Download Virus TUE-Analistas Biologicos

VIRUS. CARACTERÍSTICAS
GENERALES. PRIONES.
TUE- Analistas Biológicos 2015
VIRUS: CONCEPTO
•
Son parásitos intracelulares obligados.
•
Son microorganismos de pequeño tamaño (agentes filtrables).
•
Tienen mecanismos especiales de replicación.
CARACTERÍSTICAS DE LOS VIRUS
Necesitan células para replicarse
Cada virus ataca un determinado tipo de célula
Ejemplo
Virus de la Hepatitis
Hígado
Virus de la Rabia
SNC
Virus de Poliomielitis
SNC
Virus de Paperas
Glándulas Parótidas
TAMAÑO DE LOS VIRUS
•
Varía desde los 20 nm (Parvovirus y
Picornavirus) hasta los 300 nm
(Poxvirus; tamaño semejante a
Chlamydias).
•
De 100 a 1.000 veces más pequeños
que las células que infectan.
•
Sólo se visualizan al microscopio
electrónico por lo que para
identificarlas se suelen usar
reacciones de infectividad biológica o
serológica o incluso análisis
específicos de enzimas.
Fuente: Lim, 1998. Microbiology. Ed. McGraw-Hill, Estados Unidos.
ESTRUCTURA DE LA PARTÍCULA VIRAL O VIRION
•
Material genético (ADN o ARN)
•
Capa proteica o cápside: rodea al material genético Las proteínas que la forman
contienen los determinantes antigénicos frente a los que el organismo infectado dirigirá la
Rta. Inmune. Estas proteínas son responsables de la adherencia a la célula huésped en
los virus desnudos.
•
A veces una envuelta membranosa cubriendo a la capa proteica (virus envueltos y
desnudos).
ESTRUCTURA
Envuelta: Bicapa lipídica y proteica, semejante a las membranas celulares,
con funciones protectoras y de adherencia.
Hay dos tipos de proteínas
•Glicoproteinas: Expuestas a la superficie externa aunque algunas penetran
para unirse a la cápside o a la matriz proteica. Algunas se unen a los
hematíes (hemaglutinantes) otras tienen capacidad neuraminidasa.
•Matriz proteica: Responsables de la unión de la envuelta con la
nucleocápside.
•Otros componentes: Proteínas internas, generalmente básicas, unidas a
los ácidos nucleicos y que probablemente ayuden al plegamiento de los
mismos. Enzimas; retrotranscriptasas y otras
Virión
Es la forma infectiva extracelular y completa del virus
Es metabólicamente inerte y carece de funciones
respiratorias y biosintéticas
Es la forma en la cual se transporta desde la célula en que se
produjo a otra célula
Poseen enzimas que permiten:
penetración: lizosima
replicación: transcriptasa reversa
liberación: neuraminidasa
CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS
•
Tres grupos en función de la célula que infecten (hospedador)
• Bacteriófagos
• Virus vegetales
• Virus animales
•
Rango de huésped: un virus podrá afectar a determinadas especies
dentro de cada grupo.
•
Taxonómicamente: se identifica un orden, familia (subfamilia), género
y especie
•
Familia: se define por la morfología, estructura del genoma y las
estrategias de replicación
Clasificación según su ácido nucleico
Según la simetría de los virus
•
Las nucleocápsides (ácido nucleico y las proteínas) están
construídas de una manera altamente simétrica
•
Simetría: se refiere a la manera en la que las unidades morfológicas
proteicas se ordenan en la cubierta vírica.
Existen dos tipos:
• Cilíndrica: helicoidal
• Esférica: icosaédrica
•
Icosaédricos
Poseen 20 caras, 30 bordes y 12 vértices. Cada
cara es un triángulo equilátero, resultando una
estructura simétrica. Ejemplos: adenovirus,
papovavirus y herpesvirus.
Virus Helicoidales
Ejemplos: Virus del mosaico del
tabaco, Virus de la Rabia. TMV
esta compuesto de 2,130
subunidades proteicas
acomodadas en forma helicoidal
protegiendo al ácido nucleico.
MORFOLOGÍA VIRAL
• Cápside con simetría icosaédrica.
• Picornavirus (Enterovirus, Hepatovirus: hepatitis A y Rhinovirus),
Adenovirus (Enfermedades respiratorias, conjuntivitis, gastroenteritis)
• Papovavirus (verrugas).
• Cápside cilíndrica y helicoidal.
• Virus del mosaico del tabaco, Virus de la rabia
• Sin forma definida. Envuelta lipoproteica no rígida
(nucleocápside icosaédrica o helicoidal)
• Herpes (Herpes simple, Varizela Zoster, Citomegalovirus)
y Orthomyxovirus (virus de la influenza).
Virus binales o complejos
Ejemplos: poxvirus (viruela) y bacteriófagos (T2, T4 y T6)
Poxvirus
T2
P1
T2 y P1 son bacteriofagos de doble hebra
Fuente: Lim, 1998. Microbiology. Ed. McGraw-Hill, Estados Unidos.
Multiplicación viral
Ciclo de multiplicación viral: se define como la serie de etapas
secuenciales que transcurre desde el contacto inicial de un virus con
una célula huésped hasta la liberación a partir de la misma célula
infectada
Etapas del ciclo de multiplicación
•
Adsorción: unión específica que se establece entre una
molécula presente en la membrana celular (receptor) y una
proteína externa del virión
•
Penetración: a través de la membrana citoplasmática por
alguno de estos mecanismos:
– Endocitosis mediada por receptor
– Fusión de la MC con la envoltura viral
– Translocación a través de la MC
•
Desnudamiento: ocurre simultáneamente o después de la
penetración. Se eliminan todas o partes de las cubiertas
proteicas que rodean al ácido nucleico viral, dejando expuesto
el genoma
•
Eclipse: en esta etapa no pueden observarse viriones en el
interior de la célula, ni se recupera virus infeccioso
•
Biosíntesis de macromoléculas virales: comprende tres eventos
– Transcripción: producción de mRNA virales
– Traducción de los mRNA en proteínas estructurales y no
estructurales
– Replicación del genoma viral
• Virus con genoma de DNA: mecanismos similares a los de la
célula. Los virus simples utilizan las enzimas celulares; los más
complejos utilizan polimerasas específicas codificadas por el
virus
• Virus con genoma de RNA: deben aportar la enzima RNA
polimerasa RNA dependiente
•
Ensamblaje y liberación:
– Virus desnudos: se ensamblan y adquieren infectividad dentro de la
célula. Se liberan por lisis
– Virus envueltos: en algunos el ensamblaje viral se produce
simultáneamente con el egreso del virus. En otros se produce dentro
de la célula y la liberación ocurre por brotación a través de:
• Membrana nuclear
• Complejo de Golgi
• Retículo endoplásmico
• Membrana citoplasmática
Ciclo de los virus
Para realizar su ciclo vital, el virus necesita parasitar una célula
huésped.
• Ciclo lítico.
Ciclo lisogénico.
Ciclo lítico (fases)
• Fijación o adsorción
• Penetración
• Eclipse
Replicación del genoma vírico
• Ensamblaje
• Liberación
•
•
y síntesis de proteínas
Ciclo lisogénico: El genoma viral se integra con
el de la célula huésped.
Ciclo lítico: El genoma viral se expresa y la
célula huésped muere.
Ciclo lítico
•
Fijación
•
Penetración
•
Eclipse
•
Ensamblaje
•
Liberación
El ciclo lítico de lambda puede ser inducido por agentes que dañan el ADN:
luz UV, rayos X, sustancias químicas (mostaza nitrogenadas).
Ciclo lisogénico
•
El ácido nucleico viral no expresa sus genes, se integra en el
genoma de la célula o queda libre a modo de plásmido.
•
El virus queda en forma de provirus o profago.
•
Por distintos factores el provirus puede comenzar un ciclo
normal o lítico.
Fago T4 virulento
Crecimiento y cuantificación
•
Para el estudio de virus bacterianos se usan cultivos puros en
medios líquidos o semisólidos. Son los más fáciles de estudiar
porque hay muchas bacterias fáciles de cultivar.
•
Los más difíciles de cultivar son los virus vegetales porque a
veces el estudio requiere de la planta entera; se deben producir
orificios en la pared de la planta para permitir la penetración del
virus…
•
Los virus animales afortunadamente pueden ser estudiados
porque muchos virus animales pueden ser cultivados en tejidos
o cultivos celulares, facilitando la investigación.
CÓMO CULTIVAR
VIRUS ?
Bacteriófagos
Cuando ocurre una infección viral
exitosa, las células se lisan,
formando una placa. Contando el
número de unidades de formación
de placa, se puede calcular el
título o el número de unidades
infecciosas de virus.
Ensayo en placa
•
•
•
•
El virión inicio la infección sobre una capa o césped de células
creciendo sobre una superficie plana, ocurre una zona de lisis o de
inhibición de crecimiento.
Esta área clara sobre el césped se llama placa de lisis o calva; aquí
hay destrucción.
Importante: tener en cuenta la eficiencia de infección que suele ser del
50% aproximadamente
Expresar como unidad formadora de placa
Cuantificación de los virus
•
•
•
•
Los virus sólo pueden visualizarse por ME y la preparación de
la muestra es tediosa y dificulta la cuantificación.
En general los virus se cuantifican determinando sus efectos en
las células hospedadoras.
Una unidad vírica infecciosa es la unidad mas pequeña que
causa efecto detectable en el hospedador
Determinando el número de unidades infecciosas por volumen
de fluido puede obtenerse una estimación de la cantidad de
virus
Cultivos celulares
•
Un cultivo celular se obtiene induciendo el crecimiento de un órgano del animal
de experimentación. Se separan las células por instrumentación quirúrgica,
disociación por tratamiento enzimático para romper las uniones intercelulares.
•
Se coloca en una superficie plana (caja de Petri, o botella de Roux) y se
adiciona medio de cultivo líquido.
•
Se forma una monocapa porque las células liberan material glicoproteico que
permite su adhesión en el fondo
•
El medio es complejo, tiene aminoácidos, vitaminas suero fetal bovino (SFB),
sales, glucosa, buffer, indicador de pH, antibióticos, antifúngicos.
•
Cultivo de tejidos
– Cultivos primarios: consisten en una variedad de tipos
celulares y tienen un crecimiento limitado in vitro conservando
en sus divisiones las características fisiológicas y genéticas del
tejido de origen
– Líneas celulares: pueden seguir su multiplicación in vitro
durante muchas divisiones. Pueden ser de origen neoplásico
Métodos de estudio de la infectividad de los virus
•
Animales de experimentación
– Se deben tener en cuenta la edad, el inóculo y la vía de
inoculación
•
Huevos embrionados
•
Cultivo de tejidos
Alteraciones inducidas en la célula huésped
Efecto citopático:
– Destrucción de la monocapa
– Formación de células multinucleadas
– Desarrollo de cuerpos de inclusión
– Transformación
Cuerpos de Negri característicos presentes en
una célula de Purkinje del cerebelo
De un paciente que falleció por rabia.
ACCIÓN DE LOS AGENTES FISICOS Y QUIMICOS
SOBRE VIRUS.
Agentes Físicos
1. Temperatura; los virus son muy termolábiles
•55-60ºC viven unos segundos
•37ºC unos minutos
•20ºC unas horas
•4ºC unos días
•-70ºC pueden vivir de meses o años.
Los V envueltos son más sensibles que desnudos.
La congelación/descongelación provocan pérdida de infectividad
(congelar las muestras si no se procesan inmediatamente)
ACCIÓN DE LOS AGENTES FISICOS Y QUIMICOS
SOBRE VIRUS.
Agentes Físicos
2.- Radiaciones
Alteran los ácidos nucleicos. Los daños pueden ser por:
distorsión estructural
mutaciones puntuales
ruptura de la cadena de DNA
Los virus monocatenarios suelen ser más sensibles que los de doble
cadena
ACCIÓN DE LOS AGENTES FISICOS Y QUIMICOS
SOBRE VIRUS.
Agentes químicos
1. Solventes de lípidos.
Compuestos orgánicos (éter, cloroformo) afectan solo a virus envueltos,
Detergentes iónicos y no iónicos: solubilizan los constituyentes lipídicos
de v. envueltos
2.- Desinfectantes
Formaldehído, a. clorhídrico e hipoclorito sódico se usan para
decontaminación del material. El cloro actúa como oxidante sobre
aminoácidos de las proteínas o apertura de dobles enlaces
3.- Colorantes vitales
Rojo neutro y naranja de acridina se unen al Ac Nucleico y el virus se
sensibiliza (inactivación por luz)
Patogenia de las infecciones virales
•
Factores que influyen en el establecimiento de las infecciones:
– Las células del hospedador deberán tener los receptores
apropiados
– La dosis y puerta de entrada son determinantes críticos.
– Vías de diseminación:
•
•
•
•
•
Local: sobre superficies epiteliales
Invasión subepitelial y diseminación linfática
Sanguínea e invasión tisular
LCR y nervios
Pleural y Cavidad peritoneal
– Edad del hospedador
– Susceptibilidad genética
– Factores nutricionales y emocionales
TIPOS DE INFECCION VIRAL
1. Localizada
2. Diseminada
3. Inaparente
Localizada: multiplicación viral y daño celular en la puerta de entrada.
Ej. Influenza; infección respiratoria
•
Ej: Rotavirus; infección gastrointestinal
Diseminada:
•
Entrada y multiplicación local
•
Multiplicación en ganglios linfáticos regionales
•
Viremia primaria
•
Diseminación a hígado y bazo (con multiplicación y necrosis)
•
Viremia secundaria
•
Órgano blanco (ej: epidermis Varicela zoster)
TIPOS DE INFECCION VIRAL
Inaparente. Sin sintomatología.
•
Muy común y epidemiológicamente muy importante (fuente de
infección)
•
Confiere inmunidad.
•
Los virus pueden ser eliminados o no tras infecciones agudas.
•
Las interacciones prolongadas virus-hospedador toman varias formas.
Infección latente.
Infección crónica.
Infección lenta.
TIPOS DE INFECCION VIRAL
Infección latente.
•
Solo detectamos el virus en las recaídas.
•
Existe respuesta inmune pero no protege de recaídas
Infección crónica.
•
El virus puede detectarse de forma continua, con síntomas o sin ellos.
Infección lenta.
•
Periodo de incubación muy largo (meses o años) durante el cual el
virus se está multiplicando.
•
Posteriormente aparecen los síntomas
Control de la infección vírica
•
INMUNIZACION
•
QUIMIOTERAPICOS
Vacunas virales
•
Si bien los virus presentan numerosas proteínas antigénicas, sólo los
polipéptidos externos presentes en la cápside de los virus desnudos o en
la envoltura de los virus envueltos son los importantes y son los que
inducen la formación de anticuerpos neutralizantes.
•
Tipos de vacunas:
– Vacunas a virus atenuados: satisfacen todas las propiedades que
debe presentar una vacuna para proteger contra una enfermedad.
– Vacunas con virus inactivados: se preparan con virus salvaje
(patógeno), inactivado con formaldehído, que actúa sobre el genoma
viral haciéndole perder su capacidad para infectar y replicarse.
– Vacunas preparadas con subcomponentes virales: son proteínas
expresadas en levaduras o células de mamíferos.
QUIMIOTERAPIA
Interfiere con:
•
Una función vírica específica ej enzima
•
Una función celular que el virus necesita para replicar.
Si interfiere con una función celular:
•
Debe ser crucial para el virus pero no para la cél.
•
Solo la cél. infectada debe morir. (Activación de la droga solo
en cél. infectada)
Virus ebola
MECANISMOS DE ACCIÓN
•
Inhibición de la penetración:
• T20: Bloquea cambio conformación gp41.
•
Interacción virus – cél.: Decapsidación.
• Amantadina
• Rimantadina
•
Replicación
•
•
Aciclovir/ Valaciclovir
Transcripción y traducción:
• IFN
Viroides
•
•
•
•
•
•
•
Son los patógenos más pequeños
Son moléculas infecciosas de ARN monocatenario circular que
carecen de cubierta proteica.
Tienen estabilidad extracelular debido a la estructura que poseen,
molécula corta de doble cadena con extremos cerrados
Replican en núcleo de células vegetales
Viajan de célula en célula vegetal a través de los plasmodesmos
Producen enfermedades en plantas
Impacto en agricultura
No tiene receptores por eso ingresan por heridas en las plantas
producidas por insectos o acción mecánica
Prión
(PrPSC)
(PrnP)
Agente infeccioso: es una proteína patógena que tiene alterada su
estructura terciaria, teniendo un incorrecto plegamiento.
Sin ADN ni ARN, sólo aminoácidos.
COMPARACION VIRUS VS PRIONES
VIRUS
PRION
Presencia Acido Nucleico
Sí
No?
Presencia de proteínas
Sí
Sí
Sí
No
Algunos
No
La mayoría
No
Sí
No
Sí
No
Periodo de incubación
Dep. virus
Largo
Respuesta inflamatoria
Sí
No
Respuesta inmunitaria
Sí
No
Desinfección con
Formaldehído
Proteasas
Calor (80ºC)
Radiaciones ionizantes y UV
Patología
Efecto citopatológico
ESTRUCTURA Y FISIOLOGIA
•
El prototipo de estos microorganismos es la scrapie o PrPSc (prión
proteico de la scrapie).
•
Tanto humanos como algunos animales codifican una proteina
PrPC (prión proteico celular).
COMPARACION PrPSc VS PrPc
PrPSc
PrPC
Globular
Extendida
Resistencia a la proteasa
Sí
No
Presencia de Scrapie en fibrillas
Sí
No
Vesículas
Citoplamáticas
Mbna
Plasmáticas
Días
Horas
Estructura
Localización dentro o sobre las células
Multiplicación
PATOGENESIS
Características patogénicas de los virus lentos.
La encefalopatía espongiforme describe:
•
El aspecto de las neuronas vacuoladas
•
La pérdida de función.
•
Falta de antigenicidad /ausencia de reacción inmunitaria.
•
Ausencia de inflamación.
•
Síntomas: pérdida de control muscular, escalofríos, temblores,
demencia.
PATOGENESIS
Una proteína aberrante provoca la enfermedad:
•
PrPSc se une a la PrPc que hay en la superficie celular y hace que se
transforme en PrPSc, se desprenda de la célula y se acumule en las
placas mieloides del cerebro.
•
Al ser proteinas del hospedador no se produce respuesta inmunitaria
•
A continuación la célula repone PrPc.
•
Las neuronas y los fagocitos absorben la PrPSc, difícil de degradar, lo
que contribuye a la vacuolización del tejido cerebral y destrucción tisular.
•
Los priones se pueden aislar de distintos tejidos del cerebral pero
solamente el cerebro presenta alguna lesión.
Una proteína aberrante provoca la enfermedad:
PrPc
PrPSc
•PrPSc se une a la PrPc que hay en la superficie celular
•PrPSc hace que PrPc se transforme en PrPSc y se desprenda de
la célula.
•A continuación la célula repone PrPc.
•Las neuronas y los fagocitos absorben la PrPSc, difícil de
degradar, lo que contribuye a la vacuolización del tejido
cerebral y destrucción tisular.
Neuronal cell
Nucleus
Prnp
DNA
Transcription
Traducción
PrPc
(normal prion)
PrPSc-induce
Normal
function
Abnormal
function
mal
plegamiento
PrPSc
(misfolded prion)
© 2012 Pearson Education, Inc.
TRATAMIENTO, PREVENCION Y CONTROL
•
No existe tratamiento contra el Kuru o la ECJ.
•
Los priones son resistentes a los procesos de desinfección
utilizados para otros virus (Formaldehídos, detergentes...)
•
Eliminación por autoclave, hipoclorito sódico (5%) o hidróxido
sódico (1M)
Muchas gracias!!!
y a cuidarse de los virus……