Микроскопические паразиты-убийцы из космоса: что такое вирусы и как с ними бороться

Что мы знаем о вирусах и методах защиты от них?

О различных формах вирусов, путях и факторах их передачи, а также о коронавирусе и мерах профилактики вирусных инфекций рассказали на одном из интегрированных вебинаров ведущие методисты Корпорации «Российский учебник» Екатерина Федотова и Елена Кондратьева. Все перечисленные темы входят в курсы ОБЖ и биологии.

Главная задача биологии — это развитие представлений у человека о живых организмах, о многообразии видов, обо всех закономерностях развития живых существ, а также об их взаимодействии с окружающей природой. Предмет основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) позволяет получить знания и умения, которые помогут сохранить жизнь и здоровье в опасных ситуациях. Эти ситуации всегда возникают неожиданно, но, тем не менее, большинство из них предсказуемы и к ним можно подготовиться заранее. ОБЖ учит нас предвидеть возможные опасности и минимизировать потери от той или иной ситуации. Сегодня мы сталкиваемся с новым видом вирусной опасности COVID-19,о котором поговорим с точки зрения биологии и ОБЖ.

Что такое вирус и в чём отличие от бактерий?

Название «вирус» произошло от латинского слово virus и переводится как «яд». По сути, это мельчайшие внутриклеточные микробы-паразиты, потому что живут и размножаются они только внутри хозяина — практически во всех живых организмах (бактериях, грибах, растениях, животных и человеке). Несмотря на своё «коварство», все вирусы имеют примитивное строение: одна нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная одной или несколькими оболочками. Различают просто устроенные вирусы (безоболочечные) и сложно устроенные вирусы (оболочечные). К простым вирусам относят: вирусы полиомиелита, гепатита А, аденовирусы. Примеры сложных вирусов: гепатит В, грипп, парагрипп, корь, ВИЧ, герпес. Различаются вирусы и по форме:

• палочковидная (вирус табачной мозаики)
• пулевидная (вирус бешенства)
• сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ)
• нитевидная (филовирусы)
• в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Размеры вирусов настолько малы (18-400 нм), что увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. Единицы измерения — нанометры, в отличие от бактерий (микрометры, мкм). Кстати, вирусы приблизительно в 100 раз меньше бактерий. Наиболее мелкими вирусами являются вирус полиомиелита (20 нм), гепатита А (30 нм), гепатита С (50 нм), вирус бешенства (170 нм), наиболее крупным — вирус натуральной оспы (350 нм).

От бактерий вирусы отличаются не только размерами, но и количеством генов (минимальное у вирусов от 4 до сотни, у бактерий – от 3000); нуклеиновыми кислотами (вирусы содержат только одну — ДНК или РНК, а бактерии – обе); количеством ферментов и, конечно же, самой формой жизни: вирусы размножаются только внутри живых существ, а бактерии – свободноживущие.

Интересный факт: первооткрыватель вирусов и основоположник вирусологии — русский ученый Д.И. Ивановский. В 1892 году описал необычные свойства возбудителей болезни табака (табачной мозаики), которые проходили через бактериальные фильтры и были названы «фильтрующимися частицами».

Сетевые черви

В отличие от вирусов, сетевые черви – это вполне самостоятельные вредоносные программы. Главной их особенностью также является способность к саморазмножению, однако при этом они способны к самостоятельному распространению с использованием сетевых каналов.

В зависимости от способа проникновения в систему черви делятся на следующие типы:

• • 1. сетевые черви – используют для распространения локальные сети и Интернет;
    2. почтовые черви – распространяются с помощью почтовых программ;
    3. IM-черви – используют программы обмена сообщениями IM (Instant Messenger) в режиме реального времени;
    4. P2P-черви – распространяются при помощи пиринговых файлообменных сетей P2P (Peer-to-Peer – равный с равным).

  После проникновения на компьютер червь должен активироваться – иными словами, запуститься. По методу активации все черви можно разделить на две большие группы: на тех, которые требуют активного участия пользователя, и тех, кто его не требует.

  Отличительная особенность червей из первой группы – это использование обманных методов. Например, получатель инфицированного файла вводится в заблуждение текстом полученного письма и добровольно открывает вложение с почтовым червем, тем самым его активируя. Черви из второй группы используют ошибки в настройке или бреши в системе безопасности операционной системы. В последнее время наметилась тенденция к совмещению этих двух технологий – такие черви наиболее опасны и часто вызывают глобальные эпидемии.

  Сетевые черви могут кооперироваться с вирусами – такая пара способна самостоятельно распространяться по сети (благодаря червю) и в то же время заражать ресурсы компьютера (функции вируса).

  Вирусы

  Вирус (лат. virus — яд) — неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп. Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

  Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

  

  В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский положил начало вирусологии как науке.

  

  • Наличие наследственности и изменчивости
  • Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)
  Неживое (инертное) состояние

  Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты.

  У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

  Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

  У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

  Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни — безудержное размножение.

  Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент — его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней среде вирусы существуют в виде вирионов — полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой кислоты внутри.

  Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

  

  Взаимодействие вируса с клеткой

  Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

  Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код — она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

  Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

  

  Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

  Бактериофаги («бактерия» + греч. phag(os) — пожирающий)

  Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом — ДНК (реже РНК), протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

  Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее свою нуклеиновую кислоту.

  

  Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

  Вирусные инфекции

  Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины, например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

  Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие стойкий пожизненный иммунитет.

  Клетки вырабатывают защитный белок — интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры тела (например, при гриппе).

  

  Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах — клетках крови, которые выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

  Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

  

  © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

  Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

  ТОП-15 противовирусных препаратов

  Далее мы рассмотрим действующие вещества, которые составляют основу наиболее эффективных лекарственных средств. Обращаем внимание, что их названия могут не совпадать с названиями препаратов, которые поступают в аптечные сети.

  1. Фамцикловир

  Один из самых эффективных противовирусных препаратов от герпетических инфекций. Его биодоступность, то есть способность усваиваться в организме составляет 77% (другие лекарства — не более 65%). Выпускается в форме таблеток и быстро всасывается в ЖКТ. Эффективен при опоясывающем лишае, постгерпетической невралгии, рецидивирующем генитальном герпесе. Курс лечения — 1 неделя с приемом 250-750 мг в сутки.

  Для лечения наружного герпеса применяют другой вариант этого вещества — пенцикловир. Его выпускают в форме мази.

  Противопоказания: беременность, повышенная чувствительность к действующему веществу.

  2. Рибавирин

  Отличается широким спектром действия и входит в перечни наиболее эффективных препаратов при гриппе А и B, различных ОРВИ, герпетической инфекции 1-3 типов, гепатитах А, B и С, кори, атипичной пневмонии (ТОРС). Подходит для лечения таких экзотических инфекций как среднеазиатская геморрагическая лихорадка или лихорадка Западного Нила.

  Выпускается в форме капсул, таблеток, а также жидкого концентрата, чтобы готовить растворы для капельниц. Биодоступность составляет 65%, всасывание в ткани происходит практически сразу.

  Противопоказания: беременность, лактация, болезни щитовидной железы, острые патологии почек, печени.

  3. Амантадин

  Входит в список лучших противовирусных препаратов для профилактики и лечения гриппа А2 на ранних стадиях, аденовирусных конъюнктивитов. Врачи часто включают его в программу комплексного лечения хронической формы гепатита С.

  В торговые сети поступает под разными торговыми названиями в форме таблеток по 100 мг или раствора для инфузий. Лечебный или профилактический курс длится от 4-5 до 10-12 суток с ежедневным приемом 100-200 мг.

  Противопоказания: беременность, острые/хронические патологии почек. С осторожностью — при тиреотоксикозе и тяжелых нарушениях психики.

  4. Римантадин

  Эффективное профилактическое и лечебное средство при различных штаммах гриппа. Кроме воздействия на вирусы, оказывает также антитоксическое действие. Отличается быстрым действием, быстрым всасыванием в ЖКТ. Может представлять собой таблетки, порошок, детский сироп. Курс терапии при гриппе проводится в течение 4-5 суток.

  Противопоказания: возраст до 12 лет, беременность, грудное вскармливание, тиреотоксикоз, болезни печени, почек в стадии обострения.

  

  Рисунок 2. Почему антибиотики не показаны при вирусных инфекциях. Изображение: МедПортал

  5. Амбенония хлорид

  Действующее вещество относится к синтетическим аминокислотам. Это хороший противовирусный препарат при гриппе, полиомиелите, вирусных энцефалитах. Активирует деятельность лейкоцитов, что помогает организму справляться с инфекцией. Максимальное действие наступает уже через 30-60 минут после приема.

  Выпускается в двух формах — таблетки и порошок по 1, 5 и 10 мг. Лечение гриппа проводят в течение 3-4 суток с двукратным приемом по 5 мг. При других инфекциях программа терапии состоит из 15-20 приемов по 5-10 мг ежедневно или через день.

  Противопоказания: беременность, стенокардия, атеросклероз, бронхиальная астма, брадикардия, эпилепсия.

  Профилактика

  Большинство лекарств против гриппа и ОРВИ можно принимать в профилактических дозах перед наступлением периода сезонного обострения. Дозировку должен определить врач после консультации.

  6. Интерфероны

  Ряд действующих веществ (интерферон альфа, бета, гамма и их подвиды), полученных при участии человеческих клеток крови — лейкоцитов. Входят во все списки лучших противовирусных препаратов для человека. Отдельные интерфероны действуют на различные вирусы и используются для лечения гепатита B, C, D, кератитов и кератоконъюнктивитов, ОРВИ и гриппа, бородавок и кондилом, папилломавирусных инфекций, ВИЧ, цитомегалии.

  Интерфероны применяют для детей и взрослых любого возраста. Они не только подавляют вирусы, но и стимулируют иммунитет. Их выпускают в форме таблеток, капсул, растворов, порошков, ректальных суппозиториев, мазей, гелей, лиофилизата. Доза и программа лечения зависят от заболевания и вида интерферона.

  Противопоказания: высокая чувствительность к белковым лекарствам, беременность и грудное вскармливание, почечная и печеночная недостаточность, эпилепсия.

  7. Полиадениловая кислота + полиуридиловая кислота

  Комплексный препарат против вирусных заболеваний глаз: аденовирусных и герпетических конъюнктивитов, кератитов, кератоувеитов и других патологий. Стимулирует выработку интерферона в организме. Способствует увеличению кроветворных клеток. Обладает противоопухолевым действием.

  Выпускается в форме порошка-лиофилизата для приготовления растворов. Применяется чаще всего для закапывания в глаза (курс чаще всего длится 2-4 недели) или инъекций под конъюнктиву.

  8. Натрия рибонуклеат

  Действующее вещество представляет собой дрожжи рибонуклеиновой кислоты, которые получают из грибов. Входит в списки лучших средств для профилактики гриппа, ОРВИ, лечения герпетических инфекций, хламидиоза, болезней кожи и слизистых, вызванных вирусами. Хороший препарат против арбовирусных инфекций, которые передают кровососущие насекомые. Кроме противовирусной активности, стимулирует иммунитет за счет образования интерферона, подавляет рост опухолей, обладает антибактериальным эффектом.

  Выпускается в форме порошка для приготовления растворов для внутривенной инфузии или аппликаций.

  Противопоказания: беременность, аллергия, тяжелые патологии крови, печени, почек.

  9. Тилорон

  Стимулирует образование в организме различных интерферонов и тем самым укрепляет иммунитет. Противовирусное действие выражено слабее. Биодоступность составляет 60%.

  Входит в различные рейтинги препаратов для лечения/профилактики гриппа, ОРВИ. Назначается при заражении герпесом, энцефаломиелитом, энцефалитом, гепатитом A, B, C, бешенством. В аптечные сети поступает в форме таблеток по 125 мг. Для профилактики гриппа препарат пропивают курсом в 4-6 недель по 1 таблетке в неделю. Курс лечения зависит от заболевания.

  Противопоказания: беременность, грудное вскармливание.

  

  Рисунок 3. Как правильно носить защитную маску. Источник: ВОЗ

  10. Меглюмина акридонацетат

  Иммуномодулятор, стимулирующий в организме выработку интерферонов. Обладает также противовирусным и противоопухолевым эффектом. Так как наибольшая концентрация интерферонов достигается в головном мозге, препарат применяется при терапии нейроинфекций: энцефалита, серозного менингита и других патологий. Эффективен при герпетических инфекциях, гепатите A, B, C, D.

  В продажу поступает в ампулах и таблетках. Прием ведется по определенной схеме, которую назначает врач.

  Противопоказания: беременность, грудное вскармливание.

  Препараты против коронавирусов

  Минздрав РФ составил перечень препаратов, которые могут применяться против COVID-19⁵:

  • фавипиравир;
  • гидроксихлорохин;
  • азитромицин+гидроксихлорохин;
  • интерферон-альфа;
  • ремдесивир.

  11. Оксодигидроакридинилацетат натрия

  Один из наиболее востребованных иммуностимуляторов для профилактических и лечебных целей. Применяется при респираторных, герпетических инфекциях, остром и хроническом гепатите B, C, энцефалитах, вирусных инфекциях кожи. Активирует стволовые клетки костного мозга, способствует активному образованию интерферонов.

  Биодоступность достигает 90%. Выпускается в ампулах объемом 125 мг. Вводится с помощью инъекций. Курс лечения зависит от заболевания.

  Противопоказания: цирроз печени, тяжелые патологии почек.

  12. Зидовудин

  Действующее вещество входит в рейтинг наиболее востребованных при лечении ВИЧ-инфекции и гепатитов B, C, D. Действие заключается в том, что препарат встраивается в цепи ДНК вируса в процессе их формирования. Это нарушает процесс деления и размножения вируса.

  В аптечной сети продается в виде капсул, таблеток под различными названиями. Хорошо всасывается через ткани кишечника и быстро распространяется по всему организму. Принимают лекарство внутрь по 200 мг 6 раз в сутки.

  Противопоказания: миопатия, нейтропения, жировая дистрофия печени, анемия.

  13. Диданозин

  Один из основных препаратов против ВИЧ-инфекции. Биодоступность достигает 89%. На рынок поступает чаще всего в форме капсул объемом 125, 200, 250, 400 мг, реже — в форме порошка. Применяют внутрь натощак дважды в сутки. Суточную дозу определяет врач.

  Противопоказания: беременность, сердечно-сосудистая недостаточность, панкреатит, подагра.

  14. Умифеновир

  Это действующее вещество составляет основу популярных препаратов против вирусов гриппа, парагриппа, аденовируса, риновируса, некоторых коронавирусов. Используется также против ротавируса у детей старше 6 лет.

  Способствует усилению иммунитета и повышению устойчивости организма к вирусным инфекциям. Уменьшает риск развития осложнений, которые связаны с вирусами. Выпускается, в основном, в капсулах. Курс лечения составляет 5-7 суток, профилактики — 2-3 недели.

  Противопоказания: возраст до 6 лет, беременность.

  15. Ганцикловир

  Относится к средствам против цитомегаловирусов. Встраивается в цепочку ДНК и подавляет вирусный синтез. Применяется также при остром поверхностном кератите, причина которого — вирус простого герпеса.

  В продажу поступает в таблетках для приема внутрь или флаконах по 500 мг в форме лиофилизата для приготовления инфузионного раствора или закапывания в глаза.

  Противопоказания: беременность, тяжелые патологии почек, возраст до 12 лет.

  Общие закономерности репродукции вируса

  К самостоятельному размножению вирусы не способны. Синтез вирусных белков и воспроизведение копий вирусного генома обеспечиваются биосинтетическими процессами клетки-хозяина. Для вирусов характерен дизъюнктивный (разобщенный) тип репродукции. Он осуществляется при взаимодействии вируса с инфицируемой клеткой. В этом случае белковые молекулы и нуклеиновые кислоты образуются отдельно друг от друга. После чего происходит сборка дочерних популяций [3] .

  Особенности репродукции вирусов зависят от типа вирусного генома. Однако отмечается существование целого ряда общих закономерностей репродукции вируса:

  1. Все вирусы, содержащие молекулу РНК, кроме вирусов гриппа и ретровирусов, репродуцируются в цитоплазме клетки. Геномы ретровирусов и вирусов гриппа при репродукции проникают в ядро клетки-хозяина [2] .
  2. Все вирусы, содержащие молекулу ДНК, кроме вирусаоспы репродуцируются в ядре и в цитоплазме клетки. В ядре происходит транскрипция и репликация вирусных нуклеиновых кислот, а в цитоплазме – трансляция вирусных белков и сборка дочерних вирионов. Вирусоспы размножается только в цитоплазме клетки [2] .
  3. Процесс синтеза нуклеокапсидных белков происходит на свободных полирибосомах (не связанных с мембраной). Процесс синтеза суперкапсидных белков проходит на рибосомах, ассоциированных с мембранами [2] .
  4. Белки вирусов после образования подвергаются протеолитическому процессингу (разрезанию или расщеплению) [2] .
  5. Суперкапсидные белки оболочечных вирусов при транспортировке к клеточной мембране проходят гликозирование (присоединении к полипептиду углеводных остатков) [2] .

  

  Этапы репродукции (жизненного цикла) вируса

  

  1. Адсорбция вируса на мембране клетки.; 2. Проникновение вируса в клетку.; 3. Депротеинизация.; 4. Синтез компонентов вирусов.; 5. Формирование дочерних вирионов.; 6. Выход вирионов [2] .