Дмитрий иосифович ивановский: биография, вклад в микробиологию

Вирусы и другие патогены

Что такое патоген? Патоген — это организм, который вызывает патологию. По своей природе вирусы — патогены, этиологические агенты, которые способны вызывать различные заболевания.

Существуют заболевания, в которых этиологический агент неизвестен, например атеросклероз. Есть разные теории вирусного происхождения атеросклероза, но на самом деле до сих пор неизвестно, является ли организм, который вызывает атеросклероз — сопутствующее нарушение обмена веществ и появление атеросклеротических бляшек, — вирусом. 

Есть болезни, где патоген совершенно понятен. Это, во-первых, бактерии. Они способны вызывать самые разные с точки зрения серьезности последствий для организма заболевания: и чуму, и воспаление легких, и ангину. С другой стороны, и бактерии, и вирусы могут вызывать однотипные заболевания. Воспаление легких может иметь бактериальную природу и успешно лечиться с помощью антибиотиков. Мы знаем, что сейчас коронавирус типа COVID-19 также вызывает воспаление легких, но однозначного метода лечения от него нет.

Поэтому классифицировать патогены с точки зрения вреда организму, который они наносят, очень трудно. Например, гепатит вне зависимости от типа — А, В или С — так или иначе приводит к поражению печени. Но при одинаковых последствиях механизм поражения печени запускается при участии разных вирусов. 

При этом ставить знак равенства между бактерией и вирусом категорически нельзя. Бактерия, в отличие от вируса, представляет собой живой организм, который может самостоятельно размножаться, питаться и поддерживать постоянство внутренней среды. Вирус же не является организмом в классическом смысле этого слова. Вирус — это оторвавшийся ген, который так же, как и мы с вами, придерживается универсального закона природы: размножаться и сохранять себя.

Варшавский период

Получив степень магистра ботаники в Петербурге (1895), в 1901 году Ивановский уезжает в Варшаву, где становится экстраординарным, а затем и ординарным профессором Императорского университета. Он возглавляет курс анатомии с физиологией растений кафедры ботаники. Продолжая работать с больным табаком, он в Киеве защищает докторскую диссертацию. Открытый им способ фильтрации позволяет ему сформулировать теорию особых инфекционных заболеваний, возбудители которых имеют живую и организованную структуру. Он снова и снова исследует ткани больных растений, надеясь увидеть этих возбудителей. Ученый не сомневался, что открыл принципиально новый класс явлений, предложил критерии и методы их определения.

Изучение ферментации Пастера привело к эксперименту, имеющему историческое значение для биологии в целом. Вместо этого это привело к мысли о том, что ферментации и гниения являются результатом спонтанной генерации микробов. Если бульон в колбе стерилизуют кипячением, и если шея остается нетронутой, то бульон остается стерильным. Но, если горло колбы оборвалось после кипячения, то бульон стал непрозрачным от бактериального загрязнения.

В одиночку достижения Пастера, перечисленные выше, были бы достаточными, чтобы обеспечить его прочную славу. Тем не менее, наибольшие успехи Пастера были еще впереди. Затем он заразил здоровых животных части чистой культуры. Затем здоровые животные развили сибирскую язву. Эта последовательность изоляции, инфекции и повторной изоляции представляет собой известные постулаты Коха, которые обеспечивают экспериментальную основу для установления того, что конкретный микроорганизм несет ответственность за конкретное заболевание.

Ночной дозор против белых ходоков

Несмотря на периодически возникающие эпидемии, можно утверждать, что антивирусы помогают. Они в состоянии в зависимости от ситуации, конкретного антивируса и его обновления в автоматическом режиме фиксировать и устранять большую часть угроз, рассказал руководитель аналитического центра Zecurion.

«Но нет стопроцентного решения, волшебной таблетки, которую установил и можешь спокойно ходить по любым форумам, не опасаясь ни хакеров, ни вредоносных программ. Уязвима любая система», — подчеркнул Владимир Ульянов.

Сотрудник в офисе компании «Лаборатория Касперского»

Сложность состоит в том, антивирусы блокируют большинство известных вредоносных программ. Но при атаке на конкретный объект хакеры либо создают новую зловредную программу, либо покупают готовую в интернете и модифицируют под свои нужды, чтобы запутать антивирус.

Перед атакой хакеры тестируют свой вирус на общедоступном веб-сервере, где установлено порядка 50 популярных мировых антивирусов. Самый популярный — VirusTotal. Обычные пользователи могут использовать этот ресурс для защиты, прогоняя через него подозрительные письма.

Именно то, что во всех вирусах из коллекции Го О Дуна были реализованы принципиально новые техники атаки, и позволило им атаковать столь большое количество людей, с мощным общественным резонансом, подчеркнул Дмитрий Галов. Самые общие рекомендации для надежной защиты банальны, но неизменны. Своевременно обновляйте антивирусы и всё программное обеспечение на компьютере, включая операционную систему и приложения.

Развитие вирусологии

Вся первая половина прошлого столетия была посвящена изучению вирусов. Как из рога изобилия сыпались открытия вируса ящура, желтой лихорадки, натуральной оспы, полиомиелита, герпеса, везикулярного стоматита, гриппа человека, паротита, клещевого энцефалита, аденовирусов, вирусов бородавок, кори, краснухи и многих других. Сегодня открыто и описано более 500 вирусов человека и теплокровных животных, почти столько же вирусов растений, насекомых и бактерий. Открытия продолжаются и в наше время.

То, что произошло дальше, было самым важным. Цыплята, которые были привиты старой культурой, развивали только очень мягкую форму заболевания. После этого Пастером были введены Камерлэнд те же самые цыплята со свежими, предположительно, вирулентными бактериями. У цыплят все еще не развилось заболевание.

Непонятно, почему Пастер поручил Камерллу засеять свежую культуру цыплятами, которые ранее получали старую культуру. Результат был таким же, как и раньше. Пастер правильно предположил, что процесс старения ослабляет бактерии. И, по опыту, он узнал, что вирулентность холерного микроба может быть уменьшена до любой степени, контролируя ее воздействие на воздух. Самое главное, возможно, он обнаружил, что аттенуированные бактерии могут вызывать резистентность к вирулентным бактериям и, следовательно, могут быть использованы в качестве вакцины.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Генетическую информацию, закодированную в отдельном гене, в общем можно рассматривать как инструкцию по производству определенного белка в клетке. Такая инструкция воспринимается клеткой только в том случае, если она послана в виде мРНК. Поэтому клетки, у которых генетический материал представлен ДНК, должны «переписать» (транскрибировать) эту информацию в комплементарную копию мРНК (см. также НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ). ДНК-содержащие вирусы по способу репликации отличаются от РНК-содержащих вирусов.

ДНК обычно существует в виде двухцепочечных структур: две полинуклеотидные цепочки соединены водородными связями и закручены таким образом, что образуется двойная спираль. РНК, напротив, обычно существует в виде одноцепочечных структур. Однако геном отдельных вирусов представляет собой одноцепочечную ДНК или двухцепочечную РНК. Нити (цепочки) вирусной нуклеиновой кислоты, двойные или одинарные, могут иметь линейную форму или замыкаться в кольцо.

Первый этап репликации вирусов связан с проникновением вирусной нуклеиновой кислоты в клетку организма-хозяина. Этому процессу могут способствовать специальные ферменты, входящие в состав капсида или внешней оболочки вириона, причем оболочка остается снаружи клетки или вирион теряет ее сразу после проникновения внутрь клетки. Вирус находит подходящую для его размножения клетку, контактируя отдельными участками своего капсида (или внешней оболочки) со специфическими рецепторами на поверхности клетки по типу «ключ – замок». Если специфические («узнающие») рецепторы на поверхности клетки отсутствуют, то клетка не чувствительна к вирусной инфекции: вирус в нее не проникает.

Для того чтобы реализовать свою генетическую информацию, проникшая в клетку вирусная ДНК транскрибируется специальными ферментами в мРНК. Образовавшаяся мРНК перемещается к клеточным «фабрикам» синтеза белка – рибосомам, где она заменяет клеточные «послания» собственными «инструкциями» и транслируется (прочитывается), в результате чего синтезируются вирусные белки. Сама же вирусная ДНК многократно удваивается (дуплицируется) при участии другого набора ферментов, как вирусных, так и принадлежащих клетке.

Синтезированный белок, который используется для строительства капсида, и размноженная во многих копиях вирусная ДНК объединяются и формируют новые, «дочерние» вирионы. Сформированное вирусное потомство покидает использованную клетку и заражает новые: цикл репродукции вируса повторяется. Некоторые вирусы во время отпочковывания от поверхности клетки захватывают часть клеточной мембраны, в которую «заблаговременно» встроились вирусные белки, и таким образом приобретают оболочку. Что касается клетки-хозяина, то она в итоге оказывается поврежденной или даже полностью разрушенной.

У некоторых ДНК-содержащих вирусов сам цикл репродукции в клетке не связан с немедленной репликацией вирусной ДНК; вместо этого вирусная ДНК встраивается (интегрируется) в ДНК клетки-хозяина. На этой стадии вирус как единое структурное образование исчезает: его геном становится частью генетического аппарата клетки и даже реплицируется в составе клеточной ДНК во время деления клетки. Однако впоследствии, иногда через много лет, вирус может появиться вновь – запускается механизм синтеза вирусных белков, которые, объединяясь с вирусной ДНК, формируют новые вирионы.

У некоторых РНК-содержащих вирусов геном (РНК) может непосредственно выполнять роль мРНК. Однако эта особенность характерна только для вирусов с «+» нитью РНК (т.е. с РНК, имеющей положительную полярность). У вирусов с «-» нитью РНК последняя должна сначала «переписаться» в «+» нить; только после этого начинается синтез вирусных белков и происходит репликация вируса.

Так называемые ретровирусы содержат в качестве генома РНК и имеют необычный способ транскрипции генетического материала: вместо транскрипции ДНК в РНК, как это происходит в клетке и характерно для ДНК-содержащих вирусов, их РНК транскрибируется в ДНК. Двухцепочечная ДНК вируса затем встраивается в хромосомную ДНК клетки. На матрице такой вирусной ДНК синтезируется новая вирусная РНК, которая, как и другие, определяет синтез вирусных белков. См. также РЕТРОВИРУСЫ.

«Объективно — грипп куда страшнее COVID-19»

— Если судить по цифрам Университета Джонса Хопкинса, только в одних Соединенных Штатах скончались почти сто тысяч человек. А во всем мире — уже более 350 тысяч. Не миллионы, конечно, но тем не менее…

— Когда это происходит за сравнительно короткий промежуток времени — то, конечно, это много. Да и непривычно. Но параллельно от других инфекций и многих других причин умирает на порядок больше людей. Но, знаете, всегда очень сложно со статистикой. В идеале должны быть очень качественные системы диагностики, которые абсолютно точно определяют — есть вирус или нет вируса, есть антитела или нет антител.

Что же касается смертности, то диагнозы ставят патологоанатомы. Основная-то смертность — или от пневмонии, или от множества сопутствующих болезней, которые провоцирует «корона». Ее часто сравнивают с гриппом. Но объективно — грипп куда страшнее. Он давным-давно сроднился с нами и веками сопровождает нас. Такой преданный вечный спутник! К гриппу мы уже давно привыкли и за прошедшие 100 лет научились с ним бороться.

А «корона» в своем «третьем явлении» (как пандемия) пришла к нам впервые. По смертности грипп намного впереди даже в те годы, когда не отмечается эпидемических вспышек, а есть самая обычная сезонная заболеваемость, которая исправно бывает каждый раз в осенний и зимний периоды. Грипп уносит в такие «невинные», если можно так сказать, сезоны по 600-700 тысяч жизней. Это намного больше, чем нынешняя смертность от «короны».

— Но, позвольте, коронавирус же еще продолжает распространяться, и цифры определенно точно будут расти. Так ведь?

— Да, но тут, конечно, вопрос: сколько она еще будет продолжаться. По моим прогнозам, эта инфекция станет сезонным заболеванием, подобно всем другим ОРВИ. А их очень много, больше двухсот. Они тоже поражают дыхательную систему и вызывают довольно похожую клиническую картину. Умирают-то люди, в основном, от сопутствующих болезней. Вот почему поначалу больше всего от COVID-19 умирало пожилых людей?

— Потому что у них куча всяких заболеваний.

— Именно. За свою жизнь они уже накопили целый букет болезней: и сердечных, и сахарный диабет, и болезни печени, и болезни мозга, и прочее… Понятно ведь — люди должны от чего-то умирать. Бессмертных среди нас нет.

И вирусы, не только «корона», а вообще любые, все эти болезни только обостряют. И вот здесь, как я уже говорил выше, начинаются, так сказать, очень сложные статистические выкладки — во всем мире, не только у нас, — чтобы поставить или, наоборот, не поставить диагноз «умер от COVID-19». А правильнее было бы сказать так — «умер благодаря или с помощью COVID-19».

Классификация

Вирусы гриппа относятся к семейству Ortomyxoviridae, которое включает роды Influenza A, B, С, D, Изавирус, Тоготовирусы и Кваранфилвирусы. Антигенные свойства внутренних белков вириона (M1 и NP) определяют принадлежность вируса гриппа к роду А, В или С (Букринская, 1986; Mackie, 2004). Дальнейшее деление проводится согласно подтипам (серотипам) поверхностных белков гемагглютинина (HA) и нейраминидазы (NA). В соответствии с антигенной специфичностью поверхностных гликопротеидов HA и NA в настоящее время известно 18 подтипов HA и 11 подтипов нейраминидазы (NA) (Webster, Bean et al.,1992; Lvov,1993; Rohm et al., 1996; Tong S. et al., 2012).

Influenza A, Influenza B, Influenza С и Influenza D — монотипические роды, каждый из них состоит только из одноимённого вида.

Род и вид Influenza A

Вирус гриппа типа «А».

Ежегодно вызывает вспышки гриппа, часто — эпидемии, периодически — пандемии.

Естественным резервуаром вируса гриппа «А» являются водоплавающие птицы. Иногда он передаётся другим птицам, в результате может заразить домашних птиц, от них — домашних животных и затем людей, приводя к эпидемиям и пандемиям.

Внутри вида Influenza A выделены (наблюдаются в природе) несколько серотипов:

• H1N1, вызвавший пандемии испанского гриппа в 1918 и свиного гриппа в 2009 годах;
• H1N2, эндемичный для людей, свиней и птиц;
• H2N2, вызвавший пандемию азиатского гриппа в 1957 году;
• H3N2, вызвавший пандемию гонконгского гриппа в 1968;
• H5N1, вызвавший пандемию птичьего гриппа в 2004;
• H6N1, выявлен у единственного больного, был вылечен;
• H7N2
• H7N3
• H7N7, связан с коньюктивитом человека и имеет высокий потенциал эпизоотий;
• H7N9, ответственный за шесть эпидемий в Китае, ныне имеет высокий пандемический потенциал среди других серотипов гриппа «А»;
• H9N2
• H10N7

На 2016 год известно 18 подтипов гемагглютинина (HA) и 11 подтипов нейраминидазы (NA), всего возможно 198 вариантов вируса.

Род и вид Influenza B

Вирус гриппа типа «B».

Естественный резервуаром является человек. Имеет только один серотип, мало изменчив по сравнению с Influenza A, большинство людей приобретают иммунитет к Influenza B в раннем возрасте

Вирус гриппа типа «C».

Для человека не опасен.

Род и вид Influenza D

Вирус гриппа типа «D».

Поражает коров, которые являются естественным резервуаром, и свиней. Встречается у мелкого рогатого скота (овец и коз). Есть признаки передачи вируса типа «D» от коров человеку — у людей, контактирующих с коровами, обнаружены антитела к нему, но заражённых людей не выявлено.

Содержит 7 фрагментов одноцепочечной РНК.