Wirus brodawczaka ludzkiego (HPV) - objawy, drogi zakażenia, badania
Dowiedz się więcej
Wirusy ludzkie i choroby wirusowe
Spis treści:
Szacuje się, że na Ziemi jest 1031 wirusów, co czyni je najliczniejszymi i najbardziej rozpowszechnionymi tworami biologicznymi na planecie. Wirusy są również wszechobecnymi elementami ludzkiego ekosystemu. „Komplet” wirusów obecnych w organizmie zdrowego człowieka, łącznie w wirusami atakującymi zamieszkujące organizm ludzki bakterie, nosi nazwę wiriomu człowieka.
Wirusy – definicja i geneza
Żadna z cech koronnych przypisywanych wirusom jako organizmom: najmniejsze, najprostsze, najprymitywniejsze nie jest do końca prawdziwa. Intrygującym dylematem pozostaje, czy przymiotnik „najprostsze” w przypadku wirusów oznacza „najprymitywniejsze”, czy wprost przeciwnie, świadczy o ewolucyjnym wyrafinowaniu i ekstremalnym przystosowaniu do pasożytnictwa na poziomie molekularnym. Rozstrzygnięcie tego dylematu będzie możliwe po ustaleniu genezy wirusów. Na to się nie zanosi, bo równolegle rozważane są trzy równouprawnione hipotezy ich powstania.
Nie można wykluczyć, że każda z nich jest prawdziwa, a dzisiejsze wirusy powstawały w wyniku trzech różnych mechanizmów. Hipoteza zwana regresywną, redukcyjną lub dewolucyjną sugeruje, że wirusy są skrajnie zredukowanymi pasożytami, które utraciły geny nieprzydatne w życiu pasożytniczym. Hipoteza progresywna lub ucieczki zakłada, że wirusy wyewoluowały z usamodzielnionych i zdolnych do transmisji fragmentów DNA lub RNA, które „uciekły” z genomów większych organizmów. Hipoteza pierwszego wirusa sugeruje, że wirusy powstały ze złożonych cząsteczek kwasu nukleinowego i białek jeszcze przed pojawieniem się pierwszych komórek na Ziemi i równolegle do nich ewoluują.
Wirusy – reprodukcja
Bezdyskusyjne wydaje się to, że immanentny cel istnienia organizmów – reprodukcję – wirus realizuje w sposób optymalny, osiągając maksimum efektu przy minimum nakładów. Powiela się w komórce gospodarza pełniącej rolę przeprogramowanej dla jego potrzeb drukarki 3D, wnosząc do tego procesu jedynie informację zakodowaną w kwasie nukleinowym. Stanowi rodzaj nośnika pamięci wyposażonego w umiejętność samodzielnego zainstalowanie się w drukarce 3D.
Nie spełnia więc biochemicznych kryteriów żywego organizmu: jest pasożytem energetycznym, do tego pozbawionym zdolności syntezy białek. Szerzej, nie wytwarza adenozyno-5′-trifosforanu (ATP) – nośnika energii biochemicznej, a także nie posiada rybosomów, czyli stanowisk montażowych dla peptydów, narzędzi do montażu – odpowiednich enzymów oraz materiału – aminokwasów. Jest niezdolny do samodzielnej realizacji procesów życiowych: biosyntezy i reprodukcji. Więcej, jest całkowicie zależny od komórek zakażonego gospodarza: zwierzęcia/człowieka, rośliny lub bakterii.
Po wniknięciu do zaatakowanej komórki wirus ulega demontażowi, uwalniając własny materiał genetyczny i enzym/y. Przejmuje kontrolę nad komórką wykorzystując jej maszynerię do wytworzenia swoich kopii. Czyni to w sposób rabunkowy, zmuszając komórkę do nadmiarowej produkcji elementów wirusowych, co niekiedy doprowadza ją do destrukcji. Jednak tylko niektóre wirusy są patogenami wywołującymi kliniczne objawy zakażenia u zaatakowanego organizmu.
Wirusy – budowa i cechy charakterystyczne
Wirusy różnią się kształtem i złożonością swoich pozakomórkowych form zakaźnych – wirionów. Wielkość i kształt wirionów zależy od liczby białek i struktury przestrzennej kwasu nukleinowego (DNA lub RNA). Kwas nukleinowy (zawsze jednego typu) i białka (co najmniej jedno charakterystyczne dla wirusa) łączą się w strukturę zwaną nukleokapsydem (lub nukleoproteiną), stanowiącą rdzeń wirusa. Wiriony o bardziej złożonej strukturze posiadają otoczkę lipoproteinową pochodzącą z błon komórki gospodarza.
Zewnętrzne fragmenty białek (lub oddzielne białka) wirionu odpowiedzialne są za reakcje z określonym typem komórek zakażonego gospodarza. Uczestniczą w wiązaniu wirusa ze strukturami powierzchni i wnikaniu do wnętrza. Elementy białkowe i kwasy nukleinowe wirusa mają unikalne właściwości fizyczne i strukturę przestrzenną, które powodują, że powstające wiriony kompletowane są w komórce gospodarza w określonym porządku, jak trójwymiarowe puzzle, nadając wirionowi charakterystyczny kształt i rozmiar.
Niekiedy powstawać mogą cząstki wybrakowane, nie posiadające zdolności zakażania i reprodukcji. W procesie replikacji dochodzić może do zmian genetycznych wirusa, prowadzących do: wzrostu zakaźności; odporności na leki przeciwwirusowe (HIV); ucieczki przed mechanizmami immunologicznymi organizmu czy powstawania nowych wariantów w przypadku koinfekcji dwoma typami wirusa (np. grypy u zwierząt).
Klasyfikacja wirusów ludzkich
Kryteriami przydatnymi w klasyfikacji wirusów są: rodzaj i charakterystyka kwasu nukleinowego (DNA lub RNA; dwuniciowy lub jednoniciowy, w przypadku jednoniciowego RNA nić dodatnia lub ujemna); wielkość wirionu; kształt kapsydu: helikalny (pręcikowaty) lub wielościenny (sferyczny) oraz obecność/brak otoczki lipoproteinowej wirionu. W klasyfikacji wirusów wg ICTV (ang. International Committee on Taxonomy of Viruses) wyróżnia się rzędy, rodziny, podrodziny, rodzaje i gatunki.
Istotne jest, że niektóre wirusy posiadają dwie nazwy: zwyczajową oraz zgodną z najnowszą systematyką. Przykładowo, wirus opryszczki, HSV 1 lub 2 (ang. Herpes simplex virus) to zgodnie z systematyką HHV-1 lub 2 (ang. human herpesvirus 1,2); wirus ospy wietrznej i półpaśca (VZV, ang. Varicella zoster virus) to HHV-3; wirus cytomegalii, CMV, cytomegalowirus to HHV-5; EBV, wirus Epsteina i Barr to HHV-4.
Najmniejsze wirusy zwierzęce Parwowirusy i Pikornawirusy, są dwudziestościennymi sferami o średnicy, odpowiednio: 20 nm i 30 nm, posiadającymi kwasy nukleinowe o ograniczonej informacji genetycznej. Największe, Pokswirusy, o nietypowym owalnym kształcie, mają do 400 nm długości i są widoczne w mikroskopie świetlnym.
Ich struktura przewyższa złożonością strukturę prostych bakterii, a wielkość genomu przekracza 375 kpb. Większość wirusów otoczkowych przybiera kształt kulisty, chociaż nukleokapsydy niektórych z nich są cylindryczne (helikalne). Niektóre wirusy otoczkowe (koronawirusy, wirusy grypy, etc.) posiadają widoczne w mikroskopie elektronowym białkowe kolce, odpowiadające za kontakt z atakowaną komórką.
Choroby wirusowe – forma zakażeń
Wyróżnia się trzy formy zakażeń wirusowych. Zakażenie produktywne (w przebiegu grypy, różyczki, świnki) daje szybkie objawy kliniczne. Wraz z ich ustaniem wirus znika z komórek gospodarza. W przypadku zakażenia przetrwałego (np. VZV) zakaźny wirus pozostaje w komórkach po ustąpienia zakażenia produktywnego (kliniczna forma ospy wietrznej) i może się powtórnie objawić w postaci klinicznej półpaśca. W zakażeniu utajonym, wirus (np. HSV) po zakażeniu produktywnym wbudowuje się w genom komórki gospodarza i w sprzyjającej sytuacji ponownie ulega replikacji, dając kolejny rzut choroby.
Wirusy mogą być przenoszone przez: dotyk – rękami na śluzówki (np. wirus WZW A, choroby brudnych rąk); fomity – obiekty fizyczne, na których zachowują żywotność, np. klamki; zawiesinę wydzielin układu oddechowego o różnej średnicy cząstek: mikroskopijnych – droga powietrzna i większych droga kropelkowa (wirus grypy, SARS-CoV-2, RSV); ślinę podczas pocałunków (EBV); kontakt bezpośredni skóra-skóra (HPV); płyny ustrojowe: nasienie, krew (HIV); drogę pokarmową w żywności i wodzie (norowirusy); owady (komary) z chorego na chorego – wirusa Zika oraz przezłożyskowo, okołoporodowo z matki na dziecko (CMV).
Choroby wirusowe – najpowszechniejsze typy chorób
Do istotnych i rozpowszechnionych chorób wirusowych należą: grypa (wirusy grypy typu A, B i C); COVID-19 (wirus SARS-CoV-2); SARS (ang. severe acute respiratory syndrome) – ciężki ostry zespół oddechowy (wirus SARS-CoV-1); MERS (ang. Middle East respiratory syndrome) – bliskowschodni zespół niewydolności oddechowej (wirus MERS-CoV); przeziębienie (RSV, rynowirusy, koronawirusy, wirusy paragrypy, adenowirusy, wirusy Coxsackie, parwowirusy, enterowirusy); Ospa prawdziwa (variola virus, VARV); ospa wietrzna i półpasiec (wirus VZV); odra; świnka; różyczka; zapalenie wątroby (wirusy zapalenia wątroby typów: A, B, C, D, E); opryszczka pospolita (HSV – HHV); paraliż dziecięcy (wirus polio); wścieklizna; gorączka krwotoczna Ebola (wirus Ebola); hantawirusowy zespół płucny (hantawirus); gorączka Denga (wirus dengi, DENV); zika (wirusa Zika, ZIKV); mononukleoza zakaźna (EBV). Przyczyną raka szyjki macicy i szeregu innych rodzajów raka jest wirus brodawczaka ludzkiego, HPV (zagadnienie wirusów onkogenne zostało w tym tekście celowo pominięte).
Choroby wirusowe – leczenie
W zwalczaniu chorób wirusowych antybiotyki są bezskuteczne! Profilaktyka i leczenie opiera się na szczepionkach i stosowaniu leków przeciwwirusowych oraz leków działających objawowo. Leki przeciwwirusowe nie niszczą wirusa istniejącego, lecz spowalniają lub blokują jego rozwój zwiększając efektywność przeciwwirusowej odpowiedzi układu odpornościowego.
Pośrednio ograniczają możliwość transmisji wirusa do kolejnych gospodarzy. Obecnie dostępne są leki przeciwwirusowe umożliwiające leczenie zakażenia HIV, HSV, HBV i HCV, wirusami grypy czy VZV. Szczepionki przeciwwirusowe są stosowane profilaktycznie, zapewniając czynną odporność przeciwwirusową oraz zmniejszając ryzyko przeniesienia wirusa na inne osoby.
Szczepionki przeciwwirusowe
Obecnie są niewątpliwie najskuteczniejszym i najbardziej rozpowszechnionym środkiem w walce z chorobami wirusowymi. Do powszechnie stosowanych szczepionek przeciwwirusowych należą, m.in. szczepionki przeciw wirusom: polio, odry, świnki, różyczki, ospy wietrznej i półpaśca (VZV), WZW A i B, wirusom grypy A i B, SARS-CoV-2, HPV, odkleszczowemu zapaleniu mózgu i rotawirusom powodującym niezwykle zakaźne biegunki niemowląt i dzieci.
Intencją tekstu jest zasygnalizowanie zagadnień związanych z wirusami ludzkimi i chorobami wirusowymi, których poznanie pomoże uzyskaniu lepszego obrazu tej dziedziny biologii i nauk medycznych.
Bibliografia
https://www.britannica.com/science/virus
Dr Tomasz Ochałek
