Paulina Smaruj
Wiceprezes, Koło Naukowe Biologii Molekularnej UW
Poliomyelitis (inaczej choroba Heinego-Medina) jest jednostką chorobową, której czynnikiem etiologicznym jest wirus polio. Samo słowo „polio” wzbudza w społeczeństwie dyskomfort (czy może jest to już strach?) głównie ze względu na fakt, jak częste były infekcje tym wirusem przed epoką powszechnych szczepień. Sam prezydent Stanów Zjednoczonych – Franklin Delano Roosevelt – cierpiał na chorobę Heinego-Medina, choć dokładano wszelkich starań, by nie przedstawiać go w mediach jako osobę niepełnosprawną. Poliomyelitis kojarzy się większości osób z stanem nieodwracalnego paraliżu zazwyczaj kończyn dolnych, choć tak poważny przebieg dotyczy około 1 na 200 zainfekowanych pacjentów. Spośród nich od 5–10% osób umiera w wyniku paraliżu mięśni oddechowych.
Według danych WHO infekcje wirusem polio zostało zredukowane o 99%. Wirus występuje obecnie w najbiedniejszych zakątkach globu. W celu doprowadzenia do całkowitej eradykacji wirusa polio WHO wyszło z Global Polio Eradication Initiative.
Wirus Polio – beauty hidden in simplicity
Wirus polio posiada materiał genetyczny w postaci (+)ssRNA i jest klasyfikowany do rodziny Picornaviridae. Genom wynosi około 7,5 kb. Jego sekwencja została opublikowana m.in. przez grupę badawczą prof. Vincenta Racaniello. Materiał genetyczny jest zamknięty w kapsydzie złożonym z 60 podjednostek zbudowanych z 4 białek: VP1, VP2, VP3 i VP4. Wirion nie posiada osłonki.
Ryc.1. Struktura wirionu wirusa polio z zaznaczeniem najważniejszych elementów strukturalnych: kapsyd składa się z podjednostek zbudowanych z białek VP1-4, natomiast VPg jest kowalencyjnie związane z 5’ (+)ssRNA i pełni funkcję startera podczas replikacji.
Patogeneza
Zakażenie poliomyelitis odbywa się na drodze fekalno-oralnej. Po wejściu do ustroju przez usta, pierwszymi miejscami namnażania wisusa są: część ustna gardła oraz jelito cienkie. Okres inkubacji (czas od kontaktu patogenu z pacjentem a wystąpieniem pierwszych objawów) wynosi około 7–14 dni. Wirus jest wykrywany we krwi już po 3–5 dniach.
Po początkowym namnożeniu w okolicach gardła i jelita cienkiego wirus rozprzestrzenia się poprzez krew do kolejnych wrażliwych tkanek. Atakuje tylko konkretne typy komórek nerwowych. W czasie replikacji w ich wnętrzu może doprowadzić do znacznych szkód, a nawet kompletnego zniszczenia zainfekowanych neuronów.
Pomimo faktu, że nieodwracalny paraliż jest znakiem rozpoznawczym choroby Heinego-Medina, normalnie wirus nie namnaża się w mięśniach in vivo. Zmiany identyfikowane w nerwach obwodowych i w mięśniach są wtórne względem destrukcji komórek nerwowych centralnego układu nerwowego.
Dlaczego wirus Polio jest seksownym typem?
- Inteligentny
Materiałem genetycznym wirusa polio jest (+)ssRNA, który może służyć za matrycę w procesie translacji (pełnić funkcję mRNA) bez konieczności przepisywania na komplementarną nić. W praktyce oznacza to, że sam materiał genetyczny wirusa (np. przy sztucznym wprowadzeniu do wnętrza komórki) ma zdolność wywołania infekcji.
- Zaradny
Wirus polio wykorzystuje błony cytoplazmatyczne zainfekowanej komórki ssaczej. Wykorzystuje je do tworzenia pęcherzyków, wewnątrz których przebiega replikacja. Jako skutek, w komórkach zainfekowanych nie można zidentyfikować aparatu Gogliego, ani siateczki śródplazmatycznej! Co więcej, wykazano zwiększony import kwasów tłuszczowych przez komórki w trakcie infekcji.
- Trzyma rękę na pulsie
Wirus polio należy do grupy V wg klasyfikacji Davida Baltimore’s, czyli wirusów posiadających jako materiał genetyczny (+)ssRNA – dodatki jednonicowy RNA. Replikację genomu wirusa przeprowadza polimeraza RNA zależna od RNA, która jest pozbawiona aktywności korekcyjnej. Wniosek z tego jest całkiem niebanalny. Więcej mutacji to większa różnorodność genetyczna populacji i większe tempo ewolucji. Różnorodność genetyczna jest tak ogromna, że ustalona m.in. przez Vincenta Racaniello sekwencja 7,5-kb genomu jest konsensusem (sekwencją uśredniona), to znaczy zapisane w danych pozycjach zasady azotowe są najczęściej powtarzającymi się.
Bibliografia
- Melnick JL. Current status of poliovirus infections. 1996. Clin Microbiol Rev. 9(3): 293-300.
- Minor PD. An introduction to Poliovirus: Pathogenesis, Vaccination, and the Endgame for Global Eradication. 2016. Methods Mol Biol. 1387: 1-10.
- Racaniello V. Virology Lectures 2020. 2020. You Tube. https://www.youtube.com/watch?v=lj3NhPgOoX4&list=PLGhmZX2NKiNldpyRUBBEzNoWL0Cso1jip (20.07.2020).
- World Health Organization. 10 Facts on Polio Eradication. https://www.who.int/features/factfiles/polio/en/ (20.07.2020).