1. Virus nedir?
Viruslar zorunlu hücre içi parazitleri olup:
• boyutları çok küçüktür (20-300 nm). Bu yüzden ancak elektron mikroskopisi ile görüntülenebilir.
• Replikasyonla çoğalırlar ve çoğalmak için canlı hücrelere gerek duyarlar. Çünkü, metabolik aktiviteleri ve biyosentez için gerekli organelleri (ör. ribozomları) yoktur.
• Tek tip nükleik asit (DNA ya da RNA) içerirler.
• Nükleik asiti (genomu) çevreleyen protein yapıda kılıfları (kapsid) vardır.
Şekil 2: İkozahedral yapıda (A) ve helikal yapıda (B) kapsid organizasyonu. İkozahedral yapıdaki viruslar küresel, helikal olanlar ise filamentöz görünümdedir.
Şekil 3: İkozahedral (kübik) simetri ve rotasyonel simetri eksenleri
NOT: İnsanlarda infektif olan helikal simetrili virusların tümü RNA genomuna sahiptir ve yine tümü zarflıdır.
Şekil 4: İkozahedral viruslarda penton ve hekzon kapsomerler

2.3 Viral genomlar
Viruslar, içerdikleri nükleik asit yönünden ökaryotik ve prokaryotik hücrelerden farklıdır. Viruslarda ya RNA ya da DNA türünde nükleik asit bulunur. Viral nükleik asitler tek iplikli ya da çift iplikli olabilirler. Tek iplikli DNA’ya sahip viruslar olduğu gibi, çift iplikli RNA’ya sahip viruslar da olabilmektedir. Viral genomlar çembersel ya da doğrusal (lineer) olabilirler. Yine bazıRNA viruslarının genomları segmentler halindedir (şekil 6). Viral genomların bazı ayırt ettirici özellikleri aşağıdaki kutuda sunulmuştur.

DNA virusları
• Parvovirus dışında çift ipliklidir.
• Hepadnavirus kısmi çift ipliklidir.
• Poxvirus, Papova virus ve Hepadnavirus genomları çemberseldir.

RNA virusları
• Reovirus dışında tek iplikklidir.
• Orthomyxovirus, Reovirus, Bunyavirus ve Arenavirus genomları segmenterdir.
• Retroviruslar aynı RNA genomundan 2 tane içerir (Diploid RNA).

Şekil 6: Viral nükleik asit tipleri

3. Virusların sınıflandırılması
Virus sınıflandırılmasında takım-aile-cins-suş/tip sıralaması kullanılmaktadır. Takımlar günlük kullanım açısından önemli değildir. Terminolojiye ilişkin bazı kurallar şunlardır:
• Virus ailelerini tanımlarken viridae son eki kullanılır. Örneğin, Poxviridae, Herpesviridae, Retroviridae, vb. Günlük kullanımda, poksviruslar ya da adenoviruslar gibi virus ailelerini tanımlayan ifadeler de kullanılabilmektedir.
• Cinsler (genus) tanımlanırken virus son eki kullanılır. Örneğin, Picorneviridae ailesi içinde 5cins yer almaktadır. Enterovirus, Cardiovirus, Rhinovirus, Aphtovirus, Hepatovirus.
• Türlerin (/suş/tip) tanımlanmasında belirli kurallar yoktur. Örneğin, Retroviridae ailesinin Lentivirus cinsi içinde HIV-1 ve HIV-2 tipleri yer almaktadır.
3.1 Viruslar nasıl sınıflandırılır?
Yeni bulunan bir virus olduğunu düşünün. Bu virusun taksonomik yerini belirlemek için başlıca aşağıdaki özelliklerden yararlanılır.
• Morfoloji (büyüklük, biçim, zarf varlığı, vb)
• Fizikokimyasal özellikler (moleküler kütlesi, dansitesi, termal stabilitesi, eter gibi organik çözücülere duyarlılığı -zarflılar duyarlı-, vb)
• Genomik özellikler (Nükleik asit tipi -DNA ya da RNA-, replikasyon stratejisi, nükleotid dizisi, genomik organizastonu, vb)
• Makromoleküller özellikler (protein yapısı ve işlevleri, vb)
• Antijenik özellikler
• Biyolojik özellikler (konakçıları, varsa organ tropizmi, hastalıkları, vb)

Tablo 1: Medikal açıdan önemli DNA virusları
DNA virusları (aile) Önemli cinsler/türler
• Papovaviridae
• Human papilloma virus (HPV)
• Adenoviridae
• Adenovirus serotipleri
• Herpesviridae
• Herpes simplex virus-1 (HSV-1)
• HSV-2
• Cytomegalo virus (CMV)
• Varicella-Zoster virus (VZV)
• Epstein Barr virus (EBV)
• Human Herpes virus (HHV) 6,7,8 ( HHV-6, HHV-7, HHV-8)
• Hepadnaviridae
• Hepatit B virus (HBV)
• Parvoviridae
• Parvovirus B19
• Poxviridae
• Molluscipoxvirus (Molluscum contagiosum hastalığı etkeni)
• Orthopoxvirus (Vaccinia virusu=çiçek aşısı virusu)
• Parapoxvirus (Orf hastalığı etkeni)

Tablo 2: Medikal açıdan önemli RNA virusları
RNA virusları (aile) Önemli cinsler/türler
• Arenoviridae
• Lymphocytic choriomeningitis virus
• Bunyaviridae
• Bunyavirus (
• Hantavirus
• Caliciviridae
• Hepatit E virus (HEV)
• Coronaviridae
• Human corona virus
• Filoviridae
• Marburg ve Ebola virusları
• Flaviviridae
• Hepatit C virus (HCV)
• Sarı Humma virusu
• Orthomyxoviridae
• Influenza A,B,C
• Paramyxoviridae
• Paramyxovirus (parainfluenza virusları, kabakulak virusu)
• Pneumovirus (Respiratory Syncytial Virus -RSV)
• Morbillivirus (Kızamık)
• Picornaviridae
• Enterovirus (Enterovirus, Poliovirus, Echovirus, Coxsackie A virus, Coxsackie B virus)
• Rhinovirus
• Hepatovirus (Hepatit A virus)
• Reoviridae
• Rotavirus
• Rhabdoviridae
• Lyssavirus (kuduz virusu)
• Retroviridae
• Human Immunodeficiency Virus -1 (HIV-1), HIV-2,
• Human T-Lymphotropic virus-I (HTLV-I) ve HTLV-II
• Togaviridae
• Rubivirus (Rubella)

Bazı kaynaklarda virusların bulaş yolları ya da oluşturdukları infeksiyonlara göre bazı sınıflandırmalar yapılmaktadır (Tablo 3 ve 4). Örneğin, Arboviruslar olarak tanımlanan ve 4 ayrı virus ailesinin bazı cins ve tiplerini içine alan grubun ortak özelliği artropod vektörlerle (sivrisinek, tatarcık, bit, kene, pire, vb) bulaşmalarıdır. Bu nedenle “arthropod borne virus”(artropd kaynaklı virus) sözcükleri kısaltılarak arbovirus diye adlandırılmıştır. Arboviruslar içinde Togaviridae, Flaviviridae, Bunyaviridae ve Arenaviridae ailelerine ait viruslar bulunmaktadır. Ancak, bu ailelerin içinde artropodlarla bulaşmayan türlerin var olduğu unutulmamalıdır (Ör. Togaviridae ailesi içinde yer alan Rubivirus Rubella (kızamıkçık) hastalığının etkenidir ve artropodlarla bulaşmaz).
Tablo 3: Bulaş yollarına göre sınıflandırma
Bulaş yolu Virus
Solunum Rhinovirus, Adenovirus, Paramyxoviruslar, Orthomyxoviruslar, Coronavirus
Fekal-oral Picornaviruslar (Rhinovirus dışındakiler), Rotavirus, Adenoviruslar (enterik tipleri)
Yakın temas, kan, doku transplantları HBV, HCV, HIV, Herpesviruslar
Artropodlar/ Hayvan ısırıkları Arboviruslar/ Kuduz virusu

Tablo 4: Medikal açıdan önemli bazı virusların yaptıkları infeksiyonlara göre sınıflandırılması
Sınıflandırma En sık neden olan viruslar
Üst solunum yolları infeksiyonları(burun dahil) Rhinoviruslar, Coronaviruslar, Adenoviruslar, EBV
Alt solunum yolları infeksiyonları Influenza, Parainfluenza, RSV, Adenovirus
Konjunktivit ve keratokonjunktivite HSV-1, Adenovirus
Oral kavite infeksiyonları HSV, Coxsackie-A
Enterik infeksiyonlar Rotavirus, Astrovirus, Calicivirus
Urogenital infeksiyonlar HSV-2, HPV
Kalp dokusu infeksiyonları Enterovirus
Deri ve mukoz zarlar HSV, VZV, Poxvirus, Kızamık, Rubella, HPV
Hepatit HAV, HBV, HCV, HDV, HEV
Nörotropik Poliovirus, Kabakulak virusu, Kuduz virusu, Arboviruslar, HSV-1
Onkojenik viruslar (Tümör virusları) HPV, EBV, HHV-8, HBV (DNA tümör virusları)
Retroviruslar , HCV (?) (RNA tümör virusları)
Hematopoetik sistem HIV, Parvovirus B-19, CMV
Tükrük bezleri Kabakulak virusu, CMV
Perinatal infeksiyonlar Rubella, CMV, HBV, HIV, HSV, VZV

1. 4. Viral replikasyon
Viruslar, bilinendiğer yaşam biçimlerinden farklı olarak replikasyon ile çoğalırlar. Makromolekül (nükleik asit ve protein) sentezi yapacak organelleri olmadığından çoğalma için canlı hücrelere gerek duyarlar. Viral replikasyonun çeşitli basamakları vardır:
• Hücresel reseptörlere tutunma
• Hücre içine giriş (penetrasyon)
• Kapsid soyulması (uncoating)
• Biyosentez
o Genome replikasyonu
o Gen ekspresyonu (viral proteinlerin sentezi)
• Biraraya gelme (assembly)
• Salınım
• Olgunlaşma
4.1 Hücresel reseptörlere tutunma
Viruslar hücre yüzeyindeki spesifik reseptörlere tutunurlar. Reseptörlere bağlanma çıplak viruslarda kapsid proteinleri, zarflı viruslarda ise zarf glikoproteinleri ile olur. Hücrede virusun bağlanmasına uygun bir reseptörün bulunup/bulunmaması virusların hücre tropizmini belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Bazı viruslar, özellikle büyük ve karmaşık yapılı olan viruslar (ör. Poxviruslar ve Herpesviruslar), hücreye girmek için birden çok ve farklı reseptörler kullanabillirler. Reseptöre bağlanma tersinir (reversible) bir tepkimedir ve uygun atomik gruplar arasında kimyasal bağlar (hidrojen, Van der Waals, vb) oluşmasına bağlıdır.
Bilinen virus reseptörlerine en iyi iki örnek İnfluenza virusu ve HIV ‘dir. İnfluenza virusu bir zarf glikoproteini olan hemaglutinin molekülü ile hücrelerdeki N-asetil nörominik asite (sialik asit) bağlanır. HIV ise zarf glikoproteini gp120 ile hücrelerdeki CD4 molekülüne bağlanır. CD4 molekülü, temel olarak yardımcı T-lenfositlerde eksprese edilen bir molekül olduğundan HIV’in başlıca infekte ettiği hücreler yardımcı T-lenfositleridir.

4.2 Hücre içine giriş (penetrasyon)
Virusların hücre içine girişi başlıca 3 yolla olabilir:
• Endositoz Virusun endositik vakuollerle hücre içine taşınmasıdır.
• Füzyon: Viral zarf ile hücre membranının kaynaşması yoluyla virusun hücre içine girmesidir. Yalnızca bazı zarflı viruslarda görülen bu yolun kullanılabilmesi için virusun zarfında füzyon proteininin eksprese edilmesi gerekir.
• Translokasyon: Çok küçük bazı viruslar hücre membranını doğrudan geçerek sitozole ulaşabilirler.

4.3 Kapsid soyulması (uncoating)
Viral genomun replike olabilmesi için kapsidten sıyrılması gerekir. Sitozolde replike olan viruslar kapsidlerinden genellikle endositik vakuollerde, ortamın pH’daki değişikliğe bağlı olarak sıyrılırlar. Öte yandan, nükleusta replike olan virusların (ör Herpesviruslar) genomlarının çekirdek zarından geçerek içeri girmeleri gerekir. Bu, virusun kapsid yada nükleoproteinleri ilehücre iskeletinin etkileşimi ile sağlanır ve genellikle kapsid soyulması nükleer porlardan geçiş sırasında gerçekleşir.

4.4 Biyosentez
Biyosentezin birbiri ile ilişkili 2 basamağı vardır. Bunlar viral genomun replikasyonu ve viral genlerin ekspresyonudur. Genelbir kural olarak, Poxvirus dışındaki tüm DNA virusları nükleusta, Retrovirus dışındaki tüm RNA virusları ise sitozolde replike olur.

4.4.1 Genom replikasyonu: Viruslar genom replikasyon stratejilerine göre 7 sınıfa ayrılmaktadır. Bu sınıflama, ilk öneren bilim adamının adına izafeten, Baltimore sınıflandırması olarak adlandırılmaktadır. Sözkonusu 7 sınıf şunlardır:
Sınıf I: Çift iplikli DNA (ds DNA) (Adenovirus, Herpesvirus, Poxvirus, Papovavirus): Bu tip viruslar replikasyon özellikleri bakımından 2 grupta incelenebilir. Bunlardan ilki replikasyonları nükleusta olan virusları içerir. Adeno, Herpes ve Papovaviruslar bu gruba girmektedir. Bu grupta yer alan viruslarda transkripsiyon 3 ayrı aşamada gerçekleşmektedir. ÖnceImmediate Early (çok erken) genler , ardından Early (erken) ve son olarak da Late (geç) genlerin transkripsiyonu olmaktadır (şekil 7). İkinci grupta ise sitozolde replike olan Poxvirus yer almaktadır. Poxviruslar transkripsiyon ve translasyon için gerekli tüm faktörleri (enzimler, vb) kodlayabildiğinden, konak hücrenin enzimatik mekanizmalarına gerek duymaksızın (ör DNA polimeraz) sitozolde replike olabilmektedir.

Sınıf II: Tek iplikli DNA (Parvovirus): Replikasyon nükleusta gerçekleşir. Önce çift iplikli ara bir form sentezlenir. Ardından, bu form kalıp olarak kullanılarak progeni DNA sentezi gerçekleşir.

Sınıf III: Çift iplikli RNA (ds RNA) (Reoviruslar): Bu virusların segmentli genomları vardır ve sitozolde replike olurlar. Her bir segment ayrı ayrı transkripte edilerek monosistronik mRNA’lar yapılır. Transkripsiyon viral partikül içinde bulunan ds RNA bağımlı RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Bu enzim, ökaryotik hücrelerde bulunmaz, dolayısıyla, virusun bu enzime sahip olması gereklidir.

Sınıf IV: Tek iplikli pozitif polariteli RNA (Picornaviruslar, Flaviviruslar, Caliciviruslar, Togaviruslar, Coronaviruslar): Bu tip viruslar tep iplikli RNA taşırlar. Bu viruslardaki RNA molekülü doğrudan mRNA olaral iş görebildiğinden pozitif polariteli ya da “positive sense” olarak adlandırılmaktadır. Bu tip viruslar replikasyon özellikleri bakımından 2 grupta incelenebilir. İlk grupta polisistronik mRNA oluşturan Picornavirus gibi viruslar yer almaktadır. Oluşan polisistronik mRNA transle edilerek önce büyük bir poliprotein oluşur. Bu poliprotein, daha sonra proteaz enzimleri tarafından parçalanarak olgun proteinler haline getirilir. İkinci grupta ise karmaşık bir transkripsiyon mekanizmasına sahip olan Togavirus gibi viruslar yer alır. Bu viruslarda en az 2 translasyon aşaması ile genomik RNA yapımı gerçekleştirilir. Pozitif polariteli RNA viruslarında genom doğrudan mRNA gibi iş görür ve önce viral proteinlerin sentezi sağlanır. Yapılan proteinlerden biri de ssRNA bağımlı RNA polimeraz enzimidir. Bu enzim genomun replikasyonunu sağlar. Bu enzim de ökaryotik hücrelerde bulunmayan bir enzimdir.

Sınıf V: Tek iplikli negatif polariteli RNA (Orthomyxoviruslar, Paramyxoviruslar, Rhabdovirus, Filoviruslar, Bunyaviruslar): Bu viruslarda RNA genomu doğrudan mRNA olarak iş göremez. Bu nedenle negatif polariteli ya da negatif sense olarak adlandırılır. mRNA sentezi için negatif iplik kalıp olarak kullanılarak pozitif polariteli ara bir form sentezlenir. Bu sentez için virionun yapısında bulunan ss RNA bağımlı RNA polimeraz kullanılır. Tek iplikli RNA genomuna sahip viruslardan bazıları (ör. Orthomyxoviruslar ve Bunyaviruslar) segmenter genoma sahiptir. Bu tip viruslarda segmentlerin herbiri ayrı ayrı transkripte edilir. Rhabdovirus gibi bazı negatif polariteli virusların genomları ise segmentsizdir. Bu viruslarda monosistronik mRNA yukarıda anlatıldığı biçimde sentezlenir.

Sınıf VI: Retroviruslar (tek iplikli +RNA genomu olup DNA ara formu vardır): Retroviruslar iki tane birbirinin aynı tek iplikli RNA genomuna sahiptir (diploid RNA). Virus hücre içine girdikten sonra sahip olduğu ters transkriptaz (reverse transcriptase) enzimi ile RNA yı kalıp olarak kullanarak önce tek sonra çift iplikli bir DNA sentezler. Bu DNA molekülü daha sonra konak hücre genomuna integre olur. Konak hücre genomuna integre olmuş viral DNA formunaproviral DNA adı verilir.

Sınıf VII: Hepadnaviruslar (kısmi çift iplikli DNA genomu olup RNA ara formu vardır): Hepadnavirusların insanlarda infeksiyonlara neden olan türü Hepatit B virusudur. HBV genomu kısmi çift iplikli bir DNA molekülüdür. Replikasyon hücre nükleusunda olur ve ilk olarak kısa olan iplik tamamlanır ve ardından süper kıvrımlı DNA molekülü haline gelir. Bir sonraki basamakta RNA transkriptleri sentezlenir. Bu transkriptlerden biri 3.5 kb lık pregenom RNA molekülüdür. Pregenom RNA molekülü kapsid proteinleri tarafından çevrelenir. Kapsid içinde, viral polimeraz enziminin reverse transcriptase etkinliği ile RNA dan DNA sentezi yapılır. Hepadnaviruslar reverse transcriptase etkinliğine sahip tek DNA virusudur.

4.4.2 Gen ekspresyonu: Viral replikasyon gen ekspresyonunun sıkı bir biçimde düzenlenmesi ile kontrol edilir. Bu amaçla viruslar tarafından kullanılan mekanizmalar virus genomuna/replikasyon stratejisine bağlıdır. Buna ilişkin bazı genellemeler yapılabilir:
• Segmentli genoma sahip olan viruslarda segmentlerin her biri ayrı ayrı transkripte edilerek monosistronik mRNA’lar sentezlenir.
• Segmentsiz olan genomlar genellikle polisistronik mRNA biçiminde transkripte edilir. Translasyon sonucu oluşan poliprotein daha sonra proteazlarca (viral ya da hücresel kökenli) parçalanarak olgun proteinler oluşturulur.
• Viral mRNA’ların ribozomlarda okunabilmesi için hücresel mRNA’lara benzer özellikler taşıması gerekir. Bunlara örnek olarak ribozom-bağlanma bölgeleri, poliadenilasyon sinyalleri verilebilir.
• Adenovirus gibi bazı viruslar kendi DNA polimeraz enzimlerini kodlamasına karşın replikasyonları için yine de diğer hücresel faktörlere gerek duyar.
• Herpesvirus gibi karmaşık ve büyük viruslar DNA sentezinde görev alan proteinlerden çoğunu kodladığından, replikasyonu hücresel faktörlerden büyük oranda bağımsızdır.

4.5 Biraraya gelme (Assembly)
Biyosentez basamağında viral genomun replike olduğundan ve viral proteinlerin sentezlendiğinden söz edilmişti. Biraraya gelme basamağında genom ve yapısal proteinler bir araya gelerek virus partikülünü oluşturur. Virusların hücrede biraraya gelme yerleri arasında farklılıklar sözkonusudur. Örneğin:
• Picorna, Reo ve Poxvirusler sitozolde
• Adeno, Parvo ve Papovavirusler nükleusta
• Retroviruslar hücre zarının iç kısmında biraraya gelirler. Genel bir kural olarak zarflı viruslar, hangi membrandan tomurcuklanacak ise o membranın iç kısmında biraraya gelir.

4.6 Salınım
Çıplak virusların bir çoğu hücrenin parçalanması ile dış ortama salınırlar. Zarflı viruslar ise hücre membranlarından tomurcuklanarak salınırlar. Tomurcuklanma sırasında hücre ölebilir ya da ölmeyebilir. Tomurcuklanma kapsid proteinleri ile hücre membranının iç kısmı arasındaki etkileşimin bir sonucudur. Şekil 14’de tomurcuklanma ve viral zarf proteinlerinin hücre membranına nasıl integre edildiği şematik olarak gösterilmektedir.

Şekil 14: Tomurcuklanma

4.7 Olgunlaşma (Matürasyon)
Bu basamak virusun infeksiyöz hale geldiği basamak olup genellikle viral partiküldeki yapısal değişimler ile karakterizedir. Bu değişikliklerin büyük bir bölümü kapsid proteinlerdeki değişiklikler ile ilişkilidir. Bu aşamada kapsid proteinlerinde parçalanmalar ve buna bağlı konformasyonel değişiklikler ortaya çıkar. Bazı viruslarda, salınım ve olgunlaşma basamakları birbirlerinden ayırtedilemez. Bazılarında ise olgunlaşma salınımdan sonra gerçekleşir. Olgunlaşmış ve infeksiyöz nitelik kazanmış viral partiküllere virion da denmektedir.
Viral replikasyon basamakları şekil 15’de, medikal açıdan önemli virus ailelerinin replikasyon döngüleri ise Tablo 5’de özetlenmiştir.

Şekil 15: Viral replikasyon döngüsü

4.8 Virus replikasyonunun in vitro araştırılması
Virusların hücrelerde nasıl replike olduğuna ilk çalışmalarda bakteriyofajlar kullanılmıştır. Bu türde ilk deney 1939 yılında Ellis ve Delbruck tarafından yapılmıştır. Bu deney, virus replikasyonunun üç temel aşamasının varlığını, yani, (i) infeksiyonun başlaması, (ii) viral genomun replikasyonu ve ekspresyonu ve (iii) olgun virionların hücreden salınımını göstermiştir. Bu deneyin basamakları ve elde edilen verilerin yorumu aşağıda yer almaktadır.
Tablo 5: Medikal açıdan önemli DNA ve RNA viruslarının replikasyon döngüleri 1 (kısaltmalar: M: membranlar, GM: Golgi membranı, SM: sitoplazmik membran, ERM: Endoplazmik retikulum membranı)

Virus ailesi Zarf varlığı Viral protein sentezi Genom replikasyonu Nükleokapsid oluşumu Virion olgunlaşma Replikasyon döngüsünün süresi (saat)

DNA VİRUSLARI
Parvoviridae yok sitozol nükleus nükleus nükleus ?
Papovaviridae yok sitozol nükleus nükleus nükleus 48
Adenoviridae yok sitozol nükleus nükleus nükleus 25
Hepadnaviridae var sitozol nükleus sitozol GM
Herpesviridae var sitozol nükleus nükleus M 15-72
Poxviridae yok sitozol sitozol sitozol sitozol 20

RNA VİRUSLARI
Picornaviridae yok sitozol sitozol sitozol sitozol 6-8
Reoviridae yok sitozol sitozol sitozol sitozol 15
Togaviridae var sitozol sitozol sitozol SM 10-24
Flaviviridae var sitozol sitozol sitozol ERM
Retroviridae var sitozol nükleus sitozol SM
Bunyaviridae var sitozol sitozol sitozol GM 24
Orthomyxoviridae var sitozol nükleus nükleus SM 15-30
Paramyxoviridae var sitozol sitozol sitozol SM 10-48
Rhabdoviridae var sitozol sitozol sitozol SM 6-10
1 Jawetz, Melnick & Adelberg’s Medical Microbiology 21st ed, 1998; p. 338’den alınmıştır.

1.5. Virus genetiği
Viral genomlarda da diğer tüm genomlar da olduğu gibi nokta mutasyonlar, delesyonlar, insersiyonlar ve çerceve kaymaları olabilmektedir. Bu tür mutasyonların çoğu virusun infektivitesini ortadan kaldırır. Diğer bir deyişle virusun aleyhinedir. Ancak, virusun replikatif yeteneğini ortadan kaldırmayan bazı mutasyonlar virusun lehine de olabilir. Virus bu yolla antijenik yapısını değiştirerek immun yanıttan kaçabilir, antiviral ilaçlara direnç kazanabilir ,hatta virulansını arttırabilir. Buna örnek olarak HIV infeksiyonları verilebilir. HIV’in reverse transcriptase enzimi replikasyon sırasında oldukça sık (replikasyon başına 3 x 10-5 sıklıkta) yanlış bir nükleotidi diziye sokar ve yaptığı hatayı düzeltemez. Virusun replikasyon hızı da yüksek olduğundan, yani çok sayıda virus yapıldığından, zaman içinde birbirinden birkaç nükleotid düzeyinde farklı bir virus populasyonu ortaya çıkar. Bu mutasyonlar rastgeledir ve bir kısmı da RT geninde olur. HIV sağaltımında kullanılan ilaçların çoğu RT enzimini inhibe eder. RT’deki mutasyonlar ilaçların enzime bağlanmasını engelleyerek virusun ilaçlara dirençlli hale gelmesine neden olur. Sözüedilen mutasyonlar bazen zarf proteinlerde olur ve virusun antijenik yapısının değişimine yol açar. Bu da virusun immun yanıttan kaçabilmesine olanak tanır.

Genel bir kural olarak, RNA viruslarında spontan mutasyonların ortaya çıkma olasılığı DNA viruslarına göre daha yüksektir. Bunun temel nedeni, RNA bağımlı RNA polimerazların hata düzeltme yeteneklerinin (DNA-DNA polimerazlara göre) daha düşük olmasıdır.

5.1 Defektif viral partiküller
Mutasyonlar sonucu replikasyon özelliğini yitiren bazı virusların, aynı hücre yardımcı bir virus tarafından infekte edildiğinde bu virus tarafından sağlanan yardımla replike olabilme özelliğini yeniden kazanabildiği gösterilmiştir. Bu tür viral partikülleredefektif partiküller adı verilmektedir. Defektif partiküller genellikle hızla replike olan virus infeksiyonlarında ortaya çıkmaktadır. Bu tür partiküllerin bazı viral hastalıkların patogenezinde rol oynadığı düşünülmektedir. Bunlar arasında defektif kızamık viruslarına bağlı subakut sklerozan panensefalit en iyi bilinen örneklerdendir. HBV infeksiyonlarında da defektif partiküllerin rolü olduğunu düşündüren bulgular vardır.

5.2 Canlı (atenüe) virus aşıları
Mutasyonların belki de insanlar açısından en önemli olduğu alanlardan biri virus aşılarıdır. Canlı virus aşıları, mutant viruslardan oluşur. Virusun patojenitesini azaltan ancak immunojenitesini etkilemeyen bu tür mutasyonlara sahip viruslar laboratuvar ortamında elde edilerek, denenir ve uygun olanlar aşı olarak kullanılır. Canlı virus aşılarına örnek olarak, polio, rubella ve kızamık aşıları verilebilir.
5.3 Genetik olarak birbirinden farklı iki virus aynı hücreyi infekte ederse neler olabilir?
Bu tür bir olay gerçek yaşamda çok ender olmakla birlikte, deneysel çalışmalarda 3 farklı fenomenin ortaya çıkabileceğini göstermiştir.

5.3.1 Rekombinasyon: İki genom arasında genetik madde değişimidir. Genellikle homolog gen bölgelerinde bu tür değişimlerin ortaya çıktığı bilinmektedir. DNA viruslarında daha sık olmakla birlikte RNA viruslarında da görülebilmektedir. İnfluenza viruslarında (segmentli genoma sahip bir RNA virusu) özel bir rekombinasyon olayı görülür. Reassortment denen bu olayda iki ayrı influenza virusunun genomik segmentlerinden bazıları karşılıklı olarak değiştirilmektedir.

5.3.2 Komplementasyon: Bir hücreyi infekte eden viruslardan birinin belirli bir proteinini kodlayamadığını düşünelim. İkinci virus, defektif olan virusu komplemente ederek (tamamlayarak) bu proteinin yapımını sağlaması durumunda komplementasyondan söz edilir (bkz defektif partiküller).

5.3.3 Fenotipik karışım: Bir A virusunun genomunun B virusuna ait bir kapsidle kaplanabilir. Bu durumda fenotipik karışımdan söz edilir.

6. Virusların in vitro üretilmesi
Virusların çoğalmak için canlı hücrelere gerek duyduklarından söz etmiştik. Bu ilkeden yola çıkarak virusların in vitro koşullarda üretilebilmesi için canlı hücrelerin kullanılması gerektiği sonucuna varabiliriz. Virüslerin üretilebilmesi için:
• Hücre kültürü
• Embryonlu yumurtalar (tavuk ya da ördek, vb)
• Deney hayvanları kullanılır.
Virusların üretilmesi için klinik laboratuvarlarda en sık hücre kültürleri kullanılır. Embryonlu yumurtalar daha çok viral antijen eldesinde işe yarar. Kullanılan viral aşılardan bazıları (örneğin, İnfluenza) embryonlu yumurtalarda üretilen viruslardan elde edilmektedir. Deney hayvanları daha çok araştırmalarda kullanılmaktadır. Bu amaçla, fareler, şempanzeler gibi değişik hayvanlardan yararlanılmaktadır.
6.1 Hücre kültürleri
Hücre kültürleri çeşitli dokulardan elde edilen hücrelerin in vitro koşullarda üretilmesidir. Üç grupta toplanır:
• Primer hücre kültürleri
• Diploid hücre kültürleri
• Sürekli hücre kültürleri
Primer kültürler, taze dokuların tripsin, kollajenaz gibi proteolitik enzimlerle (hücreleri birbirinden ayırmak için) işlemlendikten sonra elde edilen hücrelerin uygun besleyici ortamlar kullanılarak çoğaltılması ile elde edilir. Primer kültürler, virusların üretilmesi için en uygun ortam olmalarına karşın, elde edilme zorlukları nedeniyle rutinde pek kullanılmazlar. Primer kültür için en çok kullanılan dokular hayvan embryonlarından ya da aborte fetuslerden elde edilen akciğer ve böbrek dokularıdır. Bunlara örnek olarak primer tavşan böbrek hücre kültürü (PRK: primary rabbit kidney) verilebilir.
Diploid kültürler, primer kültürlerin pasajlanması ile elde edilir. Pasaj, üremiş olan hücrelerden bir miktarının ortama taze besiyeri konarak yeniden çoğaltılmasıdır. Çoğalma hücrelerin mitoz bölünmesi ile gerçekleşir. Primer kültürler, ilk pasajları yapıldıktan sonra diploid hücre kültürü olarak adlandırılır. Bu hücrelerin, fenotipik ve genotipik özellikleri değişmeden ancak 40-50 kez pasajları yapılabilir. Bunun nedeni, telomerlerin her mitoz sonrasında boylarının kısalması ve 40-50 pasaj sonra DNA replikasyonunu başlatmaya yetecek uzunlukta telomerlerin bulunmamasıdır. Pasaj sayısı ilerledikçe (genellikle 30. pasajdan sonra) hücrelerin büyük bölümünde spontan dejenerasyon başlar. Bazılarında ise spontan transformasyon ortaya çıkabilir. Bu hücreler, klonlanıp çoğaltılabilirse sürekli hücre kültürleri elde edilebilir.
Sürekli hücre kültürleri, spontan transformasyona uğramış diploid hücre kültürlerinden ya da kanserli dokulardan alınan transforme hücrelerin çoğaltılması ile elde edilir. Bunlar teorik olarak, tıpkı kanser hücreleri gibi, sonsuza kadar pasajlanabilir ve canlı tutulabilir. Sürekli hücre kültürlerine örnek olarak HeLa (insan serviks karsinom hücreleri) ve Hep-2 (İnsan nazofaringeal karsinom hücreleri) hücre dizileri verilebilir.

Tablo 6: Primer, diploid ve sürekli hücre kültürleri arasındaki farklar *
Hücre kültürü tipi Pasaj sayısı Genotipi1 Genel orijinleri Genel morfoloji2
Primer İlk Euploid Embryonik/yeni doğmuş hayvan dokusu Fibroblastik ya da epitelyal
Diploid 40-50 Euploid Embryonik/yeni doğmuş hayvan dokusu Fibroblastik ya da epitelyal
Sürekli Sonsuz Aneuploid Transforme diploid hücreler/Kanser hücreleri Epitelyal
* Prof Dr Şemsettin Ustaçalebi’nin Genel Viroloji kitabından alınmıştır. 1Euploid, orijinal konağın genotipi ile aynı özellikler taşıdığını; Aneuploid ise orijinal konağın genotipi ile farklı özellikler taşıdığını gösterir. 2Kültürü yapılan hücreler orijinleri ne olursa olsun fibroblastik (iğsi) ya da epitelyal özelliktedir.

6.2 Hücre kültürlerinde virus üremesinin belirlenmesi
Hücre kültürlerinde virus üremesi çeşitli yollarla belirlenebilir.

6.2.1 Sitopatik etki: Bazı viruslar ürediklerinde hücrelerde oldukça karakteristik morfolojik değişikliklere neden olurlar (şekil 16,17). Sitopatik etki (SPE) denen bu değişiklikler arasında hücre lizisi, piknozis (hücre hacminde azalma ve nükleus yoğunluğunda artma), sitoplazmik vakuolasyonlar, inklüzyon cisimleri, sinsisyum ve dev hücre oluşumu gibi değişiklikler yer alır. Son iki değişiklik, zarflı ve füzyona neden olan viruslarda (örneğin, HIV ve RSV) görülür.

Şekil 16: sitopatik etki türleri

İnklüzyon cisimleri viral replikasyon sonucunda hücre içinde viral nükleik asitler ya da proteinlerin birikmesi ile ortaya çıkar. Hücreler, hematoksilen-eozin gibi boyalarla boyandıklarında inklüzyon cisimleri pembe (asidofilik) ya da mor (bazofilik) renkte görülürler. Kuduz virusu ile infekte hücrelerde sitoplazmada pembe renkli inklüzyon cisimleri görülür. Negri cisimleri denen bu inklüzyonlar kuduz hastalığının tanısında kullanılır. Kuduzdan kuşkulanılan hayvanların beyin hücrelerinde Negri cisimlerinin görülmesi kuduz tanısı koydurur.

Şekil 17: İnklüzyon cisimleri

6.2.2 Hemadsorbsiyon: Hücrelerde virus tarafında kodlanan hemaglutininler (parainfluenza, influenza hemaglutinileri) ortama eritrosit eklendiğinde, bu eritrositleri bağlar (hemadsorbsiyon) ve virus üremesi hakkında bilgi verir.

Şekil 18: Hemadsorbsiyon

6.2.3 Hemaglütinasyon: Hemaglütinini olanvirusların ortama eritrosit eklendiğinde bunları aglütine etme ilkesine dayanır. Hemadsorbsiyondan farkı, serbest virus partiküllerinin kullanılmasıdır. Hemaglütinayon inhibisyon (HAI) testi, hasta serumlarında hemaglütinasyonu önleyebilen antikorların varlığını göstermek amacıyla kullanılan bir tanı testidir.

Şekil 19: hemaglütinasyon ve hemaglütinasyon inhibisyon

6.2.4 İmmunofloresans: Viral antijenlere karşı geliştirilen antikorlar floresein ile işaretlenir. Virus üremesinden kuşkulanılan hücreler üzerine bu işaretli antikorlar eklenir. Hücrede viral antijenler eksprese ediliyorsa (yani virus replikasyonu olduysa), bu antikorlar viral antijenlere bağlanır. Hücreler floresan mikroskop altında incelendiğinde floreseine bağlı yeşil renkte ışınım görülür. Bunun görülmesi, işaretli antikorların hücreye bağlandığını gösterir. Direkt Floresan Antikor (DFA) testi denen bu yöntemle gerek hastalardan elde edilen hücrelerde, gerekse de hücre kültürlerinde virusun varlığını göstermek olasıdır. Bu yöntemin değişik bir testi hastalarda viral antijenlere karşı antikor bulunup bulunmadığını araştırmak amacıyla kullanılabilir. Indirekt Floresan Antikor Testi (IFAT) denen bu yaklaşımda önceden virus üretilmiş hücreler üzerine hasta serumu eklenir. Serumda antiviral antikorlar varsa, bunlar hücrelere bağlanır. Bu antikorların varlığı ortama floresein isaretli anti-insan antikorları eklenerek ve daha sonra hücreler floresan mikroskopta incelenerek gösterilir (şekil 20).

6.2.5 Morfolojik transformasyon: Onkojenik viruslar hücrelerde transformasyona neden olabilir. Bunun sonucunda, hücrelerin aderansının kaybolduğu ya da transforme hücrelerden oluşan odaklar oluşturdukları görülebilir.

6.2.6 İnterferans: Sitopatojenik olmayan bir virusun (ör Rubella), sitopatojenik olan bir virusun (ör, Echovirus) replikasyonunu baskılaması ve bunun sonucunda hücrelerde SPE ortaya çıkmamasıdır.


Şekil 20: Direkt ve indirekt floresan testleri


1.7. Viral Patogenez
7.1 Bulaş yolları ve giriş kapıları
Virusların insanlara bulaşında başlıca 2 yoldan söz edilebilir:
• Horizontal bulaş: Virusun bir konaktan diğerine bulaşıdır. Sözkonusu bulaş farklı yollarla gerçekleşebilir (Tablo 7). Bu yolla bulaş olabilmesi için virusun infeksiyon hızının yüksek olması, diğer bir deyişle çok sayıda virusun varlığı gerekir.
• Vertikal bulaş: Virusun bir nesilden diğerine aktarılmasıdır. Bu bulaş biçimi daha çok intrauterin ve perinatal infeksiyonları tanımlar. Ender olmasına karşın kromozomlara integre olan viral genlerin çocuğa aktarılması da bir vertikal bulaş örneğidir. Vertikal bulaşta virusun hızlı çoğalmasından çok, konakta uzun süreli infeksiyon oluşturabilmesi önemlidir.
Tablo 7: Temel bulaş yolları

Bulaşma yolu Örnek
Horizontal bulaş
• insan-insan (aerosol) Orthomyxoviruslar, paramyxoviruslar
• insan-insan (fekal-oral) Rotavirus, Enteroviruslar
• insan-insan (cinsel ilişki) HIV, HBV
• hayvan-insan (doğrudan temas) Kuduz
• hayvan-insan (vektörler) Arboviruslar
Vertikal bulaş
• plasental-fötal Rubella
• anne-çocuk (doğum) HSV, HIV, CMV
• anne-çocuk (emzirme) HIV, HTLV, CMV
• kromozomal Retroviruslar (farelerde meme tümör virusu-MMTV; insan eşdeğeri henüz bilinmiyor)

Viruslar duyarlı bireylere çeşitli giriş kapılarından bulaşabilir. Bu kapılar:
• Deri: Epidermisin üst tabakaları ölü hücrelerden oluştuğundan, virusların çoğalması için uygun bir ortam değildir. Dolayısıyla, viruslar ancak derinin fiziksel bütünlüğü bozulduğunda (ör. kesik, sıyrık, infeksiyonlar, vb) vücüda girebilir. Bu yolla bulaşabilen viruslara örnek olarak herpes simplex virusları ve papillomaviruslar verilebilir. Bazı viruslar ise (ör Arboviruslar) bu fiziksel bariyeri vektörlerin (ör. keneler, sivrisinekler, vb) yardımı ile aşabilir.
• Mukoza zarları: Genitoüriner traktus cinsel ilişki ile bulaşta giriş kapısı olarak iş görür. Bu yolla bulaşan viruslar arasında papillomaviruslar, herpesviruslar (HSV-2) ve retroviruslar (HIV, HTLV) yer alır. Göz mukozal zarları da virusların sıklıkla kullandığı giriş kapılarıdır. Bu yolla bulaşan ve konjunktivite yol açan başlıca viruslar adenoviruslar ve pikornaviruslar (enterovirus 70) dır.
• Solunum yolları: İnsanlardaki viral infeksiyonların çoğu solunum yollarında yerleşir. Bu infeksiyonlar çoğunlukla infekte bireylerin saçtığı aerosollerin solunum yollarından alınması ile gerçekleşir. Bu yolla alınan virusların bir bölümü lokalize kalır, bir bölümü ise sistemik infeksiyonlara neden olur (Tablo 8).
Tablo 8: Solunum yollarından bulaşan viruslar
Virus Lokalize infeksiyon Sistemik infeksiyon
Adenoviruslar Üst solunum yolları -
Coronaviruslar Üst solunum yolları -
Picornaviruslar (Rhinovirus) Üst solunum yolları -
Paramyxoviruslar (parainfluenza, RSV) Alt solunum yolları -
Orthomyxoviruslar Üst-alt solunum yolları -
Herpesviruslar - Varicella-Zoster (VZV)
Paramyxoviruslar - Kızamık, kabakulak
Togaviruslar - Rubella

• Gastrointestinal traktus: Virusler gastrointestinal traktusa ağız, orofarinks ya da rektum aracılığı ile ulaşabilir. Ağız yoluyla alınan virusler, midedeki düşük pH ve çok sayıdaki sindirim enzimi ile karşı karşıyadır. Bu nedenle, fekal-oral yolla bulaşan virusların tümü, dış koşullara daha dayanıklı olan çıplak viruslardır. Mideyi aşabilen virusler için özellikle sürekli yenilenen ince barsak epiteli uygun bir çoğalma ortamı sağlar. İnce barsaklar lenfoid dokudan zengin olduğundan, virusların lenfatik yolla yayılımı da kolay olur. Bu yolla bulaşan viruslar arasında adenoviruslar, caliciviruslar, reoviruslar, coronaviruslar ve picornaviruslar yer alır. Bunlardan ilk üçü viral gastroenteritlerin en önemli nedenleridir. Picornaviruslar ise ince barsak epitelinde replike olduktan sonra lenfatikler ve ardından hematojen yolla dolaşıma karışır ve hedef organlarına ulaşır. Bunun en tipik örneği poliovirus infeksiyonlarıdır. İnce barsakta replike olan poliovirus partikülleri dolaşımla hedef organları olan santral sinir sistemine ulaşırlar ve bu organlara ait hastalık belirtilerine yol açarlar.
7.2 Virusların vücüt içinde yayılımı
Virus duyarlı konağa bulaştıktan sonra hedef hücrelerine tutunur ve hücre içine girer. Bazı viruslar, ilk infekte ettikleri hücrelerde çoğalır ve yayılmazlar. Bazıları ise, ilk replikasyonunun ardından vücütta yayılır ve asıl hedef dokularına yerleşirler. Bu dokularda virusun sekonder replikasyonu gerçekleşir (Tablo 9).
Tablo 9: Lokal ve sistemik viral infeksiyonlara örnekler
Virus Primer replikasyon Sekonder replikasyon
Rhinovirus Üst solunum yolları -
Rotavirus İntestinal epitel -
Papillomavirus Epidermis -
Enteroviruslar İntestinal epitel Lenfoid dokular, SSS
Herpesviruslar Orofarinks/Genital trakt Lenfoid hücreler, SSS
Viruslar vücüt içinde başlıca 3 yolla yayılırlar:
• Hücreden hücreye
• Lenfatikler ve kan akımı
• Sinirler (retrograd aksonal transport)
Viruslar kan akımına direkt inokülasyon ile (ör artropod sokmaları) ulaşabilecekleri gibi yukarıda tanımlandığı gibi primer replikasyonu izleyerek viremi ile de ulaşabilirler. Bazı viruslar kanda serbest halde taşınırken (ör. enteroviruslar, togaviruslar), bazıları da hücreler içinde bulunur. Örneğin, HSV plateletlerde, EBV, CMV ve HIV lenfositlerde taşınır.
Viruslar sinir sistemine viremi sonucu ulaşabilecekleri gibi (ör poliovirus), bazıları da primer infeksiyon bölgesindeki periferik sinirler boyunca taşınarak santral sinir sistemine ulaşır. Buna örnek olarak HSV ve kuduz infeksiyonları verilebilir. Sinaptik bileşkelerde eksprese edilen viral reseptörleri kullanarak viruslar bir sinir hücresinden diğerine atlayabilirler.
Bazı viruslar hücre tropizmi gösterir. Bu kısmen virusun bulaş yolu ile ilgili olmasına karşın, tropizmi belirleyen ana unsur hücrelerde virusa özgü reseptörlerin bulunup bulunmamasıdır. Viral genomda doku-spesifik “enhancer”ların bulunmasının da tropizmi etkilediği düşünülmektedir. Hücresel bazı proteinler viral replikasyonu arttıran ya da regüle eden bu tür genomik dizilere bağlanarak virusun belirli bir hücrede çoğalmasını kolaylaştırabilir.


7.3 Viruslar nasıl hastalık oluşturuyor?
İnsanlarda viral infeksiyonların çoğu herhangi bir klinik bulgu vermez. Klinik bulguların olduğu infeksiyonlar, virus ve konak arasındaki karmaşık etkileşimlerin bir sonucudur. Bunların tümü bilinmemesine karşın başlıca 3 tür etkileşimden sözedilebilir. Bunlar: (i) hücre incinmesi ve ölümü, (ii) persistan ve latent infeksiyonlar ve (iii) transformasyondur.
7.3.1 Hücre incinmesi ve hücre ölümü: Viral infeksiyonlarda hücre incinmesi başlıca virusun hücrede replike olmasına ve immun yanıta bağlı olarak ortaya çıkar. İkinci neden, viruslara karşı immun yanıt başlığı altında daha sonra ele alınacaktır (bkz bölüm 8.3). Viral replikasyona bağlı mekanizmalar ise aşağıda yer almaktadır.
• Konak hücrede makromolekül sentezinin durması: Bunun en tipik örneği poliovirus infeksiyonlarıdır. Viral bir protein olan 2A proteini proteolitik bir etkinlik göstererek konak hücrenin eIF-4F kompleksini parçalar. Bu kompleks, 5’ uçlarında kep (cap) taşıyan mRNA’ların (insanlardaki mRNA’ların 5’ ucunda bu yapı vardır) ribozomlarda translasyonu için gereklidir. Bu kompleksin parçalanması hücrede protein sentezinin durmasına neden olur. Poliovirus RNA’sının 5’ ucunda kep (cap) yerine VPg bulunduğundan, viral proteinlerin sentezi bu olaydan etkilenmez.
• Membran hasarı: Çıplak virusların hücreden salınımı sırasında hücrenin lizise uğraması, zarflı viruslarda füzyon proteinlerinin ekspresyonuna bağlı membran füzyonu ya da iyon geçirgenliğinde artış gibi nedenlerle konak hücrede membran hasarı ortaya çıkabilir.
• Apoptoz indüksiyonu: Bazı viral proteinler hücre döngüsünde rol oynayan gen ve gen ürünleri ile etkileşerek hücrede programlanmış hücre ölümünü (apoptozu) tetikleyebilirler.
• Viral proteinlerin doğrudan toksik etkisi: Adenovirusların penton fibrillerinin hücrelere doğrudan toksik etkili olduğu gösterilmiştir.
• İnklüzyon cisimlerine bağlı hücre incinmesi: Bu yapıların hangi mekanizma ile hücre incinmesine neden oldukları bilinmemektedir.
7.3.2 Viral persistans mekanizmaları: Virusların konağın immun yanıtından kaçarak uzun süreli varlıklarını sürdürebilmeleri başlıca 3 yolla olmaktadır. Bunlar:
• Defektif partiküller: Bu tür viral partiküllerde viral genomun bir bölümü yoktur ve ancak yardımcı bir virusun varlığında replike olabilirler. Daha çok RNA viruslarında görülmekle birlikte DNA viruslarına bağlı infeksiyonlarda da defektif partiküllerin oluşabilmektedir. Bu partiküllerin oluşumunu düzenleyen moleküler mekanizmalar tam olarak bilinmemekle birlikte, replikasyon döngüsü hızlı olan viruslara bağlı infeksiyonlarda daha sıktır. Hepatit B virus infeksiyonlarında ortaya çıkan ve genom içermeyen HBsAg partikülleri bunlara örnek olarak verilebilir. Bu partiküllerin hastalık oluşumuna katkıda bulunduğu yönünde yayınlar vardır. Defektif partiküllere bağlı hastalıkların diğer bir örneği de defektif kızamık viruslarına bağlı, öldürücü bir hastalık olan subakut sklerozan panensefalit (SSPE)dir.
• Sınırlı gen ekspresyonu: Bazı viruslar, gen ekspresyonlarını sınırlandırarak hücre içinde inaktif bir formda yani replike olmadan varlıklarını sürdürebilir. Latent infeksiyon olarak da adlandırılan bu duruma neden olan karmaşık genetik mekanizmalar tam olarak bilinmemektedir. Herpes virus infeksiyonları (HSV, CMV, vb) latent infeksiyonların bilinen en iyi örnekleridir. Bu viruslarla infekte olan bireylerde virus yaşam-boyu varlığını sürdürmekte ve konağın bağışıklığının düştüğü durumlarda aktive olarak hastalık tablolarına neden olabilmektedir.
• İmmun yanıttan kaçış: Viruslar konağın immun yanıtından kaçabilmek için çok sayıda yol geliştirmiştir:
o Antijenik değişiklikler: İnfluenza, HIV ve HCV infeksiyonlarında viral proteinlerdeki aminoasit değişimleri virusun hücresel ve sıvısal bağışık yanıttan kaçabilmesine olanak sağlamaktadır.
o İmmun tolerans oluşturma: Özellikle yenidoğan dönemindeki viral infeksiyonlara karşı immun yanıtsızlık ortaya çıkabilmektedir. Bunun en tipik örneği yenidoğan HBV infeksiyonlarıdır. Bu çocuklarda infeksiyonun kronikleşme riski %90’lardadır. Oysa aynı infeksiyonun erişkinlerde kronikleşme riski %10’dur.
o MHC genlerinin ekspresyonunda azalmaya neden olma: CMV ve HIV gibi bazı viruslar hücrelerde MHC antijenlerinin ekspresyonunu azaltarak hücresel immun yanıttan kaçabilirler.
o Sitokinlerin etkisini ortadan kaldırma: Bazı virusler interferonun antiviral etkisinden kaçınabilmek için yollar geliştirmiştir (bkz bölüm 8.1.1). Adenovirus E3 proteinlerinin infekte hücreleri TNF-a’ya bağlı sitolizden koruduğu gösterilmiştir.
o İnterferonun antiviral etkisine direnç: Bkz bölüm 8.1.1
o Özel anatomik bölgelere yerleşme: Vücütta sinir dokuları gibi bazı anatomik yapılar immun sistem hücreleri tarafından çok düşük düzeyde kontrol edilir. Dolayısıyla, bu tür hücreleri infekte eden virusların immun yanıttan kaçabilmeleri olasıdır. Buna örnek olarak sinir ganglionlarına yerleşen Herpes simplex viruslar verilebilir.
o İmmun sistem hücrelerini infekte etme: HIV gibi bazı viruslar doğrudan immun sistem hücrelerini infekte ederek bir yandan bunların ölümüne, diğer yandan da normal işlevlerini yerine getirmesine engel olarak immun yetmezliğe neden olabilmektedir.
7.3.3 Transformasyon: Bir hücrenin morfolojik, biyokimyasal ya da büyüme özelliklerindeki değişiklikleri tanımlar. Hücresel transformasyon kanser gelişiminde önemli bir basamaktır. Ancak, kanserin çok basamaklı karmaşık bir süreç olduğu gözönüne alındığında, her transforme hücrede neoplastik transformasyon olması beklenmez. Transforme hücrelerde aşağıdaki değişikliklerden en az biri görülür:
• Hücre büyüme özelliklerindeki değişiklikler
o Destek yapılara bağlanma gereksiniminde yitme: Normal, transforme olmayan hücreler çoğalabilmek için bağlanabilecekleri destek yapılara gerek duyarlar. Vücütta bu gereksinim komşu hücreler ya da destek bağ dokusu tarafından karşılanır. In vitro koşullarda ise plastik ya da cam bir yüzey aynı işlevi üstlenir. Transforme hücrelerin kültürü yapıldığında ise bazılarının bu yüzeylere bağlanmadan ortamda serbest oldukları ve canlılıklarını yitirmedikleri gözlenir.
o Kontakt inhibisyon yitimi: Normal hücrelerin kültürü yapıldığında bu hücrelerin tek tabaka oluşturacak biçimde bütün katı yüzeyi kapladıkları görülür. Bunun temel nedeni bir hücrenin başka bir hücre ile temas ettiğinde hücre bölünmesini durdurmasıdır. Transforme hücreler bu özelliklerini yitirerek, başka bir hücre ile temas ettikleri durumda bile bölünmelerini sürdürebilir. Bu durumda, kültür plaklarının bazı alanlarında çok katlı hücrelerin oluşturduğu “transforme odaklara” rastlanabilir.
o Yarı-katı besiyerlerinde koloni oluşturma: Normal hücrelerin çoğu yarı-katı besiyerlerinde çoğalamaz. Oysa, transforme hücreler bu koşullarda çoğalabilir ve yarı-katı ortamda hücre hareketleri kısıtlandığından koloniler oluştururlar.
o Büyüme faktörlerine olan gereksinimde azalma: Tüm hücreler çoğalabilmeleri için büyüme faktörlerine gerek duyar. Bunlar arasında iyonlar, vitaminler, hormonlar ve “epidermal growth factor” gibi peptit yapıdaki büyüme faktörleri yer alır. Transforme hücrelerin bu faktörlere gereksinimi azalabilir hatta bazen tümüyle ortadan kalkabilir.

• Hücre yüzeyindeki değişiklikler
o Hücreye gıda maddelerinin transpotunda artma
o Proteazların ve proteaz aktivatörlerinin salınımında artma
o Bitkisel kökenli lektinlerle aglütine olabilme yeteneğinde artma
o Glikoprotein ve glikolipidlerin yapısında değişiklikler
o Hücrenin biyokimyasal işlemlerindeki değişiklikler
 Metabolik hızda artma
 Glikolizde artma
 Bazı genlerin ekspresyonunda artma
 Hücre iskeletinde değişiklikler
 Viral nükleik asitler ve viral proteinlerin varlığı
 Deney hayvanlarında tümör oluşturabilme: Transforme hücreler özellikle immun yetmezliği olan hayvanlara injekte edildiğinde tümör oluşturabilmektedir.
Bazı viruslar infekte ettikleri hücreleri transforme edebilirler. Onkojenik viruslar olarak da adlandırılan bu viruslar (şimdiki bilgilerimize göre) ya DNA viruslarıdır ya da replikasyon döngülerinin bir aşamasında DNA formunda olan RNA viruslarıdır (retroviruslar). Bu tür viruslarla transforme olmuş hücrelerde viral genomun tamamı ya da bir bölümü hücre içinde sürekli olarak bulunur. Sözkonusu genomik yapılar çoğunlukla (her zaman değil), konak hücre kromatinine integre durumdadır ve sıklıkla replikasyon yönünden defektiflerdir.
Viruslerin replikasyon döngüsünün tüm basamaklarının gerçekleşebildiği ve olgun virion salınımının olabildiği hücrelere permisif hücreler adı verilir. Replikasyonun hiç olmadığı ya da ancak kısmen olabildiği ve olgun virion salınımının gerçekleşmediği hücrelere ise non-permisif hücreler denmektedir. Genel bir kural olarak, DNA tümör virusları non-permisif hücreleri transforme eder. RNA tümör virusları ise hem permisif hem de non-permisif hücreleri transforme edebilir.

Şekil 21: onkoproteinler ve hücresel yerleşimleri

Virusların hücreleri transformasyonu başlıca 2 mekanizma ile gerçekleşir. Bunlardan ilki, transformasyonu indükleyen viral genlerin (viral onkogenler= v-onc) ekspresyonu, diğeri ise virusun, hücresel onkogenlerin (c-onc) ekspresyonunu indüklemesi ya da değiştirmesidir. Hücresel onkogenler ve bunların kodladığı proteinler (onkoproteinler) sinyal iletimi, hücre döngüsünün kontrolu ya da hücresel büyüme faktörü olarak iş gören moleküllerdir (şekil 21). Retroviral onkogenler hücresel genlerden köken almış c-onc homologlarıdır ve virusla infekte hücrelerin proliferasyonu ve farklılaşmasına neden olur. Oysa, DNA tümör viruslarında bulunan v-onc’lar tümüyle virusa özgüdür ve hücrelerdeki genlerle herhangi bir homoloji göstermez. Retrovirusların aksine, DNA viruslarındaki onkogenler hücre proliferasyonu üzerine inhibitör etkisi olan p53 ve Rb proteini gibi tümör süpresör proteinlerin işlevlerini bloke ederek etkili olur.



Hayvanlarda onkojenik olan virusların çoğu DNA viruslarıdır. Bunlar, Adenoviridae, Papovaviridae, Herpesviridae ve Hepadnaviridae ailelerinin üyeleridir. Onkojenik potansiyele sahip RNA virusları ise Retroviridae ailesinin üyeleridir. İnsanlardaki kanserlerle ilişkilendirilen viruslar aşağıdaki tabloda yer almaktadır.
Tablo 10: İnsanlarda kanserlere neden olan viruslar
Virus ailesi Nükleik asit tipi Virus Kanser türü
Papovaviridae DNA Human papillomavirus (HPV) Genital tümörler
Yassı hücreli karsinom


Herpesviridae

DNA Epstein-Barr virus (EBV)
Nazofarinks karsinomu
Burkitt lenfoma
B-hücreli lenfoma
Human herpes virus 8 (HHV-8) Kaposi sarkomu
Hepadnaviridae DNA Hepatit B virus (HBV) Hepatosellüler karsinom
Retroviridae RNA HTLV-I T-hücreli lösemi
8. Viruslara karşı immun yanıt
Diğer tüm infeksiyon etkenlerinde olduğu gibi viruslara karşı da doğal ve özgül bağışık yanıt sözkonusudur.
8.1 Doğal bağışık yanıt
Viruslara karşı doğal bağışık yanıtta (i) interferonlar, (ii) NK hücreleri ve (iii) kompleman aktivasyonu-fagositoz rol oynar.
8.1.1 İnterferonlar
İnterferonlar, viruslara karşı doğal bağışık yanıtın ilk ve en önemli basamağını oluşturan antiviral özelliklere sahip protein yapıda sitokinlerdir. IFN-a, IFN-b ve IFN-g olarak adlandırılan 3 temel interferon tipinin özellikleri tablo 11’de özetlenmektedir. Normalde interferon yapımı ancak hücre uyarıldığında gerçekleşir. Virüsler, dsRNA ve bakteriyel endotoksinler (lipopolisakkaridler) IFN-a ve IFN-b yapımını uyaran temel etkenlerdir. RNA virusleri DNA viruslerine göre daha güçlü uyaranlardır. Bu iki tip interferon vücütta birçok farklı hücre tarafından sentezlenebilmelerine karşın IFN-g temel olarak lenfositler (TH1) tarafından sentezlenir. IFN-g yapımını uyaran temel etken ise antijenler ve mitojenik ajanlardır.
Tablo 11: İnterferonların özellikleri
Özellik Tip
Alfa (IFN-a) Beta (IFN-b) Gamma (IFN-g)
Kodlayan gen sayısı >15 1 1
Genlerin kromozomal yerleşimi 9. kromozom 9. kromozom 12. kromozom
Reseptör genlerinin kromozomal yerleşimi 21. kromozom 21. kromozom 6. kromozom
Proteindeki aminoasit sayısı 165 166 143
Sentezlendiği başlıca hücre Lökositler Fibroblastlar Lenfositler
Sentezi indükleyen etkenler Virüsler
dsRNA
bakteriyel endotoksinler Virüsler
dsRNA
bakteriyel endotoksinler Antijenler
Mitojenler
pH 2.0 de stabilite Stabil Stabil Labil
Glikozillenme Hayır Evet Evet
İnterferonların antiviral etkileri yanısıra hücrelerin çeşitli işlevleri üzerine düzenleyici etkileri de vardır (Tablo 12). İnterferonlar bu etkilerini hedef hücrelerdeki ilgili reseptörlerine bağlanarak gerçekleştirirler. IFN-a ve IFN-b aynı reseptöre bağlanırken, IFN-g farklı bir reseptöre bağlanır.
İnterferonların antiviral etkilerinin doğrudan interferona bağlı olmadığı bilinmektedir. Bu etki ilgili reseptörlerine bağlanan interferonların hücrelerde antiviral etkinlikte bir takım moleküllerin sentezine neden olması ile ilişkilidir. Bu moleküller arasında dsRNA-bağımlı protein kinaz (PKR) ve 2’-5’-oligo A sentetaz enzimleri yer almaktadır. PKR, ribozomlarda translasyonun başlaması için gerekli eIF2a adlı hücresel faktörü fosforile ederek protein sentezinin durmasına neden olur. 2’-5’-oligo A sentetaz ise RNA moleküllerini parçalayan RNAseL enzimini aktive ederek protein sentezi üzerine inhibitör etki gösterir. Rekombinan interferonlar özellikle kronik HBV ve HCV infeksiyonlarının sağaltımında denenmektedir. Bu denemelerde elde edilen başarı umulandan az olmasına karşın, etkin antiviral sağaltım yöntemleri geliştirilene kadar interferonların sağaltımda kullanılmaları doğaldır.
Tablo 12: İnterferonların etkileri
Etki IFN-a/b IFN-g
Antiviral etki + +
Hücre çoğalmasının inhibisyonu + +
Sınıf I MHC antijenlerinin indüksiyonu + +
Sınıf II MHC antijenlerinin indüksiyonu ± +
Monosit/makrofaj aktivasyonu + +
NK hücre aktivasyonu + +
CTL aktivasyonu + +
B-lenfositlerde Ig yapımının modulasyonu + +
Monositlerde Fc reseptörlerinin indüksiyonu - +
Virus dışı diğer hücre içi patojenlerin çoğalmasını inhibe etme - +
Pirojenik etki + +
Virusler interferonların etkilerinden korunmak için farklı mekanizmalar geliştirmiştir. Bunlar arasında PKR aktivasyonunu engelleyen viral proteinlerin yapımı (adenoviruslar ve herpesviruslar), PKR’yi inhibe eden hücresel faktörlerin yapımının indüklenmesi (influenza, poliovirus) ve interferonun indüklediği sinyal iletiminin engellenmesi (adenoviruslar, EBV, HBV) gibi mekanizmalar yer almaktadır.
8.1.2 Natural Killer (NK) hücreleri
NK hücreleri, özgün immun yanıtın henüz devreye girmediği viral infeksiyonların erken dönemlerinde virusla infekte hücreleri parçalayarak konak savunmasına katkıda bulunur. İnterferonlar NK hücrelerini aktive ederek, bu hücrelerin antiviral etkinliğini arttırılar. Aynı hücreler, infeksiyonun daha ileri aşamalarında ise antikora-bağımlı hücresel sitotoksik yanıtta görev alırlar. Bu nedenle, NK hücrelerinin hem doğal hem de özgün bağışık yanıtta rol oynadıklarını söyleyebiliriz.
8.1.3 Kompleman aktivasyonu ve fagositoz
Kompleman aktivasyonu ve fagositoz virusların hücredışı ortamlardan ve dolaşımdan temizlenmelerine yardımcı olur. Kompleman etkinliği daha çok zarflı virusler üzerine etkilidir.
8.2 Özgül bağışık yanıt
Viral infeksiyonlara karşı hem sıvısal hem de hücresel bağışık yanıt önemlidir. Bunlardan ilki, virusların hücresel reseptörlerine bağlanmasını ve hücre içine girişlerini engelleyerek, ikincisi ise virusla infekte hücreleri ortadan kaldırarak etki eder. Dolayısıyla, virusun vücuttan eliminasyonu için hücresel yanıt şarttır. Bu nedenle, hücresel bağışık yanıt viruslara karşı temel özgül bağışıklık mekanizması olarak kabul edilir.
Sıvısal bağışık yanıt (antikorlar) özellikle infeksiyonların erken dönemlerinde ve hücre-dışı virusların ortadan kaldırılmasında önemli rol oynar. Viral aşıların koruyuculuğu önemli oranda antikor yanıtı ile ilişkilidir. Aşılama ile oluşan antikorlar virusları nötralize ederek ve opsonizasyon yoluyla fagositozlarını kolaylaştırarak konağı viral infeksiyonlardan korurlar.
Nötralizan antikorlar kapsid ya da zarf proteinlerine bağlanarak virusun hücresel reseptörlerine bağlanmasına ve dolayısıyla hücre içine girmelerine engel olurlar. Bu bağlamda, salgısal IgA (sIgA) moleküllerinin mukozal yüzeylerdeki koruyuculuğu önemlidir. Örneğin, oral polio aşısı sIgA sentezini indükleyerek virusun ince barsak epitel hücrelerini infekte etmesine engel olur. Antikorlar bir yandan viral partikülleri opsonize ederek fagositozu kolaylaştırırken diğer yandan kompleman sistemini aktive ederek virus partiküllerinin ortadan kaldırılmasına katkıda bulunur. Ancak, opsonizasyon bazı viruslar tarafından (örneğin HIV) Fc reseptörü taşıyan hücreleri infekte etmenin bir yolu olarak kullanılabilmektedir.
Antikorlar hücre içindeki viruslara karşı etkili değildir. Hücre içindeki virusların yok edilebilmesi ancak infekte hücrelerin hücresel bağışık yanıtta görev alan hücreler tarafından tanınması ve ortadan kaldırılması ile olasıdır.
Viruslara karşı hücresel bağışık yanıtta görev alan hücrelerin en önemlisi sitotoksik T-lenfositlerdir (STL). Bunlar, çoğunluğu CD8+ T-lenfositlerden oluşan hücrelerdir. STL’ler virusla infekte hücrelerin yüzeyinde MHC sınıf I molekülleri eşliğinde sunulan viral antijenleri tanıyarak aktive olurlar ve iki farklı yolla infekte hücrenin ölümüne yol açarlar. Bunlardan ilki, salgıladıkları perforin denen sitolitik maddeler aracılığı ile infekte hücrenin parçalanmasıdır. İkincisi ise fas-fas ligand etkileşimi ile hedef hücrelerde apoptozun tetiklenmesidir. NK hücreleri de virusla infekte hücrelerin ortadan kaldırılmasında rol oynarlar (şekil 22).
Viruslerin bağışık yanıttan kaçmak için geliştirdikleri mekanizmalar bölüm 7.3.2’de ele alınmaktadır.

8.3 İmmunopatoloji
Viruslara karşı bağışık yanıt, bazı durumlarda, infeksiyon seyri sırasında ortaya çıkan patolojilerin bir bölümünden sorumlu olabilmektedir. Viral immunopatolojide iki ayrı mekanizma söz konusudur. Bunlardan ilki, STL yanıtına bağlı hücre hasarıdır. Buna örnek olarak HBV ile infekte hepatositlerin STL’ler tarafından parçalanması sonucu ortaya çıkan hepatit tablosu verilebilir. İkinci mekanizma ise, HBV ve HCV gibi kronik infeksiyonlarda sürekli antijenik uyarıma bağlı olarak ortaya çıkan immunkomplekslere bağlıdır. Antijen ve antikorların biraraya gelerek oluşturdukları bu kompleksler vasküler endotel, glomerül bazal membranı ve sinovyal membranlarda çökerek komplemanı aktive etmekte ve bunun sonucunda oluşan doku hasarı, sırasıyla, vaskülit, glomerülonefrit ve artrit tablolarının gelişimine neden olabilmektedir.

Tablo 17 Antiviral ilaçların özellikleri
ANTİVİRAL İLAÇ TÜRÜ ETKİ MEKANİZMASI ETKİLİ OLDUĞU VİRUSLER
KESİN OLASI
HÜCRESEL RESEPTÖRLERE TUTUNMA BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR
T-20 (Deneme aşamasında) Füzyon inhibitörü virusun hücresel membranlara füzyonunu inhibe eder HIV-1
Zanamavir Nörominidaz inhibitörü Nörominidazın aktif bölgesine bağlanarak enzimin doğal reseptörü olan sialik asite bağlanmasını engeller Influenza virusları
PENETRASYON-KAPSİD SOYULMASI BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR
Amantadine M2 protein iyon kanalının blokajı Influenza A
Rimantadine M2 protein iyon kanalının blokajı Influenza A
GENOM REPLİKASYONU BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR (ANTİ-HERPETİKLER)
Acyclovir Nükleozid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu ve DNA zincir uzamasının engellenmesi Herpes simplex, VZV, CMV EBV
Valacyclovir Nükleozid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu ve DNA zincir uzamasının engellenmesi Herpes simplex, VZV, CMV
Ganciclovir Nükleozid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu CMV Herpes simplex, VZV, EBV, HHV-8
Penciclovir Nükleozid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu Herpes simplex
Famciclovir Nükleozid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu Herpes simplex, VZV Hepatit B virusu
Cidofovir Nükleotid analoğu viral DNA polimeraz inhibisyonu ve DNA zincir uzamasının engellenmesi CMV, Herpes simplex ?
Foscarnet Pirofosfat analoğu Pirofosfat bağlanma bölgesine tutunarak viral DNA polimeraz ve RT inhibisyonu CMV, asiklovire dirençli Herpes simplex, asiklovire dirençli VZV HHV-8, HIV-1
GENOM REPLİKASYONU BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR (ANTİ-HIV)
Zidovudine (AZT) Nükleozid analoğu RT inhibisyonu ve DNA zincir uzamasının engellenmesi HIV
Didanosine (ddI) Nükleozid analoğu “ “
Zalcitabine (ddC) Nükleozid analoğu “ “
Stavudine (d4T) Nükleozid analoğu “ “
Abacavir Nükleozid analoğu “ “
Lamivudine (3TC) Nükleozid analoğu “ HIV, Hepatit B virus

Tablo 17 (devam)
ANTİVİRAL İLAÇ TÜRÜ ETKİ MEKANİZMASI ETKİLİ OLDUĞU VİRUSLER
KESİN OLASI
GENOM REPLİKASYONU BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR (ANTİ-HIV) devam
Nevirapine Non-nükleozid RT inhibitörü (NNRTI) reverse transcriptase enziminin katalitik bölgesine bağlanarak nükleotidlerin DNA zincirine eklenmesinin inhibisyonu HIV
Delavirdine NNRTI “ “
Efavirenz NNRTI “ “
GEN EKSPRESYONU BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR
Ribavirin viral mRNA’ya kep takılmasının inhibisyonu Lassa humması, hantavirus (hemorajik ateş renal sendrom), hepatit C (kronik olgularda interferon iel kombine) RSV, parainfluenza, influenza A ve B, kızamık, hantavirus (pulmoner sendrom)
OLGUNLAŞMA BASAMAĞI ÜZERİNE ETKİLİ OLANLAR
Ritonavir Proteaz inhibitörü viral proteaz enziminin aktif bölgesine bağlanarak gag ve gag-pol poliproteinlerinin kesilmesinin inhibisyonu HIV
Indinavir “ “ “
Saquinavir “ “ “
Nelfinavir “ “ “
Amprenavir “ “ “