Г. М. Игнатьев, С. А. Пьянков М. В. Лосев. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.mbu.ru/assets/files/kor.pdf.

2. Букринская, А. Г. Вирусология. [Текст]/ А.Г. Букринская // Медицина, Москва, 1986.

3. Деменев, В. А. Вакцинация против клещевого энцефалита - барьер для вируса. [Текст]/ В.А. Деменев. ведущий научный сотрудник лаборатории медицинской экологии ИПКСЗ, к.м.н. // 14.03.2011 г.

4. Дроздов, С.Г. Полиомиелит. [Текст]/ С.Г. Дроздов, О.Е. Иванова // ФГБУ «Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П. Чумакова» РАМН, 2012.

5. Львов, Д. К. Медицинская вирусология. [Текст]/ Под ред. акад. РАМН Д. К. Львова., Медицинское информационное агенство МИА, Москва, 2008.

6. Олейник, Г. Н. Вирусы в водных экосистемах: распространение и экологическая роль (обзор). [Текст]/Г. Н. Олейник // ISSN 0375-8990 Гидробиол. журн. 2012. Т. 48, № 3.

7. Пахомова, Т.Н. Полиомиелит. [Текст]/ Т.Н. Пахомова // Отдел СМИ и внутренней политики Администрации г. Кировска.

8. Вирус бешенства в организме человека. [Электронный ресурс] / Режим доступа:http://www.bolnica5.ru/public/uploads/files/Вирус%20бешенства%20в%20организме%20человека.pdf.

9. Клещевой энцефалит: признаки, симптомы, лечение. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://simptomer.ru/bolezni/infektsii-parazity/641-kleshchevoy-entsefalit-simptomy

10. Лекция - Особенности эпидемиологии вирусных инфекций. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ronl.ru/lektsii/biologiya/849310/

11. Профилактика вирусных инфекций [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://kurszdorovia.ru/lechenie/bolezni/profilaktika-virusnih-infekciy#

12. Профилактика и лечение вирусных инфекций [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://kakbeololo.narod.ru/index/0-25

13. Эпидемиология [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki

14. Эпидемиология вирусных инфекций [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://medlec.org/lek-67665.html

Размещено на Allbest.ru