РЕТРОВИРУСЫ

РЕТРОВИРУСЫ (Retroviridae) – семейство вирусов, объединяющим признаком для к-рых служит наличие в структуре вирионов ревертазы (обратной транскриптазы) — фермента, синтезирующего ДНК на матрице РНК вируса.

Впервые Р. были описаны в 1908 г. Эллерманном и Бангом (V. Ellermann, О. Bang), изучавшими возбудителей эритро- и миелобластозов птиц. Позже Ф. Раус (1911) описал вирус саркомы кур, получивший название вирус саркомы Рауса. По классификации 1970 г. эти и другие сходные вирусы были объединены в род лейковирусов (Leukovirus; греч. leukos белый, т. е. вирусы, обусловливающие злокачественное белокровие, лейкозы). В 1975 г. эти вирусы были включены в классификацию вирусов как онкорнавирусы [греч. oncos опухоль + RNA (англ. ribonucleic acid) — опухолевые РНК-содержащие вирусы]. Однако эти названия долго не просуществовали, поскольку, с одной стороны, в группу этих вирусов входили вирусы, не только обусловливающие лейкозы, но и приводящие к развитию сарком и опухолей молочной железы, а с другой — в эту группу были включены вирусы, не обладащие онкогенными свойствами, но содержащие ревертазу. Наличие ревертазы, обеспечивающей характерный для таких вирусов обратный (лат. retro назад) поток информации (от РНК к ДНК), и послужило основанием для образования названия этого семейства — Retrоviridae, включающего подсемейства онковирусов, спумавирусов и лентивирусов (табл.).

Наиболее изученными являются вирусы подсемейства онковирусов (Oncovirinae). Им присуща круглая форма, диаметр не превышает 100 нм, а плавучая плотность составляет 1,15—1,19 г/см³. Онковирусы содержат РНК, к-рая представлена двумя агрегированными идентичными 35 S-молекулами, состоящими примерно из 10 000 нуклеотидов, мол. вес (масса) каждой молекулы составляет ок. 3*10⁶ дальтон, они соединены между собой водородными связями в области 5′-концов. Кроме этой высокомолекулярной РНК, обычно называемой 70 S-РНК, в составе вирионов выявляются также низкомолекулярные РНК (4—5 S), представляющие собой клеточные sPHK или гРНК. Все РНК структурно входят в состав нуклеоида (плавучая плотность 1,26—1,31 г/см³), покрытого оболочкой. Это образование, получившее название сердцевины вириона (плавучая плотность 1,21 — 1,23 г/см³), окружено внешней оболочкой, имеющей отростки и состоящей из внешней и внутренней мембран. Морфологические структуры у онковирусов имеют определенные родоспецифические различия (см. рис. к ст. Онкогенные вирусы). Так, у онковирусов С сердцевина крупная и расположена центрально, у онковирусов В и D сердцевина расположена эксцентрично; нуклеоид у онковирусов В круглый, а у онковирусов D — цилиндрический. Отростки у онковирусов В и С длинные, а у онковирусов D и подрода онковирусов С млекопитающих — короткие.

Помимо онковирусов А и С обычных размеров, описаны также их минимальные формы, размеры к-рых ок. 30—40 нм. Минимальные формы содержат все белки, присущие вирионам нормальных размеров, но значительно меньшие по размерам молекулы рибонуклеиновой кислоты.

Хим. состав онковирусов следующий: РНК — ок. 1—2%, белки (5—8 различных полипептидов) — 60—70%, липиды — 30—40% и углеводы — ок. 1—2%. Главный компонент оболочки — гликопротеид (500—1000 молекул в одном вирионе) с мол. массой 50—80 килодальтон; второй гликопротеид имеет мол. массу 22—45 килодальтон. Присутствуют также негликозилированные белки с мол. массой 15 и 12 килодальтон. В составе сердцевины выделяют главный внутренний белок (мол. масса 24—36 килодальтон) и дополнительные белки, среди к-рых ревертаза (10—20 молекул в вирио-не) и другие ферменты (ДНК-лигаза, ДНК-полимераза, экзо- и эндонуклеазы, РНК-метилаза и др.). Вирусы, относящиеся к одному виду, имеют идентичные (или близкие) главные внутренние белки, названные группоспецифическим антигеном (gs-антиген); подвиды, входящие в состав одного вида, отличаются по антигенным свойствам белков оболочки или отдельных дополнительных внутренних белков. Внутри подвида также могут существовать определенные варианты.

РНК онковирусов — носитель генетических свойств вириона. В ней различают гены, кодирующие синтез наружных белков (ген env), ревертазы (ген pol), внутренних белков (ген gag) и гены, ответственные за трансформацию инфицированных клеток (ген src). Утрата гена src не влияет на способность вирусов репродуцироваться в клетках, тогда, как утрата любого из трех других генов делает вирус дефектным, нуждающимся в вирусе-помощнике.

В лабораторных условиях онковирусы культивируют на животных, для к-рых они обладают онкогенной потенцией, и в клетках как первичных, так и перевиваемых клеточных культур. Цикл репродукции онковирусов в клетках состоит из двух фаз. Первая фаза начинается с адсорбции и проникновения вируса в клетку — процессов, не отличающихся от аналогичных процессов у любых вирусов (см.). Она завершается характерной для онкогенных вирусов (см.) интеграцией с клеточным геномом ДНК-провируса, т. е. ДНК, к-рая синтезировалась ревертазой; на матрице онковирусной РНК, В результате в геном одной зараженной клетки может встроиться от одной до пяти ДНК-провируса, Вторая фаза заключается в экспрессии интегрированной ДНК-провируса, к-рая, однако, не начинается, пока зараженные клетки не пройдут стадию митоза. В результате экспрессии ДНК-провируса образуются РНК онковирусов, затем белки вирусов и, наконец, онковирусы. Завершающим этапом в образовании онковирусов является выход их иа клетки, в процессе к-рого синтезировавшаяся сердцевина вируса связывается с внутренней поверхностью измененного участка плазматической мембраны клетки и по мере выхода из последней окружается этой мембраной.

Онковирусы не вызывают гибели клеток: инфицирование ими носит хронический характер. Репродукция онковирусов сопровождается антигенной конверсией клеток, поскольку на плазматической мембране клеток появляются неклеточные полипептиды — продукты генов env и gag. В случае наличия в геноме онковируса гена src в клетках синтезируется так наз. раковый белок, к-рый обусловливает трансформацию клетки в опухолевую (раковую).

Клетки могут получать геном онковирусов наследственным путем (вертикальный путь передачи). В этом случае все потомство особи, содержащей в своем геноме ДНК-прови-руса, также будет содержать в своей ДНК информацию для синтеза онковирусов. При этом не обязательно, чтобы в случае наследования клетками онковирусных геномов, происходила неизбежная реализация заключенной в них информации. Чтобы такая реализация имела место, необходимо воздействие на эти клетки определенных хим. соединений, известных под названием канцерогенов. Возможна, однако, и спонтанная индукция синтеза онковирусов.

Для выявления онковирусов в тканях (клетках) существует ряд взаимоподтверждающих друг друга методов. Широко применяются методы электронно-микроскопических исследований для обнаружения в клетках онковирусов, обладающих специфической структурой. Используются также методы физикохимические и биохимические (обнаружение вирусных частиц с характерной плавучей плотностью, содержащих 70 S— РНК и ревертазу), иммунологические (выявление в клетках специфических для онковирусов антигенов) и биологические (установление в опытах на животных или с клеточными культурами специфического биологического эффекта).

Онковирусы широко распространены у животных, причем для многих из них доказана роль этиологического фактора в возникновении опухолей (напр., вирус рака молочных желез мышей, вирус саркомы птиц и т. д.). Многими исследователями разделяется гипотеза Хюбнера и Тодаро (R. J. Huebner, G. J . Todaro), сформулированная в 1969 г., о том, что у человека (как и у животных) злокачественные опухоли могут возникать в результате активации унаследованных геномов ретровирусов. Однако у человека такие онковирусы не выявлены. Обнаружение в перевиваемых опухолевых клетках человека онковирусов, в частности подобных тем, что вызывали рак молочной железы у обезьян, большинство вирусологов считают лишь лабораторными вирусами-кон-таминантами. Одним из широко распространенных аргументов против этиологической роли онковирусов в патологии человека принято считать тот общеизвестный факт, что злокачественные опухоли человека не заразны.

Рис. 1. Электронограмма ультратонкого среза спумавирусов: 1 — вирусы внутри клетки; 2 — вирусы вне клетки; х 100 000.

Спумавирусы (Spumavirinae; англ. spume пена), или пенящие вирусы, синцитиальные, симпластообразующие вирусы,— подсемейство, объединяющее группу вирусов, к-рые при инфицировании эпителиоидных и фибробластных клеток обусловливают слияние этих клеток с образованием синцитиев, содержащих до 100 и более ядер, и появление в цитоплазме многочисленных вакуолей, что напоминает пену. Под электронным микроскопом спумавирусы (рис. 1) сходны с вирионами онковирусов А. Спумавирусы выделены от обезьян, кошек, хомяков, крупного рогатого скота и человека; вызывают персистентные бессимптомные инфекции у естественных хозяев и экспериментальных животных. Распространяются спумавирусы как респираторным путем (горизонтальный путь передачи), так и наследственным путем. Способность к опухолеобра-зованию или трансформации клеток, равно как и патогенность у этих вирусов, не установлены. Для инфекционного процесса, обусловленного спумавпрусами, свойственно медленное развитие: от момента инфицирования до выявления характерных специфических изменений в цитоплазме клеток проходит несколько недель. Внеклеточный вирус не обнаруживается; его распространение происходит непосредственно из клетки в клетку.

Рис. 2. Электронограмма ультратонкого среза вируса висна; X 100 000.

Лентивирусы (Lentivirinae; лат. lentus медленный) — подсемейство Р., объединяющее группу вирусов, характерной чертой к-рых является медленное развитие обусловленного ими инфекционного процесса (см. Медленные вирусные инфекции). Лентивирусы в естественных условиях выделяются только от овец. К ним относятся вирусы висна (рис. 2), мэди и прогрессирующей пневмонии овец. Морфологически они напоминают онковирусы С, размножаются в культурах клеток овец, вызывая симпластообразование. Имеются указания на способность вируса висна вызывать трансформацию клеток, однако опухоли эти вирусы не индуцируют. В антигенном отношении лентивирусы близки, что дает основание нек-рым исследователям рассматривать их как варианты одного и того же вируса.

Вирус мэди вызывает после длительного (2—3 года) инкубационного периода медленно прогрессирующую хроническую интерстициальную пневмонию, заканчивающуюся гибелью животных спустя год после появления признаков заболевания. При вскрытии павших овец у них обнаруживается лимфоцитарная диффузная периваскуляр-ная и перибронхиальная инфильтрация, диффузная пролиферация мезенхимы, увеличение перибронхи-альных, трахеобронхиальных и ме-диастинальных лимфатических узлов, отмечаются изменения ив ц. н. с. В эксперименте вирусом мэди удается инфицировать кроликов, морских свинок и мышей; помимо клеток овец, вирус мэди можно культивировать в клетках почек эмбрионов коров и надпочечников хомячков.

Вирус висна вызывает демиели-низирующее заболевание определенных пород овец, разводимых в Исландии. После инкубационного периода продолжительностью до 4 лет отмечаются симптомы поражения ц. н. с.: скованность, хромота, боковое отклонение головы, затем наступают парезы и параличи. Болезнь длится около месяца, все заболевшие овцы погибают. Патологоанатомические изменения характеризуются признаками диффузного энцефалита с демиелинизацией. При внутрилегочном инфицировании овец вирусом висна отмечаются те же изменения, что и при болезни мэди.

Прогрессирующая пневмония овец впервые была описана в Исландии, но затем наблюдалась во Франции, Голландии, Южной Африке. Инкубационный период может продолжаться до 3 лет. Симптомы заболевания сходны с наблюдавшимися при болезни мэди, однако патологоанатомическая картина несколько отлична от таковой при мэди. Через 3—12 мес. после появления первых симптомов заболевания наступает гибель животных в результате нарушения дыхания.

См. также Рака молочных желез вирусы.

Таблица. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ СЕМЕЙСТВА РЕТРОВИРУСОВ (RETROVIRIDAE) ЖИВОТНЫХ

Библиография: Жданов В. М., Быковский А. Ф. и Ильин К. В. Онко-генные вирусы типа Д, М., 1979, библиогр.; Лурия С. и др. Общая вирусология, пер. с англ., М., 1981; Общая и частная вирусология, под ред. В. М. Жданова и С. Я. Гайдамовича, М., 1982; Соловьев В. Д., Баландин И. Г. и К а с т р и к и н а Л. Н. Вирусные ферменты и их роль на различных этапах инфекционного процесса, в кн.: Вопр. лаборат. диагностики вирусных инфекций, под ред. В. М. Жданова и В. И. Вотякова, с. 3, Минск, 1976; Соловьев В. Д. и д р. Минимальные формы вируса лейкоза Раушера в клеточных системах с различной лейкомогенностью, Докл. АН СССР, т. 230, № 2, с. 453, 1976; С Горин В. Н. и Фомина Н. Б. Частная ветеринарная вирусология, М., 1979; Ellermann V. u. Bang О. Experimented Leukamie bei Huhnern, Zbl. Bact., Bd 46, S. 595, 1908; Fenner F. a. White D. O. Medical virology, N. Y. а. о., 1976; Rous P. A sarcoma of the fowl transmissible by an agent separable from the tumor cells, J. exp. Med., v. 13, p. 397, 1911.

И. Г. Баландин.