تکثیر و بیماریزایی ویروسی
ویروسها انگلهای اجباری درونسلولی هستند که نمیتوانند به تنهایی تکثیر شوند؛ آنها باید وارد یک سلول میزبان شده و ماشینآلات آن را برای ساخت ذرات ویروسی جدید تغییر مسیر دهند. این بخش به بررسی مراحل مشترک چرخه تکثیر ویروسی – ورود، بیان ژن، تکثیر ژنوم، مونتاژ و رهاسازی – و مکانیسمهایی میپردازد که از طریق آنها عفونت و پاسخ میزبان به بیماری (بیماریزایی) منجر میشود.
Definition
تکثیر ویروسی مجموعهای از فرآیندهای درونسلولی است که طی آن یک ویروس از ماشینآلات سلول میزبان برای کپی کردن ژنوم خود و تولید ویریونهای فرزند استفاده میکند؛ بیماریزایی ویروسی فرآیندی است که طی آن عفونت ویروسی و پاسخ میزبان ناشی از آن منجر به بیماری میشود.
Scope
این بخش خواننده را با چرخه تکثیر ویروسی به عنوان یک چارچوب کلی و با مفهوم بیماریزایی به عنوان زنجیرهای از رویدادها از عفونت تا آسیب آشنا میکند. موضوعات فرعی آن به مراحل جداگانه – ورود و پوششبرداری، بیان ژن و سنتز پروتئین، تکثیر اسید نوکلئیک، مونتاژ و رهاسازی – و مکانیسمهایی که ویروسها از طریق آنها بیماری ایجاد میکنند، میپردازد. این یک مرور کلی مرجع و آموزشی است، نه راهنمایی بالینی یا درمانی.
Sub-topics
Core questions
- هر ویروس برای تکثیر در داخل یک سلول میزبان باید چه مراحل جهانی را طی کند؟
- نوع ژنوم یک ویروس (DNA، RNA، حس، تقسیمبندی) چگونه استراتژی تکثیر آن را محدود میکند؟
- رویدادهای تکثیر، همراه با پاسخ ایمنی میزبان، چگونه باعث آسیب بافتی و بیماری میشوند؟
Key concepts
- انگلگرایی اجباری درونسلولی
- چرخه تکثیر عمومی: ورود، پوششبرداری، بیان ژن، تکثیر ژنوم، مونتاژ، رهاسازی
- دوره کسوف و رشد یک مرحلهای
- نوع ژنوم به عنوان تعیینکننده استراتژی تکثیر
- تروپیسم (سلولها و بافتهایی که یک ویروس میتواند آلوده کند)
- عفونت حاد در مقابل عفونت پایدار (نهفته، مزمن)
- اثر سیتوپاتیک مستقیم در مقابل ایمونوپاتولوژی
Key theories
- طبقهبندی بالتیمور
- طرح دیوید بالتیمور ویروسها را بر اساس ماهیت ژنوم و مسیری که برای تولید RNA پیامرسان طی میکنند، به دستههایی گروهبندی میکند و منطق مولکولی استراتژی تکثیر هر گروه را پیشبینی میکند. این طرح همچنان چارچوب سازماندهنده برای مقایسه نحوه تکثیر ویروسهای مختلف است.
Mechanisms
یک عفونت مولد از طریق یک چرخه منظم پیش میرود. ویریون ابتدا به یک سلول مستعد متصل شده و وارد آن میشود، سپس پوشش خود را از دست میدهد تا ژنوم خود را آزاد کند؛ ژنوم با استفاده از ترکیبی از آنزیمهای ویروسی و میزبان بیان و تکثیر میشود؛ پروتئینهای ساختاری جدید و ژنومها در ویریونهای فرزند مونتاژ میشوند؛ و ویریونها برای آلوده کردن سلولهای بیشتر آزاد میشوند. نوع ژنوم بسیاری از جزئیات را دیکته میکند – برای مثال، ویروسهای RNA رشته مثبت، محفظههای تکثیر متصل به غشاء را در سیتوپلاسم میسازند، که یک موضوع تکراری در خانوادههای مختلف است. بیماری زمانی ایجاد میشود که این رویدادها مستقیماً به سلولها آسیب میرسانند یا یک پاسخ ایمنی میزبان را تحریک میکنند که خود به بافت آسیب میرساند، و زمانی که تعادل بین انتشار ویروسی و دفاع میزبان تعیین میکند که آیا عفونت پاک میشود، مزمن میشود یا کشنده است.
Clinical relevance
درک چرخه تکثیر توضیح میدهد که چرا داروهای ضدویروسی مراحل مجزا مانند ورود، تکثیر ژنوم یا بلوغ را هدف قرار میدهند و چرا پاسخ ایمنی میزبان برای نتیجه حیاتی است. این مدخل زیستشناسی زیربنای ویروسشناسی بالینی و استراتژی ضدویروسی را در سطح مفهومی توصیف میکند؛ این یک ماده مرجع آموزشی است و مبنایی برای تشخیص، انتخاب دارو یا مدیریت بیمار فردی نیست.
Epidemiology
ویروسها بخش بزرگی از بیماریهای عفونی انسانی را در سراسر جهان ایجاد میکنند، از بیماریهای تنفسی و گوارشی خود محدودشونده گرفته تا عفونتهای مزمن و همهگیریها. بسیاری از بیماریهای عفونی نوظهور با تأثیر بالا توسط ویروسها ایجاد میشوند، که اغلب منشأ مشترک بین انسان و دام دارند، که ارتباط بین تکثیر، دامنه میزبانی و بیماریزایی را به یک مسئله جمعیتی و همچنین سلامت فردی تبدیل میکند.
History
کار قرن بیستم بر روی باکتریوفاژ و ویروسهای حیوانی، منحنی رشد یک مرحلهای و مفهوم دوره کسوف را تثبیت کرد و تکثیر را به عنوان یک چرخه درونسلولی منظم آشکار ساخت. طبقهبندی بالتیمور (1971) تنوع ژنومهای ویروسی را حول مشکل اصلی ساخت mRNA یکپارچه کرد، و کارهای مولکولی و سلولی-بیولوژیکی بعدی هر مرحله از چرخه را با جزئیات ترسیم کردند. مطالعه بیماریزایی از ایده کشتن مستقیم سلول به شامل ایمونوپاتولوژی و طیف عفونتهای حاد، نهفته و مزمن گسترش یافت.
Key figures
- David Baltimore
- Ari Helenius
- Mark Marsh
- Paul Ahlquist
- Herbert W. Virgin
Related topics
Seminal works
- marsh-helenius-2006
- denboon-ahlquist-2010
- virgin-2009
Frequently asked questions
- چرا ویروسها نمیتوانند به تنهایی تکثیر شوند؟
- ویروسها فاقد ریبوزوم و ماشینآلات متابولیکی لازم برای سنتز پروتئینها و تولید انرژی هستند، بنابراین باید وارد یک سلول میزبان زنده شوند و از ماشینآلات آن برای ساخت ذرات ویروسی جدید استفاده کنند؛ به همین دلیل آنها انگلهای اجباری درونسلولی نامیده میشوند.
- آیا بیماری ویروسی ناشی از کشتن سلولها توسط ویروس است یا پاسخ ایمنی؟
- هر دو میتواند رخ دهد. برخی ویروسها مستقیماً به سلولها آسیب میرسانند (اثر سیتوپاتیک)، در حالی که در سایر عفونتها بخش عمدهای از آسیب بافتی توسط پاسخ ایمنی میزبان به ویروس ایجاد میشود (ایمونوپاتولوژی)؛ تعادل بین این دو در ویروسها و بیماریهای مختلف متفاوت است.