virus

De grunnleggende trinnene i en virusreplikasjon foregår etter ulike strategier hos forskjellige virus. Noen strategier er svært kompliserte, men felles for alle er at kopieringen skjer i vertscellen. Ved replikasjon av nukleinsyren i viruset må genene i viruset først kode for bestemte enzymer for oppgaven. Disse enzymene kalles polymerase eller transkriptase, og er aktive under replikasjonen. Alternativt må viruset låne disse enzymene av vertscelle. Av og til, for eksempel ved hiv-infeksjon, må virusgenomet først invadere kjernen i vertscellen og inkorporere seg selv i cellens kromosomer før den kan kopiere seg selv.

Virusinfeksjonen begynner med at molekyler i viruspartikkelens membran binder seg til visse molekyler i cellens overflatemembran (adsorpsjon). Deretter dras cellemembranen på stedet inn og avsnøres som en liten blære som transporterer viruspartikkelen eller deler av denne inn i cellen (penetrering). Her smelter blæren sammen med en celleorganelle, kalt et lysosom, som inneholder forskjellige enzymer. Alle celler opptar uavbrutt stoffer fra miljøet ved denne prosessen, som kalles endocytose. Mange molekyler (blant annet visse næringsstoffer, hormoner og vitaminer) overføres til lysosomer og nedbrytes der av enzymer. Det er altså cellen som opptar virus, og ikke virus som trenger inn i cellen. Viruspartikkelen blir imidlertid ikke fordøyd. Virusets membran smelter øyeblikkelig sammen med lysosomets membran, slik at nukleinsyren med kapsidet frigjøres i cytoplasmaet. Man har oppdaget at denne prosessen er betinget av det sure miljøet i lysosomet, og kanskje blir det en gang i fremtiden mulig å utnytte denne oppdagelsen i den medisinske behandlingen av virussykdommer. Deretter skilles kapsidet helt eller delvis fra genomet (engelsk uncoating).

I den neste fasen begynner cellen å produsere dels nye kjeder av virus-nukleotider, dels de proteinene som inngår i kapsidet og virusmembranen. Virusgenene blir ofte uttrykt i en viss rekkefølge: early (tidlige) gener, som blir uttrykt først, koder for enzymer nødvendig for replikasjon av arvematerialet, og late (sene) gener koder for virusets strukturelle proteiner (for eksempel kapsidet).

Oppbyggingen av nye viruspartikler kan skje i vertscellens cytoplasma eller kjerne, avhengig av viruset, og avsluttes med en modning som innebærer å bli kvitt forankringsproteinet og å få en membran samt konformasjonsendringer eller kutting av visse virusproteiner. Frigjøring av nye viruspartikler fra vertscellen kan skje enten ved at vertscellen lyserer (går i oppløsning), ved eksocytose eller ved utbuking av viruset gjennom plasmamembranen.

Flere hundre eller tusener av nye viruspartikler kan dannes per celle. Vertscellens membranproteiner bygges inn i cellens egne proteiner, og etter hvert som viruspartiklene blir ferdige i cytoplasmaet, beveger de seg til membranen og binder seg til sine egne proteiner (i noen tilfeller finnes også membranelementer som skriver seg fra vertsorganismen, i virusmembranen). På denne måten hyller hver viruspartikkel seg inn i et parti av cellens overflatemembran før den bryter gjennom for å infisere en ny celle.

Det hender av og til at virusgenomet, etter å ha invadert vertscellens kjerne, ikke kopierer seg selv umiddelbart. I slike tilfeller kan virusgenomet «gjemme seg» i vertscellen og først reaktiveres måneder eller år senere. Virusgenomet kan også reagere med cellens kromosomer, en prosess (transformasjon) som kan omdanne vertscellen til en svulstcelle.

Et gitt virus kan bare infisere en celle dersom cellen i sin overflatemembran har molekyler (overflateantigener eller reseptorer) som nettopp disse viruspartiklene kan binde seg til. Dette er noe av bakgrunnen for at man kan skjelne mellom dyre-, plante- og bakterievirus, men de fleste virusartene er langt mer spesialiserte enn som så. Man kan skjelne mellom bakteriearter og endog mellom undertyper av en bakteriestamme ved hjelp av de bakteriofagene som kan infisere dem. På samme måte er det både tallrike dyrevirus som er ufarlige for mennesker og mange virussykdommer hos mennesker som ikke angriper dyr. Ett eksempel er poliovirus, som i praksis bare infiserer mennesker, og i menneskets organisme skades fortrinnsvis nerveceller og særlig de motoriske forhornscellene i ryggmargen. Et annet eksempel på høy spesifisitet er et virus som bare infiserer hudceller og forårsaker vorter.

Virus kan komme inn i kroppen på mange vis. Virus kan pustes inn i form av dråpesmitte, svelges i form av infisert mat eller drikke, eller komme inn i kroppen via insektstikk, gjennom hundebitt eller infiserte nåler. I tillegg kan virus overføres direkte til slimhinnen i kjønnsorganene eller munnhulen under seksuell aktivitet eller til øyets bindehinne (konjunktiva).

Virus begynner som oftest å invadere kroppens celler og formere seg i nærheten av det stedet hvor det kom inn i kroppen. Noen virus går over lymfesystemet og kan spre seg til ulike lymfeknuter, hvor de ofte bekjempes av hvite blodceller. Noen virus, for eksempel hiv, invaderer og formerer seg i T-lymfocyttene (nærmere bestemt CD4-hjelpercellene). Videre kan spredning skje fra lymfesystemet over i blodbanen, og i løpet av få minutter vil virus være spredt rundt i kroppen. Deretter kan virus invadere og formere seg i bestemte organer, som huden, hjernen, leveren eller lungene. Andre virus sprer seg langs nervefibrer i kroppen til sine respektive målorganer.

Virus kan forårsake sykdom på en rekke forskjellige måter. I første omgang kan virus ødelegge eller forstyrre aktiviteten i cellene de invaderer. Dette kan gi alvorlig sykdom i tilfeller hvor det dreier seg om vitale organer. Deretter kan kroppens immunsystem reagere på virusene, noe som kan gi forskjellige symptomer (blant annet feber og tretthet). Antistoffer som produseres av kroppens immunsystem, kan feste seg til viruspartikler og sirkulere i blodstrømmen som immunkomplekser. Deretter kan antistoffene nedfelles i ulike deler av kroppen og føre til betennelse og alvorlig vevsskade. Virus kan også reagere med kromosomene i vertscellene som de invaderer, noe som kan forårsake kreft. Virus kan videre forårsake sykdom ved at det cellemedierte immunsystemet (aktiviteten til T-lymfocyttene) svekkes. Hiv virker på denne måten, fordi det invaderer og forstyrrer forholdene i bestemte typer T-lymfocytter, og dermed svekker kroppens normale forsvar mot en rekke infeksjoner.

Luftveisinfeksjoner kan ramme øvre og nedre del av luftveiene. Vanlig forkjølelse er et eksempel på en virusbetinget øvre luftveisinfeksjon. Det finnes mer enn 100 ulike virusarter som kan gi forkjølelsessymptomer som vondt i halsen, snue, tett nese og, oftest hos barn, feber. De vanligste årsakene til disse infeksjonene er adenovirus, rhinovirus og coronavirus. Virusinfeksjoner kompliseres ofte av bakterielle infeksjoner i mellomøret eller bihulene.

Fordi det er så mange forskjellige virusarter og stammer som kan gi forkjølelsessymptomer, har det ikke vært praktisk mulig å fremstille en virksom vaksine mot alle. Som oftest anbefales ro eller sengeleie, febernedsettende medikamenter, nesedråper og eventuelt hostemikstur som passende behandling. Antibiotika gis derimot bare ved tegn til forekomst av sekundær bakteriell infeksjon.

Virusinfeksjoner i de nedre luftveiene kan være alvorlige. De virusene som forårsaker slike infeksjoner, skiller seg oftest fra dem som forårsaker vanlig forkjølelse. Influensavirus er spesielle når det gjelder størrelse, sammensetning og aktivitetsmønster, til tross for at de dominerende typene har vekslet siden denne sykdomsårsaken første gang ble identifisert. Symptomene kan variere med typen av influensavirus A, B eller C, men en influensainfeksjon pleier å begynne med frysningsfornemmelser og feber, verking i kroppen, hodepine, overfølsomhet mot lys, halsvondt og hoste. Til forskjell fra vanlig forkjølelse finnes det et middel, oseltamivir (nevraminidasehemmer), som kan forebygge og hindre utvikling av infeksjonen hvis det gis i sykdommens aller første fase. Det som ellers hjelper, er symptomatisk behandling som består i sengeleie, smerte- og febernedsettende midler samt hostemedisin. Antibiotika gis bare hvis det finnes tegn til sekundær bakteriell infeksjon. Dette kan man mistenke hvis symptomene ikke avtar, og pasienten fortsatt har høy feber etter fire til fem døgn.

Influensavirus varierer mye fra år til år. Den influensatypen som var vanligst i løpet av et enkelt år, kan forebygges neste år ved at det utvikles en vaksine som virker mot akkurat denne typen.

Symptomer som ligner forkjølelse eller influensa, eller begge deler, kan fremkalles av parainfluensavirus (paramyxovirus). Plagene er som oftest ganske beskjedne og kortvarige. Parainfluensavirus skiller seg fra andre luftveisvirus ved at de er vanligere om sommeren og høsten enn om vinteren.

Virale nedre luftveisinfeksjoner hos spedbarn og småbarn forårsakes hyppigst av respiratorisk syncytialvirus (RSV) og parainfluensavirustype 1, 2, 3 og 4.

En del av de mer vanlige virussykdommene hos mennesker kan ytre seg i form av utslett, og kan derfor bli identifisert gjennom utslettets utseende. Virusinfeksjoner som gir utslett, er blant annet røde hunder, meslinger, exanthema subitum (tredagersfeber), vannkopper, helvetesild og herpes simplex (se herpesvirus). Blant barnesykdommene er det bare vannkopper og exanthema subitum (parvovirus) man ennå ikke rutinemessig vaksinerer mot, og som derfor forekommer nå til dags. En vaksine mot vannkopper er nylig innført.

Enterovirus er en slekt fra familien Picornaviridae. Enterovirus angriper via mage-tarm-kanalen, og omfatter poliovirus (se poliomyelitt), ECHO-virus og Coxsackievirus. Enterovirus smitter ved hånd-munn-smitte, men gir sjelden tarmsymptomer. Som retrovirus har de en tendens til også å angripe sentralnervesystemet og kalles derfor nevrotrope virus. Ved cirka én prosent av poliovirusinfeksjoner utvikler det seg paralytisk lammelse, som mest rammer de proksimale musklene i ekstremitetene. ECHO-virus forårsaker flere sykdommer, fra luftveisplager til diaré og aseptisk meningitt (hjernehinnebetennelse som ikke forårsakes av bakterier). Coxsackievirus kan gi vondt i halsen, hodepine, feber, kroppssmerter og brekninger, særlig hos barn. En annen Coxsackie-infeksjon gir hodepine, feber, vondt i halsen og sterke muskelsmerter. Den går under navnet bamblesyke (myalgia epidemica).

De fleste virussykdommene har et hurtig forløp, men mange blir kroniske i den forstand at de infiserte cellene stadig inneholder viruspartikler som kan forårsake et nytt sykdomsutbrudd hvis organismen svekkes. Særlig plagsomme på denne måten er herpesvirus, som er svært utbredt. Herpesvirus tilhører familien Herpesviridae. Herpes simplex kan forårsake forkjølelsessår, underlivssår og en form for hornhinnebetennelse. Har man tidligere hatt en herpes simplex-infeksjon, kan den blusse opp igjen gjentatte ganger, ofte i tilknytning til en febersykdom og hos kvinner som har nedsatt immunforsvar, ofte i forbindelse med menstruasjon eller graviditet. Også det at man utsetter seg for sterkt sollys (ultrafiolett lys) og psykisk stress, synes å kunne aktivere herpesvirus. Et annet herpes-virus, Varicella zoster, kan gi vannkopper og helvetesild. Helvetesild er da en oppblussing av vannkoppinfeksjonen. Det er påvist at flere herpesvirus kan oppholde seg i nervecellenes cellekjerner.

Siden begynnelsen av 1980-årene er mye oppmerksomhet blitt viet virusfamilien Retroviridae (se retrovirus). Retrovirusene er RNA-virus, og til denne familien hører hiv (humant immunsviktvirus), som forårsaker aids. Retrovirusene har fått sitt navn fordi de, etter å ha invadert cellen, benytter enzymet revers transkriptase til å kopiere sitt eget arvemateriale (RNA) til nytt DNA i vertscellene. Dette er det motsatte av det som vanligvis skjer når RNA dannes fra DNA. Når DNA-kopien av RNA integreres i den infiserte vertscellens arvemateriale, blir dette forandret. Mer kunnskap om dette enzymet kan gi nye behandlingsmuligheter når det gjelder aids. Hiv rammer spesielt T4-lymfocyttene (CD4-hjelpercellene), noe som gjør at infiserte personer får immunsvikt og blir utsatt for opportunistiske infeksjoner.

Virusfamilien Retroviridae har vært kjent i mange år som årsak til flere forskjellige kreftsykdommer hos dyr. Så tidlig som i 1908 kunne det påvises at leukemi hos kyllinger var forårsaket av et smittsomt agens, og dette har senere blitt identifisert som et retrovirus. Mange retrovirustyper er senere blitt beskrevet, blant annet HTLV-1 (humant-T-celleleukemivirus) som er årsaken til T-celleleukemi hos mennesker. Oppdagelsen av HTLV-III (humant T-cellelymfotropt virus), nå kalt hiv-1 (humant immunsvikt-virus I), som årsaken til aids, var et stort gjennombrudd i forståelsen av denne sykdommen. Senere har det blitt isolert et nært beslektet virus, hiv-2 (HTLV-IV), som også kan forårsake aids, men som forekommer hyppigere i Afrika enn i andre deler av verden. Intensiv forskning om retrovirus, og særlig HTL-virus (se HTLV), foregår i dag i mange land, og kunnskapen om denne virusfamilien øker stadig.

Kroppens immunsystem begynner å arbeide med en gang et virus dukker opp. Alle de ulike prosessene som foregår i kroppens immunsystem, settes i gang ved bekjempelsen av en virusinfeksjon, både hvite blodceller (makrofager) som fortærer viruspartikler, og lymfocytter som produserer antistoffer mot viruset eller angriper celler som er infisert med viruset. Dette fører til at de fleste virusinfeksjoner går over av seg selv i løpet av dager eller uker. I tillegg utvikles ofte en viss immunitet, slik at et nytt angrep med samme virus ikke vil føre til sykdom (for eksempel ved meslinger). Slik immunitet gjør at mange virussykdommer kan forebygges ved vaksinasjon.

Andre virus angriper derimot svært raskt og kraftig. Alvorlig skade og død kan derfor oppstå før immunsystemet får reagere skikkelig, slik tilfellet er ved rabies og visse tilfeller av poliomyelitt. I andre tilfeller kan viruset ha evnen til å gjemme seg for kroppens immunsystem, slik at infeksjonen ofte blir kronisk eller stadig tilbakevendende. Dette er vanlig ved mange herpesvirusinfeksjoner, for eksempel genital herpes (se herpesvirus) og helvetesild, samt ved virusbetinget leverbetennelse (hepatitt). Hiv svekker kroppens immunsystem ved å ramme T4-lymfocytter (CD4-hjelpercellene) og gjør personen mer mottakelig for opportunistiske infeksjoner. Celler som er angrepet av et virus, utskiller visse stoffer, kalt interferoner, som hemmer formeringen av både det infiserende virus og eventuelle andre virus i organismens andre celler. Strukturen til interferon er kjent, men virkningsmekanismen er ikke fullt ut klarlagt. Interferoner binder til overflatestrukturer på naboceller og induserer en «antiviral fase», der spesifikk og uspesifikk betennelsesreaksjon fremmes og ribosomsammensetning hemmes. Interferoner dannes bare i meget små mengder og er artsspesifikke, slik at interferoner som produseres av dyr, er virkningsløse mot virussykdommer hos mennesker.

Man kan imidlertid overføre genene som styrer interferonproduksjonen i menneskeceller til visse bakteriestammer, slik at stoffet kan fremstilles rekombinant i tilstrekkelige mengder. Behandling med interferoner kan mildne visse virusinfeksjoner og har en viss effekt mot enkelte typer kreftsvulster. Det er for tidlig å si om interferon vil få noen stor praktisk betydning.

Ikke alle virus forårsaker de infiserte cellenes død. Mange bakteriofagers nukleinsyre kan bygges inn i den infiserte bakteriens kromosom, eksistere der i kortere eller lengre tid og dele seg samtidig med bakteriekromosomet uten at det gjøres skade. Av og til kan en slik bakteriofag gi bakterien nye egenskaper. For eksempel er de streptokokkene som forårsaker skarlagensfeber, identiske med de streptokokkene som forårsaker vanlig halsbetennelse (tonsillitt). Imidlertid er det ikke streptokokkene som er skyld i utslettet som er karakteristisk for skarlagensfeber, men en bakteriofag som har infisert bakteriene uten å drepe dem. På samme måte finnes genet som koder for difteritoksinet i en bakteriofag, og bare de bakteriofaginfiserte bakteriene kan forårsake sykdommen difteri.

Virus, og især bakteriofager, spiller en viktig rolle i utforskningen av DNA, selve arvestoffets fundamentale egenskaper. Bakteriofager kan produseres i ubegrensede mengder i laboratoriet, deres genetiske utstyr er enkelt, og de formerer seg så fort at eksperimenter som ellers ville ta måneder og år, kan utføres på timer og dager.

Kromosomene i alle normale celler i kroppen inneholder 50 eller flere gener kalt onkogener, som er nødvendig for vekst og differensiering av kroppens celler. Bestemte retrovirus inneholder nesten identiske onkogener. Under kopieringsprosessen kan disse virusene modifisere kromosomene i vertscellen. En liten mutasjon (forandring) kan føre til at onkogenene aktiveres på uheldige og upassende tidspunkter, slik at cellen begynner å dele seg uten noen form for kontroll, og som resultat blir det dannet svulster.

Denne prosessen har vist seg å forårsake mange kreftformer. Et av virusene som er ansvarlig for en slik kreftform hos mennesket, er beslektet med hiv, og gir leukemi hos personer som infiseres. Hos dyr er det kjent et stort antall kreftsykdommer som skyldes virusinfeksjon, men hos mennesket kjenner man ikke mange kreftsykdommer som med stor sikkerhet kan tilskrives et virus. Den best undersøkte er Burkitts lymfom, som skyldes Epstein-Barr-virus og som nesten utelukkende forekommer i Sentral-Afrika. Et annet eksempel er kronisk aktiv hepatitt B-infeksjon, som medfører økt forekomst av leverkreft.

Virus i tilknytning til kreft er et felt hvor mye forskning pågår for å avklare årsaksforholdene, men hvor mye også gjenstår.

Det er vanskeligere å ta knekken på virus enn bakterier ved hjelp av medikamenter. Dette kommer av at det er vanskeligere å lage medikamenter som dreper viruset uten at de dreper eller skader cellene viruset har angrepet. Mot slutten av 1900-tallet var det en rivende utvikling når det gjelder medikamenter mot virus (se antiviralia).

Medikamenter mot virus kan virke ved at de hindrer viruset i å komme inn i cellen, eller ved at de påvirker virusets evne til å kopiere seg selv inne i cellen. Interferoner og andre cytokiner er en gruppe naturlige stoffer, produsert av virusinfiserte celler, som beskytter friske celler. Noen former for interferon kan i dag produseres kunstig ved hjelp av genteknologi, og er blitt benyttet i behandlingen av forskjellige virusinfeksjoner, blant annet forkjølelse og virusbetinget leverbetennelse. Interferon har også vært forsøkt i behandlingen av kreft. I andre tilfeller er behandlingen av mer lindrende karakter. Dette gjelder for eksempel ved vanlig forkjølelse, hvor det kan være aktuelt å gi så vel slimhinneavsvellende medikamenter som smertestillende og febernedsettende medikamenter.

Behandlingen som i dag (2018) benyttes mot hiv, består av en kombinasjon av tre direktevirkende antiretrovirale legemidler (ART). Dette kan være:

• nukleosidanaloger (NRTI), som hemmer revers transkriptase
• revers transkriptasehemmere (NNRTI), som ikke er nukleosidanaloger
• integrasehemmere (INSTI)
• proteasehemmere (PI), som hemmer et annet enzym av betydning for oppbyggingen av hiv

I tillegg kan det også gis interferon, som virker mot aids-relatert Kaposis sarkom, og cymevene, som virker også mot cytomegalovirusinfeksjon.

Medikamentene virker synergistisk, som betyr at de har sterkere effekt når de gis sammen enn hver for seg, og kombinasjonsbehandlingen motvirker resistensutvikling til en viss grad. Imidlertid har det oppstått resistens mot anti-hiv-behandlingen også i Norge, og behovet for alternative medikamenter og vaksine er prekært.

Et svært fruktbart område i bekjempelsen av virus er immunisering (vaksine). Virussykdommen kopper er allerede blitt utryddet på grunn av et utbredt vaksinasjonsprogram. Svært effektive vaksiner finnes i dag mot en rekke infeksjonssykdommer, for eksempel poliomyelitt, meslinger, kusma, røde hunder, leverbetennelse, gul feber og rabies.

Virus kan inaktiveres ved ekstrem pH, relativt mild varmebehandling (for eksempel 50–80 °C for noen virus) og ved ultrafiolett (UV) og ioniserende stråling. Noen virus er følsomme for uttørking og forskjellige desinfiserende midler. Membrankledde virus blir vanligvis inaktivert av organiske løsemidler og detergenter.