Калинина О.С., Паникар И.И., Скибицкий В.Г. Ветеринарная вирусология

Подождите немного. Документ загружается.

Київ

«Вища освіта»

2004

опущено

Міністерством аграрної політики України

к підручник для підготовки фахівців

в аграрних вищих навчальних закладах

ІІІ – IV рівнів акредитації

з напряму «Ветеринарна медицина»

УДК 619:616.98:578 (075.8)

ББК 48я73

Рецензенти: завідувач кафедри мікробіології, вірусології та ветсанекспер-

тизи Кримського державного агротехнологічного університе-

ту, доктор ветеринарних наук, професор В.Л. Ковальов; заві-

дувач кафедри епізоотології та організації економіки вете-

ринарної справи Одеського державного аграрного універси-

тету, доктор ветеринарних наук, професор В.А. Атамась

Калініна О.С., Панікар І.І., Скибіцький В.Г.

Ветеринарна

вірусологія: Підручник. — К.: Вища освіта, 2004. — 432 с.: іл.

ISBN

966-8081-26-9

Викладено основи загальної та спеціальної ветеринарної вірусології.

Наведено дані про природу і походження, морфологію та хімічний склад,

механізм репродукції, генетику й екологію вірусів, патогенез вірусних

інфекцій. Висвітлено особливості противірусного імунітету, специфічну

профілактику і хіміотерапію вірусних інфекцій. Розглянуто сучасну кла-

сифікацію вірусів і таксономічну характеристику родин вірусів тварин і

людини. Значну увагу надано лабораторній діагностиці вірусних хвороб

тварин. Описано сучасні методи індикації вірусів у патологічному мате-

ріалі, культивування вірусів на чутливих біологічних об’єктах (лабора-

торних тваринах, курячих ембріонах, культурах клітин), методики серо-

логічних реакцій для ідентифікації вірусів та специфічних антитіл. По-

дано схеми лабораторної діагностики актуальних вірусних хвороб тва-

рин. Запропоновано тести для контролю знань студентів із найважливі-

ших питань ветеринарної вірусології.

Для підготовки фахівців в аграрних вищих навчальних закладах

ІІІ – ІV рівнів акредитації з напряму «Ветеринарна медицина». Може бу-

ти корисним магістрантам, слухачам системи післядипломного навчання

та фахівцям лабораторій ветеринарної медицини.

ББК

48я73

ISBN

966-8081-26-9  О.С. Калініна, І.І. Панікар,

В.Г. Скибіцький, 2004

Гриф надано Міністерством аграрної

політики України (лист від 13.02.04

№ 18-2-1-13/213)

Введення у вірусологію

ПЕРЕДМОВА

Вірусні інфекції сільськогосподарських тварин становлять серйоз-

ну проблему ветеринарної медицини. Це пов’язано з убіквіторністю

вірусів, тобто їхнім повсюдним поширенням, частим виникненням

різних асоціацій збудників, розширенням географії багатьох небез-

печних хвороб, у тому числі антропозоонозів, появою нових нозоло-

гічних одиниць, відсутністю ефективних засобів боротьби при бага-

тьох захворюваннях. Оволодіння основами ветеринарної вірусології

та практичними навичками з діагностики і профілактики вірусних

інфекцій тварин є важливим етапом підготовки висококваліфікова-

ного лікаря ветеринарної медицини.

У результаті вивчення ветеринарної вірусології студенти по-

винні мати чітке уявлення про природу вірусів та їхні унікальні

властивості, сучасну класифікацію, патогенез вірусних інфекцій,

методи лабораторної діагностики, особливості постінфекційного і

поствакцинального імунітету. Студенти мають уміти правильно

відбирати патологічний матеріал від хворих і загиблих тварин для

лабораторної діагностики вірусних інфекцій, засвоїти методи його

консервування і первинної обробки. Вони повинні навчитися

складати план лабораторного дослідження у разі підозри щодо тієї

чи іншої вірусної хвороби, знати методи швидкої індикації збудни-

ка безпосередньо в патологічному матеріалі, його ізоляції на чут-

ливих біологічних об’єктах, освоїти методи серологічної ідентифі-

кації вірусу та специфічних антитіл, уміти проаналізувати отри-

мані результати.

Ветеринарна вірусологія готує студентів до вивчення такої осно-

воположної дисципліни, як епізоотологія та інфекційні хвороби

тварин.

Світлій пам’яті

видатного вірусолога, академіка

Сюріна Василя Миколайовича

присвячується

Розділ 1

СПИСОК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

А-72 – перещеплювана культура

клітин підшкірної пухлини

собаки

АЧС – африканська чума свиней

БТО – бляшкотвірна одиниця

в/в – внутрішньовенно

ВД – вірус діареї

ВІЛ – вірус імунодефіциту людини

в/м – внутрішньом’язово

ВНК-21 – перещеплювана культура

клітин нирки сирійського

хом’яка

ВРХ – велика рогата худоба

ВТО – віспотвірна одиниця

в/ч – внутрішньочеревинно

в/ш – внутрішньошкірно

ГАдО – гемадсорбівна одиниця

ГАО – гемаглютинувальна одиниця

ГЛА – гідролізат лактоальбуміну

ГРВІ – гострі респіраторні вірусні

інфекції

ГСТ – гіперчутливість сповільнено-

го типу

Д – дальтон

ДРХ – дрібна рогата худоба

ЕД

– 50%-ва ефективна доза

ЕМ – електронна мікроскопія

ЗІЕФ – зустрічний імуноелектрофо-

рез

ІЕМ – імуноелектронна мікроскопія

і/н – інтраназально

і/т – інтратрахеально

і/ц – інтрацеребрально

ІЛ – інтерлейкін

ІРТ – інфекційний ринотрахеїт

ІФА – імуноферментний аналіз

ІФН – інтерферон

КЕ – курячі ембріони

КК – культура клітин

ККРА – кров’яно-крапельна реакція

аглютинації

КЧС – класична чума свиней

ЛХМ – лімфоцитарний хоріоменін-

гіт

МГ – молекулярна гібридизація

нуклеїнових кислот

мкг – мікрограм

мкм – мікрометр

нм – нанометр

НСК – нормальна сироватка кроля

ОД – одиниця дії

ПГ-3 – парагрип-3

ПЕГ-6000 – поліетиленгліколь із мол.

масою 6000 Д

ПЛР – полімеразна ланцюгова

реакція

п/ш – підшкірно

РАЛ – реакція аглютинації латексу

РБТЛ – реакція бластотрансформації

лімфоцитів

РГА – реакція гемаглютинації

РГАд – реакція гемадсорбції

РДП – реакція дифузійної преципі-

тації

РЗГА – реакція затримки гемаглю-

тинації

РЗГАд – реакція затримки гемадсорб-

ції

РЗК – реакція зв’язування

комплементу

РЗНГА – реакція затримки непрямої

гемаглютинації

РЗСУ – реакція затримки синцитіє-

утворення

РІА – радіоімунний аналіз

РІД – реакція імунодифузії

РІФ – реакція імунофлуоресценції

РІФ-тест – визначення резистентно-

індукуючого фактора

РК-15 – перещеплювана культура

клітин нирки поросяти

РН – реакція нейтралізації

РНГА – реакція непрямої

гемаглютинації

РНГАд – реакція нейтралізації гемад-

сорбції

РНІФ – реакція непрямої імунофлу-

оресценції

РНФМ – реакція нейтралізації флуо-

ресціюючих мікробляшок

РРГ – реакція радіального гемолізу

РРІД – реакція радіальної імуноди-

фузії

РРІП – реакція радіоімунопреципі-

тації

РС-вірус – респіраторно-синцитіальний

вірус

СНІД – синдром набутого імунодефі-

циту

СПЕВ – перещеплювана культура

клітин нирки ембріона свині

ТГЕ – трансмісивні губкоподібні

енцефалопатії

ФБР – фосфатно-буферний розчин

ХАО – хоріон-алантоїсна оболонка

ЦНС – центральна нервова система

ЦПД – цитопатогенна дія

ЦТЛ – цитотоксичні Т-лімфоцити

рН – показник концентрації йонів

Гідрогену

COS – перещеплювана культура

клітин мавп, стабільно

трансформована атенуйова-

ним дефектним вірусом

SV40

CRFK – перещеплювана культура

клітин нирки кішки

HeLa – перещеплювана культура

клітин карциноми шийки

матки жінки

Введення у вірусологію

ВВЕДЕННЯ У ВІРУСОЛОГІЮ

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ВІРУСІВ

Зростаюча увага до вірусів — унікальних об’єктів органічного

світу, які перебувають на межі між живою й неживою матерією і не

здатні проявляти будь-які ознаки життя поза клітинами, зумовлена

двома основними причинами. Насамперед, віруси були й залиша-

ються одними з основних збудників інфекційних захворювань лю-

дини і тварин. Достатньо згадати натуральну віспу — одну з най-

давніших і найстрашніших хвороб в історії людства, описану за

4 тис. років до н.е. в країнах Близького Сходу. Віспа стала першою

інфекційною хворобою, проти якої були розроблені ефективні засоби

імунопрофілактики, що дало змогу ліквідувати її в цілому світі. По-

ліомієліт 3,5 тис. років тому назад уражав дітей Давнього Єгипту і

ще в середині минулого століття мав значне поширення та становив

серйозну загрозу, особливо для дітей. Створення поліовакцини ста-

ло справжнім тріумфом вірусологів і радикальним засобом боротьби

з цією небезпечною хворобою. Найбільш масова вірусна інфекція

людини — грип, незважаючи на величезні зусилля науковців бага-

тьох країн, ще не переможена. Чумою ХХ століття назвали СНІД,

одне з найнебезпечніших сучасних захворювань людини. Загально-

визнано існування онкогенних вірусів, які спричинюють злоякісні

пухлини в організмі тварин і людини. Досить поширені вірусні ін-

фекції тварин і рослин, які завдають значних економічних збитків

сільському господарству і зменшують продовольчі ресурси людства.

Неослабна увага до вірусів не обмежується лише їхньою провід-

ною роллю в інфекційній патології людини, тварин і рослин. Як

найбільш просто організовані форми життя, віруси є незамінними,

самою природою створеними моделями, які допомагають вирішува-

ти фундаментальні проблеми біології.

Вірусологія зародилася в надрах мікробіології. Історія її досить

незвичайна. Першу в світі вакцину — проти натуральної віспи, за-

вдяки якій цю страшну хворобу повністю ліквідовано на Землі, було

створено англійським лікарем Е. Дженнером у 1796 р., майже за сто

років до відкриття вірусів (із пустульозної рідини хворих на віспу

корів). Другу вірусну вакцину — антирабічну (проти сказу) —

отримав на кролях знаменитий французький учений, основополож-

Розділ 1

ник мікробіології Л. Пастер у 1885 р., за сім років до відкриття ві-

русів.

Слово «virus» латинського походження і буквально означає «от-

рута». Ще давні євреї стверджували, що отруйні змії та скажені со-

баки вводять в організм якусь шкідливу речовину, яку вони нази-

вали вірусом. Відомий вчений епохи Відродження німецький алхі-

мік і лікар Парацельс використовував це поняття в розумінні «на-

сіння, що спричинює хворобу». Терміном «вірус» користувався

Л. Пастер для позначення заразної основи.

Наприкінці ХІХ століття Л. Пастер і видатний німецький мікро-

біолог Р. Кох (який уперше застосував техніку чистих бактеріальних

культур) довели, що інфекційні хвороби спричинюються мікроорга-

нізмами. І логічно було припустити, що за кожним інфекційним за-

хворюванням стоїть якийсь конкретний мікроб. Проте невдовзі

з’ясувалося, що це далеко не так. За допомогою бактеріологічних

методів не вдавалося виявити збудників таких хвороб, як віспа, кір

чи свинка (паротит). Відомий український мікробіолог М.Ф. Гама-

лія даремно шукав збудника чуми великої рогатої худоби, а

Л. Пастер після багаторічних і безрезультатних пошуків збудника

сказу в 1889 р. заявив: «Мікроб сказу ще не виділений, але ми по-

винні визнати його існування». Це було сказано за три роки до від-

криття вірусів. Л. Пастер припускав, що збудник сказу може мати

субмікроскопічні розміри, тобто невидимий у світловому мікроскопі.

Едвард Дженнер

(1749 – 1823)

Луї Пастер

(1822 – 1895)

Введення у вірусологію

Однак думка про інфекційний агент

цілком іншої, унікальної природи не

виникала навіть у такого геніально-

го вченого, як Л. Пастер.

Кінець ХІХ століття приніс науко-

вому світу відкриття вірусів. Можна

без перебільшення сказати, що це

було епохальне відкриття, пов’язане

з іменем видатного російського вче-

ного-ботаніка Д.Й. Івановського

(1864 – 1920 рр.). У 1887 р., будучи

студентом Петербурзького універси-

тету, Д.Й. Івановський поїхав на

практику в

Україну і Бессарабію ви-

вчати мозаїчну хворобу тютюну, опи-

сану вперше в

1886 р. у Голландії

А. Майєром. Хвороба завдавала сіль-

ському господарству величезних еко-

номічних збитків. Рослини тютюну,

уражені мозаїкою, відставали в рості,

їхнє листя вкривалося ясно-зеленими

або жовтими

плямами, іноді набувало потворної форми. Урожаї тю-

тюну різко знижувалися, якість його погіршувалася.

У результаті досліджень молодий учений встановив, що на тю-

тюнових плантаціях рослини уражені двома хворобами: одна з

них — рябуха, що спричинюється грибом, інша — невідомої етіоло-

гії. Для з’ясування причини хвороби Д.Й. Івановський розтер хвору

рослину і краплею соку заразив здорову, яка незабаром захворіла

на мозаїку. Це було доказом, що інфекційний агент знаходиться в

соку. Проте, розглядаючи у світловому мікроскопі мазки із зараже-

ного соку, дослідник не побачив жодної бактерії. Тоді в нього виник-

ла ідея пропустити сік крізь фарфоровий дрібнопористий фільтр,

оскільки добре знав, що в такому разі мікроби затримаються на

фільтрі, а рідина залишиться стерильною. Фільтратом Д.Й. Іванов-

ський заразив здорову рослину. Результат досліду суперечив основ-

ним законам бактеріології: профільтрований сік не став стериль-

ним, він

і далі спричинював мозаїку в здорових тютюнових рослин

через 15 діб після зараження.

Це суперечило твердженню А. Майєра, що сік зараженої рослини

втрачає свою інфекційність після проходження крізь подвійний шар

фільтрувального паперу. А. Майєр визнавав, що саме якийсь мікроб

є збудником хвороби. Він заражав рослини тютюну багатьма відо-

мими видами бактерій, суспензіями з голубиного посліду, гнилих

овочів, старого сиру тощо. Зрозуміло, що таким чином спричинити

мозаїчну хворобу не вдалося.

Дмитро Йосипович Івановський

(1864 – 1920)

Розділ 1

Ще одним ученим, який досліджував тютюнову мозаїку, був ві-

домий голландський мікробіолог М. Бейєрлінк. Він повторив і під-

твердив результати дослідів Д.Й. Івановського, що збудник здатний

проходити крізь фарфоровий фільтр. Проте, на відміну від

Д.Й. Івановського й А. Майєра, М. Бейєрлінк відкинув думку про

бактеріальну етіологію хвороби, а сформулював концепцію conta-

gium vivum fluidum, тобто про заразну живу рідину, розчинену в

соку хворої рослини. Це було першим відступом від традиційного

бактеріологічного підходу до проблеми. М. Бейєрлінк не задоволь-

нився результатами дослідів із фільтрацією та провів ще один екс-

перимент, бажаючи переконатися, що бактерії не можуть бути при-

чиною тютюнової мозаїки. Він наніс сік хворої рослини на грубу

агарову пластинку і залишив на кілька днів, виходячи з таких мір-

кувань: якщо збудник здатний до дифузії, тоді він проникне в тов-

щу агару, а на поверхні середовища залишаться бактерії та їхні

спори. Через кілька днів М. Бейєрлінк зрізав верхній шар агару, а

нижнім — заразив здорові рослини тютюну, в яких через певний

час з’явилися симптоми мозаїки. Результат цього експерименту пе-

реконав М. Бейєрлінка, що інфекційна основа хвороби є не корпус-

кулярною (тобто не бактерією), а рідкою, розчинною. Цю рідку суб-

станцію М. Бейєрлінк назвав вірусом.

Ось якою була реакція трьох дослідників, що вперше стикнулися

з новим явищем.

Пояснення М. Бейєрлінка не задовольнило Д.Й. Івановського.

Щоб з’ясувати, що є збудником тютюнової мозаїки — мікроорганізм,

який здатний проходити крізь фарфоровий фільтр завдяки своїм

малим розмірам, чи рідка заразна субстанція, Д.Й. Івановський

провів серію послідовних пасажів: профільтрованим соком він зара-

зив одну здорову рослину, від неї — другу, від другої — третю і т.д.

Д.Й. Івановський міркував так: якщо збудником тютюнової мозаїки

є рідка токсична субстанція, то завдяки послідовному зараженню

вона поступово розчиниться аж до повного зникнення і, таким чи-

ном, не зможе спричинити хворобу. Однак в усіх заражених росли-

нах завжди виявлялися ознаки захворювання. Це означало, що збу-

дником є мікроорганізм, який здатний розмножуватися.

Д.Й. Івановський витратив багато зусиль і часу на спроби вирос-

тити збудника мозаїчної хвороби тютюну на штучних живильних

середовищах. Він перепробував багато субстратів і дійшов висновку,

що цей інфекційний агент — незвичайний: невидимий у світловому

мікроскопі й розмножується лише в живій рослині.

У заражених рослинах Д.Й. Івановський виявив за допомогою

світлового мікроскопа кристалоподібні включення. Проте він тоді не

знав, що побачив і зафіксував у точному рисунку саме те, що шукав

роками, — величезні скупчення частинок вірусу тютюнової мозаїки,

які потім назвали кристалами Івановського.

Введення у вірусологію

Про результати досліджень Д.Й. Івановський доповів 12 лютого

1892 р. у Російській академії наук і опублікував їх у праці під на-

звою «Про дві хвороби тютюну». В ній вперше були описані основні

ознаки збудника тютюнової мозаїки, які тривалий час залишалися

єдиними критеріями для віднесення інфекційних агентів до вірусів:

фільтрівність і нездатність рости на штучних живильних середови-

щах. Д.Й. Івановський назвав збудника фільтрівним вірусом.

Доля відкриттів буває різною. Одні народжуються із шумом і сен-

сацією, а потім посідають скромне місце серед фактів, які складають

фонд тієї чи іншої наукової дисципліни. Інші відкриття спочатку не

привертають до себе великої уваги і навіть залишаються малопоміт-

ними, і лише з часом стає зрозумілим їхнє значення. Саме так стало-

ся з повідомленням Д.Й. Івановського 12 лютого 1892 р. на фоні бли-

скучих успіхів мікробіології того часу. Наукові кола не приділили

цьому серйозної уваги, за винятком І.І. Мечникова, М.Ф. Гамалії та

деяких інших фахівців, які оцінили важливість відкриття. Лише че-

рез шість років, коли в 1898 р. авторитетний німецький мікробіолог

Ф. Льоффлер, учень Р. Коха, разом із П. Фрошем відкрили новий

фільтрівний інфекційний агент — вірус ящуру, увагу науковців при-

вернув таємничий світ вірусів. І, нарешті, в 1901 р. американський

військовий лікар В. Рід виявив перший вірус людини — збудник жов-

тої пропасниці. Ці сенсаційні відкриття були підтвердженням конце-

пції Д.Й. Івановського, представленої в 1892 р.

Д.Й. Івановський відкрив віруси — нову форму існування орга-

нічної матерії, дав критерії та методи їхньої індикації, заклав осно-

ви ряду наукових напрямів у вірусології: вивчення природи вірусів,

цитопатології вірусних інфекцій, фільтрівних форм мікроорганіз-

мів, хронічного і латентного вірусоносійства.

Всесвітньовідомий американський вірусолог і біохімік В. Стенлі,

який у 1935 р. виділив вірус тютюнової мозаїки в кристалічному ви-

гляді й був удостоєний за це в

1944 р. Нобелівської премії, високо оці-

нив дослідження Д.Й.Івановського і визнав його пріоритет. Він ска-

зав: «Є значні підстави вважати Івановського батьком нової науки —

вірусології, яка представляє в теперішній час поле діяльності велико-

го і важливого значення. Право Івановського на славу росте з роками.

Я вважаю, що його ставлення до вірусів треба розглядати в такому

аспекті, як ми дивимося на ставлення Пастера і Коха до бактерій.»

Упродовж 1902 – 1905 рр. було встановлено вірусну етіологію чу-

ми ВРХ, свиней і м’ясоїдних, віспи овець, кіз і птахів, хвороби Ауєс-

кі, інфекційної анемії коней. У 1908 р. датські науковці

В. Еллерман і О. Банг довели вірусну природу лейкозу птиці. Проте

ці дослідження не дістали належної оцінки, оскільки лейкози три-

валий час не відносили до неопластичних хвороб. У 1911 р. було

відкрито перший офіційно визнаний онкогенний вірус — вірус сар-

коми Рауса, названий на честь автора. Через 55 років (у 1966 р.)