Біологія. 10 клас. Балан

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 33. Профілактика та лікування вірусних інфекцій

Пригадайте: що становить собою імунна система людини? Які види імунітету вам відомі? Що таке вакцина та з якою метою її застосовують? Що таке лізоцим, інтерферон, макрофаги?

• Профілактика вірусних інфекцій. Вірусні інфекції завдають величезної шкоди здоров’ю людини й значних збитків тваринництву, рослинництву та мікробіологічній промистовості. Тому вірусологи шукають можливості запобігання розвитку вірусних інфекцій та ефективні засоби лікування уражених організмів. Оскільки віруси є внутрішньоклітинними паразитами, то ліків, які б були дієвими проти них і водночас безпечними для всіх клітин організмів хазяїв, поки що не знайдено. Отже, на сьогодні головним напрямом антивірусної стратегії є запобігання (профілактика) вірусних інфекцій. Усі засоби профілактики можна поділити на три основні категорії:

  • заходи, спрямовані на ліквідацію джерел поширення збудника (наприклад, ізоляція хворих);
  • заходи, спрямовані на переривання механізму передачі збудника від інфікованих особин до здорових: застосування респіраторів, засобів гігієни, препаратів, що знищують кровосисних комах - переносників вірусів тощо;
  • заходи, спрямовані на створення специфічної несприйнятливості населення (імунізація) - здійснення профілактичного щеплення.

Ви вже знаєте, що після відкриття Е. Дженнером вакцини проти вірусу віспи та досліджень Л. Пастера стало можливим масове щеплення населення. Це сприяло різкому зниженню захворюваності на певні вірусні інфекції. Так, у 1981 р. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) оголосила, що завдяки масовим щепленням та іншим засобам профілактики вірус віспи в біосфері зник, а ця хвороба перестала існувати як загроза людству.

• Механізми створення стійкості до вірусних інфекцій. Якщо ввести в організм вакцину - послаблену або неактивну культуру певного вірусу, то імунна система активується і стає готовою до боротьби з високопатогенним штамом цього збудника. Тепер існують вакцини проти більшості відомих високопатогенних вірусів.

З’ясуємо докладніше процеси, які відбуваються при виробленні імунітету у разі введення в кров людини вакцини, на прикладі вірусу віспи корів. Коли вірус з’являється в організмі, деякі види білих кров’яних клітин (лімфоцитів) розпізнають його поверхневі білки як невластиві людині (чужорідні), тобто антигени. У відповідь особливі В-лімфоцити виробляють специфічні білки - антитіла, або імуноглобуліни, які нейтралізують (роблять неактивними) антигени. Антитіла, у свою чергу, вводять у дію механізми так званої імунної пам’яті. Вона проявляється в тому, що при повторному потраплянні в організм певного антигену швидко утворюється велика кількість антитіл, які припиняють розвиток захворювання.

Встановлено, що смертельно небезпечний вірус віспи людини дуже подібний до вірусу віспи корів, зокрема їхні поверхневі білки практично однакові. Введення вірусу віспи корів у складі вакцини в організм людини зумовлює утворення антитіл, які ефективні і проти людської віспи. Цим самим завдяки імунній пам’яті людина убезпечена від захворювання на віспу. Всі сучасні антивірусні вакцини діють саме за таким принципом: в організм вводять послаблений вірус або вірусний білок, у відповідь на який виробляються антитіла і розвивається імунна пам’ять. Отже, вакцинація робить організм стійким до даного вірусу на багато років або на все життя.

Мал. 33.1. Унаслідок поліомієліту людина стає інвалідом

Саме завдяки імунізації людство практично позбулося ще однієї страшної недуги - вірусного поліомієліту. Ще до середини минулого сторіччя ця хвороба вважалася однією з найнебезпечніших, оскільки віріони потрапляли до людини через кишковий тракт, а в подальшому - вражали нейрони. У людини розвивався паралітичний поліомієліт унаслідок блокування нервових імпульсів до рухових скелетних м’язів (мал. 33.1). Як видно з малюнка 33.2, застосування вакцинації протягом тридцяти років практично звело проблему поліомієліту нанівець. На сьогодні створені та застосовуються ефективні вакцини до вірусів жовтої пропасниці, сказу, кліщового енцефаліту, кору та багатьох інших. Вакцина проти вірусу гепатиту В водночас запобігає деяким раковим захворюванням, оскільки саме цей вірус призводить до розвитку злоякісної пухлини печінки.

Учені та лікарі, знаючи біологічні властивості вірусу грипу, ефективно застосовують профілактичні заходи для запобігання розповсюдженню інфекції. Це, зокрема: ізоляція хворих (постільний режим при клінічних проявах грипозної інфекції), уникання великого скупчення людей, застосування марлевих пов’язок для зниження ризику передачі віріонів з крапельками слизу та слини. Унаслідок високої мінливості вірусу грипу досі не вдалося створити надійної вакцини проти його різновидів, хоча часто провадять імунізацію населення до очікуваного штаму.

Мал. 33.2. Графік частоти захворювань на поліомієліт за останні десятиріччя

Однак на прикладі вірусу імунодефіциту людини ми можемо переконатися, що профілактичні заходи, дієві проти вірусу грипу, не можуть бути застосовані при розвитку епідемії ВІЛ/СНІДу. На відміну від вірусів поліомієліту, вітрянки або кору, дієвої вакцини проти вірусу імунодефіциту людини поки що не існує. Це пов’язано з величезною кількістю змін, які відбуваються у спадковому матеріалі ВІЛ. Тож, аби убезпечити себе від інфікування ВІЛ, слід вести здоровий спосіб життя. А це насамперед - утримання від безладних статевих контактів та наркотиків, оскільки саме такими шляхами вірус сьогодні поширюється серед молоді.

Отже, імунітет розвивається тоді, коли організм видужав від інфекційного захворювання або якщо був штучно введений антиген - вакцина. Такий імунітет дістав назву специфічного (або набутого). Імунітет може бути й неспецифічним (вродженим, або природним). Він ґрунтується на поєднанні дії гуморальних (лізоцим, інтерферон та ін.) і клітинних (лімфоцити, макрофаги тощо) чинників. Неспецифічний імунітет допомагає боротися з будь-яким вірусом, незалежно від його видової належності (звідси і назва). Зазвичай для захворювань з коротким прихованим (латентним) періодом, під час якого симптоми ще не проявляються, неспецифічний імунітет слугує головним бар’єром для розвитку хвороби.

Для створення специфічного імунітету застосовують вакцини декількох типів. Живими називають вакцини, що містять «послаблені» вірусні частинки, які здатні проникати до клітин організму, але втратили патогенність (мал. 33.3). Убитими, або інактивованими, називають вакцини, у складі яких є віруси, оброблені токсичними речовинами (наприклад, формаліном) або рентгенівським випромінюванням; нуклеїнова кислота таких вірусів стає нездатною до реалізації генетичної інформації. До складу субодиничних вакцин входять не цілі вірусні частинки, а тільки окремі вірусні білки. Отже, спільним для всіх вакцин є наявність вірусного білка, який розпізнається імунною системою хазяїна як антиген, стимулюючи вироблення відповідних антитіл.

До вакцин майбутнього, які нині тільки розробляють, належать синтетичні вакцини (антигени для них синтезують хімічним шляхом) та ДНК-вакцини. У разі ДНК-вакцин в організм вводять генетичну інформацію про антиген у вигляді ділянки дволанцюгової ДНК; унаслідок цього антиген синтезується в клітинах людини.

Мал. 33.3. Схема отримання живої вакцини: 1 - патогенний вірус; 2 - ряд повторних штучних заражень мавпи; 3 - отримання культури клітин; 4 - контрольне зараження мавпи для перевірки активності вірусу; 5 - виділення і очищення вірусу; 6 - створення препарату

До складу вакцин також входять консерванти (речовини, які забезпечують тривале зберігання вакцини), підсилювачі імунної відповіді організму, буферний розчин. У нашій країні провадять обов’язкові вакцинації дітей проти деяких вірусних захворювань (гепатиту В, поліомієліту, вітрянки, кору, паротиту). Часто вакцинують не все населення, а лише ту частину, для якої ризик зараження найвищий. Наприклад, проти кліщового (тайгового) енцефаліту вакцинують людей, яким потрібно працювати в тайзі (геологи, мисливці тощо). Проти жовтої пропасниці вакцинують туристів, які прямують до деяких країн Африки чи Латинської Америки. Отже, запам’ятайте: проти деяких збудників вірусних хвороб вакцинація обов’язкова, для більшості - тільки у разі ризику зараження.

• Противірусні ліки. Якщо імунна система організму не здатна протистояти вірусній інфекції, розпочнеться захворювання. Майже всі захворювання бактеріального і грибкового походження виліковують за допомогою специфічних ліків (антибіотиків і фунгіцидів). Але на збудників вірусних інфекцій ці лікарські препарати впливають недостатньо ефективно. Для боротьби з вірусними інфекціями використовують або природні сполуки (зокрема, інтерферон), або близькі за дією до природних синтезовані препарати. Інтерферон пригнічує розмноження більшості вірусів у клітинах організму-хазяїна. Завдання створення антивірусних ліків дуже важке, адже вони повинні пригнічувати збудника інфекції, проте не впливати на структуру та обмін речовин клітини. Нині розроблено й ефективно використовують чимало препаратів, які впливають на різні етапи життєдіяльності вірусів. Ознайомтеся з основними мішенями дії найпоширеніших антивірусних препаратів (не для запам’ятовування) (мал. 33.4).

Мал. 33. 4. Основні мішені дії антивірусних препаратів на прикладі вірусу грипу

Мал. 33. 5. Модель активного центру ферменту (протеази) ВІЛ та її інгібітора: червоні та сині лінії - дві субодиниці протеази, біла молекула - інгібітор, приєднаний до активного центру протеази

Важливим кроком до створення ефективних антивірусних. ліків став хімічний синтез так званих пригнічувачів (інгібіторів) вірусних ферментів. Такі препарати здатні зв’язуватися виключно з активним центром білка-ферменту вірусу та пригнічувати його активність. Застосування пригнічувана ферменту, який забезпечує синтез білків вірусу імунодефіциту людини, дало змогу продовжити життя хворим на багато років (тому такі новітні ліки дістали назву високоефективної антиретровірусної терапії - ВАРТ).

Розвиток сучасної науки, поєднання досягнень синтетичної хімії, вірусології та біоінформатики дають змогу сподіватися на створення високоефективних антивірусних препаратів (таких як інгібітор протеази ВІЛ) уже найближчим часом (мал. 33.5).

Ключові терміни та поняття. Специфічний та неспецифічний імунітет, інгібітор.

Коротко про головне

  • Головним напрямом боротьби з поширенням вірусних захворювань є профілактика інфекцій. Винайдення антивірусних вакцин створило умови для масових запобіжних щеплень населення. Це сприяло різкому зниженню захворюваності на певні вірусні інфекції.
  • Коли вірус з’являється в організмі, імунна система розпізнає поверхневі білки його віріонів як чужорідні (антигени). У відповідь клітини виробляють антитіла (білки імуноглобуліни), які нейтралізують антигени. Антитіла, у свою чергу, вводять у дію механізми так званої імунної пам’яті. Вона проявляється в тому, що при повторному потраплянні в організм певного антигену швидко утворюється велика кількість антитіл, які припиняють розвиток захворювання.
  • Імунітет, або несприйнятливість організму до захворювання, буває набутим і вродженим. При набутому (специфічному) імунітеті відповідні антитіла виникають унаслідок перенесеного захворювання (природний імунітет) або вакцинації (штучний імунітет).
  • Неспецифічний (вроджений, або природний) імунітет ґрунтується на пригнічуванні життєдіяльності різних видів вірусів властивими організму хазяїна гуморальними (лізоцим, інтерферон тощо) і клітинними (лімфоцити, макрофаги та ін.) факторами.

Запитання для самоконтролю

1. У чому полягає профілактика вірусних інфекцій? 2. Яка роль вакцинації у боротьбі з вірусними інфекціями? 3. Які антивірусні вакцини вам відомі? 4. За рахунок чого віруси здатні уникати захисних механізмів організму-хазяїна? 5. Які види імунітету спрямовані проти вірусних інфекцій? 6. Що вам відомо про антивірусні ліки?

Поміркуйте

Що спільного та відмінного у вірусних та бактеріальних інфекціях?