Герпесвирусы могут передаваться от одного поколения хозяев к другому благодаря персистенции, часто латентной инфекции, при которой вирус периодически реактивируется и выделяется из организма. При некоторых герпесвирусных инфекциях выделение вируса может быть фактически непрерывным. Молекулярное филогенетическое изучение подтверждает, что, за небольшими исключениями, каждый вирус является уникальным, потому что он происходит от своего видового хозяина. Латентность позволяет герпесвирусам быть пожизненными даже в очень небольшой изолированной группе хозяев.
Попытки разработать критерии классификации герпесвирусов внутри семейства пока не увенчались успехом. Существующая классификация основана на их естественном паразитизме.
В зависимости от биологических свойств герпесвирусы делятся на 4 подсемейства, 3 из которых имеют названия альфа-, бета-, гаммагерпесвирусы и одно - без названия, объединяющие герпесподобные вирусы.
Подсемейство альфагерпесвирусы включает герпесвирусы 1 и 3 человека, герпесвирус 1 кур и вирус болезни Марека. Большинство альфагерпесвирусов размножаются быстро (цикл репликации меньше 24 ч) и вызывают латентную инфекцию первоначально в сенсорных ганглиях. Подсемейство бетагерпесвирусы представлено цитомегаловирусами многих видов млекопитающих. Прототипным вирусом является герпесвирус человека 5 — цитомегаловирус человека. Вирусы этого подсемейства размножаются медленно (цикл репликации более 28 ч) и вызывают лизис клеток спустя несколько дней. Они могут оставаться латентными в секреторных железах, лимфоретикулярных тканях, почках и других органах. Подсемейство гаммагерпесвирусы представляет лимфотропные вирусы. Прототипом является герпесвирус человека 4 — вирус Эпштейн-Барр. Гаммагерпесвирусы обладают узким хозяинным спектром и находятся латентно в лимфоцитах (лимфома Беркитта и др.), некоторые представители вызывают инфекцию с разрушением клеток эпителия и фибробластоидных клеток.
Вирионы герпесвирусов имеют диаметр около 120—150 нм и состоят из 4 структурных компонентов: сердцевины (ядра), содержащей линейную двуцепочечную ДНК размером 125—235 тпн, икосаэдрического нуклеокапсида диаметром 100-110 нм, содержащего 162 капсомера; аморфного материала (тегумент), окружающего капсид и оболочки с небольшими гликопротеиновыми выступами (пепломерами) на поверхности.
Тяжелый гингивостоматит вызванный герпесвирусом
ДНК-геном закручен вокруг волокнистого ядра, имеющего вид катушки, которая прикреплена волокнами к внутренней поверхности окружающего капсида. Вирусный геном в соответствующих экспериментальных условиях обладает инфекционностью.
Сердцевина вириона окружена икосаэдрическим капсидом, содержащим 162 частично полых капсомера (12 пентамеров и 150 гексамеров). Капсомеры высотой 12,5 нм и диаметром 9,5 нм имеют внутренний осевой канал диаметром 4 нм, простирающийся внутрь на половину длинной оси капсомера.
Слой, лежащий между оболочкой вириона и нуклеокапсидом (тегумент), содержит глобулярный материал, часто распределяемый ассиметрично, и выражен неодинаково у разных герпесвирусов. У вируса герпеса простого он развит слабо, тогда как у вирусов болезни Марека (БМ) и чумы уток (ЧУ) он развит отчетливо и его наличие обусловливает крупный размер вирионов. На поверхности герпесвирусов находится двухслойная оболочка с многочисленными небольшими гликопротеиновыми пепломерами, образованными главным образом за счет «бляшек» измененной ядерной мембраны инфицированной клетки.
Количество гликопротеинов в оболочке герпесвирусов варьирует. В оболочке вируса простого герпеса их не менее 11. Число копий индивидуальных гликопротеинов может превышать 1000 на вирион. Содержание полипептидов в вири-оне точно не известно и различается у разных герпесвирусов. В общем, оно колеблется в пределах 35—45 полипептидов.
Все герпесвирусы кодируют широкий набор ферментов, связанных с метаболизмом нуклеиновых кислот, синтезом ДНК и процессингом белков. Синтез вирусных ДНК и сборка вирионов происходят в ядре клетки. Капсиды покрываются оболочкой, проходя через мембрану ядра. Образование инфекционного вирусного потомства сопровождается деструкцией зараженных клеток. Вероятно, что некоторые кодируемые вирусом белки играют заметную роль в патогенезе и иммунитете при герпесвирусной инфекции, не являясь необходимыми для репликации вируса в культуре клеток. Считают, что геномы герпесвирусов в латентном состоянии в клетках хозяина существуют в циркулярной эписомальной (экстрахромосомальной) форме.
Репликация герпесвирусов наиболее детально изучена на примере герпесвируса 1 человека (вирус простого герпеса 1). После прикрепления вириона путем связывания пепломерных гликопротеинов оболочки с рецепторами клетки, одним из которых является гепаринсульфатпротеогликан, нуклеокапсид входит в цитоплазму путем слияния оболочки вириона с мембраной клетки путем эндофагоцитоза. Затем ДНК-белковый комплекс освобождается от нуклеокапсида и быстро останавливает синтез макромолекул клетки.
Геном ВПГ-1 (153 тпн) содержит три области инициации-репликации. Он практически кодирует все гены, необходимые для репликации, кроме ДНК-лигазы и топоизомеразы. На первом этапе репликации функционирует ДНК-полимераза а, а затем функционирует вирусная ДНК-полимераза.
Три класса мРНК — а, (3 и 7-транскрибируются последовательно клеточной РНК полимеразой II. Таким образом а (ранние) РНК в последующем функционируют как мРНК и транслируются в а-белки, которые вызывают транскрипцию (3 (ранних) мРНК, трансляция которых приводит к синтезу (3 (ранних) белков и подавляет дальнейшую транскрипцию а мРНК. Затем начинается репликация вирусной ДН К с использованием тех же самых аир протеинов, так же как протеинов клетки. Транскрипционная программа затем возобновляется, и в результате появляются 7 (поздние) мРНК, которые транслируются в 7 протеины. Более 70 белков, кодируемых вирусом, образуются в цикле его репродукции, многие из а и (3 белков являются ферментами и белками, связанными с вирусной ДНК, тогда как 7 белки являются структурными вирионными компонентами. Сложный контроль регуляции экспрессии осуществляется на уровне транскрипции и трансляции. Вирусная ДНК реплицируется в ядре, и вновь синтезированная ДНК упаковывается в преформированные незрелые капсиды. Созревание вирионов связано с вхождением ДНК в нуклеокапсиды и связыванием нуклеокапсидов с измененным внутренним слоем оболочки ядра и последующим обволакиванием вирионов при почковании. Зрелые вирионы накапливаются внутри вакуолей в цитоплазме и освобождаются экзоцитозом или при цитолизе. Вирусспецифические белки обнаружены также в цитоплазматической мембране, где они участвуют в клеточном слиянии и могут в качестве Fc-рецепторов выступать мишенями в иммунном цитолизе. Герпесвирусная инфекция сопровождается образованием внутриядерных телец включений, которые обычно обнаруживают в фиксированных окрашенных препаратах.
Геном вируса кодирует синтез по меньшей мере четырех гликопротеинов (gB, gC, gD, gE). Имеет место посттрансляционное расщепление или другие модификации вирусных белков. Белок gB обладает фузогенной активностью и ответственен за проникновение вируса в клетку; gD — основной протективный антиген.
Белки gC и gE не играют существенной роли в репродукции вируса, но помогают ему ускользнуть от иммунной системы организма. В отсутствие репликации вирус редко вызывает сплавление клеток, а при наличии специфических условий — агглютинацию эритроцитов. Оболочка вириона играет существенную роль в антигенности и инфекционности вируса. Гликопротеины вирусной оболочки ответственны за прикрепление вирусной частицы к клетке, проникновение вируса в клетку, за индукцию нейтрализующих антител и образование иммунитета. Нейтрализующие антитела реагируют с главными вирусными гликопротеинами, находящимися в оболочке вириона. Мембранные антигены, индуцированные в зараженных клетках, содержат по крайней мере три гликопротеина, обнаруженных в структуре вириона. Эти данные послужили основанием для приготовления вакцин из вирусспецифических компонентов. Однократное введение вакцины из субъединиц приводило к активизации гуморальных и клеточных факторов иммунитета у мышей и кроликов, повышало их резистентность к экспериментальному заражению и снижало количество клеток ганглия тройничного нерва, несущих геном вируса.
