Структурная и молекулярная организация норовирусов
Федеральное государственное учреждение науки
«Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени академика И.Н. Блохиной»
Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор Нижегородского НИИЭМ
им. академика И. Н. Блохиной
профессор _______________ Е. И. Ефимов
«___» ____________________ 2009 г.
Аналитический обзор
«Норовирусная инфекция:
Этиология, эпидемиология, диагностика»
Зам. директора по научной
работе доктор биол. наук,
профессор Г.И. Григорьева
«___»________________2009 г.
Руководитель НИР:
Зав. лаб. молекулярной эпидемиологии
вирусных инфекций
доктор биол. наук Н.А. Новикова
«___»________________2009 г.
Нижний Новгород
2009
Норовирусная инфекция: этиология, эпидемиология, диагностика. Аналитический обзор. - Нижний Новгород: ФГУН ННИИЭМ имени академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора, 2009. - 64 с.
Аналитический обзор предназначен для эпидемиологов и вирусологов органов и учреждений, осуществляющих государственный санитарно-эпидемиологический надзор, врачей-инфекционистов, педиатров.
|
|
|
Обзор составлен сотрудниками лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций ФГУН ННИИЭМ имени академика И.Н.Блохиной:
Содержание
| Введение | 5 |
| 1. Этиология | 6 |
| 1.1. Открытие и таксономия норовирусов | 6 |
| 1.2. Структурная и молекулярная организация норовирусов | 7 |
| 1.3. Генетическое разнообразие и эволюция норовирусов | 10 |
| 2. Клинико-эпидемиологические аспекты норовирусной инфекции | 15 |
| 2.1. Клинические проявления норовирусного гастроэнтерита | 15 |
| 2.2. Особенности эпидемиологии норовирусного гастроэнтерита | 19 |
| 2.3. Иммунитет и перспективы иммунопрофилактики | 28 |
| 3. Диагностика норовирусной инфекции | 33 |
| Список литературы | 41 |
Список используемых сокращений
| ВПЧ | – | вирусоподобные частицы |
| ИФА | – | иммуноферментный анализ |
| ИЭМ | – | иммуноэлектронная микроскопия |
| МКСВ | – | мелкие круглые структурированные вирусы |
| НВГЭ | – | норовирусный гастроэнтерит |
| ОГЭ | – | острый гастроэнтерит |
| ОКИ | – | острая кишечная инфекция |
| ОРС | – | открытая рамка считывания |
| ОТ | – | обратная транскрипция |
| ПЦР | – | полимеразная цепная реакция |
| РНК | – | рибонуклеиновая кислота |
| ЭМ | – | электронная микроскопия |
| RdRp | – | РНК-зависимая РНК-полимераза |
|
|
|
Введение
Норовирусы человека (сем. Caliciviridae, род Norovorus) были открыты в 1972 году Kapikian A.Z. с соавторами при электронно-микроскопическом изучении материалов из вспышки острого гастроэнтерита в одной из школ г. Норволк (США). Долгое время вирус, названный Norwalk, не привлекал внимания исследователей и практического здравоохранения, так как основным этиологическим агентом острого гастроэнтерита у детей оказался открытый в 1973 г. ротавирус. Однако к настоящему времени установлено, что норовирусы не только вызывают многочисленные, иногда очень крупные, вспышки острых кишечных заболеваний, но и являются причиной спорадических случаев гастроэнтерита во всех возрастных группах населения, как в развивающихся, так и в развитых странах [118].
Ежегодно в мире норовирусы являются причиной 64 000 эпизодов диареи, требующих госпитализации, 900 000 посещений клиник детьми в развитых странах и до 200 000 смертельных случаев детей в возрасте до 5 лет в развивающихся странах [171]. В США норовирусы вызывают примерно 23 миллиона случаев гастроэнтерита в год, признаются вторым по значимости после ротавирусов этиологическим агентом острого гастроэнтерита у детей первых лет жизни, а также причиной случаев заболевания со смертельным исходом у пожилых людей [64, 149, 163]. В России по данным разных авторов, в этиологической структуре острых кишечных инфекций на долю норовирусов приходится 5–27% [2, 3, 9, 11, 12, 14, 16, 174].
|
|
|
В последние годы повсеместно в мире наблюдается тенденция к росту заболеваемости норовирусным гастроэнтеритом, что определило возросший интерес к данной инфекции.
Этиология
Открытие и таксономия норовирусов
Способность норовирусов поражать человека была установлена при изучении вспышки острого гастроэнтерита, которая произошла в октябре 1968 г. в одной из школ г. Норволк (штат Огайо, США). Заболело около половины учеников и учителей школы и почти треть людей, контактировавших с заболевшими в семьях. На первом этапе лабораторного изучения данной вспышки охарактеризовать этиологический агент не удалось, однако инфекционная природа заболевания была подтверждена путем заражения трех добровольцев абактериальным экстрактом кишечного содержимого больного. Впоследствии, в 1972 г., Kapikian с соавторами при исследовании фекальных образцов от волонтеров, которые приняли фильтрат копроматериала больных из норволкской вспышки, методом ИЭМ обнаружили вирусные частицы. Вирус был назван агентом Norwalk. Это был первый визуально идентифицированный вирус, этиологически связанный с гастроэнтеритом. Исследование вируса Norwalk методом ЭМ с использованием негативного контрастирования показало, что вирионы представляет собой сферические частицы диаметром 27 нм с нечетким внешним краем [107].
|
|
|
Вирус Norwalk стал штаммом-прототипом для группы морфологически сходных Norwalk-подобных вирусов, называемых ранее мелкими круглыми структурированными вирусами, которые часто ассоциировались с эпидемическим гастроэнтеритом и которым присваивали названия, отражающие место возникновения вспышки [22, 195].
В настоящее время норовирусы человека относят к семейству Caliciviridae, род Norovirus . Калицивирусы, поражающие широкий спектр видов позвоночных животных, включая человека, были выделены из семейства Picornaviridae в 1979 г. [147]. Название новому семейству было дано от латинского слова «calyx» («чаша»), так как ключевой морфологической характеристикой вирионов калицивирусов является наличие чашевидных впадин, расположенных на поверхности капсида [24].
В современной таксономии семейство Caliciviridae входит в геномный кластер вирусов, содержащих однонитевую РНК позитивной полярности, и включает не менее 80 вирусов, объединенных в 4 рода (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/):
род Lagovirus (типовой штамм – вирус геморрагической болезни кроликов; RHDV - Rabbit haemorrhagic disease virus)
род Vesivirus (типовой штамм – вирус везикулярной экзантемы свиней; VESV – Vesicularexanthema of swine virus)
род Noroviru s (типовой штамм – вирус Норволк; NV – Norwalk virus)
род Sapovirus (типовой штамм – вирус Саппоро; SV – Sapporo virus).
Возможно выделение в составе семейства еще двух родов калицивирусов – Becovirus (типовой штамм Newbury agent 1, выделен от телят) и Recovirus (типовой штамм - вирус Tulane, выделен от детенышей макак резус) [66, 156].
Патогенными для человека являются представители двух родов калицивирусов – норовирусы (род – Noroviru s)и саповирусы (род – Sapovirus) [22]. В структуре калицивирусных гастроэнтеритов на долю норовирус-ассоциированной диареи приходится 90-95%, саповирусной - 5-10% [19, 114, 181].
Структурная и молекулярная организация норовирусов
Вирионы норовирусов представляют собой мелкие безоболочечные частицы с икосаэдрической симметрией (Т=3) диаметром 27 нм (рис.1). Молекулярная масса вириона составляет 15 МДа, константа седиментации 170-183 S, плавучая плотность в градиенте CsCl 1,36-1,41 г/см3. Вирионы устойчивы к эфиру и жирорастворителям, инактивируются при рН 3,0-5,0. Термоинактивация усиливается в присутствии высоких концентраций Mg [46, 136].
 |
Рис. 1. Электронные микрофотографии: вирус Norwalk (A), бакуловирус-экспрессированные вирусоподобные частицы (B) [24]. Длина отрезка 100 нм.
Методом рентгеноструктурного анализа рекомбинантных ВПЧ, полученных в бакуловирус-экспрессирующей системе, была установлена доменная организация вириона норовируса. Капсид состоит из 180 копий большого структурного белка VP1 и 1-2 копий малого белка VP2. Димеры VP1 образуют 90 дугообразных капсомеров. Капсомер устроен таким образом, что формирует видимые пустоты (чаши, углубления) размером 40 Å в глубину и 90 Å в ширину. Каждая вирусная частица имеет 32 таких чашеобразных углубления [204].
Основным структурным элементом капсида является капсидный белок VP1, который состоит из 530-555 а.о. с приблизительной молекулярной массой 58-60 кДа. Белковая субъединица капсида норовирусов содержит два домена: S (от англ. shell – оболочка) и P (от англ. protruding – выступающий), которые связаны гибким стержнем. S домен имеет классическую β-складчатую структуру. P-домен состоит из двух субдоменов: центрального субдомена P1 и отдалённого от центра глобулярного субдомена P2, несущего антигенные детерминанты, которые определяют специфичность штамма [85, 204].
Минорный структурный белок VP2представляет собойщелочной белок, состоящий из 208-268 а.о., имеет приблизительную молекулярную массу 22-29 кДа. VP2 проявляет существенную вариабельность у разных штаммов [182]. Роль VP2 в репликативном цикле норовирусов пока не известна, но установлено, что VP2 необходим для стабилизации капсида и регуляции синтеза VP1 [33]. Возможно, что за счет своей химической природы VP2 может связывать РНК и принимать участие в упаковке РНК генома [73].
Белок VPg выполняет различные функции в репликативном цикле вируса. Особенным свойством VPg калицивирусов является специфическое взаимодействие непосредственно с фактором инициации трансляции elF3 и с 40S субъединицей рибосомы. У калицивирусов описан новый механизм «cap»–независимой инициации трансляции, который опосредован белок-белковым взаимодействием Vpg вируса с системой трансляции клетки [57].
Неструктурные белки калицивирусов (хеликаза, нуклеозидтрифосфатаза, протеаза, РНК-зависимая РНК-полимераза) образуются в клетке хозяина путем протеолитического расщепления большого вирусного полипротеина специфической протеазой [85].
Геном калицивирусов представлен однонитевой РНК позитивной полярности с молекулярной массой 2,6-2,8 МДа и размером примерно 7500-7700 нуклеотидных оснований. РНК имеет 5¢- и 3¢-нетранслируемые регионы, полиаденилирована на 3′-конце [53]. Важной особенностью калицивирусов является отсутствие «cap»-структуры на 5′- конце РНК вируса. Инфекционность РНК обусловлена пептидом VPg, ковалентно связанным с геномной РНК [41].
Филогенетический анализ последовательностей различных регионов генома калицивирусов показал, что представители четырех родов семейства характеризуются двумя различными вариантами геномной организации. У норо- и везивирусов главный структурный белок VP1 и неструктурные белки кодируются в разных рамках считывания, у сапо- и лаговирусов – в единой [54]. В геноме норовирусов первая открытая рамка считывания (ОРС1) кодирует неструктурные белки – РНК-зависимую РНК-полимеразу, хеликазу, НТФ-азу и протеазу, ОРС2 кодирует главный структурный белок капсида VP1, ОРС3 – минорный щелочной белок VP2 [71, 101]. В процессе репликации норовируса синтезируется субгеномная молекула РНК, которая содержит рамки считывания для белков VP1 и VP2 и 3¢-нетранслируемый регион. Эта субгеномная РНК может включаться в вирионы с пониженной плавучей плотностью, но не является инфекционной [33, 89, 151].
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 560; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!