Классификация антигенов вируса гриппа
Всю антигенную структуру вирусной частицы можно разделить на две большие группы в зависимости от того, где именно располагаются белки и какую роль они играют в классификации инфекционного агента.
1. Внутренние антигены Эти структуры спрятаны внутри вириона. К ним относятся нуклеопротеин (NP-белок) и матриксные белки (M-белки). Их ключевая особенность — высокая стабильность и родоспецифичность. Именно по внутренним антигенам определяют, к какому типу относится вирус: А, В или С. Для выявления внутренних белков в лабораторной диагностике традиционно применяют реакцию связывания комплемента (РСК) и иммуноферментный анализ (ИФА).
2. Поверхностные антигены На оболочке вируса располагаются два важнейших гликопротеина: гемагглютинин (HA) и нейраминидаза (NA). Они выполняют роль протективных антигенов, то есть именно в ответ на их внедрение иммунная система человека начинает вырабатывать защитные антитела. Эти белки определяют конкретный подтип и вариант вириона, причём важно отметить, что HA и NA способны видоизменяться абсолютно независимо друг от друга. В природе существует огромное разнообразие этих молекул: выявлено 15 вариантов гемагглютинина и 9 вариантов нейраминидазы. Однако стабильную патогенность для людей демонстрируют лишь комбинации с H1, H2, H3, а также N1 и N2. Обнаруживают поверхностные структуры с помощью реакции торможения гемагглютинации (РТГА) и ИФА.
Антигенный дрейф: стратегия малых шагов
Вирус гриппа типа А отличается поразительной генетической гибкостью. Один из двух путей его трансформации называется антигенным дрейфом (Drift).
Суть этого процесса заключается в постепенных, крайне незначительных изменениях структуры поверхностных молекул. На генетическом уровне это реализуется через точечные мутации в участках генома, которые кодируют антигенные детерминанты HA и NA.
Особенности дрейфа:
- Происходит часто и постоянно, фоном сопровождая циркуляцию возбудителя.
- Приводит к формированию новых серовариантов вируса. Они отличаются от родительского штамма, но сохраняют с ним родство.
- Является причиной регулярных эпидемий, которые вспыхивают каждые 2–3 года.
В условиях дрейфа ранее сформированный иммунитет у переболевших людей защищает их лишь частично. Более того, именно накопившийся коллективный иммунитет выступает главным фактором естественного отбора: выживают и распространяются только те мутанты, которые научились обходить существующую защиту населения.
Антигенный шифт: глобальная угроза
Второй, гораздо более опасный механизм изменчивости — антигенный шифт (Shift — скачок). Это радикальное преобразование, при котором происходит полная замена одного или обоих поверхностных белков (гемагглютинина или нейраминидазы).
Такой скачок становится возможным благодаря генетической рекомбинации, или реассортации. Если в одну клетку-хозяина одновременно проникают два совершенно разных подтипа вируса, они могут обменяться генетическими сегментами. Зачастую в этом процессе участвуют штаммы гриппа животных, которые смешиваются с человеческими вариантами.
В отличие от дрейфа, шифт происходит редко. Однако его результатом становится появление принципиально нового подтипа вируса. Эпидемиологическое значение такого события колоссально: поскольку у человеческой популяции полностью отсутствует специфический иммунитет к «новинке», локальные вспышки стремительно перерастают в глобальные пандемии.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие биологические функции выполняет гемагглютинин (HA) при взаимодействии с клеткой-хозяином?
Гемагглютинин (HA) обеспечивает первичную фиксацию вируса и его проникновение в чувствительную клетку.
- Адгезия — связывается со специфическими рецепторами на плазматической мембране клеток-мишеней (остатками сиаловых кислот, α-2', 6' галактозсодержащими олигосахаридами).
- Проникновение — участвует в образовании эндоцитарной вакуоли и связывается с белками эндосом и липидами мембран, обеспечивая внедрение вируса в цитоплазму путем рецептор-зависимого эндоцитоза.
Какие биологические функции выполняет нейраминидаза (NA) в жизненном цикле вируса гриппа?
Нейраминидаза (NA) выполняет ферментативную функцию, отщепляя сиаловую кислоту и обеспечивая распространение вируса.
- Преодоление барьеров — разжижает слизь дыхательных путей, нейтрализуя сиаловую кислоту в муцинах, что облегчает доступ вируса к эпителию.
- Проникновение — модифицирует клеточные рецепторы, способствуя внедрению вируса в клетку путем эндоцитоза.
- Выход вирионов — разрушает связи гемагглютинина с сиаловыми кислотами на поверхности клетки, обеспечивая окончательное отпочковывание новых вирусных частиц и препятствуя их агрегации.
Какие типы вируса гриппа (А, В, С) способны подвергаться антигенному шифту?
Антигенному шифту способен подвергаться исключительно вирус гриппа типа А. Этот процесс представляет собой радикальное изменение структуры поверхностных антигенов (полную замену гемагглютинина или нейраминидазы) в результате генетической рекомбинации (реассортации). Шифт происходит при одновременном инфицировании одной клетки разными подтипами вируса, что приводит к обмену целыми сегментами РНК и образованию принципиально нового подтипа, вызывающего пандемии.
Какие виды животных выступают основным резервуаром для образования шифтовых вариантов вируса гриппа?
Основным природным резервуаром антигенов для формирования новых шифтовых вариантов вируса гриппа А являются животные, особенно птицы.
Свиньи участвовали в формировании пандемического штамма 2009 года: он возник в результате реассортации двух генотипов вируса гриппа А свиней и объединил генетический материал вирусов свиней, птиц и человека.
Чтобы не путать механизмы: Дрейф (Drift) — это как медленное течение реки (мелкие, частые точечные мутации, эпидемии раз в 2-3 года). Шифт (Shift) — это как нажатие клавиши Shift на клавиатуре: резкое, полное переключение регистра (полная замена антигена, новые подтипы и глобальные пандемии).
Вопросы с занятий и экзамена
Какие антигены определяют тип вируса гриппа (А, В или С)?
Тип вируса зависит от внутренних родоспецифических антигенов — нуклеопротеина (NP) и матриксных белков (M-белков).
Почему возникают регулярные сезонные эпидемии гриппа?
Причиной служит антигенный дрейф. Постоянные точечные мутации поверхностных белков приводят к появлению новых серовариантов, от которых старый коллективный иммунитет защищает лишь частично.
Чем антигенный шифт отличается от дрейфа?
Шифт — это радикальная полная замена гемагглютинина или нейраминидазы за счет обмена генами между разными вирусами в одной клетке. Это редкое явление, ведущее к пандемиям, тогда как дрейф происходит постоянно.
Что ещё разобрать по теме
- Методы лабораторной диагностики: РСК, ИФА и РТГА.
- Особенности строения и функции нейраминидазы и гемагглютинина.
- Роль коллективного иммунитета как фактора эволюционного отбора вируса.
- Механизм генетической реассортации на клеточном уровне.
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Антигенная структура и изменчивость вируса гриппа» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Ортомиксовирусы (грипп)»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.