Vi rút là một trong những vi sinh vật nhỏ nhất, thường có kích thước từ 0,02 đến 0,3 micromet, mặc dù một số loại vi rút rất lớn có chiều dài lên tới 1 micromet (megavirus, pandoravirus) gần đây đã được phát hiện. Virus chỉ nhân lên hoàn toàn trong tế bào sống của vật chủ (vi khuẩn, thực vật, hoặc động vật). Một số vi rút có lớp vỏ ngoài bao gồm protein và lipid, bao quanh một phức hợp protein capsid với ARN bộ gen hoặc DNA và đôi khi là các enzym cần thiết cho các bước đầu tiên của quá trình sao chép vi rút.
Phân loại vi rút chủ yếu theo trình tự bộ gen của vi rút có tính đến bản chất và cấu trúc của bộ gen cũng như phương pháp sao chép của các bộ gen này, nhưng không theo các bệnh mà các loại vi rút đó gây ra (xem International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), bản phát hành năm 2021). Như vậy, có vi rút DNA và vi rút RNA; vi rút DNA hoặc vi rút RNA có thể có sợi vật liệu di truyền đơn hoặc kép. Sợi RNA đơn được phân chia thành những sợi đơn lẻ là sợi RNA dương (+) hoặc sợi RNA âm (-). Vi rút ARN hướng dương sở hữu bộ gen ARN chuỗi đơn có thể đóng vai trò là ARN thông tin (mRNA) có thể được dịch mã trực tiếp để tạo ra chuỗi axit amin. Vi rút RNA hướng âm sở hữu bộ gen hướng âm, chuỗi đơn, trước tiên phải tổng hợp một bộ gen kháng nguyên hướng dương bổ sung, sau đó được sử dụng để tạo ra RNA hướng âm theo bộ gen. Các virus có lõi DNA thường nhân bản trong nhân tế bào chủ, các virus lõi RNA điển hình thường nhân bản trong nguyên sinh chất của tế bào.
Một số vi rút ARN sợi đơn, hướng (+) nhất định được gọi là retrovirus sử dụng một phương pháp sao chép rất khác. Retrovirus sử dụng men phiên mã ngược để tạo ra một bản sao DNA chuỗi kép (một provirus) từ bộ gen RNA của chúng, chuỗi DNA này sao đó sẽ được tích hợp vào hệ gen của tế bào chủ. Quá trình phiên mã ngược được thực hiện bằng cách sử dụng men sao chép ngược, men này được virus mang theo bên trong vỏ của nó. Một số các ví dụ về retrovirus là virus gây suy giảm miễn dịch ở người và các virus gây bệnh bạch cầu ở người. Khi provirus được tích hợp vào DNA của tế bào vật chủ, nó được sao chép bằng cách sử dụng cơ chế điển hình của tế bào để sản xuất ra protein của virus và vật liệu di truyền.
Nếu một tế bào dòng mầm bị nhiễm retrovirus, thì tiền vi rút tích hợp có thể trở thành một retrovirus nội sinh được truyền sang con cái. Giải trình tự bộ gen của con người cho thấy ít nhất 1% bộ gen con người bao gồm các chuỗi retrovirus nội sinh, đại diện cho những lần gặp gỡ trước đây với retrovirus trong quá trình tiến hóa của con người. Một số retrovirus nội sinh ở người vẫn có hoạt động phiên mã và tạo ra các protein chức năng (ví dụ: synytin góp phần tạo nên cấu trúc của nhau thai người) (1). Một số chuyên gia cho rằng một số rối loạn chưa rõ nguyên nhân, như bệnh đa xơ cứng, các rối loạn tự miễn nhất định, và nhiều loại ung thư, có thể là do retrovirus nội sinh.
Bởi vì phiên mã RNA không liên quan đến cơ chế kiểm tra lỗi tương tự như phiên mã DNA nên các virus RNA, đặc biệt là retrovirus dễ bị đột biến.
Bộ gen virus nhỏ; bộ gen của các virus RNA dao động từ 3,5 kilobas (một số retrovirus) đến 27 kilobases (một số reovirus), và bộ gen của các virus DNA dao động từ 5 kilobases (parvovirus) đến 280 kilobases (một số poxvirus). Kích thước dễ quản lý này cùng với những tiến bộ hiện tại của công nghệ trình tự nucleotide có nghĩa là việc sắp xếp bộ gen virus từng phần và toàn bộ sẽ trở thành một thành phần thiết yếu trong các cuộc điều tra dịch tễ học về sự bùng phát dịch bệnh.
Khi xảy ra nhiễm virus, virus đầu tiên gắn vào tế bào chủ ở một hoặc một trong số các thụ thể trên bề mặt tế bào. DNA hoặc RNA của virus sau đó xâm nhập vào tế bào chủ và tách ra khỏi vỏ ngoài (dạng không vỏ) và sao chép bên trong tế bào chủ trong một quá trình đòi hỏi các enzyme cụ thể. Các thành phần virus mới được tổng hợp sau đó lắp ráp thành một hạt virus hoàn chỉnh. Tế bào vật chủ thường chết, giải phóng các virus mới và tiếp tục lây nhiễm sang các tế bào vật chủ khác. Mỗi bước nhân bản của virus liên quan đến các enzyme và chất nền khác nhau và tạo cơ hội để can thiệp vào quá trình lây nhiễm.
Hậu quả của nhiễm virus rất đa dạng. Nhiều bệnh nhiễm trùng gây ra bệnh cấp tính sau một thời gian ủ bệnh ngắn, nhưng một số bệnh không có triệu chứng hoặc gây ra các triệu chứng không đáng kể có thể không được nhận ra. Nhiều bệnh nhiễm trùng do vi rút bị hệ miễn dịch loại bỏ, nhưng một số vẫn ở trạng thái tiềm ẩn và một số gây bệnh mạn tính.
Trong nhiễm virus tiềm ẩn, RNA hoặc DNA của virus vẫn còn trong tế bào chủ nhưng không tái tạo hoặc không gây bệnh trong một thời gian dài, đôi khi đến nhiều năm. Nhiễm virus tiềm tàng có thể lây truyền trong giai đoạn không triệu chứng, tạo điều kiện thuận lợi cho sự lây lan từ người sang người. Đôi khi một kích hoạt (đặc biệt là ức chế miễn dịch) gây tái khởi động virus.
Các virus thông thường tiềm ẩn trong cơ thể bao gồm
Papovavirus (bao gồm 2 phân nhóm: virut u nhú và đa u)
Vi rút Ebola dường như tồn tại ở các vị trí đặc quyền miễn dịch trong cơ thể con người (ví dụ: tinh hoàn, mắt) (2).
Một số rối loạn là do tái hoạt virus ở hệ thần kinh trung ương sau một khoảng thời gian ủ bệnh rất dài. Những bệnh này bao gồm
Bệnh não chất trắng đa ổ tiến triển (do vi rút JC [John Cunningham], một polyomavirus)
Viêm não xơ cứng bán cấp (do virus sởi)
Viêm não tiến triển Rubella (do virus rubella)
Nhiễm vi rút mạn tính được đặc trưng bởi sự phát tán vi rút liên tục, kéo dài; ví dụ như nhiễm trùng bẩm sinh do vi rút rubella hoặc cytomegalovirus và viêm gan B hoặc C dai dẳng. HIV có thể gây nhiễm trùng tiềm ẩn và mạn tính.
Có vài trăm loại virus khác nhau có thể lây nhiễm sang người. Các virus chủ yếu lây nhiễm sang người qua đường hô hấp và đường ruột. Máu được lấy để truyền sẽ được xét nghiệm một số loại vi rút (xem bảng Xét nghiệm truyền bệnh truyền nhiễm). Nhiều loại vi rút được truyền qua vật chủ trung gian là động vật gặm nhấm hoặc động vật chân đốt và dơi gần đây đã được xác định là vật chủ của nhiều loại vi rút ở động vật có vú, bao gồm một số vi rút gây ra một số bệnh nhiễm trùng nghiêm trọng ở người (ví dụ: SARS-CoV-2).
Một số loại vi rút lây truyền qua đường tình dục qua tiếp xúc niêm mạc, chẳng hạn như Zika. Các loại vi rút khác được truyền qua truyền máu (ví dụ: qua kim bị nhiễm bẩn hoặc truyền máu), bao gồm vi rút viêm gan A, B, C và E và các arbovirus sau đây:
Cytomegalovirus [CMV] và vi rút Epstein–Barr là những vi rút lây truyền chủ yếu qua cấy ghép mô. Các vi rút khác như vậy bao gồm
Arbovirus như là Zika, West Nile và sốt xuất huyết
Vi rút viêm màng não-màng mạch do tăng bạch cầu lympho [LCMV]
Virus tồn tại trên toàn thế giới, nhưng sự lây lan của chúng bị hạn chế bởi sức đề kháng tự nhiên, miễn dịch từ các lần nhiễm virus trước đó hoặc vắc xin phòng ngừa trước, các biện pháp kiểm soát sức khoẻ cộng đồng và các loại thuốc chống virus dự phòng khác.
Virus Zoonotic theo đuổi chu kỳ sinh học chủ yếu ở động vật; con người là những vật chủ thứ cấp hoặc ngẫu nhiên. Những virus này được giới hạn ở các khu vực và môi trường có thể hỗ trợ các chu kỳ lây nhiễm tự nhiên không liên quan đến con người (động vật có xương sống, động vật chân đốt, hoặc cả hai).
Bệnh Creutzfeldt-Jakob biến thể và bệnh não xốp ở bò ban đầu được cho là do vi rút gây ra và được gọi là bệnh vi rút chậm vì bệnh này có thời gian ủ bệnh kéo dài (nhiều năm), nhưng hiện nay bệnh này được biết là do prion gây ra; prion là tác nhân gây bệnh dạng protein không phải là vi khuẩn, nấm hoặc vi rút và không chứa vật liệu di truyền.
(Xem thêm Các loại bệnh do Virus.)
Virus và ung thư
Một số loại virus gây ra và có khuynh hướng gây ung thư:
Vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV): Sarcoma Kaposi, u lympho không Hodgkin, ung thư biểu mô cổ tử cung, u lympho Hodgkin và ung thư biểu mô miệng, họng, gan, phổi và hậu môn
Nhiễm papillomavirus ở người (HPV): Ung thư cổ tử cung, ung thư vú, ung thư âm đạo, ung thư hậu môn, ung thư biểu mô miệng, và ung thư thực quản
Virus T-lymphotropic ở người 1: Một số loại ung thư bạch cầu ở người và lymphoma
Virus Epstein-Barr: Ung thư biểu mô vòm họng, Burkitt lymphoma, Hodgkin lymphoma, và u lympho ở những người nhận ghép tạng bị suy giảm miễn dịch
Bệnh viêm gan B và viêm gan C virus: Ung thư biểu mô tế bào gan
Bệnh vi rút herpes ở người 8: Kaposi sarcoma, u lympho tràn dịch chính và bệnh Castleman đa chừng (rối loạn lympho cơ hoành)
Tài liệu tham khảo
1. Dupressoir A, Lavialle C, Heidmann T: From ancestral infectious retroviruses to bona fide cellular genes: role of the captured syncytins in placentation. Placenta 33(9):663-671, 2012 doi:10.1016/j.placenta.2012.05.005
2. Schindell BG, Webb AL, Kindrachuk J: Persistence and sexual transmission of filoviruses. Viruses 10(12):683, 2018. doi: 10.3390/v10120683
Chẩn đoán nhiễm vi rút
Một số bệnh do virus có thể được chẩn đoán như sau:
Về mặt lâm sàng (nghĩa là chẩn đoán dựa trên các triệu chứng bệnh nhân đã biết rõ, ví dụ như sởi, rubella, đào ban trẻ sơ sinh, ban đỏ nhiễm trùng và thủy đậu)
Về mặt dịch tễ học (nghĩa là chẩn đoán dựa trên định nghĩa ca bệnh trong thời gian bùng phát dịch bệnh, ví dụ: cúm, norovirus và quai bị)
Chẩn đoán xác định bằng xét nghiệm vi sinh chủ yếu cần thiết khi điều trị đặc hiệu là hữu ích hoặc khi tác nhân có thể là mối đe dọa về sức khoẻ cộng đồng (ví dụ, HIV). Hầu hết các phòng thí nghiệm của bệnh viện có thể xét nghiệm nhiều loại vi rút, nhưng đối với các bệnh ít phổ biến hơn (ví dụ: bệnh dại, viêm não ngựa miền Đông, vparvovirus B19 ở người), mẫu bệnh phẩm phải được gửi đến các phòng thí nghiệm y tế của tiểu bang hoặc Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh.
Xét nghiệm huyết thanh tìm kháng thể trong giai đoạn cấp tính và giai đoạn hồi phục có thể nhạy cảm và đặc hiệu, nhưng chậm; với một số loại vi rút, đặc biệt là flaviviruses, các phản ứng chéo gây nhầm lẫn cho chẩn đoán. Chẩn đoán nhanh hơn đôi khi có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nuôi cấy, PCR, hoặc xét nghiệm kháng nguyên virus. Mô bệnh học với kính hiển vi điện tử (không phải huỳnh quang) đôi khi có thể có ích. Đối với các phương pháp chẩn đoán đặc hiệu, xem bảng: Xét nghiệm chẩn đoán bệnh truyền nhiễm.
Điều trị nhiễm vi rút
Thuốc kháng vi rút
Việc sử dụng thuốc kháng virus đang phát triển một cách nhanh chóng. Các cơ chế của thuốc kháng vi rút có thể được định hướng vào các giai đoạn khác nhau của quá trình nhân lên của vi rút. Các cơ chế này có thể
Ức chế sự gắn kết hạt virus với màng tế bào chủ hoặc sự giải phóng các axit nucleic của virus
Ức chế thụ thể tế bào hoặc yếu tố cần thiết để nhân bản virus
Chặn các enzym và protein cụ thể do vi rút mã hóa được tạo ra trong tế bào chủ và cần thiết cho sự nhân lên của vi rút nhưng không cần thiết cho quá trình chuyển hóa tế bào chủ bình thường
Thuốc kháng vi rút thường được sử dụng trong điều trị hoặc dự phòng trước đối với vi rút herpes (kể cả cytomegalovirus), vi rút hô hấp, HIV, viêm gan siêu vi B mạn tính, và viêm gan C mạn tính. Tuy nhiên, một số loại thuốc có hiệu quả chống lại nhiều loại vi rút khác nhau. Ví dụ: một số loại thuốc có hoạt tính chống HIV được sử dụng cho các bệnh nhiễm vi rút khác như là viêm gan B.
Thuốc kháng vi rút đã được phát triển để điều trị COVID-19 do SARS-CoV-2 gây ra.
Interferons
Interferon là các hợp chất được giải phóng từ các tế bào chủ bị nhiễm để đáp ứng với các kháng nguyên virus hoặc các kháng nguyên lạ khác.
Có rất nhiều interferon khác nhau, có nhiều hiệu ứng như chặn chuyển dịch và sao chép RNA virus và ngăn chặn sự nhân lên của virus mà không làm gián đoạn chức năng của tế bào chủ bình thường.
Interferon đôi khi được gắn với glycol polyethylene (công thức pegylated), cho phép quá trinh phóng thích interferon chậm hơn.
Bệnh do virus có thể được điều trị bằng liệu pháp interferon bao gồm
Viêm gan B mạn tính và Viêm gan C mạn tính
Mụn cóc sinh dục (condyloma acuminata)
Các tác dụng không mong muốn của interferon bao gồm sốt, ớn lạnh, yếu và đau cơ, điển hình bắt đầu từ 7 đến 12 giờ sau lần tiêm đầu tiên và kéo dài đến 12 giờ. Trầm cảm, viêm gan, và ức chế tủy xương có thể xảy ra khi sử dụng liều cao.
Kháng thể
Huyết thanh và kháng thể đơn dòng (mAbs) của người khỏi bệnh có thể được sử dụng để điều trị một số bệnh nhiễm vi rút (ví dụ: nhiễm vi rút Zaire Ebola, vi rút hợp bào hô hấp [RSV], vi rút bệnh dại).
Phòng ngừa nhiễm vi rút
Vắc xin
Vắc xin hoạt động bằng cách kích thích miễn dịch. Vắc xin vi rút được sử dụng chung bao gồm vắc xin cho
Bệnh viêm não Nhật Bản
Bệnh viêm não do bọ ve
Vắc xin adenovirus, vắc xin bệnh đậu mùa và vắc xin mpox, cũng như vắc xin sốt Rift Valley và vắc xin viêm não ngựa miền đông đều có sẵn nhưng chỉ được sử dụng cho các nhóm có nguy cơ cao (ví dụ: tân binh).
Nhiều loại vắc xin để phòng ngừa COVID-19, do SARS-CoV-2 gây ra, đã được phát triển, bao gồm cả mRNA và các loại vắc xin khác.
Các bệnh do vi rút có thể được loại bỏ bằng vắc xin hiệu quả. Bệnh đậu mùa đã được thanh toán vào năm 1978, và bệnh dich hạch ở gia súc (do một virus liên quan chặt chẽ đến virus sởi ở người) đã được loại trừ vào năm 2011. Việc tiêm phòng rộng rãi đã gần như xóa sổ bệnh bại liệt trên toàn thế giới, nhưng các trường hợp mắc bệnh vẫn xảy ra ở những khu vực chưa được tiêm chủng đầy đủ, chẳng hạn như vùng cận Saharan Châu Phi và Nam Á. Sởi gần như đã bị thanh toán ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở Châu Mỹ, nhưng vì bệnh sởi rất dễ lây và việc tiêm vắc xin không đầy đủ, thậm chí ở các vùng mà nó được xem là đã được thanh toán nên việc loại bỏ hoàn toàn bệnh sởi không diễn ra trong tương lai gần.
Triển vọng phát triển vắc xin và loại bỏ các bệnh nhiễm vi rút khó chữa khác (chẳng hạn như HIV) hiện chưa chắc chắn.
Globulin miễn dịch
Globulin miễn dịch có sẵn để tạo miễn dịch thụ động dự phòng trong một số tình huống. Chúng có thể được sử dụng trước phơi nhiễm (ví dụ viêm gan A), sau phơi nhiễm (ví dụ, đối với bệnh dại, bệnh thủy đậu, vi rút hợp bào hô hấp, viêm gan) và để điều trị bệnh (ví dụ: eczema vaccinatum).
Các biện pháp bảo vệ
Nhiều bệnh nhiễm trùng do vi rút có thể được ngăn ngừa bằng các biện pháp bảo vệ thông thường (thay đổi tùy thuộc vào phương thức lây truyền của một tác nhân nhất định).
Các biện pháp quan trọng bao gồm
Rửa tay
Chuẩn bị thức ăn và xử lý nước hợp lý
Tránh tiếp xúc với người mắc bệnh
Thực hành tình dục an toàn hơn
Đeo khẩu trang
Giãn cách khi thích hợp (ví dụ: để phòng ngừa COVID-19)
Đối với các bệnh nhiễm trùng do vật trung gian là côn trùng (ví dụ: muỗi, bọ ve), việc bảo vệ cá nhân chống lại vết cắn của vật trung gian là rất quan trọng, chẳng hạn như thuốc chống côn trùng, quần áo phù hợp.
Đối với các bệnh nhiễm trùng như là nhiễm vi rút Ebola, tránh tiếp xúc với máu và dịch cơ thể (như là nước tiểu, phân, nước bọt, mồ hôi, chất nôn, sữa mẹ, nước ối, tinh dịch và dịch âm đạo) của người bệnh là một biện pháp bảo vệ quan trọng. Nên tránh tiếp xúc với tinh dịch của một người đàn ông đã khỏi bệnh nhiễm trùng do vi rút Ebola cho đến khi xét nghiệm cho thấy vi rút đã hết trong tinh dịch của người đó.
