VİRÜS KONAK İLİŞKİLERİ
advertisement
VİRÜS-KONAK İLİŞKİLERİ Prof.Dr.Ömer POYRAZ VİRÜS-KONAK İLİŞKİLERİ • • • • • • • • • Virüslerin yaşamlarını ve çoğalmalarını tek başlarına sürdürebilecekleri metabolik aktiviteleri bulunmamaktadır. Bu yüzden yaşamaları ve çoğalmaları için mutlak surette canlı hücrelere ihtiyaçları bulunur. Bu canlı hücreler insan, hayvan, bitki ve bakteri hücreleri olabilmektedir. Konak hücre hangi hücre olursa olsun, virüslerin hücre içerisindeki çoğalma mekanizmaları aynıdır. Hücre dışındaki virüsler adeta cansız, inert partiküller halindedirler. Virüs hücreyi enfekte ettiği zaman, yani hücre içerisine girdiği zaman bu hücrenin bütün fonksiyonlarını kendi üremeleri lehinde kullanarak, adeta hücreyi esir alırlar. Enfekte hücre virüsün ihtiyacı olan her türlü maddeyi ve enerjiyi virüse temin eder. Bir virüsün konak hücreye girmesi ve hücre içinde çoğalması sonucunda, kendine benzer oluşan yeni virüslere progeni adı verilir. Bir konak hücreye bir virüs girdiği zaman, bu hücre içerisinde replikasyon yoluyla yaklaşık 105-106 adet progeni oluşur. Virüs-Konak Hücre İlişkileri Virüs-konak hücre ilişkileri başlıca 2 grupta incelenir. 1 - Üretken İlişki (Produktif İlişki) 2 - Üretken Olmayan İlişki (Non produktif İlişki) Üretken İlişki • Üretken ilişkide virüs konak hücreye girerek kendine benzer yeni virüsler (progeni) sentez eder ve hücrede bazı patolojik değişikliklere (sitopatik etki) neden olurlar. • Bu ilişkiye permissive ilişki adı da verilir. • Konak hücreye ise permissive hücre adı verilir. Üretken Olmayan İlişki • Üretken olmayan ilişkide progeni yapımı gerçekleşmez. • Bazı hücrelerde virüsün hücreye tutunması ve adsorbsiyonu için gerekli reseptörler yoksa virüs için o hücre üretken değildir. • Bu özelliğe non permissive özellik adı da verilir. • Bu tür hücreye ise non permissive hücre denir Abortif İlişki • Bazı virüsler hücre içine girmelerine, hatta viral nükleik asit ve protein sentezlemesine rağmen tüm virüs partikülü (progeni) oluşamaz. • Örneğin adenovirüsler maymun hücrelerini enfekte eder, viral nükleik asit sentezi çekirdekte meydana gelir. • Sentez edilen mRNA'lar sitoplazmaya taşınarak viral protein sentezini gerçekleştirir. • Ancak viral proteinler tekrar çekirdeğe taşınıp tüm virüs partikülü oluşmadığı için replikasyon tamamlanamaz. • Bu yüzden infeksiyoz progeni yapımı gerçekleşemez. • Bu tür üretken olmayan ilişkiye ise abortif enfeksiyon adı verilir. Onkojenik Transformasyon • Onkojenik yeteneği olan bazı DNA virüsleri in vitro olarak hücre kültürlerinde onkojenik transformasyon adı verilen bazı değişikliklere neden olurlar. • Onkojenik transformasyonda virüs hücre içine girer. • Viral DNA hücre kromozomuna entegre hale gelir ve bazı erken viral genomlar kodlanır. • Virüse özgül kodlanan iki antijen transforme hücrelerde saptanır. • Bunlardan birincisi genellikle hücre çekirdeğinde lokalize olan Tümör antijeni (T antijeni) , diğeri de hücre membranında yer alan tümöre özgül transplantasyon antijenidir. Transforme olan hücrelerde birtakım yapısal değişiklikler ortaya çıkar. 1 - Transforme hücrelerde temas inhibisyonu kaybolur. Buna bağlı olarak hücreler kalın tabaka yapacak şekilde üst üste ürerler. 2 - Hücre morfolojisinde değişiklik oluşur. Örneğin fibroblastik hücre transformasyona uğrayınca epitelyal morfoloji kazanır. 3 - Transforme hücrelerin katı yüzeylere tutunma yetenekleri azalır. VİRAL REPLİKASYON • Virüslerin hücre içinde oluşturduğu çoğalma mekanizmasına replikasyon adı verilir. • Replikasyon mekanizması DNA ve RNA virüslerinde farklıdır. • Aynı gruptaki değişik virüs cinsleri ve türleri arasında da önemli farklılıklar bulunmaktadır. • Burada ayrıntıya girilmeksizin DNA ve RNA virüslerindeki replikasyon olayı genel olarak verilmektedir. Viral Replikasyon Aşamaları 1 – Adsorbsiyon 2 – Penetrasyon 3 – Kapsidin soyulması 4 – Biyosentez 5 – Olgun virüs partiküllerinin oluşumu 6 – Viral partiküllerin hücreden çıkışı Adsorbsiyon • Viral enfeksiyonlarda ilk basamak, virüsün hücre yüzeyindeki virüse uygun reseptörlerle etkileşime girmesidir. • Yani hücre yüzeyine tutunması ya da yapışması olayıdır. • Hücre yüzeyindeki reseptör molekülleri farklı özelliktedirler. • Bu yüzden her virüsün ilişkiye gireceği reseptörler farklı moleküllerden oluşmaktadır. • Hücre yüzeyinde virüse özgül reseptörlerin varlığı ya da yokluğu, virüsün hücre tropizmini, yani hücrelere olan ilgisini etkilemektedir. • Bir hücre yüzeyinde o virüse uygun reseptör bulunmazsa, virüs bu hücreyi enfekte edemez. • Bu yüzden her virüs, her hücrede enfeksiyon yapamamaktadır. • Örnek : Poliovirus'lar merkezi sinir sistemine yerleşerek çocuk felci olarak adlandırılan hastalığı oluştururken, Rotavirus'lar sindirim sistemine yerleşerek gastrointestinal hastalıklar oluşturur. Adsorbsiyon Mekanizmasının Şematik Görünümü Penetrasyon • Hücre yüzeyine tutunan virüs partiküllerinin hücreyi delerek, hücre içine girdiği dönemdir. • Penetrasyon aşaması farklı virüslerde farklı şekillerde oluşmaktadır. Zarfsız Virüslerde Penetrasyon • Zarfsız virüsler hücre içerisine viropeksis adı verilen fagositoza benzer bir mekanizmayla girerler. • Hücre yüzeyine tutunan virüs, hücre membranının vakuol oluşturmasıyla hücre içerisine doğru yutulurlar. Zarflı Virüslerde Penetrasyon • Zarflı virüsler hücre içerisine füzyon adı verilen mekanizma ile girerler. • Hücre yüzeyine adsorbe olan virüsün zarfı ile hücre membranı arasında bir kaynaşma oluşur. • Bu kaynaşma yerinde meydana gelen açıklıktan, virüsün nukleokapsit kısmı zarf dışarıda kalacak şekilde direkt olarak sitoplazmaya girer. Bazı Virüslerde Penetrasyon • Bazı virüsler hücre duvarına adsorbe olduktan sonra, konak hücre enzimleri tarafından kapsitleri yüzeyde parçalanır. • Bu durumda serbest hale geçen viral nukleik asit, direkt olarak sitoplazmaya geçer. • Bazı virüsler ise doğrudan penetrasyon adı verilen bir mekanizmayla, direkt olarak hücre membranını delerek hücre içerisine girerler. Kapsidin Soyulması • Viral nükleik asit biyosentez yerine taşınmadan önce viral genomun kapsid proteinlerinden arınması gerekir. • Hücre içerisine giren virüsün kapsid kısmı hücre sitoplazması içindeki proteolitik enzimler tarafından parçalanır. • Virüs nukleik asidi sitoplazmada tamamen serbest hale geçer. • Bu döneme eklips dönemi adı da verilir. • Bu dönemde virüsün enfeksiyon yapma özelliği ortadan kalkar. Biyosentez Viral nukleik asit kapsit kısmından ayrılıp serbest hale geçtikten sonra biyosentez dönemi başlar. • Bu dönem virüs gruplarına, cinslerine ve türlerine göre önemli ayrılıklar gösterir. • Viral ürünlerin sentezi ve viral nükleik asit replikasyonunun stratejisi , virüsün nükleik asit cinsine, nükleik asit yapısına ve virion içi enzim içeriğine bağlıdır. • Biyosentez • Genellikle RNA virüsleri hücre sitoplazmasında, DNA virüsleri ise hücre çekirdeğinde replike olmak üzere organize olmuştur. • Ancak RNA virüslerinden Orthomyxovirüsler, bazı Paramyxoviruslar ve Retrovirusların replikasyonlarının bir bölümü hücre çekirdeğinde gerçekleşir. • DNA virüslerinde poxvirus grubu dışındaki bütün virüsler hücre çekirdeğinde replike olurlar. • Poxviruslar ise virion içi enzim içermeleri ve sentez ettikleri replikatif enzimler nedeniyle sitoplazmada replike olurlar. • DNA virüslerinin hücre çekirdeğinde replike olmalarının nedeni viral DNA'nın kalıp olarak kullanılıp, erken mRNA sentezi için hücresel DNA'ya bağımlı RNA polimerazı kullanmalarıdır. Biyosentez Aşamaları • Biyosentez aşamasında değişik yapıtaşları sentezlenmektedir. Bu yapıtaşları şunlardır • • • • • Erken mRNA sentezi Erken protein sentezi Geç mRNA sentezi Geç protein sentezi Viral nükleik asit sentezi Erken mRNA Sentezi • Viral replikasyon sırasında nükleik asit sentezi başlamadan önce sentez edilen bütün mRNA'lar erken mRNA olarak adlandırılırlar. Erken Protein Sentezi • Viral replikasyon sırasında nükleik asit sentezi başlamadan önce sentez edilen proteinler erken protein olarak adlandırılır. • Erken proteinler genellikle virüsün yapısına girmeyen, viral nükleik asit sentezinde rol oynayan proteinlerdir. Geç mRNA Sentezi • Viral nükleik asit sentezi başladıktan sonra sentez edilen bütün mRNA 'lar geç mRNA olarak adlandırılır. Geç Protein Sentezi • Viral nükleik asit sentezi başladıktan sonra sentez edilen bütün proteinler geç protein olarak adlandırılır. • Geç proteinler virionun yapısına giren proteinlerdir. Viral Nükleik Asit Sentezi • DNA ve RNA virüslerinin nükleik asit transkripsiyonu ve replikasyonu, virüslerin genom yapısı, gen transkripsiyon şekli ve virion enzimi içeriğine göre farklılıklar gösterir. • Viral nükleik asit sentezi iki grup altında incelenir. 1 – DNA virüslerinde biyosentez 2 – RNA virüslerinde biyosentez DNA Virüslerinde Biyosentez • DNA virüslerinde biyosentez iki grup altında incelenir 1 – Hücre nukleusunda çoğalma 2 – Sitoplazmada çoğalma Hücre Nukleusunda Çoğalma • Sitoplazmada serbest hale geçen viral nukleik asit çekirdek içerisine yerleşir. • Nukleusa yerleşen virüs konak hücrenin RNA polimeraz enzimini kullanarak viral DNA kalıbının mRNA kopyalarını oluşturur. • Oluşan bu mRNA'lar sitoplazmaya geçerek viral proteinlerin yapımını başlatır. • Bu proteinler tekrar nukleusa girerek yeni mRNA'ların yapımını uyarırlar. • Bunu takiben viral DNA polimeraz enzimleri nukleusa girerek viral DNA replikasyonunu başlatırlar. • Oluşan bu yeni DNA'lar nükleotidler halinde paketlenerek oluşan boş kapsidlerin içerisine yerleşirler. • Bu sayede viral partiküller meydana gelmiş olur. Hücre Sitoplazmasında Çoğalma • • • • • Poxviruslar hücreye girdikten sonra önce vakuol içerisine alınırlar. Bu vakuol içerisinde zarfları erir. Kapsidlerinden de ayrılan virüsler sitoplazmada serbest hale geçerler. Bu virüsler diğer DNA virüslerinin aksine RNA polimeraz enzimleri vardır. Bu enzim aracılığı ile çoğalmanın erken döneminde viral DNA'lar kopyalanır. Ayrıca oluşan mRNA aracılığı ile DNA kopyalanmasında rol oynayan enzimler ve viral proteinlerin sentezi gerçekleşir. Geç dönemde oluşan yeni genomlar viral proteinlerle birleşerek yeni viryonları oluşturur. RNA Virüslerinde Biyosentez • RNA virüslerinde ise nukleik asit replikasyonu tamamen sitoplazma içinde meydana gelir. • Virüs nukleik asidi sitoplazma içinde bir taraftan kendi kopyasını çıkarırken, diğer taraftan virüsün yapı taşlarını oluşturmak üzere hücrenin tüm faaliyetlerini durdurup, nukleik asit ve virüs komponentleri sentezini başlatır. • RNA virüslerinde biyosentez aşaması 3 grup altında incelenir • Pozitif polariteli virüslerde biyosentez • Negatif polariteli virüslerde biyosentez • Retrovirüslerde biyosentez Pozitif Polariteli RNA Virüslerinde Biyosentez • Sitoplazmada serbest hale gelen viral RNA ilk basamakta mRNA görevi yaparak sitoplazmadaki ribozomlara bağlanır. • Ribozomlar tarafından okunan bu RNA büyük bir polipeptid haline dönüşür. • Bunun ardından daha küçük protein parçacıklarına ayrışır. • Bu proteinlerden birisi RNA'ya bağımlı RNA polimeraz olup viral RNA'nın replikasyonunda rol oynar. • Oluşan bu viral RNA'lar yeterli düzeye ulaşınca boş kapsidlerin içerisine girerek tam viriyonları oluştururlar. Negatif Polariteli RNA Virüslerinde Biyosentez • Negatif polariteli virüslerin RNA'ları tek başlarına enfektif değildirler. • Bunlar konak hücre içinde mRNA görevini yapamazlar. • Taşıdıkları RNA polimeraz enzimleri aracılığı ile negatif polariteli RNA'nın pozitif kopyasını oluşturur. • Oluşan bu pozitif RNA'lar mRNA görevi yaparak viral replikasyonu başlatır. Retrovirüslerde Biyosentez • Bu virüslerde diğer RNA virüslerinde bulunmayan RNA'ya bağımlı DNA polimeraz enzimi içerirler. • Bu enzime aynı zamanda revers transkriptaz enzimi adı verilir. • Bu enzim sayesinde hücre içerisinde serbest hale geçen virüsün RNA'sının DNA kopyası çıkarılır. • Oluşan bu DNA konak hücre nükleusuna taşınarak konağın DNA'sı içerisine entegre olur. • Daha sonra bu DNA'nın transkripsiyonu ile hem viral proteinleri kodlayacak olan mRNA'lar, hem de yeni viryonları oluşturacak olan genomik RNA'lar sentezlenir. Olgun Virüs Partiküllerinin Oluşması • Hücre içerisinde ayrı ayrı oluşan viral yapıların birleşerek, tam virüs partiküllerinin meydana geldiği dönemdir. • DNA virüslerinde sitoplazmada sentez edilen viral kapsomerler nukleus içerisine taşınarak, çekirdek içerisinde nukleokapsitler oluşur. • RNA virüslerinde ise viral nukleokapsitlerin oluşumu tamamen sitoplazma içerisinde gerçekleşir. • Olgunlaşma sırasında önce kapsomerler birleşerek içi boş kapsitler meydana gelir. • Daha sonra replike olan viral nukleik asitler bu boş kapsitler içerisine girerek tam bir nukleokapsit oluşumunu sağlarlar. Olgunlaşan Viral Partiküllerin Hücreden Çıkışı • Hücre içerisinde olgunlaşan, yani nukleokapsit haline gelen virüs partikülleri, hücre içerisinde belirli bir sayıya ulaştığında hücreden çıkmaya başlarlar. • Virüslerin içinde bulundukları hücreden dışarıya çıkmaları iki grup alytında incelenir. • Zarflı virüslerin hücreden çıkışı • Zarfsız virüslerin hücreden çıkışı Zarfsız Virüslerin Hücreden Çıkışı • Hücre içerisinde bol miktarda üremeye bağlı olarak, virüsler hücre çeperine baskı yapıp çeperi eriterek veya parçalayarak hücre dışına çıkarlar. Zarflı Virüslerin Hücreden Çıkışı • • • • • • • • • Zarflı virüsler ise tomurcuklanma ile, içinde bulundukları hücreden ayrılırlar. Sitoplazmada olgunlaşan virüs partikülleri hücre membranından zarflanıp dışarıya doğru tomurcuklanarak hücre dışına atılırlar. Hücre membranı virüsün dışarı çıkacağı bölgede yapısal değişikliğe uğrarlar. Bu bölgede viral nukleokapsit membran yüzeyini gittikçe artan bir şekilde kabarıklaştırır. Daha sonra stoplazmik membran virüs yüzeyine adeta sarılır. Bu şekilde virüs zarflı hale geldikten sonra tomurcuklanan kısım hücreden koparak ayrılır. Nukleusta olgunlaşan zarflı virüs partikülleri ise nukleus membranından tomurcuklanmak suretiyle zarflı virüs haline dönüşürler. Zarflı hale gelen virüsler sitoplazmada birikmeye başlarlar. Sitoplazmada biriken zarflı virüsler ise enfekte hücre membranına baskı yaparak, membranın parçalanması ve hücrenin otoliz olması ile hücreden atılırlar. Zarflı Virüslerin Hücreden Çıkışı Viral Replikasyonun Genel Şeması Virüslerde Enfeksiyon Döngüsü Viral Üreme Aşamaları • Viral üreme aşamalarının saptanmasında hücre kültürlerinden yararlanılır. • Hücre kültürlerine sayılı miktarda virüs ekimi yapılarak virüs üremesinin durumu aşama aşama gözlenebilir. • Hücre sayısı bilinen hücre kültürü üzerine, yine sayısı bilinen virüs ekilir. • Genellikle hücre sayısının 10 katı kadar virüs ekilir. • Enfeksiyonun belirli dönemlerinde hem hücre içi, hem de hücre dışı enfeksiyoz virüs ölçümü yapılır. • Virüs ekiminden bir süre sonra adsorbe olmayan virüsler , hücrelerin yıkanması suretiyle ortamdan uzaklaştırılır. Viral Üreme Aşamaları • İnfeksiyondan kısa süre sonra hücreleri infekte eden virüs adedinden daha az virüs saptanır. • Çünkü adsorbe ve penetre olan virüsün kapsidi ve zarfı soyularak enfeksiyoz olmayan bir nitelik kazanmıştır. • Bu yüzden başlangıçta bir süre hücre kültüründe sabit miktarda çok az virüs saptanır. • Bu suskun döneme eklips dönemi adı verilir. • Eklips dönemi hücre içinde ilk virüs saptanması ile son bulur. • Enfeksiyonun başlangıcından, ilk hücre dışı virüsün saptanmasına kadar geçen döneme latent dönem adı verilir. • Latent dönem sonunda viral sentez tamamlanmış ve ortama virüs salınımı başlamış olur. Viral Üreme Aşamaları • Eklips ve latent dönemleri her virüs için farklıdır. • Genellikle küçük RNA virüsleri için bu dönemler 3-5 saat gibi kısa sürelidir. • DNA virüslerinin replikasyonunun daha karmaşık olması nedeniyle eklips ve latent dönemi daha uzun olup yaklaşık 7-12 saattir. • Bazı onkojenik virüsler ise üredikkleri hücrelerde daha uzun eklips ve latent dönem gösterirler. Virüslerin Hücre Kültürlerinde Oluşturduğu Patolojik Değişiklikler 1 – Sitopatik etki oluşumu 2 – İnklüzyon cisimciği oluşumu Sitopatik Etki Oluşumu • Virüslerin hücre kültürlerinde üremeleri sonucunda hücrelerde oluşturdukları patolojik değişikliklere sitopatik etki adı verilir. • Kısaca CPE olarak gösterilir. • Hücrelerde meydana gelen CPE çeşitli faktörlere bağlı olarak gelişir. • Bunlar hücre metabolizmasının yavaşlaması, virüsün hücrede çoğalması veya viral ürünlerin toksik etkilerine bağlı olarak gelişir. • Litik virüsler içinde üredikleri hücreleri öldürürler. • Virüs ile enfekte olan hücrelerde virüs üremesine bağlı olarak hücrelerin morfolojik yapılarının bozulması, balonlaşması, bulundukları yüzeyden hücre kültürü sıvısına dökülmesi, nekrozlaşması ve erimesi gibi görüntülere sitopatik etki adı verilir. • Bu etkiyi oluşturan virüse de sitopatojenik virüs adıverilir. • Sitopatik etki ışık mikroskounda gözlemlenebilir. • Sitopatik etkinin tabiatı ve gelişim hızı bu işi gerçekleştiren virüse özgüldür. Virüslerin hücre kültürlerinde oluşturdukları sitopatik etkileri 4 ana grupta toplamak mümkündür. 1 2 3 4 – Piknozis - Agregasyon – Sinsitya – Minimal etki Piknozis • Piknotik hücre oluşumu anlamına gelir. • Bu tür sitopatik etki virüs üretmesine ve viral ürünlerin hücrede birikerek toksik etki yapmasına bağlı olarak gelişir. • Hücrelerin yuvarlaklaşması, sitoplazmanın daralması, çekirdeğin dens bir hal alarak ışık geçirgenliğinin azalması, katı yüzeye tutunma özelliklerinin kaybolması ile karakterizedir. Agregasyon • Virüs çoğalması ve özellikle bazı viral ürünlerin sitoplazmik membran üzerindeki toksik etkileri nedeniyle oluşur. • Hücrelerin yuvarlaşması ve salkımlar oluşturacak şekilde bir araya toplanmasıyla karakterizedir. Sinsitya • Bazı virüslerde özellikle zarflı virüslerde yüzey peplomerleri füzyon (iki yüzeyi kaynaştırma) özelliği taşır. • Bu glikoprotein yardımı ile virüsler hücreler arasında sitoplazmik köprülerin oluşumunu sağlarlar. • Bu sitoplazmik köprülere sinsitya adı verilir. • Solunum sinsityal virüs enfeksiyonunda birbirine sitoplazmik köprü ile bağlanan hücreler arasında bir süre sonra kaynaşma yani füzyon oluşur. • Bir çok hücrenin aynı şekilde sinsitya oluşturması ve kaynaşması sonucunda çok çekirdekli dev hücreler (polikaryosit) oluşur. Minimal Etki • Bazı virüsler bazı hücre tiplerinde çoğalmalarına rağmen hücrede herhangi bir toksik etki meydana gelmez. • Bunlar genellikle zarflı virüslerdir ve hücre membranından tomurcuklanma ile olgunlaşırlar. • Böylece belirgin bir sitopatik etkinin saptanamadığı duruma minimal etki adı verilir. • Minimal etki yapan virüslerin hücre kültürlerinde üreyip üremediğini anlamak için hemadsorbsiyon veya viral interferens deneyleri yapılır. Minimal Etki • Hemadsorbsiyon testi hemaglutinin taşıyan zarflı virüsler için uygulanır. • Bu testte ortama eklenen eritrositler viral hemaglutininlerin etkisiyle, içerisinde virüs bulunan hücrelerin yüzeyinde küme oluştururlar. • Viral interferens testinde ise virüsün bir hücrede üremesi ve hücre membranının yapısını değiştirmesi nedeniyle diğer bir virüsün hücre içine girip sitopatik etki oluşturmaması esasına dayanır. • Bu etkiyi ortaya çıkarabilmek için hücre kültürü ortamına CPE yaptığı kesin olarak bilinen bir virüs ekilir. • Bu ekilen ikinci virüs hücre kültüründe CPE yapmazsa viral interferens olduğu anlaşılır. • Yani hücrelerin daha önceden virüs ile enfekte olduğunu gösterir. İnklüzyon Cisimciği Oluşumu • Bazı virüslerin hücrelerde üremesi sırasında, hücre içerisinde inklüzyon cisimciği adı verilen yapılar oluşur. • Oluşan inklüzyon cisimciklerini direkt olarak hücre kültüründe görmek mümkün değildir. • Bu yüzden hücrelerin sitolojik yöntemlerle boyanmaları gerekir. • Bu sayede inklüzyon cisimcikleri ışık mikroskobunda görülürler. • İnklüzyon cisimcikleri nükleusta, sitoplazmada ya da her ikisinde birden oluşabilir. • Asidofilik ya da bazofilik yapıda boyanabilir. • İnklüzyon cisimcikleri viral ürünlerin sentezlendiği ve biriktiği bölgelerdir. İnklüzyon Cisimcikleri Virüsün Konak Hücrede Oluşturduğu Hasarın Mekanizması • Virüslerin konak hücrede oluşturduğu hasar mekanizması 2 grup altında incelenir. 1 – Litik virüslerin oluşturduğu hasar 2 – Litik olmayan virüslerin oluşturduğu hasar Litik Virüslerin Oluşturduğu Hasar Mekanizması • Litik virüsler hücre içerisinde ürediklerinde konak hücreler üzerine öldürücü etki yaparlar. • Bu etki mekanizması şu şekilde ortaya çıkmaktadır. • Hücresel nükleik asit sentezinin durdurulması • Hücresel protein sentezinin durdurulması • Viral proteinlerin sitopatik etkileri Hücresel Protein Sentezinin Durdurulması • Bir çok litik virüs hücresel protein sentezini durduran yapıları şifrelerler. • Hücresel protein sentezinin durdurulmasında kullanılan mekanizmalar değişkenlik göstermekte olup tam olarak aydınlatılamamıştır. • Bu etkinin viral mRNA moleküllerinin hücreye ait ribozomal alt ünitelere bağlanması ve ribozomların yapısını bozmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Hücresel Nükleik Asit Sentezinin Durdurulması • Bazı virüsler hücresel mRNA transkripsiyonunu azaltır. • Buna bağlı olarak hücresel DNA sentezi engellenir. • DNA sentezinin engellenmesi protein sentezi inhibisyonunun doğal bir sonucudur. Viral Proteinlerin Sitopatik Etkileri • Replikasyon siklusunun geç fazında infekte hücrelerde çok fazla miktarda değişik viral elementler birikir. • Bunlardan bazıları, özellikle de bazı kapsid proteinleri hücreler üzerine toksiktir. • Buna ilaveten plazma membranına sokulan viral proteinler hücre füzyonuna neden olabilirler. • Veya immün yanıta iyi bir hedef teşkil ederler. • Viral proteinlerin plazma membranına sokulması, membran geçirgenliğinde değişikliklere sebep olmakta ve ozmotik bütünlüğünn yitirilmesi, hücrenin şişmesi ve ölümle sonuçlanan bir süreci başlatır. Litik Olmayan Virüslerin Oluşturduğu Hasar Mekanizması • Litik olmayan virüsler içinde üredikleri konak hücreleri öldürmezler. • Bu virüsler litik virüslerin tam tersine, enfekte hücrenin viriyonları ürettiği ve saldığı, ancak genel hücresel mekanizmanın çok az etkilendiği persistan bir enfeksiyon oluşturur. • Persistan enfeksiyonlarda enfekte hücreler üremeye ve bölünmeye devam ederler. • Viriyonları bu şekilde üreten ve salan hücreler, kültür ortamında uzun süre üremeye ve bölünmeye devam etmesine rağmen, en sonunda hücrenin ölümüne neden olan ilerleyici değişiklikleri de gösterirler. Hücrenin Virüse Karşı Yanıtı Viral İmmünite • Virüsler zorunlu hücre içi paraziti olmaları nedeniyle konağın çeşitli hücrelerinde çoğalırlar. • Hücre içi viral çoğalma belirli bir düzeye ulaştığında hastalık semptomları ortaya çıkar. • Bu çoğalma sonucunda çeşitli viral antijenlere karşı konağın özgül olmayan cevabı ve özgül olan cevabı ortaya çıkar. • Ancak virüslerin hücreleri enfekte etmesi sonucu mutlaka akut enfeksiyon olmayabilir. • Kronik enfeksiyon, latent enfeksiyon ve yavaş enfeksiyonlar oluşabilir. • Enfeksiyon cinsi ne olursa olsun konağın virüse karşı immün cevabı ortaya çıkar. Hücrenin Virüse Karşı Yanıtı Viral İmmünite • Akut viral enfeksiyonlarda konağın immün cevabı etken virüsü tamamen konaktan temizlerken, bazen hayat boyu kalıcı bağışıklık bırakır. • Latent enfeksiyonda immün cevaba rağmen virüsler bazı hücrelerde hayat boyu kalır ve zaman zaman reaktive olur. • Reaktivasyonun kontrol edilebilmesi de konağın mevcut immün cevabı ile de başarılabilir. • Bütün bunların yanısıra konağın immün cevabı, korumadan ziyade konağın aleyhine çalışarak patolojide rol oynayabilir. • Viral enfeksiyonlar sırasında oluşan immün yanıt, virüslerin konak hücredeki yayılma şekillerine bağlıdır. Hücresel Düzeyde Virüsler 3 Tip Yayılım Gösterirler 1 - Hücre Dışı Yayılım (tip 1) : Hücrede replike olan virüsler hücre dışına çıkarak yeni duyarlı hücreleri enfekte ederler. Influenza ve Adenovirüs’ler bu tür yayılıma örnektir. 2 - Hücre İçi Yayılım (tip 2) : Virüs hücreler arasında sitoplazmik köprüler oluşturarak desmozomlar aracılığı ile hücreden hücreye geçerler. Bu nedenle hücreden dışarı çıkıp hücre dışı yayılım göstermezler. Herpes simplex virüs bu tip yayılıma örnektir. 3 - Nüklear Yayılım : Bu tür yayılım yapan virüslerin genomları ya hücre içinde latent kalır veya hücre kromozomuna integre olur. Mayoz bölünme ile viral genom parental hücreden progeny hücreye taşınır. Bu tür ilişkide virüsün hücre içindeki varlığı, hücre yüzeyindeki bazı viral antijenlerin belirmesiyle tanımlanır. Retrovirüs’ler bu tür yayılıma örnektir. İnterferens • Bir virüsün bir hücreyi enfekte ettikten sonra, ikinci bir virüsün bu hücreyi enfekte etmesini engellemesi olayına interferens adı verilir. İnterferens iki farklı mekanizmayla oluşabilmektedir 1 - Hücre içine giren virüs, içinde bulunduğu hücrenin yüzeyini değiştirerek, virüsün hücreye tutunmasını sağlayan virüse özgül reseptörleri bloke eder. Aynı zamanda hücre metabolizmasını bozarak elverişsiz bir ortam oluşturur. Bu sayede diğer virüsler, içinde virüs bulunan hücreye tutunamaz ve hücre içerisine giremezler. Hücre içerisine girseler bile üreme imkanı bulamazlar. 2 - Hücre içerisine giren ilk virüs, içinde bulunduğu hücreden interferon salgılanmasını sağlar. Bu da virüslerin hücre içerisine girmesine engel olur. Otointerferens • İnterferens olayı aynı tür virüsler arasında olabildiği gibi, farklı virüsler arasında da olabilmektedir. • Bazı durumlarda virüsler kendisinden replike olarak oluşan virüsleri de interfere edebilmektedirler. • Bu olaya otointerferens adı verilmektedir. • Bunun yanında inaktif bir virüs dahi, canlı bir virüsle olabilecek ikinci enfeksiyonları engelleyebilmektedir İnterferon • İnterferon başta viral enfeksiyonlara olmak üzere, diğer bazı etkenlere karşı hücrenin yanıtı olarak sentezlenen düşük molekül ağırlıklı antiviral proteinlerdir. • Genellikle virüs ile enfekte hücreler tarafından sentezlenerek hücre dışına salınırlar. • Bu sayede hücreler arası sıvıya ulaşan interferon enfekte olmamış sağlam hücrelere ulaşarak, hücrenin virüse özgül reseptörlerine bağlanmakta, bu sayede virüsün hücre yüzeyine tutunarak hücre içine girmesini engellemektedir. İnterferon • İnterferonlar protein yapısında olup genellikle ısıya ve asitlere karşı dirençlidirler. • 56oC'de 30 dakika süreyle bozulmadan kalabilirler. İnterferon canlı organizmada oluşabildiği gibi hücre kültürlerinde de oluşabilmektedir. • İnterferonlar türe özgüldürler. • Yani hangi tür canlıdan elde edilirse, ancak o tür canlılarda koruyucu olurlar. • Bununla birlikte birbirine yakın türler arasında da koruyucu olabilmektedir. • İnaktif virüslerin de interferon oluşumuna yol açma yetenekleri bulunmaktadır. • En iyi interferon oluşumuna yol açan etkenler, çift iplikcikli RNA virüsleridir. • İnterferon virüsler dışında bazı etkenlerin hücreyi enfekte etmesi ile de salgılanabilmektedir. İnterferon Oluşturan Diğer Etkenler 1 - Hücre içi enfeksiyon yapan bazı mikroorganizmalar Örnek: Mikobakteriler, protozoonlar. 2 - İmmun sistemi uyaran maddeler. Örnek: Mitojenler, endotoksinler, phytohemaglütininler. 3 - Bazı antibiyotikler. Örnek : Kanamycin, Siklohekzimid. 4 - Düşük molekül ağırlıklı sentetik maddeler. Örnek : Filoronlar ve akridin boyaları. İnterferon Tipleri 1 - Alfa İnterferon : Virüslerin etkisiyle lökositler tarafından salgılanan interferonlardır. 2 - Beta İnterferon : Virüslerin etkisiyle fibroblastik hücreler tarafından salgılanırlar. 3 - Gama İnterferon : Mitojen ve antijenlerin etkisiyle T lenfositleri tarafından salgılanırlar. İnterferonların Fonksiyonları İnterferonların organizma üzerine etkileri 3 grup altında incelenir. 1 - Antiviral etki 2 - Hücre proliferasyonu üzerine etki 3 - İmmün yanıtın düzenlenmesi üzerine etki Antiviral Etki • Virüs ile enfekte hücreden salınan interferon, enfekte olmamış hücrelerin yüzeyinde bulunan interferon reseptörlerine bağlanırlar. • Bağlandıkları hücrelerde yeni bir antiviral protein sentezine yol açarlar. • Oluşan bu antiviral proteinler ya viral mRNA'ların parçalanmasına veya viral proteinlerin oluşumunun inhibisyonuna yol açarlar. • Buna bağlı olarak da virüsler yeni hücreleri enfekte edemedikleri için, viral replikasyon gittikçe azalarak bir süre sonra tamamen sonlanır. Hücre Proliferasyonu Üzerine Etkisi • İnterferonların hücre proliferasyonu üzerine bloke edici etkileri bulunmaktadır. • Kanser oluşumunda sınırsız ve kontrolsüz bir hücre çoğalması söz konusu olduğu için, bu özellikleri nedeniyle anti tümöral etkileri bulunmaktadır. • Yani bir dereceye kadar tümörlerin gelişimine engel olabilmektedirler. İmmün Yanıtın Düzenlenmesi Üzerine Etkisi • İnterferonun immun sistem üzerinde düzenleyici fonksiyonları da bulunmaktadır. • İmmun sistemin oluşumunda rol alan hücreler hem interferon yapma, hem de interferondan etkilenme yeteneğine sahiptirler. • İnterferonlar hücresel immüniteyi aktive ve stimüle ederek hedef hücrenin tanınmasını sağlarlar. • Bu sayede viral enfeksiyonların sonlandırılmasına yardım ederler. • Hücresel immün yanıt güçlenerek, hedefi tanıyarak yok eder. Viral Enfeksiyonlarda İnterferon Salgılanması • Viral enfeksiyonlar sırasında genellikle ilk enfekte olan hücreler Beta interferon salgılayan epitelyal veya fibroblastik hücrelerdir. • Eğer viral çoğalmayı Beta interferonlar sonlandıramazlarsa virüsler kan ve lenf dolaşımına karışarak tüm vücuda yayılırlar. • Bu durumda virüs Alfa interferon sentezleyici mononukleer hücreleri uyarırlar. • Bu uyarı için virüsün hücreleri istila etmesine gerek yoktur. • İnterferon düzenli olarak kan dolaşımına verilir. • Gama interferonlar ise enfeksiyonun daha geç döneminde salgılanırlar. Viral Enfeksiyonlarda İnterferon Salgılanması • Son yıllarda moleküler teknikler kullanılarak interferon genlerinin klonlanmasıyla, hücrelerden bol miktarda interferon elde edilmesi mümkün olmuştur. • Bu sayede günümüzde ticari olarak interferonlar piyasada mevcut bulunmakta olup, çeşitli viral hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. • İnterferonlar parenteral uygulanmakta olup kullanım sırasında bazı yan etkiler ortaya çıkabilmektedir. • Bu yan etkiler ateş, zayıflama, enjeksiyon yerinde kızarıklık, halsizlik ve iştahsızlıktır. Viral Enfeksiyonlarda İnterferon Salgılanması • Doğal enfeksiyonlar sırasında organizmada viral replikasyonla birlikte interferon düzeyi de artmaya başlar. • Virüse karşı antikor oluşmaya başlayınca, interferon yapımı da azalarak minimum düzeye iner. • Konakta yavaş bir şekilde replike olan, hücrelerdeki protein sentezini geç dönemde bloke eden virüsler daha bol interferon oluştururlar. • Oluşan interferonların organizmadaki viral enfeksiyonu tamamen ortadan kaldırmaya gücü yetmez. • Ancak enfeksiyonu sınırlayarak yayılmasını engeller. Viral Hastalıklardan Korunmada Doğal Bariyerler • Epitelyum bir çok viral enfeksiyona karşı en iyi korunma sistemidir. • Epitelyal enfeksiyonların oluşması, epitelde meydana gelen hasar veya yara sonucunda virüsün organizmaya yayılmasıyla olur. • Virüslerin organizmaya girmesi göz, burun, ağız, ürogenital yol, gastrointestinal yol iledir. • Bu giriş yolları virüslere karşı göz yaşı, mukus, silier epitelyum, mide asidi ve safra tuzları ile korunur. • Bir çok virüs gözyaşı asiditesine dayanamaz. • Mukus salgıda bulunan ve özgül olmayan mekanizma ile virüsün hücreye yapışmasına mani olan inhibitörler mevcuttur. • Silier epitelyum ise küçük partiküllerin alt solunum yoluna inmesi için tek yönlü hareketlerine devam eder. • Mide asiditesi ve safra tuzları bir çok zarflı virüsün mide bariyerini aşarak epitele erişmesini engeller. • Organizmanın ısısı ve ateş yüselmesi virüs replikasyonunu sınırlayan diğer bir faktördür. Viral enfeksiyonlarda konakta oluşan bağışıklık mekanizmaları 2 grupta toplanır. 1 – Humoral bağışıklık mekanizmaları 2 – Hücresel bağışıklık mekanizmaları Humoral Bağışıklık Mekanizmaları Humoral bağışıklık mekanizmaları 3 grup altında toplanır. 1 – Antikorlar aracılığı ile nötralizasyon 2 – Kompleman aracılığı ile nötralizasyon 3 - Opsonizasyon Antikorlar Aracılığı İle Nötralizasyon Organizmada viral enfeksiyonlara karşı oluşan IgG, IgM ve IgA antikorları virüslerin enfeksiyon yapma yeteneklerini nötralize ederler. Kompleman Aracılığı ile Nötralizasyon • Kompleman antijen antikor kompleksine bağlanarak bu kompleksin erimesine yol açan bir sistemdir. • Komplemanla birleşmiş olan virüsler fagosit hücreler tarafından daha kolay fagosite edilirler. • Ayrıca virüsleri eritici etki gösterirler. • Kompleman aracılığı ile oluşan nötralizasyonda komplemanı bağlayan IgG antikorları rol oynar. Opsonizasyon Hücre dışı virüslerin IgG ile, kompleman ile veya her ikisi ile birleşmeleri durumunda makrofajlar ve polimorfonükleer lökositler tarafından daha kolay fagosite edilmeleri durumuna opsonizasyon denir. Hücresel Bağışıklık Mekanizmaları • Organizmada bulunan B ve T lenfositleri aracılığı ile oluşan bağışıklık mekanizmasıdır.
