Диплом: Поражение нейронов вирусом герпеса

дипломная работа студентки кафедры биофизики
физического факультета  БГУ  Хайновой  О. В.
по теме: УМорфологические исследования зависимости структуры головного мозга
(поле IV) от степени поражения вирусом простого герпеса (ВПГ) и построение по
полученным данным математической модели заболеванияФ
руководитель:
Старший научный сотрудник лаборатории Информационно-компьютерных
технологий ЦНИЛ МГМИ     Недзьведь А.М.
     ВВЕДЕНИЕ.
Среди известных науке 500 разновидностей болезнетворных для  человека вирусов
вирус простого, или обычного герпеса (ВПГ)- один из самых распространенных. В
последние годы герпетическая инфекция, обусловленная ВПГ, привлекает все
большее внимание как медицинской, так и немедицинской общественности. Это
связано с тем, что герпес, известный с давних времен как малораспространенное
и малозначащее заболевание, характеризовавшееся высыпанием на губах и крыльях
носа болезненных пузырьков, в последнее время значительно расширил свое
значение в патологии человека. Повышенный интерес к герпетической инфекции
обусловлен так же рядом других причин и прежде всего тем, что ныне она
распространена в самых различных районах мира, поражая до 95% процентов
населения, а вызывающий ее вирус способен поражать практически все органы и
системы человеческого организма и вызывать различные формы инфекции- острую,
латентную и хронически рецидивирующую. Клинически герпес протекает как
разнообразное, сложное и нередко тяжелое заболевание с поражением  многих
органов и тканей, что позволяет рассматривать его как общее системное
заболевание организма. В последние годы стали накапливаться данные о
возможном участии ВПГ в  развитии некоторых онкологических и сердечно-
сосудистых заболеваний человека.
Одним из перспективных направлений является исследование  геометрических
характеристик клеток, пораженных ВПГ. Использование традиционных проекционных
методов не дает качественных результатов, поэтому более точной и эффективной
является компьютерная обработка изображений.
В наше время в медицине и научных исследованиях  широко используют
компьютеры, которые стали непременным атрибутом самых различных технических
комплексов. Это касается и современных систем управления и сбора данных,
контрольно-измерительного и лабораторного оборудования, т.е. любых
комплексов, основной задачей которых является обработка и интерпретация
информации, поступающей из "внешнего мира". Большинство этих устройств имеет
дело с изображениями, получаемыми тем или иным образом, поэтому актуальной
становится задача обработки и анализа изображений. Методы обработки
изображений сейчас играют значительную роль, особенно при разработке систем
искусственного интеллекта и технического зрения.
Процесс обработки изображений состоит из трех основных шагов: ввод, обработка
и анализ изображения. Ввод изображения включает улучшение формы сигнала для
уменьшения шума, преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую и
запоминание изображения. После этапа ввода начинается этап обработки
изображения. Анализ изображения представляет собой идентификацию объектов и
получение их количественных и качественных характеристик.
В основу работы было положено исследование поражения  вирусом простого
герпеса ЦНС методом компьютерного анализа изображений. Целью работы является
изучение геометрических характеристик пораженных клеток, измерение
зависимости этих характеристик от длительности заболевания. Также ставилaсь
задача на основе полученных результатов  получить систему уравнений,
описывающую  модель течения заболевания.
В первой главе дипломной работы дана краткая характеристика свойств вируса,
описана его роль в патологии человека. Рассмотpены особенности поражения
вирусом простого герпеса нервной системы.
Во второй глaве описываются основные методы изучения нервных тканей,
рассматривается методика исследования  клеток, пораженных ВПГ. Приводятся
основные принципы и методы  математической обработки изображений,  дается
описание системы ввода изображений УБиоскан-АТФ
В третьей главе описана методика экспериментов, приведены результаты и
проведен их анализ. На основе полученных результатов построена система
уравнений, описывающая  модель течения заболевания.
     ГЛАВА 1. Герпес и его роль в патологии человека.
Среди вирусных заболеваний герпес занимает одно из ведунщих мест. Это
обусловлено повсеместным распространением винруса простого герпеса ,
многообразием клинических пронявлений заболевания и, как правило, хроническим
его течением, а также различными путями передачи возбудителя инфекции. Герпес
может сопровождаться поражениями ЦНС (энцефалит, миелит, энцефаломиелит),
глаз (кератит, кератоконъюнктивит, увеит), печени (гепатит новорожденных и
взрослых), слизистых оболочек (стоматит, афтозные язвы, поражение гениталий)
и кожных покровов (экзема, везикулярные высыпания). По даннным Всемирной
организации здравоохранения (ВОЗ), заболеванния, обусловленные ВПГ, занимают
второе место (15,8%) после гриппа (35,8%) как причина смертности от вирусных
инфекций Следует отметить уже выявленную этиологическую и патогенетическую
роль ВПГ (особенно ВПГ типа 2 - ВПГ2) при раке шейки матки, что
предопреденляет онкологический аспект проблемы.
На территории бывшего СССР по данным, собранным вирусологами и специалистами
по кожным, глазным и стоматологическим заболеваниям, число только
госпитализированных в стационары больных превышает 2,5 млн. в год.
Значительно больше больных лечатся в амбулаториях и поликлиниках.
Герпес (от греч, herpes - лихорадка) - самая распространненная вирусная
инфекция человека, длительно существующая в организме, преимущественно в
латентной форме.   Было установлено, что, кроме вируса, поражающего
человенка, удается выделить из органов и материалов от больных жинвотных
сходные по морфологии и физико-химическим свойствам вирусы, поражающие только
животных
Впервые ВПГ был обнаружен в жидкости элементов герпетических поражений в 1912
году, а условия его пассирования на чувствительных видах лабораторных
животных и культурах клеток отработаны позднее. Это позволило получать
достаточно большие количества вируса для изучения структуры и свойств ВПГ, а
также разработать методы индикации возбудителя для установления
эпидемиологических особенностей этой инфекции.
1.1. Краткая характеристика свойств вируса.
Вирион ВПГ имеет форму, близкую к сферической, и характеризуется выраженным
плеоморфизмом и значительными колебаниями в размерах (170-210 нанометров). Он
содержит линейную непрерывную двухцепочечную ДНК (6,5%), белок (70%),
фосфолипиды (20%), углеводы (1,6%) и имеет массу примерно 10-15 
граммов. Структура генома ВПГ является необычной для ДНК-содержащих вирусов. В
составе ДНК обнаружены 2 типа повторов (концевые и внутренние), которые
разделяют ее на два уникальных ковалентно связанных сегмента (короткий и
длинный). Вирусные геном и ассоциированные с ним белки (нуклеоид) заключены в
икосаэдрическую белковую капсулу (капсид), состоящую из 162 капсомеров, которая
в свою очередь имеет внешнюю липопротеидную оболочку, происходящую из
модифицированной мембраны ядра клетки-хозяина. В липопротеидную оболочку
встроены 5-6 вирусных гликопротеидов, отсутствующих в ядерной и
цитоплазматической мембранах неинфицированных клеток. Гликопротеиды
обеспечивают прикрепление к клетке, проникновение в нее. Они изменяют
антигенный состав поверхности инфицированной клетки, что важно в патогенезе
инфекции и для индукции иммунного ответа (рис. 1).
По данным ряда авторов, в составе вириона имеется от 24 до 33 структурных
белков. Сравнительное изучение белков и ДНК вирусных изолятов, их
биологических свойств, а также путей передачи вируса в естественных условиях
позволили условно выделить два типа ВПГ - ВПГ-1 и ВПГ-2. Несмотря на
имеющиеся различия, представители обоих типов вируса имеют общие
группоспецифические антигенные детерминанты. Наличие антигенных связей между
штаммами ВПГ первого и второго типов требует определенной осторожности при
идентификации выделяемых вирусов и интерпретации результатов
сероэпидемиологических и диагностических исследований. Более того, общие с
ВПГ антигенные детерминанты выявлены у всех патогенных для человека
представителей семейства герпесвирусов: вирусов ветряной оспы - герпеса
зостер и Эпштейна - Барра, цитомегаловируса и обезьяньего герпесвируса В, что
также необходимо учитывать при эпидемиологических исследованиях.
1.1.1.Физико-химическая характеристика.
Физико-химическая характеристика ВПГ изучена достаточно  полно. Вирус
чувствителен к высушиванию и тепловому воздействию: он инактивируется при 50-52 
0С в течение 30 минут, а при 37