вирусы простого герпеса | |
---|---|
Микрофотография в ТЭМ вирионов вируса простого герпеса | |
Научная классификация | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Дуплоднавирия |
Королевство: | Хынгонгвире |
Тип: | Пепловирикота |
Сорт: | Гервивирусы |
Заказ: | Herpesvirales |
Семья: | Orthoherpesviridae |
Подсемейство: | Alphaherpesvirinae |
Род: | вирус простого симплекса |
Группы включены | |
Кладистически включенные, но традиционно исключенные таксоны | |
Все остальные виды Simplexvirus :
|
Вирус простого герпеса 1 (простуда на губах) и 2 (генитальный герпес) ( HSV-1 и HSV-2 ), также известный под таксономическими названиями Human alphaherpesvirus 1 и Human alphaherpesvirus 2 , является двумя членами семейства человеческих герпесвирусов , набора вирусов, которые вызывают вирусные инфекции у большинства людей . [1] [ 2] Оба вируса HSV-1 и HSV-2 очень распространены и заразны . Они могут распространяться, когда инфицированный человек начинает выделять вирус .
По состоянию на 2016 год около 67% населения мира в возрасте до 50 лет имели HSV-1. [3] В Соединенных Штатах, по оценкам, около 47,8% и 11,9% имеют HSV-1 и HSV-2 соответственно, хотя фактическая распространенность может быть намного выше. [4] Поскольку он может передаваться через любой интимный контакт, это одна из самых распространенных инфекций, передающихся половым путем . [5]
У многих инфицированных симптомы никогда не проявляются. [6] Симптомы, когда они возникают, могут включать водянистые волдыри на коже любого участка тела или на слизистых оболочках рта, губ, носа, половых органов [1] или глаз ( кератит простого герпеса ). [7] Повреждения заживают с образованием корки, характерной для герпетического заболевания. Иногда вирусы вызывают легкие или атипичные симптомы во время вспышек. Однако они также могут вызывать более неприятные формы простого герпеса . Как нейротропные и нейроинвазивные вирусы , HSV-1 и -2 сохраняются в организме, скрываясь от иммунной системы в клеточных телах нейронов , особенно в сенсорных ганглиях. После первичной или первичной инфекции у некоторых инфицированных людей наблюдаются спорадические эпизоды вирусной реактивации или вспышек. Во время вспышки вирус в нервной клетке становится активным и переносится через аксон нейрона в кожу, где происходит репликация и выделение вируса, что может вызвать новые язвы. [8]
HSV-1 и HSV-2 передаются при контакте с инфицированным человеком, у которого наблюдаются реактивации вируса. HSV 1 и HSV-2 периодически выделяются, чаще всего бессимптомно. [ необходима цитата ]
В исследовании людей с первым эпизодом генитальной инфекции HSV-1 с 2022 года, генитальное выделение HSV-1 было обнаружено в 12% дней в течение 2 месяцев и значительно снизилось до 7% дней в течение 11 месяцев. Большая часть генитального выделения была бессимптомной; генитальные и оральные поражения и оральное выделение были редкими. [9]
Большинство половых передач HSV-2 происходит в периоды бессимптомного выделения . [10] Бессимптомная реактивация означает, что вирус вызывает атипичные, едва заметные или труднозаметные симптомы, которые не идентифицируются как активная инфекция герпеса, поэтому заражение вирусом возможно даже при отсутствии активных волдырей или язв HSV. В одном исследовании ежедневные образцы мазков с половых органов обнаруживали HSV-2 в среднем в 12–28% дней среди тех, у кого была вспышка, и в 10% дней среди тех, у кого была бессимптомная инфекция (без предыдущих вспышек), причем многие из этих эпизодов происходили без видимой вспышки («субклиническое выделение»). [11]
В другом исследовании 73 субъекта были рандомизированы для приема валацикловира 1 г в день или плацебо в течение 60 дней каждый в двухстороннем перекрестном дизайне . Ежедневный мазок из области гениталий собирался самостоятельно для обнаружения HSV-2 методом полимеразной цепной реакции, чтобы сравнить эффект валацикловира и плацебо на бессимптомное выделение вируса у иммунокомпетентных, серопозитивных по HSV-2 субъектов без истории симптоматической генитальной герпесной инфекции. Исследование показало, что валацикловир значительно снижал выделение в субклинические дни по сравнению с плацебо, показав снижение на 71%; 84% субъектов не имели выделения во время приема валацикловира по сравнению с 54% субъектов, принимавших плацебо. Около 88% пациентов, принимавших валацикловир, не имели распознанных признаков или симптомов по сравнению с 77% для плацебо. [12]
Для HSV-2 субклиническое выделение может составлять большую часть передачи. [11] Исследования на дискордантных партнерах (один инфицирован HSV-2, другой нет) показывают, что скорость передачи составляет приблизительно 5–8,9 на 10 000 половых контактов, при этом использование презерватива значительно снижает риск заражения. [13] Атипичные симптомы часто приписывают другим причинам, таким как дрожжевая инфекция . [14] [15] HSV-1 часто приобретается орально в детстве. Он также может передаваться половым путем, включая контакт со слюной, например, при поцелуях и оральном сексе . [16] Исторически HSV-2 был в первую очередь инфекцией, передающейся половым путем, но показатели генитальных инфекций HSV-1 растут в течение последних нескольких десятилетий. [14]
Оба вируса также могут передаваться вертикально во время родов. [17] [18] Однако риск передачи минимален, если у матери нет симптомов или открытых волдырей во время родов. Риск значителен, когда мать впервые заражается вирусом на поздних сроках беременности, что отражает высокую вирусную нагрузку. [19] В то время как большинство вирусных ЗППП не могут передаваться через предметы, поскольку вирус быстро погибает вне организма, ВПГ может выживать до 4,5 часов на поверхностях и может передаваться через полотенца, зубные щетки, чашки, столовые приборы и т. д. [20] [21] [22] [23]
Вирусы простого герпеса могут поражать участки кожи, контактировавшие с инфицированным человеком. Примером этого является герпетический панариций , представляющий собой герпетическую инфекцию на пальцах; он часто встречался на руках стоматологов до того, как стало обычным использование перчаток при лечении пациентов. Рукопожатие с инфицированным человеком не приводит к передаче этой болезни. [24] Генитальная инфекция HSV-2 увеличивает риск заражения ВИЧ . [25]
HSV был модельным вирусом для многих исследований в области молекулярной биологии. Например, один из первых функциональных промоторов у эукариот был обнаружен в HSV (гена тимидинкиназы ), а вирионный белок VP16 является одним из наиболее изученных транскрипционных активаторов . [26]
Все вирусы герпеса животных имеют некоторые общие свойства. Структура вирусов герпеса состоит из относительно большого, двухцепочечного, линейного генома ДНК , заключенного в икосаэдрическую белковую клетку, называемую капсидом , которая обернута в липидный бислой, называемый оболочкой . Оболочка соединена с капсидом с помощью тегумента . Эта полная частица известна как вирион . [27] ВПГ-1 и ВПГ-2 каждый содержат по меньшей мере 74 гена (или открытых рамок считывания , ORF) в своих геномах, [28] хотя предположения о переполнении генов допускают до 84 уникальных генов, кодирующих белок, с помощью 94 предполагаемых ORF. [29] Эти гены кодируют различные белки, участвующие в формировании капсида, тегумента и оболочки вируса, а также контролирующие репликацию и инфекционность вируса. Эти гены и их функции обобщены в таблице ниже. [ требуется ссылка ]
Геномы HSV-1 и HSV-2 сложны и содержат два уникальных региона, называемых длинным уникальным регионом (UL ) и коротким уникальным регионом (US ) . Из 74 известных ORF, UL содержит 56 вирусных генов, тогда как US содержит только 12. [28] Транскрипция генов HSV катализируется РНК-полимеразой II инфицированного хозяина. [28] Непосредственные ранние гены , которые кодируют белки, например ICP22 [30] , которые регулируют экспрессию ранних и поздних вирусных генов, экспрессируются первыми после заражения. Затем следует ранняя экспрессия генов, позволяющая синтезировать ферменты, участвующие в репликации ДНК и производстве определенных гликопротеинов оболочки . Экспрессия поздних генов происходит последней; эта группа генов преимущественно кодирует белки, которые образуют частицу вириона. [28]
Пять белков из (UL ) образуют вирусный капсид — UL6 , UL18, UL35, UL38 и основной капсидный белок UL19. [27]
Проникновение HSV в клетку-хозяина включает несколько гликопротеинов на поверхности вируса с оболочкой, связывающихся с их трансмембранными рецепторами на поверхности клетки. Многие из этих рецепторов затем втягиваются клеткой внутрь, что, как полагают, открывает кольцо из трех гетеродимеров gHgL, стабилизирующих компактную конформацию гликопротеина gB, так что он выскакивает и прокалывает клеточную мембрану. [31] Оболочка, покрывающая вирусную частицу, затем сливается с клеточной мембраной, создавая пору, через которую содержимое вирусной оболочки проникает в клетку-хозяина. [ необходима цитата ]
Последовательные стадии проникновения HSV аналогичны стадиям других вирусов . Сначала комплементарные рецепторы на вирусе и поверхности клетки сближают вирусную и клеточную мембраны. Затем взаимодействия этих молекул формируют стабильную входную пору, через которую содержимое вирусной оболочки вводится в клетку-хозяина. Вирус также может быть эндоцитирован после связывания с рецепторами, и слияние может происходить в эндосоме . На электронных микрофотографиях внешние листки вирусного и клеточного липидных бислоев были видны слитыми; [32] это полуслияние может быть на обычном пути к проникновению или обычно может быть задержанным состоянием, более вероятным для захвата, чем временным механизмом проникновения. [ необходима цитата ]
В случае вируса герпеса начальные взаимодействия происходят, когда два вирусных гликопротеина оболочки, называемых гликопротеином C (gC) и гликопротеином B (gB), связываются с полисахаридом клеточной поверхности, называемым гепарансульфатом . Затем основной связывающий рецептор белок, гликопротеин D (gD), специфически связывается по крайней мере с одним из трех известных рецепторов входа. [33] Эти клеточные рецепторы включают медиатор входа вируса герпеса ( HVEM ), нектин -1 и 3-O сульфатированный гепарансульфат. Рецепторы нектина обычно обеспечивают межклеточную адгезию, чтобы обеспечить прочную точку прикрепления вируса к клетке-хозяину. [31] Эти взаимодействия сближают поверхности мембран и позволяют другим гликопротеинам, встроенным в вирусную оболочку, взаимодействовать с другими молекулами клеточной поверхности. После связывания с HVEM gD изменяет свою конформацию и взаимодействует с вирусными гликопротеинами H (gH) и L (gL), которые образуют комплекс. Взаимодействие этих мембранных белков может привести к состоянию полуслияния. Взаимодействие gB с комплексом gH/gL создает входную пору для вирусного капсида. [32] gB взаимодействует с гликозаминогликанами на поверхности клетки-хозяина. [ необходима цитата ]
После того, как вирусный капсид попадает в клеточную цитоплазму , он начинает экспрессировать вирусный белок ICP27. ICP27 является регуляторным белком, который вызывает нарушение синтеза белка хозяина и использует его для репликации вируса. ICP27 связывается с клеточным ферментом серин-аргининовой протеинкиназой 1, SRPK1 . Образование этого комплекса вызывает смещение SRPK1 из цитоплазмы в ядро, и вирусный геном транспортируется в ядро клетки . [34] После прикрепления к ядру в ядерной входной поре капсид выбрасывает свое содержимое ДНК через капсидный портал. Капсидный портал образован 12 копиями портального белка, UL6, расположенными в виде кольца; белки содержат последовательность аминокислот лейциновой молнии , которая позволяет им прилипать друг к другу. [35] Каждый икосаэдрический капсид содержит один портал, расположенный в одной вершине . [36] [37] ДНК выходит из капсида в виде одного линейного сегмента. [38]
HSV ускользает от иммунной системы посредством вмешательства в презентацию антигена MHC класса I на поверхности клетки, блокируя транспортер, связанный с процессингом антигена (TAP), вызванным секрецией ICP-47 HSV. В клетке-хозяине TAP переносит переваренные пептиды эпитопа вирусного антигена из цитозоля в эндоплазматический ретикулум, позволяя этим эпитопам объединяться с молекулами MHC класса I и представляться на поверхности клетки. Презентация вирусного эпитопа с MHC класса I является требованием для активации цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL), основных эффекторов клеточно-опосредованного иммунного ответа против инфицированных вирусом клеток. ICP-47 предотвращает инициацию ответа CTL против HSV, позволяя вирусу выживать в течение длительного периода в хозяине. [39] HSV обычно вызывает цитопатический эффект (CPE) в течение 24–72 часов после заражения в пермиссивных клеточных линиях, что наблюдается при классическом образовании бляшек. Однако также сообщалось о клинических изолятах HSV-1, которые не показали никакого CPE в культурах клеток Vero и A549 в течение нескольких пассажей с низким уровнем экспрессии вирусного белка. Вероятно, эти изоляты HSV-1 эволюционируют в сторону более «криптической» формы, чтобы установить хроническую инфекцию, тем самым раскрывая еще одну стратегию уклонения от иммунной системы хозяина, помимо нейронной латентности. [40]
После заражения клетки вырабатывается каскад белков вируса герпеса, называемых немедленно-ранним, ранним и поздним. Исследования с использованием проточной цитометрии на другом члене семейства вирусов герпеса, герпесвирусе, ассоциированном с саркомой Капоши , указывают на возможность дополнительной литической стадии , отсроченной-поздней. [41] Эти стадии литической инфекции, особенно поздняя литическая, отличаются от стадии латентности. В случае HSV-1 во время латентности не обнаруживается никаких белковых продуктов, тогда как они обнаруживаются во время литического цикла. [ необходима цитата ]
Ранние транскрибированные белки используются в регуляции генетической репликации вируса. При попадании в клетку белок α-TIF присоединяется к вирусной частице и помогает в немедленной ранней транскрипции . Белок выключения хозяина вириона (VHS или UL41) очень важен для репликации вируса. [42] Этот фермент выключает синтез белка в хозяине, разрушает мРНК хозяина , помогает в репликации вируса и регулирует экспрессию генов вирусных белков. Вирусный геном немедленно перемещается в ядро, но белок VHS остается в цитоплазме. [43] [44]
Поздние белки образуют капсид и рецепторы на поверхности вируса. Упаковка вирусных частиц — включая геном , ядро и капсид — происходит в ядре клетки. Здесь конкатемеры вирусного генома разделяются путем расщепления и помещаются в сформированные капсиды. HSV-1 проходит процесс первичной и вторичной оболочки. Первичная оболочка приобретается путем почкования во внутреннюю ядерную мембрану клетки. Затем она сливается с внешней ядерной мембраной. Вирус приобретает свою окончательную оболочку путем почкования в цитоплазматические пузырьки . [45]
ВПГ могут сохраняться в покоящейся, но устойчивой форме, известной как латентная инфекция, особенно в нервных ганглиях . [1] Кольцевая ДНК генома ВПГ находится в ядре клетки в виде эписомы . [46] ВПГ-1 имеет тенденцию находиться в тройничных ганглиях , в то время как ВПГ-2 имеет тенденцию находиться в крестцовых ганглиях , но это только исторические тенденции. Во время латентной инфекции клетки ВПГ экспрессируют РНК -транскрипт, ассоциированный с латентностью (LAT) . LAT регулирует геном клетки-хозяина и вмешивается в естественные механизмы гибели клеток. Поддерживая клетки-хозяева, экспрессия LAT сохраняет резервуар вируса, что допускает последующие, обычно симптоматические, периодические рецидивы или «вспышки», характерные для нелатентности. Независимо от того, являются ли рецидивы симптоматическими, происходит выделение вируса для заражения нового хозяина. [ необходима цитата ]
Белок, обнаруженный в нейронах, может связываться с ДНК вируса герпеса и регулировать латентность . ДНК вируса герпеса содержит ген для белка, называемого ICP4, который является важным трансактиватором генов, связанных с литической инфекцией в HSV-1. [47] Элементы, окружающие ген ICP4, связывают белок, известный как человеческий нейрональный белок нейронального рестриктивного фактора сайленсинга (NRSF) или человеческий репрессорный элемент фактора сайленсинга транскрипции (REST) . При связывании с элементами вирусной ДНК деацетилирование гистонов происходит поверх последовательности гена ICP4, чтобы предотвратить инициацию транскрипции с этого гена, тем самым предотвращая транскрипцию других вирусных генов, участвующих в литическом цикле. [47] [48] Другой белок HSV отменяет ингибирование синтеза белка ICP4. ICP0 диссоциирует NRSF от гена ICP4 и, таким образом, предотвращает сайленсинг вирусной ДНК. [49]
Геном HSV охватывает около 150 000 п.н. и состоит из двух уникальных сегментов, называемых уникальным длинным (UL) и уникальным коротким (US), а также терминальных инвертированных повторов, обнаруженных на двух концах, называемых повтором длинным (RL) и повтором коротким (RS). Также есть незначительные элементы «терминальной избыточности» (α), обнаруженные на дальних концах RS. Общая компоновка — RL-UL-RL-α-RS-US-RS-α, где каждая пара повторов инвертирует друг друга. Затем вся последовательность инкапсулируется в терминальный прямой повтор. Длинная и короткая части имеют свои собственные начала репликации , при этом OriL расположен между UL28 и UL30, а OriS расположен в паре около RS. [50] Поскольку сегменты L и S могут быть собраны в любом направлении, они могут быть свободно инвертированы относительно друг друга, образуя различные линейные изомеры. [51]
ОРФ | Псевдоним белка | ВПГ-1 | ВПГ-2 | Функция/описание |
---|---|---|---|---|
Повторяйте долго (R L ) | ||||
ICP0 /RL2 | ICP0; IE110; α0 | Р08393 | P28284 | Убиквитинлигаза E3 , которая активирует транскрипцию вирусного гена, противодействуя хроматинизации вирусного генома и противодействует внутренним и интерфероновым противовирусным реакциям. [53] |
РЛ1 | РЛ1; ИКП34.5 | О12396 | P28283 | Фактор нейровирулентности. Противодействует PKR , дефосфорилируя eIF4a. Связывается с BECN1 и инактивирует аутофагию . |
ЛАТ | ЛРП1, ЛРП2 | Р17588 Р17589 | Продукты транскрипта и белка, ассоциированного с латентностью (белок, связанный с латентностью) | |
Уникальный длинный (U L ) | ||||
УЛ1 | Гликопротеин L | Р10185 | P28278 | Поверхность и мембрана |
УЛ2 | Урацил-ДНК-гликозилаза | Р10186 | Р13158 Р28275 | Урацил-ДНК-гликозилаза |
УЛ3 | УЛ3 | P10187 Q1XBW5 | P0C012 P28279 | неизвестный |
УЛ4 | УЛ4 | Р10188 | П28280 | неизвестный |
УЛ5 | ХЕЛИ | Р10189 | P28277 | ДНК-хеликаза |
УЛ6 | Портальный белок U L -6 | Р10190 | Двенадцать из этих белков составляют капсидное портальное кольцо, через которое ДНК входит в капсид и выходит из него. [35] [36] [37] | |
УЛ7 | Цитоплазматический белок оболочки 1 | Р10191 | Р89430 | Созревание вириона |
УЛ8 | ДНК-хеликаза/комплекс праймаза-ассоциированный белок | Р10192 | Р89431 | ДНК вируса геликазно-праймазный комплекс - ассоциированный белок |
УЛ9 | Репликационный связывающий белок | Р10193 | Р89432 | Репликационный ориджин -связывающий белок |
УЛ10 | Гликопротеин М | Р04288 | Р89433 | Поверхность и мембрана |
УЛ11 | Цитоплазматический белок оболочки 3 | P04289 Q68980 | Р13294 | выход вириона и вторичная оболочка |
УЛ12 | Щелочная нуклеаза | Р04294 | Р06489 | Щелочная экзонуклеаза |
УЛ13 | УЛ13 | Р04290 | Р89436 | Серин - треониновая протеинкиназа |
УЛ14 | УЛ14 | Р04291 | Р89437 | Белок тегумента |
УЛ15 | ТРМ3 | Р04295 | Р89438 | Обработка и упаковка ДНК |
УЛ16 | УЛ16 | P10200 | Р89439 | Белок тегумента |
УЛ17 | CVC1 | Р10201 | Обработка и упаковка ДНК | |
УЛ18 | TRX2 | Р10202 | Р89441 | Капсидный белок |
УЛ19 | ВП5; ИКП5 | P06491 | Р89442 | Основной капсидный белок |
УЛ20 | УЛ20 | Р10204 | Р89443 | Мембранный белок |
УЛ21 | УЛ21 | Р10205 Р09855 | Р89444 | Белок тегумента [54] |
УЛ22 | Гликопротеин H | P06477 | Р89445 | Поверхность и мембрана |
УЛ23 | Тимидинкиназа | О55259 | Периферийный по отношению к репликации ДНК | |
УЛ24 | УЛ24 | Р10208 | неизвестный | |
УЛ25 | УЛ25 | Р10209 | Обработка и упаковка ДНК | |
УЛ26 | P40; VP24; VP22A; UL26.5 (короткая изоформа HHV2) | Р10210 | Р89449 | Капсидный белок |
УЛ27 | Гликопротеин В | А1З0П5 | P08666 | Поверхность и мембрана |
УЛ28 | ИКП18.5 | Р10212 | Обработка и упаковка ДНК | |
УЛ29 | УЛ29; ICP8 | Q2MGU6 | Основной ДНК-связывающий белок | |
УЛ30 | ДНК-полимераза | Q4ACM2 | репликация ДНК | |
УЛ31 | УЛ31 | Q25BX0 | Белок ядерного матрикса | |
УЛ32 | УЛ32 | Р10216 | Гликопротеин оболочки | |
УЛ33 | УЛ33 | Р10217 | Обработка и упаковка ДНК | |
УЛ34 | УЛ34 | Р10218 | Белок внутренней ядерной мембраны | |
УЛ35 | ВП26 | Р10219 | Капсидный белок | |
УЛ36 | УЛ36 | Р10220 | Большой белок тегумента | |
УЛ37 | УЛ37 | Р10216 | Сборка капсида | |
УЛ38 | УЛ38; ВП19С | P32888 | Сборка капсида и созревание ДНК | |
УЛ39 | UL39; RR-1; ICP6 | Р08543 | Рибонуклеотидредуктаза (большая субъединица) | |
УЛ40 | УЛ40; РР-2 | Р06474 | Рибонуклеотидредуктаза (малая субъединица) | |
УЛ41 | UL41; VHS | Р10225 | Белок тегумента; отключение хозяина вириона [42] | |
УЛ42 | УЛ42 | Q4H1G9 | Фактор процессивности ДНК-полимеразы | |
УЛ43 | УЛ43 | Р10227 | Мембранный белок | |
УЛ44 | Гликопротеин С | Р10228 | Q89730 | Поверхность и мембрана |
УЛ45 | УЛ45 | Р10229 | Мембранный белок; лектин С-типа [55] | |
УЛ46 | ВП11/12 | Р08314 | Белки тегумента | |
УЛ47 | УЛ47; ВП13/14 | Р10231 | Белок тегумента | |
УЛ48 | VP16 (Альфа-TIF) | Р04486 | Р68336 | Созревание вириона; активирует гены IE , взаимодействуя с клеточными факторами транскрипции Oct-1 и HCF. Связывается с последовательностью 5' TAATGARAT 3' . |
УЛ49 | УЛ49А | О09800 | Оболочечный белок | |
УЛ50 | УЛ50 | Р10234 | dUTP дифосфатаза | |
УЛ51 | УЛ51 | Р10234 | Белок тегумента | |
УЛ52 | УЛ52 | Р10236 | комплексный белок ДНК-хеликазы/праймазы | |
УЛ53 | Гликопротеин К | Р68333 | Поверхность и мембрана | |
УЛ54 | IE63; ICP27 | Р10238 | Транскрипционная регуляция и ингибирование сигнальной системы STING [56] | |
УЛ55 | УЛ55 | Р10239 | Неизвестный | |
УЛ56 | УЛ56 | Р10240 | Неизвестный | |
Инвертированный повтор длинный (IR L ) | ||||
Перевернутый повтор короткий (IR S ) | ||||
Уникальный короткий ( США ) | ||||
США1 | ICP22; IE68 | Р04485 | Репликация вируса | |
США2 | США2 | Р06485 | Неизвестный | |
US3 | US3 | Р04413 | Серин/треонин-протеинкиназа | |
US4 | Гликопротеин G | Р06484 | Р13290 | Поверхность и мембрана |
US5 | Гликопротеин J | Р06480 | Поверхность и мембрана | |
США6 | Гликопротеин D | А1З0К5 | Q69467 | Поверхность и мембрана |
США7 | Гликопротеин I | P06487 | Поверхность и мембрана | |
US8 | Гликопротеин Е | Q703F0 | Р89475 | Поверхность и мембрана |
США9 | США9 | Р06481 | Белок тегумента | |
США10 | США10 | P06486 | Белок капсида/тегумента | |
США11 | US11; Vmw21 | Р56958 | Связывает ДНК и РНК | |
США12 | ICP47 ; IE12 | Р03170 | Ингибирует путь MHC класса I, предотвращая связывание антигена с TAP | |
Конечный повтор короткий (TR S ) | ||||
RS1 | ICP4 ; IE175 | Р08392 | Основной активатор транскрипции. Необходим для прогрессирования за пределами ранней фазы инфекции. Репрессор транскрипции IEG . |
Гены HSV экспрессируются в 3 временных классах: немедленные ранние (IE или α), ранние (E или ß) и поздние (γ) гены. Однако прогрессирование экспрессии вирусных генов происходит скорее постепенно, чем на четко выраженных стадиях. Немедленные ранние гены транскрибируются сразу после заражения, и их генные продукты активируют транскрипцию ранних генов. Продукты ранних генов помогают реплицировать вирусную ДНК. Репликация вирусной ДНК , в свою очередь, стимулирует экспрессию поздних генов, кодирующих структурные белки. [26]
Транскрипция немедленных ранних (IE) генов начинается сразу после проникновения вирусной ДНК в ядро. Все вирусные гены транскрибируются РНК-полимеразой II хозяина . Хотя для транскрипции вируса достаточно белков хозяина, вирусные белки необходимы для транскрипции определенных генов. [26] Например, VP16 играет важную роль в транскрипции IE, и вирусная частица, по-видимому, переносит его в клетку-хозяина, так что его не нужно сначала производить. Аналогично, белки IE RS1 (ICP4), UL54 (ICP27) и ICP0 способствуют транскрипции ранних (E) генов. Подобно генам IE, промоторы ранних генов содержат сайты связывания для клеточных факторов транскрипции. Один ранний белок, ICP8, необходим как для транскрипции поздних генов, так и для репликации ДНК. [26]
Позже в жизненном цикле HSV экспрессия ранних и ранних генов немедленно отключается. Это опосредовано специфическими вирусными белками, например ICP4, который подавляет себя, связываясь с элементами в своем собственном промоторе. Как следствие, снижение уровня ICP4 приводит к снижению экспрессии ранних и поздних генов, поскольку ICP4 важен для обоих. [26]
Важно отметить, что HSV отключает синтез РНК, ДНК и белка клетки-хозяина, чтобы направить клеточные ресурсы на производство вируса. Во-первых, вирусный белок vhs вызывает деградацию существующих мРНК на ранней стадии инфекции. Другие вирусные гены препятствуют клеточной транскрипции и трансляции. Например, ICP27 ингибирует сплайсинг РНК , так что вирусные мРНК (которые обычно не сплайсируются) получают преимущество над мРНК хозяина. Наконец, вирусные белки дестабилизируют определенные клеточные белки, участвующие в цикле клетки- хозяина , так что и деление клеток, и репликация ДНК клетки-хозяина нарушаются в пользу репликации вируса. [26]
Геномы вируса простого герпеса 1 можно разделить на шесть кладов . [57] Четыре из них встречаются в Восточной Африке , один в Восточной Азии и один в Европе и Северной Америке . Это говорит о том, что вирус мог возникнуть в Восточной Африке. Самый последний общий предок евразийских штаммов, по-видимому, эволюционировал ~60 000 лет назад. [58] Изоляты восточноазиатского HSV-1 имеют необычную картину, которая в настоящее время лучше всего объясняется двумя волнами миграции, ответственными за заселение Японии . [58]
Геномы Herpes simplex 2 можно разделить на две группы: одна распространена по всему миру, а другая в основном ограничена странами Африки к югу от Сахары . [59] Глобально распространенный генотип претерпел четыре древних рекомбинации с herpes simplex 1. Также сообщалось, что HSV-1 и HSV-2 могут иметь современные и стабильные события рекомбинации у хозяев, одновременно инфицированных обоими патогенами. Во всех случаях HSV-2 приобретает части генома HSV-1, иногда изменяя части своего антигенного эпитопа в этом процессе. [60]
Скорость мутаций оценивается в ~1,38×10−7 замен /сайт/год. [57] В клинических условиях мутации либо в гене тимидинкиназы, либо в гене ДНК-полимеразы вызывали устойчивость к ацикловиру . Однако большинство мутаций происходит в гене тимидинкиназы, а не в гене ДНК-полимеразы. [61]
Другой анализ оценил скорость мутации в геноме вируса простого герпеса 1 как 1,82×10 −8 нуклеотидных замен на сайт в год. Этот анализ поместил самого последнего общего предка этого вируса ~710 000 лет назад. [62]
Вирус простого герпеса 1 и 2 разделился около 6 миллионов лет назад . [60]
Подобно другим герпесвирусам , вирусы простого герпеса вызывают латентную пожизненную инфекцию и, таким образом, не могут быть искоренены из организма с помощью современных методов лечения. [63]
Лечение обычно включает в себя противовирусные препараты общего назначения , которые препятствуют репликации вируса, уменьшают физическую тяжесть поражений, связанных со вспышкой, и снижают вероятность передачи другим лицам. Исследования уязвимых групп пациентов показали, что ежедневное использование противовирусных препаратов, таких как ацикловир [64] и валацикловир, может снизить частоту реактивации. [15] Широкое использование противогерпетических препаратов привело к развитию некоторой лекарственной устойчивости , [ необходима ссылка ] , что, в свою очередь, может привести к неэффективности лечения. Поэтому для решения этой проблемы широко изучаются новые источники лекарств. В январе 2020 года была опубликована комплексная обзорная статья, в которой продемонстрирована эффективность натуральных продуктов как перспективных препаратов против HSV. [65] Пиритион , ионофор цинка , показал противовирусную активность против простого герпеса. [66]
В 1979 году было сообщено, что существует возможная связь между HSV-1 и болезнью Альцгеймера у людей с аллелем epsilon4 гена APOE . [67] HSV-1, по-видимому, особенно повреждает нервную систему и увеличивает риск развития болезни Альцгеймера. Вирус взаимодействует с компонентами и рецепторами липопротеинов , что может привести к развитию болезни Альцгеймера. [68] Это исследование определяет HSV как патоген, наиболее четко связанный с возникновением болезни Альцгеймера. [69] Согласно исследованию, проведенному в 1997 году, без присутствия аллеля гена HSV-1, по-видимому, не вызывает никаких неврологических повреждений или не увеличивает риск болезни Альцгеймера. [70] Однако более позднее перспективное исследование, опубликованное в 2008 году с группой из 591 человека, показало статистически значимую разницу между пациентами с антителами, указывающими на недавнюю реактивацию HSV, и пациентами без этих антител в частоте возникновения болезни Альцгеймера, без прямой корреляции с аллелем APOE-epsilon4. [71]
В исследовании участвовала небольшая выборка пациентов, у которых не было антител на исходном уровне, поэтому результаты следует рассматривать как крайне неопределенные . В 2011 году ученые Манчестерского университета показали, что лечение клеток, инфицированных HSV1, противовирусными препаратами снижает накопление β-амилоида и тау-белка , а также снижает репликацию HSV-1. [72]
Ретроспективное исследование 2018 года, проведенное в Тайване на 33 000 пациентах, показало, что инфицирование вирусом простого герпеса увеличивало риск деменции в 2,56 раза (95% ДИ: 2,3–2,8) у пациентов, не получавших противогерпетические препараты (в 2,6 раза для инфекций HSV-1 и в 2,0 раза для инфекций HSV-2). Однако у пациентов, инфицированных HSV и получавших противогерпетические препараты (например, ацикловир , фамцикловир , ганцикловир , идоксуридин , пенцикловир , тромантадин , валацикловир или валганцикловир ), не наблюдалось повышенного риска деменции по сравнению с пациентами, не инфицированными HSV. [73]
Реактивация множественности (MR) — это процесс, при котором вирусные геномы, содержащие инактивирующие повреждения, взаимодействуют внутри инфицированной клетки, образуя жизнеспособный вирусный геном. MR был первоначально обнаружен у бактериального вируса бактериофага T4, но впоследствии был также обнаружен у патогенных вирусов, включая вирус гриппа, ВИЧ-1, аденовирус обезьяньего вируса 40, вирус коровьей оспы, реовирус, полиовирус и вирус простого герпеса. [74]
Когда частицы HSV подвергаются воздействию доз повреждающего ДНК агента, которые были бы летальными при единичных инфекциях, но затем подвергаются множественному заражению (т. е. двум или более вирусам на клетку-хозяина), наблюдается MR. Повышенная выживаемость HSV-1 из-за MR происходит при воздействии различных повреждающих ДНК агентов, включая метилметансульфонат , [75] триметилпсорален (который вызывает межцепочечные сшивки ДНК), [76] [77] и УФ-излучение. [78] После лечения генетически маркированного HSV триметилпсораленом рекомбинация между маркированными вирусами увеличивается, что позволяет предположить, что повреждение триметилпсораленом стимулирует рекомбинацию. [76] MR HSV, по-видимому, частично зависит от рекомбинационного механизма восстановления клетки-хозяина, поскольку клетки фибробластов кожи, дефектные в компоненте этого механизма (т. е. клетки пациентов с синдромом Блума), имеют дефицит MR. [78]
Эти наблюдения предполагают, что MR при инфекциях HSV включает генетическую рекомбинацию между поврежденными вирусными геномами, что приводит к образованию жизнеспособных потомков вирусов. HSV-1, при инфицировании клеток хозяина, вызывает воспаление и окислительный стресс. [79] Таким образом, оказывается, что геном HSV может подвергаться окислительному повреждению ДНК во время инфекции, и что MR может повышать выживаемость вируса и вирулентность в этих условиях. [ необходима цитата ]
Модифицированный вирус простого герпеса рассматривается как потенциальная терапия рака и был тщательно протестирован в клинических условиях для оценки его онколитической (убивающей рак) способности. [80] Промежуточные данные по общей выживаемости, полученные в ходе испытаний Amgen фазы 3 генетически ослабленного вируса герпеса, свидетельствуют об эффективности против меланомы . [81]
Вирус простого герпеса также используется в качестве транснейронального трассера, определяющего связи между нейронами посредством прохождения синапсов. [82]
ВПГ-2 является наиболее распространенной причиной менингита Молларета . [83] ВПГ-1 может привести к потенциально фатальным случаям герпетического энцефалита . [84] Вирусы простого герпеса также изучались при расстройствах центральной нервной системы, таких как рассеянный склероз , но исследования были противоречивыми и неубедительными. [85]
После постановки диагноза генитального герпеса у пациентов может развиться эпизод глубокой депрессии . Помимо назначения противовирусных препаратов для облегчения симптомов и сокращения их продолжительности, врачи также должны учитывать влияние нового диагноза на психическое здоровье. Предоставление информации об очень высокой распространенности этих инфекций, их эффективных методах лечения и будущих разрабатываемых методах лечения может дать надежду пациентам, которые в противном случае были бы деморализованы. [ необходима цитата ]
Существуют широко используемые вакцины против некоторых герпесвирусов, например, ветеринарная вакцина HVT/LT (вакцина против ларинготрахеита на основе вируса герпеса Турции). Однако она предотвращает атеросклероз (который гистологически отражает атеросклероз у людей) у вакцинированных животных. [86] [87] Единственными вакцинами для людей, доступными против герпесвирусов, являются вакцины против вируса Varicella zoster , которые вводят детям в возрасте около года для профилактики ветряной оспы (ветряной оспы) или взрослым для профилактики вспышки опоясывающего лишая (опоясывающего лишая). Однако вакцины для людей против вирусов простого герпеса не существует. По состоянию на 2022 год ведутся активные доклинические и клинические исследования простого герпеса у людей; вакцины разрабатываются как для лечения, так и для профилактики. [ необходима цитата ]