Romznmožovanie vírusov a ich prienik do organizmu

Kedže vírusy nie sú schopné mať vlastný metabolizmus ani látkovú premenu,využívajú látkovú premenu napadnutej bunky .Ak si chce vírus zachovať svoju existenciu musí sa „zmocniť“ bohatého syntetického potenciálu bunky.Musí si podriadiť enzýmatické systémy bunky dokonca jej celú perfektne pracujúcu výrobnú organizáciu.Bunka je vlastne východisko i obeť.Pre vírus je nesmierne dôležitá.Infekcia a nasledujúce ochorenie mnohobunkového organizmu živočíchov aj ľudí sa vždy začínajú infikovaním vnímavej bunky vírusom.Nákaza postihuje najprv rozličné bunky , ktoré sú svojim tvarom aj funkciou uspôsobené sprostredkovať organizmu styk s vonkajším prostredím.Bývajú to bunky jednotlivých vrstiev kožného krytu,očných spojiviek,sliznice ústnej dutiny,tráviaceho systému,alebo bunky sliznice vystielajúcej dutiny dýchacieho ústrojenstva.

Pre prvý kontakt vírusu s bunkou je dôležitá cytoplazmatická membrána.Vírus sa prilipne na jej povrch.Uchytený vírus sa dostane dovnútra tak,že využije jednu z normálnych životných funkcií bunky : jej pohlcovanie malých čiastočiek alebo látok s väčšími molekulami z vlastného okolia-pinocytózu.Jed vniká do bunky rovnakou cestou akou živiny.V „mechúrikovej pošte“ prichádza aj ničivá vírusová nálož.Prichádza po ceste určenej pôvodne na vstrebávanie živín ,ktoré bunky postupne spracúva.Ak bunka vírusového votrelca nenezneškodní,je odsúdená na zánik. Cytoplazmatická membrána vykonáva dôležitú úlohu aj pri kompletizácii obálky niektorých vírusov.Stane sa to vtedy,keď rozmnožené a dozreté virióny opúšťajú bunkovú továreň a prenikajú von cez jej obalovú štruktúru.
Jadro je významným činiteľom pri syntéze niektorých vírusov,pretože sa v ňom – s výnimkou skupiny veľkých vírusov,medzi ktoré zaraďujeme napríklad vírus kiahní – rozmnožujú vírusy s nukleovou kyselinou deoxyribonukleového typu.Keď dozreté virióny opúšťajú nimi invalidizovanú bunku ,práve vtedy pomáha jadrová membrána kompletizovať ich obálku.

Za normálnych podmienok sa syntéza b
ielkovín v ribozómoch odohráva podľa inštrukcií dodávanych genónom bunky.Je veľmi pravdepodobné,že v ribozómoch buniek ,ktorých sa zmocnil vírus prebieha syntéza polypeptidov vírusových bielkovín.Dôležitosť vírusov podčiarkuje aj to,že cytoplazmatické ribozómy syntetizujú bielkovinové zložky aj pre tie vírusy,ktoré dozrievajú v bunkovom jadre samom.
Mitochondrie sú jedným z energetických zdrojov bunky a v prípade vírusovej infekcie dodávajú energiu aj na reprodukciu vírusu.
Lyzozómy sú malé mechúriky ohraničené tukovo-bielkovinovou blankou,ktoré obsahujú rozličné tráviace enzými.Pri vírusovej infekcii sa pravdepodobne zúčastňujú na odstránení,na akomsi stiahnutí bielkovinového obalu viriónov a obnažení ich nukloevej kyseliny.Môžu účinkovať aj pri konečnom poškodení bunky,v ktorej sa rozmnožil vírus , takže vlastne uvoľňujú cestu dozretým viriónom zvnútra bunky do okolia.

Nie každú bunku môže infikovať akýkoľvek vírus a množiť sa v nej.Sú organizmy alebo orgány , ktoré nie sú schopné rozmnožiť určitý vírus. Niektoré vírusy (napr. Adenovírusy) odolávajú kyslému prostrediu v tráviacom trakte a majú na to prispôsobený vonkajší (bielkovinový)obal,iné majú vo svojom obale enzými,ktoré rozkladajú ochranný film na povrchu sliznice dýchacích ciest.
Táto neschopnosť máva najčastejšie dve príčiny : buď vírus nenachádza vhodné podmienky,aby sa uchytil na povrchu týchto nehostinných buniek ,alebo metabolizmus,látková premena týchto buniek,nie je vhodná na rozmnožovanie konkrétneho vírusu.Tieto prirodzené prekážky pre vírusovú infekciu a rozmnožovanie vírusov vyvolávajú stav,ktorý nazývame prirodzenou odolnosťou,rezistenciou na vírusovú nákazu.

Vplyvom preniknutia choroboplodného vírusu do bunky prevládne nad bunkovou premenou celkom nový genetický systém.Cieľom toho systému nie je nič iné ako umožniť reprodukciu samého seba,teda genetického materiálu vírusu a realizáciu všetkých informácii zakódovaných vo vírusovom genóme.Infekcia bunky spočíva v podstate v ustanovení takej genetickej informácie v nej,aká je pre ňu cudzia a nezodpovedá jej „záujmom“.Práve jej pôsobením sa však rozbehne tvorbe nového vírusu.Celý priebeh infekcie,teda rozmnožovací cyklus ,môžeme inštruktívne rozdeliť na päť základných štádií:
o prilipnutie (adsorpcia) vírusu na povrch vnímavej bunky
o penetrácia- preniknutie do bunky
o štádium eklipsy
o štádium dozrievania
o štádium uvoľňovania pomnoženého vírusu z napadnutej bunky
Pri adsorpcii vírusu na cytoplazmatickú membránu,vznikajú biofyzikálne deje a biochemická reakcia medzi štruktúrami na povrchu vírusu a štruktúrami určitých vonkajších častí cytoplazmatickej membrány.Týmto pochodom sa virión naviaže na bunky.Je zaujímavé,že prilipnutý vírus,kým ešte neprenikol cez cytoplazmatickú membránu do cytoplazmy,možno zneškodniť protilátkou neutralizujúcou vírusy.

Štádium penetrácie,prenikanie vírusu do bunky je zložitejší dej ako predchádzajúci.Pri nej sa uplatňujú početné enzymatické reakcie spoločne s aktívnym dejom,zvaným pinocytóza.Tá oblasť vonkajšej časti bunkovej membrány , kde je vírus špecificky zakotvený, vyšle do bunky signál ,ktorý vyvolá pinocytozu.Bunková blana sa na tomto mieste preliači,utvorí dutinku,vystlanú vonkajšími štruktúrami cytoplazmatickej membrány.Membrána napokon dutinku s prilipnutým vírusom preklenie a uzavrie.Teraz je vírus ukrytý v osobitnom mechúriku.Snímky získané elektrónovým mikroskopom ukazujú,že pri obalených vírusoch splynie obálka so štruktúrami bunkovej blany,kým neobalené vírusy sa transportujú v prvých štádiach bez poškodenia tvaru.V procese pinocytózy potom pôsobia na vírusy bunkové enzýmy,ktoré sa správajú tak ,akoby postupne „vyzliekali“ nukleovú kyselinu z jej obalu.Keď sa nukleová kyselina nakoniec dostane do styku s patričnými biochemickými procesmi –či už v cytoplazme,alebo v jadre napadnutej bunky- začne rozvíjať svoj reprodukčný program.Omnoho zložitejšie sú procesy súvisiace s „vyzliekaním“ nukleovej kyseliny veľkých vírusov(napríklad kiahní),ktoré majú viac ako jeden obal.Vírus tu – obrazne povedané – sám napomáha tomuto deju tým,že nesie informáciu pre tvorbu osobitného enzýmu,aký musí bunka vyrobiť,pretože len pomocou neho sa v uvedenom prípade napokon kompletizuje uvoľnenie deoxyribonukleovej kyseliny DNA.
Existuje dôkaz,že nukleová kyselliny predstavuje osobitný infekčný princíp vírusu.Podarilo sa totiž jednotlivé bunky alebo celé organizmy pokusne infikovať aj čistou kyselinou , najmä ribonukleovou,získanou biochemicky z rozličných purifikovaných, teda dokonale vyčistených vírusov.

Pri opise vzájomného vzťahu a vnímavej bunky používame pojem eklipsis a to na charakterizovanie času ,ktorý uplynie od doby infikovania bunky až do zistenia prítomnosti novoreprodukovaného ,v plnej miere infekčného vírusového potomstva.Názov eklipsa do istej mieri naozaj vystihuje udalosti,ktoré sa v bunke odohrávajú v čase,keď sa vírus zmocňuje jej syntetického aparátu a vtláča mu program svojej vlastnej syntézy.V závislosti od druhu vírusu a od druhu infikovanej bunky môže eklipsa trvať veľmi krátko (v prípade arbovírusov iba jednu-dve hodiny) , no môže mať aj oveľa dlhší priebeh – až okolo tridsať hodín(toľko trvá napríklad eklipsová fáza vírusu osýpok).
Len čo sa nukleová kyselina vírusu zbavená obalov dostane na príslušné miesto v bunke,začína sa tok potrebných informácií na syntézu nového vírusu.Pri vírusovej infekcii sprevádzanej neskorším uhynutím bunky , je syntéza vlastnej nukleovej kyseliny a bielkovín bunky „zablokovaná“ a syntetické pochody sa orientujú výhradne na tvorbu vírusu.Neplatí to vždy.Napríklad nádorové vírusy nevyvolávajú smrť napadnutej bunky ,ale jej nekontrolovateľné množenie.Inými slovami:podnecujú syntetické pochody v bunke.

Ak sa spomenie štádium dozrievania vírusových častíc,dozrievanie častíc,alebo ich maturácia( z lat.maturus-zrelý,dospelý), hovorí sa vlastne o pochodoch,pri ktorých sa jednotlivé stavebné zložky skladajú do suverénne funkčných vírusových častíc,zhodných s rodičovskými časticami.Táto konečná montáž vírusu do finálnej podoby sa uskutočňuje v bunke bez jej účasti. Pravdepodobne sa to stane biochemickými reakciami medzi novoutvorenou nukleovou kyselinou a bielkovinovými kapsomérami. V „rodine“ ikosaédrových vírusov s jednoduchou skladbou a bez obálky býva tento pochod veľmi efektívny.V tej časti bunky,ktorá je predurčená na dozrievanie votrelcovho potomstva,sa kompletizované virióny hromadia vo veľkých množstvách.Stáva sa,že tvoria až kryštalické útvary,ktoré sa veľmi dobre dajú pozorovať pomocou elektrónového mikroskopu v ultratenkých rezoch vyhotovených z bunky.Pravda, na takýto cieľ sa musí rozkrájať bunka,ktorá sa už ocitla v neskorých štádiach infekcie.Pri dozrievaní obalených vírusov sa najprv uzatvára nukleová kyselina do kapsidu,až potom sa vírus obaľuje obálkou.Proteíny vírusu sú syntetizované polyzómami v cytoplazme.
Časť z nich sa potom zoskupuje do jednotlivých zložiek kapsidu.Proteíny obálky putujú k cytoplazmatickej membráne,do ktorej sa napokon včlenia.Látky tukovej a cukrovej povahy,ktoré tiež predstavujú skladobné časti obálky,majú celkom inak dirigovanú syntézu.Na rozdiel od proteínov obálky ich syntézu nekóduje a neriadi vírusový genóm.Ich tvorba je vecou bunky samej,presnejšie-príslušných bunkových enzymatických systémov.
Obalené RNA vírusy,dozreivajúce v cytoplazme bunky,získajú svoju definitívnu podobu až pri opúšťaní bunky.Získajú ju predovšetkým pri prechode cez cytoplazmatickú membránu.Ešte aj pri tomto akte sa bunka opätovne postará o svojho ničiteľa.Časť cytoplazmatickej blany obalí unikajúci vírus.
Niektoré DNA vírusy(teda tie,čo dozrievajú v jadre) získavajú svoju obálku podobne.Rozdiel je len v tom,že im pri unikaní z jadra namiesto bunkovej cytop.membrány rovnako dobre poslúži membrána jadra bunky.

Akt opúšťania bunky nazývame uvoľňovaním rozmnoženého vírusu z bunky.Uvoľňovanie novoutvorených viriónov bunky neprebieha vždy rovnako.Napríklad niektoré ikosaédrové vírusy sa syntetizujú veľmi rýchlo a práve tak rýchlo opúšťajú napadnutú bunku,ktorá sa v priebehu ich agresívneho pôsobenia postupne rozpadá.Tak vyzerá infekcia poliovírusom,ktorý má jednoduchú skladbu a nemá obálku.Podobne rýchlo,ale prostredníctvom iného mechanizmu opúšťajú hynúcu bunku novosyntetizované virióny iných ikosaédrových RNA vírusov,vybavených obálkou, a to napríklad niektorých arbovírusov (vírusov prenášaných členovcami).
Na rozdiel od niektorých DNA vírusy ,ktoré sa rozmnožujú v bunkovom jadre,nedosahujú povrch bunky rýchlo,prípadne nie sú tak rýchlo odtransportované.Pomerne dlho sa hromadia v infikovanej bunke a opúšťa ju až keď odumiera.
Nie každá vírusová infekcia teda musí bunku zničiť.Ak v priebehu mnohých hodín opúšťajú bunku prostedníctvom pučania tisíce nových viriónov,bunka pri tom nemusí uhynúť.Vírusy,ktoré prechádzajú pučaním cez jadrovú blanku,dosahujú povrch bunky aj cez kanáliky v sieťovito rozloženom membránovom systéme vnútri cytoplazmy.
Medzi typické chorobné zmeny bunky vyvolané vírusovou infekciou patria-popri zmenách v bunkovom biochemizme- aj tvatové zmeny , dobre pozorovateľné vo svetelnom mikroskope.Niekoľko hodín po infikovaní sa zastavuje rozmnožovanie buniek.Pôvodný akoby hviezdicovitý tvar bunky s početnými výbežkami sa mení na zaguľatený a v blízkosti jadra vznikajú a hromadia sa látky,ktoré začnú byť viditeľné po zafarbení histologickými farbivami kyslej reakcie.Okrem toho cytoplazma nadobúda väčšiu svetlolomnosť,jadro sa zvrašťuje a cytoplazmatická membrána sa napokon rozrušuje natoľko,až sa bunka priam rozpadá na beztvaré,drobné úlomky.Tento obraz skazy je typický napr. pre obličkové bunky ošípaných napadnuté vírusom kliešťového zápalu mozgu,alebo tzv. HeLa bunky napadnuté vírusom detskej obrny.Cytopatický účinok nemusí spočívať iba v úplnom zničení živej bunky.Napríklad vírusy oparu alebo osýpok za istých okolností poškodzujú bunkové membrány tak,že viacero buniek splynie do jednej obrovskej bunky,obsahujúcej nakoniec viac jadier.

Obrana,pomocou ktorej sa organizmus snaží udržať si neporušenosť,sa uskutočňuje v zásadných črtách dvoma spôsobmi.Prvým je syntéza špecifických protilátok,teda určitých bielkovín,ktoré zneškodňujú neutralizujú choroboplodnú aktivitu-tomto prípade vírusov.Protilátky kolujú v krvi a sú zamerané proti vírusovým časticiam nachádzajúcim sa mimo bunky.Druhý spôsob obrany organizmu zabezpečuje istý druh bielych krviniek-lymfocyty.V tomto prípade hovoríme o zložke imunitnej odpovede sprostredkovanej bunkami.Dôležitosť tejto imunity podčiarkuje aj skutočnosť,že organizmus sa jej prostredníctvom zúčastňuje nielen na ochrane proti nákazám ,ale aj na zásahoch proti niektorým formám nádorového bujnenia, a to tak,že ničí zhubne pomýlené bunky ,ktoré sa v začiatočných štádiach ochorenia nachádzajú v organizme iba ojedinelo.

Povrch buniek napadnutých vírusom sa vplyvom antigénového vírusového ochorenia mení.A práve táto zmena uľahčuje lymfocytomv úlohe výkonných orgánov bunkovej imunity „rozpoznávať“ nežiadúced choré bunky.Nie je správne domnievať sa, že v organizme jestvujú dve odlišné od seba nezávislé obranné systémy.V skutočnosti sa obidve zložky vzájomne funkčne dopĺňajú a podstatne navzájom spolupracujú.

Laboratórne pokusy naznačili 3 spôsoby zneškodnenia infekčnosti vírusu protilátkami:
1. Protilátky obsadia tie miesta na povrchu vírusov ,ktoré sú kritické pre uchytenie sa vírusu na membráne bunky.Vírus môže mať viac takýchto kritických miest ,preto sa na neutralizáciu infekčnosti jedného viriónu zväčša spotrebuje viac molekúl protilátok.
2. Protilátky môžu svojím pôsobením vyvolať zhlukovanie častíc vírusu.
3. Laboratórne pokusy odhalili ešte jeden spôsob zneškodnenia vírusu.Ide o stratu vírusovej infekčnosti takým pôsobením protilátok,ktoré výrazne narúša štruktúru vírusov.