Viry
Viry jsou obligátní intracelulární paraziti. Liší se složitostí, druhem nukleové kyseliny nesoucí genetickou informaci, i způsobem replikace. Obecně lze říci, že růstový cyklus virů probíhá etapovitě, přičemž dokončení jedné fáze je předpokladem zahájení té následující. Kromě obalu viriony obvykle obsahují pouze nukleovou kyselinu a faktory nutné v první fázi růstového cyklu viru. Časné virové proteiny pak zajišťují replikaci virového genomu, po které následuje syntéza strukturálních proteinů a tvorba zralých virových partikulí. Růst virů je umožněn změnou metabolismu a tvorby makromolekul v hostitelské buňce v jejich prospěch - využívají ribozomy a v různé míře i enzymy proteinového, karbohydrátového a lipidového metabolismu. Jsou rovněž závislé na energii (makroergních fosfátech) produkované buňkou.
Přežití, pomnožení a diseminace virů závisí na vzájemné rovnováze mezi obrannými mechanismy hostitelského organismu a mezi strategií virů, umožňující tyto obranné mechanismy obcházet. Výsledkem může být abortivní, latentní, persistentní či akutní infekce. Předpokladem vstupu viru do buňky je přítomnost povrchového receptoru, na který se virus může vázat. Tím je určeno hostitelské spektrum i orgánový tropismus. Ten je navíc ovlivněn ještě specifickou enzymatickou výbavou buňky nutnou k replikaci viru (např. transkripční faktory). Virus se obvykle dostává do hostitelského organismu přes mukózní povrchy nebo vpichem přímo do cirkulace. K prvnímu pomnožení viru zpravidla dochází v epiteliích, odkud se virus lymfatickými cévami dostává do lokálních lymfatických uzlin. Pokud nedojde k eliminaci viru na této úrovni, následuje primární viremie, která se však obvykle neprojeví, protože většina virionů je pohlcena buňkami RES. Pokud ani ty nezastaví postup viru, vzniká sekundární virémie s orgánovými projevy. Při uzdravení z akutní infekce obvykle dochází k eliminaci viru z těla hostitele a následné imunitě (poxviry, influenza, rotaviry). Avšak některé viry mohou přetrvávat v organismu v latentní formě a za určitých okolností se reaktivovat a znovu replikovat (HSV, varicella zoster). Jiné viry mohou perzistovat i navzdory imunitní odpovědi proti nim (HBV, EBV). Imunitní odpověď na virovou infekci je nejprve nespecifická, zprostředkovaná interferony, NK buňkami a makrofágy, dále se na ní podílejí i komplement a proteiny akutní fáze. Specifická imunita zahrnuje buněčnou i protilátkovou odpověď, které jsou regulovány řadou cytokinů, hormonů a dalších molekul. Dlouhodobě přetrvávají neutralizační protilátky a paměťové buňky.
Viry poškozují či zabíjejí hostitelskou buňku několikerým způsobem, a to přímo nebo zprostředkovaně nespecifickými či specifickými imunitními mechanismy:
1. Inhibice syntézy DNA, RNA a proteinů hostitelské buňky.
Metabolismus hostitelské buňky je narušen viry v závislosti na jejich replikační strategii (např. Poliovirus inaktivuje cap-binding protein nutný pro využití buněčných mRNA s čepičkou), ale také účinkem interferonů a jiných cytokinů, které inhibují nejen růst viru, ale i celou buňku (degradace RNA - oligoadenylát syntetáza/Rnáza L; zástava proteosyntézy - proteinkináza p68; inhibice syntézy DNA, inhibice energetického metabolismu - NO-syntáza).
2. Virové proteiny narušují integritu cytoplasmatické membrány nebo podporují fúzi membrán sousedních buněk. Tím se intracelulární prostředí stává hypertonické, což mění funkci mnoha buněčných proteinů ve prospěch virů. Fúze buněk napomáhá šíření viru. (HIV, rubeola, herpesviry, poxviry)
3. Intenzívní replikace viru způsobuje lýzu buňky. (neurony napadené poliovirem, buňky infikované poxviry)
4. Apoptóza infikovaných buněk. Apoptóza může být přímým důsledkem virové replikace nebo efektu cytokinů na buňku. (CD4 lymfocyty infikované HIV)
5. Buňky nesoucí virové antigeny jsou rozeznány imunitním systémem hostitele a zlikvidovány. Virové antigeny jsou prezentovány zejména pomocí MHC I na povrchu buňky. Buňky jsou pak rozeznány cytotoxickými lymfocyty (hlavně CD8+), ev. makrofágy, případně protilátkami a komplementem, a destruovány. (obecně všechny virem infikované buňky, typickým příkladem jsou hepatocyty infikované HBV)
6. Zánik buněk závislých na buňkách virem infikovaných. (degenerace svalů normálně inervovaných motoneurony napadenými poliovirem)
7. Nádorová transformace buněk. Mnohé viry kódují proteiny s antiapoptotickou nebo jinou onkogenní aktivitou. (HTLV-1, HBV, lidské papilomaviry, EBV, adenoviry)
Hostitelský organismus je na podkladě výše uvedených alterací jednotlivých buněk ohrožen různými způsoby:
1. Sekundární infekce a imunosuprese. Pokud viry napadají buňky hrající roli v obraně organismu, má to obvykle za následek sekundární infekci oportunními patogeny. (virové infekce respiračního epitelu vedou k pneumoniím způsobeným pneumokoky nebo hemofily; HIV způsobuje apoptózu CD4+ helper lymfocytů, které normálně potlačují oportunní infekce napadající ostatní buňky v těle)
2. Orgánová manifestace či komplikace. Virové infekce se v závislosti na tropismu primárně projevují orgánově (hepatitidy, vzteklina, lymfoproliferativní onemocnění) nebo mohou způsobovat sekundární komplikace (neuroinfekci a neurodegeneraci, (poly)endokrinopatii, myokarditidy). Oba případy mohou vést k rozvratu vnitřního prostředí až smrti v důsledku selhání životně důležitých funkcí.
3. Autoimunita. Předpokládá se, že infekce viry s antigeny zkříženě reagujícími s kryptickými autoantigeny, které se normálně vyskytují na povrchu neprofesionálních antigen prezentujících buněk (APC; beta buňky pankreatu nebo epitelie tyreoidey) pouze v nízkých koncentracích, může způsobit jejich zvýšenou přítomnost na povrchu profesionálních APC, které potom aktivují naivní autoreaktivní T lymfocyty. Ty pak jsou schopny rozeznávat příslušné epitopy i na povrchu neprofesionálních APC. (IDDM, Hashimotova tyreoitida, idiopatická Addisonova choroba)
4. Nádorová onemocnění. (HTLV-1, HBV, lidské papilomaviry, EBV, adenoviry).
Patogen na jedné straně potřebuje co nejvíce využít hostitelskou buňku či celý organismus, na druhé straně musí hostitel přežít alespoň tak dlouho, aby se patogen dokázal pomnožit a disseminovat. Předčasný zánik buňky či úhyn hostitele má za následek i zánik parazita. Proto se v historii objevují akutní infekce a epidemie způsobené novými velmi invazivními kmeny, které se postupně oslabují, hostitelé se na ně určitým způsobem adaptují a paraziti později způsobují již jen mírnější onemocnění. Příkladem nového, velmi invazivního, viru je v současnosti Ebola nebo Lassa. Epidemie mohly vznikat jen v místech s větší populací a migrací (ve středověkých městech), protože v malých izolovaných enklávách všichni hostitelé vymřeli a nemohli zprostředkovat přenos parazita na další jedince (např. mezi americkými indiány chyběla promořenost v Evropě běžnými patogeny, což se jim stalo osudným).
Jednotlivé viry používají různé strategie, jak obranné mechanismy hostitele obejít či modulovat. Zpravidla zasahují do imunitní odpovědi na několika různých úrovních.