Pokkenvirussen: Menselijk pokkenvirus

De familie Poxviridae (Engelse pokken - pokken + virussen) omvat twee subfamilies: Chordopoxvirinae, die de gewervelde pokkenvirussen omvat, en Entomopoxvirinae, die de insectenpokkenvirussen verenigt. De subfamilie van gewervelde pokkenvirussen omvat op haar beurt zes onafhankelijke geslachten en verschillende niet-geclassificeerde virussen. Vertegenwoordigers van elk geslacht hebben gemeenschappelijke antigenen en zijn in staat tot genetische recombinatie. Geslachten verschillen van elkaar in het percentage DNA-aandeel en de eigenschappen ervan, de locatie en vorm van draadachtige structuren op het buitenste membraan van het virion, etherresistentie, hemagglutinerende eigenschappen en andere kenmerken.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Structuur Pokkenvirussen: Menselijk pokkenvirus

Vertegenwoordigers van het geslacht Orthopoxvirus zijn de virussen pokken, apenpokken en vaccinia. Het pokkenvirus veroorzaakt een bijzonder gevaarlijke infectie bij mensen, die halverwege de jaren zeventig door de inspanningen van de wereldgemeenschap werd uitgeroeid. Het apenpokkenvirus is niet alleen pathogeen voor primaten: er zijn gevallen bij mensen beschreven die qua beloop op pokken lijken. Gezien deze omstandigheden is het nuttig om een algemeen idee te hebben van de microbiologie van pokken.

Het meest bestudeerde lid van het geslacht Orthopoxvirus is het vacciniavirus, dat afkomstig is van koepokken of pokken. Het is aangepast aan de mens en werd lange tijd gebruikt als het eerste levende virusvaccin.

Het pokkenvirus en andere vertegenwoordigers van dit geslacht zijn de grootste van alle bekende dierlijke virussen. Het is een van de meest georganiseerde dierlijke virussen en benadert bacteriën in de structuur van sommige structuren. Het virion is baksteenvormig met licht afgeronde hoeken en meet 250-450 nm. Het bestaat uit een duidelijk te onderscheiden kern (nucleoïde of core) met een genomisch dubbelstrengs lineair DNA-molecuul met een molecuulgewicht van 130-200 MDa, geassocieerd met eiwitten. Aan beide zijden van de nucleoïde bevinden zich ovale structuren, eiwitlichaampjes genaamd. De kern en laterale lichamen zijn omgeven door een duidelijk te onderscheiden oppervlaktemembraan met een karakteristieke gegroefde structuur. De wand van de kern bestaat uit een inwendig glad membraan van 5 nm dik en een buitenlaag van regelmatig gerangschikte cilindrische subeenheden. Het virus heeft een chemische samenstelling die vergelijkbaar is met die van bacteriën: het bevat niet alleen eiwitten en DNA, maar ook neutrale vetten, fosfolipiden en koolhydraten.

Pokkenvirussen zijn de enige DNA-bevattende virussen die zich repliceren in het cytoplasma van de gastheercel. De virusreproductiecyclus bestaat uit de volgende hoofdfasen. Na adsorptie aan het oppervlak van een gevoelige cel dringt het virus het cytoplasma binnen door receptor-gemedieerde endocytose, waarna een tweefasen-"ontmanteling" van het virion plaatsvindt: eerst wordt het buitenmembraan vernietigd door cellulaire proteasen, gevolgd door gedeeltelijke transcriptie en synthese van vroege mRNA's die coderen voor de synthese van het eiwit dat verantwoordelijk is voor verdere ontmanteling. Parallel hieraan vindt replicatie van vDNA plaats. Dochterkopieën van DNA worden getranscribeerd, late mRNA's worden gesynthetiseerd. Vervolgens vindt translatie plaats en worden ongeveer 80 virusspecifieke eiwitten met een molecuulgewicht van 8 tot 240 kDa gesynthetiseerd. Sommige hiervan (ongeveer 30) zijn structurele eiwitten, de rest zijn enzymen en oplosbare antigenen. Een kenmerk van de reproductie van pokkenvirussen is de modificatie van cellulaire structuren, die worden getransformeerd tot gespecialiseerde "fabriekjes" waar nieuwe virusdeeltjes geleidelijk rijpen. Volwassen virale nakomelingen verlaten de cel tijdens de lysis of door knopvorming. De voortplantingscyclus van pokkenvirussen duurt ongeveer 6-7 uur.

Het pokkenvirus heeft hemagglutinerende eigenschappen; hemagglutinine bestaat uit drie glycoproteïnen. De belangrijkste antigenen zijn: NP-nucleoproteïne, dat in de hele familie voorkomt; hittelabiele (L) en hittestabiele (C), evenals oplosbare antigenen.

Pokkenvirussen kunnen maandenlang uitdrogen (vooral in pathologisch materiaal) bij kamertemperatuur, zijn resistent tegen ether, worden binnen 1 uur geïnactiveerd in 50% ethanol bij kamertemperatuur en worden jarenlang bewaard in 50% glycerol bij 4 °C. Ze zijn resistent tegen de meeste desinfectiemiddelen: 1% fenol of 2% formaldehyde bij kamertemperatuur inactiveert ze slechts binnen 24 uur, 5% chlooramine binnen 2 uur.

Mensen en apen zijn vatbaar voor het pokkenvirus. Bij experimentele infectie ontwikkelt zich een algemene infectie in de hersenen van pasgeboren muizen met een fatale afloop; het virus is niet pathogeen voor volwassen muizen. Het plant zich goed voort in kippenembryo's wanneer het het chorioallantoïsmembraan, het amnion, de dooierzak en de allantoïsholte infecteert. Op het chorioallantoïsmembraan van 10-12 dagen oude kippenembryo's produceert het pokkenvirus kleine witte plaques; het vacciniavirus veroorzaakt grotere laesies met een zwarte holte in het midden, veroorzaakt door necrose. Een belangrijk onderscheidend kenmerk van het pokkenvirus is de maximale reproductietemperatuur van het virus in het kippenembryo van 38,5 °C.

Primaire en continue celculturen, verkregen van mensen, apen en andere dieren, zijn gevoelig voor het pokkenvirus. Op de celcultuur van tumoroorsprong (HeLa, Vero) vormt het pokkenvirus kleine plaques van het proliferatieve type, terwijl bij infectie van Vero-cellen met het apenpokkenvirus ronde plaques met een lytisch centrum worden gedetecteerd. In niercellen van varkensembryo's kan het pokkenvirus een duidelijk cytopathisch effect veroorzaken, wat niet gebeurt bij infectie van deze cellen met het apenpokkenvirus. In HeLa-cellen veroorzaakt het pokkenvirus degeneratie van ronde cellen, terwijl het apenpokken- en kameelpokkenvirus degeneratie veroorzaken met de vorming van meerkernige cellen.

[ 4 ], [ 5 ]

Pathogenese

Mensen die hersteld zijn van pokken behouden hun hele leven immuniteit. Een langdurige stabiele immuniteit wordt ook na vaccinatie opgebouwd. 2 bestaat voornamelijk uit humorale, virusneutraliserende antilichamen die binnen enkele dagen na het begin van de ziekte verschijnen, maar de progressieve verspreiding van huidverschijnselen niet voorkomen: de patiënt kan in het pustuleuze stadium overlijden, met een hoge antilichaamspiegel in het bloed. Antilichamen zijn ook verantwoordelijk voor de kunstmatige immuniteit die door vaccinatie wordt gecreëerd. Deze verschijnt op de 8e-9e dag na immunisatie en bereikt na 2-3 weken maximale titers.

Cellulaire immuniteit speelt minstens zo'n belangrijke rol als circulerende antilichamen. Het is vastgesteld dat mensen met hypogammaglobulinemie geen antilichamen aanmaken, maar wel immuun worden voor het pokkenvirus. Deze cellulaire immuniteit is gebaseerd op de activiteit van T-cytotoxische lymfocyten.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Epidemiologie

De bron van infectie is een ziek persoon. De overgrote meerderheid van de mensen die niet gevaccineerd zijn tegen pokken of de ziekte niet hebben gehad, is vatbaar voor deze infectie. Pokken worden meestal overgedragen via druppeltjes in de lucht, maar besmetting door contact is ook mogelijk (via kleding, handdoeken, beddengoed en huishoudelijke artikelen). De patiënt is besmettelijk voor anderen gedurende de gehele ontwikkeling van de uitslag, totdat de laatste korstjes eraf vallen, maar is het gevaarlijkst in de eerste 8-10 dagen, wanneer er laesies op de slijmvliezen ontstaan.

[ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Symptomen

De toegangspoort voor infectie is het slijmvlies van de bovenste luchtwegen. De primaire virusvermeerdering vindt plaats in het lymfeweefsel van de faryngeale ring, waarna het virus kortstondig in het bloed terechtkomt en de cellen van het reticulo-endotheliale weefsel (RET) infecteert. Het virus vermenigvuldigt zich daar en er treedt opnieuw viremie op, maar dan intenser en langduriger. De dermatotrope werking van het virus hangt samen met zijn vermogen om vanuit de bloedbaan de opperhuid binnen te dringen, wat leidt tot vroege proliferatie van stekelcellen en karakteristieke degeneratie van de cellen van de laag van Malpighi.

De incubatietijd is 8-18 dagen. Pokken beginnen acuut: hoofdpijn, spierpijn, uitputting, koorts. Na 2-4 dagen verschijnt er een karakteristieke uitslag op het slijmvlies van de mondholte en de huid - alle elementen bijna tegelijkertijd, meer gelokaliseerd op het gezicht en de ledematen. De uitslag doorloopt de stadia van macula, papel, blaasje en puistje, dan vormt zich een korstje (korst), waarna een litteken achterblijft. Met het verschijnen van de uitslag daalt de temperatuur en stijgt weer in het puistjestadium. Ongeveer 3 weken verstrijken van het verschijnen van de uitslag tot het afvallen van de korstjes. Bij zo'n klassiek ernstig beloop (variola major) kan het sterftecijfer tijdens epidemieën oplopen tot 40%: bij een mildere vorm van de ziekte - alastrim (variola minor) - bedraagt de sterfte niet meer dan 1-2%.

Diagnostics

Pokken kunnen worden gediagnosticeerd met behulp van virusoscopische, virologische en serologische methoden. De meest effectieve en snelle methode is directe elektronenmicroscopie van materiaal dat vóór het puiststadium uit de huiduitslag is genomen, aangezien de hoeveelheid virus in dit stadium sterk afneemt. Lichtmicroscopie van preparaten uit de inhoud van de blaasjes toont grote cellen met Guarnieri-lichaampjes. Dit zijn ovale cytoplasmatische insluitsels nabij de celkern, meestal homogeen en acidofiel, minder vaak gegranuleerd en met onregelmatige contouren. Guarnieri-lichaampjes zijn de "fabriekjes" waar het pokkenvirus zich vermenigvuldigt. In uitstrijkjes die zijn gemaakt van de inhoud van pokkenblaasjes en gekleurd met de M. Morozov-methode, worden pokkenvirionen - Paschen-lichaampjes - aangetroffen.

Om het virus te isoleren en te identificeren, worden 12-14 dagen oude kippenembryo's geïnfecteerd op het chorion-allantoïsmembraan, waar het virus kleine witachtige plaques vormt. Ook celculturen worden geïnfecteerd om het cytopathische effect te detecteren en een hemadsorptie- of immunofluorescentiereactie op te zetten. Het materiaal voor infectie is bloed, neus-keelvocht, afkrabsels van huiddeeltjes van de huiduitslag, korstjes en autopsiemateriaal.

Het specifieke antigeen van het pokkenvirus kan worden aangetoond in uitstrijkjes/afdrukken van de huiduitslag en neuskeelholteafscheiding met behulp van indirecte immunofluorescentie. In het materiaal van de huiduitslag kan het antigeen worden bepaald met behulp van immunodiffusie, RSC of IFM.

Al in de eerste week van de ziekte kunnen virusneutraliserende, complementbindende antilichamen en hemagglutininen worden aangetoond. De aanwezigheid van complementbindende antilichamen wordt beschouwd als het meest betrouwbare teken van pokken, aangezien ze bij gevaccineerde personen zelden langer dan 12 maanden aanwezig blijven.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]

Behandeling

Voor specifieke behandeling en preventie wordt methysazon (marboran) gebruikt – een medicijn dat de intracellulaire reproductie van het pokkenvirus onderdrukt. Het is vooral effectief in de vroege stadia van de ziekte en tijdens de incubatieperiode.

De geschiedenis van de menselijke beschaving kent vele epidemieën en pandemieën van pokken. Alleen al in Europa stierven tegen het einde van de 18e eeuw minstens 150 miljoen mensen aan pokken. Nadat E. Jenner (1796) een vaccin tegen pokken had gekregen, begon een actieve strijd tegen deze ziekte, die eindigde met de volledige uitroeiing ervan. In de Sovjet-Unie werd pokken in 1936 uitgeroeid, maar vanwege geïmporteerde gevallen bleef de ziekte tot 1960 geregistreerd. In 1958 werd op initiatief van de delegatie van de USSR een resolutie aangenomen op de Algemene Vergadering van de WHO over de uitroeiing van pokken wereldwijd, en in 1967 nam de WHO een geïntensiveerd pokkenuitroeiingsprogramma aan. De USSR, de VS en Zweden verleenden uitgebreide financiële steun aan dit programma. De USSR verleende niet alleen hulp aan specialisten die in veel endemische landen werkten, maar doneerde ook ongeveer 1,5 miljard doses pokkenvaccin. Het gebruikte vaccin was een levend pokkenvirus, gekweekt op een kalfszak, vervolgens gezuiverd en gedroogd. Goede resultaten werden ook behaald met levende vaccins op kweek en embryonale (ovovaccin) vaccins. Voor de preventie en behandeling van complicaties die soms tijdens vaccinatie optreden, werd anti-pokken donorimmunoglobuline (10% oplossing in fysiologische oplossing van gammaglobulinefractie uit bloed van donoren die speciaal opnieuw tegen pokken waren gevaccineerd) en humaan bloedimmunoglobuline, getitreerd op het gehalte aan anti-pokkenantistoffen, gebruikt.

[ 18 ]