Культур клеток

Животных

Индикация вирусов по следующим феноменам

Отставание в развитии,

гибель, изменение

оболочек эмбриона, РГА

ЦПД, образование бляшек, РИФ, РГадс, интерференция

Заболевание, гибель,

гистологические изменения

в тканях, включения

Титрование выделенного вируса; выбор рабочей дозы .

Титр вируса - максимальное разведение вируссодержащего материала, в котором еще наблюдается ожидаемый эффект (ЦПД, РГА, гибель животного).

Идентификация выделенного вируса в реакциях нейтрализации, РТГадс, РСК, подавление бляшкообразования и др. с диагностическими сыворотками. Вид (тип) вируса определяется по нейтрализации специфического эффекта вируса соответствующей иммунной сыворотокой.

Примечание: титрование и идентификация вируса проводится с использованием одного и того же феномена.

Культивирование вирусов

Вирусологические методы исследования широко применяются в медицине для диагностики множества инфекционных и некоторых онкологических заболеваний, имеющих вирусную природу.

Вирусологические методы исследования используются также с целью идентификации , изучения их биологии и способности воздействовать на клетки животных и человека, что в дальнейшем помогает понимать патогенез вирусных заболеваний и правильно выбирать методы их лечения. Кроме установления этиологии заболевания и мониторинга эффективности терапии, вирусологические методы исследования имеют большое значение в определении и проведении противоэпидемических мероприятий.

Прямые методы исследования в вирусологии

Прямые вирусологические методы исследования позволяют обнаружить вирус, вирусную нуклеиновую кислоту или вирусный антиген непосредственно в клиническом материале и являются, таким образом, наиболее быстрыми (экспресс-методы – до 24 ч). Данные методы менее информативны и требуют лабораторного подтверждения непрямыми методами диагностики в связи с нередким получением ложноотрицательных или ложноположительных результатов. К прямым относятся следующие методы исследования:

• электронная микроскопия с окрашиванием вирусов методом негативного контрастирования (позволяет определить наличие вируса и его концентрацию в материале при условии, что в 1 мл содержится не менее 105 вирусных частиц);
• иммунная электронная микроскопия, основанная на взаимодействии специфических антител с вирусами с образованием комплексов, которые легче обнаруживаются при негативном контрастировании, нежели вирусы отдельно;
• твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА) с использованием меченных ферментами антител, которые связываются с антигенами, образуя комплексы, выявляемые при добавлении субстрата для использованного фермента;
• реакция иммунофлюоресценции (РИФ) – прямая или непрямая – основана на применении антител, связанных с флюоресцентным красителем;
• радиоиммунный анализ (РИА) основан на использовании меченных радиоизотопами антител и гамма-счётчиков;
• цитологические методы основаны на микроскопическом исследовании окрашенных мазков, биоптатов, материалов аутопсии;
• молекулярные методы – молекулярная гибридизация нуклеиновых кислот и полимеразная цепная реакция (первая основана на выявлении комплементарных нитей нуклеиновых кислот с помощью метки, вторая – на принципе репликации вирусспецифической последовательности ДНК в три этапа).

Существует три варианта молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот – точечная гибридизация, блот-гибридизация (используется для диагностики ВИЧ инфекции) и гибридизация in situ (непосредственно в инфицированных клетках). ПЦР (полимеразная цепная реакция) на сегодняшний день всё шире применяется в мониторинге и диагностике вирусных инфекций в связи с высокой чувствительностью и специфичностью данного метода.

Непрямые вирусологические методы исследования

Данные методы основаны на выделении и идентификации вируса. Это более трудоёмкие и длительные методики, однако, более точные. Материалом для таких исследований может быть содержимое везикул, соскобы (при ветряной оспе, герпетическом поражении кожи и слизистых оболочек), носоглоточный смыв (при респираторных инфекциях), кровь и ликвор (при арбовирусных инфекциях), фекалии (при энтеровирусных инфекциях), смывы (при кори, краснухе и др.). В связи с тем, что вирусы способны размножаться только в живых клетках, культивирование вируса осуществляют в культуре ткани, курином эмбрионе или в организме животного (хомяка, белой мыши, собаки, кошки, некоторых видов обезьян). Индикацию вируса проводят по цитопатическому действию, в реакции гемадсорбции, по цветной пробе, по результатам реакции торможения гемагглютинации, по изменениям или их отсутствию в куриных эмбрионах или культурах ткани, по выживаемости чувствительных животных.

Серологические методы диагностики, применяемые в вирусологии

Под серологической подразумеваются вирусологические методы исследования, основанные на реакции антиген-антитело. При этом чаще всего используются парные сыворотки крови, которые берутся с интервалом в несколько недель. При нарастании титра антител в 4 и более раз реакция считается положительной. Для определения типоспецифичности вирусов применяется реакция вируснейтрализации, с целью определения группоспецифичности – реакция связывания комплемента. Также широко применяются реакции пассивной гемагглютинации, торможения гемагглютинации, обратной пассивной гемагглютинации, РИФ и различные варианты иммуноферментного анализа.

Сравнительно недавно в ходе генно-инженерных исследований разработана методика получения моноклональных антител. Узкая специфичность моноклонов преодолевается применением нескольких моноклональных антител к разным вирусным детерминантам. Это повысило чувствительность и специфичность вирусологических методов исследования с определением вирусных антигенов. В настоящее время создано множество различных тест-систем для иммунологической диагностики вирусных инфекций.

Лабораторная диагностика вирусных инфекций

Этиологическая диагностика вирусных заболеваний проводится вирусологическим, вирусоскопическим, серологическим и молекулярно-генетическим методами . Три последних метода могут быть использованы как экспресс-диагностические.

Вирусологический метод диагностики.

Конечной целью метода является идентификация вирусов до вида или серологического варианта. Вирусологический метод включает несколько этапов: 1) отбор материала для исследования; 2) обработку вируссодержащего материала; 3) заражение материалом чувствительных живых систем; 4) индикацию вирусов в живых системах; 5) титрование выделенных вирусов; 6) идентификацию вирусов в иммунных реакциях.

1. Отбор материала для исследования. Проводится в ранние сроки заболевания при соблюдении правил, предотвращающих контаминацию материала посторонней микрофлорой и инфицирование медицинского персонала. Для предупреждения инактивации вирусов при транспортировке материала, он помещается в вирусную транспортировочную среду (ВТС), состоящую из сбалансированного солевого раствора, антибиотиков и сывороточного альбумина. Транспортируется материал в специальном контейнере с термоизоляцией и закрытыми пластиковыми пакетами, содержащими лед. При необходимости материал хранят при -20˚С. Каждый образец материала для исследования должен иметь маркировку и этикетку с указанием фамилии больного, типа материала, даты его забора, развернутый клинический диагноз и другие сведения.

В зависимости от характера заболевания, материалом для исследования могут быть: 1) смывы с носовой части глотки и мазок из глотки; 2) спинномозговая жидкость; 3) кал и ректальные мазки; 4) кровь; 5) моча; 6) жидкость из серозных полостей; 7) мазок с конъюнктивы; 8) содержимое везикул; 8) секционный материал.

Для получения смыва из ротоглотки используют 15-20 мл ВТС. Больной тщательно в течение 1 минуты полощет горло ВТС и собирает смыв в стерильный флакон.

Мазок с задней стенки глотки берут стерильным ватным тампоном, надавливая на корень языка шпателем. Тампон помещают в 2-3 мл ВТС, ополаскивают и отжимают.

Спинномозговую жидкость получают при спинномозговой пункции. 1-2 мл спинномозговой жидкости помещают в стерильную посуду и доставляют в лабораторию.

Пробы кала отбирают в течение 2-3 дней в стерильные флаконы. Из полученного материала готовят 10 % суспензию с использованием раствора Хенкса. Суспензию центрифугируют при 3000 об/мин, собирают надосадочную жидкость, вносят в нее антибиотики и помещают в стерильную посуду.

Кровь, полученную при венепункции в объеме 5-10 мл, дефибринируют путем добавления гепарина. Цельную кровь не замораживают, антибиотики не добавляют. Для получения сыворотки пробы крови выдерживают в термостате при 37˚С в течение 60 минут.

Жидкость из серозных полостей получают при их пункции в количестве 1-2 мл. Жидкость используется сразу или сохраняется в замороженном состоянии.

Мазок с конъюнктивы берут стерильным тампоном и помещают в ВТС, после чего проводят центрифугирование взятого материала и его замораживание.

Содержимое везикул отсасывают шприцем с тонкой иглой и помещают в ВТС. Материал посылается в лабораторию в виде высушенных мазков на предметных стеклах или в запаянных стерильных капиллярах или ампулах.

Секционный материал отбирают в возможно ранние сроки, соблюдая правила асептики. Для отбора каждой пробы используют отдельные наборы стерильных инструментов. Количество отбираемых тканей составляет 1-3 г, которые помещают в стерильные флаконы. Вначале берут пробы внеполостных органов (мозг, лимфатические узлы и др.). Ткани грудной полости берут до вскрытия брюшной полости. Полученные образцы тканей растирают в ступке с добавлением стерильного песка и стерильного раствора натрия хлорид, после чего материал центрифугируют. Надосадочную жидкость собирают во флаконы, добавляют антибиотики. Материал для вирусологического исследования используется сразу или хранится при -20˚С.

2. Обработка вируссодержащего материала. Проводится с целью освобождения материала от сопутствующей бактериальной микрофлоры. Для этого используются физические и химические методы. Физические методы: 1) фильтрование через различные бактериальные фильтры; 2) центрифугирование. Химические методы: 1) обработка материала эфиром в случаях выделения вирусов, не имеющих суперкапсида; 2) добавление к материалу смеси гептана и фреона; 3) внесение антибиотиков (пенициллин – 200-300 ЕД/мл; стрептомицин – 200-500 мкг/мл; нистатин – 100-1000 ЕД/мл).

Лабораторные животные . Используются белые мыши, морские свинки, хомяки, кролики и др. Белые мыши наиболее чувствительны к большому числу видов вирусов. Способ заражения животных определяется тропизмом вируса к тканям. Заражение в мозг применяется при выделении нейротропных вирусов (вирусы бешенства, полиовирусы и др.). Интраназальное заражение проводят при выделении возбудителей респираторных инфекций. Широко используются внутримышечный, внутривенный, внутрибрюшинный, подкожный и другие методы заражения. Заболевших животных усыпляют эфиром, вскрывают и производят забор материала из органов и тканей.

Куриные эмбрионы . Широко доступны и просты в работе. Применяют куриные эмбрионы в возрасте от 5 до 14 дней. Перед заражением куриные эмбрионы овоскопируют: определяют их жизнеспособность, отмечают на скорлупе границу воздушного мешка и месторасположение эмбриона («темный глаз» эмбриона). Работа с куриными эмбрионами проводится в стерильном боксе стерильными инструментами (пинцеты, шприцы, ножницы, копье и др.). После выполнения фрагмента работы инструменты погружают в 70 % этиловый спирт и перед следующей манипуляцией прожигают. Перед заражением скорлупу куриного эмбриона протирают горящим спиртовым тампоном и спиртовым раствором йода. Объем исследуемого материала, вводимого в эмбрион, составляет 0,1-0,2 мл. Для выделения вирусов из одного материала используют не менее 4 куриных эмбрионов.

Заражение в полость аллантоиса . Куриное яйцо располагают вертикально, воздушным мешком вверх. В центре тупого полюса яйца над воздушным мешком прокалывают скорлупу, вводят иглу для внутримышечных инъекций на 2-3 мм ниже границы воздушного мешка и туберкулиновым шприцем вводят исследуемый материал. Прокол в скорлупе закрывают расплавленным парафином или лейкопластырем.

Заражение в полость амниона . Над воздушным мешком вертикально расположенного яйца прорезают окно размером 1х1 см и осторожно снимают часть хорион-аллантоисной оболочки над телом эмбриона. Пинцетом вводят в него исследуемый материал с помощью туберкулинового шприца. Амниона приводят в исходное положение, отпуская пинцет. Отверстие в скорлупе закрывают лейкопластырем.

Заражение на хорион-аллантоисную оболочку . Над воздушной камерой вертикально расположенного яйца вырезают кусочек скорлупы, создавая окно. Затем отслаивают оболочку под скорлупой, обнажая участок хорион-аллантоисной оболочки, на который наносят исследуемый материал. Отверстие в скорлупе заклеивают лейкопластырем.

Заражение в желточный мешок . Яйцо укладывают горизонтально, чтобы тело эмбриона располагалось внизу, а желток над ним. Через прокол скорлупы в области воздушного мешка вводят иглу для внутримышечных инъекций по центральной оси яйца на глубину 2/3 длины иглы и шприцем вводят исследуемый материал. Отверстие в скорлупе заклеивают лейкопластырем.

После заражения эмбрионы инкубируют в термостате, располагая тупым концом кверху. Температура и продолжительность инкубации зависят от биологических свойств изолируемого вируса. По окончании инкубации эмбрионы охлаждают при +4˚С 16-18 ч. После этого куриный эмбрион стерильно вскрывают, вырезая в скорлупе отверстие над воздушным мешком выше обозначенной границы. Пастеровской пипеткой или шприцем отсасывают аллантоисную, затем амниотическую жидкость, разрезают хорион-аллантоисную оболочку для изучения, остальное содержимое яйца извлекают в чашку Петри. Аллантоисная и амниотическая жидкости используются для индикации вирусов.

Культуры органов. Это правильно приготовленные срезы органов, которые in vitro сохраняют свою структуру и функции в течение нескольких дней, а иногда и недель. Культуры органов выращивают на поверхности жидкой питательной среды с помощью «плота» или «платформы». Заражение культуры органов проводят путем внесения кусочков органа или ткани в пробирку с исследуемым материалом. Адсорбцию вируса проводят в течение 1-2 ч при комнатной температуре. Затем исследуемый материал сливают, фрагменты органа или ткани отмывают в растворе Хенкса, помещают в сосуд для культивирования, вносят питательную среду и выдерживают в термостате. Забор материала для обнаружения вируса в культуре ткани начинают со 2 дня культивирования.

Культуры клеток. Культура клеток – это популяция однотипных клеток организма животных или человека, которая выращивается в искусственных условиях и предназначается для культивирования вирусов. По длительности жизни клеточные культуры подразделяются на: 1) первичные; 2) полуперевиваемые; 3) перевиваемые.

Первичные культуры клеток получают из тканей животных и человека путём их ферментативной дезинтеграции. Кусочки ткани помещают в 0,25 % раствор трипсина при температуре 37˚С и периодически перемешивают. В результате этого происходит отделение клеток ткани друг от друга. Порции клеток собирают по мере их отделения, центрифугируют, трипсин сливают, вносят среду роста и суспендируют в ней клетки. Первичные культуры клеток могут претерпевать до 10 делений in vitro, обладают высокой чувствительностью ко многим вирусам, могут быть получены в большом количестве, безопасны в онкогенном отношении. Недостатком первичных культур является значительная трудоёмкость и длительность получения, а также возможная контаминация латентными вирусами. К первичным культурам клеток относятся клетки почки эмбриона человека, макаки резус, эмбриона свиньи, фибробласты куриных эмбрионов.

Полуперевиваемые культуры клеток представляют собой диплоидные клетки одного типа, которые способны претерпевать in vitro до 100 делений, сохраняя при этом исходный диплоидный набор хромосом. К полуперевиваемым культурам клеток относятся фибробласты эмбриона человека (рис. 2). Эти клетки чрезвычайно требовательны к условиям культивирования, поэтому в практике вирусологических лабораторий имеют ограниченное применение.

Перевиваемые культуры клеток – это однотипные опухолевые или нормальные клетки человека и животных с изменённым кариотипом, способные к неограниченному росту в условиях in vitro. Перевиваемые культуры клеток просты при культивировании, в связи с чем широко используются при лабораторной диагностике вирусных заболеваний у человека. К перевиваемым культурам клеток относятся линии НеLа (клетки карциномы шейки матки человека), КВ (клетки карциномы полости рта человека), Vero (клетки почки зеленой мартышки), СПЭВ (клетки почки эмбриона свиньи) и др.

Выращивание культур клеток независимо от их типа проводится в стерильных условиях в специальных плоских стеклянных сосудах – матрацах, в которые вносится питательная среда. На дне матраца клетки при своем размножении образуют монослой.

Для культивирования культур клеток используются специальные питательные среды, содержащие физиологические количества аминокислот, углеводов, минеральных солей, и имеющие рН=7,2-7,4. Наряду с питательными веществами в средах имеется индикатор, изменяющий цвет среды при сдвиге рН от оптимального значения. Наиболее широко используемыми при работе с культурами клеток являются: среда 199, среда Игла. Среда 199 включает 60 компонентов и применяется для культивирования перевиваемых и первично-трипсинизированных клеток. Среда Игла содержит минимальный набор аминокислот (13) и витаминов (8). Применяется для культивирования диплоидных и перевиваемых клеточных культур.

Выращивание клеток должно проводится в асептических условиях, в связи с чем в питательные среды вносят антибиотики (например, пенициллин и стрептомицин).

4. Индикация вирусов в живых системах. Индикация вирусов – это обнаружение вирусов в исследуемом материале без установления их принадлежности к семейству, роду, виду или сероварианту.

Индикация вирусов на лабораторных животных. О присутствии вирусов в организме прежде всего свидетельствует развитие симптомов заболевания или гибель животного. У погибшего или предварительно усыпленного эфиром животного отбирают образцы пораженных органов и тканей, помещают их в фарфоровую ступку, добавляют солевой раствор и растирают с песком. Полученную суспензию центрифугируют для осаждения тканевого детрита. В надосадочной жидкости проводят индикацию вирусов по гемагглютинирующему, комплементсвязывающему или другим антигенам.

Индикация вирусов на куриных эмбрионах. В амниотической и аллантоисной жидкости индикацию вирусов осуществляют в реакции гемагглютинации (РГА). При заражении куриного эмбриона на хорион-аллантоисную оболочку нередко обнаруживаются бляшки или оспины, являющиеся вирусоспецифическими повреждениями. Индикацию вирусов в хорион-аллантоисной оболочке проводят в реакциях гемагглютинации или связывания комплемента (РСК). Для этого оболочку растирают в ступке, готовят суспензию, которую центрифугируют для осаждения тканевого детрита, а надосадочную жидкость исследуют в РГА или РСК.

Индикация вирусов в культурах органов и клеток проводится по: 1) цитопатическому действию вирусов (ЦПД); 2) образованию внутриклеточных включений; 3) в реакции гемагглютинации; 4) по образованию бляшки; 5) по цветной пробе; 6) по реакции гемадсорбции.

ЦПД – это морфологические изменения в культуре органов и клеток, возникающие в процессе репродукции вирусов в клетках. Вирусы, вызывающие ЦПД, называют цитопатогенными. Характер ЦПД зависит от биологических свойств вирусов, дозы вируса, свойств клеток и условий их культивирования. ЦПД вирусов может проявляться некрозом, гроздьеобразованием, симпласто- и синцитиеобразованием, круглоклеточной дегенерацией, клеточной пролиферацией, очаговой деструкцией.

При некротическом ЦПД вирусов полиомиелита, Коксаки, ЕСНО большинство клеток полностью разрушается, оставшиеся клетки сморщены (пикноз ядра и цитоплазматической мембраны, вакуолизация), для них характерно двойное лучепреломление – сильное свечение при микроскопии.

ЦПД по типу гроздьеобразования характерно для аденовирусов, при этом клетки округляются, увеличиваются, частично сливаются между собой с образованием гроздьевидных скоплений (рис. 3).

Синцитий состоит из клеток, соединенных цитоплазматическими мостиками, тогда как симпласт – это большая многоядерная клетка, образовавшаяся в результате многократных незавершённых митозов.

ЦПД вирусов по типу круглоклеточной дегенерации характеризуется округлением клеток и утратой ими межклеточных связей. Может наблюдаться также пикноз, сморщивание и деструкция клеток (рис. 5).

У онкогенных вирусов ЦПД может проявиться трансформацией клеток в злокачественные, что сопровождается интенсивной пролиферацией клеток и образованием многослойных клеточных структур. ЦПД некоторых штаммов вирусов гриппа, осповакцины, натуральной оспы проявляется очаговой деструкцией культуры клеток – на фоне сохранившегося в целом монослоя появляются очаги поражения клеток (микробляшки).

При отсутствии или слабо выраженном ЦПД проводят заражение культуральной жидкостью новых культур клеток.

Внутриклеточные включения в цитоплазме или ядре клетки образуются при репродукции в них вирусов бешенства, оспы, гриппа, герпеса, аденовирусов и др. Внутриклеточные включения представляют собой кристалловидные скопления вирионов. Включения обнаруживают при световой иммерсионной микроскопии после окраски стекол с монослоем по Романовскому-Гимзе, или при люминесцентной микроскопии после обработки акридиновым оранжевым. При окраске по Романовскому-Гимзе вирусные включения приобретают розовый или розово-сиреневый цвет. При окраске акридиновым оранжевым ДНК-структуры дают зеленое свечение, а РНК-структуры – красновато-оранжевое. В настоящее время выявление внутриклеточных включений проводят при диагностике бешенства (тельца Бабеша-Негри) (рис. 6). Ранее при натуральной оспе проводилось выявление телец Гварнери.

Образование бляшек . Бляшки – это очаги разрушенных первично инфицированных вирусом клеток монослоя, находящегося под агаровым покрытием. Бляшки выявляются путём окрашивания культуры нейтральным красным, который либо включают в состав агарового покрытия, либо добавляют непосредственно перед учётом результатов. Поскольку бляшки состоят из погибших клеток, не воспринимающих краситель, поэтому они видны в виде светлых пятен на фоне розово-красного монослоя живых клеток. Учёт бляшкообразования проводят для количественного анализа инфекционной активности клеток.

Цветная проба . Среды 199 и Игла, в которых культивируют культуры клеток, имеют малиновый цвет, рН=7,2-7,4 и содержат индикатор, меняющий окраску среды при изменении рН. При культивировании в этих средах клеточных культур, не инфицированных вирусом, вследствие выделения клетками кислых продуктов метаболизма цвет среды изменяется на оранжевый. Вирусинфицированные клетки в результате подавления метаболизма вирусной репродукцией, а также в результате ЦПД вирусов, разрушаются, щелочная цитоплазма клеток попадает в среду, не изменяя её цвета (среда остаётся красной).

Реакция гемагглютинации (РГА) основана на способности некоторых вирусов, содержащих на своей внешней оболочке агглютинин, склеивать (агглютинировать) эритроциты определенных видов животных. Для проведения РГА используют бесклеточный вируссодержащий материал (аллантоисную или амниотическую жидкость, супернатант тканевых культур). Вируссодержащую жидкость смешивают с 0,5 мл изотонического раствора натрия хлорида и 0,5 мл 1 % взвеси отмытых эритроцитов, после чего инкубируют при 37˚, 20˚ или 4˚С в течение 30-60 минут. При отрицательном контроле развитие агглютинации в опыте свидетельствует о присутствии вируса в исследуемой жидкости. Контролем служит смесь 0,5 мл эритроцитов с равным объемом изотонического раствора натрия хлорида, не содержащего вирус.

Реакция гемадсорбции (РГадс) позволяет обнаружить гемагглютининсодержащие вирусы в клеточных культурах до развития ЦПД (рис. 7). Гемадсорбция наблюдается только в том случае, если гемагглютинин вируса присутствует на цитоплазматической мембране клеток культуры. Ргадс проводится путём внесения в клеточную культуру 0,2 мл 0,5 % взвеси эритроцитов, после чего клетки выдерживают 15-20 минут при 37˚, 20˚ или 4˚С (в зависимости от свойств вируса). Затем пробирки встряхивают для удаления неадсорбированных эритроцитов и учитывают под малым увеличением микроскопа скопление их на отдельных клетках или на всем монослое. На неинфицированных вирусами клетках адсорбции эритроцитов не наблюдается.

5. Титрование выделенных вирусов - это обязательный этап вирусологического метода диагностики, целью которого является количественное определение содержания вирусных частиц в единице объема исследуемого материала.

Методы титрования вирусов, выделенных на лабораторных животных предусматривают определение дозы (титра), при которой возбудитель вызывает гибель 50 % инфицированных животных или характерные симптомы заболевания. Титр вирусов выражают в ЛД 50 – летальная доза или в ИД 50 – инфицирующая доза.

Титрование вирусов, выделенных на куриных эмбрионах и обладающих гемагглютинирующей активностью проводят в реакции гемагглютинации. РГА проводят в пробирках или в специальных планшетах. Из вируссодержащего материала готовят двукратные разведения в 0,5 мл изотонического раствора натрия хлорид. Во все пробирки добавляют 0,5 мл взвеси эритроцитов. Контролем служит смесь 0,5 мл эритроцитов с таким же объемом изотонического раствора натрия хлорида, не содержащего вирусов. В зависимости от свойств изучаемого вируса инкубацию смеси проводят в термостате при 37˚, 20˚ и 4˚С. Результаты реакции учитывают через 30-60 минут после полного оседания эритроцитов в контроле: (++++) – интенсивная и быстрая агглютинация эритроцитов, осадок имеет звездчатую форму с фестончатыми краями («зонтик»); (+++) – осадок эритроцитов имеет просветы; (++) – менее выраженный осадок; (+) – хлопьевидный осадок эритроцитов, окруженный зоной комочков агглютинированных эритроцитов и (-) – резко очерченный осадок эритроцитов («монетный столбик»), такой же, как в контроле. Титром вируса при проведении РГА называется наибольшее его разведение, при котором еще наблюдается агглютинация эритроцитов. Это разведение считают содержащим одну гемагглютинирующую единицу вируса (1 ГАЕ). Разведения, которые предшествуют 1 ГАЕ, будут содержать в 2 раза больше ГАЕ по сравнению с последующим от них разведением. Например, если 1 ГАЕ соответствует разведению 1:64, то разведение 1:32 будет соответствовать 2 ГАЕ, а разведения 1:16 и 1:8 – 4 и 8 ГАЕ соответственно. Для идентификации вирусов, как правило, используется титр вируса, равный 4 ГАЕ.

Титрование вирусов в культурах клеток проводят по ЦПД, бляшкообразованию и цветной пробе.

Титром вируса при его определении в культурах клеток по ЦПД называется то наибольшее разведение вируссодержащего материала, в котором вирус способен вызвать ЦПД у 50 % инфицированных культур клеток. Эта величина называется 50 % тканевой цитопатической дозой (ТЦД 50). Титрование вируса по ЦПД включает следующие этапы: 1) посев, выращивание и отбор пробирочных культур клеток, имеющих сформировавшийся монослой; 2) получение 10-кратных разведений вируссодержащего материала; 3) инфицирование культур клеток разными разведениями вируса; 4) выдерживание –культур клеток в термостате при 37˚; 5) учет результатов на 5-7 сутки по системе плюсов (++++) и статистическую обработку результатов. Для получения статистически достоверных результатов необходимо соблюдение ряда правил: а) использование не менее 4 пробирочных культур клеток для заражения 1 разведением вируса; б) включение в титровальный ряд 2 разведений вируса – ниже и выше ЦПД 50 .

Титрование вирусов в культурах клеток по бляшкообразованию является одним из наиболее чувствительных и точных методов количественного определения вирусов. Вместе с тем, метод технически сложен и, в основном, используется при проведении научных исследований.

Титрование вирусов в культурах клеток методом цветной пробы призвано определить наибольшее разведение вируссодержащего материала, при котором происходит изменение цвета среды, содержащей суспензию клеток в концентрации 200 тысяч клеток в 1 мл. После установления титра вируса готовят рабочую дозу – 100 ТЦД 50 , которую используют при идентификации вирусов.

6. Идентификация вирусов в иммунных реакциях. Идентификация, или титрование вирусов – это установление их вариантной, видовой, родовой и семейственной принадлежности. Идентификация вирусов проводится по принципу: определение неизвестного по известному. Известным компонентом при идентификации вирусов являются специфические противовирусные сыворотки (противогриппозные, противокоревые и др.), которые используют в серологических реакциях нейтрализации (РН), торможения гемадсорбции (РТГадс), торможения гемагглютинации (РТГА), РПГА, РСК, а также при ИФА и РИА. Эти сыворотки содержат специфические противовирусные антитела и называются диагностическими.

Реакция нейтрализации (РН) может быть проведена на культуре клеток, куриных эмбрионах и животных. В пробирках готовят нейтрализационные смеси, состоящие из равных объемов вируссодержащего материала (обычно 100 ТЦД50 вируса в 1,0 мл) и диагностической сыворотки (1,0 мл). После тщательного встряхивания приготовленные смеси выдерживают для взаимодействия в течение 3 ч при 37˚С. Затем нейтрализационные смеси вносят в чувствительную клеточную культуру, которую инкубируют при 37˚С 5-7 суток, после чего учитывают результаты по ЦПД и цветной пробе (табл. 1).

В лабораторной диагностике вирусных инфекций имеются три основных подхода

1) непосредственное исследование материала на наличие вирусного антигена или нуклеиновых кислот;

2) изоляция и идентификация вируса из клинического материала;

Прямые методы диагностики клинического материала

Прямые методы – это методы, которые позволяют обнаружить вирус, вирусный антиген или вирусную нуклеиновую кислоту (НК) непосредственно в клиническом материале, то есть являются наиболее быстрыми (2–24 ч).

Электронная микроскопия (ЭМ). С помощью этого метода можно обнаружить собственно вирус.

иммунная электронная микроскопия (ИЭМ), при которой применяются специфические антитела к вирусам. В результате взаимодействия антител с вирусами образуются комплексы, которые после негативного контрастирования легче обнаруживаются.

Реакция иммунофлюоресценции (РИФ). Метод основан на использовании антител, связанных с красителем

Метод РИФ широко применяется для быстрой расшифровки этиологии острых респираторных вирусных инфекций при анализе мазков-отпечатков со слизистой оболочки верхних дыхательных путей .

Иммуноферментный анализ (ИФА). Иммуноферментные методы определения вирусных антигенов в принципе сходны с РИФ, но основываются на мечении антител ферментами, а не красителями.

Радиоиммунный анализ (РИА). Метод основан на метке антител радиоизотопами, что обеспечивало высокую чувствительность в определении вирусного антигена.

Молекулярные методы. Первоначально классическим методом выявления вирусного генома считался высокоспецифичный метод гибридизации НК, но в настоящее время все шире используется выделение геномов вируса с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Молекулярная гибридизация нуклеиновых кислот. Метод основан на гибридизации комплементарных нитей ДНК или РНК с образованием двунитевых структур и на выявлении их

ПЦР основана на принципе естественной репликации ДНК. Суть метода заключается в многократном повторении циклов синтеза (амплификации) вирусспецифической последовательности ДНК с помощью термостабильной Taq ДНК-полимеразы и двух специфических затравок – так называемых праймеров.

Цитологические методы в настоящее время имеют ограниченное диагностическое значение, но при ряде инфекций по-прежнему должны применяться. Исследуются материалы аутопсии, биопсии, мазки, которые после соответствующей обработки окрашиваются и анализируются под микроскопом.

Для успешного выделения вирусов клинический материал должен быть взят в соответствии с патогенезом предполагаемого заболевания и в наиболее ранние сроки.

Как правило, берутся:

– при респираторных инфекциях – носоглоточный смыв;

– при энтеровирусных инфекциях – смыв и фекалии (рео-, энтеровирусы);

– при поражениях кожи и слизистых оболочек – соскобы, содержимое пузырьков (герпес, ветряная оспа);

– при экзантемных инфекциях – смывы (корь, краснуха);

– при арбовирусных инфекциях – кровь, спинномозговая жидкость.

Для выделения вирусов используют культуры клеток, лабораторных животных, эмбрионы кур. Процесс длительный, иногда требующий проведения нескольких пассажей, прежде чем вирус будет обнаружен и идентифицирован с помощью одного или нескольких методов – в реакции нейтрализации (РН), РИФ, ИФА или ПЦР.

Серодиагностика

Серологическая диагностика, основанная на реакции антиген – антитело, может быть использована для определения как тех, так и других, и играет роль в определении этиологии вирусной инфекции даже при отрицательных результатах выделения вируса.

РСК является одной из традиционных серологических реакций и используется для диагностики многих вирусных инфекций. В реакции принимают участие две системы: антитела сыворотки больного + стандартный вирус и эритроциты барана + антитела к ним, а также оттитрованный комплемент. При соответствии антител и вируса этот комплекс связывает комплемент и лизиса бараньих эритроцитов не происходит (положительная реакция). При отрицательной РСК комплемент способствует лизису эритроцитов. Недостатком метода является его недостаточно высокая чувствительность и трудность стандартизации реагентов.ИФ метод также, как ИФА, применяется для определения антител в сыворотке.

ВИРУСОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ - исследования, проводимые с целью диагностики вирусных инфекций, изучения соответствующих возбудителей, их распространения в природе, а также при производстве вирусных препаратов. В вирусологических лабораториях (см.) мед. профиля изучают как вирусы человека, так в ряде случаев и вирусы животных (напр., проводят диагностику бешенства у собак, обследование животных, используемых для производства вирусных препаратов). Методы исследования тех и других сходны.

Одним из основных этапов В. и. является выделение вирусов. При выделении вирусов от людей используют кровь, различные секреты и экскреты, кусочки органов. Наиболее часто кровь исследуют при арбовирусных заболеваниях. Используется цельная дефибринированная или Гемолизированная кровь, отдельные ее элементы или сгустки (на поздних стадиях заболевания). Вирусы бешенства, эпид, паротита, простого герпеса могут быть обнаружены в слюне. Носоглоточные смывы служат для выделения возбудителей гриппа, кори, пситтакоза, риновирусов, респираторно-синцитиального вируса, аденовирусов. В смывах с конъюнктивы также обнаруживаются аденовирусы. Смыв берут путем полоскания носа и глотки (отдельно) и промывания конъюнктивы изотоническим раствором хлорида натрия. Можно протирать носовые ходы и заднюю стенку глотки тампонами, смоченными бульоном. Нестерильный материал обрабатывают антибиотиками (по 1000 ЕД пенициллина и стрептомицина на 1 мл) в течение 30 мин. Из фекалий выделяют различные энтеровирусы, адено- и реовирусы. Пробы разводят 1:10 фосфатным буфером, центрифугируют дважды по 20 мин. при 8000 об I мин. Антибиотики прибавляют, как указано выше. Реже для В. и. берут содержимое пустул (при оспе, ветрянке, герпесе) и пунктаты органов (при венерической лимфогранулеме). Секционный материал следует брать как можно скорее после гибели организма. Его хранят до момента исследования при t°-20° и ниже. Для проведения В. и. ткань измельчают (растирают) и готовят 10-20% взвесь на изотоническом растворе хлорида натрия или питательной среде для клеточных культур. Ее центрифугируют 20 мин. при 1500 об/мин; надосадочную жидкость используют для дальнейшего исследования.

С целью выделения вирусов заражают лабораторных животных, эмбрионы птиц, клеточные и тканевые культуры. Животные оказываются пригодными в том случае, если вирус вызывает у них четкие клинические симптомы заболевания или патологоанатомические изменения (напр., параличи, пневмонию и т. п.). От тропизма вируса зависит эффективность того или иного пути введения материала. Широко применяют заражение под кожу, внутрибрюшинно и внутривенно. Нейротропные вирусы выявляют при заражении животных в полушария головного мозга (арбовирусы, вирус бешенства и др.), зрительный бугор (вирус полиомиелита в опытах на обезьянах), спинной мозг. Вирусы оспы и герпеса можно обнаружить путем нанесения материала кроликам на скарифицированную роговицу. Некоторые вирусы легко выявить при инокуляции в переднюю камеру глаза (напр., вирус гепатита собак в опыте на щенках). Для изучения возбудителей респираторных инфекций обычно применяют интраназальное заражение животных (закапывание материала в нос наркотизированным животным или введение его в виде аэрозоля в специальной камере). В пищеварительный тракт материал вводят с пищей или через рот тупой иглой. При изучении некоторых онкогенных вирусов применяют метод заражения золотистых хомячков в слизистую оболочку защечных мешков.

Ко многим вирусам новорожденные животные и сосунки восприимчивее половозрелых особей. Мышей-сосунков широко используют для выделения арбовирусов и вирусов Коксаки (после заражения в мозг). Некоторые аденовирусы способны индуцировать опухоли при подкожном заражении новорожденных золотистых хомячков. Изучение ряда вирусов птиц проводят на цыплятах первых дней жизни.

Использование куриных эмбрионов имеет ряд преимуществ. Их недифференцированные ткани обладают широким спектром чувствительности в отношении многих вирусов. О наличии инфекции судят по гибели эмбрионов, появлению изменений (оспин) на хорион-аллантоисной оболочке (рис. 1), накоплению в эмбриональных жидкостях гемагглютининов и комплемент-связывающего вирусного антигена. Заражают эмбрионы на хорионаллантоисную оболочку (в возрасте 11 - 12 дней вирусами группы оспы), в аллантоисную и амниотическую полости (10-11-дневными миксовирусами), желточный мешок (в возрасте 5-6 дней возбудителями пситтакозаорнитоза и др.). Инокуляцию материала эмбрионам в мозг и внутривенно (в сосуды оболочек) производят редко. При любом способе заражения эмбрионы могут быть травмированы, поэтому погибших в первые 24-48 час. из учета исключают.

Для изучения действия на вирусы хим. веществ весьма удобны деэмбрионированные яйца, в которых удален эмбрион, но сохранена хорионаллантоисная оболочка. Внутрь помещают вирус и изучаемое вещество в 20 мл изотонического раствора хлорида натрия. Отверстие в скорлупе закрывают колпачком с трубочкой, через к-рую можно брать пробы для анализа.

При оценке опытов на животных и эмбрионах птиц следует иметь в виду возможность провокации у них латентных инфекций или выделения находящегося в латентном состоянии вируса.

Исключительно широко для выделения и накопления вирусов применяют культуры клеток и тканей (см.). Этими методами можно культивировать большинство известных вирусов (см. Культивирование вирусов). Некоторые из них интенсивно накапливаются уже при первичном заражении культур, для адаптации других требуется несколько пассажей. Размножение большинства вирусов в клеточных культурах сопровождается развитием цитопатического эффекта. По его характеру в известной степени можно судить о принадлежности вирусов к тому или иному роду: пикорнавирусы вызывают округление и сморщивание клеток, аденовирусы - образование округлившимися клетками скоплений в виде виноградных гроздьев, миксовирусы и герпетические вирусы - формирование многоядерных синцитиев. Ряд вирусов культивировать вне организма не удается.

Размножение некоторых вирусов (оспенная группа, миксо- и арбовирусы) можно обнаружить с помощью реакции гемадсорбции, поскольку пораженные клетки приобретают способность адсорбировать эритроциты. Соответствующие эритроциты (человека, обезьяны, морской свинки, курицы) в концентрации 0,4-0,5% помещают на монослой при t° 4° или при комнатной температуре на 20- 30 мин. Эритроциты адсорбируются диффузно по всей культуре (напр., парагриппозными вирусами) или формируют островки (вирусы гриппа, паротита).

О размножении вируса иногда судят путем исследования культуральной жидкости на животных (клещевой энцефалит) или в РСК. Наличие вируса, не обладающего цитопатической активностью, иногда определяют по его способности интерферировать с цитопатогенным вирусом. Так, в культурах клеток эмбрионов кур, инфицированных вирусами лейкозов птиц, подавляется размножение вируса саркомы Рауса. Для обнаружения нецитопатогенных штаммов вирусов диареи крупного рогатого скота и холеры свиней предложен метод END (exaltation of Newcastle disease virus) - суперинфицирование культур вирусом болезни Ньюкасла. При совместном действии обоих вирусов наступает разрушение клеток.

При появлении цитопатических изменений или других признаков размножения вируса культуральную жидкость используют для идентификации вируса или пассажа. Ряд вирусов остается связанным с клетками даже при дегенерации культуры (аденовирусы, вирусы группы оспы), вследствие чего производят замораживание и оттаивание культур перед сбором жидкости. Некоторые герпетические вирусы, напр, вирус болезни Марека у кур, необходимо пересевать вместе с неповрежденными клетками.

Для изучения респираторных корона-вирусов человека и некоторых других используют метод тканевых культур, т. е. заражение культивируемых in vitro тканевых фрагментов. Чаще всего используют ткань трахеи кролика. Размножающийся вирус поражает клетки эндотелия слизистой оболочки, что определяют по прекращению движения ресничек.

Следует учитывать возможность присутствия в культурах тканей и клеток посторонних вирусов. Они могут быть внесены с клетками, если последние взяты из инфицированного организма, попасть из трипсина или сыворотки, использованной для культивирования клеток.

Помимо посева биопсийного или секционного материала на уже выращенные культуры, применяют непосредственное культивирование клеток исследуемого органа после его трипсинизации, что нередко более эффективно в отношении выделения вируса (напр., обнаружение аденовирусов в миндалинах). Используют также методику смешанных культур, когда клетки исследуемого органа выращивают вместе с какими-либо чувствительными к данному вирусу клетками (напр., посев клеток мозга больных подострым склерозирующим панэнцефалитом вместе с клетками почек обезьян или Hela-клетками для выделения вируса кори). Метод смешанных культур является зачастую единственным способом выделения вируса из индуцированных им у животных опухолей, которые не продуцируют активного вируса, однако содержат вирусный геном.

Однослойные клеточные культуры дают возможность получить колонии вируса - бляшки (рис. 2). Как правило, бляшки формируют вирусы, обладающие цитопатической активностью. В то же время этот метод позволяет обнаруживать некоторые нецитопатогенные вирусы (напр., ряд штаммов вируса диареи крупного рогатого скота). Для получения бляшек вирус вносят на клеточный монослой в чашках или плоских флаконах. Множественность заражения, т. е. число вирусных частиц на одну клетку, должна быть небольшой, чтобы образовавшиеся бляшки не сливались. После 30-60 мин. адсорбции наслаивают питательную среду с 1,35 - 1,5% агара и нейтральным красным в конечном разведении 1: 40 000. Культуры в чашках Петри инкубируют в атмосфере с 5-10% углекислоты, а герметически закрытые флаконы - в обычном термостате. Через несколько дней среди прижизненно окрашенных клеток начинают выделяться неокрашенные фокусы из дегенерированных клеток.

Можно на клетки помещать агар без нейтрального красного, а через несколько дней нанести второй слой агара с красителем; бляшки становятся видимыми через несколько часов. Агар иногда содержит сульфаты полисахаридов, которые являются ингибиторами роста вирусов; для их нейтрализации в среду добавляют протамин-сульфат (60 мг на 100 мл). Для получения бляшек ряда вирусов можно использовать в качестве покрытия метилцеллюлозу и другие вещества. Некоторые вирусы (оспы, кори) формируют бляшки и без агарового покрытия. Метод бляшек позволяет провести клональный анализ вирусных штаммов. Для выделения генетически однородных клонов извлекают одну бляшку, к-рую используют для следующего заражения. Обычно клонирование проводят на протяжении трех пассажей.

Метод бляшек пригоден также для определения в зараженной культуре количества клеток, продуцирующих вирус (т. е. число инфекционных центров). Для этого клетки суспендируют, помещают на однослойную культуру чувствительных к вирусу индикаторных клеток и заливают агаром. Вокруг зараженных клеток формируются бляшки.

Для диагностики вирусных инфекций и изучения антигенной структуры вирусов применяется реакция преципитации в геле. Чаще всего с этой целью используют агар. Антигены и специфические антитела, помещенные в агаровый гель на определенном расстоянии, диффундируют и образуют при встрече преципитат в виде белых полос. 0,8-1% агар в изотоническом растворе хлорида натрия или фосфатном буфере помещают в капилляры или наносят слоем на предметные стекла. Антигены предпочтительно иметь очищенные и концентрированные. Ингредиенты реакции вносят на агар в противоположные концы капилляра или в лунки, сделанные в слое агара на стеклах на расстоянии 5-6 мм. Инкубация продолжается 4-20 час.

Значительное число В. и. выполняют с помощью световой и электронной микроскопии. Наиболее крупные вирусы (напр., оспы) после соответствующей обработки (серебрение, окраска викторияблау и др.) могут быть выявлены при обычной световой микроскопии. Этот метод применяют при диагностике оспы путем обследования материала из пустул. Характерным для некоторых инфекций является формирование в клетках телец - включений. Так, в ядрах появляются включения при герпетической и аденовирусной инфекции, в цитоплазме - при оспе (тельца Гуарниери) и бешенстве (тельца Бабеша- Негри). Обнаружение включений имеет значение для диагностики бешенства, оспы, цитомегалии, подострого склерозирующее панэнцефалита и др.

Микроскопию в темном поле (см. Темнопольная микроскопия) и фазово-контрастную микроскопию (см.) используют гл. обр. для изучения динамики изменений в пораженных вирусом клетках. Более широко применяют люминесцентную микроскопию (см.).

Исследуют мазки, отпечатки и выращенные на стеклах однослойные клеточные культуры. Препараты (нативные или фиксированные) чаще всего окрашивают акридином оранжевым. Метод позволяет выявлять крупные вирусы и скопления вирусных компонентов. Образования, содержащие ДНК, светятся ярко-зеленым светом, а содержащие РНК - кирпично-красным. Еще чаще при В. и. производят обработку зараженных клеток флюоресцирующими антителами, что позволяет выявить скопления вирусного антигена. При прямом методе используют иммунный гамма-глобулин, меченный флюоресцентным красителем, напр, флюоресцеин-изотиоцианатом. При непрямом методе препарат обрабатывают обычной иммунной сывороткой какого-либо животного, а затем мечеными антителами против гамма-глобулина этого животного. Препараты просматривают в ультрафиолетовом свете, вирусный антиген обнаруживают по светло-зеленому свечению (см. Иммунофлюоресценция). Метод мазков из носоглотки позволяет проводить раннюю диагностику респираторных вирусных инфекций - гриппозной, парагриппозной, рино- и аденовирусной, респираторно-синцитиальной.

Хим. состав вирусов исследуют общепринятыми хим. методами. Нуклеиновую к-ту обычно получают фенольной экстракцией, реже применяют анионные детергенты - додецил- или лаурилсульфат натрия.

Для идентификации вирусов (см.) в первую очередь следует установить их родовую принадлежность. Для этого необходимо определить размеры и структуру вирусных частиц, вид входящей в их состав нуклеиновой к-ты, наличие липоидной оболочки. Вид нуклеиновой к-ты чаще всего определяют косвенными методами, напр, используя способность бромдезоксиуридина подавлять размножение ДНК-содержащих вирусов. Наличие липоидной оболочки у вируса устанавливают по его чувствительности к действию эфира и хлороформа (имеющие оболочку вирусы инактивируются). Дальнейшую идентификацию проводят с набором иммунных сывороток к известным вирусам, используя различные реакции - нейтрализации, РСК, РТГА и др. Реже производят иммунизацию животных известным вирусом с дальнейшим их заражением неизвестным или наоборот.

Библиография: Лабораторная диагностика вирусных и риккетсиозных заболеваний, под ред. Э. Леннета и Н. Шмидт, пер. с англ., М., 1974, библиогр.; Лурия G. Е. и Д а р н e л л Дж. Е. Общая вирусология, пер. с англ., М., 1970, библиогр.; Методы вирусологии и молекулярной биологии, пер. с англ., М., 1972; П ш e н и ч-н о в В. А., Семенов Б.Ф. иЗезе-р о в Е. Г. Стандартизация методов вирусологических исследований, М., 1974, библиогр.; Руководство по лабораторной диагностике вирусных и риккетсиозных болезней, под ред. П. Ф. Здродовского и М. И. Соколова, М., 1965; Соколов М. И., С и н и ц к и й А. А. и Ремезов П. И. Вирусологические и серологические исследования при вирусных инфекциях, Л., 1972; Virologische Praxis, hrsg, v. G. Starke, Jena, 1968, Bibliogr.