Ротавирусы. Виды ротавирусов. Строение ротавирусов.
Типичным представителем рода является вирус диареи телят Небраски (NCDV). В состав рода входят ротавирусы человека, поросят, ягнят, жеребят, оленей, собак, кошек, кроликов, мышей, обезьян и птиц. Ротавирусы являются этиологическими агентами острых гастроэнтеритов новорожденных животных различных видов и детей раннего возраста. Считают, что возрастная чувствительность связана с наличием вирусспецифических рецепторов на энтероцитах. Антиген ротавирусов первоначально обнаруживают в эпителии пейеровых бляшек, затем - в локальных или регионарных лимфатических узлах. Вирионы ротавирусов состоят из сердцевины и двойного капсида - наружного и внутреннего. Наружный капсид состоит из капсомеров с плохо различимой субъединичной структурой. Внутренний капсид имеет икосаэдральный тип симметрии и состоит из клиновидных капсомеров, которые плотно прилегают к сердцевине вириона. В состав сердцевины входит внутренний белковый слой и нуклеоид. Под электронным микроскопом вирионы напоминают колесо с широкой ступицей, короткими спицами и тонким наружным ободком. Поэтому они получили название ротавирусы (от лат. rota — колесо). В препаратах ротавирусов встречаются обычно дву- и однокапсидные, а также лишенные нуклеоида частицы («пустые» вирионы). Диаметр двукапсидных частиц составляет 70-83 нм, однокапсидных — 60—70 нм. Инфекционностью обладают только двукапсидные вирионы.
11 геномных сегментов ротавирусов кодируют 13 белков, 2 из которых образуются в результате посттрансляционного расщепления.
Данные по характеристике белковой композиции ротавирусов основном получены на модели ротавирусов животных, в частности обезьян, крупного рогатого скота и свиней, которые адаптированы к культуре клеток и накапливаются в высоких титрах.
В вирионах ротавирусов обнаружено шесть полипептидов (VP1, VP2, VP3, VP4, VP6 и VP7) с молекулярной массой от 37 до 125 кД, один из которых (VP7) гликозилирован.
Два белка VP4 (90 кД) и VP7 (36-38 кД) являются компонентами наружного капсида и не обнаруживаются в однокапсидных частицах. Другие белки образуют внутренний капсид или ассоциированы с сердцевиной вируса. Мажорным белком вириона является полипептид внутреннего капсида VP6 (42 кД). Три белка VP1, VP2 и VP3 входят в состав сердцевины.
Изучение промежуточных продуктов синтеза ротавируса обезьян показало, что вначале образуются «предсердцевинные» частицы (45 нм, 220S), содержащие белки VP1, VP3 и неструктурные (NS 53; 35 и 34); после включения VP2 они становятся сердцевинными частицами (60 нм, 310S), а затем, после присоединения VP6, становятся однокапсидными частицами. Завершается формирование полных вирионов включением VP4 и VP7.
Полипептиды наружного капсида ротавирусов представляют особый интерес, поскольку играют основную роль в возникновении инфекционного процесса и развитии иммунитета. Они ответственны за осуществление ранних этапов взаимодействия вирионов с чувствительными клетками - адсорбцию и проникновение, с ними связывают вирулентность ротавирусов. Эти же белки (VP7 и VP4) вызывают образование специфических вируснейтрализующих антител. Они ответственны за иммуногенность ротавирусов. Вирусоподобные частицы ротавирусов, содержащие основные иммуногенные белки, могут служить своеобразными компонентными вакцинами.
Белок VP7 является основным протективным антигеном ротавирусов, ответственным за образование ВН-антител. С помощью моноклональных антител (МАТ) в его составе обнаружен большой домен нейтрализации, включающий несколько перекрывающихся эпитопов. Гликозилирование VP7 - необходимое условие для взаимодействия с клетками-мишенями и проявления инфекционности.
Другим важным белком наружного капсида является VP4. Он ответственен за адаптацию ротавирусов к росту in vitro, контролирует их вирулентность на уровне организма, к тому же является вирусным гемагглютинином и, по-видимому, осуществляет некоторые функции, что и гемагглютинин вируса гриппа, то есть является вирусным белком, обеспечивающим проникновение вируса в клетку. Гемагглютинирующий и нейтрализующий домены находятся в N-концевой половине VP4 ротавируса.
В отличие от гемагглютинина орто- и парамиксовирусов, гемагглютинин ротавирусов не является гликопротеином, хотя в первичной структуре этого белка обнаружены потенциальные сайты гликозирования. В результате протеолиза от полипептида VP4 отщепляется фрагмент — VP8, в котором обнаружено пять нейтрализующих эпитопов.
Нейтрализующие моноклональные антитела к VP7 и VP4 сообщали протективный иммунитет против гомологичного и некоторых гетерологичных серотипов ротавируса. Способность VP4 и VP7 к независимой и гетеротипической индукции синтеза протективных антител может иметь важное значение при конструировании современных ротавирусных вакцин.
Сравнительное изучение антигенных свойств ротавирусов различными методами показало наличие у них общих групповых антигенов. Групповое сходство определяется антигенной общностью внутреннего капсида, а антигенная специфичность связана с белками наружного капсида. Ротавирусы разделяют на группы, субгруппы и серотипы. Белки наружного капсида содержат типоспецифические антигенные детерминанты, а внутреннего — группоспецифические и субгруппоспецифические антигенные детерминанты. Групповая принадлежность определяется антигенной общностью белка VP6, субгрупповая — его антигенными различиями. Гликопротеин VP7 (главный белок нейтрализации) является типоспецифическим антигеном ротавирусов и определяет их серотиповую принадлежность. Серотиповая специфичность отличается высокой консервативностью. Критерием антигенного различия вирусов принята 20-кратная или большая разность титров вируса в РН с гомологичными и гетерологичными антителами.
Исходя из наличия общего группоспецифического антигена (VP6), все ротавирусы, независимо от вида естественного хозяина, разделены на шесть антигенных групп: А, В, С, D, Е и F. Наиболее многочисленна группа А, представители которой играют существенную роль в патологии человека и животных.
Большинство ротавирусов человека и животных относят к группе А, включающей так называемые типичные ротавирусы. Ротавирусы других групп называют атипичными, или параротавирусами. Они изучены недостаточно, поскольку, за небольшим исключением, их пока не удалось размножить in vitro. Каждая группа ротавирусов на основании типоспецифических антигенов делится на серотипы. Так, ротавирусы группы А разделены на 11 серотипов, получивших название G-серотипы.
В другие антигенные группы также входят ротавирусы, поражающие различных хозяев. Вирусы, имеющие одного хозяина, могут настолько сильно различаться между собой в антигенном отношении, что представляют различные антигенные группы. Штаммы ротавирусов, относящиеся к одному серотипу, но выделенные от различных видов животных, часто имеют более тесную антигенную связь, чем штаммы различных серотипов, выделенные от одного вида животных.
В группу В входят ротавирусы человека, крупного и мелкого рогатого скота, в группу С — человека и свиней, группы Е и F — свиней, группу D — птиц. В настоящее время различают не менее четырех серотипов ротавируса человека. Известно о существовании не менее трех серотипов ротавирусов группы А свиней. Кроме того, известны ротавирусы свиней, относящиеся к серогруппам В, С, Е. Серогрупповая серотиповая вариантность имеет место у ротавирусов крупного рогатого скота и других животных. В перекрестной реакции нейтрализации тесное антигенное родство выявлено между ротавирусами обезьян и свиней, а также между ними и ротавирусами крупного рогатого скота. Гомология первичной структуры VP7 различных серотипов достигает 71—85%. Различная степень антигенного родства по VP4 обнаружена между ротавирусами, выделенными от свиней, человека, обезьян и собак. Штамм (АН-1), выделенный от человека, характеризовался высокой гомологией с ротавирусом, выделенным от кошек (FRV-1). От крупного рогатого скота с диареей выделен ротавирус, геномная РНК которого была аналогична ротавирусу птиц. Ротавирусы человека и свиней имели высокую степень гомологии нуклеотидных последовательностей и, возможно, могли иметь общего предка.
Ротавирусы обезьян, свиней и кроликов легко инфицировали телят в экспериментальных условиях. Ротавирус человека вызывал летальную инфекцию у новорожденных поросят при оральном заражении. Существуют ротавирусы, обладающие двойной субгрупповой специфичностью. Такая уникальная способность обнаружена, например, у ротавируса лошадей (штамм FI-14), который взаимодействовал с антителами первой и второй субгрупп. Известен штамм ротавируса свиней с двойной серотипоспецифичностью (G3 и G5). Природа антигенного полиморфизма у ротавирусов пока не выяснена. Приведенные выше данные свидетельствуют о возможности пересечения ротавирусами видовых барьеров и их миграции между различными классами и видами млекопитающих в естественных условиях.
В последнее время у кур, свиней и человека были обнаружены атипичные ротавирусы, не имеющие группоспецифического антигена, несмотря на типичную для ротавирусов морфологию. Они были названы параротавирусами. Атипичные штаммы были обнаружены в 5% случаев при ротавирусных инфекциях у свиней и в 1% — ротавирусных диареях у крупного рогатого скота. При изучении с помощью ЭФ в ПААГ выявлены различия в профиле геномов этих штаммов и типичных ротавирусов. Параротавирусы свиней, в отличие от ротавирусов, вызывают образование синцития из энтероцитов в тонком кишечнике. Хемопротеин в тонком отделе кишечника удаляет наружный капсид ортореовирусов и ротавирусов и повышает их эффективность.
Колтивирусы и аквареовирусы по структуре и свойствам практически не отличаются от свойств, присущих семейству.
