Tema 10 Los Virus y Sus Mecanismos de Patogenicidad

8/19/2019 Tema 10 Los Virus y Sus Mecanismos de Patogenicidad

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Tema 10:

Lic. Liliana Gómez Gamboa M.Sc.)

República Bolivariana de Venezuela

Universidad del Zulia

Facultad de Medicina

Escuela de Medicina

UnC

: Bacteriología y Virología


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(Un virus es) “una mala noticia

envuelta en una cubierta de

proteína”

-Peter Medawar (1915-1987)


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Las verdaderas características distintivas de los virus serelacionan con su

organización

estructural simple y sumecanismo

de

replicación. En consecuencia, los virus son

entidades que:

Contienen un únicotipo de ácido

nucleico (ADN oARN)

Contienen una

cubierta proteica (aveces incluida enuna envoltura de

lípidos, proteínas ehidratos de

carbono) que rodeael ácido nucleíco.

Se multiplicandentro de lascélulas vivas

mediante el uso dela maquinaria de

síntesis de la célula

Inducen la síntesis

de estructurasespecializadascapaces de

transferir el ácidonucleíco viral a

otras células


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Poseen pocas o ninguna enzima metabólicapropia (carecen de enzimas para la síntesis deproteínas y la generación de ATP).

Para multiplicarse deben tomar el control de lamaquinaria metabólica de la célula huésped.

Variedad de células huéspedes a las que puede infectar:Invertebrados, vertebrados, plantas, protistas, (algas, protozoos,mohos) hongos y bacterias.

El rango de huéspedes de un virus está determinado por:1) Requisitos del virus para la fijación específica a la célula

huésped y2) Disponibilidad, dentro del huésped, de los factores

necesarios para la multiplicación viral.


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VIRIÓN: partícula viral infecciosa completa, totalmente desarrollada,compuesta por ácido nucleíco y rodeada de una cubierta proteica quela protege del medio y que es un vehículo de transmisión de una célulahuésped a otra. Los virus se clasifican según las diferencias de lasestructuras de estas cubiertas.

ÁCIDONUCLEICO

* Un virus puede tener ADN o ARN, pero no ambos.

* Puede ser monocatenario o bicatenario.

* Puede ser lineal o circular o en varios segmentosseparados.

* Porcentaje de ácido nucleíco en relación con la proteínaes ≈ entre 1 y 50%.

* Cantidad total de ácido nucleíco: miles a 250.000

nucleótidos (E. coli 4 millones de pares de nucleótidos).


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CÁPSIDE YENVOLTURA

* La estructura de la cápside está determinada por el ácido

nucleíco viral y representa la mayor parte de la masa de unvirus.

* Está compuesta por subunidades proteicas denominadascapsómeros.

* La disposición de los capsómeros es característica de un

tipo de virus particular.

En algunos virus, la cápside está recubierta por unaenvoltura (combinación de lípidos, proteínas e hidratosde carbono).

Según el virus, las envolturas pueden estar cubiertas ono por espículas (complejos de CHO-proteína quesobresalen de la superficie de la envoltura).


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Los virus se pueden clasificar en variostipos morfológicos diferentes sobre labase de la arquitectura de la cápside.

• Helicoidales

• Poliédricos

• Con Envoltura

• Complejos


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Se asemejan a bastones que pueden ser rígidos o

flexibles. El ácido nucleíco viral se encuentra dentro de una

cápside cilíndrica hueca con estructura helicoidal.

Ejm: virus de la rabia y virus de la fiebre

hemorrágica de Ébola.


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Poliédricos o de muchas caras.Cápside tiene la forma de un icosaedro

o poliedro regular con 20 caras triangulares y

12 ángulos.Ejm: Adenovirus y Poliovirus.


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Son casi esféricos.Ejm: Virus de la gripe (helicoidal

con envoltura). Virus del HerpesSimple (poliédrico con envoltura).


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Vaina

Cola de fibra


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Clasificación de los virus

- De acuerdo al tipo de Acido nucleído: ADN y ARN

- De acuerdo a su tropismo: Virus hepatotropos, respiratorios, etc

- De acuerdo al tipo de huésped


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Los virus con genoma de tipo ADN de doblecadena ( Adenoviridae, Herpesviridae,Papovaviridae, Poxviridae). De éstas, las familias

Adenoviridae y Herpesviridae se replican en elnúcleo celular.

La familia Poxviridae se replica en el citoplasma

y posee sus propias enzimas para la replicación

genómica.

Grupo I


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rupo II

Los virus con genoma de tipo ADN decadena única (Parvoviridae).

La replicación de esta familia viral se

realiza en el núcleo. Se sintetiza lacadena ( - ) de ADN que a su vezsirve de molde para la síntesis decadenas de ARNm y para la síntesisde genomas virales.


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rupo III

•Virus con genoma de tipo ARN dedoble cadena (Reoviridae).

•

El genoma de los miembros de éstafamilia viral es segmentado. Cadasegmento se transcribe en formaindependiente para producir ARNm

monocistrónico.


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rupo IV

Virus con genoma de tipo ARN decadena sencilla y sentido positivo

(+) ( Astroviridae, Caliciviridae,Coronaviridae, laviviridae,Picorviridae, Togaviridae). En el caso

de los Picornaviridae el ARN espolicistrónico.


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rupo V

Virus con genoma de tipo ARN decadena sencilla y sentido negativo

( Arenaviridae, Bunyaviridae,Filoviridae, Paramyxoviridae,Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae).

Estos virus requieren de una ARNpolimerasa ARN dependiente


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rupo VI

Virus con genoma de tipo ARN con ADNintermediario en su ciclo (Retroviridae).

Son los únicos virus diploides en los que elARN no codifica sino que sirve de moldepara la transcripción inversa.


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rupo VII

Virus con genoma de tipo ADN con ARNintermediario (Hepadnaviridae). Como losretrovirus, tambien hacen

retrotranscripción, pero a diferencia deellos se lleva a cabo durante el proceso demaduración viral.


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1966 Comisión internacional de taxonomía de virus (ICTV)

FAMILIAS DE VIRUS

1. Tipo de ácido nucleíco.

2. Estrategia de replicación.

3. Morfología.

ESPECIE VIRALGrupos de virus que comparten la

misma información genética y el

nicho ecológico (rango de

huéspedes)


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Clasificación taxonómica

Orden (-virales)

Familia (-viridae)Subfamilia (-virinae)

Género (-virus)Especie (-virus)


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MULTIPLICACIÓN

VIRALEl ácido nucleíco de un virión contiene sóloalgunos genes necesarios para la síntesis denuevos virus como por ejm genes para los

componentes estructurales del virión(proteínas de la cápside y enzimas).

En consecuencia, para que un virus se multiplique debeinvadir una célula huésped y tomar a su cargo ladirección de la maquinaria metabólica del huésped.


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MULTIPLICACIÓN DEBACTERIÓFAGOS

BACTERIÓFAGOλ: CICLO

LISOGÉNICO

BACTERIÓFAGOST SIMÉTRICOS:CICLO LÍTICO


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Se logran tres resultados importantes con la lisogenia:1) Las células lisogénicas son inmunes a la reinfección por el mismo fago.2) Conversión por el fago: la célula huésped puede exhibir nuevas propiedades

(Ejm: C. diphtheriae, S. pyogenes, C. botulinum, V. cholerae).

3) Transducción especializada.


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TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA

Proceso a través del cual ciertos

genes bacterianos pueden ser capturados en una cubierta delfago y ser transferidos a otrabacteria.


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COMP R CIÓN DE L MULTIPLIC CIÓN DE B CTERIÓF GOS Y VIRUS

ETAPA BACTERIÓFAGOS VIRUSLas fibras de la cola seadosan a las proteínas de lapared celular

Los sitios de fijación sonproteínas y glucoproteínas dela membrana plasmática

El ADN viral es inyectado en

la célula huésped

La cápside penetra por

endocitosis o fusiónNo es necesaria Eliminación enzimática de

las proteínas de la cápside

En el citoplasma En el núcleo (virus de ADN)en el citoplasma (virus de

ARN)Lisogenia Latencia, infecciones virales

lentas, cáncer

Célula huésped lisada Los virus con envoltura salenpor brotación; los virus sinenvoltura rompen lamembrana plasmática

Fijación

Entrada

Eliminación de la cubierta

Infección crónica

Biosíntesis

Liberación


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Fijación

Entrada

Eliminaciónde lacubierta

Biosíntesis

Maduración

Liberación


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Ryan et al. Sherris MICROBIOLOGÍA MÉDICA. Quinta edición. McGraw Hill. 2011.


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• Los virus replican su ADNen el núcleo de la célula

huésped mediante enzimasvirales y sintetizan sucápside y otras proteínasen el citoplasma mediantelas enzimas de la célulahuésped. Entonces lasproteínas migran hacia el

interior del núcleo y seunen al ADN sintetizadopara formar los virionesque son transportados porel retículo endoplásmicohasta la membrana de lacélula huésped donde sonliberados.

BIOSÍNTESISDE VIRUS DE

ADN

• Sitios receptores

complementarios(proteínas yglucoproteínas) enla superficie de lacélula huésped.

• Los sitios defijación de los virusanimales sedistribuyen sobre lasuperficie y varíande un grupo a otro.

FIJACIÓN

• Los virus entran porpinocitosis (proceso

celular activo por elcual se incorporannutrientes y otrasmoléculas a lacélula).

• Virus con envoltura:ingresan por fusión(la envoltura viral sefusiona con lamembranaplasmática y libera lacápside hacia elinterior de la célula).

ENTRADA

• Es la separacióndel ácido

nucleico viral desu cubiertaproteica una vezque se incluye elvirión en lavesícula.

ELIMINACIÓN DELA CUBIERTA

E t d d i él l h é d


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Entrada de virus en células huésped


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Multiplicación de Papovavirus , un virus de ADN


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Virus animales que contienen ADN

Adenovirus con tinción negativa por

gradiente de centrifugación. Se

distinguen con claridad los capsómeros

La envoltura alrededor de esta cápside

de virus herpes simple está rota, lo que

le confiere un aspecto de “huevo frito”.


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BIOSÍNTESISDE VIRUS DE

ARN

a) ARNss; cadena+ o codificante;Picornaviridae

b) ARNss; cadena- o no codificante(antisentido);Rhabdoviridae

c) ARNds; cadena + ocodificante con cadena – o no codificante

(antisentido);Reoviridae


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Virus animalesque contienen

ARN


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Procesos de multiplicación y herencia de los Retroviridae


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Procesos de multiplicación y herencia de los Retroviridae

Provirus ≠ Profago

Carter and Saunders. Virology. Principles and applications. Wiley 2007. London.


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• Ensamblado de la cápside proteica(proceso espontáneo).

• Las cápsides de muchos virusanimales están encerradas en unaenvoltura de proteínas, lípidos yCHO (Orto y Paramixovirus).

• La proteína de la envoltura escodificada por los genes virales yse incorpora en la membranaplasmática de la célula huésped.

• Los lípidos y CHO de la envolturason codificados por los genes de la

célula huésped y están presentesen la membrana plasmática.• La envoltura se desarrollaalrededor de la cápside por brotación.

MADURACIÓN Y LIBERACIÓN


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• Una porción de la membranaplasmática, ahora la envoltura,se adhiere al virus.

• Esta extrusión de un virusdesde una célula huésped es unmétodo de liberación, que nodestruye de inmediato la célulahuésped y en algunos casosesta sobrevive.

• Los virus sin envoltura seliberan por ruptura de la

membrana plasmática de lacélula huésped. A diferencia dela brotación, este tipo deliberación por lo general resultaen la muerte de la célulahuésped.

MADURACIÓN Y LIBERACIÓN


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Proceso por el cuallos virus producenenfermedad en elhospedador

Transmisión e ingreso

Propagación en el hospedador

Tropismo

Virulencia y citopatogenicidad

Patrones de infección viral y enfermedadTransformación viral

Factores del hospedador

Defensas del hospedador

Respuestas inmunitarias adaptativas

Inmunopatología e inmunosupresión inducida por virus



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V Í

A

H O R I Z O N T A L

De personaa persona

V Í A

V E R T I C A L

De la madreal hijo (Pre,intra, pos

parto)


• Inoculación directa• Vías respiratoria, conjuntival,gastrointestinal ygenitourinaria.

PERÍODO DE INCUBACIÓN:Tiempo entre la exposición al

microorganismo y la aparición de losprimeros síntomas de la enfermedad(días, semanas, meses, años)Comunicabilidad de la enfermedad =propagación del organismo en lassecreciones


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Infecciónlocalizada

Infeccióndiseminada


•

Influenza• Parainfluenza• Resfriado común (rinovirus,coronavirus)

• Infecciones gastrointestinales(rotavirus)

• Infecciones cutáneas (VPH)

Propagación hematógena y neuralEjm: Poliovirus, Flavivirus, Virus de la

Rabia, Virus de Hepatitis B y C, VIH.

Viremia primaria y secundaria

CAPACIDAD DE LOS VIRUS PARA


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CAPACIDAD DE LOS VIRUS PARA

INFECTAR POBLACIONES DISCRETAS

DE CÉLULAS DENTRO DE UN ÓRGANO

ESTÁ DETERMINADO POR:

Interacción específica de las proteínasen la superficie viral y losreceptores/correceptores en la célulahospedadora

Expresión de genes virales

Los virus tanto de ARN comode ADN atraviesan por

cambios genéticos,incluyendo mutación y recombinación.

Variación genética en las

proteínas de superficie virales.

Alteración del tropismo viral(H5N1, H1N1, VIH)


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DEPENDEN DE:NATURALEZA DELVIRUS

CARACTERÍSTICAS DELA CÉLULA

Diferentes cepas de un mismovirus pueden diferir en cuantoal grado de patogenicidad

NATURALEZA DEL VIRUS

Capacidad de un virus de causarcambios degenerativos en las células omuerte celularCITOPATOGENICIDAD


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VIRUS VIRULENTOS: Cepas virales quematan a las células blanco y causan

enfermedades

CEPAS AVIRULENTAS O ATENUADAS: Cepas

que han mutado y han perdido sucapacidad para causar efectos citopáticos yenfermedades (Vacunas vivas: Triple viralSPR, Viruela, Poliovirus y Fiebre amarilla)

RESULTADOS DELA INFECCIÓN

VIRAL

• INFECCIÓN ABORTIVA

• INFECCIÓN LÍTICA

• INFECCIÓN PERSISTENTE



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INFECCIÓNABORTIVA

•

No se producenpartículas de virusprogenie pero esposible la muertecelular

INFECCIÓNLÍTICA

•

La producción activadel virus provoca lamuerte celular

INFECCIÓNPERSISTENTE

•

Se produce unpequeño número departículas viralescon pocos o ningúnefecto citopático

• Puede ser LATENTE,

CRÓNICA YTRANSFORMADORA

El material genético del virus

permanece en la célula hospedadorasin producción de virus y puedeactivarse posteriormente, transformar ala célula o ambas.INFECCIÓN LATENTE



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Implica un bajo nivel de producción devirus con poco o ningún ECPINFECCIÓN CRÓNICA

Cuando la infección del virus o elproducto del genoma viral inducencrecimiento celular no regulado y lascélulas forman tumores en elhospedadorTRANSFORMACIÓNVIRAL

Célula permisiva:admite la producción de

viriones progenie,transformación viral o

ambas

Célula no permisiva: noadmite replicación del

virus, pero puedepermitir

transformación.



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Cuando un virus lítico infecta una célula permisiva, se

produce una gran cantidad de virus hijos, seguida delisis de las células infectadas.

NÚCLEO

cuerpos deinclusión,

engrosamiento delnúcleo, hinchazónnuclear, cambios

nucleolares

CITOPLASMA

Cuerpos deinclusión, vacuolas

MEMBRANAS

Redondeo decélulas, pérdida deadherencia, fusióncelular (sincitios)

CÉLULA

Lisis(desintegración)



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• Los determinantes moleculares y genéticos de lavirulencia viral son complejos.

•

Algunos virus, como Poxvirus y Herpesvirus, codificanVIROCINAS y VIRORECEPTORES.

Actúan comocitosinas,ayudando a lascélulas a

proliferar yaumentar laproducción devirus

VIROCINAS

Se asemejan a losreceptores decitocinas y atraenlas citocinas

celulares.

VIRORECEPTORES Algunos virustambién codificanproteínas queenlazananticuerpos ocomponentes delas vías delcomplementopara evitar la lisisde las célulasinfectadas



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• No toda infección viral provoca enfermedad. Ejm:Influenza, Sarampión, VIH, VHB, VHC.

Virulencia

Determinantes moleculares y

genéticos del virusFactores del Hospedador (estadoinmunitario, edad, salud, antecedentesgenéticos y nutrición).

FACTORES


C b l t i l d i i f i d t t


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Con base en los patrones y niveles de virus infecciosos que se detectanen el hospedador y el papel de la respuesta inmunitaria para ladepuración del virus, las infecciones virales pueden ser:


Ejm: VHA,Influenza,Parainfluenza,Rinovirus,Coronavirus

Ejm: VHS


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Ejm: VHB, VHC

Ejm: VIH

Ejm: Priones


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• Todos los virus de ADN humanos,excepto Parvovirus, tienen lacapacidad de ocasionar unaproliferación celular aberrante enciertas condiciones.

• Expresión continua de uno o másgenes virales que son responsablesdirectos de la pérdida del controlen el crecimiento.

• Adenovirus y VPH: una o dosproteínas que interactúan conproteínas supresoras tumorales

(p53 y Rb), bloqueando sufuncionalmiento normal.

• Transformación es análoga a laConversión lisogénica.

• Ejm: Retrovirus.

• Transforman las células por 3mecanismos:

1. Oncogenes

2. Mutagénesis insercional: nodepende de la produccióncontinua de un gen viral. Lapresencia del promotor opotenciador viral es suficientepara causar la expresióninapropiada de un gen celular quereside en la cercanía inmediata delprovirus integrado.

3. Factor de Transactivación: movilizalos genes celulares, causandoproliferación de las células.

VHC la cronicidad de la infección aumenta el riesgo de

cirrosis hepática y carcinoma hepatocelular.Ryan et al. Sherris MICROBIOLOGÍA MÉDICA. Quinta edición. McGraw Hill. 2011.


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• Los altos niveles dequimiocinas o el aleloΔ32CCR5 hacen más lento el

progreso de la enfermedadpor VIH.

• Este alelo homocigotoproporciona una fuerteprotección contra lainfección por VIH, peroaumenta el riesgo deinfección sintomática porVirus del Nilo Occidental.

•

VVZ, Parotiditis, Poliovirus yVEB causan infección menosgrave en lactantes.

• Rotavirus y VRS ocasionanenfermedades graves en

lactantes.• Las hormonas influyen en

algunas infecciones(embarazo).



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Interferones

Células asesinasnaturales (NK)

Macrófagos

α-defensinas yAPOBEC3G

DEFENSASDEL

HOSPEDADOR

RESPUESTAS

INMUNITARIAS

ADAPTATIVAS

RespuestasHumorales

Respuestas mediadaspor células

Anticuerpos:

eficientes en laeliminación de viruslibres

Linfocitos T CD8Destruyen las células

infectadas por virusRyan et al. Sherris MICROBIOLOGÍA MÉDICA. Quinta edición. McGraw Hill. 2011.


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• La respuesta inmunitaria también puede destruir célulasblanco.

• El complejo antígeno-anticuerpo, los linfocitos Tcitotóxicos, el complemento y las citosinas median lainmunopatología inducida por virus.


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• Las infecciones virales pueden inhibir la respuesta inmunitaria.

• Los virus que infectan a los T CD4+ o a las células presentadoras deantígeno causan inmunosupresión.

• Los productos del gen viral pueden causar inmunsupresión alestimular a las citosinas proinflamatorias.


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Causan algunas enfermedadesinfecciosas.

Prión partícula proteináceainfecciosa.

9 enfermedades de los animales seincluyen en esa categoría: “enfermedad

de las vacas locas” (1987 en Gran

Bretaña).

Las 9 son patologías neurológicasdenominadas encefalopatíasespongiformes (grandes vacuolas en elcerebro).

• Kuru

• Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob• Síndrome de Gerstmann-Straüssler-Scheinker • Insomnio familiar fatal

Aparecen en gruposfamiliares causa genética?


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No son patologías hereditarias puras.La enfermedad de la vaca loca se originó por el uso de carne deovejas infectadas con scrapie (enfermedad fatal degenerativa delsistema nervioso que afecta ovejas y cabras) para alimentar

ganado bovino. LLa nueva variante (bovina) se transmitió a seres humanos quecomieron carne poco cocida proveniente del ganado bovinoinfectado.

Causadas por conversión de una glucoproteína normal delhuésped, denominada PrPC (por proteína celular de prión), enuna forma infecciosa denominada PrPSC (por proteína descrapie ).

Forma en que puede ser infecciosauna proteína


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En los seres humanos, el gen de laPrPC está ubicado en el cromosoma20 e interviene en la regulación dela muerte celular.

Se desconoce la causa real del dañocelular.

En el cerebro se acumulanfragmentos de las moléculas de

PrPSC y forman placas útiles para eldiagnóstico postmortem pero noparecen ser la causa del dañocelular.


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CULTIVO DEBACTERIÓFAGOS

HUEVOSEMBRIONADOS

CULTIVOSCELULARES

ANIMALESVIVOS

CULTIVO DE VIRUS ANIMALES EN EL LABORATORIO

El desarrollo viral se detectapor:

Muerte del embrión.Daño de las células delembrión.

Formación de pústulas olesiones en las membranasdel huevo.


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• Los métodos serológicos


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g(Western blotting) son losmedios de identificación máscomunes.

• Métodos moleculares: RFLP,PCR.

Prueba deHemaglutinación

Recuento enplaca

Análisisinmunológico

AnálisisMolecular


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Tema 10 Los Virus y Sus Mecanismos de Patogenicidad

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