VIRUS. CARACTERÍSTICAS GENERALES. PRIONES.

Microbiología GeneralTULB 2015

VIRUS: CONCEPTO

• Son parásitos intracelulares obligados.

• Son microorganismos de pequeño tamaño (agentes filtrables).

• Tienen mecanismos especiales de replicación.

Necesitan células para replicarse

Cada virus ataca un determinado tipo de célula

Ejemplo

Virus de la Hepatitis

Virus de la Rabia

Virus de Poliomielitis

Virus de Paperas

Hígado

SNC

SNC

Glándulas Parótidas

CARACTERÍSTICAS DE LOS VIRUS

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

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.

Clasificación según su ácido nucleico

ESTRUCTURA DE LA PARTÍCULA VIRAL O VIRION

• Material genético (ADN o ARN) capaz de replicarse de forma autónoma.

• Capa proteica o cápside que rodea al material genético

• A veces una envuelta membranosa cubriendo a la capa proteica (virus

envueltos y desnudos).

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

ESTRUCTURA

Acido Nucleico

• ADN o ARN.

• Mono o bicaternario

• Representa del 1 al 50% del virión dependiendo de la especie.

ESTRUCTURA

Cápside: Constituye la mayor parte del virus.

• Las proteínas que la forman contienen los determinantes antigénicos

frente a los que el microorganismos infectado dirigirá la Rta. Inmune.

• Estas proteínas son responsables de la adherencia a la célula

huésped en los virus desnudos y protegen al ácido nucleico.

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 losmismos. Enzimas; retrotranscriptasas y otras

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 vulgares y venéreas).

• 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 complejosEjemplos: poxvirus (viruela) y bacteriófagos (T2, T4 y T6)

Fuente: Lim, 1998. Microbiology. Ed. McGraw-Hill, Estados Unidos.

T2

P1

T2 y P1 son bacteriofagos de doble hebra

Poxvirus

Multiplicación viralCiclo 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

• Ciclo lítico.

Ciclo lisogénico.

Para realizar su ciclo vital, el virus necesita parasitar una célula huésped.

Ciclo lítico (fases)

• Fijación o adsorción • Penetración• Eclipse

• Ensamblaje• Liberación

Replicación del genoma vírico

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 producirorificios 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 CULTIVARVIRUS ?

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; aquíhay 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 vitrodurante 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.

• En otros casos el virus puede no destruir la célula sino cambiar la morfología o velocidad de crecimiento; por ej. Los virus tumorales hacen crecer más rápidamente las células en un fenómeno llamado transformación.

• Normalmente las células crecen en monocapas esto es crecen hasta que entran en contacto y se produce la inhibición por contacto. Una célula transformada sigue creciendo y se apila hasta formar un foco de crecimiento o foco de infección

Determinando el número de focos de infección se puede estimar el número de virus

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. InaparenteLocalizada: 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

Agente infeccioso: es una proteína patógena que tiene alterada su estructura terciaria, teniendo un incorrecto plegamiento.Sin ADN ni ARN, sólo aminoácidos.

(PrnP)

(PrPSC)

NoSíRespuesta inflamatoria

NoSíRespuesta inmunitaria

LargoDep. virusPeriodo de incubación

NoSíEfecto citopatológico

Patología

NoSíRadiaciones ionizantes y UV

NoLa mayoríaCalor (80ºC)

NoAlgunosProteasas

NoSíFormaldehído

Desinfección con

SíSíPresencia de proteínas

No?SíPresencia Acido Nucleico

PRIONVIRUSCOMPARACION VIRUS VS PRIONES

• El prototipo de estos microorganismos es la scrapie o PrPSc (priónproteico de la scrapie).

• Tanto humanos como algunos animales codifican una proteinaPrPC (prión proteico celular).

ESTRUCTURA Y FISIOLOGIA

HorasDíasMultiplicación

MbnaPlasmáticas

Vesículas Citoplamáticas

Localización dentro o sobre las células

NoSíPresencia de Scrapie en fibrillas

NoSíResistencia a la proteasa

ExtendidaGlobularEstructura

PrPCPrPScCOMPARACION PrPSc VS PrPc

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.

PATOGENESIS

PrPc

PrPSc

Una proteína aberrante provoca la enfermedad:

•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

NucleusDNA

Normalfunction

Abnormalfunction

PrPSc

(misfolded prion)

PrPc

(normal prion) PrPSc-induce malplegamiento

Traducción

Prnp

© 2012 Pearson Education, Inc.

Transcription

• 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)

TRATAMIENTO, PREVENCION Y CONTROL

Muchas gracias!!!

y a cuidarse de los virus……