Коронавирус: Новая глава в жизни человечества

Эпидемии и пандемии
В1918 и 1919 годах по всему миру распространился смертельно опасный грипп типа А. Жертвами стали в основном взрослые и здоровые люди. Ранее считалось, что во время этой пандемии погибло пятьдесят миллионов человек, но, согласно недавним исследованиям, от этой болезни умерло около ста миллионов, что является эквивалентом пяти процентам от мировой популяции на тот год. Одной из пандемий, начавшихся в 80-х и продолжающихся по сей день, является СПИД. В настоящее время во всем мире около 38 миллионов человек живут со СПИДом. На сегодняшний день от болезни умерло около 25 миллионов человек, а только в 2018 году от болезни умерло около 770 тыс.
Семейство вирусов филовирусы включает несколько смертельных и опасных вирусов, вызывающих геморрагическую лихорадку. Вирусы Эбола и Марбург являются членами этого семейства вирусов, вызвавших несколько эпидемий в африканских странах.
Семейство вирусов коронавирусы включает вирусы, которые обычно вызывают опасные респираторные инфекции. Например, тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС) и ближневосточный респираторный синдром (MERS), а также коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19) являются членами этого семейства, которые на протяжении многих лет вызывали пандемии и эпидемии.

Генетика вирусов
Генетика вирусов человека и животных еще полностью не изучена. Основная причина этого - отсутствие структуры у клеток и специфического метаболизма. Поскольку их пролиферация полностью зависит от клетки-хозяина и связана с ней, ее трудно исследовать подробно, а ее стадии трудно проследить. С другой стороны, вирусы генетически более стабильны, чем бактерии, и генетические изменения в них очень редки для других вирусов человека и животных, за исключением вирусов гриппа и СПИДа, и очень трудно получить новые мутанты или рекомбинанты. Поэтому генетическое исследование вирусов не так просто осуществить, и это усложняет процесс лечения вирусных заболеваний.

 Двусторонние генетические изменения вирусов
Двусторонние изменения в геноме вирусов происходят, когда геном двух активных вирусов одновременно входит в клетку и заражает ее, а клетка-хозяин реплицирует их обоих. В таких случаях высока вероятность двусторонних генетических мутаций между двумя вирусами, при которых часть нуклеиновой кислоты первого вируса соединяется с нуклеиновой кислотой другого вируса, привнося новые хромосомы в геномы. Если часть нуклеиновой кислоты первого вируса присоединяется к нуклеиновой кислоте второго вируса, а часть нуклеиновой кислоты второго вируса присоединяется к нуклеиновой кислоте первого, то геном каждого из них теряет часть хромосом и часть приобретает.

В целом можно наблюдать следующие случаи:
Рекомбинация
Рекомбинация - это реципрокный восстановительный обмен частями генома двух активных вирусов, которые одновременно проникли в клетку и заразили ее. Случайный обмен частью генома двух активных вирусов иногда увеличивает и снижает вирулентность, и могут происходить изменения вирусных антигенов. Это приводит к приобретению новых функций, которые отсутствовали у вируса, и их изменение. Сообщалось о рекомбинации вирусов оспы, гриппа и полиомиелита и бактериофагов.

Кросс-активация
Слияние активного вирусного генома с неактивным вирусным геномом, которые одновременно проникли в клетку и заразили ее, иногда приводит к перекрестному обмену частью их генома, и оба вируса приобретают новые свойства в результате этих изменений. Например, чтобы приготовить вакцину против вирусов, которые не могут реплицироваться в определенных клетках, их можно активировать генетическими изменениями в клетках.

Инкрементальная реактивация
Происходит, когда два неактивных вируса проникают в клетку, и их неактивные нуклеиновые кислоты восстанавливают друг друга, в результате чего получается активный вирус с общими характеристиками. Это, а также реципрокное генетическое улучшение, которое происходит в этом случае, повышает вероятность появления активного и агрессивного вируса.

Двусторонние негенетические изменения
Когда два вируса попадают в клетку одновременно и воспроизводятся, происходит фенотипическое смешение при условии, что генетическая информация первого вируса (генотипа) заменяется капсидом (фенотипом) второго вируса. Это дает начало двум новым вирусам, фенотип и генотип которых были изменены случайно. Это нестабильное состояние, и при повторном заражении клетки вновь образованные вирусы теряют заимствованный фенотип и приобретают первоначальный фенотип.

Смешивание генотипов
Иногда заражение клеток двумя разными вирусами приводит к смешению их генотипов; следовательно, если вирус содержит генетически полную информацию о двух разных вирусах, то есть два разных генома находятся в капсиде, мы говорим о смешении генотипов. В таких случаях также отсутствует генетическая стабильность. Результат первого размножения этого вируса приведет к появлению двух разных вирусов. Об этом явлении сообщалось у парамиксовирусов.

Вмешательство
Опыт показывает, что иногда культуры клеток после заражения вирусом проявляют своего рода иммунитет к заражению другими вирусами. Даже если в клетку проникает другой вирус, он не размножается. Скорее всего, это происходит из-за секреции клеточного интерферона или контроля и проведения клеточного метаболизма инфекционным вирусом и неспособности контролировать и направлять клетку вторым вирусом. Возможна также обратная помеха. В этом случае клетки, инфицированные первым вирусом, усиливаются и увеличивают распространение второго вируса. Вероятно, это связано с тем, что генетическая информация во втором вирусе предотвращает выброс интерферона. Обратное вмешательство - это еще одна возможность того, что, работая с двумя вирусами для предотвращения продолжения клеточного метаболизма, результат будет в пользу обоих вирусов и сделает возможными стадии размножения обоих вирусов. Иногда, когда два дефектных вируса заражают клетку, хотя ни один из них не жизнеспособен сам по себе и не расположен к размножению, генетическая информация двух вирусов может дополнять друг друга и размножаться, подавляя и контролируя клеточный метаболизм обоих.

Микобактерии
Микобактерии - это род семейства энтеробактерий. Род микобактерий включает важные патогены, такие как микобактерии туберкулеза и микобактерии лепры. Греческая приставка «мико» означает грибок, потому что бактерия растет как гриб на поверхности жидкой питательной среды.

Микробиологические особенности
Микобактерии - это аэробные, неподвижные бактерии (кроме морских микобактерий, которые подвижны в макрофагах), кислотостойкие. Они не производят капсулы или эндоспоры. Однако новая статья в научном журнале PNAS показывает образование спор у морских микобактерий и, возможно, бычьих микобактерий; некоторые ученые оспорили этот аргумент. Микобактерии - кислотоустойчивые бактерии. У них толстая клеточная стенка. Клеточная стенка микобактерии - гидрофобная, восковидная и богата миколиновыми кислотами. Клеточная стенка содержит миколовый слой и слой пептидогликана, которые соединены между собой типом полисахарида, называемым арабиногалактаном. Клеточная стенка позволяет бактериям быть устойчивыми к условиям окружающей среды. Биосинтетические пути метаболизма компонентов клеточной стенки - хорошие мишени для исследования новых противотуберкулезных препаратов. Многие виды микобактерий растут на простых питательных средах (содержащих аминокислоты и аммоний как источник азота, глицерин как источник углерода и минеральные соли). Подходящие температуры роста для разных видов варьируются от 20 до более чем 50 ° C в зависимости от вида. Некоторые виды очень трудно культивировать, а у других очень долгое время деления, например микобактерии лепры, на деление каждой из которых уходит 20 дней. Просто сравните это время со делением кишечной палочки каждые 20 минут! Кроме того, методы генетических манипуляций с микобактериями не так развиты, как с другими бактериями. Микобактерии можно классифицировать по скорости их роста. Производящие видимые невооруженным глазом колонии в течение 7 дней, называются быстрорастущими, остальные - медленно растущими.

Патогенез
Микобактерии могут заразить хозяина бессимптомно. Например, миллионы людей во всем мире в организме бессимптомно заражены микобактерией туберкулеза.
Туберкулезная инфекция (или заражение микробом туберкулеза) возникает, когда человек переносит туберкулезную палочку в своем организме, но количество бактерий невелико, и они находятся в спящем состоянии. В этом случае эти спящие бактерии находятся под контролем иммунной системы и не вызывают заболеваний.
Инфекции, вызываемые микобактериями, трудно поддаются лечению. Причина этого - твердая стенка бактерий. Они также обладают естественной устойчивостью к некоторым антителам с биосинтезом клеточной стенки, таким как пенициллин. Особая клеточная стенка делает их устойчивыми на долгое время к кислотам, щелочам, детергентам, антибиотикам, иммунной системе и так далее. Большинство микобактерий чувствительны к антибиотикам Кларитромицин и Рифамицин. Поверхностные и секреторные белки микобактерий, как и других бактерий, участвуют в их патогенезе.

Медицинская классификация
Микобактерии делятся на несколько групп в соответствии с медицинскими критериями: комплекс микобактерии туберкулеза, в который входят микобактерии туберкулеза, бычьи микобактерии, Mycobacterium africanum, микобактерии микроти и микобактерии лепры; также это нетуберкулезные микобактерии, или НТМ, которые могут вызывать заболевания легких, такие как туберкулез, лимфаденит или кожные инфекции.

Геном
Сравнительное секвенирование микобактерий показывает уникальные белки у разных видов микобактерий. Кроме того, 14 белков были обнаружены только у видов микобактерии и нокардии, что указывает на тесную связь между ними.

Микобактериофаги
Есть фаги (вирусы), поражающие микобактерии. В будущем они могут быть использованы для лечения туберкулеза (фаготерапия).

Виды
Виды микобактерий можно отличить с помощью фенотипических тестов. В старой классификации для определения микобактерий использовались внешние характеристики и скорость роста. Новая типологизация использует науку о классификации и филогенетику. Наиболее важные виды:

Медленнорастущие
Комплекс микобактерий туберкулеза
Микобактерии туберкулеза
Бычьи микобактерии
Mycobacterium africanum
Микобактерии микроти
Комплекс Mycobacterium avium
Mycobacterium avium subsp. Avium
Mycobacterium avium subsp. Paratuberculosis
Mycobacterium avium subsp. Silvaticum
Mycobacterium avium subsp. Hominissuis
Mycobacterium colombiense
Mycobacterium indicus pranii
Mycobacterium gordonae clade
Mycobacterium gordonae
Mycobacterium asiaticum
Mycobacterium kansasii clade
Mycobacterium kansasii
Mycobacterium gastri
Mycobacterium nonchromogenicum clade
Mycobacterium nonchromogenicum
Mycobacterium terrae
Mycolactone-Producing Mycobacterium
Mycobacterium ulcerans
Mycobacterium pseudoshottsii
Mycobacterium simiae clade
Mycobacterium simiae
Mycobacterium genavense

Неклассифицируемые виды
Mycobacterium leprae
Mycobacterium lepraemurium
Mycobacterium lepromatosis
Mycobacterium marinum
Mycobacterium szulgai
Mycobacterium scrofulaceum
Mycobacterium xenopi

Умереннорастущие виды
Микобактерии промежуточные

Быстрорастущие виды
Mycobacterium chelonae clade
Mycobacterium chelonae
Mycobacterium abscessus
Mycobacterium fortuitum clade
Mycobacterium fortuitum
Mycobacterium parafortuitum clade
Mycobacterium parafortuitum
Mycobacterium vaccae clade
Mycobacterium vaccae
Неклассифицируемые виды
Mycobacterium flavescens
Mycobacterium phlei
Mycobacterium smegmatis

Споры
Споры представляют собой устойчивые структуры трех групп бактерий: бациллы, клостридии и споросарцины. Только эти три группы обладают способностью продуцировать споры, и спорообразование является неотъемлемой частью жизненного цикла этих бактерий. Обычно эти бактерии имеют тенденцию к образованию спор в неблагоприятных условиях окружающей среды, что делает их устойчивыми к неблагоприятным физическим и химическим факторам окружающей среды (температура 100 градусов, температура пастеризации, температура при тендопластике и т.д.). В фазе спорообразования используется источник энергии под названием полигидроксибутират.

Химическая природа спор
Споры покрыты 4 слоями, которые включают:
Самый внешний слой - экзоспорий, второй слой - оболочка споры, третий слой - кора, центральный - ядро. Ядро содержит пептидогликан и цитоплазматическую мембрану, а в центре ядра находятся цитоплазма, ДНК и РНК.
Большинство спор состоит из кальция и дипиколиновой кислоты, которые влияют на их прочность. Цистеин делает споры устойчивыми к рентгеновским и УФ-лучам. Вода, фосфор и фосфат также содержатся в очень небольших количествах в химической структуре спор. Споровые бактерии широко применяются в пищевой микробиологии, особенно в консервной промышленности. Эти бактерии вызывают пищевое отравление и иногда выделяют отравления, вызывающие тошноту, диарею и рвоту..

Спороносные бактерии
Штамм сибирской язвы, центральные споры
Столбнячная палочка, субтерминальные споры
Ботулина, субтерминальные споры
Газовая гангрена, субтерминальные споры