ผลกระทบต่อเซลล์

ผลกระทบต่อเซลล์ (ย่อว่าCPE ) หมายถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในเซลล์ เจ้าบ้าน ที่เกิดจาก การบุกรุก ของไวรัสหากไวรัสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในเซลล์เจ้าบ้าน จะเรียกว่าเป็นไวรัสที่ก่อให้เกิดโรคต่อเซลล์[ 1 ]ตัวอย่างทั่วไปของ CPE ได้แก่ เซลล์ที่ติดเชื้อมีรูปร่างกลม การรวมตัวกับเซลล์ข้างเคียงเพื่อสร้างซิงไซเทียและการปรากฏของสารรวมตัว ในนิวเคลียสหรือไซโตพลาส ซึม[ 2 ]
CPE และการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ในสัณฐานวิทยาของเซลล์เป็นเพียงผลกระทบเล็กน้อยจากไวรัสที่ทำลายเซลล์ เมื่อไวรัสที่ทำลายเซลล์ติดเชื้อเซลล์ที่ยอมรับได้ ไวรัสจะฆ่าเซลล์เจ้าบ้านผ่านการเปลี่ยนแปลงในสัณฐานวิทยาของเซลล์ สรีรวิทยาของเซลล์และเหตุการณ์การสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ตามมา การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จำเป็นต่อการจำลองแบบของไวรัสอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ต้องแลกมาด้วยความเสียหายของเซลล์เจ้าบ้าน[ 2 ] ในที่สุด ไวรัสที่ติดเชื้ออาจทำให้ เซลล์เจ้าบ้าน แตกสลายหรือเซลล์อาจตายโดยไม่แตกสลายเนื่องจากไม่สามารถจำลองแบบได้[ 3 ]
การวินิจฉัยโรค
CPE เป็นลักษณะสำคัญของการติดเชื้อไวรัสในการวินิจฉัย CPE หลายชนิดสามารถมองเห็นได้ในเซลล์ที่ไม่ผ่านการตรึงหรือย้อมสีภายใต้กำลังขยายต่ำของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงโดยปรับคอนเดนเซอร์ลงและปิดไดอะแฟรมม่านตาบางส่วน อย่างไรก็ตาม สำหรับ CPE บางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งอินคลูชันบอดี้ เซลล์จะต้องได้รับการตรึงและย้อมสีก่อนจึงจะมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง[ 1 ] CPE ของไวรัสบางชนิดมีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นจึงเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับนักไวรัสวิทยาในการวินิจฉัยสัตว์หรือมนุษย์ที่ติดเชื้อ[ 2 ]อัตราการปรากฏของ CPE ก็เป็นลักษณะสำคัญที่นักไวรัสวิทยาอาจใช้ในการระบุชนิดของไวรัส หาก CPE ปรากฏขึ้นหลังจาก 4 ถึง 5 วันในหลอดทดลองที่ความเข้มข้นของการติดเชื้อต่ำ ไวรัสจะถือว่าแพร่กระจายช้า หาก CPE ปรากฏขึ้นหลังจาก 1 ถึง 2 วันในหลอดทดลองที่ความเข้มข้นของการติดเชื้อต่ำ ไวรัสจะถือว่าแพร่กระจายเร็ว การฉีดวัคซีนมักเกิดขึ้นที่ระดับการติดเชื้อต่ำ เนื่องจากที่ระดับการติดเชื้อสูง CPE ทั้งหมดจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว[ 1 ]
โดยทั่วไป สัญญาณแรกของการติดเชื้อไวรัสคือเซลล์มีรูปร่างกลมขึ้นจากนั้นมักจะพบอินคลูชันบอดี้ ปรากฏขึ้นใน นิวเคลียสของเซลล์และ/หรือไซโตพลาซึมของเซลล์เจ้าบ้าน อินคลูชันบอดี้สามารถระบุได้ครั้งแรกด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในสเมียร์เลือดของผู้ป่วยหรือส่วนตัดเนื้อเยื่อที่ติดเชื้อที่ย้อมสี อย่างไรก็ตาม เพื่อให้สามารถระบุองค์ประกอบได้อย่างครบถ้วน ต้องใช้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน อินคลูชันบอดี้อาจเป็นการสะสมของผลิตภัณฑ์จากการจำลองแบบของไวรัสหรือออร์แกเนลล์หรือโครงสร้างของเซลล์เจ้าบ้านที่เปลี่ยนแปลงไป[ 2 ]
การติดเชื้อไวรัสบางชนิดทำให้เกิด CPE ที่แปลกประหลาด คือการก่อตัวของซิงไซเทีย ซิงไซเทียเป็นมวลไซโตพลาสซึมขนาดใหญ่ที่มีนิวเคลียสจำนวนมาก โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นจากการรวมตัวของเซลล์ที่ติดเชื้อ กลไกนี้มีประโยชน์ต่อไวรัส เนื่องจากช่วยให้ไวรัสแพร่กระจายจากเซลล์ที่ติดเชื้อไปยังเซลล์ที่ไม่ติดเชื้อได้[ 2 ]
การติดเชื้อไวรัสอาจมี CPE ฟีโนไทป์ที่เกี่ยวข้องทางคลินิก ตัวอย่างเช่น ในกรณีของ ไวรัส ตับอักเสบซี (HCV) ภาวะไขมันพอกตับเป็นลักษณะเฉพาะของไวรัสมากพอที่จะใช้ช่วยระบุจีโนไทป์ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมของไวรัส ผู้ป่วย HCV จีโนไทป์ 3 มีโอกาสเกิดภาวะไขมันพอกตับ มากกว่า ผู้ป่วยจีโนไทป์ 1 อย่างมีนัยสำคัญ [ 4 ]นอกจากนี้ CPE ยังอาจใช้ในระหว่างการวิจัยเพื่อกำหนดประสิทธิภาพของยาใหม่ มีการพัฒนาการทดสอบที่คัดกรอง CPE ของไวรัสไข้เลือดออกเพื่อประเมินความมีชีวิตของเซลล์[ 5 ]
เนื่องจาก CPE มีความจำเพาะต่อเซลล์เจ้าบ้าน นักวิจัยจึงสามารถใช้ CPE เพื่อทดสอบความคลาดเคลื่อนใดๆ ในการทดลองได้ สำหรับการติดเชื้อไวรัสหลายชนิด เซลล์เจ้าบ้านสายพันธุ์ต่างๆ อาจมีการตอบสนองที่แตกต่างกัน ปัจจุบัน มีข้อกังวลมากมายในแวดวงการวิจัยเกี่ยวกับความถูกต้องและความบริสุทธิ์ของเซลล์สายพันธุ์ต่างๆ การปนเปื้อนเพิ่มขึ้นทั้งภายในและระหว่างห้องปฏิบัติการ CPE สามารถใช้เพื่อทดสอบความบริสุทธิ์ของเซลล์สายพันธุ์ใดสายพันธุ์หนึ่งได้ ตัวอย่างเช่นHeLa CCL-2เป็นเซลล์สายพันธุ์ทั่วไปที่ใช้ในงานวิจัยหลากหลายสาขา เพื่อทดสอบความบริสุทธิ์ของเซลล์ HeLa พบว่ามี CPE เกิดขึ้นหลังจากฉีดเชื้อCoxsackievirus B3เข้าไป CPE เหล่านี้รวมถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและอัตราการตายของเซลล์ Carson และคณะได้สรุปว่าความคลาดเคลื่อนเกิดจากลักษณะที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของเซลล์ HeLa เชิงพาณิชย์เมื่อเทียบกับลักษณะที่เป็นเนื้อเดียวกันของเซลล์ HeLa ที่ได้รับการเพาะเลี้ยงมาหลายชั่วอายุคนในห้องปฏิบัติการ[ 6 ]
ประเภททั่วไป
การทำลายล้างอย่างสิ้นเชิง
การทำลายชั้นเซลล์โฮสต์ทั้งหมดถือเป็น CPE ชนิดที่รุนแรงที่สุด ในการสังเกตกระบวนการนี้ เซลล์จะถูกเพาะลงบนพื้นผิวแก้วและเกิดเป็นชั้นเซลล์โฮสต์ที่หนาแน่น จากนั้นจึงนำการติดเชื้อไวรัสเข้ามา เซลล์ทั้งหมดในชั้นเซลล์จะหดตัวอย่างรวดเร็ว กลายเป็นหนาแน่นในกระบวนการที่เรียกว่าไพคโนซิสและหลุดออกจากแก้วภายในสามวัน CPE รูปแบบนี้มักพบในเอนเทอโรไวรัส[ 1 ]
การทำลายล้างเกือบทั้งหมด
การทำลายชั้นเซลล์โฮสต์แบบไม่สมบูรณ์นั้นรุนแรงน้อยกว่าการทำลายแบบสมบูรณ์ เช่นเดียวกับการทำลายแบบสมบูรณ์ CPE นี้จะสังเกตได้จากการเพาะเซลล์โฮสต์ที่หนาแน่นบนพื้นผิวแก้วแล้วจึงนำการติดเชื้อไวรัสเข้ามา การทำลายแบบไม่สมบูรณ์จะแสดงให้เห็นการหลุดลอกของเซลล์บางส่วนแต่ไม่ใช่ทั้งหมดในชั้นเซลล์ โดยทั่วไปจะพบได้ในไวรัส โทกาบางชนิด ไวรัส พิคอร์นาบางชนิดและไวรัสพาราไมโซ บางชนิด [ 1 ]
การเสื่อมสภาพเฉพาะจุด
การเสื่อมสภาพเฉพาะจุดทำให้เกิดการโจมตีเฉพาะที่ของเซลล์ชั้นเดียวของโฮสต์ แม้ว่า CPE ประเภทนี้อาจส่งผลกระทบต่อเนื้อเยื่อทั้งหมดในที่สุด แต่ระยะเริ่มต้นและการแพร่กระจายเกิดขึ้นที่ศูนย์กลางไวรัสเฉพาะที่ซึ่งเรียกว่าจุด การเสื่อมสภาพเฉพาะจุดเกิดจากการถ่ายโอนไวรัสจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งโดยตรง แทนที่จะเป็นการแพร่กระจายผ่านสื่อภายนอกเซลล์ รูปแบบการถ่ายโอนที่แตกต่างกันนี้ทำให้แตกต่างจากการทำลายทั้งหมดและการทำลายบางส่วน และทำให้เกิดผลกระทบเฉพาะที่ที่เป็นลักษณะเฉพาะ ในขั้นต้น เซลล์โฮสต์จะขยายใหญ่ขึ้น กลมขึ้น และหักเหแสงได้ ในที่สุด เซลล์โฮสต์จะหลุดออกจากพื้นผิว การแพร่กระจายของไวรัสเกิดขึ้นแบบวงกลม ดังนั้นเซลล์ที่หลุดออกไปจึงถูกล้อมรอบด้วยเซลล์ที่ขยายใหญ่ขึ้นและกลมขึ้น ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยเนื้อเยื่อที่แข็งแรง CPE ประเภทนี้เป็นลักษณะเฉพาะของไวรัสเริมและไวรัสไข้ทรพิษ[ 1 ]
อาการบวมและการจับตัวเป็นก้อน
การบวมและการจับกลุ่มเป็น CPE ที่เซลล์เจ้าบ้านบวมอย่างมาก เมื่อขยายใหญ่ขึ้น เซลล์จะจับกลุ่มกันเป็นกลุ่ม ในที่สุดเซลล์ก็จะมีขนาดใหญ่มากจนหลุดออกไป CPE ประเภทนี้เป็นลักษณะเฉพาะของอะดีโนไวรัส[ 1 ]
การเสื่อมสภาพแบบฟอง
การเสื่อมสภาพแบบฟองอากาศเรียกอีกอย่างว่าการเกิดช่องว่าง เกิดจากการก่อตัวของช่องว่างไซโตพลาสซึมขนาดใหญ่และ/หรือจำนวนมาก CPE ประเภทนี้สังเกตได้เฉพาะเมื่อตรึงและย้อมสีเซลล์โฮสต์ที่เกี่ยวข้องเท่านั้น การเสื่อมสภาพแบบฟองอากาศเป็นลักษณะเฉพาะของเรโทรไวรัสพาราไมโซไวรัสและฟลาวิไวรัสบาง ชนิด [ 1 ]
ซินไซเทียม
ซินไซเทียมยังเป็นที่รู้จักในชื่อการหลอมรวมเซลล์และการก่อตัวของโพลีคาริออน ด้วย CPE ชนิดนี้ เยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์เจ้าบ้านสี่เซลล์ขึ้นไปจะหลอมรวมกันและสร้างเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีนิวเคลียสอย่างน้อยสี่นิวเคลียส แม้ว่าบางครั้งการหลอมรวมเซลล์ขนาดใหญ่จะมองเห็นได้โดยไม่ต้องย้อมสี แต่โดยทั่วไปแล้ว CPE ประเภทนี้จะถูกตรวจพบหลังจากตรึงเซลล์เจ้าบ้านและย้อมสีแล้วไวรัสเริมมีลักษณะเฉพาะที่ก่อให้เกิดการหลอมรวมเซลล์เช่นเดียวกับ CPE รูปแบบอื่นๆไวรัสพาราไมโซ บางชนิด สามารถระบุได้จากการก่อตัวของการหลอมรวมเซลล์ เนื่องจากไวรัสเหล่านี้ก่อให้เกิด CPE ชนิดนี้โดยเฉพาะ[ 1 ]
หน่วยงานที่รวมกลุ่ม
อินคลูชันบอดี้ – โครงสร้างผิดปกติที่ไม่ละลายน้ำภายในนิวเคลียสหรือไซโตพลาสซึมของเซลล์ – อาจมองเห็นได้เฉพาะเมื่อย้อมสีเท่านั้น เนื่องจากบ่งชี้ถึงบริเวณที่มีการย้อมสีเปลี่ยนแปลงในเซลล์เจ้าบ้าน โดยทั่วไปแล้ว จะบ่งชี้ถึงบริเวณของเซลล์เจ้าบ้านที่กำลังสังเคราะห์โปรตีนหรือกรดนิวคลีอิกของไวรัส หรือที่ กำลังประกอบ ไวริออนนอกจากนี้ ในบางกรณี อินคลูชันบอดี้อาจปรากฏอยู่โดยไม่มีไวรัสที่ทำงานอยู่ และบ่งชี้ถึงบริเวณที่เป็นแผลเป็นจากไวรัส อินคลูชันบอดี้จะแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ของไวรัส อาจมีหนึ่งหรือหลายอัน ขนาดเล็กหรือใหญ่ และมีรูปร่างกลมหรือรูปร่างไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ยังอาจอยู่ภายในนิวเคลียสหรือภายในไซโตพลาสซึม และย้อมติดสีอีโอซิโนฟิลหรือเบโซฟิลได้[ 1 ]