Эта статья о патогенах — вирусах гриппа. О заболевании — статья Грипп.
Вирусы гриппа () — четыре монотипных рода вирусов из семейства ортомиксовирусов (Orthomyxoviridae), представители которых вызывают заболевания у рыб, птиц и млекопитающих, в том числе грипп у человека. В филогенетике образуют кладу.
На 2007 год выявлено более 2000 вариантов (серотипов, линий, штаммов) вирусов гриппа, различающихся между собой антигенным спектром. На 2020 год — более 25000 сероваров.
Классификация Вирусами гриппа называют монотипные роды Alphainfluenzavirus, Betainfluenzavirus, Gammainfluenzavirus, Deltainfluenzavirus (до октября 2018 года назывались Influenzavirus A, B, С и D), каждый из них состоит только из одного вида Influenza A—D virus соответственно. Они относятся к семейству Ortomyxoviridae, которое кроме этих четырёх родов включает изавирусы, тоготовирусы и кваранфилвирусы.
Антигенные свойства внутренних белков РНП (, RNP) вириона, которые не дают перекрёстных межтиповых серологических реакций, определяют принадлежность вируса гриппа к роду.
Дальнейшее деление, в случае вируса типа «A», проводится согласно подтипам (серотипам) поверхностных белков (гликопротеинов) гемагглютинина (HA) и нейраминидазы (NA).
С 1980 года по рекомендации ВОЗ в обозначение штаммов вирусов гриппа включают: тип; место выделения (географическое происхождение штамма); индекс, присвоенный в лаборатории (порядковый номер штамма); год выделения; (только для вирусов животных) название животного, являющегося естественным хозяином вируса (от которого выделен вирус). индекс поверхностных белков, ставится последним и заключается в скобки, имеет смысл только для вируса типа «A»; Примеры: «А (Бразилия) 11/78 (H1N1)» (вирус гриппа «A» человека с гемагглютинином H1, нейраминидазой N1, выделенный в Бразилии в 1978 г.), «A/Moscow/10/99 (H3N2)», «A/New Caledonia/120/99 (H1N1)», «B/Hong Kong/330/2001», «A/Fujian/411/2002 (H3N2)».
Вирусы гриппа A и B вызывают сезонные эпидемии у людей.
Alphainfluenzavirus
Монотипный род, прежнее название: Influenzavirus A. Вирус гриппа типа «А».
Ежегодно вызывает вспышки гриппа, часто — эпидемии, периодически — пандемии. Это обусловлено высокой степенью изменчивости вируса: вирус типа «A» подвержен и антигенному сдвигу (шифту), и антигенному дрейфу. В 2018 году среди людей циркулируют вирусы гриппа подтипов A(H1N1) и A(H3N2).
Естественным резервуаром вируса гриппа «А» являются водоплавающие птицы. Иногда он передаётся другим птицам, в результате может заразить домашних птиц, от них — домашних животных и затем людей, приводя к эпидемиям и пандемиям.
У птиц вирус поражает клетки эпителия в пищеварительном тракте, у человека — эпителиальные клетки дыхательных путей.
Внутри вида Influenza A virus выделены (наблюдаются в природе) несколько серотипов: H1N1, вызвавший пандемии испанского гриппа в 1918 и свиного гриппа в 2009 годах (по старой классификации в нём выделяют три сероподтипа: Hsw1N1, H0N1 и H1N1); , эндемичный для людей, свиней и птиц; , вызвавший пандемию азиатского гриппа в 1957 году; , вызвавший пандемию гонконгского гриппа в 1968; H5N1, вызвавший пандемию птичьего гриппа в 2004; , выявлен у единственного больного, был вылечен;
, связан с конъюнктивитом человека и имеет высокий потенциал эпизоотий; , ответственный за шесть эпидемий в Китае, ныне имеет высокий пандемический потенциал среди других серотипов гриппа «А»;
H10N7 H17N10 H18N11
На 2016 год известно 18 подтипов гемагглютинина (HA) и 11 подтипов нейраминидазы (NA), всего возможно 198 вариантов вируса.
Вирион вируса типа «A» содержит восемь сегментов вирусной РНК.
Betainfluenzavirus
Монотипный род, прежнее название: Influenzavirus B. Вирус гриппа типа «B».
Вирус гриппа типа «В» изменяется по типу дрейфа, но не сдвига. Он не подразделяется на подтипы, но может подразделяться на линии. В 2018 году циркулировали вирусы гриппа типа В линий В/Ямагата и В/Виктория. Вероятно, линия В/Ямагата вымерла в результате карантинных мер во время пандемии COVID-19.
Естественным резервуаром Influenzavirus B является человек. Вирус поражает верхние и нижние дыхательные пути, симптомы похожи на вызываемые вирусом типа «A». Имеет ограниченное число линий, вероятнее всего из-за этого большинство людей приобретают иммунитет к Influenzavirus B в раннем возрасте. Этот вид изменчив только по гемагглютинину, антигенный дрейф HA не такой активный, как у Influenzavirus A.
Вирус гриппа «B» вызывает эпидемии, но достаточно редко, раз в 4—6 лет, они развиваются медленно по сравнению с вызванными вирусом «A» и, как правило, охватывают 8—10 % населения. Известны две эпидемии в СССР с максимумами весной 1963 г. и весной 1974 г. Кроме того, вирус «B» присутствовал во многих эпидемиях совместно с вирусом типа «A».
Вирус гриппа типа «B» похож на вирус типа «A», их трудно различить под электронным микроскопом. Оболочка вирионов «B» содержит 4 белка: HA, NA, NB и BM2. BM2 представляет собой протонный канал, используемый при дикапсидации вируса (в клетку). Белок NB считается ионным каналом, но это не обязательное условие для репликации вируса в клеточной культуре. Геном вируса состоит из восьми фрагментов РНК.
Gammainfluenzavirus Монотипный род, прежнее название: Influenzavirus С. Вирус гриппа типа «C».
Вирус гриппа «C» выявляется у больных реже, чем «B» и «A», он обычно приводит к легким инфекциям, для человека не опасен и не представляет проблемы для общественного здравоохранения.
Естественным резервуаром Influenzavirus С является человек, он заражает также свиней и в экспериментах может передаваться между свиньями. Поражает верхние дыхательные пути, главным образом у детей, клинические симптомы слабые. Серологические исследования выявили глобальную распространённость вируса типа «C». Большинство людей получают иммунитет к нему в раннем возрасте.
Вирусу типа «С» не свойственен антигенный сдвиг и он слабо изменяется. Influenzavirus С антигенно намного более стабилен, чем вирус типа «A» и наблюдаемая среди них высокая степень поперечной реактивности изолирует эти виды друг от друга.
Вирус гриппа «C» вызывает рассеянные заболевания и почти никогда не дает эпидемических вспышек.
Содержит 7 фрагментов генома. Имеет только один оболочечный (проникающий через стенку клетки-жертвы) гликопротеин HEF ( – слияние гемагглютинина и эстеразы), выполняющий роль обоих гликопротеинов (HA и NA) вирусов типов «A» и «B». Не делится на подтипы. Выделены 6 линий генома, но из-за частых рекомбинаций разных линий в последнее время появились новые варианты, представляющие эпидемическую угрозу.
Deltainfluenzavirus
Монотипный род, прежнее название: Influenzavirus D, вирус гриппа типа «D».
Вирусы гриппа группы «D», в основном, инфицируют крупный рогатый скот. По имеющимся данным, они не инфицируют людей и не вызывают у них заболеваний.
Deltainfluenzavirus поражает коров, которые являются естественным резервуаром, и свиней. Встречается у мелкого рогатого скота (овец и коз). Есть признаки передачи вируса типа «D» от коров человеку — у людей, контактирующих с коровами, обнаружены антитела к нему, но заражённых людей не выявлено. Структурно похож на вирус типа «C», вместо HA и NA содержит HEF.
Deltainfluenzavirus содержит 7 фрагментов одноцепочечной РНК, не менее 50 % аминокислот совпадают с вирусом типа «C», но один из основных белков — M1 — в вирусе типа «D» отличается от вируса типа «C». Этот вирус был выделен в отдельный вид, потому что при смешении его генетического материала с вирусом «C» они не дают живучих потомков.
История обнаружения
Первый вирус гриппа был выделен у птиц (кур) в 1901 году в Италии, но был идентифицирован как возбудитель «чумы птиц» или «чумы кур». (Публикация 1902 года: Centanni E. Die Vogelpest. Beitrag zu dem durch Kerzen filtrierbaren Virus. Centralblatt für Bakteriologie, Parasitenkunde und Infektionskrankheiten. 1 Abteilung: Medizinische-hygienische Bakteriologie und tierische Parasitenkunde 1902; 31:145–152, 182—201.) Через 50 лет после этого было установлено, что вирус чумы птиц – это один из вирусов гриппа «А» птиц.
Вирус гриппа «А» у свиней в 1931 году выделил американский учёный ().
Вирус гриппа человека был выделен в 1933 году в Англии в Национальном Институте Медицинских Исследований вирусологами , Кристофером Эндрюсом и .
Первое успешное применение серологического метода идентификации штаммов гриппа, выделенных от человека, описали в 1936 году и .
В 1940 году был выделен вирус гриппа «В».
1951 году по технологии культивирования вирусов «на куриных эмбрионах» был выделен вирус гриппа «С».
В 2003 году в результате четырёхлетней работы в лабораториях был получен (восстановлен) и изучен вирус пандемии «испанки» 1918 года.
Вирус гриппа типа «D» впервые выделен в 2011 году в США у свиней.
В 2013 году у летучих мышей, обитающих в Центральной Америке, был обнаружен вирус гриппа типа «A» с последними по сей день вариантами HA и NA: серотип H18N11.
Структура и свойства
Вирион (инфекционная частица) гриппа имеет форму сферы или приближающуюся к шарообразной, его диаметр 100−120 нм.
Вирус гриппа представляет собой оболочечный вирус: внешний слой — липидная мембрана, в которую вставлены «шипы»: гликопротеины и матриксный белок M2, формирующий ионные каналы. Под липидной мембраной расположен матричный (матриксный) белок M1, он формирует внутренний слой оболочки вируса, придает устойчивость и жесткость внешней липидной оболочке.
Гликопротеины гемагглютинин и нейраминидаза — ключевые белки для размножения вируса типов «A» и «B». Гемагглютинин используется для проникновения в клетку, нейраминидаза — для выхода из неё.
Внутри вириона находится геном вируса, который несёт генетическую информацию об оболочечных и внутренних белках вируса. Геном представлен в виде рибонуклеопротеинового комплекса vRNP (нуклеопротеин в комплексе с геномной РНК вируса), который содержит фрагменты РНК, прикреплённые к белку нуклеопротеину (NP), и три белка полимеразного комплекса: PB1, PB2 и PA. Внутренняя часть вириона также включает белок NEP. У вируса типа «A» 8 фрагментов РНК кодируют 11 белков: HA, M1 (), M2, NA, NP (), NS1 (), NS2 (он же NEP, ), PA (), PB1 (), PB1-F2 (), PB2.
При заражении клетки вирусы типа «A» прикрепляются внешней частью HA к сиаловым кислотам на поверхности клеток−мишеней и вирионы проникают в клетку посредством эндоцитоза. Низкий pH внутри эндосомы приводит к изменению во второй части HA, в результате происходит изменение конформации HA и вирусная мембрана сливается с мембраной эндосомы. Ионные каналы, сформированные белком M2, дополнительно понижают pH внутри эндосомы, в результате комплекс vRNP диссоциируется от матриксного белка M1 и фрагменты вирусной РНК проникают в цитоплазму клетки и далее в клеточное ядро.
Репликация вирусной РНК происходит в клеточном ядре с помощью вирусных полимераз PA, PB1 и PB2, синтез вирусных белков производится в цитоплазме, процессинг белков M1, HA и NA происходит в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи. Синтезированные белки M1, HA и NA направляются к мембране.
Синтезированный белок NP направляется в ядро, где образует комплекс с фрагментами реплицированной вирусной РНК и синтезированными полимеразами, затем при помощи матриксного белка M1 направляется в цитоплазму и далее к клеточной мембране.
На клеточной мембране из синтезированных белков, комплексов vRNP и собственно мембраны собираются новые вирусные частицы, которые отпочковываются от клетки с помощью гликопротеина NA (речь о вирусе «A»). NA отщепляет сиаловые кислоты, препятствующие отделению HA вирусной оболочки от клетки.
Восьмой сегмент РНК вируса типа «A» кодирует неструктурные белки NS1 и NS2. Белок NS1 подавляет трансляцию митохондриальной РНК клетки, а также синтез и работу интерферона, и является основным фактором патогенности вируса гриппа. Белок NS2, он же NEP, обеспечивает ядерный экспорт вирусной РНК в комплексе с NP.