Цитопатический эффект - Cytopathic effect

Микрофотография демонстрируя вирусный цитопатический эффект Вирус простого герпеса (мульти-нуклеация, матовый стеклянный хроматин). мазок из шейки матки. Пап-пятно.

Цитопатический эффект или цитопатогенный эффект (сокращенно CPE) относится к структурным изменениям в клетках-хозяевах, вызванным вирусной инвазией. Заражающий вирус вызывает лизис клетки-хозяина или когда клетка умирает без лизис из-за невозможности воспроизводства.[1] Оба эти эффекта происходят из-за CPE. Если вирус вызывает эти морфологические изменения в клетке-хозяине, он считается цитопатогенным.[2] Общие примеры CPE включают округление инфицированной клетки, слияние с соседними клетками с образованием синцития, и появление ядерных или цитоплазматических органы включения.[3]

CPE и другие изменения морфологии клеток - это лишь некоторые из многих эффектов цитоцидных вирусов. Когда цитоцидный вирус заражает пермиссивную клетку, вирусы убивают клетку-хозяина за счет изменений в морфологии клетки, физиологии клетки и последующих биосинтетических событиях. Эти изменения необходимы для эффективной репликации вируса, но за счет клетки-хозяина.[3]

Диагностика

CPE - важные аспекты вирусной инфекции в диагностике. Многие CPE можно увидеть в незакрепленных, неокрашенных ячейках при низкой мощности оптический микроскоп, с конденсатором вниз и частично закрытой ирисовой диафрагмой. Однако в случае некоторых CPE, а именно телец включения, клетки необходимо фиксировать и окрашивать, а затем рассматривать под световым микроскопом.[2] CPE некоторых вирусов характерны и, следовательно, могут быть важным инструментом для вирусологов при диагностике инфицированного животного или человека.[3] Частота появления CPE также является важной характеристикой, которую вирусологи могут использовать для определения типа вируса. Если ЦПЭ появляется через 4–5 дней in vitro при низкой множественности инфекции, вирус считается медленным. Если CPE появляется через 1-2 дня in vitro при низкой множественности инфекции, то вирус считается быстрым. Прививки всегда производятся при низкой множественности инфекции, потому что при высокой множественности инфекции все CPE происходят быстро.[2]

Обычно первым признаком вирусных инфекций является округление клеток. Органы включения затем часто появляются в ядро клетки и / или цитоплазма клетки-хозяина. Тельца включения можно сначала идентифицировать с помощью световой микроскопии в мазках крови пациента или окрашенных срезах инфицированных тканей. Однако, чтобы полностью охарактеризовать их состав, электронная микроскопия должен быть выполнен. Тельца включения могут быть либо скоплением побочных продуктов репликации вируса, либо измененными органеллами или структурами клетки-хозяина.[3]

Некоторые вирусные инфекции вызывают странный CPE, образование синцития. Синцитии - это большие цитоплазматические массы, содержащие множество ядер. Обычно они производятся путем слияния инфицированных клеток. Этот механизм полезен для вируса, поскольку он позволяет вирусу распространяться от инфицированных к неинфицированным клеткам.[3]

Вирусные инфекции могут иметь клинически значимые фенотипические CPE. Например, с гепатит С вирус (HCV), печень стеатоз достаточно характерен для вируса, чтобы его можно было использовать для идентификации генотип, генетический состав вируса. Пациенты с 3-м генотипом HCV имеют значительно более высокую вероятность развития печени. стеатоз чем с генотипом 1.[4] Кроме того, CPE могут использоваться во время исследований для определения эффективности нового препарата. Был разработан анализ, который проверяет CPE вируса денге для оценки жизнеспособности клеток.[5]

Из-за специфичности CPE для клеток-хозяев исследователи также могут использовать их для проверки любых расхождений в эксперименте. При многих вирусных инфекциях разные штаммы клеток-хозяев могут давать характерный ответ. В настоящее время в исследовательском сообществе есть много опасений относительно достоверности и чистоты клеточных штаммов. Загрязнение возросло внутри лабораторий и между ними. CPE можно использовать для проверки чистоты определенной клеточной линии. Например, HeLa CCL-2 это обычная клеточная линия, используемая в самых разных областях исследований. Чтобы проверить чистоту клеток HeLa, наблюдали CPE, которые возникали после инокуляции Вирус Коксаки B3. Эти CPE включали изменения морфологии и показатели клеточной заболеваемости. Carson et al. определили, что несоответствие связано с гетерогенной природой коммерческих клеток HeLa по сравнению с гомогенной природой клеток HeLa, которые размножались в течение нескольких поколений в лаборатории.[6]

Общие типы

Полное разрушение

Полное разрушение монослоя клетки-хозяина - наиболее тяжелый тип CPE. Чтобы наблюдать за этим процессом, клетки высевают на стеклянную поверхность и формируют конфлюэнтный монослой клетки-хозяина. Затем заносится вирусная инфекция. Все клетки в монослое быстро сжимаются, становятся плотными в процессе, известном как пикноз, и отсоединиться от стекла в течение трех дней. Эта форма CPE обычно встречается с энтеровирусы.[2]

Итого уничтожение

Полное разрушение монослоя клетки-хозяина менее серьезно, чем полное разрушение. Подобно полному разрушению, этот CPE наблюдается при посеве конфлюэнтного монослоя клетки-хозяина на поверхность стекла с последующим введением вирусной инфекции. Общая деструкция характерно показывает отслоение некоторых, но не всех клеток в монослое. Обычно наблюдается у некоторых тогавирусы, немного пикорнавирусы, и некоторые виды парамиксовирусы.[2]

Очаговая дегенерация

Очаговая дегенерация вызывает локальную атаку монослоя клетки-хозяина. Хотя этот тип CPE может в конечном итоге затронуть всю ткань, начальные стадии и распространение происходят в локализованных вирусных центрах, известных как очаги. Очаговая дегенерация связана с прямым переносом вируса от клетки к клетке, а не с диффузией через внеклеточную среду. Этот другой способ передачи отличает его от полного и субтотального разрушения и вызывает характерные локальные эффекты. Первоначально клетки-хозяева становятся увеличенными, округлыми и рефрактильными. В конце концов, клетки-хозяева отрываются от поверхности. Распространение вируса происходит концентрически, так что оторвавшиеся клетки окружены увеличенными округлыми клетками, окруженными здоровой тканью. Этот тип CPE характерен для герпесвирусы и поксвирусы.[2]

Отеки и комки

Набухание и комкование - это CPE, при котором клетки-хозяева значительно набухают. После увеличения клетки собираются в кластеры. В конце концов клетки становятся настолько большими, что отделяются. Этот тип CPE характерен для аденовирусы.[2]

Пенистое перерождение

Пенистая дегенерация также известна как вакуолизация. Это связано с образованием больших и / или многочисленных цитоплазматических вакуолей. Этот тип CPE можно наблюдать только при фиксации и окрашивании вовлеченных клеток-хозяев. Пенистое перерождение характерно для некоторых ретровирусы, парамиксовирусы, и флавивирусы.[2]

Синцитий

Синцитий также известен как слияние клеток и образование поликарионов. С помощью этого CPE плазматические мембраны четырех или более клеток-хозяев сливаются и производят увеличенную клетку, по крайней мере, с четырьмя ядрами. Хотя слияния крупных клеток иногда видны без окрашивания, этот тип CPE обычно обнаруживается после фиксации и окрашивания клеток-хозяев. Герпесвирусы характерно производить слияние клеток, а также другие формы CPE. Немного парамиксовирусы могут быть идентифицированы посредством образования слияния клеток, поскольку они исключительно производят этот CPE.[2]

Органы включения

Тельца включения - нерастворимые аномальные структуры в ядрах клеток или цитоплазме - можно увидеть только при окрашивании, поскольку они указывают на области измененного окрашивания в клетках-хозяевах. Как правило, они указывают области клетки-хозяина, где синтезируется вирусный белок или нуклеиновая кислота, или где вирионы собираются. Кроме того, в некоторых случаях тельца включения присутствуют без активного вируса и указывают на области вирусного рубцевания. Тельца включения различаются в зависимости от штамма вируса. Они могут быть одиночными или множественными, маленькими или большими, круглыми или неправильной формы. Они также могут быть внутриядерными или интрацитоплазматическими и эозинофильный или базофильный.[2]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Цитопатический эффект (ЦПЭ)». Британская энциклопедия. Получено 19 ноября 2014.
  2. ^ а б c d е ж г час я j Сучман, Эрика; Блэр, Кэрол. «Цитопатические эффекты протоколов вирусов». Библиотека микробов ASM. Американское общество микробиологии. Архивировано из оригинал 2 июня 2012 г.. Получено 20 ноября 2014.
  3. ^ а б c d е Барон, Сэмюэл (1996). Медицинская микробиология (4-е изд.). Техас: Медицинский филиал Техасского университета в Галвестоне.. Получено 19 ноября 2014.
  4. ^ Руббиа-Брандт, Лаура; Куадри, Рафаэль; Абид, Карим; Джостра, Эмилиано; Мужчина, Пьер-Жан; Мента, Жиль; Спар, Лоран; Зарский, Жан-Пьер; Борищ, Беттина; Хаденге, Антуан; Негр, Франческо (2000). «Стеатоз гепатоцитов - это цитопатический эффект вируса гепатита С генотипа 3». Журнал гепатологии. 33 (1): 106–115. Дои:10.1016 / S0168-8278 (00) 80166-X.
  5. ^ Маккормик, Кевин; Лю, Шуфэн; Джейкобс, Яна; Маркес, Эрнесто; Слуис-Кремер, Николас; Ван, Тяньи (2012). «Разработка надежного высокопроизводительного скринингового анализа на основе цитопатических эффектов для выявления новых ингибиторов вируса денге». Противомикробные препараты и химиотерапия. 56 (6): 3399–3401. Дои:10.1128 / AAC.06425-11. ЧВК  3370735. PMID  22391547.
  6. ^ Карсон, Стивен; Пирруччелло, Самуэль (2013). «Гетерогенность клеток HeLa и цитопатический эффект вируса Коксаки В3: последствия для межлабораторной воспроизводимости результатов». Журнал медицинской вирусологии. 85 (4): 677–683. Дои:10.1002 / jmv.23528. PMID  23408555.