21.3: Kuzuia na Matibabu ya Maambukizi ya Virusi

Last updated
Save as PDF

Page ID: 176607

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Ujuzi wa Kuendeleza

Kutambua magonjwa makubwa ya virusi yanayoathiri wanadamu
Linganisha chanjo na madawa ya kupambana na virusi kama mbinu za matibabu kwa virusi

Virusi husababisha magonjwa mbalimbali katika wanyama, ikiwa ni pamoja na wanadamu, kuanzia baridi ya kawaida hadi magonjwa yanayoweza kusababisha kifo kama meningitis (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Magonjwa haya yanaweza kutibiwa na madawa ya kulevya au kwa chanjo, lakini baadhi ya virusi, kama vile VVU, zina uwezo wa kuepuka majibu ya kinga na mutating kuwa sugu kwa madawa ya kulevya.

Mfano unaonyesha maelezo ya jumla ya magonjwa ya virusi vya binadamu. Virusi vinavyosababisha encephalitis au meningitis, au kuvimba kwa ubongo na tishu zinazozunguka, ni pamoja na surua, arbovirus, kichaa cha mbwa, virusi vya JC, na virusi vya LCM. Baridi ya kawaida husababishwa na rhinovirus, virusi vya parainfluenza, na virusi vya kupumua vya syncytial. Maambukizi ya jicho husababishwa na herpesvirus, adenovirus, na cytomegalovirus. Pharyngitis, au kuvimba kwa pharynx, husababishwa na adenovirus, virusi vya Epstein-Barr, na cytomegalovirus. Parotitis, au kuvimba kwa tezi za parotidi, husababishwa na virusi vya matumbo. Gingivostomatitis, au kuvimba kwa mucosa ya mdomo, husababishwa na virusi vya aina ya herpes rahisix. Pneumonia husababishwa na virusi vya mafua aina A na B, virusi vya parainfluenza, virusi vya kupumua syncytial, adenovirus, na coronavirus ya SARS. Matatizo ya moyo na mishipa husababishwa na virusi vya coxsackie B. Hepatitis husababishwa na aina ya virusi vya hepatitis A, B, C, D, na E. myelitis husababishwa na poliovirus na HLTV-1. Maambukizi ya ngozi husababishwa na virusi vya varicella-zoster, virusi vya binadamu 6, ndui, molluscum contagiosum, papillomavirus ya binadamu, parvovirus B19, rubella, surua, na virusi vya coxsackie A. Gastroenteritis, au ugonjwa wa utumbo, husababishwa na adenovirus, rotavirus, norovirus, astrovirus, na coronavirus. Magonjwa ya ngono husababishwa na aina ya herpes rahisix 2, papillomavirus ya binadamu, na VVU. Pancreatitis B husababishwa na virusi vya coxsackie B. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Virusi zinaweza kusababisha magonjwa kadhaa kwa wanadamu, kuanzia magonjwa mazito hadi magonjwa makubwa. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mikael Häggström)

Chanjo za Kuzuia

Wakati tuna idadi ndogo ya madawa ya kulevya yenye ufanisi, kama vile yale yaliyotumika kutibu VVU na mafua, njia ya msingi ya kudhibiti ugonjwa wa virusi ni kwa chanjo, ambayo inalenga kuzuia kuzuka kwa kujenga kinga dhidi ya familia ya virusi au virusi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Chanjo zinaweza kutayarishwa kwa kutumia virusi vya kuishi, virusi vya kuuawa, au subunits za Masi ya virusi. Chanjo za virusi zilizouawa na virusi vya subunit haziwezi kusababisha ugonjwa.

Chanjo za virusi vya kuishi zimeundwa katika maabara ili kusababisha dalili chache kwa wapokeaji huku wakiwapa kinga ya kinga dhidi ya maambukizi ya baadaye. Polio ilikuwa ugonjwa mmoja ambao uliwakilisha hatua muhimu katika matumizi ya chanjo. Kampeni za chanjo za molekuli katika miaka ya 1950 (chanjo iliyouawa) na 1960 (chanjo ya kuishi) ilipunguza kwa kiasi kikubwa matukio ya ugonjwa huo, ambayo yalisababisha kupooza kwa misuli kwa watoto na kuzalisha kiasi kikubwa cha hofu kwa idadi ya watu wakati magonjwa ya kikanda yalitokea. Mafanikio ya chanjo ya polio yaliweka njia ya utoaji wa kawaida wa chanjo za utotoni dhidi ya surua, matumbwitumbwi, rubella, kuku, na magonjwa mengine.

Hatari ya kutumia chanjo hai, ambazo kwa kawaida huwa na ufanisi zaidi kuliko chanjo zilizouawa, ni hatari ndogo lakini kubwa kwamba virusi hivi vitarejea kwenye fomu yao inayosababisha ugonjwa kwa mabadiliko ya nyuma. Chanjo za kuishi kwa kawaida hufanywa kwa kudhoofisha (kudhoofisha) virusi vya “aina ya mwitu” (inayosababisha ugonjwa) kwa kukuza katika maabara katika tishu au kwa joto tofauti na kile ambacho virusi vinazoea katika jeshi. Marekebisho kwa seli hizi mpya au joto husababisha mabadiliko katika genomes ya virusi, kuruhusu kukua vizuri katika maabara huku kuzuia uwezo wake wa kusababisha ugonjwa unapoanzishwa tena katika hali zilizopatikana katika jeshi. Virusi hivi vilivyozuia hivyo bado husababisha maambukizi, lakini hazikua vizuri sana, kuruhusu majibu ya kinga kuendeleza kwa wakati ili kuzuia magonjwa makubwa. Mabadiliko ya nyuma hutokea wakati chanjo inakabiliwa na mabadiliko katika jeshi kama kwamba inasoma kwa mwenyeji na inaweza tena kusababisha ugonjwa, ambao unaweza kisha kuenea kwa binadamu wengine katika janga. Aina hii ya mazingira ilitokea hivi karibuni kama 2007 nchini Nigeria ambako mabadiliko katika chanjo ya polio yalisababisha janga la polio nchini humo.

Chanjo zingine ziko katika maendeleo ya kuendelea kwa sababu virusi fulani, kama vile mafua na VVU, zina kiwango cha juu cha mabadiliko ikilinganishwa na virusi vingine na seli za kawaida za jeshi. Kwa mafua, mabadiliko katika molekuli ya uso ya virusi husaidia viumbe kuepuka kinga ya kinga ambayo inaweza kupatikana katika msimu uliopita wa mafua, na kuifanya kuwa muhimu kwa watu kupata chanjo kila mwaka. Virusi vingine, kama vile zile zinazosababisha magonjwa ya utoto, surua, matumbwitumbwi, na rubella, hubadilika kwa kiasi kikubwa kwamba chanjo hiyo inatumiwa mwaka baada ya mwaka.

Picha inaonyesha mtu anayepokea sindano katika mkono. — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Chanjo ni iliyoundwa na kuongeza kinga dhidi ya virusi kuzuia maambukizi. (mikopo: USACE Ulaya Wilaya)

Unganisha na Kujifunza

Tazama video hii ya NOVA ili ujifunze jinsi microbiologists wanavyojaribu kuiga virusi vya mafua ya Hispania ya 1918 ili waweze kuelewa zaidi kuhusu virolojia.

Chanjo na Dawa za Kupambana na virusi kwa Matibabu

Katika hali nyingine, chanjo zinaweza kutumika kutibu maambukizi ya virusi. Dhana nyuma ya hili ni kwamba kwa kutoa chanjo, kinga inaongezeka bila kuongeza virusi zaidi vinavyosababisha magonjwa. Katika kesi ya kichaa cha mbwa, ugonjwa mbaya wa neva unaotumiwa kupitia mate ya wanyama walioambukizwa na virusi vya mbwa, maendeleo ya ugonjwa huo kutoka wakati wa kuumwa kwa wanyama hadi wakati unapoingia kwenye mfumo mkuu wa neva inaweza kuwa wiki 2 au zaidi. Hii ni muda wa kutosha wa chanjo mtu ambaye anashutumu kuwa wamepigwa na mnyama aliyepigwa, na majibu yao ya kinga yanayotosha kuzuia virusi kuingia tishu za neva. Kwa hiyo, matokeo ya neurological ya ugonjwa huo yanazuia, na mtu binafsi anapaswa kupona kutokana na bite iliyoambukizwa. Mbinu hii pia inatumika kwa ajili ya kutibu Ebola, mojawapo ya virusi vya haraka zaidi na vibaya zaidi duniani. Kuambukizwa na popo na nyani kubwa, ugonjwa huu unaweza kusababisha kifo katika asilimia 70—90 ya binadamu walioambukizwa ndani ya wiki 2. Kutumia chanjo mpya ambazo zinaongeza majibu ya kinga kwa njia hii, kuna matumaini kwamba watu walioathirika watakuwa na uwezo bora wa kudhibiti virusi, na uwezekano wa kuokoa asilimia kubwa ya watu walioambukizwa kutokana na kifo cha haraka na chungu sana.

Njia nyingine ya kutibu maambukizi ya virusi ni matumizi ya madawa ya kulevya. Dawa hizi mara nyingi zina mafanikio madogo katika kuponya magonjwa ya virusi, lakini mara nyingi, zimetumika kudhibiti na kupunguza dalili kwa magonjwa mbalimbali ya virusi. Kwa virusi vingi, madawa haya yanaweza kuzuia virusi kwa kuzuia vitendo vya protini moja au zaidi. Ni muhimu kwamba protini zilizolengwa ziwe encoded na jeni za virusi na kwamba molekuli hizi hazipo katika kiini cha jeshi la afya. Kwa njia hii, ukuaji wa virusi huzuia bila kuharibu mwenyeji. Kuna idadi kubwa ya madawa ya kulevya yanayopatikana kutibu maambukizi, baadhi maalum kwa virusi fulani na mengine ambayo yanaweza kuathiri virusi vingi.

Antivirals wameanzishwa kutibu herpes ya uzazi (herpes rahisix II) na mafua. Kwa herpes ya uzazi, madawa ya kulevya kama vile acyclovir yanaweza kupunguza idadi na muda wa matukio ya ugonjwa wa virusi, wakati ambapo wagonjwa huendeleza vidonda vya virusi katika seli zao za ngozi. Kama virusi inabakia latent katika tishu za neva za mwili kwa maisha, dawa hii si ya kuponya lakini inaweza kufanya dalili za ugonjwa huo ziweze kusimamiwa zaidi. Kwa mafua, madawa ya kulevya kama Tamiflu (oseltamivir\(\PageIndex{3}\)) (Kielelezo) yanaweza kupunguza muda wa dalili za “homa” kwa siku 1 au 2, lakini dawa haina kuzuia dalili kabisa. Tamiflu hufanya kazi kwa kuzuia enzyme (neuraminidase ya virusi) ambayo inaruhusu virions mpya kuondoka seli zao zilizoambukizwa. Hivyo, Tamiflu inhibitisha kuenea kwa virusi kutoka kwa kuambukizwa na seli zisizoambukizwa. Dawa nyingine za kuzuia virusi, kama vile Ribavirin, zimetumika kutibu maambukizi mbalimbali ya virusi, ingawa utaratibu wake wa utekelezaji dhidi ya virusi fulani bado haujulikani.

Sehemu ya a inaonyesha muundo wa virusi vya mafua, ambayo ni icosahedral yenye bahasha ya virusi. Neuraminidase na hemagglutinin huingizwa katika bahasha. Sehemu ya b inaonyesha kwamba Tamiflu huzuia hatua katika maambukizi ya mafua ambayo virions huondoka kiini. — Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Tamiflu inhibitisha enzyme ya virusi inayoitwa neuraminidase (NA) iliyopatikana katika bahasha ya virusi ya mafua. (b) Neuraminidase inaunganisha uhusiano kati ya hemagglutinin ya virusi (HA), pia hupatikana katika bahasha ya virusi, na glycoproteins kwenye uso wa seli ya jeshi. Uzuiaji wa neuraminidase huzuia virusi kutoka kwenye kiini cha jeshi, na hivyo kuzuia maambukizi zaidi. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na M. Eickmann)

Kwa mbali, matumizi mafanikio zaidi ya antivirals yamekuwa katika kutibu VVU ya retrovirus, ambayo husababisha ugonjwa ambao, ikiwa haujatibiwa, kwa kawaida huwa mbaya ndani ya miaka 10—12 baada ya kuambukizwa. Madawa ya kupambana na VVU yameweza kudhibiti replication ya virusi hadi kufikia hatua kwamba watu wanaopata dawa hizi wanaishi kwa muda mrefu zaidi kuliko wasiotibiwa.

Madawa ya kupambana na VVU huzuia replication ya virusi katika awamu nyingi tofauti za mzunguko wa VVU replicative (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Madawa ya kulevya yameandaliwa ambayo kuzuia fusion ya virusi vya ukimwi bahasha na utando wa plasma wa kiini cha jeshi (inhibitors fusion), uongofu wa genome yake ya RNA katika DNA mbili zilizopigwa (inhibitors reverse transcriptase), ushirikiano wa DNA ya virusi ndani ya jenomu ya jeshi (integrase inhibitors), na usindikaji wa protini za virusi (protease inhibitors).

Mfano unaonyesha hatua katika mzunguko wa maisha ya VVU. Katika hatua ya 1, gp120 glycoproteins katika bahasha ya virusi ambatanisha na receptor CD4 kwenye membrane ya seli ya jeshi. Glycoproteins kisha masharti ya ushirikiano receptor, CCR5 au CXCR4, na bahasha ya virusi fuses na membrane ya seli. RNA ya VVU, reverse transcriptase, na protini nyingine za virusi hutolewa kwenye kiini cha jeshi. DNA ya virusi huundwa kutoka RNA kwa transcriptase ya reverse. DNA ya virusi kisha husafirishwa kwenye utando wa nyuklia, ambapo huunganisha ndani ya DNA ya jeshi. RNA mpya ya virusi hufanywa; hutumiwa kama RNA ya genomic na kufanya protini za virusi. RNA mpya ya virusi na protini huhamia kwenye uso wa seli na aina mpya za VVU. Virusi hukomaa wakati protease hutoa protini za VVU binafsi. — Kielelezo\(\PageIndex{4}\): VVU, virusi vya icosahedral, vinashirikiana na receptor ya CD4 ya seli ya kinga na fuses na membrane ya seli. Maudhui ya virusi hutolewa ndani ya seli, ambapo enzymes za virusi hubadilisha jenomu ya RNA moja iliyopigwa ndani ya DNA na kuiingiza kwenye jenome ya jeshi. (mikopo: NIAID, NIH)

Wakati yoyote ya madawa haya yanatumiwa kwa kila mmoja, kiwango cha juu cha mutation cha virusi kinaruhusu kwa urahisi na haraka kuendeleza upinzani dhidi ya madawa ya kulevya, kupunguza ufanisi wa madawa ya kulevya. Mafanikio katika matibabu ya VVU ilikuwa maendeleo ya HAART, tiba yenye nguvu ya kupambana na virusi vya ukimwi, ambayo inahusisha mchanganyiko wa madawa mbalimbali, wakati mwingine huitwa madawa ya kulevya “cocktail.” Kwa kushambulia virusi katika hatua tofauti za mzunguko wake wa kuiga, ni vigumu zaidi kwa virusi kuendeleza upinzani kwa madawa mengi kwa wakati mmoja. Hata hivyo, hata kwa matumizi ya tiba ya mchanganyiko wa HAART, kuna wasiwasi kwamba, baada ya muda, virusi vitaendeleza upinzani dhidi ya tiba hii. Kwa hiyo, madawa mapya ya kupambana na VVU yanaendelea kuendelezwa na matumaini ya kuendelea na vita dhidi ya virusi hivi vibaya.

Uunganisho wa kila siku: Virology iliyowekwa

Utafiti wa virusi umesababisha maendeleo ya njia mbalimbali mpya za kutibu magonjwa yasiyo ya virusi. Virusi zimetumika katika tiba ya jeni. Tiba ya jeni hutumiwa kutibu magonjwa ya maumbile kama vile ugonjwa wa immunodeficiency kali pamoja (SCID), ugonjwa wa kurithi, ambao watoto huzaliwa na mifumo ya kinga iliyoathirika sana. Aina moja ya kawaida ya SCID ni kutokana na ukosefu wa enzyme, adenosine deaminase (ADA), ambayo huvunja besi za purine. Kutibu ugonjwa huu kwa tiba ya jeni, seli za mfupa wa mfupa huchukuliwa kutoka kwa mgonjwa wa SCID na jeni la ADA linaingizwa. Hapa ndipo virusi huingia, na matumizi yao yanategemea uwezo wao wa kupenya seli zilizo hai na kuleta jeni ndani yao. Virusi kama vile adenovirus, virusi vya juu vya kupumua binadamu, hubadilishwa na kuongezewa kwa jeni la ADA, na kisha virusi husafirisha jeni hili ndani ya seli. Seli zilizobadilishwa, ambazo sasa zina uwezo wa kufanya ADA, zinarejeshwa kwa wagonjwa kwa matumaini ya kuwaponya. Tiba ya jeni kwa kutumia virusi kama carrier wa jeni (vectors virusi), ingawa bado majaribio, ana ahadi kwa ajili ya matibabu ya magonjwa mengi ya maumbile. Hata hivyo, matatizo mengi ya kiteknolojia yanahitaji kutatuliwa kwa njia hii kuwa njia inayofaa ya kutibu magonjwa ya maumbile.

Matumizi mengine ya kimatibabu kwa virusi yanategemea upeo wao na uwezo wa kuua seli wanazoziambukiza. Virusi vya Oncolytic zinaundwa katika maabara hasa kushambulia na kuua seli za kansa. Adenovirus yenye vinasaba inayojulikana kama H101 imetumika tangu 2005 katika majaribio ya kliniki nchini China kutibu saratani ya kichwa na shingo. Matokeo yamekuwa yakiahidi, na kiwango kikubwa cha majibu ya muda mfupi kwa mchanganyiko wa chemotherapy na tiba ya virusi kuliko matibabu ya kidini pekee. Utafiti huu unaoendelea unaweza kuhubiri mwanzo wa umri mpya wa tiba ya saratani, ambapo virusi huhandisi kupata na hasa kuua seli za saratani, bila kujali wapi katika mwili wanaweza kuwa wameenea.

Matumizi ya tatu ya virusi katika dawa hutegemea upeo wao na inahusisha kutumia bacteriophages katika kutibu maambukizi ya bakteria. Magonjwa ya bakteria yametibiwa na antibiotics tangu miaka ya 1940. Hata hivyo, baada ya muda, bakteria nyingi zimetengeneza upinzani dhidi ya antibiotics. Mfano mzuri ni Staphylococcus aureus isiyo na methicillin (MRSA, inayojulikana “mersa”), maambukizi ambayo hupatikana kwa kawaida katika hospitali. Bakteria hii inakabiliwa na aina mbalimbali za antibiotics, na hivyo iwe vigumu kutibu. Matumizi ya bacteriophages maalum kwa bakteria hizo ingekuwa bypass upinzani wao dhidi ya antibiotics na hasa kuwaua. Ingawa tiba ya phage inatumika katika Jamhuri ya Georgia kutibu bakteria zisizo na antibiotiki, matumizi yake ya kutibu magonjwa ya binadamu hayajakubaliwa katika nchi nyingi. Hata hivyo, usalama wa matibabu ulithibitishwa nchini Marekani wakati Utawala wa Chakula na Dawa wa Marekani ulipoidhinisha kunyunyizia nyama na bacteriophages kuharibu pathogen ya chakula Listeria. Kama matatizo zaidi na zaidi ya antibiotic sugu ya bakteria kufuka, matumizi ya bacteriophages inaweza kuwa suluhisho uwezo wa tatizo, na maendeleo ya tiba ya phage ni ya riba sana kwa watafiti duniani kote.

Muhtasari

Virusi husababisha magonjwa mbalimbali kwa wanadamu. Magonjwa mengi yanaweza kuzuiwa na matumizi ya chanjo ya virusi, ambayo huchochea kinga ya kinga dhidi ya virusi bila kusababisha ugonjwa mkubwa. Chanjo ya virusi pia inaweza kutumika katika maambukizi ya virusi hai, kuongeza uwezo wa mfumo wa kinga kudhibiti au kuharibu virusi. Mfululizo wa madawa ya kulevya yanayolenga enzymes na bidhaa nyingine za protini za jeni za virusi zimeandaliwa na kutumika kwa mafanikio mchanganyiko. Mchanganyiko wa madawa ya kupambana na VVU yamekuwa kutumika kudhibiti virusi kwa ufanisi, kupanua maisha ya watu walioambukizwa. Virusi zina matumizi mengi katika madawa, kama vile katika kutibu matatizo ya maumbile, kansa, na maambukizi ya bakteria.

faharasa

udhoofishaji: kudhoofisha virusi wakati wa maendeleo ya chanjo

mabadiliko ya nyuma: wakati chanjo ya virusi vya kuishi inarudi nyuma yake phenotype inayosababisha ugonjwa

tiba ya jeni: matibabu ya ugonjwa wa maumbile kwa kuongeza jeni, kwa kutumia virusi kubeba jeni mpya ndani ya seli

virusi vya oncolytic: virusi engineered kwa hasa kuambukiza na kuua seli za kansa

tiba ya phage: matibabu ya magonjwa ya bakteria kwa kutumia bacteriophages maalum kwa bakteria fulani

chanjo: ufumbuzi dhaifu wa vipengele vya virusi, virusi, au mawakala wengine ambao huzalisha majibu ya kinga