Influenza A-virus

Het influenzavirus A is een bolvormig virion met een diameter van 80-120 nm en een molecuulgewicht van 250 MD. Het genoom van het virus wordt vertegenwoordigd door een enkelstrengs gefragmenteerd (8 fragmenten) negatief RNA met een totaal molecuulgewicht van 5 MD. De nucleocapsidesymmetrie is helixvormig. Het influenzavirus heeft een supercapside (membraan) met twee glycoproteïnen - hemagglutinine en neuraminidase - die in de vorm van verschillende spikes boven het membraan uitsteken. Hemagglutinine heeft een trimeerstructuur met een molecuulgewicht van 225 kD; het molecuulgewicht van elk monomeer is 75 kD. Het monomeer bestaat uit een kleinere subeenheid met een molecuulgewicht van 25 kD (HA2) en een grotere met een molecuulgewicht van 50 kD (HA1).

De belangrijkste functies van hemagglutinine:

• herkent een cellulaire receptor - een mucopeptide dat N-acetylneuramine (siaalzuur) bevat;
• zorgt voor de fusie van het virionmembraan met het celmembraan en de membranen van zijn lysosomen, d.w.z. is verantwoordelijk voor de penetratie van het virion in de cel;
• bepaalt het pandemische karakter van het virus (veranderingen in hemagglutinine zijn de oorzaak van pandemieën, de variabiliteit ervan is de oorzaak van influenza-epidemieën);
• heeft de grootste beschermende eigenschappen en is verantwoordelijk voor de vorming van immuniteit.

Er zijn 13 typen hemagglutinine geïdentificeerd bij influenza A-virussen van mensen, zoogdieren en vogels, die verschillen in antigeen. Deze zijn voorzien van een opeenvolgende nummering (van H1 tot H13).

Neuraminidase (N) is een tetrameer met een moleculair gewicht van 200-250 kDa; elk monomeer heeft een moleculair gewicht van 50-60 kDa. De functies zijn:

• het verzekeren van de verspreiding van virionen door het splitsen van neuraminezuur uit nieuw gesynthetiseerde virionen en het celmembraan;
• samen met hemagglutinine, bepaling van pandemische en epidemische eigenschappen van het virus.

Er zijn 10 verschillende neuraminidasevarianten (N1-N10) van het influenzavirus A aangetroffen.

Het nucleocapside van het virion bestaat uit 8 fragmenten van vRNA en capside-eiwitten die een helixstreng vormen. Aan de 3'-uiteinden van alle 8 vRNA-fragmenten bevinden zich identieke sequenties van 12 nucleotiden. De 5'-uiteinden van elk fragment hebben ook identieke sequenties van 13 nucleotiden. De 5'- en 3'-uiteinden zijn gedeeltelijk complementair aan elkaar. Deze omstandigheid maakt uiteraard de regulatie van de transcriptie en replicatie van de fragmenten mogelijk. Elk van de fragmenten wordt onafhankelijk getranscribeerd en gerepliceerd. Vier capside-eiwitten zijn nauw met elk van hen verbonden: nucleoproteïne (NP), dat een structurele en regulerende rol speelt; proteïne PB1 - transcriptase; PB2 - endonuclease en PA - replicase. De eiwitten PB1 en PB2 hebben basische (alkalische) eigenschappen en PA - zure. De eiwitten PB1, PB2 en PA vormen een polymeer. Het nucleocapside is omgeven door een matrixeiwit (M1-eiwit), dat een hoofdrol speelt in de morfogenese van het virion en het virion-RNA beschermt. De eiwitten M2 (gecodeerd door een van de leeskaders van het 7e fragment), NS1 en NS2 (gecodeerd door het achtste fragment van vRNA, dat net als het zevende fragment van vRNA twee leeskaders heeft) worden gesynthetiseerd tijdens de virusreproductie, maar zijn niet opgenomen in de structuur.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Levenscyclus van het influenza A-virus

Het influenzavirus wordt door de interactie van zijn hemagglutinine met het mucopeptide opgenomen in het celmembraan. Vervolgens dringt het virus de cel binnen via een van de volgende twee mechanismen:

• fusie van het virionmembraan met het celmembraan of
• onderweg: omhulde put - omhuld blaasje - endosoom - lysosoom - fusie van het virionmembraan met het lysosoommembraan - vrijgave van het nucleocapside in het celcytosol.

De tweede fase, het "uitkleden" van het virion (vernietiging van het matrixeiwit), vindt plaats op weg naar de celkern. De bijzonderheid van de levenscyclus van het influenzavirus is dat een primer nodig is voor de transcriptie van zijn vRNA. Het virus zelf kan namelijk geen "kap" synthetiseren – een speciaal gebied aan het 5'-uiteinde van mRNA, bestaande uit gemethyleerde guanine en 10-13 aangrenzende nucleotiden, dat nodig is voor de herkenning van mRNA door het ribosoom. Daarom bijt het met behulp van zijn eiwit PB2 de kap af van het cellulaire mRNA. Aangezien mRNA-synthese in cellen alleen in de celkern plaatsvindt, moet het virale RNA eerst de celkern binnendringen. Het penetreert deze in de vorm van een ribonucleoproteïne bestaande uit 8 RNA-fragmenten, geassocieerd met de eiwitten NP, PB1, PB2 en PA. Nu is het leven van de cel volledig ondergeschikt aan de belangen van het virus: zijn reproductie.

Transcriptiefunctie

In de celkern worden drie typen virusspecifiek RNA gesynthetiseerd op vRNA: 1) positief complementair RNA (mRNA), dat wordt gebruikt als template voor de synthese van virale eiwitten; ze bevatten een cap aan het 5'-uiteinde, afgesplitst van het 5'-uiteinde van cellulair mRNA, en een poly-A-sequentie aan het 3'-uiteinde; 2) volledig complementair RNA (cRNA), dat dient als template voor de synthese van virion-RNA (vRNA); er is geen cap aan het 5'-uiteinde van cRNA en er is geen poly-A-sequentie aan het 3'-uiteinde; 3) negatief virion-RNA (vRNA), dat het genoom is voor nieuw gesynthetiseerde virionen.

Direct, zelfs vóór de voltooiing van de synthese, binden vRNA en cRNA zich aan capside-eiwitten, die vanuit het cytosol de celkern binnendringen. Alleen ribonucleoproteïnen die aan vRNA zijn gekoppeld, maken echter deel uit van de samenstelling van virionen. Ribonucleoproteïnen die cRNA bevatten, komen niet alleen niet in de celkern terecht, maar verlaten de celkern zelfs niet. Virale mRNA's dringen het cytosol binnen, waar ze worden getransleerd. Nieuw gesynthetiseerde vRNA-moleculen migreren van de celkern naar het cytosol na binding aan capside-eiwitten.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Kenmerken van virale eiwitvertaling

De eiwitten NP, PB1, PB2, PA en M worden gesynthetiseerd op vrije polyribosomen. Na synthese vanuit het cytosol keren de eiwitten NP, PB1, PB2 en PA terug naar de celkern, waar ze zich binden aan nieuw gesynthetiseerd vRNA en vervolgens als nucleocapside terugkeren naar het cytosol. Na synthese verplaatst het matrixeiwit zich naar het binnenoppervlak van het celmembraan en verdringt het daar cellulaire eiwitten. De eiwitten H en N worden gesynthetiseerd op ribosomen die geassocieerd zijn met membranen van het endoplasmatisch reticulum, worden langs deze ribosomen getransporteerd, ondergaan glycosylering en worden op het buitenoppervlak van het celmembraan geplaatst, waar ze spikes vormen recht tegenover proteïne M, gelegen aan het binnenoppervlak. Proteïne H wordt tijdens de verwerking in HA1 en HA2 geknipt.

De laatste fase van de virionmorfogenese wordt aangestuurd door het M-eiwit. Het nucleocapside interageert ermee; bij het passeren van het celmembraan wordt het eerst bedekt door het M-eiwit, en vervolgens door de cellulaire lipidelaag en de supercapsideglycoproteïnen H en N. De levenscyclus van het virus duurt 6-8 uur en eindigt met de vorming van nieuw gevormde virionen, die in staat zijn andere weefselcellen aan te vallen.

Het virus is niet erg stabiel in de buitenomgeving. Het wordt gemakkelijk vernietigd door verhitting (5-10 minuten bij 56 °C), onder invloed van zonlicht en uv-licht, en wordt gemakkelijk geneutraliseerd door desinfectiemiddelen.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

Pathogenese en symptomen van influenza A

De incubatietijd van influenza is kort: 1-2 dagen. Het virus vermenigvuldigt zich in de epitheelcellen van het slijmvlies van de luchtwegen, voornamelijk in de luchtpijp, wat zich klinisch manifesteert als een droge, pijnlijke hoest met pijn langs de luchtpijp. De afbraakproducten van de aangetaste cellen komen in het bloed terecht, wat leidt tot ernstige intoxicatie en een stijging van de lichaamstemperatuur tot 38-39 °C. Verhoogde vasculaire permeabiliteit door beschadiging van endotheelcellen kan pathologische veranderingen in verschillende organen veroorzaken: puntbloedingen in de luchtpijp, bronchiën en soms hersenoedeem met een fatale afloop. Het influenzavirus heeft een onderdrukkende werking op de hematopoëse en het immuunsysteem. Dit alles kan leiden tot secundaire virale en bacteriële infecties die het beloop van de ziekte compliceren.

Post-infectieuze immuniteit

Eerdere ideeën dat er na de griep nog steeds sprake is van een zwakke en kortdurende immuniteit, werden ontkracht na de terugkeer van het H1N1-virus in 1977. Dit virus veroorzaakte de ziekte vooral bij mensen jonger dan 20 jaar, dat wil zeggen bij mensen die er vóór 1957 nog niet ziek van waren geweest. De immuniteit na infectie is dus vrij intens en langdurig, maar heeft een uitgesproken typespecifiek karakter.

De belangrijkste rol bij de vorming van verworven immuniteit is weggelegd voor virusneutraliserende antilichamen die hemagglutinine en neuraminidase, alsmede secretoire immunoglobulinen IgA's blokkeren.

Epidemiologie van influenza A

De bron van infectie is een persoon, een zieke of een drager, zelden dieren (huis- en wilde vogels, varkens). Besmetting door mensen vindt plaats via druppeltjes in de lucht, de incubatietijd is zeer kort (1-2 dagen), waardoor de epidemie zich zeer snel verspreidt en kan uitgroeien tot een pandemie bij afwezigheid van collectieve immuniteit. Immuniteit is de belangrijkste regulator van influenza-epidemieën. Naarmate de collectieve immuniteit toeneemt, neemt de epidemie af. Tegelijkertijd worden, door de vorming van immuniteit, stammen van het virus met een gewijzigde antigene structuur geselecteerd, voornamelijk hemagglutinine en neuraminidase; deze virussen blijven uitbraken veroorzaken totdat er antilichamen tegen verschijnen. Een dergelijke antigene drift handhaaft de continuïteit van de epidemie. Er is echter een andere vorm van variabiliteit ontdekt in het influenza A-virus, genaamd shift. Deze wordt geassocieerd met een volledige verandering van het ene type hemagglutinine (minder vaak - en neuraminidase) naar het andere.

Alle grieppandemieën werden veroorzaakt door influenza A-virussen die een verschuiving hadden ondergaan. De pandemie van 1918 werd veroorzaakt door een virus met het H1N1-fenotype (ongeveer 20 miljoen mensen stierven), de pandemie van 1957 werd veroorzaakt door het H3N2-virus (meer dan de helft van de wereldbevolking werd ziek) en de pandemie van 1968 werd veroorzaakt door het H3N2-virus.

Om de redenen voor de scherpe verandering in de typen influenza A-virussen te verklaren, zijn twee belangrijke hypothesen voorgesteld. Volgens de hypothese van AA Smorodintsev verdwijnt een virus dat zijn epidemische capaciteiten heeft uitgeput niet, maar blijft het in groepen circuleren zonder merkbare uitbraken of blijft het lange tijd in het menselijk lichaam aanwezig. Na 10-20 jaar, wanneer een nieuwe generatie mensen verschijnt die geen immuniteit tegen dit virus hebben, wordt het de oorzaak van nieuwe epidemieën. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat het influenza A-virus met het H1N1-fenotype, dat in 1957 verdween toen het werd vervangen door het h3N2-virus, na een afwezigheid van 20 jaar in 1977 weer opdook.

Volgens een andere hypothese, ontwikkeld en ondersteund door vele auteurs, ontstaan nieuwe typen influenzavirus A als resultaat van de herschikking van het genoom van menselijke en aviaire influenzavirussen, tussen aviaire influenzavirussen onderling, tussen aviaire influenzavirussen en zoogdierlijke (varkens) influenzavirussen, wat wordt gefaciliteerd door de segmentale structuur van het virale genoom (8 fragmenten).

Het influenzavirus A kan zijn genoom dus op twee manieren veranderen.

Puntmutaties die antigene drift veroorzaken. Ze beïnvloeden voornamelijk de hemagglutinine- en neuraminidasegenen, met name in het H3N2-virus. Hierdoor veroorzaakte het H3N2-virus tussen 1982 en 1998 acht epidemieën en blijft het tot op de dag van vandaag epidemisch van belang.

Reassociatie van genen tussen humane influenzavirussen en aviaire en varkensinfluenzavirussen. Men vermoedt dat de reassociatie van het influenza A-virusgenoom met het aviaire en varkensinfluenzavirusgenoom de belangrijkste reden is voor het ontstaan van pandemische varianten van dit virus. Antigene drift stelt het virus in staat de bestaande immuniteit bij mensen te overwinnen. Antigene shift creëert een nieuwe epidemische situatie: de meeste mensen hebben geen immuniteit tegen het nieuwe virus en er ontstaat een grieppandemie. De mogelijkheid van een dergelijke reassociatie van het influenza A-virusgenoom is experimenteel bewezen.

Er is vastgesteld dat influenza-epidemieën bij mensen worden veroorzaakt door type A-virussen met slechts 3 of 4 fenotypes: H1N1 (H0N1); h3N2; H3N2.

Het kippen(vogel)virus vormt echter ook een aanzienlijke bedreiging voor de mens. Uitbraken van kippengriep zijn herhaaldelijk waargenomen, met name het kippenvirus H5N1 veroorzaakte een epidemie onder tamme en wilde vogels bij een miljoen mensen, met een sterftecijfer van 80-90%. Mensen zijn ook besmet geraakt door kippen; in 1997 raakten 18 mensen besmet door kippen, van wie een derde stierf. Een bijzonder grote uitbraak vond plaats in januari-maart 2004. Deze trof bijna alle landen van Zuidoost-Azië en een van de Amerikaanse staten en veroorzaakte enorme economische schade. 22 mensen raakten besmet en stierven door kippen. De meest rigoureuze en daadkrachtige maatregelen werden genomen om deze uitbraak te elimineren: strikte quarantaine, liquidatie van al het pluimvee in alle haarden, ziekenhuisopname en isolatie van de zieken en alle mensen met verhoogde temperaturen, evenals personen die in contact waren met de zieken, een verbod op de import van kippenvlees uit de bovengenoemde landen, strikt medisch en veterinair toezicht op alle passagiers en voertuigen die uit deze landen arriveerden. De wijdverspreide verspreiding van influenza onder mensen vond niet plaats omdat er geen herkoppeling was van het genoom van het vogelgriepvirus met het genoom van het menselijke influenzavirus. Het gevaar van een dergelijke herkoppeling blijft echter reëel. Dit zou kunnen leiden tot de opkomst van een nieuw, gevaarlijk pandemisch influenzavirus voor mensen.

De namen van de gedetecteerde stammen influenzavirussen geven het serotype van het virus aan (A, B, C), de gastheersoort (indien het geen mens is), de plaats van isolatie, het stamnummer, het jaar van isolatie (de laatste twee cijfers) en het fenotype (tussen haakjes). Bijvoorbeeld: "A/Singapore/1/57 (h3N2), A/duck/USSR/695/76 (H3N2)".

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ]

Laboratoriumdiagnostiek van influenza A

Het materiaal voor het onderzoek bestaat uit neuskeelholteafscheiding, verkregen door wassen of met behulp van wattenstaafjes, en bloed. De volgende diagnostische methoden worden gebruikt:

• Virologisch - infectie van kippenembryo's, groene apenniercelculturen (Vero) en honden (MDSC). Celculturen zijn vooral effectief voor het isoleren van virussen A (H3N2) en B.
• Serologisch - detectie van specifieke antilichamen en een verhoging van hun titer (in gepaarde sera) met behulp van RTGA, RSK en enzymimmunoassay.
• Als versnelde diagnostische methode wordt een immunofluorescentiemethode gebruikt, waarmee snel viraal antigeen kan worden aangetoond in uitstrijkjes van het neusslijmvlies of in swabs uit de neuskeelholte van patiënten.
• Voor de detectie en identificatie van het virus (virale antigenen) zijn RNA-sonde- en PCR-methoden voorgesteld.

Behandeling van influenza A

De behandeling van influenza A, die zo vroeg mogelijk moet worden gestart, en ook de preventie van influenza en andere virale ARI's, is gebaseerd op het gebruik van dibazol, interferon en de inductoren amixin en arbidol volgens speciale regimes. Voor de behandeling en preventie van influenza bij kinderen ouder dan 1 jaar wordt algirem (remantadine) gebruikt volgens speciale regimes.

Specifieke preventie van influenza A

Elk jaar worden honderden miljoenen mensen wereldwijd ziek van de griep, wat enorme schade toebrengt aan de volksgezondheid en de economie van elk land. De enige betrouwbare manier om griep te bestrijden is het creëren van collectieve immuniteit. De volgende soorten vaccins zijn voor dit doel voorgesteld en gebruikt:

1. leven van verzwakt virus;
2. doodde het hele virion;
3. subvirionvaccin (van gesplitste virionen);
4. subeenheid - een vaccin dat alleen hemagglutinine en neuraminidase bevat.

In ons land is een trivalent polymeer-subunitvaccin (“grippol”) ontwikkeld en in gebruik, waarbij een steriel conjugaat van de oppervlakte-eiwitten van de virussen A en B wordt gekoppeld aan het copolymeer polyoxidonium (immunostimulans).

Volgens de aanbevelingen van de WHO mogen kinderen van 6 maanden tot 12 jaar alleen gevaccineerd worden met het subunitvaccin, omdat dit het minst reactogeen en giftig is.

Het grootste probleem bij het verbeteren van de effectiviteit van griepvaccins is het garanderen van hun specificiteit tegen het huidige virus, d.w.z. de variant van het virus die de epidemie heeft veroorzaakt. Met andere woorden, het vaccin moet specifieke antigenen van het huidige virus bevatten. De belangrijkste manier om de kwaliteit van het vaccin te verbeteren, is door de meest conservatieve epitopen te gebruiken die gemeenschappelijk zijn voor alle antigeenvarianten van virus A en die een maximale immunogeniciteit hebben.