В траве сидел … клещ
В 30-е годы началось активное освоение Дальнего Востока. К сожалению, в этом районе наблюдалось сезонное заболевание, признаки которого (внезапное начало и тяжелое течение болезни, высокая смертность и симптомы поражения мозга) не были похожи на известные ранее инфекции. Благодаря самоотверженному труду советских исследователей было проведено несколько экспедиций на Дальний Восток, в результате которых удалось установить переносчика заболевания — иксодового клеща, а также выявить возбудителя — вирус клещевого энцефалита.
Ниже описана последовательность событий, приводящая к передаче вируса клещами.
- Поиск хозяина. Клещи используют специальные органы, например, орган Галлера, расположенный на передней паре ног (А). Сигнал от чувствительного органа поступает в центральный ганглий (B).
- Прикрепление к телу хозяина. Чтобы внедриться в кожу, клещи используют специальные приспособления ротового аппарата — гипостомы (C) и хелицеры (D). Дыхание клеща осуществляется через трахеи (E).
- Переработка в организме паразита всасываемой крови.
Эритроциты хозяина лизируются в кишечнике (F) клеща, при этом гемоглобин поглощается эндосомами пищеварительных клеток. Излишки гема и старые клетки кишечника выводятся из организма через анальное отверстие (G). Накопление всасываемой крови происходит за счёт выведения излишней жидкости из кишечника в гемолимфу (H), после чего жидкость передается обратно в организм хозяина либо через слюнные железы (I), либо через коксальные железы (K), либо через мальпигиевы сосуды (M) (путь выведения зависит от вида клеща). Гем транспортируется через кишечник в гемолимфу, где связывается с вителлогенином. Вителлогенин транспортируется в яичники (N). Данный белок требуется для созревания ооцитов клеща.
- Размножение вирусов в организме клеща. Вирусы накапливаются в слюнных железах и яичниках.
- Трансмиссивная передача вирусов хозяину-прокормителю при кровососании.
- Трансовариальная передача следующему поколению клещей при откладке яиц.
Вопрос 1. Отметьте на рисунке все органы клеща, помеченные в тексте латинскими буквами (их может быть избыточное количество). (10 баллов)
Вопрос 2. К какому классу по Балтимору относится этот вирус? Почему вы сделали такой вывод? На рисунке представлен жизненный цикл вируса. (4 балла)
Тип вируса: 4 (3,4) (2 балла)
Объяснение: нет стадии ДНК, так как не видно проникновения в ядро (1 балл), положительная РНК, так как сразу идет трансляция (1 балл)
Вопрос 3. Лекарства против вируса клещевого энцефалита на данный момент не существует, и единственная эффективная мера борьбы с этой болезнью — вакцинация. Ученые из НГУ решили проверить препарат, который должен остановить развитие вируса клещевого энцефалита (ВКЭ).
Контроль А. Контрольную группу мышей заражали обычным ВКЭ. Сначала у них повышалась температура и появлялась слабость, после этого наступало улучшение, за которым следовали моторные нарушения.
Эксперимент Б. Мышей заражали ВКЭ. При появлении первых симптомов мышам добавляли в пищу разработанный препарат. Наблюдали длительное улучшение без ухудшения состояния.
Эксперимент В. Мышей заражали ВКЭ. Препарат вводили при проявлении моторных нарушений. Заболеваний вылечить не удавалось.
Предположите, механизм действия препарата, объясните результаты экспериментов Б и В.
Механизм: Ингибирует репликацию РНК. Или Ингибирует размножение вируса. (2 балла)
Эксперимент Б: Вирус перестает размножаться и иммунная система с ним справляется (1 балл)
Эксперимент В: Вирус уже попал в ЦНС (1 балл), препарат, видимо, не проникает через ГЭБ (1 балл).
Вопрос 4. Самые распространенные методы диагностики вирусных инфекций — это тесты на антитела класса IgM (короткоживущие, обеспечивают агглютинацию) и антитела класса IgG (длительноживущие). Заполните таблицу с ожидаемыми результатами анализов при заражении ВКЭ (контроль А из вопроса 3) и при введении препарата (эксперимент Б). (9 баллов)
Вопрос 5. В другой лаборатории исследовали развитие иммунного ответа при заражении ВКЭ.
Эксперимент Г. При заражении линии мышей с низкой активностью макрофагов повышение температуры и слабость наступали позже, но потом все этапы болезни проходили таким же образом.
Эксперимент Д. При заражении обычных мышей, модифицированным вирусом (в его капсиде отсутствовал белок, связывающий гепаринсульфат), не наблюдалось наступления даже первых симптомов. Предположите на основании всех экспериментов, что происходит при развитии заболевания в контроле А, объясните результаты экспериментов Г и Д. (5 баллов)
Контроль А: Вирус проникает в макрофаги, размножается, вызывается воспалительная реакция, проникновение вируса в ЦНС (3 балла)
Эксперимент Г: Вирус должен взаимодействовать с макрофагами в своем цикле развития. (1 балл)
Эксперимент Д: Взаимодействие макрофага с ВКЭ происходит через гепаринсульфат. (1 балл)
Вопрос 6. Две студентки — Маша и Даша, вечером при осмотре обнаружили у себя присосавшихся клещей. Наутро они отнесли своих клещей в лабораторию, где проходили практику, выделили нуклеиновую кислоту и поставили ПЦР. В итоге они получили отрицательный результат. Они обрадовались, однако, внимательный аспирант Петр указал им на ошибку. Оказывается, для диагностики ВКЭ требовалось сделать еще один шаг. Какой и почему?
Подружки исправили свою ошибку и получили корректный результат ПЦР (Ct – цикл начала экспоненциального роста количества ДНК в пробирке). Также они на всякий случай сдали анализ на наличие у себя антител. Поясните, какая из студенток имеет шанс заболеть и почему? (7 баллов)
Обратная транскрипция (1 балл), так как вирус имеет РНК-геном (1 балл), а ПЦР может идти только с матрицы ДНК (1 балл).
Заболеет ли Маша? Нет, у нее клещ не заражен ВКЭ (2 балла)
Заболеет ли Даша? Нет, у нее есть антитела (болела ранее или делала прививку) (2 балла)