מבוא לוירולוגיה

1. מבוא לוירולוגיה עולם הנגיפים

2. מהם הנגיפים (וירוסים) ? • הנגיפים מוגדרים כאורגניזמים אל-תאיים (=acellular organism) • הם בנויים רק מחומר תורשתי (genetic material) ומקרום חלבוני • הם מתרבים רק בתאיםמאכסנים (תאים פונדקאיים=host cell) • הם מסוגלים להתרבות בתוך תאים חיים של צמחים, בעלי-חיים, בני אדם ואפילו בתוך פטריות או חיידקים (בקטריופאז'=(bacteriophage

3. Relative size of viruses and bacteria • נגיפים • יצורים החיים הזעירים ביותר הגורמים למחלות • סדר גודל הנגיפים נע בין • 20-300nanometer • קטנים פי 100-20 מחיידקים • אי אפשר לראותם במיקרוסקופהאור • ≠ אפשרלראותםבמיקרוסקופ האלקטרוני

4. מבנה הנגיפים נוקלאוקפסיד (nucleocapsid) • חומר תורשתי = דנ"א או רנ"א • מבנה חלבוני = קופסית (capsid) • לחלקם: מעטפת (envelope) חיצונית המקיפה • את הקופסית • ← בנויה ממרכיבים שומניים ומחלבונים • אנזימים

5. שלושה סוגים של וירוסים נגיף המוזאיקה של הטבק בקטריופאזי רנייא דנייא קופסית חלבונית קופסית חלבונית זנב נגיף האיידס

6. סיווג הנגיפים מבוסס על קריטריונים של: • סוג חומצת הגרעין (nucleic acid) ← דנ"א/רנ"א ← חד-גדילי (single stranded) /דו-גדילי (double stranded) ←קווי (linear) או מעגלי (circular) • צורת הקופסית ←סלילונית (helical) ← איקוזהדרית(icosahedral) • נוכחות או העדר מעטפת

8. החומר התורשתי (genetic material) • הנגיפים מכילים רק סוג אחד של חומצת גרעין: דנ"א או רנ"א • לפי סוג חומצת הגרעין הנגיפים נחלקים לנגיפי דנ"א ולנגיפי רנ"א • רוב נגיפי הדנ"א מכילים דנ"א דו-גדילי, קווי (linear) או מעגלי (circular) • נגיפי הרנ"א הם היצורים היחידים שהחומר הגנטי שלהם מורכב ברנ"א ולא בדנ''א • רוב נגיפי הרנ"א מכילים רנ"א חד-גדילי

9. הקופסית ( (Capsid • מבנה חלבוני המקיף את החומר התורשתי • הקופסית מקנה לנגיף את צורתו האופיינית • חומצת הגרעין ביחד עם הקופסית נקראים נוקלאוקפסיד • תפקיד הקופסית: • שומר על החומר התורשתי מפני השפעות הרסניות של הסביבה • תפקיד בתהליכי התקשרות וחדירה לתא המאכסן

10. המעטפת (Envelope) • נגיפים רבים מכילים מעטפת העוטפת את הנוקלאוקפסיד • המעטפת בנויה משכבה שומנית כפולה (lipid bilayer) ומחלבונים • החלק השומני של המעטפת בא מממברנת התא המאכסן • המעטפת מעורבת בהתקשרות וחדירת הנגיף לתא המודבק: • חלק מחלבוני המעטפת משמשים כאתר קישור לקולטנים מיוחדים שעל פני התא המודבק • חלבונים מסוג אחר מאפשרים את חדירת הנגיף לתא המודבק ע'' איחוי המעטפת עם ממברנת התא (חלבוני איחוי= fusion protein)

11. נגיפים עטופים- נגיפים ערומים • נגיפים העטופים במעטפת נקראים נגיפים עטופים (enveloped virus) herpes virus, rubella, influenza, HIV ← • נגיפים חסרי מעטפת נקראים נגיפים ערומים (naked virus) adenovirus ← • הנגיפים העטופיםיותר רגישים לממסים אורגניים (אתר, כלורופורם) או לדטרגנטים (סבון) מאשר הנגיפים הערומים

12. החלבוניםהנגיפיים • חלבוני המבנה: חלבונים המרכיבים את הקופסית והמעטפת • חלבונים הלא מבניים: המאפשרים את קישור הנגיף אל התא המודבק, את חדירתו לתוך התא או את השחרור מן התא • יש בנגיפים רביםאנזימים המשתתפים בתהליך ההתרבות של הנגיף בתא המאכסן: • אנזימים אחראים לשכפול חומצת הגרעין הנגיפית • אנזימים אחראים לתעתוקה לרנ"א שליח נגיפי • אנזימים אחראים לתרגומו של רנ"א לחלבוני הנגיף

13. ניתן לחלק את מחזור ההתרבות של הוירוסים לחמישה שלבים 1) ספיחהשל הנגיף לשטח של התא המאכסן (adsorption) 2) חדירהשל הנגיף לתא והשלת הקופסית: (penetration and uncoating) = חדירתהנוקלאוקפסידוהשלת הקופסית במהלך החדירה או אחריה נגיפים עטופים: חדירתהנוקלאוקפסיד ללא מעטפת 3) סינתזה של מרכיבי הנגיף מורכבת משני שלבים: - שכפול הגנום הנגיפי - התבטאות הגנום: תעתוק וסינתזה של חלבונים (synthesis) 4) הבשלה:הרכבת הוויריונים מהגנום והחלבונים (maturation) 5) שחרורהצאצאים של הנגיף מתא המאכסן (release) הצאצאים נקראים הוויריונים(virions)

14. דנייא מחזור החיים של נגיף דנ''א דו-גדילי קופסית חדירה לתא השלת הקופםית שעתוק שכפול רנייא תרגום דנייא הרכבת הוויריונים חלבונים שחרור מן התא

15. ספיחה • המגע הראשון של נגיף עם התא המאכסן מתרחש כאשר הנגיף נקשר למולקולה שעל פני הקרום של התא המאכסן (קולטן=receptor) • לנגיפים יש אתרי קישור לקולטנים ספציפיים על פני הקרום של התא המאכסן

16. חדירה • לאחר ההתקשרות לתא ה'נבחר', הנגיף חייב לחצות את קרום התא • קיימים שני מנגנוני חדירת נגיף אנימלי לתא: • אנדוציטוזה (endocytosis) ← הנגיף 'נבלע' לתוך התא ←נגיפים ערומים ועטופים • איחוי המעטפת של הנגיף לבין עם קרום התא ((fusion ←נגיפים עטופים בלבד

17. אנדוציטוזה(endocytosis) • התקשרות הנגיף לקולטן על פני שטח התא • ממברנת התא יוצרת גומה והנגיף נכנס לשם • הגומה מצפה את הנגיף ומתקפלת פנימה לתוך התא • הגומה המצופה (coated pit) ניתק מן הממברנה ויוצר שלפוחית (vesicle) • השלפוחית משחררת את הנוקלאוקפסיד בתוך התא

18. איחוי(fusion) • המעטפת של הנגיף מתאחה עם ממברנת התא המותקף (באזרת חלבוני איחו) • חלבוני המעטפת נשארים בממברנה התאית והנוקליאוקפסיד משתחרר ישירות לתוך התא מעטפת הנגיף ממברנת התא

19. סינתזה של מרכיבי הנגיף • לאחר שהנגיף השיל את הקופסית החלבונית שלו בתוך התא, מתחיל שלב הסינתזה של מרכיבי הנגיף: • שכפול הגנום הנגיפי • שעתוק הגנים הנגיפיים וסינתזה של חלבוני הנגיף

20. סינתזה של מרכיבי הנגיף • שכפול הגנום הנגיפי ותעתוקו לרנייא שליח יכולים להתרחש בגרעין או בציטופלזמה התא המאכסן ≠ הסינתזה של חלבוני הנגיף מתקיימת תמיד בציטופלזמה(בריבוזומים של התא) • אצלרוב נגיפי-הדנ"א: - שכפול הדנ"א ותעתוקו לרנייא בגרעין על ידי האנזימים התאים - סינתזהשל הקופסית בציטופלזמה על ידי אנזימים התאים - החלבונים חוזרים לגרעין ומתחברים עם הדנ"א החדש ליצירת וויריונים • אצלרוב נגיפי-הרנ"א: -שכפול הדנ"א ותעתוקו לרנייא בציטופלזמה על ידי האנזימים הנגיפיים - סינתזהשל הקופסית בציטופלזמה על ידי אנזימים התאים

21. ה”כלל המרכזי” יכול להשתנות מעט • בנגיפי הרנייא הרנ”א מסוגל לשכפל את עצמו

22. שכפול ה-RNA m-RNA חלקיקי הנגיף RNA ויראלי עיכוב פעולת הגרעין + ריבוזומים עיכוב סינתזת ה-RNA עיכוב סינתזת ה-DNA   t-RNA חלבוניהנגיף m-RNA  הרס התא מחזור ההתרבות של וירוס רנייא חד גדילי רביית הנגיף בתא

23. הרכבת ושחרור הוויריונים • הגנום והחלבונים מצטרפים בגרעין או בציטופלזמה התא ונוצרים הוויריונים • הוויריונים נודדים לעבר ממברנת תא המאכסן ומשתחררים ממנה אל מחוץ לתא • יש הבדלים ניכרים בין הנגיפים הערומים לבין הנגיפים העטופים

24. הרכבת ושחרור הנגיפים הערומים • שני שלבים ביצירת הוויריונים: - הרכבה של הקופסית מן החלבונים הבודדים - צירוף חומצת הגרעין הנגיפית לקופסית • התא נמס ונהרס כתוצאה מהתרבות הנגיף והוויריונים שנוצרו בו פורצים החוצה ומדביקים תאים חדשים (cell lysis) • התאיכולה להתפרק מיד עם סיום ההרכבה או אחרי תקופה ארוכה שבה מצטברים הוויריונים • שחרורם של הנגיפים הערומים מלווה ברוב המקרים בהרס התא המודבק

25. הרכבת ושחרור הנגיפים העטופים • גם שני שלבים ביצירת הוויריונים: - הרכבה של הקופסית מן החלבונים הבודדים - צירוף חומצת הגרעין הנגיפית לקופסית • וויריונים רוכשים את המעטפת שלהם במהלך השחרור מן התא: הם מתעטפים בממרנת התא • הוויריונים מופרשים מן התא בשיטת ההנצה (budding) • שחרורם של הנגיפים העטופים לא מלווה ברוב המקרים בהרס התא המודבק

26. Budding (הנצה)

27. דרכי נשימה עור עור עיניים דרכי חדירת הנגיפים מההורה לצאצא דרכי העיכול דרכי המין איך אנחנו נדבקים ??

28. מחלות ויראליות • שפעת (flu) • חזרת (mumps) • כלבת (rabies) • חצבת (measles) • אדמת (rubella) • אבעבועות רוח (chicken pox) • שיתוק ילדים (פוליו) • הרפס (herpes) • צהבת ויראלית (viral hepatitis) • איידס (AIDS)

29. האם יש דרך להתמודד עם זהום נגיפי? • אי אפשר לטפל בנגיפים באמצעות אנטיביוטיקה (יעילה רק כנגד חיידקים) • אבל למערכת החיסונית של הגוף יש הגנות טבעיות רבות כנגד הזיהומים הנגיפיים:- ציטוקינים ואינטרפרון :חומרים מופרשים ע'' התאים הנגועים כדי להגביר את התגובה החיסונית כנגד הנגיפים - לימפוציטים מסוג  T +++: מזהים תאים נגועים בנגיפים ומחסלים אותם - לימפוציטים מסוג  B : מייצרים נוגדנים ספציפיים הנקשרים אל הנגיפים ומנטרלים את פעולתם התפקיד העיקרי שלהם= למנוע הדבקה נוספת באותו נגיף

30. מניעה • מניעה +++= תרכיבי חיסון ←מבוססים על מתן נגיף חי-מוחלש או נגיף מומת ← גורמים ליצירת נוגדנים שיגנו על האורגניזם בפני הנגיף האלים • חצבת, חזרת ואדמת: חיסון משולב • דלקת כבדA ודלקת כבד B • שפעת • שיתוק ילדים (Polio)

31. ריפוי • אין הרבה תרופות אנטי-וירליות (קשה לפגוע בנגיף בלי להזיק לתא המאכסן) • Interferon-HCV • acyclovir-HSV • Ribavirin- RSV, HCV • AZT,ddI, d4T, ddC-HIV

32. HIV הנגיף חסר חיסוני אנושי

33. HIV: מבנה • מורכב ממעטפת חיצונית הנתרמת על ידי תא המאכסן • בעל קופסית חלבונית • רטרווירוס= בעל חומר תורשתי רנ”א אשר משתכפל על ידי יצירת דנ”א מתווך

34. מהו רטרווירוס? • סוג של נגיף האוגר מידע גנטי בצורת רנ"א במקום דנ"א • כאשר הנגיף חודר אל תא מטרה הוא משחרר את הרנ"א שלו יחד עם אנזים (רוורס טרנסקריפטאז) • אחר כך הוא יוצר דנ"א תוך שימוש ברנ"א הנגיפי כתבנית • הדנ"א נגיפי משתלב בתוך הדנ"א של תא המטרה: כל פעם שהתא מתחלק נוצר עותק חדש של דנ"א נגיפי המשולב בו יחד עם הגנים שלו • אחרי תקופה מסוימת הדנ"א הנגיפי נעשה מופעל: יצור של רנ"א וחלבונים כדי ליצור חלקיקי נגיף חדשים • הנגיפים משוחררים מן התא הנגוע, פולשים לתאים אחרים ועלולים להרוס אותם

35. ה”כלל המרכזי” יכול להשתנות מעט שעתוק הפוך ( ע'' רברס טרנסקריפטאז) : ברטרוירוסים כדוגמת ה- HIV מסתבר שקיים מעבר מרנ”א לדנ”א

36. מחזור החיים של HIV 1. חדירה של הוירוס אל התא 2 הזרקת RNA ושינויו באמצעות האנזים ריברס טרנסקריפטז ל- DNA 3. השתלבות ה-DNAהוירלי ב- DNA של התא. 5. ייצור וירוסים חדשים 4. ייצור RNA וסינתזה של חלבוני וירוס

37. ספיחה וחדירה • וירוס הא"דס (HIV) תוקף התאים המכילים את הקולטן החלבוני הנקרא CD4 • הקולטן הזה נמצא על פני לימפוציטים מסוג 4T (=סוג של תאי דם לבנים) • חלבון מסוים בשם gp120 שעל פני הנגיף נקשר באופן ספציפי לקולטן CD4 • רוב התאים, שאינם בעלי קולטן CD4, לא יידבקו בנגיף האיידס

38. HIV Cell entry

39. הנגיף חסר חיסוני אנושי • הורס תאי דם לבנים=לימפוציטים מסוג T4 • גורם לתסמונת חסר חיסוני נרכש = א"דס(AIDS= acquired immunodeficiency syndrome) ולמחלות נוספות הנובעות מהפגיעה במערכת החיסון • יש שני נגיפים המחוללים א"דס :HIV1 and HIV2

40. תפקודי הלימפוציטים מסוג T4 • נקראים לימפוציטים מסייעים (Helper T cells) • מפעילים תאים מעורבים בחיסול המיקרואורגניזמים: • לימפוציטים מסוג B : המייצרים נוגדנים • לימפוציטים מסוג :T8 לימפוציטים ציטוטוקסיים (cytotoxic T cells) • מכיוון שהנגיף הורס תאיים T4 הוא מחליש את מערכת החיסונית

41. הלימפוציטים מסוג T4 • ספירת הלימפוציטים מסוג T4 של אדם בריא עומדת על 800 עד 1300 תאים למיקרוליטר • אחרי ההידבקות בנגיף, ספירה זו עלולה לרדת כדי 40-50 אחוזים במשך החודשים הראשונים • אחרי 6 חודשים יש ירידה יותר איטית של מספר תאי T4 • אחרי זמן מסוים ספירה זו מתחילה לרדת במהירות רבה • התסמונת חסר חיסוני נרכש מתפתחת כאשר ספירת הלימפוציטים מסוג T4 יורדת מתחת ל-200 תאים למיקרוליטר

42. הידבקות בזיהום • צריך מגע עם נוזלי הגוף המכילים תאים נגועים או חלקיקי נגיף: • דם • זרע • הפרשות מהנרתיק • נוזל מוח • שדרה וחלב דם • הנגיף נמצא גם בדמעות וברוק אבל בריכוז נמוך

43. הנגיף מועבר בדרכים הבאות: • יחסי-מין (נרתיקי, בפי הטבעת או אורלי) • זריקה או עירוישל דם נגוע • עירוי דם • שימוש משותף במחטים • דקירת מקרית של מחט מזוהמת ב HIV • הזרקת סמים במחט משותף • העברת מאם נגועה לתינוק • לפני הלידה דרך השליה • במהלך הלידה • דרך חלב האם • לפני 1985 חולי המופיליה רבים בעולם קיבלו מוצרי דם מזוהמים ב-HIV ≠מאז כל תחומות הדם נבדקות כדי לוודא שאין בהן HIV

44. תחילת מחלת ה-AIDS • מקובל להגדיר את תחילת מחלת ה-AIDS ב: • ספירה של LT4 מתחת ל- 200/µl • או בהתפתחות של זיהומים אופורטוניסטים (ע"י אורגניזמים שאינם גורמים למחלות אצל אנשים בעלי מערכת חיסונית תקינה) • סרטנים עשויים להתפתח גם כן kaposi sarcoma, non hodgkin lymphoma))

45. זיהומים נלווים אופייניים לתחילת הא"דס • חולי א"דס לא מתים מההשפעות הישירות של ה-HIV ≠המוות נגרם ע"י המחלות או הסרטנים הנלווים • זיהומים נלווים אופייניים לתחילת הא"דס: • פטרת: גידול יתר של פטרייה candidaבפה, בנרתיק או בוושט – יכול להופיע כזיהום הראשון • דלקת ריאות הנגרמת ע"י הטפילPneumocystiscarinii (סיבת המוות השכיחה ביותר אצל חולי איידס לפני שיפור הטיפול בדלקת הריאות ומניעתו( • דלקתבמוח נגרמת ע"י הטפיל Toxoplasma gondii • שחפת (tuberculosis) שכיחה וקטלנית בקרב חולי א"דס • שלשוליםחריפים נגרמים ע"י הטפיל Cryptosporidium • זיהום חוזר ברשתית העיניים ע"י הנגיףCytomegalovirus היכול לגרום לעיוורון

46. גידולים סרטנים אופייניים לתחילת הא"דס • kaposi sarcoma : סרטן של כלי הדם בעיקר אלה של העור מופיע ככתם ורוד, אדום או סגול שאינו כואב על פני העור • non hodgkin lymphoma: סרטן שמקורו במערכת הלימפה שמתפשט בכל הגוף קשרי לימפה מוגדלים בצוואר,במפשעה או באזור אחר • סרטן של צוואר הרחם יכול להתפתח אצל נשים

47. אבחנה • בדיקת ELISA מאפשרת לגלות נוגדנים נגד HIV בדגימת דם שלושה חודשים אחרי ההידבקות • בדיקת Antigen P24 מאפשרת לגלות את הנגיף בשבועות הראשונים אחרי ההידבקות • משמשת היום בבדיקה של תרומות דם המיועדות לעירוי

48. השוואה בין וירוסים לחיידקים * ההתרבות מתקיימת אך ורך בתוך תא חי (תא מאכסן- תא פונדקאי)

49. השוואה בין וירוסים לחיידקים (המשך)

50. שאלות לדוגמה קורס עולם הנגיפים 1.הנגיפים משתייכים ל: • א. אאוקריוטים • ב. פרוקריוטים • ג. מיקרואורגניזמים • ד. אף אחת מהתשובות איננה נכונה 2. תהליך התעתוק והתרגום הנפוץ בעולם החי: • א.חלבון ----->רנ"א--->דנ"א • ב. דנ"א ----->רנ"א--->חלבון • ג. רנ:א ----->דנ"א--->רנ"א---->חלבון • ד. רנ"א ----->דנ"א--->חלבון