4. Interakce viru a hostitele Flashcards
Vstup viru, překonání H bariér
MÍSTA VSTUPU VIRU:
- Respirační, zažívací a urogenitální soustava (chráněny sliznicí)
- Vnější povrchu očí - spojivka nebo rohovka (Herpes simplex virus)
- Kůže - vede skrz poranění či přes bodnutí/kousnutí (vzteklina, Reoviry, Poxviry, Flaviviry, Togaviry)
BARIÉRY NA MÍSTECH VSTUPU:
- anatomické a chemické
Typ infekce - jak vypadá úspěšná virová infekce, šíření po těle
- Akce jedné strany vyvolá reakci druhé strany
- na populační úrovní přežije VŽDY virus i H
- z hlediska jednoho organismu výsledek závisí na spoustě faktorů: H (imunita, geny, stav,, vliv prostředí…), vir (množství, kmen, virulence, invazivnost…)
ÚSPĚŠNÁ VIROVÁ INFEKCE:
1. Dostatečné množství viru
2. Přístup ke správným buňkám (sensitivním a permisivním)
-> SENZITIVNÍ BUŇKY - mají vhodný receptor pro daný virus
-> PERMISIVNÍ BUŇKY - obsahují vše potřebné pro produkci viru
3. Nedostatečná imunitní reakce - některé viry v místě vstupu zůstanou, namnoží se (např. Papilomaviry v kůži)
- pak jsou šířeny po těle:
- > Krví - nejprve zachytávány přes lymfatické uzliny do krve; šíření do cílových orgánů a tkání = PRIMÁRNÍ VIRÉMIE; replikace; vyléčení/znovu do krve a SEKUNDÁRNÍ VIRÉMIE
- > Nervová vlákna - velmi dlouhá - vir se musí dostat do jádra (někdy je to dlouhá cesta)
Typ infekce - Infekce viru (3)
PRODUKTIVNÍ
- vytvoří se nový infekční virus
ABORTIVNÍ
- neprodukuje se žádný nový infekční virus
LATENTNÍ
- k produkci infekčního viru nedochází okamžitě, ale virus si zachovává potenciál zahájit produktivní infekce později (reaktivace)
Typ infekce - rozdíl mezi infekcí a onemocněním, projevy infekce, symptomy, virulence
Infekce ≠ onemocnění - pouze malou část virových infekcí provází klinické symptomy (výjimka Ebola, HIV, vzteklina)
- Projevy infekce jsou důsledkem množení viru
- Symptomy = reakce IS
- Virulence = schopnost viru způsobit onemocnění
Typ infekce - Akutní a chronická infekce
AKUTNÍ INFEKCE
- např. Chřipka, Rhinoviry
- virus infikuje buňky a rychle se pomnoží
- pomnožení viru se obvykle masivní
- buňky je většinou zdestruována
- Virus je většinou rychle odstraněn IS (clearence)
- viry často vyvolávají klinické onemocnění
- většina nových virových částic vznikne ještě před objevením se klinických příznaků onemocnění
- příznaky jsou generovány nejen samotnou virovou infekcí, ale i imunitní reakcí na přítomnost viru
CHRONICKÁ INFEKCE (-Perzistentní + latentní)
- virus přetrvává v H po delší dobu (až celoživotně)
- IS není schopen virus zcela eliminovat, obvykle ale jeho množení (alespoň částečně nebo po určitou dobu) kontroluje
- virus může a nemusí vyvolávat klinické onemocnění
-> PERZISTENTNÍ
- např. Hepatitida B
- Dlouhodobý boj/rovnováha viru a imunity
- Virus se v H množí, ale jeho rozmnožování a patogenicita je do jisté míry kontrolována IS
- Infekce může podle okolností skončit jak smrtí H, tak smrtí viru
- Po celou dobu infekce je však přítomna virová exprese a replikace
-> LATENTNÍ
- Např. Herpesviry
- Virus přežívá v H po celý jeho život
- Nedochází k produkci nových virových částic - schovaný virus pouze exprimuje proteiny, co zajišťují stav latence
- Virus je pod částečnou kontrolou IS, v případě jeho oslabení dochází často k reaktivaci viru
- Virus utlumí do značné míry expresi - je omezena na produkci proteinů udržujících latenci
- Reaktivace
Obrana hostitele (2)
PŘIROZENÁ (VROZENÁ, IINATE) IMUNITA - NESPECIFICKÁ
- univerzální ochrana H před infekčními chorobami
- působí velmi rychle po vzestupu mikroorganismu do těla
- nespecifita - nemá tzv. imunitní paměť
ZÍSKANÁ (SPECIFICKÁ, ADAPTIVE) IMUNITA - SPECIFICKÁ
- reaguje specificky na antigeny, imunity zakódovaná v genech, u nichž dochází v průběhu života k přeskupování a tak k vytváření jejich rozsáhlé rozmanitosti
- imunitní mechanismy zajišťující vrozenou a adaptivní imunitu jsou však propojeny, doplňují se a jsou na sobě závislé, tvoří funkční celek
Obrana hostitele - rozpoznání virové infekce - receptory
- Buněčné receptory rozpoznávající molekulární vzory (pattern recognition receptor, PRR):
- V PM/membráně endozomu/volně v cytosolu
- Rozpoznávají vzory sdružené s patogeny - PAMP (Pathogen-Associated Molecular Patterns)
- Toll-like receptory (TLR3, TLR7, TLR8, TLR9)
- RIG-I-like receptory (RIG-I, MDA5)
- NOD-like receptory (NLR)
Obrana hostitele - Aktivace PPR - k čemu to vede + eliminace infikovaných buněk - jak
PPR = Pathogen Pattern Receptor
Detekce virových patogenů má 2 hlavní důsledky:
- Vede k indukci vrozených antivirových mechanismů, z nichž většina je zprostředkovaná primárně interferony typu I (IFN)
- Vede k aktivaci adaptivní imunitní odpovědi, která může poskytnou cílenější, antigenově specifickou a dlouhodobou antivirovou imunitu
- Vede k blokádě vstupu viru do buněk, především díky neutralizačním protilátkám, které jsou produkovány B-buňkami a které se naváží na povrch viru a znemožní jeho vazbu k receptoru
- Hlavní strategií H proti virovým patogenům je eliminace infikovaných buněk, toho lze dosáhnout:
- > Vnitřními mechanismy buněk, které jsou indukovány interferonem typu I a fungují v infikovaných buňkách
- > pomocí cytotoxických lymfocytů - buněk, co přirozeně zabíjejí infikované buňky, tzv. NK buňky nebo buňky cd8, cytotoxické t-buňky
Obrana hostitele - Cytokiny
- buňky IS vylučují různá množství různých proteinů, které fungují jako mediátory - tzv. CYTOKINY
- rozpustné mediátory, které ovlivňují imunitní odpověď
- ty, co ovlivňují migraci imunitních buněk do míst infekce = CHEMOKINY
-> jejich přítomnost v krvi znamená, že je H infikován - 1. známky infekce - Ty, které aktivují antivirové mechanismy = INTERFERONY (pro jejich schopnost interferovat s virovou infekcí)
- protizánětlivé cytokiny stimulují játra k syntéze proteinů akutní fáze, z nichž mnohé jsou potřebné k nápravě poškození tkání a k odstranění infekce
- některé cytokiny působí přímo na buňky nervového systému a vyvolávají horečku, ospalost, letargii, bolesti svalů
INTERFERONY - 3 typy: - Typ I - Alpha + Beta, Gamma (produkován NK buňkami)
- Typ II
- Typ III
Obrana hostitele - Cytokiny - Interferony I
- klíčová složka vrozené imunity
- jsou v první linii obrany proti virové infekci
- Signalizace začíná vazbou na receptor -> aktivace exprese více než 300 genů (interferon stimulating genes - ISG)
- mohou fungovat autokrinním způsobem - aktivují signální kaskádu buněk, které se podílejí na protivirové obraně buněk. Tyto ISG kódují proteiny, které negativně ovlivňují různá stádia cyklu virové infekce
- Signály IFN I. také parakrinním způsobem indikují antivirový stav v sousedních buňkách/tkáních
- ve specializovaných neinfikovaných buňkách, jsou jako APC a cytotoxické lymfocyty, IFN I. podporuje zpracování a prezentaci antigenu spolu s cytotoxickou aktivitou NK buněk a CD8 T-buněk
Obrana hostitele - Cytokiny - Interferony I. typu - Proteiny indukované INF I. - OLIGOADENYLÁT SYNTETÁZA (OAS) a RIBONUKLEÁZA L (RNase L)
- OAS a RNáza L působí společně a degradují virovou RNA v cytosolu
- Indukce prostřednictvím INF I. typu dramaticky zvyšuje úroveň exprese
- (2’-5’) OAS převádí ATP na 2-5 oligoadenylát, který aktivuje ribonukleázu RNázy L
- Aktivovaná RNáza L degraduje virové a buněčné ssRNA a tím inhibuje syntézu bílkovin a tím tvorbu nových virionů
Obrana hostitele - Cytokiny - Interferony I. typu - Proteiny indukované INF I. - PROTEINKINÁZA R
- PKR (dsRNA aktivovaná protein kináza)
- PKR patří do rodiny proteinových kináz, které reagují na environmentální stres a regulují syntézu proteinů
- fosforyluje alpha-podjednotku EIF translace 2a (EIF2a), fosforylovaný EIF2a není schopen se účastnit v guaninové nukleotidové výměnné reakci, která je nezbytná pro rozpoznání START kodonu
- PKR se aktivuje homodimerizací po navázání na virové struktury dsRNA prostřednictvím svých vazebných domén dsRNA
- to má za následek inhibici translace a snížení celkové syntézy buněčných a virových proteinů, což účinně snižuje produkci viru
Obrana hostitele - Cytokiny - Interferony I. typu - Proteiny indukované INF I. - MX PROTEIN a ISG15
- Mx protein patří do rodiny GTPáz, zachycuje virový RNP v cytosolu a zabraňuje importu různých virových složek do místa určení
- ISG15 je homolog ubiquitinu, ubiquitinace vede k degradaci označených proteinů
Obrana hostitele - Cytokiny - Interferony I. typu - Proteiny indukované INF I. - TETHERIN a VIPERIN
- Zabraňují sestavení virionu a jeho pučení ven z buněk
- Tehterin:
- > v lipidových raftech na povrchu buněk , v trans-GA anebo v endozomech
- > inhibuje uvolňování virových částic viru HIV-1 kotvením virionu na PM, což vede k internalizaci a degradaci
- Viperin:
- > na cytoplazmatické straně ER
- > širokospektrální antivirová aktivita proti mnoha různým obaleným virů, např. DENV, viru západního Nilu, TBEV, viru hepatitidy C (HCV), HIV-1, chřipce A viru, viru Sindbis, Chikungunya…
- > interferuje s viry při pučení z PM
- > jeho funkce mění ,,tekutost’’ lipidových raftů -> interferuje s pučením viru
Obrana hostitele - Apoptóza
= aktivní proces
- nedochází při ní k zánětlivé reakci
- aktivuje se podnětem zvenku (TNF receptor) nebo zevnitř (vylití cytochromu C z mezibuněčného prostoru mitochondrií do cytoplazmy, Bcl-Bax regulace)
- hlavní funkční molekuly jsou PROTEÁZY KASPÁZY
- buněčné proteiny a NK jsou rozštěpeny a buňka je fragmentována do váčky obalených tělísek
Obrana hostitele - Autofágie
= buňky mohou degradovat cytoplazmatický obsah tvorbou specializovaných membránových váčků spojených s lysozomy
- tento proces = Autofágie
- XENOFÁGIE = zachycení virových částic a jejich cílení na degradaci v lysozomech
Obrana hostitele - Editace a cytosin deaminace
- buňky mohou pomocí specifických proteinů editovat nebo deaminovat virové NK a tato editace může měnit virovou mRNA - není pak vůbec translatovaná (když ke změně dojde na iniciačním kodonu) nebo translatuje změněný protein, který již nemá svou funkci
- deaminázy adenosinu účinkující na dsRNA (zkráceně ADAR) jsou skupinou buněčných, dsRNA vazebných proteinů způsobujících záměny adenosinu na inosin (A na I záměny) na molekulách dsRNA, v buňce je rozpoznáván jako guanosin, na viry má tato editace účinek, změny v translaci virových proteinů
- Proteiny Apobec (enzym upravující mRNA apolipoproteinu B, podobné katalytickým polypeptidům), cytidindeaminázy, změna C na U
- při reverzní transkripci HIV editace C-A vede k inhibici
Obrana hostitele - RNA interference
- používá se k popisu umlčení genu na úrovní mRNA vedené malými nekódujícími RNA (siRNA)
- Rostliny, houby, bezobratlí - kteří mají aktivní proces vedoucí k degradaci virové dsRNA na malé nekódující RNA (siRNA)
- >
- Virová dsRNA je rozpoznaná DICER endonukleázou, která ji zpracovává na siRNA
- >
- siRNA jsou inkorporovány do RNA-indukovaného umlčovacího komplexu (RISC), který umožní vazbu siRNA ke komplementárním sekvencím ve virové RNA -> degradace
- vývojově starý mechanismus protivirové obrany u savců byl nahrazen aktivací INF I
- buňky (viry) používají stejný mechanismus pro regulaci exprese genů na úrovni mRNA - miRNA (které jsou kódované buňkou/virem)
- miRNA jsou nekódující cca 22 nt dlouhé regulační RNA, které váží mRNA -> inhibice translace a/nebo degradace této mRNA
Obrana hostitele - Buňky přirozené imunity + profesionální fagocyty
NK BUŇKY
- natural killers
PLAZMACYTOIDNÍ DENDRITICKÉ BUŇKY
- buňky produkující INF I, aktivují NK buňky a spouštějí tím vrozenou imunitní odpověď či zahajují zánětlivou reakci
MONOCYTY a MAKROFÁGY
- Monocyty = největší leukocyty periferní krve, v cirkulaci několik dní -> migracee do tkáně -> diferenciace v tkáňové makrofágy
- Makrofágy - hlavní funkce = regulace zánětu a fagocytóza cizorodých látek/patogenů a následnou prezentací jejich antigenů T-lymfocytům -> vyvolání specifické imunitní odpovědi
DENDRITICKÉ BUŇKY
- důležité antigen prezentující buňky
- Profesionální fagocyty: dendritické b., makrofágy, polymorfonukleární leukocyty -> schopny fagocytózy (= doputování, rozpoznání, pohlcení a usmrcení škodliviny + sekrece látek ovlivňující další buňky a tkáně)
Obrana hostitele - Adaptivní imunita - iniciace, kdy, čím
- iniciace dendritickými buňkami
- hlavní role T a B lymfocytů
- aktivuje se v pozdější fázi infekce, kdy přítomnost ANTIGENŮ aktivuje přes specifické antigenní imunoreceptory (TCR, TBR) příslušné T a B lymfocyty
- adaptivní imunita má schopnost si imunitní odpověď zapamatovat a další imunitní odpověď je mnohem silnější a rychlejší - IMUNOLOGICKÁ PAMĚŤ
- T-lymfocyty představují buněčnou složku adaptivní imunitní odpovědi, B-lymfocyty HUMORÁLNÍ, produkují protilátky
- Imunitní odpověď zprostředkovaná buňkami:
- > CD8 + T-buňky, schopné donutit buňku k apoptóze, popřípadě ji přímo zničí pomocí cytotoxických mechanismů
- > reagují na MHC I. třídy, které jsou na všech buňkách
- Imunitní odpověď zprostředkovaná protilátkami - B-lymfocyty:
- > CD4 + T-buňky, produkují mnohé cytokiny
- > rozpoznávají antigeny na MHC II. třídy na APCs
- > T1: podporují cytotoxickou a buněčnou část imunity (makrofágy, CD8 + T-buňky)
- > T2: podporují protilátkovou odpověď (B-lymfocyty, tvorba protilátek)
- podle cytokin, které produkují:
- >
Mechanismy virů, jak obejít obranu hostitele - Viry proti IFN I
- inhibice nebo přímo degradace PKR (např. Poliovirus aktivuje buněčné inhibitory PKR)
- inhibice aktivace PKR (např. Virus japonské encefalitidy blokuje signalizaci přes STAT kinázy)
- Proteolytické štěpení PKR (Poliovirus)
- Některé viry kódují analog eIF2a (např. Virus Vaccinia)
- přímá inhibice IFN
- Inhibice aktivační dráhy IFN receptoru
- Popřípadě virus kóduje ,,falešné’’ IFN receptory (viroreceptory), které konkurují těm skutečným (poxviry - vaccinia)
- Nebo naopak falešné IFN (virokiny), které zase nevyvolávají odpověď v buňce
Mechanismy virů, jak obejít obranu hostitele - Viry proti indukci apoptózy
- Kódují homolog Bcl-2 (inhibitor apoptózy, adenoviry, herpesviry)
- inhibují kaspázy (adenoviry)
- blokují Fas/TNF signalizaci (adenoviry, herpesviry)
Modulují si buněčný cyklus ,,po svém’’
Mechanismy virů, jak obejít obranu hostitele - Proti složkám adaptivní imunity
- Únik díky mutacím
- Únik díky latenci
- Únik díky destrukci imunitních buněk
- Destrukce procesů při prezentaci antigenů, inhibice MHC komplexů
- Inhibice lyze buněk iniciované CD8+ T-lymfocytů
- Interference s buněčnými cytokiny
