Цитопатический эффект
Цитопатический эффект (сокращенно CPE ) относится к структурным изменениям в клетках-хозяевах, вызванным вирусной инвазией. Инфицирующий вирус вызывает лизис клетки-хозяина или когда клетка умирает без лизиса из-за неспособности к репликации. [ 1 ] Если вирус вызывает эти морфологические изменения в клетке-хозяине, его называют цитопатогенным. [ 2 ] Общие примеры CPE включают округление инфицированной клетки, слияние с соседними клетками с образованием синцития и появление ядерных или цитоплазматических телец включения . [ 3 ]
CPE и другие изменения в морфологии клеток — это лишь некоторые из многих эффектов цитоцидных вирусов. Когда цитоцидный вирус заражает пермиссивную клетку, вирусы убивают клетку-хозяина посредством изменений в морфологии клетки, физиологии клетки и последующих биосинтетических событиях. Эти изменения необходимы для эффективной репликации вируса, но за счет клетки-хозяина. [ 3 ]
Диагностика
[ редактировать ]ЦПЭ являются важными аспектами вирусной инфекции в диагностике. Многие ЦПЭ можно увидеть в незафиксированных неокрашенных клетках под малым увеличением оптического микроскопа с опущенным конденсором и частично закрытой ирисовой диафрагмой. Однако в случае некоторых CPE, а именно телец включения, клетки необходимо фиксировать и окрашивать, а затем просматривать под световой микроскопией. [ 2 ] CPE некоторых вирусов являются характерными и поэтому могут быть важным инструментом для вирусологов при диагностике инфицированного животного или человека. [ 3 ] Скорость появления CPE также является важной характеристикой, которую вирусологи могут использовать для определения типа вируса. Если ЦПЭ появляется через 4–5 дней in vitro при низкой множественности заражения, то вирус считают медленным. Если ЦПЭ появляется через 1–2 дня in vitro при низкой множественности заражения, то вирус считается быстрым. Прививки всегда происходят при низкой множественности заражения, поскольку при высокой множественности заражения все CPE возникают быстро. [ 2 ]
Обычно первым признаком вирусных инфекций является округление клеток. Тельца включения часто затем появляются в клеточном ядре и/или цитоплазме клетки-хозяина. Тельца включения можно сначала идентифицировать с помощью световой микроскопии в мазках крови пациента или окрашенных срезах инфицированных тканей. Однако для полной характеристики их состава электронной микроскопии необходимо проведение . Тельца включения могут представлять собой либо скопление побочных продуктов репликации вируса, либо измененные органеллы или структуры клетки-хозяина. [ 3 ]
Некоторые вирусные инфекции вызывают странное ЦПЭ — образование синцития . Синцитии представляют собой крупные цитоплазматические массы, содержащие множество ядер. Обычно они образуются в результате слияния инфицированных клеток. Этот механизм полезен для вируса, поскольку позволяет вирусу распространяться от инфицированных клеток к неинфицированным. [ 3 ]
Вирусные инфекции могут иметь клинически значимые фенотипические CPE. Например, для вируса гепатита С (ВГС) стеатоз печени настолько характерен для вируса, что его можно использовать для определения генотипа , генетического состава вируса. У пациентов с генотипом 3 ВГС значительно чаще развивается стеатоз печени , чем у пациентов с генотипом 1. [ 4 ] Кроме того, CPE могут использоваться во время исследований для определения эффективности нового лекарства. Был разработан анализ, который проверяет CPE вируса денге с целью оценки жизнеспособности клеток. [ 5 ]
Из-за специфичности CPE к клетке-хозяину исследователи также могут использовать их для проверки любых несоответствий в эксперименте. На многие вирусные инфекции разные штаммы клеток-хозяев могут иметь характерный ответ. В настоящее время в исследовательском сообществе существует множество опасений по поводу достоверности и чистоты клеточных штаммов. Загрязнение возросло внутри лабораторий и между ними. CPE можно использовать для проверки чистоты определенной клеточной линии. Например, HeLa CCL-2 — это распространенная клеточная линия, используемая в самых разных областях исследований. Для проверки чистоты клеток HeLa наблюдали CPE, возникающие после инокуляции вирусом Коксаки B3 . Эти CPE включали морфологические изменения и уровень заболеваемости клеток. Карсон и др. определили, что несоответствие обусловлено гетерогенной природой коммерческих клеток HeLa по сравнению с гомогенной природой клеток HeLa, которые размножались в лаборатории на протяжении нескольких поколений. [ 6 ]
Распространенные типы
[ редактировать ]Полное разрушение
[ редактировать ]Полное разрушение монослоя клетки-хозяина является наиболее тяжелым типом ХПЭ. Чтобы наблюдать за этим процессом, клетки высевают на поверхность стекла и формируют слитный монослой клетки-хозяина. Затем заносится вирусная инфекция. Все клетки монослоя быстро сжимаются, уплотняются в процессе, известном как пикноз , и отделяются от стекла в течение трех дней. Эта форма CPE обычно наблюдается при энтеровирусах . [ 2 ]
Итоговое разрушение
[ редактировать ]Субтотальное разрушение монослоя клетки-хозяина менее серьезное, чем полное разрушение. Подобно полному разрушению, этот CPE наблюдается путем посева слитного монослоя клетки-хозяина на стеклянную поверхность с последующим введением вирусной инфекции. Для субтотального разрушения характерно отслоение некоторых, но не всех клеток монослоя. Обычно наблюдается при некоторых тогавирусах , некоторых пикорнавирусах и некоторых типах парамиксовирусов . [ 2 ]
Очаговая дегенерация
[ редактировать ]Очаговая дегенерация вызывает локализованную атаку монослоя клетки-хозяина. Хотя этот тип CPE может в конечном итоге поразить всю ткань, начальные стадии и распространение происходят в локализованных вирусных центрах, известных как очаги. Очаговая дегенерация обусловлена прямым переносом вируса от клетки к клетке, а не диффузией через внеклеточную среду. Этот другой способ передачи отличает его от тотального и субтотального разрушения и вызывает характерные локализованные эффекты. Первоначально клетки-хозяева становятся увеличенными, округлыми и преломляющими. В конце концов клетки-хозяева отделяются от поверхности. Распространение вируса происходит концентрически, так что оторвавшиеся клетки окружены увеличенными округлыми клетками, окруженными здоровой тканью. Этот тип ЦПЭ характерен для герпесвирусов и поксвирусов . [ 2 ]
Отек и комкование
[ редактировать ]Набухание и слипание — это CPE, при котором клетки-хозяева значительно набухают. После увеличения клетки объединяются в кластеры. Со временем клетки становятся настолько большими, что отделяются. Этот тип ЦПЭ характерен для аденовирусов . [ 2 ]
Пенистая дегенерация
[ редактировать ]Пенистая дегенерация также известна как вакуолизация. Это связано с образованием крупных и/или многочисленных цитоплазматических вакуолей. Этот тип CPE можно наблюдать только при фиксации и окрашивании задействованных клеток-хозяев. Пенистая дегенерация характерна для некоторых ретровирусов , парамиксовирусов и флавивирусов . [ 2 ]
Синцитий
[ редактировать ]Синцитий также известен как слияние клеток и образование поликарионов. При этом CPE плазматические мембраны четырех или более клеток-хозяев сливаются и образуют увеличенную клетку, по крайней мере, с четырьмя ядрами. Хотя крупные слияния клеток иногда видны и без окрашивания, этот тип CPE обычно выявляется после фиксации и окрашивания клеток-хозяев. Для вирусов герпеса характерно слияние клеток, а также другие формы CPE. Некоторые парамиксовирусы можно идентифицировать по образованию слияния клеток, поскольку они продуцируют исключительно этот CPE. [ 2 ]
Тела включения
[ редактировать ]Тельца включения – нерастворимые аномальные структуры внутри ядер или цитоплазмы клеток – можно увидеть только при окрашивании, поскольку они указывают на области измененного окрашивания в клетках-хозяевах. Обычно они указывают на области клетки-хозяина, где синтезируется вирусный белок или нуклеиновая кислота или где вирионы собираются . Кроме того, в некоторых случаях тельца включения присутствуют без активного вируса и указывают на участки вирусного рубцевания. Тельца включения различаются в зависимости от штамма вируса. Они могут быть одиночными или множественными, маленькими или большими, круглыми или неправильной формы. Они также могут быть внутриядерными или интрацитоплазматическими, эозинофильными или базофильными . [ 2 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Цитопатический эффект (ЦПЭ)» . Британская энциклопедия . Проверено 19 ноября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Сучман, Эрика; Блэр, Кэрол. «Цитопатические эффекты вирусных протоколов» . Микробная библиотека ASM . Американское общество микробиологии. Архивировано из оригинала 2 июня 2012 года . Проверено 20 ноября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Барон, Сэмюэл (1996). «Влияние на клетки». Медицинская микробиология (4-е изд.). Техас: Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне. ISBN 9780963117212 . ПМИД 21413282 . Проверено 19 ноября 2014 г.
- ^ Руббиа-Брандт, Лаура; Бриллианты, Рафаэль; Абид, Карим; Джостра, Эмилиано; Плохо, Пьер-Жан; Мента, Жиль; Спар, Лоран; Зарский, Жан-Пьер; Бориш, Беттина; Аденге, Антуан; Негр, Франческо (2000). «Стеатоз гепатоцитов является цитопатическим эффектом генотипа 3 вируса гепатита С» . Журнал гепатологии . 33 (1): 106–115. дои : 10.1016/S0168-8278(00)80166-X . ПМИД 10905593 .
- ^ Маккормик, Кевин; Лю, Шуфэн; Джейкобс, Яна; Маркес, Эрнесто; Слуис-Кремер, Николас; Ван, Тяньи (2012). «Разработка надежного высокопроизводительного скринингового анализа на основе цитопатического эффекта для выявления новых ингибиторов вируса денге» . Антимикробные средства и химиотерапия . 56 (6): 3399–3401. дои : 10.1128/AAC.06425-11 . ПМК 3370735 . ПМИД 22391547 .
- ^ Карсон, Стивен; Пирруччелло, Самуэль (2013). «Гетерогенность клеток HeLa и цитопатический эффект вируса Коксаки B3: значение для межлабораторной воспроизводимости результатов». Журнал медицинской вирусологии . 85 (4): 677–683. дои : 10.1002/jmv.23528 . ПМИД 23408555 . S2CID 11280469 .