Принцип действия спрея Avsystems

Мы в ВКонтакте

Официальный сайт

  • Россия, г. Москва,
  • ул. Большая Садовая, д.5, к. 1, этаж 12
  • Тел: 8-495-664-99-01
  • E-mail: info@avsystems.ru
спрей AVSystems

Что такое вирусы и почему они вызывают инфекции

Группа возбудителей инфекционных болезней включает в себя широкий круг микроорганизмов: бактерии, грибы, простейшие, и другие. Но отдельно стоит поговорить о вирусах, так как именно они представляют особую опасность. Это связано с тем, что способы борьбы, которые применяются к большей части микроорганизмов, на них не действуют. Также вопрос о том, существуют ли эффективные противовирусные препараты, остается дискуссионным.

До сих пор возникают сложности даже с тем, какое определение является наиболее подходящим для описания вирусов, поскольку их нельзя однозначно отнести к категории живых организмов.

Одно из таких определений гласит: «Вирусы – это неклеточная форма жизни». Это значит, что их тело организовано таким образом, что в нём отсутствуют элементы, характерные для любых живых организмов. Вирус несёт в себе генетический материал: ДНК или РНК, которые необходимы для образования новых вирусных частиц внутри зараженных клеток. Эта наследственная информация находится в защитном резервуаре, который построен из белков. Такая оболочка для генетического материала носит название «капсид».

вирусы
вирус

Некоторые виды вирусов, например, ВИЧ, имеют дополнительную защитную оболочку из липидов, в которой могут располагаться белки, обеспечивающие распознавание клеток и дальнейшее проникновение вирусной инфекции.

В то же время другие вирусы, такие как вирусы бактерий (бактериофаги), довольствуются капсидом, который, однако, имеет достаточно сложную форму.

Как видно на картинке, отдельные виды вирусов сильно различаются между собой, поскольку поражают различные типы клеток, причём совершенно разными способами.

вирус

На этом слайде показана микрофотография коронавируса SARS-CoV-2, возбудителя новой коронавирусной инфекции. Вирусные частицы на этой фотографии расположены внутри пораженной клетки и указаны стрелками.

Масштаб данной фотографии 200 мкм, что позволяет увидеть объекты, которые меньше человеческого волоса более чем в 1000 раз. Вирусы как раз и являются такими объектами, такие мелкие размеры очень удобны для распространения в воздушной среде. Если же мы ещё больше увеличим наше изображение, то мы сможем увидеть ультраструктуру коронавируса, то есть строение его вирусной частицы. Это отражено здесь на схеме.

SARS-CoV-2, как и другие вирусы, несёт наследственный материал в виде РНК, окруженный белками капсида. Вокруг капсида образуется липидная оболочка. В ней располагаются M-, E- и всем известный S-белок, или Spike-белок, который используют в качестве основы для создания вакцин против вируса.

О том, почему этот белок так важен и почему на его изучение направлена большая часть исследований, мы поговорим позднее.

белок

Сходства с живым:

  • Сходный состав органических молекул: белки, жиры, углеводы, ДНК/РНК
  • Обладают наследственностью и изменчивостью
  • Способны к размножению
признаки живого

Сходства с неживым:

  • Нет обмена веществ
  • Самостоятельно не размножаются, для воспроизведения нужна клетка-хозяин
  • Нет клеточного строения
  • Образуют кристаллы, что характерно для неживых объектов

Все вирусы являются облигатными паразитами, то есть они не могут существовать вне организма-хозяина.

Почему вирусы не способны осуществлять свою жизнедеятельность самостоятельно?

Дело в том, что внутри вирусной частицы попросту нет всего того сложного аппарата для организации обмена веществ и размножения, который есть в клетках. Отсюда возникают сложности с определением, что такое вирусы и с тем, относятся ли вирусы к живому или нет.

На слайде перечислены сходства вирусов с живыми организмами, а также признаки, которые не присущи живому, но имеются у вирусов.

Важно отметить, что признаки живого у вирусов проявляются только тогда, когда они находятся внутри клеток. Одной из важных черт всех вирусов является отсутствие собственного обмена веществ, то есть они сами не могут ни расщеплять вещества, ни синтезировать, что при этом крайне необходимо для их размножения. Однако вирусы научились определенным образом "перепрограммировать" клетки так, чтобы они направляли силы своего собственного обмена веществ на образование компонентов вирусных частиц.

В этом и заключается сложность в лечении вирусных инфекций, потому что многие противоинфекционные препараты, как, например, антибиотики, подавляющие рост бактерий, направлены на блокировку метаболических путей патогенов или, проще говоря, нарушают их обмен веществ. У вирусов же собственного обмена веществ нет, поэтому сейчас существует не так много препаратов, помогающих организму справиться с вирусной инфекцией, и по большей части лечение остается симптоматическим.

Что же такого есть в клетках, чего нет у вирусов?
клетка

Практически все компоненты клеток тем или иным образом задействованы в осуществлении обмена веществ, то есть в процессах расщепления и синтеза.

Например, в митохондриях происходит такой важный для клеток этап, как получение энергии, которую, как разменную монету, можно использовать на любые процессы: от образования новых компонентов клетки, их роста и размножения, до разрушения старых элементов.

В свою очередь, контроль за всеми процессами обмена веществ обеспечивается другой структурой клетки - ядром. Там расположен наследственный материал, реализация которого направлена на принятие решения о том, что клетка собирается делать на данный момент времени.

То есть клетки — это во многом самодостаточные единицы живой материи, которые способны к саморегуляции, самообновлению и самовоспроизводству.

А вирусные частицы — это, по сути, микроскопические контейнеры для транспортировки наследственного материала, которому необходимо определенным образом реализоваться. А реализация его возможна только путем паразитирования внутри клеток.

лимфоциты

Заражение организма, начало и развитие инфекции

Теперь давайте кратко обсудим механизм заражения и последующее размножение вируса внутри клетки-хозяина. Как протекает заражение коронавирусом SARS-CoV-2.

механизм заражения и размножения SARS-CoV-2
1

Поскольку вирусные частицы очень маленькие, они легко передаются от человека к человеку через мельчайшие капельки слюны и слизистых выделений из носа во время разговора, кашля и чихания.

Вдыхая эти капельки при близком контакте с заражённым, человек вовлекает себя в сложный процесс инфицирования и распространения инфекции по организму. На начальных этапах заражения вирус должен найти клетки, к которым он может прикрепиться и затем проникнуть внутрь.

2

Функцию распознавания нужных клеток выполняют S-белки в его липидной оболочке. На самом деле Spike-белки — это крупные белковые комплексы, имеющие сложную структурную организацию.

За счёт такой организации они способны обеспечивать взаимодействие с клеткой путем пристыковки вируса к рецепторам ACE2 (Ангиотензин-превращающий фермент 2) на поверхности клеток. В норме функция этих рецепторов заключается в регуляции просвета сосудов. Однако эти рецепторы также являются входными воротами для коронавирусной инфекции.

тренды в иммунологии
2

После заражения коронавирусом, инфекция погружается в клетку за счет формирования маленьких мембранных пузырьков.

3

Затем из оболочки вируса выходит наследственный материал в виде РНК, который необходим для воспроизводства всех компонентов новых вирусных частиц, то есть новой РНК, M-, N-, S-белков и элементов капсида. Обеспечивается этот процесс за счёт клеточного обмена веществ - сама клетка участвует в воспроизводстве вируса.

4
И, на последнем этапе все компоненты собираются вместе и образуют новые вирусные частицы, которые массово выходят из клеток.

Борьба организма с инфекцией, врожденный и адаптивный иммунитет

иммунитет

Вскоре, после того как вирус проник в организм и начал поражать клетки, он распознается иммунитетом, причем сначала реагируют иммунные клетки, которые расположены в непосредственной близости от области распространения патогена.

Они начинают убивать зараженные клетки, поедать антигены (чужеродные молекулы, которые не свойственны нашему организму) и передавать информацию об инфекционном процессе другим клеткам иммунитета, привлекая их в очаг заражения.

Реакция врожденного иммунитета очень быстрая и занимает несколько часов. Если врожденный иммунитет не справился с патогеном, то ему на помощь приходят клетки адаптивного иммунитета: B- и T- лимфоциты. В-лимфоциты вырабатывают антитела, которые прикрепляются к вирусным частицам и инактивируют их. Кроме того, они являются своеобразными «метками смерти», которые узнаются макрофагами: «помеченная» вирусная частица поедается и переваривается. Т-лимфоциты помогают В-лимфоцитам вырабатывать антитела и убивают зараженные клетки.

В данном случае реакция адаптивного иммунитета более длительная и занимает несколько дней. Совместная работа врожденного и адаптивного иммунитета обеспечивает надежную защиту от патогенов, однако для достижения успеха в борьбе с инфекционным заболеванием требуется время.

Роль микрофлоры в формировании и поддержании иммунитета (на примере кишечной микрофлоры)

Наш организм – открытая система, которая активно взаимодействует с внешней средой и, соответственно, с чужеродными агентами, которые так же обитают в этой среде.

Поэтому в ходе долгой эволюции мы смогли «подружиться» с некоторыми из таких чужеродных агентов и теперь благополучно сосуществуем, извлекая взаимную выгоду из этой дружбы.

Речь идёт о бактериях нашей полезной микрофлоры.

Всем известно, что полезная микрофлора располагается в кишечнике, но также она присутствует в слизистых оболочках дыхательных и половых путей, в ротовой полости и на коже.

Кишечная микрофлора является наиболее изученной, поэтому в качестве наглядного примера далее речь будет идти именно о роли кишечной микрофлоры в формировании и поддержании иммунитета.

организм человека

Однако эти же функции применимы и к микрофлоре других систем нашего организма.

Этими иммунологическими функциями являются:

  • Обучение клеток иммунитета и привлечение их в кишечник
  • Формирование местных «центров реагирования» на чужое: в кишечнике, в результате деятельности микрофлоры, происходит образование лимфоидных узелков, которые заселяются лимфоцитами.
  • Активация барьерной функции эпителия кишечника
  • Поддержание иммунологического равновесия: микрофлора участвует в подавлении слишком активной реакции иммунитета на чужеродные объекты, тем самым, не позволяя организму разрушать себя.
  • Выделение веществ, подавляющих развитие патогенов.

В кишечнике человека обитает более триллиона микробов, но не все из них полезны для организма: некоторые могут представлять опасность для нашего здоровья. Такие микроорганизмы относят к условно-патогенной микрофлоре.

В норме они находятся в угнетенном состоянии, и мы фактически не чувствуем их присутствия, поскольку клетки полезной микрофлоры выделяют вещества, которые подавляют их развитие.

Если же состояние нашей микрофлоры ухудшается, например, после приёма антибиотиков, то в будущем возникает риск активизации патогенов.

просвет кишечника
Rooks et al., 2017; Nature reviews. Immunology V. 16, I. 6 P. 341-52.

Итак, давайте кратко рассмотрим значение полезной микрофлоры человека в формировании и поддержании иммунитета.

Наша пища не только является источником энергии и строительного материала для организма, но и используется для этих же нужд клетками микрофлоры.

Наши клетки, как и мы, переваривают пищу, после чего выделяют продукты обмена веществ и непереваренные вещества в полость кишечника. От того, как чувствуют себя микробы кишечника, зависит и то, что они выделяют.

Также они могут выделять вещества, с помощью которых они общаются друг с другом и с организмом человека в целом. Это могут быть различные жирные кислоты, пептиды (маленькие цепочки аминокислот) и модифицированные аминокислоты.

Организм человека научился воспринимать эти своеобразные сигналы и реагировать на них определенным образом.

На этой схеме показано влияние жирных кислот, выделяемых полезной микрофлорой, на функционирование клеток нашего организма. Здесь отражено и взаимодействие с эпителием, выстилающим кишечник, и с клетками иммунитета и слизистых желез (бокаловидные клетки).

Эта схема крайне упрощена, на самом деле путей взаимодействия гораздо больше, и учёные ежедневно открывают новые функции полезной микрофлоры, обеспечивающие постоянство внутренней среды нашего организма.

Пути действия спрея AVSystems

Мы поговорили о том, каким образом инфекция может проникнуть в наш организм, поговорили о роли бактерий в регуляции иммунитета.

Теперь настало время обсудить принцип работы спрея AVSystems, в состав которого входят метаболиты полезной микрофлоры человека.

В данном случае метаболиты – это как раз те вещества, которые способен распознавать наш организм, как сигналы для поддержания иммунологической защиты тех органов, которые контактируют с внешней средой.

AVSystems защита

В ходе наших исследований мы выявили три основных пути действия спрея AVSystems:

Стимуляция врожденного иммунитета

Поддержание собственной полезной микрофлоры верхних дыхательных путей и ротовой полости. Подавление развития патогенной микрофлоры.

Противодействие выходу вирусных частиц из заражённых клеток и запуск программируемой клеточной гибели (апоптоз)

Обсудим действие по порядку: какие противовирусные механизмы запускаются при помощи спрея AVSystems?

1.

Стимуляция врожденного иммунитета

иммунитет

Как мы говорили ранее, метаболиты полезной микрофлоры человека помогают обучению клеток врожденного иммунитета и привлекают их к границам с внешней средой, где высок риск проникновения патогенов.

Аналогичным образом действует и спрей: распыляя его на поверхность слизистой рта и кожу, мы обеспечиваем наши барьерные ткани надежной противовирусной защитой – защитой собственных клеток иммунной системы.

При этом важно подчеркнуть, что спрей не оказывает иммуностимулирующее действие, а, наоборот, поддерживает равновесное состояние иммунитета, не разрешая излишне агрессивно реагировать на чужое.

На этой картинке показан просвет кишечника и клетки иммунитета (макрофаги, тучные и дендритные клетки), которые располагаются внутри его стенок и «патрулируют» границы.

Такая картина абсолютно нормальна для кишечника, имеющего здоровую микрофлору.

Метаболиты бактерий, которые содержатся в составе спрея AVSystems, привлекают точно такие же клетки в область его распыления (кожа и слизистые).

2.

Поддержание собственной полезной микрофлоры верхних дыхательных путей и ротовой полости

Метаболиты спрея, так же как и метаболиты нормальной микрофлоры человека, являются хорошими передатчиками информации между клетками нашей микрофлоры.

Воспринимая эту информацию, микробы определенным образом синхронизируют свою жизнедеятельность и тем самым поддерживают гомеостаз (постоянство внутренней среды) в тех или иных тканях. Такой способ общения между бактериями называется «чувство кворума», и, как показывают современные исследования, оно играет ключевую роль  в физиологии барьерных тканей нашего организма.

гомеостаз
3.

Противодействие выходу вирусных частиц из клеток и запуск апоптоза

апоптоз

Также наши работы по изучению путей действия спрея показали, что он противодействует выходу вирусных частиц из клеток и запускает самоликвидацию зараженных клеток за счет апоптоза.

Апоптоз – это вид программируемой клеточной гибели, при котором клетка аккуратно себя удаляет, незаметно для других структур организма. Это естественный процесс. В нормальных условиях он происходит, когда, например, клетки стареют или их внутренние компоненты «ломаются». Клетка в этом случае должна себя убрать так, чтобы ее гибель не повлияла на соседние клетки или иммунную систему.

Чаще всего она распадается на мелкие пузырьки или апоптотические тельца, которые самоперевариваются.

Противоположностью апоптоза является некроз. Этот тип гибели непрограммируемый, его можно наблюдать, например, при ожогах. Тогда мы видим реакцию воспаления: кожа краснеет, появляются отёки и боль.

В этом случае клетки просто разрываются и их внутреннее содержимое изливается в ткань. На это очень быстро реагируют клетки иммунитета, активируя в этой области иммунный ответ, который в некоторых случаях может тяжело переноситься организмом.

Возможный механизм действия спрея заключается в том, что его метаболиты взаимодействуют с компонентами мембраны клеток и физически не позволяют выйти новым вирусным частицам наружу, чтобы заразить новые клетки. Клетка, переполненная большим количеством вирусных частиц внутри себя, активирует процесс апоптоза.

Другой вариант активации апоптоза может заключаться в том, что клетка, зараженная вирусом, получает дополнительные сигналы извне от метаболитов и по умолчанию запускает апоптоз.

Таким образом, спрей AVSystems обеспечивает всестороннюю защиту, поддерживая нашу полезную микрофлору, привлекая иммунные клетки и стимулируя штатное удаление заражённых клеток.

Такие противовирусные средства, для детей и взрослых, безопасны и эффективны за счёт своей физиологичности.

метаболиты
Harrison et al., 2020; Trends in Immunology, V. 41, I. 12, P. 1100-1115
Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваш опыт на нашем веб-сайте. Просмотрев этот сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie.