Семейство составляют два подсемейства и пять родов: респиро-, рубула-, морбилли-, пневмо- и метапневмовирусы. Парамиксовирусы (ПМВ) вызывают более тяжелые и наиболее распространенные болезни человека и животных, чем представители других семейств вирусов. К числу наиболее опасных болезней, возбудителями которых являются паромиксовирусы, следует отнести корь, паротит, чуму КРС, чуму плотоядных и ньюкаслскую болезнь. Однако эти болезни вызываются только частью вирусов семейства. Патогенный потенциал ПМВ проявляется главным образом в патологии органов дыхания. Например, вирусы парагриппа и респираторно-синциальнй вирус вызывают широко распространенную патологию респираторного тракта новорожденных.
В 1994 г. в Австралии описан новый зооноз, причиной которого явился вирус Хендра, вызывающий летальную респираторную болезнь у лошадей и человека и использующий в качестве естественного хозяина летучих мышей [663]. Им можно экспериментально инфицировать кошек, морских свинок и мышей. Вирус также заражает виды семейства Megachiroptera, главным образом субклинически, и такие животные служат для вируса природными хозяевами. Вирус легко передается между видами семейства Megachiroptera, но значительно труднее — от лошади к лошади или от лошади к человеку. Путь передачи от летучих мышей к лошади не прояснен [ 1640]. Морбиливирус лошадей имеет лишь низкий уровень гомологии с рубулавирусами [1616].
В 1998—1999 гг. в Малайзии зарегистрирована новая болезнь свиней, характеризующаяся выраженным респираторным и неврологическим синдромами и сопровождающаяся в некоторых случаях внезапной гибелью свиноматок и боровов. Болезнь, как оказалось, тесно связана с эпидемией вирусного энцефалита среди рабочих свиноферм [1165]. Было зарегистрировано много случаев
заболевания людей, из них 105 летальных случаев в Малайзии и один — в Сингапуре [491J. При вспышке выделен неизвестный парамиксовирус, который родственен, но не идентичен вирусу Хендра. Новый вирус назван вирусом Ни- пах (по названию деревни, где он первоначально выделен), а соответствующая болезнь — «респираторный и неврологический (энцефалитный) синдром» [1165]. Электронно-микроскопические, серологические и генетические исследования позволили установить, что вызвавший вспышку вирус Нипах является представителем семейства парамиксовирусов. Полагают, что эти два вируса Нипах и Хендра составляют новый род семейства парамиксовирусов. Оба вируса отличаются от других парамиксовирусов способностью инфицировать и вызывать потенциально летальное заболевание у различных хозяев, включая человека [491]. Анализ нуклеотидной последовательности гена матриксного белка выявил тесное родство между вирусом чумы мелких жвачных и морбилливиру- сом дельфинов [264].
Идентифицированный недавно энзоотичный для Мексики парамиксовирус свиней, вызывающий энцефаломиелит, помутнение роговицы глаза (голубой глаз) и высокую летальность у поросят, вероятно, является новым представителем рода и семейства парамиксовирусов [1471].
Структура и свойства парамиксовирусов наиболее подробно изучены на таких модельных вирусах, как вирус ньюкаслской болезни (ВНБ), Сендай (вирус парагриппа 1) и парагриппа обезьян (SV5). Вирионы парамиксовирусов состоят из нуклеокапсида спиральной симметрии и липопротеиновой оболочки, покрытой характерными колосообразными пепломерами длинной 8—20 нм. По размеру и форме вирионы парамиксовирусов неоднородны. Плеоморфные сферические или овальные частицы имеют диаметр 100—300 нм. Длина нуклеокапсида нитевидных форм 600—800 нм, диаметр 13 нм (пневмовирусы) — 18 нм. ПМВ размножаются в цитоплазме и почкуются через плазматическую мембрану. Вирионы парамиксовирусов содержат 70% белка, 20—25% - липидов и 6% углеводов. Примерно 70% углеводов в вирионах находятся в виде гликопротеинов и 30% — гликолипидов. Липиды образуют двойной центральный слой вирусной мембраны и являются ее структурным каркасом. Белки расположены снаружи и изнутри двойного липидного слоя. Наружный слой состоит из гликопротеинов, внутренний - из негликозилированного мембранного (М) белка, который называют внутренней белковой мембраной или матриксным белком. Липопротеиновая мембрана вирионов парамиксовирусов представляет собой измененную часть клеточной поверхностной мембраны, в которой белки клетки хозяина полностью заменены на вирусспецифические.
Геном представлен одной линейной молекулой негативной полярности одноцепочной РНК размером 15—16 тн. Имеется 6—10 генов, разделенных консервативными некодирующими участками, которые являются сигналами начала и окончания полиаденилирования.
Порядок генов у вирусов семейства консервативен, но их количество и экс- прессионность не одинакова у представителей разных родов. Парамиксовирусы
и морбилливирусы содержат по 6 генов, рубулавирусы - 7, а пневмовирусы - 10 генов. Однако 10 генов пневмовирусов кодируют 10 белков, а 6 или 7 генов вирусов других родов кодируют 10-12 белков. Большинство генных продуктов являются структурными белками вирионов. В составе парамиксовирусов обнаружено семь белков: NP (или N), Р, М, F, L и HN (или Н или G). Они являются общими для всех родов.
Пепломеры содержат 2 гликопротеина: белок слияния (F-белок) и гемагглю- тинин-нейраминидазу (HN-белок). Последний у пневмовирусов обозначается, как G-белок из-за отсутствия нейрамидазной активности. Этим двум белкам принадлежит ключевая роль в патогенезе ПМВ инфекции.
HN-белок обеспечивает прикрепление вирионов к клеткам и вызывает образование ВНА, препятствующих адсорбции вируса на клеточных рецепторах. F-белок участвует в проникновении вируса в клетку.
У вновь сформировавшихся вирионов F-белок представлен в виде неактивного предшественника (F0), который активируется в результате расщепления клеточными протеазами. После расщепления на две субъединицы (Fj и F2) образуются новые концевые аминокислотные последовательности белка, имеющего гидрофобный участок, который непосредственно приводит к сплавлению (слиянию) вируса с клеткой.
Размножение ПМВ происходит в цитоплазме, что было доказано репликацией вируса в энуклеиновых клетках. Вирионы с помощью HN-белка прикрепляются к сиалогликопротеиновым или гликолипидным рецепторам клетки. Затем F-белок осуществляет сплавление вирусной оболочки с плазматической мембраной клетки. В результате нуклеокапсид оказывается в клетке с тремя связанными с ним белками (N, Р и L), после чего начинается процесс транскрипции, осуществляемый вирионой РНК-зависимой РНК полимеразой (транс- криптазой). Геном транскрибируется с образованием 6—10 дискретных непро- цессированных мРНК в результате последовательного прерывистого синтеза от одного промотора. Полноразмерная копия геномной РНК (+РНК) также синтезируется и служит матрицей для синтеза геномной РНК (-РНК). Эти процессы контролируются главным образом на уровне транскрипции.
В отличие от большинства генов, кодирующих один белок, P-ген представителей подсемейства паромиксовирусов кодирует 2—5 различных белков.
Вновь синтезированные геномные РНК, связанные с N-белком и транс- криптазой, формируют нуклеокапсиды. Созревание вирионов включает:
- внедрение вирусных гликопротеинов в измененные участки клеточной плазматической мембраны;
- связывание матричного белка (М) и других негликозилированных белков с измененной мембраной клетки;
- размещение нуклеокапсидных субъединиц под М-белком;
- формирование и освобождение зрелых вирионов путем почкования.
Расщепление F-белка играет важную роль в инфекционное™ ПМВ; когда
клетки хозяина не содержат соответствующих протеаз, вирус не проявляет ин-
фекционность. Более того, вирулентность вируса коррелировала с присутствием или отсутствием специфической протеазы. Поэтому F-белок является существенным для инфекционности вируса и прямой передачи вируса из клетки в клетку посредством слияния. Этот путь играет ключевую роль в патогенезе ПМВ инфекции, включая персистентную инфекцию. Например, белок F играет основную роль в вирулентности вируса ньюкаслской болезни [ 1155]. Вакцины против ПМВ инфекций должны вызывать выраженный синтез антител против F и HN гликопротеинов [1135].
Фузогенные белки парамиксовирусов ориентированы N-концом наружу, а С-концом — внутрь вириона. Нефузогенные белки тех же парамиксовирусов ориентированны противоположным образом. Примером этого может служить белок G РС-вируса.
Негликозилированный мембранный, или матриксный (М) белок парамиксовирусов — наиболее консервативный белок, образующий внутренний слой вирусной оболочки. Он обладает высокой гидрофобностью и принимает участие в заключительной стадии морфогенеза вируса в зараженной клетке. В вирионах парамиксовирусов содержатся 2000—2500 молекул белка М. В составе нуклеокапсида обнаружено три белка: один мажорный - NP (2500—3500 моль/вирион) и два минорных Р и L (соответственно несколько сотен и десятков молекул на вирион). Гликопротеин HN вызывает образование антител, подавляющих инфекционную нейраминидазную и гемагглютинирующую активность [1560]. Белок слияния (F) играет ключевую роль в вирулентности вируса и является главной мишенью в иммунных реакциях [1155]. Основной иммунодоминантный сайт нейтрализации вируса образуется обоими фрагментами (F, и F2) белка слияния F. Гликопротеины HN и F, образующие наружный поверхностный слой парамиксовирусов, — наиболее важные в антигенном отношениях. Моноклональные антитела против белка F ВНБ имели более высокую активность in vitro и in vivo, чем против белка HN.
МАТ против белка HN ВБН имели выраженную нейтрализующую активность in vitro, но не защищали цыплят от гибели при заражении. Антитела против двух антигенных участков белка F при меньшей ВН-активности в культуре клеток полностью защищали цыплят. Совместное введение антител против этих двух белков усиливало защитный эффект. Антисыворотки к белкам HN и F вируса НБ, примененные одновременно, давали такой же защитный эффект, как и антивирусная сыворотка [1560]. Синергизм действия HN и F антигенов в развитии защитного иммунного ответа против ВНБ обнаружен также и в опытах с вирусом ПГ-3 человека [1295].
Все нейтрализующие эпитопы вируса Сендай локализованы в белке F, [968]. Антитела к белкам HN и F вируса ПГ-3 обладали нейтрализующей и протектив- ной активностью (in vivo), однако только антитела к F-белку проявляли антифу- зогенную активность [1131]. Вирусы ПГ-3 человека и крупного рогатого скота заметно отличались по белку HN. Штаммы ПГ-3 крупного рогатого скота оказались гомогенными по белку HN, но вариабельны по гликопротеину F [1404].
Изучение внутривидового антигенного родства ряда парамиксовирусов показало, что вирусы паротита, Сендай, парагриппа-2 и -4 следует объединить в отдельную группу от вирусов парагриппа 1 и 3 [905].
Морбилливирусы характеризуются высокой степенью гомологии одноименных белков у разных представителей рода. Наиболее выраженное антигенное сходство морбилливирусов связано с белком F. Высокая степень гомологии выявлена в N-концевых участках полипептида F, вирусов чумы плотоядных и кори, чего не обнаружено при сравнении с пятью представителями рода парамиксовирусов [1588]. Степень гомологии белка Fj вирусов чумы крупного рогатого скота и кори составляет 78,9%. Белок F вируса чумы крупного рогатого скота содержит область, состоящую из основных аминокислот (104— 108), которая может подвергаться протеолизу с образованием F, и F2 [ 1544]. По данным других авторов, гомология аминокислотных последовательностей белка F вирусов чумы крупного рогатого скота и кори составляет 81,3%, а вирусов чумы крупного рогатого скота и плотоядных — 68,2% [814].
Высокой степенью гомологии характеризовались М-белки морбилливирусов. У вирусов чумы крупного рогатого скота и кори она составила 77,6%, а у вирусов чумы крупного рогатого скота и плотоядных — 78,2% [964]. Обнаружено антигенное родство Н- и особенно NP-белков вирусов чумы крупного рогатого скота, кори и чумы плотоядных [331].
Белок L вируса кори имеет значительное структурное сходство со своими аналогами в вирусах Сендай и ньюкаслской болезни [358]. Подобную закономерность обнаружили при сравнении белков М вирусов ПГ-3 человека, Сендай, кори и чумы плотоядных [689]. Однако в структуре белков М представителей рода парамиксовирусов гомологии не обнаружено [1038]. Моноклональные антитела к белку F-вируса кори нейтрализовали инфекционность и фузогенную активность вируса, а также защищали мышей при инфицировании гомологичным
Таблица 38. Вирионные белки ПМВ, их обозначения и функции [1135]
|
Белок и его функции |
Респировирусы и рубулавирусы |
Морбилли вирусы |
Пневмо- вирусы |
|
Прикрепительный белок: гемаггютинация, индукция иммунитета |
HN |
Н |
G |
|
Нейраминидаза: освобождение вириона, разрушение ингибиторов муцина |
HN |
— |
— |
|
Белок слияния: слияние клеток, проникновение вируса, распространение из клетки в клетку, роль в индукции иммунитета |
F |
F |
F |
|
Нуклеопротеин: защита генома |
NP |
N |
N |
|
Транскриптаза: транскрипция геномной РНК |
Ьи Р |
L и Р |
LhP |
|
Матриксный белок: стабильность вириона |
М |
М |
М |
|
Белок с неизвестными функциями |
(SH) |
- |
SH, 22 к |
вирусом [1003]. Введение крысам гликопротеинов Н и F вируса кори обеспечивало такой же иммунитет, как и введение цельновирусного препарата [1113]. Эти данные свидетельствуют о важной роли обоих гликопротеинов в создании иммунитета при морбилливирусных инфекциях, для возбудителей которых характерно тесное структурное и молекулярно-биологическое сходство. Одной из особенностей вируса кори является способность его к длительной персистенции в нейронах и глиальных клетках мозга реконвалесцентов. Это явление связывают с гипермутацией вируса, которая, как полагают, является одноступенчатым процессом [460].
Вирус мелких жвачных (овец и коз) не является вариантом вируса чумы крупного рогатого скота и по степени родства в пределах рода морбилливирусов далек от него так же, как от вируса кори [953]. Морбилливирусы, вызывающие массовое заболевание, а также гибель тюленей [188], дельфинов [599] и морских свинок [1123], оказались идентичными или близкородственными вирусу чумы плотоядных.
Среди представителей рода пневмовирусов особое место занимают респираторно-синцитиальные (PC) вирусы, вызывающие широко распространенные поражения нижних дыхательных путей у детей, телят, овец и коз.
PC-вирус отличается от других парамиксовирусов большим количеством идентифицированных структурных белков, порядком генов, отсутствием гемаг- глютинина и нейраминидазы, а также диаметром нуклеокапсида (12—13 нм) и длиной поверхностных шипиков (10—12 нм). PC-вирусы имеют 10 генов, которые транскрибируются с образованием 10 мРНК [940]. В структуре PC-вирусов идентифицировано 9 или 10 полипептидов, два из которых G и F гликозированны и располагаются на поверхности вириона. Белок F состоит из двух субъединиц и выполняет функцию слияния, белок G — прикрепительную функцию [146].
В белке слияния F РС-вируса крупного рогатого скота один из двух антигенных участков ответственен за нейтрализацию [1633]. Гликопротеины G и F оказались ответственными за индукцию ВН-антител и образование протективного иммунитета. МАТ к белкам оболочки вириона нейтрализовали инфекционную и синцитийобразующую активность РС-вируса крупного рогатого скота и выявляли (МФА) оболочечные гены вируса, эксперессированные на поверхности инфицированных клеток [897], а также вызывали их лизис в присутствии комплемента [880].
Неструктурный белок NS2 РС-вируса крупного рогатого скота не существенен для его репликации in vitro, но его присутствие способствует этому [416, 1507]. Мутант, лишенный гена NS2, не реверсирует и представляет интерес в качестве вакцинного штамма [1507].
Мыши, иммунизированные белками F и G РС-вируса, приобретали полную устойчивость к суперинфицированию гомологичным вирусом. Иммунизация белками N и М2 создавала частичную защиту, тогда как другие белки (HN, Р, SH, М, 1В или 1C) не обладали протективными свойствами. При сравнении белков РС-вирусров человека и крупного рогатого скота основные антигенные разли
чия выявлены в гликопротеине G [940]. Белки слияния этих вирусов гомологичны на 83—84%. Наибольшая дивергенция связана с субъединицей F2 в области, предшествующей протеолитическому расщеплению белка F. По белкам N гомология составила 93,3% [1365].
Выявлены две подгруппы А и В PC-вирусов человека и крупного рогатого скота [318], различающиеся между собой структурой белков. Более тесным антигенным родством характеризовались вирусы подгруппы А [941]. Поскольку прикрепительный гликопротеин G обеспечивал протективный эффект только против гомологичной подгруппы PC-вирусов, для обеспечения надежной защиты требовалось ввести в вакцинный препарат G белок обеих (А и В) антигенных субгрупп [1467]. Сыворотки крови морских свинок, привитых вакцинами из субединиц PC-вирусов человека и крупного рогатого скота, обладали хорошей перекрестной реактивностью и нейтрализовала PC-вирусы как человека, так и крупного рогатого скота [ 1543].
Кроме антител, в защите от PC инфекции важная роль принадлежит Т-кле- точному иммунитету [880, 1159]. Идентифицированы эпитопы, индуцирующие Т- и В-клеточные реакции иммунитета при респираторно синцитиальной инфекции [1159]. С-концевой фрагмент белка 1А содержит два участка, стимулирующих Т-лимфоциты. Белки F и G при разных способах введения вызывали образование локальных и системных ВН-антител, а также антителозависимых ци- тотоксических Т-лимфоцитов. i
Преставитель рода метапневмовируса — вирус ринотрахеита индеек — оказался антигеннородственным с вирусом пневмонии мышей [968]. Значительная гомология белков HN и F у некоторых представителей парамиксовирусов — хом рошая предпосылка для их использования в качестве гетерологичных живых вакцин. !ТЧ)
Для размножения ПМВ используют клеточные культуры различного происхождения. Для размножения морбилливирусов и пневмовирусов обьщщХйвд пользуют культуры клеток гомологичных видов, но и при этом они размножа}©^ ся с трудом даже после адаптации. Размножение вирусов обычно сопровождаете ся лизисом клеток. Образование синцития наблюдают как в культуре,*!,тй© и в организме с образованием ацидофильных включений в цитоплазме. Морбиадис вирусы вызывают образование ацидофильных включений в ядре. Вирусы дара-t гриппа и некоторые морбилливирусы (но не пневмовирусы) в ы з ыtsaНот;гемад* сорбцию. : нынантяА
,qox ошиэтноон