Documento 409136
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Universidad de Alcalá de Henares 1 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia LECCIÓN 1. Los virus. Características generales. Esquema del tema: 1. 1. Desarrollo histórico de la virología. 2. Características diferenciales de los virus. 3. Componentes de las partículas víricas. Ácido nucleico. La cápside. La envoltura. 4. Generalidades sobre la multiplicación de virus. 5. Introducción a la taxonomía de virus. Desarrollo histórico de la virología. La Virología es la materia que se ocupa del estudio de los virus. Es interesante su estudio en Farmacia por: Importancia clínica de estos seres. Son los causantes de numerosas enfermedades. Los virus son importantes herramientas en investigación. Utilizando virus se ha avanzado en la Biología Molecular, conocimiento de genes, de mecanismos de replicación, trascripción, ác. nucleicos, etc. Los genomas de los virus son muy usados en Ingeniería Genética como vectores para transferir genes de unos individuos a otros. Tienen importancia biológica. Todos los seres vivos del planeta tienen virus que los parasitan. La virología como ciencia existía desde la antigüedad, aunque no se conocía el origen de las enfermedades infecciosas, sí que se conocían enfermedades como la Polio (poliomielitis), la rabia y la viruela. Hoy sabemos que estas enfermedades está ocasionadas por virus. También se intentaba controlar algunas de estas enfermedades de forma empírica. Así, en China y algunos otros países, existía la costumbre de que las madres, para proteger a sus hijos de la viruela, inoculaban costras de enfermos de viruela. Esta práctica fue observada en Turquía por M. Montague (1721), quien la introdujo en Inglaterra y de esta forma muchas personas quedaban protegidos, pero otras seguían muriendo, por lo que esta práctica dejo de utilizarse. En 1798, el médico inglés E. Jenner, observó que las personas en contacto con ganado vacuno, a veces resultaba infectados por una forma de viruela que era muy benigna (la persona no moría) y éstas personas luego no padecían la viruela humana. Entonces comenzó a inocular a las personas con material procedente de pústulas de vacas enfermas de viruela vacuna, inventando la VACUNACIÓN. El descubrimiento de los virus se atribuye a dos científicos: Ivanowski (1892) y Beijerinck (1898). Estos científicos descubrieron los virus de forma independiente. Trabajaban con plantas de tabaco que tenían una enfermedad llamada mosaico (las hojas tienen zonas con diversos colores), e intentaban averiguar el origen. 1 Universidad de Alcalá de Henares 2 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Hacían extractos con las plantas infectadas, los cuales se hacían pasar por unos filtros que retenían los microorganismos conocidos hasta entonces (bacterias, hongos, protozoos, etc), con la esperanza de que los agentes causantes del mosaico quedaran retenidos en el filtro. Pero se comprobó que el agente pasaba los filtros ya que al inocular el filtrado en plantas sanas, éstas enfermaban. Estos autores dedujeron que el mosaico del tabaco (VMT) estaba producido por un agente muy pequeño que atravesaban los filtros y los denominaron VIRUS FILTRABLES (que viene de veneno). El descubrimiento de los virus filtrables en animales lo hicieron en 1898 los científicos Loeffler y Frosch, dando a conocer los virus de la glosopeda de las vacas. El descubrimiento de virus en el hombre, lo hizo Walter Reed en 1900, en personas infectadas con la fiebre amarilla. A partir de este hecho, se fueron descubriendo nuevos virus filtrables. En el año 1916, Twort, y en 1917, D’Herelle, descubrieron virus en bacterias. Todavía no se sabía cómo eran esos seres, hasta que en 1935, Stanley cristaliza el virus del mosaico del tabaco (por una técnica que cristalizaba proteínas). Entonces dedujo que los virus filtrables estaban formados solo por proteínas. Pero dos años más tarde, en 1937, Bawder y Pirie, determinaron que además de proteínas tenían ác. nucleico, siendo en el caso del VMT el ARN. En 1940, Delbruck descubrió cómo era el ciclo de multiplicación de los virus bacterianos. Se sabía que no podían crecer en medios de cultivo normales, pero sí que lo hacían en seres vivos. Entonces, al estudiar el ciclo, se vio que los virus necesitaban crecer dentro de las células. Más tarde se estudió en virus de células animales, haciendo cultivos de virus en células animales. 2. Características diferenciales de los virus. En los comienzos de la virología, los virus se definían en términos negativos: No eran retenidos por filtros que retenían microorganismos conocidos. No eran visibles al microscopio óptico. No se podían cultivar en medios de cultivo tradicionales para bacterias. Estas características, sin embargo, o no son del todo ciertas o no son exclusivas. Se han desarrollado filtros que son capaces de retener a virus (y sustancias más pequeñas). El tamaño de los virus es pequeño 25300nm. Algunos se pueden ver al microscopio óptico (como el virus de la viruela). Hay virus que son más grandes que algunas bacterias, como el de la viruela, que es más grande que las clamidias. Los virus necesitan ser cultivados en células vivas. También existen microorganismos que también tienen que ser cultivados sobre células vivas. 2 Universidad de Alcalá de Henares 3 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Los virus, se definen por dos características fundamentales: A. Organización. Los virus no son seres celulares. Son diferentes de los organismos celulares, no tienen organización ni eucariota ni procariota. Las partículas virales constan de un genoma formado por DNA o RNA (nunca por ambos), una cubierta proteica llamada cápside y en ocasiones por una envoltura membranosa. B. Ciclo de multiplicación. Los virus sólo pueden multiplicarse en el interior de células vivas. No pueden sintetizar ATP ni proteínas, ya que no poseen las estructuras necesarias para esta síntesis. Entonces, los virus son parásitos intracelulares obligados. El ciclo de multiplicación se diferencia en dos etapas: Extracelular. Fuera de la célula hospedadora. Intracelular. Dentro de la célula hospedadora. A la partícula viral en estado extracelular se la denomina normalmente VIRIÓN. Un virión es una partícula viral completa, es decir, con ác. nucleico y cubierta protectora. El término virus es más amplio que el de virión, ya que se aplica a todas las entidades virales presentes durante todo el ciclo de multiplicación (intra y extracelular). Cuando los viriones (enteros o en parte) penetran en el interior de la célula hospedadora, comienza la fase intracelular y la multiplicación del virus. Normalmente el genoma queda libre de las cubiertas protectoras, y se usa la maquinaria metabólica de la célula hospedadora para sintetizar nuevos componentes de virus, que se ensamblan para formar partículas virales, que salen de la célula y que son capaces de infectar nuevas células. En un virus, el genoma vírico es esencial. La función de las cubiertas del virión, es proteger al genoma fuera de la célula hospedadora y transportarlo de una célula a otra. Definición de VIRUS. Son seres de organización muy sencilla, acelulares. La partícula vírica completa o virión está constituido por el genoma (que consta de DNA o RNA) y unas cubiertas protectoras. Estos seres son parásitos intracelulares obligados que utilizan la maquinaria de la célula hospedadora para sintetizar nuevos viriones que infectan otras células. Según Darnell y Luria (1967), un virus se define como aquella entidad cuyo genoma son elementos de ác. nucleico que se replican en el interior de las células vivas, usando la maquinaria biosintética celular para sintetizar elementos especializados (partículas virales o viriones) que pueden transferir el genoma viral a otras células. 3 Universidad de Alcalá de Henares 4 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia A la pregunta de si los virus son seres vivos, existen varias respuestas aceptadas, según la opinión de cada uno. En general se puede decir que tienen dos características fundamentales: Son capaces de llevar a cabo un metabolismo. Son capaces de replicarse o reproducirse (o multiplicarse). Los virus, fuera de las células (viriones), no son capaces de llevar a cabo metabolismo ni multiplicarse. Pero dentro de la célula hospedadora, los virus pueden usar la maquinaria celular para multiplicarse. En muchas ocasiones se acepta que se comportan como seres vivos intracelulares. Respecto al origen de los virus, existen varias teorías que intentan explicarlo: 1. Son los seres más primitivos, debido a su sencilla estructura. Pero los virus tienen que haber surgido después de las células (o simultáneamente), ya que necesitan de ellas para desarrollarse. 2. Los virus se originaron a partir de los organismos celulares. Existen dos tendencias principales dentro de esta teoría: Se originaron a partir de unas células, posiblemente procariotas, que parasitaban otras células, y que fueron perdiendo estructuras hasta quedarse en forma de virus. Es poco probable porque son muy diferentes a las células procariotas y además no se han encontrado estructuras intermedias. Se originaron a partir de parte del genoma de células que se hizo autónomo (plásmidos, elementos transponibles). Pero queda por solventar cómo estas porciones de genoma adquirieron la cubierta proteica o cápside. 3. Componentes de las partículas víricas. Todos los viriones están constituidos por material genético DNA o RNA (pero no ambos) y una cápside formada por proteínas. Al conjunto del genoma y de la cápside se le denomina NÚCLEO CÁPSIDE, que puede estar rodeada o no de una envoltura. Podemos diferenciar varios tipos de virus en función de su constitución: desnudos o con envoltura. Los virus desnudos, según el tipo de cápside, se diferencian en 3 tipos: Icosaédricos. La cápside es un icosaedro. Helicoidales. La cápside es un cilindro hueco. Complejos. Tienen diferentes estructuras anejas a la cápside (cola,..). 4 Universidad de Alcalá de Henares 5 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Los virus con envoltura se diferenciar también en tres tipos: Icosaédricos. Helicoidales. Complejos. A. Ácido nucleico. Los virus son muy variables en cuanto a la naturaleza de su material genético. El material genético presente en el virión es RNA o DNA, pero nunca ambos a la vez. Existen unos virus que pueden usar tanto RNA como DNA como material genético, pero en diferentes fases del ciclo de multiplicación. P. ej. retrovirus (los viriones tienen RNA, pero se replica el genoma a partir de una forma intermedia de DNA), hepatitis B (tiene DNA dentro del virión pero en la replicación del genoma se usa RNA como forma intermedia). Tanto se trata de DNA como de RNA, el material genético del virus lleva la información necesaria para la replicación del virus y formación de nuevos viriones. El tamaño del genoma de los virus es muy variable, los más pequeños tienen 3 ó 4 genes, mientras que los más complejos pueden tener varios cientos. En general, los virus son haploides, sólo tienen una sola copia del genoma, pero existen casos de retrovirus cuyo genoma está constituido por dos fragmentos de DNA iguales, lo que les hace diploides. Si existen varios fragmentos de material genético pero que son diferentes, son haploides. 1. DNA viral. En algunos casos puede ser de cadena sencilla, monocatenario, aunque en la mayoría de los virus con DNA, es de cadena doble. El DNA de cadena sencilla, puede ser: De cadena lineal. Como los virus animales (p. ej. Parvovirus). De cadena circular. Como X174 (virus de bacteria). El DNA de cadena doble puede ser: De cadena lineal. Como los Herpesvirus. De cadena circular. Como los Papovavirus. En ocasiones, primero es lineal y luego se vuelve circular, como en el caso del virus (lambda). 5 Universidad de Alcalá de Henares 6 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. RNA viral. La mayoría tiene una cadena sencilla de RNA. Sólo algunos tienen cadena doble. En la mayoría de los casos, es lineal, siendo muy pocos casos aislados los de cadena circular. El RNA de cadena sencilla o doble tiene información para la síntesis de nuevos virus. Este concepto se descubrió por primera vez en el VMT. En los años ‘50, trabajando con este virus se descubrió que al purificar el RNA de cadena sencilla de este virus e introducirlo en células de plantas sanas, el virus se reproduce, creándose nuevos virus. Posteriormente se descubrió que en otros virus RNA, al purificar el RNA no se conseguía infectar otras células y producir nuevos virus. Estos experimentos llevaron a la división de los virus RNA de cadena sencilla en dos grupos: Virus RNA de cadena positiva (RNA +). Son aquellos en los que el RNA purificado es capaz de infectar a las células con producción de nuevos virus. Esto se debe a que el RNA del virus tiene la misma secuencia de bases que los RNAm, que por definición se consideran de cadena +. Entonces, el RNA puro, al penetrar en la célula, es capaz de unirse directamente a los ribosomas, actuando como mensajero y sintetizando ya proteínas víricas (enzimas y estructurales). Virus RNA de cadena negativa (RNA -). Son aquellos que por sí solos (al estar purificados) no son capaces de infectar nuevas células y producir nuevos virus. En estos virus el RNA del genoma, tiene una secuencia de bases complementarias con los RNAm. Entonces cuando entra en la célula hospedadora, el RNA tiene que entrar acompañado de una enzima vírica que a partir del genoma sintetice RNAm. En los virus RNA, la mayoría de los casos, el genoma está formado por una única molécula de RNA, pero hay casos de virus en los que el genoma está formado por varias moléculas de RNA (virus con genoma fragmentado o segmentado). Esto puede darse tanto en virus de cadena sencilla (p. ej. virus de la gripe) o pueden ser varios fragmentos de RNA de cadena doble (p. ej. Reovirus), siendo los fragmentos diferentes (entonces haploides), a excepción de retrovirus como el del SIDA (diploide). Algunos virus de plantas tienen genoma RNA segmentado, pero los diferentes fragmentos del genoma están incluidos en cápsides diferentes, denominándose entonces VIRUS MULTIPARTICULADOS, ya que el virus está formado por varias partículas. Entonces, para infectar a una célula, tiene que ser infectada por varios de estos virus a la vez. 6 Universidad de Alcalá de Henares 7 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia B. Cápside. Es una estructura que rodea y protege al genoma vírico y está formado por unas proteínas codificadas por genes del virus. Estas proteínas que forman la cápside se denominan PROTÓMEROS. Las cápsides pueden ser de 3 tipos: Helicoidales. - Icosaédricas. - Complejas. 1. Helicoidales. Son las más sencilla de todas. Están formadas por un sólo tipo de protómero que se va enrrollando, formando un tubo hueco. Las proteínas se enrrollan en forma de hélice. En el centro queda un espacio para que se sitúe el genoma del virus. Estas cápsides, en el caso de virus desnudos, son rígidas (p. ej. VMT), mientras que en los que tienen envoltura, son flexibles y se pliegan en el interior de la envoltura. 2. Icosaédricas. Estas cápsides tienen como estructura básica un cuerpo geométrico que es el ICOSAEDRO, que tiene 20 caras triangulares y 12 aristas. En virus sencillo, la cápside es un icosaedro como tal, pero en los más complejos, cada cara triangular se divide en otra serie de triángulos. Las proteínas de la cápside se agrupan para formar unas unidades estructurales llamadas CAPSÓMEROS, que tienen forma de anillos. Los capsómeros son fundamentalmente de 2 tipos: Formados por 6 proteínas, 6 protómeros (hexonas o hexones). Se sitúan en caras y aristas del icosaedro. Formados por 5 proteínas, 6 protómeros (pentonas o pentones). Se localizan en los vértices del icosaedro. 3. Complejas. Tienen varias estructuras: cabeza, cola y otras. Estas cápsides se estudiaran en cada caso de virus concreto. C. Envoltura. Es una capa membranosa que rodea la nucleocápside en diferentes virus, principalmente en virus animales (p. ej. en el de la gripe), aunque también existe en virus bacterianos, pero es menos frecuente. Esta envoltura tiene una estructura de membrana, con bicapa lipídica con proteínas: 7 Universidad de Alcalá de Henares 8 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Los lípidos de la envoltura proceden de las membranas de la célula hospedadora, ya que la envoltura se origina de membranas celulares como membrana plasmática, membrana nuclear o membranas de vesículas, ... Las proteínas están codificadas por genes del virus. Estas proteínas durante la formación de la envoltura emigran a la membrana celular correspondiente donde se vaya a formar la envoltura y sustituyen a las proteínas de la célula hospedadora. Estas proteínas que forman parte de la envoltura, se diferencian en dos tipos: Glucoproteínas (o glucoproteínas). Tienen unidas azúcares. Están incluidos en envoltura, pero sobresalen de ella. Concretamente, la parte glucídica sobresale hacia el exterior. A veces forman una estructura en la superficie externa del virus, formando unas protuberancias que se ven al microscopio electrónico, denominadas espículas (aunque a veces de se denominan peplómeros).Las glucoproteínas tienen varias funciones: 1. Sirven de unión a células hospedadoras. Algunos virus contienen glucoproteínas que les permite unirse a glóbulos rojos (pero no los infectan), entonces sirven para unir diferentes glóbulos rojos entre sí, formando agregados (aglutinan). Entonces se dice que llevan a cabo hemaglutinación. Esta capacidad se usa para realizar una prueba de detección de virus (ensayos de hemaglutinación). 2. Alguna glucoproteínas tienen actividad enzimática. Un ejemplo es una glucoproteína del virus de la gripe (y otros) que tiene una actividad enzimática llamada neuraminidasa, ya que es capaz de romper azúcares derivados del ác. neuramínico (presente en la superficie de células hospedadoras). Esta enzima le sirve al virus para, por una parte, salir de las células que infecta, porque en las células hospedadoras estos azúcares forman una maraña que impiden salir a los virus. Por otra parte, esta actividad también sirve al virus para penetrar en las células y para penetrar en las mucosas. Existen medicamentos que inhiben la neuraminidasa. Las glucoproteínas son los principales antígenos de los virus que tiene envoltura, ya que están localizadas en la superficie del virus, y son las primeras estructuras que localiza el sistema inmune, Entonces, tienen importancia clínica, existiendo algunas pruebas de detección de virus que se basan en reacciones Antígeno-Anticuerpo. Proteínas matriz. Están insertadas en la bicapa lipídica pero no suelen sobresalir al exterior. A veces se localizan debajo de la bicapa lipídica formando una especie de capa llamada matriz. Esta proteína confiere cierta estabilidad y rigidez a la envoltura (si no, sería muy flexible). 8 Universidad de Alcalá de Henares 9 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia D. Otros componentes de los viriones. Existen virus que en su interior contienen enzimas que están codificadas por el genoma del virus. Estas enzimas son importantes en el ciclo de multiplicación del virus, y suelen acompañar al genoma porque normalmente intervienen en su replicación. P. ej.: En virus RNA de cadena sencilla -, y virus RNA de cadena doble tienen acompañando al genoma una RNA polimerasa dependiente de RNA, que sintetiza RNA tomando RNA como molde. En retrovirus, en el ciclo de multiplicación, a partir del RNA que forma su genoma, se forma DNA. Este proceso lo lleva a cabo una enzima que está dentro del virión, llamada DNA polimerasa dependiente de RNA (también llamada transciptasa inversa). 4. Los Arenavirus llevan en su interior ribosomas de la cél. hosp., pero no se sabe si tienen función. Generalidades sobre la multiplicación de virus. Los virus deben multiplicarse dentro de células vivas. En su ciclo de multiplicación hay varias etapas: 1. Unión del virión a la célula hospedadora. 2. Entrada o penetración al interior de la célula hospedadora. Según el tipo de virus, entrará en virión entero, el genoma o parte (lo importante es que entre el genoma). 3. Síntesis de componentes virales. El genoma del virus, suele quedar libre dentro de la célula hospedadora y usando la maquinaria biosintética de la célula se sintetizan ác. nucleicos y proteínas (enzimas, estructurales, ...). 4. Ensamblaje de los componentes de los virus para formar nuevas partículas víricas (proceso también llamado maduración). 5. Liberación de los nuevos virus de la célula hospedadora, que ya pueden infectar otras células. Pueden producirse con o sin rotura de la célula, dependiendo de los virus. La duración del ciclo de multiplicación es variable. En bacterias pueden durar hasta 20-25 minutos (los más rápidos). En virus que afectan a animales, normalmente son ciclos más largos, durando 5-50 horas. Durante el ciclo de un virus se diferencian varios períodos de tiempo: PERÍODO DE ECLIPSE. Durante este periodo de tiempo, no se observan virus dentro de la célula. En este período se están sintetizando los diferentes componentes virales. El período de eclipse dura desde que se inicia la infección hasta que se sintetiza la primera partícula de virus. PERÍODO DE ACUMULACIÓN INTRACELULAR. Una vez que se ha sintetizado la primera partícula, antes de que se liberen los virus. Es el tiempo en el cual se acumulan virus dentro de la célula hospedadora. Este período finaliza cuando se comienzan a liberar virus de las células. También se habla del PERÍODO DE LATENCIA, que es el tiempo que transcurre desde la infección de una célula por un virus y la liberación de virus al medio. Por lo tanto, el período de latencia puede considerarse como la suma del período de eclipse y el período de acumulación intracelular. 9 Universidad de Alcalá de Henares 10 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 5. Introducción a la taxonomía de virus. La taxonomía de virus está poco desarrollada. Los virus se dividen según el tipo de hospedador en: - Virus de animales. - Virus de plantas. - Virus de bacterias. - Virus de hongos. En los comienzos de la virología, los científicos que estudiaban cada grupo, no se ponían de acuerdo. En 1966, se creó el Comité Internacional para la Taxonomía de Virus. Este organismo intenta establecer una clasificación uniforme para todos los virus. El último informe se emitió en 1995 por Murphy & Co. Este comité ha creado una serie de grupos de virus. Para ello se ha basado en unos caracteres de los virus: a) Características morfológicas y estructurales. Forma del virión, simetría de la cápside (icosaédrica, helicoidal, compleja), presencia o no de envoltura, tamaño del virión. b) Características del ác. nucleico (o genoma). Tipo de ác. nucleico (DNA o RNA), cadena sencilla/doble. Los de RNA de cadena sencilla, polaridad + ó -, nº de fragmentos. c) Características referentes a la multiplicación. Mecanismo de entrada del virus en la célula, localización de la multiplicación/replicación dentro de la célula, peculiaridades en transcripción y traducción de proteínas, mecanismo de salida (liberación) del virus. d) Características de proteínas víricas. Número de proteínas que forman el virus (estructurales y enzimas), presencia de enzimas especiales (como la transcriptasa inversa). e) Propiedades clínicas y biológicas. Tipo de hospedador (animal, planta, bacteria u hongo), tipo de enfermedad que produce, modo de transmisión de la enfermedad. f) Otras características. Propiedades inmunológicas (reacción antígeno-anticuerpo). Estos caracteres diferencian a los virus en grupos: Orden, Familia, Subfamilia, Género y Especie. El grado de Orden está en desarrollo. Hasta 1995 sólo había uno. Se están desarrollando según el ác. nucleico. Para nombrar estos grupos, en virus, de Orden, Familia, Subfamilia y Género, deben escribirse en cursiva o subrayados, y con la primera letra mayúscula. La Especie no se escribe ni en cursiva ni subrayado. Cada grupo tiene una determinada terminación (sufijo): Orden: -virales Familia: -viridae (Herpesviridae). Subfamilia: -virinae (Alphaherpesvirinae). Género: -virus (Simplexvirus). Especie: no tienen una forma determinada. Normalmente se suelen denominar en animales y plantas por el nombre de la enfermedad que producen (p. ej. virus herpes humano tipo 2), y los que infectan a bacterias con nombres alfanuméricos ( , X174, T 4). NOTA: A veces se puede referir a los grupos, de manera informal, sin subrayar y sin poner en cursiva. Es muy frecuente referirse a las familias terminando en -virus (p.ej. herpesvirus, poxvirus). La desventaja es que puede llevar a equívocos por no poder diferenciar entre familia y género. 10 Universidad de Alcalá de Henares 11 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia LECCIÓN 2. Métodos de estudio de virus. Esquema del tema: 1. Cultivo de virus. 2. Métodos de detección y cuantificación de virus. a) Métodos fisicoquímicos: Observación de virus al microscopio electrónico. Ensayos de hemaglutinación. b) Estudios de infectividad. c) Métodos inmunológicos para el estudio de virus. d) Detección de ác. nucleicos de virus. 1. Cultivos de virus. Los virus se han de cultivar sobre células adecuadas. Depende del virus del que tratemos (si son de plantas, bacterias, animales,...). Los más fáciles de cultivar son los virus de bacterias. Se cultivan sobre cultivos de bacterias en medio líquido o sólido. Los virus animales, se pueden cultivar de diferentes formas: En animales enteros. Así se hacía en el comienzo de la virología. En la actualidad se usa poco. En huevos embrionados de gallina. En huevos fecundados después de 6-8 días a partir de la puesta. También pueden ser de otras aves. Los virus se inyectan en el interior del huevo con una jeringa y dependiendo del tipo de virus se deben inyectar en una región determinada. En cultivos de células animales. Es la forma más usada. Pueden ser de 3 tipos fundamentalmente: a) CULTIVOS PRIMARIOS. Es aquel que se obtiene directamente a partir de un tejido animal. Para obtener un cultivo de este tipo, se parte de un tejido aislado, que se deposita en recipientes adecuados, que pueden ser placas petri, botellas tumbadas, erlenmeyer, etc. Luego se añade un medio de cultivo adecuado, normalmente líquido. Estos medios de cultivo son muy ricos, conteniendo vitaminas, aminoácidos, sales, suero, p. ej. uno muy usado es el medio EAGLE. Las células comienzan a dividirse en el fondo del recipiente, cubriendo este fondo, formando normalmente una monocapa de células. Los cultivos primarios se mantienen cambiando el medio de cultivo 2 ó 3 veces por semana, pero al cabo de varias semanas, los cultivos terminan muriendo. En ocasiones, tomando unas pocas células de un cultivo primario, y depositándolas en otro recipiente, comienzan a dividirse y se obtienen lo que se denomina una cepa celular. 11 12 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia b) CEPA CELULAR. Estas cepas celulares sirven para producir más cultivos. Se pueden subcultivar (cultivar varias veces). Entonces, una cepa celular es un cultivo de células animales obtenido a partir de un cultivo primario y cuyas células pueden ser subcultivadas varias veces. Las cepas celulares con el tiempo degeneran, no pudiendo volver a subcultivarse. Se pueden obtener cultivos primarios y cepas celulares a partir de diferentes tejidos. Para virus humanos, se suelen usar tejidos de hombre, pero también de monos (africanos) y también de embriones (de monos y humanos). Pero hay células de cepas celulares que sufren una alteración y comienzan a desarrollarse de forma indefinida, formando entonces una línea celular. c) LÍNEAS CELULAR. Es un cultivo de células inmortales, en el sentido de que se pueden subcultivar indefinidamente. Las líneas celulares se pueden obtener a partir de cepas celulares, pero también, muy frecuentemente, a partir de célular tumorales, p. ej. dos líneas muy usadas son: Células HeLa. Iniciales procedentes de una mujer que tuvo cáncer de cuello de útero. Células CaCo. Procedentes de un cáncer de colon. Una vez que se ha establecido a), b) o c), se inoculan sobre este cultivo celular los virus, siendo, entonces, diferentes que el cultivo de virus de bacterias.. En virus animales, primero se realiza el cultivo celular y luego se inoculan los virus. En ocasiones los virus animales se pueden cultivar en cultivos de órganos, en medio líquido. Los virus de planteas se pueden cultivar sobre plantas enteras, cultivos de tejidos de plantas, cultivos de células aisladas y cultivos de protoplastos. 12 Universidad de Alcalá de Henares 13 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. Métodos de detección y cuantificación de virus. Se basan en considerar a los virus con diferentes propiedades: a) Métodos fisicoquímicos. Se basan en detectar a los virus al microscopio electrónico, como cuerpos físicos que son, o bien, se basan en una propiedad química que tienen algunos de estos virus, que es la capacidad de aglutinar glóbulos rojos (ensayos de hemaglutinación). a.1. Observación de virus al microscopio óptico. Se pueden aplicar numerosas técnicas de microscopía electrónica para observar virus. Pero en los análisis de rutina, para detectar y cuantificar virus sólo se emplean los métodos más sencillos. Los más complejos (inclusión en resinas, cortes), sólo se usan en investigación. Tinción negativa. Consiste en mezclar una suspensión donde suponemos que están los virus, con una sal densa a los electrones, p. ej. acetato de uracilo, fosfotungstato potásico (ác. fosfotungstico). Esta mezcla se deposita en una rejilla de microscopía electrónica y se observa al microscopio electrónico de transmisión. Con esta técnica, los virus no se tiñen en realidad, sino que lo que se tiñe es el medio. Esta es la más usada porque es la más sencilla. Sombreado. Consiste en depositar a los virus sobre una rejilla y hacer incidir sobre la misma un metal, normalmente platino, con un cierto ángulo, respecto a la rejilla. El platino, cubre a los virus, pero queda en un lado una sombra de color claro (el platino queda oscuro). Entonces al observar la rejilla, se verán los virus oscuros y la sombra clara. Entonces se observa una imagen de aspecto tridimensional. Mediante estas dos técnicas, se puede demostrar la presencia de virus en una muestra, pero también se pueden contar, por un procedimientos especial. El método que se utiliza para la cuantificación de virus consiste en mezclar la solución de virus que se quiere cuantificar, con unas bolas de látex. La mezcla se somete a tinción negativa o sombreado, y se cuentan en el microscopio las partículas víricas y las bolas que se observan en un campo de visión, se anota y para conocer la concentración de virus en la disolución original, se aplica una fórmula: virus nº partículas ·virales ·contados bolas nº bolas ·contadas P. ej. Si hemos contado 300 partículas de virus y 30 bolas siendo: bolas 10 5 bolas ml virus 300 partículas 10 5 10 10 5 virus ml 30bolas 13 14 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia a.2. Ensayo de hemaglutinación. Se basan en la capacidad que tienen diferentes virus de unirse a glóbulos rojos, incluso aunque no los infecten. Un virus es capaz de unir entre sí a 2 glóbulos rojos. Pero si hay bastantes virus en una muestra, se forman unos agregados de virus y glóbulos rojos que sedimentan con facilidad, y se produce la aglutinación de glóbulos rojos o hemaglutinación. Si en una muestra no hay virus, o incluso si hay pocos, no se formarán estos agregados. En una muestra, si no hay virus o hay pocos, no se produce hemaglutinación, se formarán dímeros. En una hemaglutinación se pueden detectar virus y cuantificarlos (virus hemaglutinantes). Tenemos una muestra que queremos saber si existen virus que aglutinen glóbulos rojos. En la muestra ¿Dónde hay virus? Se añaden los glóbulos rojos y se dejan incubar. Si no hay virus o hay muy pocos, los glóbulos rojos también acaban sedimentando, pero quedan en el fondo del tubo formando un sedimento pequeño en el fondo del tubo en el centro y bien delimitado. Si existen virus y se produce hemaglutinación, los agregados precipitan por todo el fondo del tubo y se observa, visto desde arriba, un precipitado muy fino en todo el fondo del tubo (no rueda). Para cuantificar los virus, se realiza un ensayo en unas placas de plástico que contienen pocillos. Se realizan diluciones de la muestra en los pocillos a la mitad cada vez: 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32; 1/64, 1/128, 1/256, 1/512, ... A todos los pocillos se le añade igual cantidad de glóbulos rojos. Se espera un tiempo y se observa si existe o no, hemaglutinación. Entonces se calcula la denominada dilución libre, que es la última dilución de la solución de virus en la que se observa hemaglutinación, es decir, que en la siguiente dilución no hay hemaglutinación. En fotocopia 1/128. Los resultados se suelen expresar en título del ensayo de hemaglutinación. Se suele definir como la inversa de la dilución límite. El título de nuestro ejemplo sería 128. A mayor título indica que teníamos más virus en la solución original porque hemos tenido que diluir más hasta que no existe hemaglutinación. Un título de 256, tendría más virus que en la mezcla de nuestro ejemplo. Los métodos fisicoquímicos de cuantificación tienen una serie de inconvenientes: - Mediante microscopía electrónica, se cuentan tanto virus con capacidad de infectar células como virus que tengan algún defecto, y no puedan infectar células o incluso cápsides vacías. - Mediante el ensayo de hemaglutinación, también se pueden detectar virus que no sean infectivos y además hay virus en los que las espículas s sueltan del virus y se pueden contar en la hemaglutinación. 14 Universidad de Alcalá de Henares 15 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia b) Estudios de infectividad. Hay otros métodos que se pueden aplicar como los estudios de infectividad. Estos estudios de infectividad nos permiten cuantificar las partículas de virus que son capaces de causar una infección. Estos métodos son varios: b.1. Método de formación de placas. b.1.1. PARA VIRUS BACTERIANOS. Nos permite cuantificar los virus presentes en una solución que infectan a una determinada cepa bacteriana. Para realizar este ensayo se parte de un tubo en que tenemos la suspensión de virus, otro tubo que contiene las bacterias hospedadoras de dicho virus y otro tubo que contiene agar fundido a unos 45-50º. En el agar se deposita una muestra de los dos tubos anteriores (virus y bacterias), se agita para mezclar y se añade todo el contenido del tubo de agar con virus y bacterias a una placa petri que ya contenía un medio de cultivo sólido, y se deja enfriar para que solidifique el agar que acabamos de añadir (tenemos 2 capas en la placa). Las bacterias y los virus quedan extendidos, por tanto, en toda la superficie y las bacterias comienzan a multiplicarse, formando un césped por la placa. Pero a su vez, cada virus infecta a la bacteria que tenga más próxima, se multiplica en ella, salen nuevos virus que infectan a las bacterias vecinas y así, en la zona donde había un virus, se forman unas áreas de bacterias muertas (por los virus) que se denomina calva o placa de lisis, y por lo tanto, el recuento del número de calvas o placas de lisis, nos da idea del número de virus infecciosos que teníamos en la muestra original, aunque no es un método del todo exacto. Los resultados de este ensayo se expresan como unidades formadoras de calas o placas de lisis (ufp). Es conveniente contar las placas de cultivo que contienen entre 30 y 300 calvas, pero a veces, como no sabemos cuántas calvas nos van a salir, lo que conviene es realizar una serie de diluciones de la muestra original que contenía a los virus: 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, ... y de cada dilución se toma un inóculo. P. ej. de 0,1 mL y se realiza lo que acabamos de ver; luego se cuentan las calvas de las placas y se aplica la fórmula: ufp nº placas 1 1 inoculo dilución 15 16 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia b.1.2. PARA VIRUS ANIMALES. En este caso se parte de muestras o diluciones de virus y de placas petri que contienen cultivos de células animales; se elimina el medio líquido, a continuación se añaden los virus (un inóculo de la solución de virus sobre la placa) (0,1 mL, 0,2 mL) se deja un tiempo para que los virus se unan a las células y después de esperar a que esto suceda, y se añade un medio solidificado (capa fina) de agar o gelatina, se incuba un tiempo, dependiendo del virus puede ser de días o semanas, y se observa la aparición de calvas (porque los virus infectan a las células animales, a la más próxima, los virus se multiplican, salen de las células, infectan a las vecinas y se forman esas placas). Algunas de éstas placas no se pueden diferenciar directamente. Entonces, para observarlas, hay que añadir una serie de colorantes de cultivo. Se pueden realizar 2 tipos de tinción en células animales: - Colorante rojo neutro. Tiñen células vivas, aparecerá teñido el resto, no las placas de lisis o calvas. - Colorantes que tiñen células muertas como el Azul Tripán, en este caso, las placas aparecerán de color azul. Hay casos en que los virus no matan a las células y se pueden detectar de otras formas. Ej.: virus cancerígenos que transforman a las células y hacen que proliferan de forma anormal y en éste caso lo que se hace es que observan en la placa de cultivo unos cúmulos o grumos de células que se pueden contar (virus tumorígenos). b.2. Método de producción de lesiones en hojas de plantas. Para cuantificar virus que infectan a plantas. Una muestra con virus se extiende sobre la superficie de hojas de plantas y se espera un tiempo hasta que aparecen lesiones en las hojas de las plantas y se realiza un recuento de las lesiones, que aparecen. Es un método muy sencillo. b.3. Métodos de determinación de la dosis letal 50 (DL50) y de la dosis infectiva 50 (DI50). A partir de una muestra se realizan disoluciones decimales 10 -1, 10-2, 10-3, ... A partir de cada dilución, se toman alícuotas con las que se infecta a organismos prueba, que pueden ser plantas, animales, huevos de gallina (se requieren muchos organismos prueba). Se espera un tiempo y se cuentan los organismos que han resultado infectados o muertos por el virus para cada dilución y se calcula el %. Ej.: para 0,1-100%, para 0,2-90%, etc. Con estos datos se realiza una curva (fotocopia) y en esta curva, en el eje de abcisas (x) se pone la dilución 10-5, 10-6, 10-7, etc, y en el eje de ordenadas (y) se pone el % de individuos, o bien infectados, o bien muertos, por cada dilución de virus. Si la solución está poco diluida todos o la mayoría de los organismos prueba estarán infectadas; y en diluciones muy altas, poco o ninguno de los organismos prueba estarán infectados. 16 Universidad de Alcalá de Henares 17 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Se calcula la dilución (una vez hecha la gráfica), que produce que el 50% de los organismos prueba están infectados y esa es la DI50. Si hemos tenido como criterio la muerte de los organismos prueba, se determina la dilución que produce la muerte del 50% de los organismos prueba y entonces tenemos la DL50 (en el ej. 10-6). c) Métodos inmunológicos para el estudio de un virus. Los virus cuando se introducen en el organismo actúan como Ag e inducen la formación de Ac específicos. Las pruebas inmunológicas de detección de virus se basan en reacciones Ag-Ac. Se puede abordar el diagnóstico viral de 2 formas mediante estas pruebas: i. Identificar un virus o Ag vírico desconocido, haciéndolos reaccionar con Ac conocidos. ii. Detectar Ac frente a un virus en el suero del paciente. Para ello se hace reaccionar el suero problema con virus o Ag víricos conocidos. Hay numerosos métodos inmunológicos para el diagnóstico vírico. De éstos, unos ensayos muy usados, son los ensayos inmunoenzimáticos o test de ELISA, que se utilizan tanto para identificar Ag víricos como sueros problema. Vamos a ver 3 de estos métodos: - Inmunotransferencia de proteínas (inmunobloting). Se usa como confirmación de prueba de ELISA. - Test de neutralización (de infectividad). - Test de inhibición de la hemaglutinación c.1. Test de inmunotransferencia de proteínas. Se basa en hacer reaccionar Ag y Ac sobre un papel y los Ag proteínas separadas por electroforesis. Partimos de una muestra con proteínas que se aplica a un gel de poliacrilamida. A continuación se somete el gel a electroforesis en un campo eléctrico, quedando las proteínas separadas en bandas. A continuación las proteínas se transfieren a un papel o membrana de nitrocelulosa, en unos aparatos especiales para ello. Cuando la proteína está en papel de nitrocelulosa, se añaden en papel (o membrana), un suero con Ac. Si los Ac reconocen algunas bandas de proteínas en gel, se unirá a ella. A 17 18 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia continuación se lava porque si no existe unión Ag-Ac, se eliminan los Ac. Luego se añade a la membrana Ac secundarios (que es aquel que reconoce a otro Ac como Ag). P. ej. Si el Ac primario es suero humano (proteínas) entonces el Ac secundario se podría obtener inyectando los Ac humanos en un animal como un conejo. Entonces el conejo reconoce como Ag a los Ac del hombre y formará antianticuerpos o Ac secundarios. Estos Ac secundarios se unirán a los Ac primarios si están presentes y se realiza un lavado porque si no existe unión, se eliminan. Los Ac secundarios tienen que ir marcados de alguna forma, p. ej. Una enzima, con un compuesto radioactivo (lo normal es una enzima, ya que el uso de compuestos radioactivos es más problemático). A continuación se añade el sustrato de la enzima que origina un producto coloreado. Entonces se detecta en el papel la aparición de unas bandas coloreadas. Esto se puede aplicar para detectar Ag víricos en una muestra problema (p. ej. Para detectar virus del SIDA en una muestra). Entonces se rompen las células, las proteínas se someten a electroforesis y se sigue todo el proceso.. También se puede hacer lo contrario, intentar determinar si en un suero hay Ac frente a un virus determinado. P. ej.: si en el suero de un paciente hay Ac para el virus del SIDA. En este caso se parte de proteínas conocida del virus, se realiza todo el proceso anterior. En el caso del SIDA, ya se venden unas membranas de nitrocelulosa con proteínas del virus ya separadas donde se realiza la prueba. Ver fotocopias. c.2. Técnica de neutralización de la infectividad. Estos ensayos se fundamentan en que si mezclamos un virus con Ac y éstos se unen al virus, disminuye la capacidad de los virus de infectar células. Entonces mezclamos virus con Ac; si existe unión específica virus –Ac y añadimos todo esto a un sistema indicador (p. ej. Un organismo prueba, como plantas, embriones de pollo, cultivo de células, animales), entonces disminuimos la capacidad de los virus de infectar a éstos organismos prueba. Si no existe unión específica (unión Virus-Ac) y se añade a un sistema indicador, entonces no queda afectada la capacidad de los virus de infectar al sistema indicador. Este método se puede realizar de dos formas: - Se puede intentar identificar un aislado vírico desconocido. P. ej. Si hemos aislado un virus y se trata del virus de la gripe, entonces lo que se hace es mezclar el virus desconocido con Ac. Conocidos, se añade al sistema indicador y se observan los resultados. Si se disminuye la capacidad infecciosa de los virus, respecto a un control (en el que no están los Ac) entonces hemos identificado al virus problema. 18 Universidad de Alcalá de Henares 19 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia - Por otro lado se puede intentar identificar o detectar en el suero de un paciente la presencia de Ac frente a un virus determinado. En este caso se hace reaccionar el suero problema con virus conocido (p. ej. De la gripe) y se realiza el proceso. Entonces se disminuye la capacidad infectiva, entonces se identifica. c.2. Inhibición de hemaglutinación. Se basa en que si hacemos reaccionar virus con Ac y se produce una unión de los virus con los Ac y se produce una unión de los virus con los Ac. Si añadimos a continuación glóbulos rojos, se produce una disminución de la capacidad de los virus de aglutinar glóbulos rojos. Si no existe unión, disminuye la capacidad de producir hemaglutinación. Estos ensayos se realizan sólo para virus que son capaces de llevar a cabo la hemaglutinación. Sólo se usan para determinar la presencia de Ac frente a un virus en el suero de un paciente (no se usa la otra posibilidad). d) Detección de ácidos nucleicos. Mediante estos métodos se intenta detectar secuencias de genoma de virus en una muestra. Éstos métodos se suelen usar como confirmación de los métodos inmunológicos. También se usan en casos especiales como, p. ej., estudios del cáncer para investigar la presencia de genoma de virus en células tumorígenas (p. ej. Verrugas, hepatitis). También se usan para detectar virus en recién nacidos. En el caso del VIH, es difícil aislar los virus y los Ac, pueden proceder de la madre, entonces se detecta el ácido nucleico. Las pruebas de detección de ácidos nucleicos se basan en técnicas de hibridación de ác. nucleicos. Estas técnicas se fundamentan en el hecho de que cadenas sencillas de ác. nucleico, que sean complementarias entre sí, tienden a formar un híbrido si se ponen juntas. Esta hibridación puede ser entre hebras: DNA-DNA, RNA-DNA, DNA-RNA. 19 20 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Con estas pruebas se intenta detectar en la muestra la presencia del genoma de un determinado virus (una secuencia), usando unas secuencias de ác. nucleicos conocidos por nosotros, y que sean complementarias con secuencias del genoma del virus. Para realizar esta prueba, en primer lugar hay que generar moléculas de ác. nucleico de cadena sencilla en la muestra, si el genoma que estamos buscando en de cadena doble, es decir, hay que intentar separar las cadenas (si es doble) del virus por un tratamiento especial. Una vez que tenemos las cadenas sencillas, se adiciona la secuencia conocida por nosotros (secuencia sonda), que hibridará con la secuencia del virus, si ésta está presente en la muestra. Para detectar que se ha producido esta hibridación, la secuencia sonda tiene que ir marcada de alguna forma: con un compuesto radioactivo, fluorescente o una enzima (que es lo más frecuente). A continuación, se valora si se ha producido la unión, con un contador de centelleo (radiactividad), o con un contador de fluorescencia o bien añadiendo el sustrato de la enzima y viendo si ha aparecido el producto. Con estas reacciones se puede intentar buscar en la muestra genomas de virus tanto de RNA o DNA, siendo la sonda RNA o DNA. La sensibilidad de estos método aumentan notablemente si el genoma que estamos buscando es ampliado previamente por la aplicación de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa). 20 Universidad de Alcalá de Henares 21 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 3. Virus bacterianos. Características y reproducción. Esquema del tema: 1. Clasificación de los virus bacterianos 2. Multiplicación de los bacteriófagos. A. Ciclo lítico B. Ciclo lisogénico. 1. Clasificación de los virus bacterianos. A los virus bacterianos se les suele llamar bacteriófagos o fagos. Parasitan tanto a bacterias y arqueas. La mayoría de los virus bacterianos tiene DNA como genoma. Este DNA normalmente es de cadena doble (aunque también hay de cadena sencilla). Sólo existe unos pocos virus con RNA que pueden ser tanto de cadena sencilla como doble. La mayoría de los fagos, son virus desnudos (sin envoltura), aunque algunos sí la poseen. Las familias de virus que infectan a bacterias se recogen en el siguiente cuadro: 21 Universidad de Alcalá de Henares 22 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. Multiplicación de los bacteriófagos. Existe gran diversidad de estrategias de multiplicación de los fagos, pero un esquema general podría ser este: 22 23 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Ahora vamos a centrarnos en dos tipos de ciclos de multiplicación, que son los más conocidos: A. CICLO LÍTICO. Tomamos como ejemplo a los virus llamados T par (T2, T4, T6) que pertenecen a la familia Myoviridae, que son virus desnudos, con DNA de cadena doble y parásitos de E. Coli. Muchos virus bacterianos tienen un ciclo de multiplicación al que se denomina lítico porque los virus se multiplican en el interior de la bacteria ay salen de la misma matando o lisando a la célula. A éste tipo de virus con este ciclo, se les denomina virus virulentos. Vamos a tomar como ejemplo al VIRUS T4 como característico del ciclo lítico. Características. - Cabeza. Icosaedro modificado (alargado por una cadena de icosaedros). - Collar. Une la cabeza con la cola. - Cola. Consta de un tubo hueco rodeado de una vaina helicoidal contráctil. - Placa basal. Al final de la cola, con forma hexagonal. - Fibras de la cola. Son fibras largas que salen de la placa. - Ganchos. Fibras cortas que salen de la placa. El genoma del T4 es una molécula de DNA de cadena doble y lineal. Ciclo biológico del virus. El ciclo comienza con la fijación o adsorción del virus a la pared bacteriana. A continuación ocurre la penetración del genoma vírico al interior de la bacteria. No entra en virus, sólo el genoma. Para que se produzca esta entrada, el virus se apoya mediante las fibras de la cola en la superficie de la bacteria. A continuación la placa basal contacta con pared de la bacteria y la vaina de la cola se contrae y el tubo central se inyecta a través de la pared. Por el interior del tubo hueco, el ác. nucleico del virus entra en la bacteria. Entonces el genoma del virus comienza a usar la maquinaria celular para la síntesis de sus componentes. En primer lugar se suelen sintetizar enzimas víricas que participarán en la replicación del ác. nucleico. Luego se produce esta replicación y posteriormente se formarán proteínas que pertenecen a estructuras del virus y luego proteínas que intervienen en la liberación del virus de la célula. A continuación, tiene lugar el ensamblaje de los diferente compuestos de los virus (maduración, proceso muy complejo). Por último, se produce la liberación de los virus al romperse la bacteria hospedadora. En esta rotura interviene una enzima producida por el virus llamada lisozima T 4. 23 24 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia B. CICLO LISOGÉNICO. Tomamos como ejemplo al FAGO , que pertenece a la familia Siphoviridae. Son virus desnudos, con DNA de cadena doble y parásitos de E. Coli. Estos virus se denominan bacteriófagos atemperados. Existen virus que, aunque también son capaces de multiplicarse dentro de las bacterias y matarlas, pueden establecer otro tipo de relación con su hospedador, que se denomina lisogenia. En este tipo de relación, una vez que ha entrado en la bacteria el genoma del virus, en el caso de que se produzca lisogenia, no se forman nuevos virus, sino que el genoma del virus se duplica dentro de la bacteria en sincronía con el cromosoma bacteriano y va pasando este genoma de una generación de bacterias a la siguiente. En este tipo de virus, el genoma del virus suele integrarse dentro del genoma de la bacteria, como en el caso del fago , aunque como ocurre con el fago P1, el genoma queda libre. Características. Como ejemplo del ciclo lisogénico estudiaremos el fago , que pertenece a la familia Siphoviridae, que tiene una cabeza icosaédrica y una cola que es muy sencilla (tubo hueco) y a veces una o varias fibras rudimentarias (según la cepa). Su genoma es una molécula de DNA doble, pero con la particularidad de que en los dos extremos del DNA sobresale un segmento de cadena sencilla. Estos segmentos se denominan extremos cohesivos, porque son complementarios entre sí, y al unirse forman una doble cadena circular. Ciclo biológico del virus. En cuanto al ciclo en sí, el virus se une a la célula e inyecta su genoma. Puede tener lugar el ciclo lítico con producción de nuevos virus, pero lo más normal es que tenga lugar el ciclo lisogénico. El que se dé uno y otro, depende de diferentes factores ambientales, y está regulado por diferentes proteínas. El DNA de virus, al entrar en la célula se vuelve circular. En la ruta lisogénica, éste DNA se integra en el genoma bacteriano por entrecruzamiento, linealizándose nuevamente. Entonces, el genoma del virus se va dividiendo al hacerlo el cromosoma bacteriano, pasando de una generación de bacterias a la siguiente. En algunos casos se puede pasar del ciclo lisogénico al lítico, mediante un proceso de inducción. El genoma vírico se separa de la bacteria y se forman proteínas y 24 25 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia genomas víricos (ciclo lítico). Los virus capaces de establecer una relación de lisogenia con las células hospedadores, se denominan fagos atemperados, y se denomina profago o provirus al genoma del virus atemperado que está en el interior de la bacteria en estado latente (es decir, cuando no tiene lugar la multiplicación del virus). Las bacterias lisogénicas son aquellas que tienen en su interior profagos. Hay virus lisogénicos que modifican las características fenotípicas de las bacterias que infectan. Este fenómeno se llama conversión fágica, destacando el que sufre la bacteria Corynebacterium diphteriae, infectada por el fago . Esta bacteria produce la toxina diftérica responsable de su patogenicidad, que es codificada por el virus, no por la bacteria. 25 Universidad de Alcalá de Henares 26 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Tema 5. Virus que infectan animales: Generalidades. Esquema del tema: 1. 1. Clasificación de los virus animales. 2. Multiplicación de los virus animales. 3. Consecuencias de las infecciones víricas en animales: Patogenia de las infecciones víricas Clasificación de los virus animales. El nivel fundamental de clasificación de los virus animales es el de Familia, clasificándose en diferentes familias considerando diferentes características como: el tipo de genoma, la presencia o no de envoltura, el tipo de cápside y la enfermedad que producen. 26 Universidad de Alcalá de Henares 27 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. Multiplicación de los virus animales. Cada virus animal puede multiplicarse sólo en determinadas células. Se denominan células susceptibles a aquellas en las que tiene lugar la multiplicación de los virus, con formación de nuevos viriones; y células no susceptibles son aquellas en las que no tiene lugar la formación de nuevos viriones. Dentro de las células no susceptibles, se diferencian 2 casos: - Células en las que no se llega a expresar ninguna proteína del virus, lo cual se debe a que se bloquean etapas tempranas de la infección del virus, bien la unión o penetración del virus en la célula. - Células en las que se expresan algunos genes víricos, con la producción de algunas proteínas del virus. Algunos virus productores de cáncer producen tumores en células en los que se expresan sólo algunos genes víricos. En cuanto al ciclo de multiplicación en células susceptibles, se dividen en varias etapas: 1. Unión o adsorción del virus a la célula. El virus se une a moléculas receptoras específicas de la membrana plasmática de la célula hospedadora, que suelen ser glucoproteínas, aunque también glucolípidos, fosfolípidos, ... Un determinado virus sólo puede unirse a células que tengan receptores para él, y la presencia de estos receptores depende la especie animal, el tejido y también del estado fisiológico de la célula. Este hecho explica por qué existen preferencias de los diferentes virus para infectar diferentes partes del organismo (la gripe, p. ej. afecta al tracto respiratorio, ...) Las estructuras del virus que se unen a estos receptores celulares varía: - En virus desnudos, son proteínas de la cápside, y en ocasiones son proyecciones que sobresalen de la misma, como ocurre con los Adenovirus. - En virus con envoltura, las glicoproteínas de ésta son las encargadas de la unión a la célula hospedadora. - En virus con espículas, serán éstas las que se unen a la célula. 2. Penetración y pérdida de las cubiertas víricas. Existen dos mecanismos fundamentales de entrada del virus a la célula hospedadora: - En algunos virus con envoltura, tiene lugar la fusión de ésta con la membrana celular, entonces, la nucleocápside del virus queda dentro del citoplasma celular, liberándose finalmente el genoma de esa nucleocápside. 27 28 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia - En el resto de virus con envoltura, y en todos los virus desnudos tiene lugar un mecanismo de endocitosis, en el que la membrana plasmática de la célula experimenta una invaginación que engloba a los virus, los cuales quedan dentro del citoplasma celular, dentro de una vesícula endocítica. Esta vesícula se fusiona con lisosomas de la célula hospedadora que vierten sus enzimas a la vesícula, las cuales favorecen la eliminación y degradación de las cubiertas de los virus. Los virus pueden salir del lisosoma de dos formas: a. Al romperse la vesícula, el virus se libera con las cubiertas parcialmente degradadas, liberándose finalmente el genoma al citoplasma. b. En algunos virus con envoltura, ésta se fusiona con la vesícula y, entonces, la cápside queda ya en el citoplasma. La nucleocápside también está parcialmente degradada. Permite la liberación del genoma vírico al citoplasma. 3. Síntesis de componentes virales (ácidos nucleicos y proteínas). A. Virus DNA. Una vez que el genoma del virus queda libre en el interior de la célula hospedadora, el virus se apodera de la maquinaria de la célula hospedadora para sintetizar componentes de nuevos virus. Este proceso de síntesis es diferente en virus RNA y DNA. En virus DNA, a partir del genoma se tiene que formar: - Por un lado ARNm por el proceso de transcripción, a partir de los cuales se formarían proteínas por el proceso de traducción. - Por otro lado, a partir del genoma, se tiene que formar nuevos genomas de DNA por el proceso de replicación. 28 29 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia En el virus con DNA, el proceso de transcripción tiene lugar en el núcleo de la célula hospedadora, excepto en unos virus que son los Poxvirus (p. ej. virus de la viruela). Además, el proceso de transcripción es un proceso ordenado: 1. Se forman unos RNAm tempranos a partir del DNA. 2. Se forman RNAm tardíos. Al menos, para la síntesis de los RNAm se necesita la RNApol de la célula, que se encuentra en el núcleo, por lo que se produce todo el proceso en el núcleo. La traducción tiene lugar en el citoplasma de la célula hospedadora, que es donde se encuentran los ribosomas. Los RNAm salen al citoplasma de la célula, se unen a ribosomas y se forman proteínas. Existen proteínas tempranas y proteínas tardías. Éstas proteínas vuelven al núcleo (excepto en Poxvirus). Las proteínas tempranas, fundamentalmente participan en la replicación del genoma mientras que las tardías son fundamentalmente estructurales, que sirven para estructuras de nuevos virus. La replicación del genoma en virus DNA se producen en el núcleo de la célula hospedadora, excepto en Poxvirus., En virus más sencillo, la replicación es llevada a cabo por enzimas DNA pol de la célula hospedadora. En virus más complejos el proceso es llevado a cabo por enzimas (DNApol) víricas. El proceso de replicación varía según el tipo de virus. En algunos casos es una replicación normal, pero en otros casos es peculiar. P. ej.: en Herpesvirus, a partir del genoma (que es lineal) se forma una molécula circular antes de la formación de genomas nuevos que son lineales. En Poxvirus, a partir del genoma se forman largas moléculas llamadas concatámeros, que luego se fragmentan para dar lugar a nuevos genomas. Otro ejemplo es el virus de la Hepatitis B, en que a partir del genoma (que es circular), se forma RNA lineal, para luego volver a generar DNA circulares. Los virus DNA se ensamblan en el núcleo celular, excepto los Poxvirus que lo hacen en el citoplasma. 29 30 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia B. Virus RNA. En estos virus el genoma tiene información para que se formen nuevos virus. A partir de este genoma de virus RNA se tienen que formar proteínas y nuevos genomas para formar nuevos virus. En estos virus RNA, en algunos casos, el genoma del virus puede actuar directamente como mensajero para los sistemas de proteínas, mientras que en otros virus, a partir del genoma se tienen que formar RNAm para formar proteínas. Entonces se clasifican a los virus RNA en varios grupos, según la naturaleza del genoma (de RNA) y su relación con el RNAm. En esta clasificación se diferencian las 7 clases de virus RNA que existen: - Clase I y II. Son virus de polaridad positiva (aquellos en los que el genoma tiene la misma polaridad que los RNAm). Entonces en estos virus, cuando el genoma está en la célula, actúa directamente como RNAm. En estos virus el genoma es infeccioso por sí sólo, por lo que no necesita entrar en la célula acompañado de una RNApol. En virus de la Clase I (p. ej. Picornavirus), todo el genoma actúa directamente como mensajeros, se une a los ribosomas y se forma una proteína grande a la que se denomina poliproteína, que luego se rompe para dar lugar a fragmentos más pequeños. En virus de la Clase II (p. ej. Coronavirus), el genoma entra en la célula y actúa como mensajero, pero sólo se lee una parte del genoma, no todo. A partir de esa parte del genoma se forma una RNApol. Esta RNApol genera cadenas complementarias (negativas) a partir del cual se forman los mensajeros. - Clase III y IV. Son virus de cadena negativa y entonces el genoma tiene una secuancia de bases complementarias con los RNAm. Entonces el genoma tiene que servir de molde para la síntesis de genomas complementarios. Entonces el genoma no es infeccioso por sí sólo y necesita entrar en la célula acompañado de una enzima RNApol. Los virus de la Clase III (p. ej. Paramixovirus), el genoma es sólo una cadena de RNA de cadena sencilla, a partir de la cual, mediante la RNApol que lo acompaña, se forman diferentes mensajeros a partir de los cuales se pueden formar proteínas. Los virus de la Clase IV (p. ej. Ortomixovirus) tienen el genoma formado por varias moléculas de RNA diferentes de cadena sencilla. A part lir de cada molécula del genoma, mediante la RNApol que acompaña al genoma, se forma un RNAm. - Clase V. Los virus de esta clase son un poco particulares porque se les considera, tradicionalmente, de cadena negativa, y necesitan entrar en la célula acompañados de una RNApol. Son particulares porque en realidad parte del genoma es de polaridad positiva y parte negativa. Aunque parte del genoma es de polaridad 30 31 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia positiva, nunca funciona directamente como RNAm. Se dice que tienen un genoma de polaridad ambisentido (p. ej. Arenavirus). - Clase VI. Son virus de cadena doble de RAN (p. ej. Reovirus). En este caso, el genoma está formado por varias cadenas de RNA de cadena doble. Este genoma no es infecciosos por sí sólo y necesita entrar en la célula acompañado de una RNA pol. En estos virus, a partir de cada fragmento del genoma (que son diferentes entre sí), se forma en general, una molécula de RNAm a partir de la cual se formará una proteína (una a partir de cada molécula). - Clase VII. En estos virus (p. ej. Retrovirus) el genoma está formado por dos moléculas de RNA de cadena sencilla similares. Entonces son virus diploides. Cuando el DNA entra en la célula, a partir del genoma se forma DNA mediante la enzima transcriptasa inversa, que es una DNApol dependiente de DNA (sintetiza DNA tomando como molde RNA). Este DNA se integra en el genoma de la célula hospedadora y servirá de molde para la síntesis de RNAm. El proceso de replicación del genoma de virus RNA depende del tipo de virus (cadena sencilla, doble y en retrovirus es diferente). En virus de cadena sencilla (Clases I y II), a partir del genoma se sintetiza una cadena complementaria que sirve de molde para la síntesis de una cadena complementaria de igual tamaño, que a su vez sirve de molde para nuevos genomas. Para virus de cadena doble (Clase VI), una de las dos cadenas de la cadena doble sirve de molde para la síntesis de una cadena sencilla complementaria, a la vez esta cadena sencilla sirve de molde para la síntesis de otra cadena sencilla complementaria que queda unida, formando la cadena doble. Es un replicación conservativa porque los nuevos genomas no contienen ninguna de las dos cadenas originales. Para retrovirus, el genoma está formado por dos cadenas sencillas de RNA. Entonces, a partir del RNA, cada cadena sirve de molde para la síntesis de una cadena doble de DNA (por la transcriptasa inversa) que se inserta en genoma de hospedador y sirve de molde para síntesis de nuevos genomas de RNA 4. Ensamblaje y liberación de los nuevos virus. La formación de nuevos virus es diferente en virus desnudos y en virus con envoltura. En virus desnudos, por un lado se asocian las proteínas para formar la cápside. En éstas proteínas se inserta el genoma formándose ya un nuevo virus. En virus desnudos, los virus se suelen acumular en el interior de la célula y se suelen liberar de la célula cuando ésta se rompe. En virus con envoltura, por un lado se asocian las proteínas de la cápside con el genoma para formar la nucleocápside. Por otro lado, las proteínas que van a formar parte de la envoltura se dirigen a 31 Universidad de Alcalá de Henares 32 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia una membrana de la célula, que puede ser la plasmática, la de una vesícula o membrana nuclear. Esta proteína desplaza a las de la célula hospedadora. Los lípidos son de la propia célula, entonces la nucleocápside se dirige a esa zona de la membrana y se forma una yema que rodea a la nucleocápside y de ésta forma queda constituida la envoltura alrededor de la nucleocápside. En el caso de que la yema se forme en la membrana plasmática de la célula, al formarse la envoltura los virus ya quedan en el exterior de la célula. Si la yema se forma en la membrana de una vesícula (p. ej. vesícula del aparato de Golgi, que es lo más normal), entonces al formarse la envoltura, el virus queda en el interior de la vesícula, entonces ésta vesícula emigra hacia la superficie de la célula, se fusiona con la membrana plasmática de la célula y de ésta forma el virus sale hacia el exterior (proceso de exocitosis). Si la yema se forma en la membrana nuclear, lo hace en la membrana interna nuclear. Al formarse la envoltura, el virus se queda entre las dos membranas (entre la interior y exterior) del núcleo y esta zona está en continuación con el retículo endoplásmico. Entonces el virus se libera de la célula a través del retículo por la ruta de secreción asociada (retícula, ap. de Golgi, vesícula, exterior). 3. Consecuencias de las infecciones víricas en animales: Patogenia de las infecciones víricas. Como consecuencia de la multiplicación de los virus animales en las células, tiene lugar una serie de daños en dichas células que conducen a la producción de enfermedades en el organismo. Los daños que se producen en las células hospedadoras pueden ser: 1. Alteración de la síntesis de macromoléculas celulares. Entonces alteraciones de síntesis de ácidos nucleicos, proteínas, produciéndose entonces la muerte celular. 2. Alteraciones en la membrana plasmática de las células. Sobre todo ocurre con virus en los que la envoltura se forma en la membrana plasmática. Al incorporarse proteínas víricas en dicha membrana, el sistema inmune de la célula ataca a las células infectadas. 3. Rotura de lisosomas. Entonces vierten sus enzimas al citoplasma celular y se dañan las células. 4. Acúmulo de proteínas víricas. Puede ser tóxico para las células. 5. Acúmulo excesivo de virus en el interior de la célula, que se estén formando o ya formados. Entonces se impide el desarrollo normal de las funciones celulares (incluso pueden formar cristales). 6. Transformación de células en células cancerígenas. Existen virus que producen cáncer. Entonces se producen unas infecciones y daños en el hospedador, debido a los daños en la célula hospedadora. 32 33 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Los virus pueden causar en los hospedadores diferentes tipos de infecciones que se suelen clasificar en: Infecciones agudas, crónicas o latentes. - Infecciones agudas. Así, los virus pueden causar infecciones que tienen una duración relativamente breve yen la que los virus terminan eliminándose del organismo. Estas infecciones se denominan agudas independientemente de que tengan sintomatología clínica o no. - En otro tipo de infecciones, los virus persisten en el organismo durante mucho tiempo, incluso durante toda la vida. Estas infecciones pueden ser de dos tipos: Crónicas. Los virus que están en el organismo se multiplican, aunque a una velocidad muy lenta (p. ej. infecciones crónicas por virus de la hepatitis B). Latentes. Los virus detienen su multiplicación y éstos permanece inactivos en el organismo. En este período no se observan síntomas y tampoco se suelen detectar virus (están escondidos). Estos virus latentes, en determinadas ocasiones, pueden comenzar de nuevo a multiplicarse (p. ej. virus de la varicela-Herpes zoster, cuando el virus infecta al organismo produce la varicela, pero el virus permanece en el organismo durante mucho tiempo). 33 Universidad de Alcalá de Henares 34 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 6. Virus animales con DNA, desnudos. Esquema del tema: A. Familia Adenoviridae. B. Familia Parvoviridae. C. Familia Papovaviridae. A. FAMILIA ADENOVIRIDAE. 1. Características. Estos virus tienen un tamaño de 100 nm. aproximadamente. Son virus desnudos con una cápside icosaédrica de cuyos vértices salen unas fibras o proyecciones. El genoma es una molécula de DNA doble y lineal, que está rodeado por unas proteínas. Al genoma y a las proteínas que lo rodean, se le denomina CORE. 2. Multiplicación. Los virus se unen a la célula mediante las fibras. Entran en la célula mediante endocitosis (en vesículas endocíticas). Estas vesículas endocíticas se rompen, liberándose los virus al citoplasma de la célula, con las cubiertas parcialmente degradadas. El genoma del virus penetra en el núcleo de la célula donde tiene lugar la multiplicación. A partir del genoma se produce en primer lugar unos RNAm tempranos que salen al citoplasma, se unen a los ribosomas formándose proteínas tempranas que fundamentalmente intervienen en la replicación del genoma (proceso llevado a cabo por una RNApol viral. Posteriormente se sintetizan unos RNAm tardíos que en el citoplasma servirán de molde para la síntesis de proteínas tardías. Estas proteínas tardías son sobre todo proteínas estructurales. Entonces se produce el ensamblaje o maduración de los nuevos virus, que salen de la célula cuando ésta se rompe. En ocasiones, en el núcleo entra el core entero. 34 Universidad de Alcalá de Henares 35 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 3. Patogénesis. Estos virus producen fundamentalmente enfermedades respiratorias y oculares. Así, estos virus son causantes de una enfermedad respiratoria aguda que es parecida a la gripe, pero más leve, que se caracteriza por fiebre (más baja que en la gripe), faringitis y tos. Suele causar epidemias en cuarteles del ejército más frecuentemente que en población civil (aunque también se da), por lo que a esta enfermedad se le llama enfermedad respiratoria aguda de los reclutas. Además, estos virus, también causan conjuntivitis y en otro casos gastroenteritis. La forma de controlar a estos virus no es mediante compuestos químicos, sino que existen unas vacunas para la enfermedad respiratoria. La vacunación frente a virus consiste en la administración al organismo de Ag víricos para que el sistema inmune genere una respuesta específica frente a esos Ag. Posteriormente, cuando el organismo entre de nuevo en contacto con el virus, el sistema inmune responderá rápidamente y de forma más intensa para controlar la infección. Las vacunas frente a virus pueden ser de tres tipos, formadas por: - Virus vivos atenuados, que infectan al organismo, se multiplican, pero no se produce enfermedad. - Virus muertos (virus inactivados). - Componentes de las partículas víricas. En el caso de adenovirus existen vacunas de virus vivos y virus muertos. Estas vacunas no se usan mucho. B. FAMILIA PARVOVIRIDAE. 1. Características. Son unos virus muy pequeños (unos 25 nm), de hecho, el sufijo parvo- significa pequeño. Son virus desnudos con cápside icosaédrica y con el genoma compuesto por una molécula de DNA sencilla (monocatenario) y lineal. 2. Multiplicación. 35 Universidad de Alcalá de Henares 36 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Existen dos tipos de Parvovirus. - Unos llamados Parvovirus adenoasociados (o adenodependientes), ya que sólo se pueden multiplicar en células que están infectadas simultáneamente con adenovirus (necesitan de algunas enzimas que sintetizan los adenovirus para multiplicarse). - Otros llamados Parvovirus autónomos, que son capaces de multiplicarse de forma independiente en las células. Los virus entran en la célula por endocitosis, se multiplican en el núcleo de la célula usando una DNApol celular, saliendo de la célula cuando ésta se rompe. 3. Patogénesis. Respecto a los Parvovirus adenoasociados, se desconoce que provoquen algún efecto patógeno (producen infección, pero no se sabe si enfermedad clínica). Los Parvovirus autónomos se asocian con diferentes enfermedades: - Infección inespecífica con síntomas leves (fiebre, molestias, dolor de cabeza, ...). - Enfermedades más graves, p. ej. afectación de las articulaciones. - También pueden producir anemias. - También pueden producir eritema infeccioso, que se caracteriza por la aparición de un sarpullido en la piel. C. FAMILIA PAPOVAVIRIDAE. 1. Características. Tamaño de unos 50 nm. Son desnudos, cápside icosaédrica y el genoma está compuesto por una molécula de DNA de cadena doble y circular. 2. Multiplicación. Los virus penetran por endocitosis en la célula, se multiplican en el núcleo de la célula usando una DNApol celular, y se liberan por lisis de la célula. Estos virus pueden producir diferentes tipos de infección en función de las células a las que parasiten: - En células susceptibles se multiplican los virus, produciéndose nuevos viriones. - En células no susceptibles (normalmente células de otra especia animal diferente a la habitual) o incluso en células de la misma especia a la habitual, pero en otro estado fisiológico diferente al normal, sólo se expresan los genes tempranos del virus (no se generan nuevos virus). Entonces son virus generadores de tumores. Estos virus se usan mucho en investigación para el estudio del cáncer. 3. Patogénesis. 36 37 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Existen dos tipos de Papovavirus: - VIRUS DEL POLIOMA. Son virus productores de múltiples tumores, aunque habitualmente los producen en especies que normalmente no son parasitadas por estos virus. Se usan mucho para el estudio del cáncer. P. ej. virus del polioma del ratón (infectan al ratón y producen tumores en otros roedores como hamster, ratas, ...), SV40 (Virus de Simio 40, que se aisló en una especie de mono en el cual no produce tumores, pero sí los produce en otras especies de mono o ratones), polioma humano (en el hombre, normalmente no son patógenos ni cancerígenos, produciendo enfermedades subclínicas. Pero en individuos con sistema inmune alterado, pueden ocasionar una degeneración progresiva neurológica (del sistema nervioso) que es mortal). - VIRUS DEL PAPILOMA. Son los causantes de las verrugas comunes. Las verrugas son unos pequeños tumores benignos de la piel que se propagan de una persona a otra por contacto, y dentro de una persona se pueden autopropagar por inoculación (rascarse). Estos virus también causan una serie de verrugas en zona de genitales y ano (más rosadas) que se denominan condiloma acuminado (que se transmite de diferentes formas, entre ellas el contacto sexual). Se ha asociado con cáncer de cuello de útero, de pene o de ano. Estos virus también pueden causar una enfermedad llamada papiloma faringea, porque aparecen en la laringe unas verrugas que pueden diseminarse por el tracto respiratorio, no siendo grave, pero sí molesta. Las verrugas se pueden destruir por métodos físicos, como N2 liquido, láser, métodos de desecación, ... También existen compuestos químicos antiverrugas, que no son antivíricos estrictamente, no son activos frente a virus, sólo intentan destruir la verruga, por vía tópica. No se debe aplicar sobre la piel sana. Algunos de estos compuestos tienen ácidos en su composición, como ác. láctico o salicílico. También otros compuestos se basan en un compuesto llamado podofilotoxina, que es un compuesto antimitótico, pero también usado para verrugas. También se puede usar el interferón, que son unas proteínas producidas por algunas células del organismo y que actualmente se producen por técnicas de Ingeniería Genética en elevadas cantidades para su uso terapéutico. Estas proteínas tienen diferentes propiedades, teniendo algunas, actividad antivírica. Existen diferentes interferones, aplicándose para virus interferón alfa y en ocasiones el beta. El interferón se aplica en concreto, en el condiloma acuminado, inyectándose en la piel bajo las verrugas, aunque no es un tratamiento frecuente, porque es caro y no siempre efectivo. También se puede emplear interferón para Papilomatosis faringea, inyectando vía sistémica el interferón, pudiendo volver a aparecer la infección. Lección 7. Virus animales DNA, con envoltura. 37 Universidad de Alcalá de Henares 38 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia FAMILIA HERPESVIRIDAE. 1. Características. En estos virus, el genoma es una molécula de DNA de cadena doble y lineal. El genoma está enrollado alrededor de una estructura formada por proteínas (como un hilo alrededor de un carrete). La cápside es icosaédrica y una envoltura con pequeñas espículas en la superficie. Entre la cápside y la envoltura se sitúa una zona amorfa que contiene proteínas y que se denomina tegumento. Estos virus miden unos 200 nm. 2. Multiplicación. Los virus se unen a la célula mediante las espículas y se produce la función de la envoltura del virus con la membrana plasmática de la célula. Entonces, la nucleocápside queda en el citoplasma, se libera el genoma, que pasa al núcleo. En el núcleo se sintetizan unos RNAm tempranos. Existen dos tipos de RNAm tempranos (se producen dos oleadas): - Tempranos inmediatos o . - Tempranos retrasados o . Estos RNAm salen del núcleo al citoplasma formando proteínas y que vuelven al núcleo y se produce la replicación del genoma en el núcleo. Posteriormente se producen RNAm tardíos o , que en el citoplasma forma proteínas tardías. Éstas son proteínas estructurales, que van a formar parte de los nuevos virus. Estas proteínas vuelven al núcleo, formándose, por un lado la nucleocápside, y por otro, las proteínas de la envoltura se forman en la membrana interna del núcleo por el retículo endoplásmico por la vía secreción. 3. Patogénesis. 38 Universidad de Alcalá de Henares 39 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Es esta familia se incluyen más de 80 virus y de ellas 8 afectan al hombre. Se denominan virus herpes humano (HHV) del 1 al 8: - - Virus HHV 1 y 2. Son los virus del - Virus HHV 6. herpes simple. - Virus HHV 7. Virus HHV 3. Virus de la varicela- - Virus HHV 8. Herpes zóster. - Virus HHV 4. Virus Epstein- Barr. - Virus HHV 5. Citomegalovirus. Todos los HHV tienen la característica de que producen infecciones latentes y recurrentes. Esto significa que en estos virus, una vez que el virus ha infectado por primera vez el organismo, después de la infección inicial, el virus permanece latente en el organismo aparentemente sin multiplicarse, durante toda la vida. En determinados momentos el virus comienza a multiplicarse de nuevo, produciendo una nueva infección. A. Virus del Herpes simple. El HHV 1 produce herpes oral y ocular. El herpes oral se manifiesta por vesículas en la zona oral de la boca aunque también puede aparecer en los orificios nasales. El herpes ocular produce conjuntivitis y también puede afectar a la córnea. Se transmite fundamentalmente por contacto directo en personas y también a través de objetos (fomites: objetos que son capaces de transmitir virus, como vasos, utensilios de comida, ...). El HHV 2 produce lesiones en los genitales, apareciendo unas vesículas en genitales y/o en el ano. Se transmite por contacto sexual, aunque a veces existen intercambios entre HHV 1 y 2. Éste se puede transmitir de madre a hijo durante el parto, causando el herpes congénito o neonatal que puede ser muy peligroso para el niño, provocando afectaciones del sistema nervioso, ceguera, incluso puede ser mortal, por lo que se recomienda la cesárea. Los herpes simples producen enfermedades latentes. Entonces una vez que pasa la infección inicial, los virus emigran a través de los nervios sensitivos hacia los ganglios nerviosos próximos, permaneciendo allí latentes. En un determinado momento pueden volver a multiplicarse, estando inducidos por diferentes factores, p. ej., factores ambientales (como frío, calor, exposición excesiva al sol), factores hormonales (menstruación), estrés, fiebre, inmunodepresión, etc. Entonces, los virus se multiplican, migran por los nervios y vuelven a la piel, donde vuelven a aparecer ampollas (llamadas calenturas cuando están en los labios). En los ojos, las recurrencias pueden ser peligrosas porque pueden ocasionar cegueras. Estos virus pueden presentar complicaciones más severas en individuos con inmunosupresión, que van a ser sometidos a transplantes, enfermos del sistema inmune, por lo que en estos casos la enfermedad está más diseminada. B. Virus de la Varicela-Herpes zóster. 39 Universidad de Alcalá de Henares 40 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia El virus causante de estas enfermedades es el mismo, el HHV 3. Cuando el virus infecta por primera vez el organismo, suele producir la VARICELA, que es más típica de niños. En esta enfermedad los virus se contraen, sobre todo por vía respiratoria, aunque también pueden entrar por la mucosa del ojo. El virus se multiplica sobre todo en el tracto respiratorio superior y luego en los ganglios linfáticos próximos, pasando luego a sangre y entonces se extiende a diferentes órganos del cuerpo (viremia), como el hígado o el bazo. También se extienden en la piel, produciendo unas vesículas que aparecen primero en tronco y cabeza y luego en extremidades. Las costras desaparecen al cabo de unos 10 días, remitiendo la enfermedad. En ocasiones existen complicaciones en niños, pudiendo verse afectados el hígado, el corazón y el sistema nervioso, produciéndose incluso meningitis. La enfermedad es más grave en adultos, siendo especialmente grave en inmunodeprimidos, donde se pueden afectar órganos internos como hígado, pulmón y sistema nervioso central. Una vez que ha pasado la varicela, los virus emigran a través de los nervios sensitivos hacia ganglios nerviosos de la médula espinal, donde permanecen latentes. Por diferentes motivos (inmunodepresión, estrés,...) pueden comenzar a multiplicarse de nuevo, emigrando desde los ganglios hacia la piel, de nuevo, produciéndose la enfermedad llamada HERPES ZÓSTER. En este caso aparece dolor en zona de vesículas (en herpes simple no aparece dolor), teniendo, las vesículas, una distribución unilateral en el cuerpo (en un lado determinado del cuerpo). El herpes zoster puede cursar con fiebre o molestias, siendo peligroso en individuos con cáncer o inmunodeprimidos, en los que se pueden afectar diferentes órganos, siendo muy frecuente en individuos con SIDA, que aparezca retinitis. Para el control de la varicela usamos una vacuna, la cual está formada por virus vivos, pero no se suele aplicar porque parece que la inmunidad proporcionada por ésta, no dura toda la vida, prefiriendo pasarla de niños que no de adultos. También se puede aplicar la inmunización pasiva, la cual consiste en aplicar a un individuo Ig (Ac) obtenidos a partir de la sangre de otras personas. Estas Ig no las produce la propia persona, por lo que se llama entonces inmunización pasiva, a diferencia de la vacunación, en la que el individuo fabrica Ac ante un Ag. Ésta inmunización se utiliza en el caso de que una persona haya entrado en contacto con un virus, para que ésta no desarrolle la enfermedad o para atenuar la enfermedad. En la varicela, se usa para prevenir o atenuarla. También usamos esto en niños inmunodeprimidos. C. Virus de Epstein- Burr. 40 Universidad de Alcalá de Henares 41 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Produce una enfermedad llamada MONONUCLEOSIS INFECCIOSA, transmitida por vía oral (necesita un inóculo grande: beso, comiendo, etc). Se contrae entre los 15-25 años. Se multiplica en epitelio de boca y faringe, pasa a ganglio linfático e infecta a linfocitos B, produciéndose linfocitos B anormales. Entonces existen unas proliferaciones, pero que no son tumores. La enfermedad se manifiesta con fiebre, dolor de cabeza y garganta, cansancio, inflamación de ganglios linfáticos. El problema surge en inmunodeprimidos. Asociado con la producción de varios tipos de tumores. Uno es el llamada LINFOMA DE BURKITT, que consiste en la proliferación incontrolada de linfocitos B y se da sobre todo en África. Se piensa que el tumor está relacionado con la enfermedad del paludismo. Tiene también incidencia en personas inmunodeprimidas. También es causante de cáncer nasofaríngeo, que predomina en China. D. Citomegalovirus. Muy extendido. Se contrae por vía oral, sanguínea, sexual. En individuos normales causa una infección leve, con fiebre baja, etc. El virus permanece toda la vida en el individuo. El problema surge en la mujer embarazada y en personas inmunodeprimidas. Por lo tanto durante el embarazo los virus pasan al feto, el cual puede que no resulte muy afectado, pero en muchos casos puede producir la enfermedad de la glándula salivar del recién nacido. Los virus se extienden por diversos sitios (cerebro, hígado, pulmones, ojos, oídos) produciendo graves secuelas, incluso la muerte. En personas inmunodeprimidas la virulencia es extraordinaria pudiendo afectar a diferentes órganos y producir la muerte. E. HHV 6. Causante de dos enfermedades. Una es parecida a mononucleosis pero es más leve, y otra es el EXANTEMA SÚBITO. F. HHV 7. Parece que produce enfermedades parecidas la HHV 6. G. HHV 8. Es el menos conocido pero parece el causante de SARCOMA DE KAPOSI, que es un cáncer que afecta a células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos linfáticos. 4. Quimioterapia antivírica. Compuestos químicos usados para el tratamiento de enfermedades producidas por HHV. El problema es encontrar compuestos selectivos o otros que inhiben a los virus sin dañar a las células, lo cual se ha conseguido. Actúan frente a DNApol del virus impidiendo la síntesis de DNA viral. La mayoría son análogos de nucleósidos. Unos son empleados para HHV simple y otros para citomegalovirus. P. ej. Vibracina no se utiliza actualmente porque es tóxico. El más utilizado es el Aciclovir, usado tanto por vía tópica, oral, etc. También se utiliza el Valaciclovir, que se transforma en Aciclovir. También se usa el Penciclovir, aplicado de forma tópica y orla. La Inoxiridina y Trifuridina, que aunque se suelen aplicar solo al Herpes zoster, 41 Universidad de Alcalá de Henares 42 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia en la varicela no se suele tratar, excepto en personas inmunodeprimidas y en personas donde la varicela sea grave, aplicando entonces Aciclovir. Dos compuestos efectivos frente a citomegalovirus son Ganciclovir y Cidofovir, que son tóxicos pero hay ocasiones en las que es necesario utilizarlos. Hay un compuesto que no es análogo de nucleósidos, que es el Foscarnet, el cual es tóxico pero se usa en personas inmunodeprimidas. La mononucleosis infecciosa no se trata con compuestos de este tipo. FAMILIA POXVIRIDAE. 1. Características. Son virus de gran tamaño (400 nm) que se pueden observar al microscopio óptico. Son muy complejos. El genoma es una hélice de DNA de cadena doble y lineal, rodeado por dos membranas que contienen lípidos y proteínas. El conjunto de genoma y membrana recibe el nombre de nucleoide. A ambos lados de nucleoide hay unos cuerpos formados por proteína llamados cuerpos laterales cuya función no se conoce todavía. El virus tiene una cubierta donde se observan unas astas y filamentos. En su interior el virus contiene la enzima RNApol permite que el virus no se tenga que multiplicar en el interior del núcleo. 2. Ciclo de multiplicación de Poxvirus. Los virus entran en la célula por endocitosis; se comienza a liberar dentro de las vesículas el genoma de sus cubiertas, sale el virus de las vesículas, y cuando no se ha terminado de liberar el genoma, se comienzan a sintetizar unos RNAm tempranos inmediatos (o precoces) y unas proteínas decapsidantes que favorece que el genoma del virus termine de perder sus cubiertas. A continuación se sintetizan otros RNAm que se llaman tempranos (o precoces) diferidos, a partir de los cuales se sintetizan enzimas que normalmente participan en la replicación del genoma. Después se producen unos RNA tardíos y proteínas tardías que son fundamentalmente estructurales, que participan en la formación de nuevos virus produciéndose el 42 Universidad de Alcalá de Henares 43 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia ensamblaje, que en estos virus es muy complejo. Los virus entonces se multiplican totalmente en el citoplasma de células y se liberan de la misma a través de vesículas del Golgi y cuando la célula se rompe. 3. Patogénesis. Los Poxvirus son causantes de la viruela humana, pero también de otras enfermedades como la viruela de mono, viruela vacuna, paravacuna y molusco contagioso. A. Viruela Humana. Es una enfermedad que ha causado grandes epidemias en la humanidad y era muy temida debido a la elevada mortalidad (un tercio de las personas infectadas) y también por las lesiones desfigurantes que producía en las personas que la habían contraído. En 1980 se consideró que se consiguió erradicar oficialmente. El virus se contrae por inhalación, se multiplica en tracto respiratorio superior, en los ganglios linfáticos y entonces, el virus pasa a la sangre, y mediante viremia, se diseminan a diferentes órganos del cuerpo. El virus también pasa a la piel donde se producen unas pústulas características que producen heridas desfigurantes. El control de la viruela se ha ejercido fundamentalmente por vacunación, que comenzó de forma empírica gracias a un médico inglés, Jenner, quien a finales del s. XVIII observó que las personas que trabajaban con vacas (que tenían una enfermedad, la viruela vacuna), luego no contraían la viruela humana. Entonces comenzó con la práctica de inocular con material procedente de pústulas de vaca que tenían la viruela vacuna. Comprobó que éstas personas así inoculadas (vacunadas) no contraían la enfermedad. Posteriormente, ya conocidos los fundamentos de los experimentos de Jenner, se comprobó que el virus de la viruela de vacas, causa en las personas una enfermedad leve que induce una respuesta inmune frente al virus de la viruela humana también (además de contra el virus de la viruela vacuna). Posteriormente se comenzó a vacunar de forma masiva usando un virus que modernamente se ha comprobado que es diferente al de la viruela de vaca (el que se usa ahora), llamándose Virus vacuna o Virus vaccinia. El origen de éste virus no está muy claro. Se piensa que pudiera ser un mutante del virus de la viruela vacuna o viruela humana (que por error en algún laboratorio hubiera sido sustituido con el virus de la viruela humana), o un virus recombinante entre virus de viruela vacuna y humana. Sin embargo, a pesar de que la enfermedad ha sido oficialmente erradicada, el virus no ha sido destruido, manteniéndose oficialmente en dos laboratorios de alta seguridad en EE.UU y Rusia. Existe un compuesto químico, la Isatina--Tiosemicarbazona, que inhibe la multiplicación del virus y también la síntesis de proteínas tardías. Este compuesto no ejerce su acción cuando la persona tiene viruela, pero sí que evita el desarrollo de enfermedad en personas que han mantenido contacto con el virus. Entonces se puede usar para vacunación de forma que las personas quedan protegidas mientras desarrollaban la inmunidad por la vacuna. 43 44 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia B. Viruela de mono. Enfermedad que afecta a monos en África ecuatorial, pero pueden pasar al hombre, causando un 15 % de muertes, aunque parece que la transmisión entre hombres es baja. C. Viruela vacuna. Enfermedad que afecta a vacas, a las que produce unas lesiones en las ubres a partir de las cuales se puede infectar los hombres., En el hombre producen una enfermedad y unas pústulas en los dedos únicamente (es el virus que usaba Jenner). D. Paravacuna. Es un virus que afecta a la vaca, pero es diferente de la viruela de vaca. El hombre se puede contagiar, produciéndose unas lesiones en manos y brazos. E. Molusco contagioso. Enfermedad que se contagia a través de pequeñas lesiones en la piel, al compartir toallas normalmente (piscinas, duchas, ...). Es una enfermedad rara que se manifiesta con unas lesiones en todo el cuerpo. Desaparece en 1 o 2 meses y no es muy grave. 44 Universidad de Alcalá de Henares 45 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 8. Virus animales RNA con cadena positiva desnudos. Esquema del tema: A. Familia Picornaviridae. Enterovirus, Rinovirus, Hepatovirus, Aftovirus. B. Familia Caliciviridae. C. Familia Astroviridae. Los virus con RNA de cadena positiva son aquellos en los que el genoma (desnudo) sin ninguna proteína es infeccioso. Esto se debe a que el genoma RNA tiene la misma secuencia que el RNAm. Entonces el genoma al entrar en la célula, actúa como mensajero, sintetizándose proteínas del virus y teniendo lugar la infección. FAMILIA PICORNAVIRIDAE. 1. Características. Son virus pequeños de 25 nm de diámetro. Su nombre significa virus (viridae) pequeño (pico) con RNA (rna). Consta de una cápside icosaédrica y de un genoma, que es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad positiva. 2. Multiplicación. Los virus entran en la célula por endocitosis, en vesículas endocíticas. Se libera el genoma del virus y a partir del genoma se tienen que sintetizar proteínas y nuevos genomas. El genoma actúa como RNAm, se lee todo entero por ribosomas, formándose una gran proteína llamada poliproteína que se rompe en otras proteínas individuales. Algunas de estas proteínas son estructurales, mientras que otras son enzimas. Algunas de estas enzimas participan en la replicación del genoma. Concretamente se forma una RNApol. En esta replicación, a partir del genoma, que es de polaridad positiva, se forman cadenas complementarias de polaridad negativa, a partir de las cuales se forman los genomas nuevos de polaridad positiva. Estas cadenas positivas además de ser genomas, también pueden actuar de mensajeros. Se produce luego el ensamblaje de nuevos genomas y de proteínas estructurales formándose los virus que salen de la célula cuando ésta muere y se rompe. Éstos virus se multiplican y ensamblan y sintetizan en citoplasma, ya que todos los virus RNA se multiplican en citoplasma excepto los Ortomyxovirus y retrovirus que lo hacen en el núcleo. 45 Universidad de Alcalá de Henares 46 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 3. Patogénesis. Existen varios generos dentro de esta familia (Picornaviridae): A. Género Enterovirus. Son resistentes a pH ácidos. Entonces resisten al pH del estómago y pueden infectar al hombre por vía digestiva (aunque también por vía respiratoria). En este grupo se incluye: 1. Virus de Poliomelitis (polio) 2. Virus Coxsackkie 3. Virus Echo. B. Género Rinovirus. Son los causantes del resfriado común C. Género Hepatovirus. Se incluyen los virus causantes de la hepatitis A (lección 14). D. Género Aftovirus. Virus causantes de fiebre aftosa A. Enterovirus. A.1. Poliomelitis. Se transmite vía fecal-oral, y se contrae por contacto directo mediante las manos, agua y alimentos contaminados. Se diferencian varias etapas: 1. Fase digestiva. Los virus se multiplican en el tracto digestivo. En muchas ocasiones la infección acaba en esta etapa. 2. Fase linfática. Los vius se multiplican en ganglios linfáticos (pasan del tracto digestivo a ganglios). 3. Viremia. Los virus se diseminan por el organismo y pueden pasan al sistema nervioso comenzando la siguiente etapa. 4. Fase neurológica. Se afecta al SNC (médula y cerebro) pudiendo producir parálisis e incluso la muerte, sobre todo si afecta al bulbo raquídeo. Para controlar esta enfermedad existen vacunas que pueden ser de dos tipos: - Vacunas con virus inactivados (muertos) con formaldehído (formol). Se llama vacuna de Salk. Se aplica mediante inyección y se usa menos que la de virus atenuados. Se recomienda en mayores de 18 años y en inmunodeprimidos. Dentro del virus de la polio existen 3 tipos inmunológicos y la vacuna debe contener los 3 tipos de virus (1, 2 y 3). - Vacuna con virus atenuados (vivos). Son virus que infectan al organismo pero no producen enfermedad. Aunque la vacuna puede ocasionar molestias como fiebre, síntomas digestivos, ... Fue desarrollada por Sabin, se administra por vía oral. Como no requiere uso de material estéril, su uso está más extendido. Esta vacuna es obligatoria en España y se realiza a los 2, 4, 6 y 18 meses de edad y 46 47 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia luego a los 4 ó 6 años, dependiendo de la Comunidad Autónoma (4 en Madrid y 6 en Castilla la Mancha). La vacuna de Sabin tiene el inconveniente de que en ocasiones la cepa 3 puede revertir a patógena y producir entonces una enfermedad neurológica. Ocurre en uno de cada 10 millones de personas vacunadas (en EE.UU se han dado casos, en España no). A.2. Virus Coxsackie y ECHO. En general producen infecciones leves del tracto respiratorio y en ocasiones del digestivo, pero producen en ocasiones enfermedades más graves. Virus Coxsackie (el nombre se lo debe a una ciudad de EE.UU). Suele causar resfriado común, aunque también pueden afectar al corazón (produciendo miocarditis), al páncreas (pancreatitis), riñón (nefritis), etc. Virus ECHO. Pueden producir también infección de vía respiratoria, gastroenteritis y en ocasiones miocarditis y meningitis entre otras enfermedades. B. RINOVIRUS. Son causantes del resfriado común, que es una enfermedad que afecta al tracto respiratorio superior y no suele cursar con fiebre. Las manifestaciones clínicas son congestión nasal, estornudos, dolor de garganta, mucosidad, tos, ... La transmisión se produce por los aerosoles (al toser), también por contacto directo por manos, objetos, .. (entre personas). Es una enfermedad leve, pero es molesta y una persona puede tener varios resfriados al año, debido a que el resfriado es causado por diferentes virus (no solo Rinovirus) como los Coxsackie o los Coronavirus. Además, dentro de los Rinovirus existen más de 115 tipos inmunológicos diferentes. Es imposible obtener una vacuna frente a todos estos virus. C. HEPATOVIRUS. Los veremos en la lección 14. D. AFTOVIRUS. Producen la fiebre aftosa. Es una enfermedad que afecta a animales de pezuña partida, tanto domésticos (vacas, ovejas, cabras, cerdos), como salvajes (jabalís, ciervos, ...). El hombre rarísima vez se infecta. Los síntomas en los animales son: elevada fiebre, aparición de vesículas (llamadas aftas) en boca, patas y ubres sobre todo. Esta enfermedad produce una pérdida de peso del animal, disminución de producción de leche. La mortalidad es mayor en animales jóvenes por afectación del corazón. 47 Universidad de Alcalá de Henares 48 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Se transmite muy fácilmente, es uno de los virus animales más contagiosos. Se elimina por el aire que elimina el animal al respirar, saliva, semen, leche, heces, orina, ... Se transmite por contacto directo entre animales y también a través de objetos contaminados y productos de origen animal. La importancia de la enfermedad no radica en que afecte al hombre, sino en las implicaciones socioeconómicas que implica esta enfermedad ya que supone elevadas pérdidas para el sector ganadero y de alimentación y también conlleva elevados gastos para su control. La enfermedad se controla impidiendo de forma absoluta el ingreso del virus en zonas libres de la enfermedad, lo que implica el sacrificio de animales infectados, desinfección de material en contacto con animales (entonces elevadas pérdidas económicas). Familia Caliciviridae. 1. Características. Tienen un diámetro de 40 nm., cápside icosaédrica y el genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad +. Estos virus reciben su nombre porque al observarlos al microscopio electrónico se observan unas depresiones en forma de copa de cáliz. 2. Patogénesis. Los Calicivirus son causantes de gastroenteritis viral aguda. Esta enfermedad es causada fundamentalmente por 3 tipos de virus: Calicivirus, Astrovirus y Reovirus (Rotavirus). Las gastroenteritis pueden ser leves o pueden causar una deshidratación grave y a veces mortal. Es una de las principales causas en países subdesarrollados. Para el control de esta gastroenteritis lo único que se puede hacer es la reposición de líquidos. En esta familia se incluyen los virus causantes de la Hepatitis E. Familia Astroviridae. Son virus pequeños de 30 nm con cápside icosaédrica y el genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad +. Reciben su nombre porque al microscopio electrónico se observaban con forma de estrella (luego se vio que esa forma de estrella era debida al pH alcalino de heces, pero son icosaédricos). Son causantes de gastroenteritis. 48 Universidad de Alcalá de Henares 49 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 9. Virus RNA de cadena + y envoltura. Esquema del tema: - Familia Togaviridae. - Familia Flaviviridae. - Genero Alphavirus y Género Rubivirus. Genero Flavovirus y Virus de la Hepatitis C. Familia Coronaviridae. Familia Togaviridae. 1. Características. Reciben este nombre porque tienen envoltura (toga = envoltura). Tienen un tamaño de 60 nm y una envoltura en la que se distribuyen unas pequeñas espículas. Tiene cápside icosaédrica y el genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad +. 2. Multiplicación. Los virus entran en la célula por endocitosis. El genoma del virus se libera de sus cubiertas y al ser de cadena + puede actuar directamente como RNAm, pero no es leído todo el genoma, sólo se lee en parte. Luego se forma una poliproteína (proteína grande) que se rompe en diferentes proteínas que son enzimas. Estas enzimas participan en la replicación del genoma. A partir del genoma se forman cadenas - que sirven de moldes para la síntesis de nuevos genomas de cadena +. A partir de ese RNA de cadena -, también se forman unos RNA de cadena + más pequeños, que se denominan RNA subgenómicos (que son más pequeños que el genoma) que se unen a los ribosomas y dan lugar a una poliproteína que se rompe en proteínas estructurales del virus (esta es la zona del genoma que no se leyó). Luego se produce el ensamblaje. Por un lado se forman las nucleocápsides y por otro las proteínas de la envoltura emigran a la membrana citoplasmática y los virus salen por gemación en la superficie de las células. Género Alphavirus. Son virus que se transmiten por mosquitos. Las enfermedades producidas por estos virus se dan sobre todo en áreas tropicales. Estos virus, normalmente infectan a diferentes animales y el hombre es un hospedador accidental, que se infecta cuando es picado por un mosquito. Suelen producir en el hombre enfermedades leves que cursan con fiebre y dolores musculares y articulares. En ocasiones, se produce afectación del cerebro, produciéndose encefalitis. Ejemplos de estos virus: - Virus de las encefalitis equina. Se denomina así porque los virus se aislaron por primera vez en caballos, aunque en realidad parasitan a aves, siendo el hombre y el caballo hospedadores accidentales. Estas encefalitis en ocasiones son graves, pudiendo a veces ocasionar grandes daños en el cerebro e 49 Universidad de Alcalá de Henares 50 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia incluso la muerte. Por ejemplo encefalitis equina occidental (en parte occidental de EE.UU), encefalitis equina oriental y encefalitis equina venezolana. Todas estas enfermedades se dan en Sudamérica. - Otras son producidas por el virus Chikungunya (África y Asia) y el virus Mayaro (Sudamérica). Género Rubivirus. Causa la rubéola. Es una enfermedad que no es grave, pero la importancia radica en que si infecta a mujeres embarazadas puede producir graves daños en el feto. Se pueden diferenciar entonces la rubéola postnatal (que afecta a niños ya nacidos y adultos) y la rubéola prenatal (que afecta al feto). La rubéola postnatal es una enfermedad muy leve en la que el virus penetra en el cuerpo por vía respiratoria, se multiplica en el tracto respiratorio, luego se multiplica en ganglios linfáticos y luego pasa mediante la sangre a diferentes órganos del cuerpo. Los síntomas son generales (fiebre, cansancio). Es típica la aparición de una erupción roja en el cuerpo que NO sobresale sobre la superficie de la piel. La rubéola prenatal. En las mujeres embarazadas el virus es capaz de atravesar la placenta, invadiendo el feto y produciéndolo daños, que son mayores cuanto más temprana sea la infección. Se producen daños en los ojos, oídos, corazón, cerebro y se puede producir la muerte (se considera como aborto terapéutico). El control de la rubéola se hace mediante una vacuna por virus vivos atenuados. Esta vacuna no tiene como objeto proteger a los adultos (donde la enfermedad no es grave), sino que el objetivo fundamental es proteger al feto. Por ello la vacuna es obligatoria en España. Se administra a los 15 meses y a los 4 ó 6 años, según la comunidad autónoma. Se administra de forma conjunta con la de las paperas y el sarampión, constituyendo todas la vacuna llamada triple vírica. Es recomendable que se vacunen las mujeres en edad de tener hijos y que no estén inmunizadas frente a la rubéola, no debiéndose quedar embarazada hasta pasados 3 meses. Otra forma de controlar la enfermedad es la inmunización pasiva. Para intentar prevenir o atenuar la rubéola se administran Ac. P. ej. las mujeres embarazadas no inmunizadas y que han estado en contacto con alguien que la está pasando. No está muy clara la eficacia de la inmunización pasiva. Familia Flaviviridae. 1. Características. Tamaño de 45 nm. Tienen una envoltura con espícula, cápside icosaédrica y el genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad +. 2. Patogénesis. Se diferencian en esta familia los Géneros Flavovirus (que incluye virus transmitidos por mosquitos) y el virus de la Hepatitis. 50 Universidad de Alcalá de Henares 51 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Género Flavovirus. Fundamentalmente se transmiten por mosquitos. Después de la picadura, los virus se multiplican en el lugar de picadura. Luego pasan a los ganglios linfáticos y luego mediante la sangre llegan a diferentes órganos del cuerpo. Producen enfermedades de gravedad muy variable: - Fiebre amarilla. Es una enfermedad grave porque tiene una mortalidad del 15 %. Esta enfermedad se da en zonas tropicales de África y Asia. Los virus infectan a diferentes órganos del cuerpo, sobre todo al hígado, bazo y riñones, produciendo grandes daños y hemorragias internas. El nombre de la enfermedad viene del color que toma la piel de los enfermos, al acumularse en la misma pigmentos biliares, como consecuencia de la rotura de células del hígado. Se diferencian dos tipos de fiebre amarilla: Fiebre amarilla urbana. Es transmitida de una persona a otra por el mosquito Aedes aegypti. Fiebre amarilla de la jungla. Se transmite entre monos y el hombre puede resultar infectado si le pica un mosquito. Para el control de la fiebre amarilla ha sido muy efectivo el control de los mosquitos mediante insecticidas. El problema de este tipo de control es que no se puede acabar con la variedad de la jungla (por la gran extensión y por motivos ecológicos). Existe una vacuna constituida por virus atenuados (vivos). Se usa en zonas endémicas de la enfermedad. En España se recomienda a viajeros que vayan a determinadas áreas. - Dengue. Es una enfermedad que suele ser más leve que la fiebre amarilla. Tiene una distribución mundial (sobre todo en las zonas tropicales). En las zonas tropicales de Asia, el denguie suele ser más peligroso. Se denomina dengue hemorrágico porque produce hemorragias internas teniendo una mortalidad del 30 %. - Encefalitis. Puede resultar afectado el cerebro. La gravedad es variable en función del virus. P. ej. la encefalitis de San Luis (en América) y encefalitis japonés (en Asia). - Otros flavovirus causan enfermedades más leves que suelen cursar con fiebre, dolores articulares y musculares, etc. Familia Coronaviridae. Estos virus tienen un tamaño de 120 nm, envoltura. La cápside no se sabe bien como es (en el libro oficial de taxonomía aparece como helicoidal, pero los demás de este tipo de virus es icosaédrico). El genoma tiene polaridad +, siendo una molécula de RNA de cadena sencilla. El nombre de estos virus viene de que tienen unas espículas muy prominente dándole un aspecto de corona solar. Estos virus son causantes de enfermedades del tracto respiratorio, sobre todo faringitis y resfriados. También parece ser que causan gastroenteritis. 51 52 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 10. Virus animales con RNA de cadena – con envoltura. Esquema del tema: - Generalidades. - Familia Orthomyxoviridae. - Virus de la gripe. Variación antigénica. Familia Paramyxoviridae. Paperas, Sarampión, Virus Respiratorio Sincitial y Virus Parainfluenza. Generalidades. Todos los virus de cadena – son con envoltura. Los virus con RNA de cadena – son virus en los que el genoma desnudo del virus no puede producir por sí sólo una infección en la célula, porque el genoma es complementario en su secuencia de bases con los RNAm. Entonces, el genoma de éstos virus necesita entrar en la célula acompañado de una enzima RNApol que formará mensajeros a partir del genoma y entonces producirá la infección. En este grupo de virus, destacan dos familias: - Familia Orthomyxoviridae. - Familia Paramyxoviridae. Estas familias antiguamente se agrupaban juntas, denominándose Myxovirus, porque tenían características comunes. Estas características comunes son que tienen unas espículas con actividad neuraminidasa, que es una actividad enzimática que rompe azúcares derivados del ácido neuramínico, que están localizados en la superficie de la célula hospedadora (en glucolípidos y glucoproteínas). Además también tienen en común que son capaces de aglutinar glóbulos rojos. Pero luego se vió que tenían características muy diferentes y entonces se dividieron en dos familias. Estas diferencias son: Características Diámetro Multiplicación Genoma Espículas Hemólisis Orthomyxovirus Paramyxovirus Más pequeño (100 nm) 180 nm En núcleo de células (únicos virus En citoplasma con RNA además de retrovirus) Varios fragmentos de RNA Un fragmento de RNA Neuraminidasa y hemaglutinina en Ambas actividades en la misma diferentes espículas espícula No Si. Actividad hemolisina. Ambos virus producen enfermedades diferentes. 52 53 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Familia Orthomyxoviridae. 1. Características. Son virus con envoltura, en la que se diferencian dos tipos de espículas, unas con actividad neuraminidasa y otras con actividad hemaglutinina. Debajo de la bicapa lipídica se localiza una capa de proteínas denominada capa matriz, que confiere estabilidad a la envoltura. El genoma está formado por varios fragmentos diferentes de RNA de cadena sencilla y polaridad -. Existen tres tipos de virus de la gripe: A, B y C. Los A y B tienen 8 fragmentos de RNA y los C sólo 7. Cada fragmento de RNA es´ta rodeado por una cápside helicoidal. Además, el genoma está acompañado de enzimas RNApol. 2. Multiplicación. Los Ortomixovirus, al igual que los retrovirus, son los únicos virus con RNA en los que parte del ciclo de multiplicación se produce en el interior del núcleo de la célula hospedadora. Los virus entran en la célula mediante endocitosis. De la vesícula endocítica se liberan las nucleocápsides y el genoma del virus entra al núcleo. A partir de cada fragmento del genoma por un lado se forman un RNAm que es de un tamaño más pequeño que ese fragmento del genoma de menor tamaño. Por otro lado a partir de cada fragmento del genoma se forman unas cadenas de polaridad positiva de igual tamaño que el fragmento que servirán de molde para la síntesis de cadenas negativas (nuevos genomas). Los mensajeros salen al citoplasma donde se forman las proteínas. Parte de las proteínas vuelven al núcleo, donde se ensamblan las nucleocápsides. Las proteínas que van a formar parte de las envolturas van a la membrana plasmática de la célula. Las nucleocápside salen del núcleo, emigran a la membrana plasmática y el virus sale de la célula mediante gemación. 53 Universidad de Alcalá de Henares 54 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia La actividad neuraminidina presente en espículas de la envoltura del virus, es importante para la transmisión del virus desde células infectadas a células sanas. Esta actividad neuroaminidasa libera residuos de azúcares que están localizados en la superficie de la célula, en glicoproteínas y glicolípidos. Esto favorece la salida de los virus de la célula (sino, quedaría atrapado en esa maraña). Además esa actividad neuroaminidasa facilita que los virus atraviesen esas capas mucosas que rodean a las células y la entrada de nuevas células. 3. Patogénesis. Los Ortomixovirus son los causantes de la gripe. Vamos a hablar de 3 aspectos de la gripe. A. Clínica. Enfermedad que afecta al tracto respiratorio. El período de incubación es de 1 a 3 días y los síntomas son fiebre alta, dolor de cabeza y garganta, tos, dolor muscular, congestión nasal. La gripe en general es una infección autolimitada que dura de 6 a 10 días. Su principal problema es que puede ir asociado con neumonías bacterianas o víricas (de otros virus) que son las que suelen producir la mortalidad que tiene esta enfermedad. Existen personas con mayor riesgo de sufrir este tipo de complicaciones, como los ancianos, niños pequeños y personas con enfermedades pulmonares y cardíacas preexistentes. B. Variación antigénica de virus de la gripe. Desde que se aislaron los primeros virus de la gripe, se observó que había diferentes tipos de virus. Estos virus se diferenciaban por diferentes características, entre ellas, por las proteínas de la nucleocápside, por las proteínas de la envoltura hemaglutinina y neuraminidasa, además de otras características. Entonces, en un principio, según las diferencias en proteínas de nucleocápside se diferencian en 3 grupos: A, B y C. Grupo A y B. Son los que causan epidemias de gripe. Los virus del grupo A afectan al hombre, a animales y a aves. Los del grupo B sólo afectan al hombre. A su vez también se vieron diferencias dentro de los virus A y B, entonces se clasificaron en subtipos y variantes. Estos diferentes subtipos y variantes se debían a que estos diferentes virus mostraban diferencias en proteínas hemaglutinina y neuraminidasa. Entonces al ser las proteínas diferentes, inducían en el organismo la formación de Ac diferentes y reaccionaban con Ac diferentes. Grupo C. Causan algún caso aislado de gripe y no tienen importancia clínica. Además de la existencia de los diferentes subtipos de virus, se comprobó que los virus de la gripe van surgiendo, con el tiempo, una variación antigénica que es la responsable de que existan diferentes tipos y variantes del virus de la gripe. La variación antigénica puede ser de 2 tipos: a. Una variación antigénica menor (deriva antigénica). Son cambios pequeños en la secuencia de aminoácidos de hemaglutinina y/o neuraminidasa. Las derivas antigénicas ocurren por mutaciones puntuales en los genes que codifican estas proteínas hemaglutinina y neuraminidasa. Se da en los virus de la gripe A y B. 54 Universidad de Alcalá de Henares 55 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia b. Variación antigénica mayor. Son cambios grandes en la hemaglutinina y neuraminidasa. Estos cambios sólo se dan en el virus de la gripe A. Se producen cada mucho tiempo (elevado número de años). Se piensa que estas variaciones mayores se producen por recombinación de genes que codifican hemaglutinina o neuraminidasa, genes que provienen de virus diferentes que infectan a una célula (se piensa que se recombinan genes de un virus animal y un virus humano). La existencia de esta variación tiene gran importancia clínica, ya que cuando una persona es infectada por un virus determinado, produce Ac frente a ese virus. Pero si esa persona resulta infectada posteriormente por un virus diferente, los Ac que han producido frente al primer virus, serán menos eficaces o incluso ineficaces. Sobre todo se da esto cuando se han producido variaciones antigénicas mayores, quedando la población mundial desprotegida, produciéndose entonces grandes epidemias (como la gripe española de 1917-1918, en la que murieron 20 millones de personas). C. Control. El control de la gripe se puede abordar de 3 formas: 1. Administración de vacunas. Existen vacunas frente a la gripe que constan de virus inactivados (muertos), también existen vacunas formadas por fragmentos de virus, incluso por Ag de superficie de virus. Debido a la variación antigénica de los virus de la gripe, las vacunas varían cada año. Cada año, la OMS analiza los primeros casos de gripe que se producen y determina las cepas que ese año produce la gripe. A partir de esos virus recomienda la composición de la vacuna de ese año. Entonces la vacuna varía cada año y está formada por una mezcla de varios virus de los grupos A y B que son los que se prevé que circularán ese año en la población. La vacunación no es obligatoria, pero se recomienda en ciertos grupos de personas, como en mayores de 65 años, en personas que estén en contacto con el público (que tienen elevado riesgo de contagio) y también en personas con enfermedades pulmonares y cardíacas crónicas (porque son más susceptibles de sufrir complicaciones). 2. Compuestos químicos antigripales (quimioterapia frente a la gripe). Hasta el año 2000 sólo existía un compuesto para el tratamiento de la gripe, que era la amantadina, que bloquea la pérdida de las cubiertas del virus, impidiendo que se libere su genoma. Pero es poco usado por dos motivos: no es activo frente al virus B, sólo los es frente al A, y además tiene efectos tóxicos. El año pasado salió al mercado un nuevo antigripal, que es el Zanamivir (nombre comercial Relenza), que es activo frente a ambos virus de la gripe. Su mecanismo de acción es inhibir la neuraminidasa de los virus, la cual es necesaria para la transmisión de virus desde células infectadas a sanas. El Zanamivir está recomendado su uso para personas mayores de 12 años y con gripe no complicada. Se administra por inhalación oral. Este compuesto reduce el tiempo de duración de la gripe pero hay que esperar unos años para ver la optimidad de este compuesto, porque no se ha estudiado mucho en personas con complicación de gripe. 3. Tratamiento sintomático de la gripe. Se realiza en realidad, con reposo, antitérmicos, hidratación, etc. Para el tratamiento de la gripe, no son efectivos los antibióticos antibacterianos. Si se aplica es para tratar neumonías asociadas a las complicaciones de la gripe. 55 Universidad de Alcalá de Henares 56 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Familia Paramyxoviridae. 1. Características. Los Paramyxovirus tienen una envoltura en la que se diferencia dos tipos de espículas. Unas de estas espículas tiene actividad hemaglutinina y neuraminidasa (ambas actividades juntas), y otras espículas con proteínas que favorecen la fusión de la envoltura del virus con la membrana celular (entonces proteínas F de fusión), teniendo además actividad hemolisina. Debajo de la bicapa se sitúa una capa matriz. El genoma es una molécula de RNA de cayena sencilla y polaridad - rodeada de una cápside helicoidal y unida a enzimas RNApol. 2. Ciclo de multiplicación. Los virus entran en la célula mediante fusión de la envoltura con la membrana plasmática celular. Al final queda libre el genoma en el citoplasma, donde tiene lugar la multiplicación. A partir del genoma se formarán proteínas y nuevos genomas. Así, por una parte, a partir del genoma se forman varios RNAm que se unen a los ribosomas para formar proteínas. Por otro lado tiene lugar la replicación del genoma en la cual, a partir de la cadena -, se forma una cadena complementaria +, que sirve de molde par la síntesis de cadenas – que forman los nuevos genomas. A continuación se ensamblan las nucleocápsides con el genoma y las proteínas de la cápside. Por otro lado, las proteínas que van a formar parte de la envoltura emigran a la membrana plasmática y a esas zonas se dirige la nucleocápside y los virus salen de la célula por gemación en la membrana plasmática. 3. Patogénisis. Son los causantes de las paperas o parotiditis. También causantes del sarampión y también se incluyen en esta familia los virus respiratorio sinticial (VRS) y el virus de la parainfluenza. Estos dos últimos causan enfermedades del tracto respiratorio. 1. Paperas (parotiditis).. Enfermedad predominantemente infantil, en la que el virus se transmite por la saliva y secreciones respiratorias. Los virus se multiplican en el tracto respiratorio superior 56 57 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia y ganglios linfáticos próximos. Luego pasan a sangre desde donde van a glándulas salivares, produciendo inflamación y dolor en las mismas. Además, los virus a través de la sangre pueden pasar a diferentes órganos del cuerpo como testículos, meninges, páncreas y ovarios, pudiendo producir infecciones graves. En los testículos, se ha hablado que puede producir esterilidad (según autores). También puede producir meningitis y pancreatitis que pueden ser graves. El control consiste en una vacuna que está formada por virus atenuados (vivos) que es obligatoria en España y se aplica junto con la vacuna de rubéola y sarampión (triple vírica) a los15 meses y 4 ó 6 años. 2. Sarampión. Enfermedad predominantemente infantil, que también se contrae vía respiratoria. Los virus se multiplican en tracto respiratorio y ganglios linfáticos y a través de la sangre, los virus se disemina a la piel y a diferentes órganos. En esta enfermedad es típica la aparición de unas manchas en la piel. Primero aparecen unas manchas en el interior de la boca que se llaman manchas de Koplik, que tienen el centro blanco y el resto rojo. Posteriormente aparece una erupción roja en el cuerpo que está algo elevada sobre la piel, primero en la cabeza, luego en el cuerpo y por último en extremidades. Como también se diseminan los virus a diferentes órganos, se producen complicaciones graves. Entonces pueden producir neumonías, encefalitis (porque afectan al cerebro que puede producir graves daños neurológicos). Además en personas que han padecido el sarampión, el virus no ha sido eliminado del organismo, sino que permanece latente, y al cabo de unos años (5 o 10 años) se desarrolla una enfermedad llamada: Panencefalitis esclerosante subaguda, en la que se produce una degeneración progresiva del sistema nervioso y es mortal (siempre). Existe una vacuna frente al sarampión formada por virus vivos, que es obligatoria y se administra con la triple vírica. También se puede aplicar inmunización pasiva en ciertos casos (administrar Ac) para prevenir o atenuar la enfermedad. P. ej. en niños inmunodeprimidos se administra la inmunización pasiva para evitar el desarrollo de la enfermedad. 3. Virus Respiratorio Sincitial (VRS). Es causante de infecciones respiratorias. En adultos estas infecciones, en general, sólo afectan al tracto respiratorio superior y produce infecciones leves. En niños (sobre todo pequeños) el virus tiende a producir neumonías (tracto respiratorio inferior), siendo este virus la principal causa de enfermedades del tracto respiratorio inferior en niños pequeños. En niños prematuros puede ser muy grave. Además es la causa más frecuente en infecciones nosocomiales (en hospitales) en niños. Para el tratamiento de esta enfermedad existe un compuesto que es la Ribavirina, que es un análogo de nucleótido. Es un antivírico de amplio espectro (tiene efecto frente a diferentes virus), pero en clínica sólo se usa frente al virus 57 58 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia respiratorio sincitial, también se ha probado su uso (el año pasado) en hepatitis C, y también frente a unas fiebres hemorrágicas llamadas fiebres hemorrágicas de Lassa. Se administra sólo en hospitales en forma de aerosol oral, para el tratamiento en niños. Hasta el año pasado este era el único tratamiento, pero se aprobó un compuesto llamado Palizumab que es un Ac monoclonal activo sólo frente a éste virus (VRS) y que se obtiene por técnicas de Ingeniería Genética (es como una inmunización pasiva). Sólo se aplica para prevenir enfermedades graves del tracto respiratorio inferior en niños de alto riesgo (prematuro en hospital). De momento no se aplica como tratamiento. 4. Virus Parainfluenza. Causan infecciones respiratorias agudas que en adultos suelen ser leves y en niños son de gravedad variable (de leves a agudas), pero tiene menor importancia que el VRS. 58 Universidad de Alcalá de Henares 59 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 11. Virus animales con RNA de cadena negativa, con envoltura (continuación). Familia Rhabdoviridae. 1. Características. Son virus que tienen forma de bala. Tienen envoltura y en ella se diferencian unas espículas. Debajo de la bicapa lipídica existe una capa matriz. El genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad negativa, rodeado de una cápside helicoidal y acompañado de una enzima RNApol. 2. Ciclo de multiplicación. El virus entra en la célula por endocitosis, formándose vesículas endocíticas liberándose el genoma del virus en el citoplasma celular y a partir de él.Por un lado se forman RNAm que darán lugar a proteínas, y por otro tiene lugar la replicación del genoma, en la que a partir del genoma de cadena -, se forma un RNA de cadena + que sirve de molde para la síntesis de nuevos genomas de cadena -. A continuación, se produce el ensamblaje de los nuevos virus: se forman nucleocápsides, que emigran hacia la membrana plasmática, donde estaban insertadas las proteínas de la envoltura y el virus sale de la célula por gemación. Durante este ciclo, se acumulan en el citoplasma celular grandes cantidades de nucleocápsides corpúsculos que llamados forman Corpúsculos unos de Negri, que sirven para diagnosticar la rabia. Éstos se observan en células de la médula y del cerebro de animales rabiosos mediante colorantes específicos y también utilizando Ac marcados (técnicas de inmunocitoquímica). 59 60 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 3. Patogénesis. Estos virus son los causantes de la rabia, que afecta a todos los mamíferos. El hombre es infectado a partir de la saliva de animales rabiosos, normalmente mediante mordedura del animal, aunque también puede ser infectado por heridas o arañazos que entran en contacto con dicha saliva. Los animales que infectan al hombre pueden ser domésticos (perros, gatos, ...) o salvajes (lobos, zorros, mofetas, ... y murciélagos, en cuyo caso, no sólo por la mordedura, sino también en cuevas donde hayan numerosos murciélagos infectados, creándose un ambiente de aerosoles de la saliva del murciélago, infectándose el hombre al respirar estos aerosoles). El virus se multiplica en el lugar de la infección y después, progresa a lo largo de los nervios hasta el SNA, produciendo una encefalitis mortal. El período de incubación de la enfermedad es largo y variable (de unas semanas a un año). Su control se ejerce fundamentalmente mediante vacunación que puede ser de los animales domésticos (en países desarrollados, donde se ha eliminado prácticamente la rabia, aunque sigue existiendo el peligro de ésta en animales no domésticos, que pueden atacar a los domésticos). Es fundamental tener gran precaución a la importación de animales para evitar la llegada de la rabia. También se puede controlar, aplicando la vacuna en el hombre, pudiendo realizarse una vacunación preventiva previa a la exposición al virus, en personas con peligro de entrar en contacto con el virus (ej, veterinarios, cuidadores de animales en zoos, guardabosques, espeleólogos, ...) y también se puede realizar una vacunación posterior a la exposición al virus, en personas mordidas por un animal rabioso, o que no se haya podido capturar para ver si está o no rabioso. Aunque la vacuna se aplica después de la exposición al virus, sigue siendo una vacuna, pues debido al largo período de incubación de la enfermedad, al organismo le da tiempo a fabricar Ac antes de que el virus llegue al SNC. Todas las vacunas están formadas por virus muertos. Además, también en el caso de una posible exposición al virus, se emplea una inmunización pasiva, administrando al individuo Ac contra el virus. Familia Filoviridae. 1. Características. Reciben este nombre porque son virus alargados o filamentosos, con 8mm de grosor y 130-1.000mm de largo (incluso los hay de 14.000mm). Adquieren formas diversas, plegándose. Tienen envoltura, con cápside helicoidal y su genoma es una molécula de RNA de cadena sencilla y polaridad -. 60 61 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. Patogénesis. En esta familia se incluyen los virus Harburg y Ébola, causantes de fiebres hemorrágicas en diversas zonas de África, que son muy graves por producir la mortalidad del 50-90% de los infectados, debido a la aparición de hemorragias internas en diferentes órganos del cuerpo. No se conoce el reservorio del virus en la naturaleza, pero se cree que sean monos y roedores salvajes. Se han detectado han detectado Ac en personas sanas, pero de pronto aparecen epidemias mortales, desconociéndose la causa, siendo difíciles de estudiar por su peligrosidad, dándose en zonas donde no existen medios para ello. Para el control de la enfermedad, decir que no existe tratamiento, debiendo contener las infecciones mediante cuarentena, tomando precauciones en el cuidado de personas enfermas (heces, sangre, orina,...). Familia Bunyaviridae. 1. Características. Tienen envoltura, y el genoma está formado por 3 moléculas de RNA, cada una rodeada por una cápside helicoidad y acompañado de enzimas RNApol. El genoma, aunque se considera de polaridad -, en realidad es un genoma ambisentido, pues parte es de polaridad +. 2. Patogénesis. En esta familia se incluyen 4 géneros que afectan al hombre, típicos de países tropicales. Producen infecciones muy variables, que van desde fiebres leves a enfermedades con fiebres hemorrágicas graves. Son transmitidas por mosquitos y garrapatas, y en algunos casos también por roedores. Destacan el virus Bunyamwera, que se da en África, Asia y América, que se transmite por mosquitos y produce una enfermedad leve con fiebre y dolor de cabeza y muscular. También destaca el virus de la fiebre hemorrágica de Congo-Guinea, que se da en África y que es más grave, se transmite al hombre por garrapatas, siendo su reservorio diferentes mamíferos. Por último, los Hatavirus, que causan las fiebres hemorrágicas renal, pues producen hemorragias en los riñones. Estos virus están presentes en roedores y se transmiten al hombre mediante mordiscos y mediante inhalación de aerosoles de heces, saliva y orina de los roedores. Entre ellos, destaca el virus Hantaan que causa la muerte de un 10% de las personas en África, y el virus Puuneala, en el noreste de Europa que produce poca mortalidad. 61 Universidad de Alcalá de Henares 62 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Familia Arenaviridae. 1. Características. Tienen envoltura, en la que se localizan espículas. El genoma está formado por 2 moléculas de RNA de cadena sencilla y polaridad ambisentido. Cada cadena de RNA está rodeada por una cápside helicoidal. En el interior de los virus se localizan ribosomas de la célula hospedadora, cuya función, si es que la tienen, es desconocida, de ahí su nombre, pues los ribosomas parecen granos de arena. 2. Patogénesis. Son causantes de fiebres hemorrágicas, que tienen como reservorio diferentes roedores, transmitiéndose al hombre a través de aerosoles de heces y orina de los roedores, que son inhalados por el hombre. No se descarta también la existencia de vectores como artrópodos. Destacan: Fiebre hemorrágica de Lassa, en África. Fiebre de Junin, en América del Sur. 62 Universidad de Alcalá de Henares 63 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 12. Virus animales con RNA de cadena doble. Familia Reoviridae. 1. Características. Son virus desnudos con cápside icosaédrica, teniendo 2 ó 3 cápsides icosaédricas superpuestas unas sobre otras. En esta familia se incluyen 9 géneros de la que 3 afectan al hombre, teniendo diferentes características: - Género Orthoreovirus. - Género Rotavirus. - Género Orbivirus. Los Orthoreovirus tiene 2 cápsides icosaédricas superpuestas. Además, de la cápside interna salen unos canales que atraviesan la cápside externa, que se sitúa en los vértices del icosaedro (entonces existen 12 canales). Estos canales están taponados por unas proteínas. En Rotavirus existen 3 cápsides superpuestas, teniendo también unas proyecciones que salen desde la cápside interna a la externa, dando un aspecto al virus de radios de rueda (entonces rotavirus). Los Orbivirus tienen 2 cápsides. Reciben este nombre porque los capsómeros de la cápside interna tienen forma de anillo. El genoma de estos virus está formado por varios fragmentos de RNA diferentes, que son: - 10 fragmentos. Orthovirus y Orbivirus. - 11 fragmentos. Rotavirus. El RNA está acompañado por RNApol. 2. Ciclo de multiplicación. Los virus entran en células por endocitosis. Dentro de las vesículas endocíticas comienza a degradarse la cápside de los virus, principalmente la externa y de la vesícula endocítica se libera lo que se denomina una partícula subvírica (es como un virión pero con la cápside externa prácticamente degradada). A continuación se produce la síntesis de proteínas y nuevos genomas, que tiene lugar en el citoplasma de la célula y además para ésta síntesis, el genoma del virus no es liberado de las partículas subvíricas. 63 Universidad de Alcalá de Henares 64 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia A la partícula subvírica entran los nucleótidos necesarios, formándose por un lado los RNAm tomando como molde una de las 2 cadenas de los RNA dobles (la cadena -). A partir de cada fragmento de cadena doble se forma un mensajero, lo cuales salen de la partícula subvírica al citoplasma, se unen a los ribosomas y se forman las proteínas (estos RNA salen por los canales que existen en vértices de cápside). Por otro lado, dentro de partículas subvíricas se forman unos RNA de cadena + sencilla que sirven para formar los nuevos genomas. Estos RNA de cadena sencilla se asocian y se rodean de proteínas que van a formar parte de la cápside interna. A continuación tomando como molde cada fragmento de cadena sencilla, se forma la cadena complementaria que queda unida a la cadena anterior. Entonces se forma el RNA de cadena doble. Entonces la replicación de estos virus es conservativa porque ninguna de las dos cadenas que forman parte del RNA doble original, forma parte de los nuevos genomas. Los nuevos genomas están formados por cadenas de nueva síntesis. Una vez formado el RNA doble se termina de completar la cápside externa. Así se forman virus que salen de la célula cuando ésta se rompe. 3. Patogénesis. Los Orthoreovirus son causantes de infecciones leves del tracto respiratorio y gastrointestinal. Los Rotavirus son los virus con mayor importancia clínica en esta familia. Son causantes de gastroenteritis, fundamentalmente en niños pequeños (menores de 2 años) aunque también en adultos, siendo los principales causantes de gastroenteritis en niños pequeños (entonces, gastroenteritis la producen: Astrovirus, Calicivirus y Rotavirus). Los Orbivirus son causantes de diferentes enfermedades febriles transmitidas por artrópodos. 64 Universidad de Alcalá de Henares 65 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 13. Retrovirus. Virus con RNA de cadena sencilla que luego se convierte en DNA. Los Retrovirus reciben este nombre porque son virus que tienen el enzima transcriptasa inversa, que es un enzima que es una DNApol dependiente de RNA, es decir, sintetiza DNA tomando como molde RNA. Hasta el descubrimiento de los retrovirus, se pensaba que la información genética iba siempre en el sentido DNA RNA, pero al descubrirse esta enzima se vio que podía ir al revés RNADNA. En la Familia Retroviridae, se incluyen los virus causantes del SIDA y de diferentes tumores. 1. Características. Los Retrovirus son virus con una estructura compleja. Son virus con envoltura y en la envoltura se localizan 2 glicoproteínas, una llamada glicoproteína transmembrana (porque atraviesa toda la envoltura) y otras glicoproteínas de superficie (porque no atraviesan la envoltura). Debajo de la bicapa lipídica se encuentra una capa matriz (proteica). A continuación está la cápside, con una morfología diferente según los géneros de esta familia: - Forma icosaédrica. - Forma de bastón . - Forma de cono. En el interior de la cápside se sitúan 2 fragmentos de RNA e cadena sencilla. Estos fragmentos son similares entre sí. Estos 2 fragmentos están unidos por puentes de H cerca del extremo 5’ y además, cada fragmento de RNA está unido a una molécula de RNAt de la célula hospedadora (sirve de cebador para la transcriptasa inversa). Además la molécula de RNA está rodeada por unas proteínas que reciben el nombre de nucleoproteínas. Además, cada molécula de RNA está asociada (unida) a 3 enzimas: - Transcriptasa inversa. - Integrasa. - Proteasa. Estas enzimas son importantes en el ciclo de multiplicación del virus (y también en clínica) porque los fármacos se basan en su inactivación. El genoma del virus contiene genes que codifican para las proteínas virales, pero también en genoma del retrovirus contienen a veces genes derivados de los genes de la célula hospedadora. También puede contener genes implicados en el desarrollo de tumores (oncogenes). Estos genes pueden ser adicionales a los normales del virus, o en algunos casos, pueden sustituir a algunos de los genes del virus. En este último caso (de la sustitución) estos virus no pueden multiplicarse por sí solos, necesitando de un virus ayudante para la multiplicación. 65 Universidad de Alcalá de Henares 66 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 2. Ciclo de multiplicación. Los virus entran en la célula por fusión de la envoltura del virus con la membrana celular, normalmente, aunque algunos entran por endocitosis. El genoma se libera en el citoplasma celular y a partir de éste, que es un RNA, se forma una molécula de DNA de cadena doble mediante la transcriptasa inversa. Este proceso consta de varios pasos: a partir del RNA de cadena sencilla se forma una molécula de DNA de cadena sencilla que queda unida al RNA. A continuación, la transcriptasa degrada el RNA, formándose finalmente la cadena doble de DNA. La transcriptasa es una diana para la acción de compuestos antiretrovirales, que se aplican para el tratamiento del SIDA. El DNA formado entra en el núcleo celular y se circulariza, entrecruzándose con el genoma de la célula hospedadora y se integra en él. El genoma viral queda ya integrado en el genoma celular, linealizándose. Ésta integración del genoma viral en el celular se realiza por un enzima integrasa y ese genoma integrado se llama provirus. Este genoma viral o provirus puede permanecer integrado sin expresarse o expresándose, formando nuevos virus. En ocasiones, existen retrovirus integrados en el genoma celular y que se van transmitiendo de generación en generación, a los cuales les llamamos virus endógenos, presentes en todos los vertebrados, estudiándose su papel en la producción de tumores. En el caso de que se vayan a producir viriones, por un lado deben generarse proteínas víricas u nuevos genomas. Por un lado a partir del DNA integrado, se formarán RNA que serán los nuevos genomas; y por otro lado, se forman varios RNAm que formarán las proteínas. Normalmente, los RNAm codifican para varias proteínas, en un proceso muy complejo, formándose por ello diferentes poliproteínas que son restos o procesados a proteínas individuales, proceso llevado a cabo por la proteasa vírica, que acompaña al genoma vírico. La proteasa también es diana de acción para compuestos antiretrovirales en el tratamiento del SIDA. A continuación se produce el ensamblaje de los nuevos virus, en el citoplasma celular, y los virus sales de la célula mediante gemación en la membrana plasmática. 66 Universidad de Alcalá de Henares 67 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 3. Patogénesis. En esta familia se engloban 7 géneros de virus que infectan a diversos vertebrados, pudiendo cursar enfermedades muy diversas: inmunodeficiencias, tumores, enfermedades del SN, incluso neumonías. En el hombre hay 3 géneros de retrovirus que producen enfermedades: Género Lentivirus. En el que se incluyen los virus HIV 1 y HIV 2 (virus de la inmunudeficiencia humana), causantes del SIDA. Género DLV-HTLV. Es el virus de la leucemia bobina-virus de la leucemia de células T humanas, destacando 2 virus que afectan al hombre, que son el HTLV 1 (causa la leucemia de los linfocitos T del adulto) y el HTLV 2 (se cree que causa una leucemia llamada leucemia de células peludas). Género Spermavirus, desconociéndose que enfermedades producen en el hombre, aunque se ha asociado con algunos casos de hepatitis y tiroiditis. Genero Lentivirus. SIDA (Síndrome de Inmuno-Deficiendia Adquirida. El SIDA es producido por los virus del Género Lentivirus: HIV 1 y HIV 2, aunque fundamentalmente por el primero, infectándose en menor proporción con el segundo.. Es una enfermedad que se produce debido a la infección por el virus de unas células del sistema inmune que son los linfocitos T y en concreta un tipo de éstos, que son los linfocitos T colaboradores o linfocitos CD4 (pues en su superficie tienen unas moléculas de proteínas CD4 que son los receptoras del virus), como consecuencia de lo cual, se produce una grave afectación del sistema inmune del individuo. Se diferencian 3 etapas de la infectación del individuo por el virus: - Etapa primaria. Es cuando se produce la infección del individuo, en la cual tiene lugar una gran multiplicación del virus, detectándose una gran cantidad de virus en sangre (viremia). En esta etapa, es un 60 % de los individuos es asintomática. En el resto aparecen unos síntomas bastante inespecíficos: fiebre, dolor de cabeza y garganta, inflamación de los ganglios linfáticos, gastroenteritis, ..., y a veces, una erupción en la piel. Al final de esta etapa se dejan de observar virus en sangre, pero éstos siguen multiplicándose en los ganglios linfáticos del individuo - Etapa intermedia. En ella no se detectan síntomas, pero en ella, se va produciendo una destrucción lenta pero continua de los linfocitos T colaboradores. Su duración es variable, aunque suele ser de unos 10 años. - Etapa Final. En ella, se produce la destrucción del sistema inmune, observándose un gran número de virus en sangre y aparece la inmunodepresión, a lo que normalmente se llama SIDA. 67 68 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia En un individuo normal, el número de linfocitos CD4 es de unos 1.000 CD4/ml de sangre. El SIDA aparece cuando el número de linfocitos está por debajo de 200-300 CD4/ml. En este momento, debido a la inmunodepresión, el individuo es susceptible al desarrollo de numerosas infecciones por virus y bacterias, así como al desarrollo e tumores, produciéndose finalmente la muerte del individuo. Respecto a la transmisión de la enfermedad, esta se da por 3 vías: a través de la sangre (en la actualidad esta transmisión se efectúa fundamentalmente por drogadicción, pues la transmisión a través de derivados sanguíneos y por transfusión está muy controlada), por vía sexual y por vía vertical (de madre a hijo, durante el embarazo, parto o lactancia materna). En cuanto al control del SIDA, existen diferentes compuestos antiretrovirales que se dividen en 2 grandes grupos: inhibidores de la transcriptasa inversa e inhibidores de la proteasa. Inhibidores de la transcriptasa inversa. Impiden la síntesis de DNA a paritr del genoma viral que es RNA. Pueden ser de 2 tipos según su estructura química: i. Análogos de nucleósidos: abacavir, didanosina, estavudina, lamivudina, zalcitabina y zidovudina (azidotimidina o AZT). ii. No análogos de nucleósidos. Efavirenz y neviparina. Todos estos compuestos se administran por vía oral, excepto la zidovudina que también se puede administras por inyección intravenosa. Inhibidores de la proteasa. Impiden la síntesis de proteínas del virus a partir de poliproteínas. Destacan 4: indinavir, relfinavir, ritonavir y saquinavir. Administrados por vía oral. El tratamiento del SIDA presenta diferentes problemas. Uno de ellos es que los compuestos antiretrovirales no proporcionan una cura para la enfermedad, debido a que con estos compuestos el virus no se erradica o elimina del organismo. Entonces el tratamiento dura toda la vida del paciente. El objetivo del tratamiento es conseguir la máxima supervivencia del paciente con la mínima toxicidad. Otro problema del tratamiento es el desarrollo de mutantes del virus resistentes a los compuestos antiretrovirales. La aparición de resistencias se debe sobre todo a la elevada tasa de mutaciones que se producen durante la multiplicación del virus. Esto es así porque la enzima transcriptasa inversa origina más mutaciones que las DNApol normales. En un individuo determinado debido al elevado número de mutaciones que se producen al multiplicarse el virus, existen variantes del virus, que varían en sus proteínas. Entre estas variantes se encuentran virus que presentan variaciones en la transcriptasa inversa y en la proteasa, que son los lugares de acción de los compuestos antiretrovirales. Si en los individuos con mutantes resistentes, administramos la terapia antiretroviral, eliminaremos a los virus sensibles al compuesto, pero los mutantes resistentes se desarrollarán y se producirá entonces el fracaso terapéutico. La terapia recomendada para el SIDA ha variado mucho desde que se comenzó a aplicar. Cada año, un comité de expertos emite un informe del tratamiento a seguir. Hasta 1997 el tratamiento a seguir era la aplicación de un compuesto antiretroviral al paciente y cuando se desarrollaban mutantes resistentes, se aplicaba otro compuesto diferente. 68 69 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Pero en 1997 cambió el criterio. A partir de ese año se recomendaba un tratamiento precoz de la infección (desde que se detecta existencia del virus, se aplica tratamiento) y además un tratamiento fuerte, un combinado de varios fármacos a la vez. Con este tratamiento de choque, se pretendía impedir desde el comienzo de la infección la multiplicación del virus para evitar la aparición de resistencias. Entonces el tratamiento es variable, pero en general consistía en la aplicación de al menos 3 fármacos simultáneamente. Normalmente 2 inhibidores de la transcriptasa inversa y otro de la proteasa. Sin embargo el problema de este tratamiento precoz de la infección, que es la toxicidad de los compuestos antiretrovirales a medio y largo plazo, que llevaban al individuo al incumplimiento de la terapia. Desde el año 2000, se ha vuelto a una terapia menos agresiva retrasándose al inicio del tratamiento (ya no se aplica un tratamiento precoz). Entonces la terapia debe individualizarse para cada caso y para decidir el inicio del tratamiento y el tratamiento a seguir, se avalúan unos elementos como el recuento de Linfocitos CD4, el número de virus en la sangre, la presencia o ausencia de síntomas y los antecedentes que tenga la persona de resistencia. Sigue siendo un tratamiento de varias drogas. De todas formas, el mejor método para el control es la prevención. Se está intentando desarrollar una vacuna frente al SIDA, pero la vacunación es problemática debido a la gran variabilidad que hay en el virus. Las proteínas de superficie del virus, que son sus principales Ag varían continuamente. Entonces, si se obtiene una vacuna frente a un virus, los Ac que induzcan estas vacunas, no sirven para las nuevas variantes del virus. Género DLV-HTLV. Los virus de este género producen leucemias. Dentro del género DLV-HTLV, existen 2 virus que infectan al hombre: - HTLV 1 - HTLV 2 Estos virus producen leucemias. Ambas se transmiten de un individuo a otro al igual que el SIDA (sangre, contacto sexual y de madre a hijo). El virus HTLV 1 es causante de la denominada Leucemia de células T del adulto. Se denomina así porque es una leucemia que afecta a linfocitos T colaboradores tarda muchos años después de la infección por el virus, normalmene 30 años (entonces sólo en adultos). Una vez que se desarrolla, la supervivencia del individuo es muy baja (aproximadamente 1 año), aunque parece ser que sólo un 1 % de las personas infectadas desarrollan la leucemia. La infección en nuestro país es muy rara. Tiene incidencia más alta en Japón, África y Sudamérica. El virus HTLV 2 se piensa (pero no es seguro) que es causante de la leucemia de células pilosas (peludas) que también afecta a linfocitos T y se denomina así porque los linfocitos afectados desarrollan unas protuberancias en las membranas que les da una apariencia de tener pelo. 69 Universidad de Alcalá de Henares 70 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 14. Virus de la hepatitis. Las hepatitis virales son unas enfermedades en las que se produce una afectación del hígado debido a la infección de células hepáticas por virus. La gravedad de las hepatitis es variable, puede haber hepatitis benignas que cursan casi sin síntomas y también existen hepatitis fulminantes que causan la muerte del individuo. La duración de la infección por los virus es variable. Puede haber infecciones agudas en las que el virus se elimina del organismo después de un tiempo. También existen hepatitis crónicas en las que el virus permanece en el organismo durante toda la vida del paciente. En las hepatitis crónicas la evolución puede ser muy variable. Los pacientes pueden permanecer asintomáticos o con el paso del tiempo, pueden desarrollar cirrosis o incluso cáncer de hígado. Los síntomas de la hepatitis pueden ser inespecíficos o específicos de la enfermedad: - Síntomas inespecíficos. Son fiebre, malestar general, molestias, pérdida de apetito, molestias abdominales, náuseas, fatiga, ... - Síntomas específicos de alteración hepática o la elevación de enzimas transaminasas en la sangre. Estas enzimas son abundantes en las células hepáticas y al destruirse éstas, se liberan las enzimas a la sangre. También producen ictericia (color amarillento que de la piel debido al acúmulo de pigmentos biliares como la bilirrubina) aunque no siempre. Diversos virus pueden causar hepatitis aunque los principales virus son 5: virus de la hepatitis A, B, C, D y E. Aunque desde antiguo se conocían las hepatitis, el primer virus que se descubrió fue el de la hepatits B en 1967. En un principio se conocían 2 formas de hepatitis: - Hepatitis infecciosa o epidémica. Se transmite vía fecal-oral. - Hepatitis sérica. Se transmite por la sangre. Se asignaron estas hepatitis a los virus de la hepatitis A y B respectivamente. Las hepatitis no producidas por los VHA o VHB se las denomina virus de la hepatitis no A no B, que luego se clasificaron en virus de la hepatitis C, D y E. Se habla también de la existencia de otros virus de la hepatitis (F, G, ...), pero no está bien estudiado, pudiendo ser variaciones de la hepatitis anteriores. 1. Características. Las hepatitis A, B, C, D y E están causadas por virus que pertenecen a diferentes familias. Los virus causantes de las hepatitis son virus con RNA excepto el de la hepatits B, que tiene DNA. Todos estos virus tienen cápside icosaédrica y la VHA y VHE son desnudos y el resto con envoltura. Respecto a la enfermedad, los VHA y VHE se transmiten vía fecal-oral y el resto vía sanguínea, sexual o vertical. Los VHA y VHE causan hepatitis agudas, mientras que VHB y VHC pueden ser agudas o crónicas. La VHD siempre es crónica, pero sólo se desarrolla en personas con VHB. Existen vacunas frente a VHA y VHBB 70 Universidad de Alcalá de Henares 71 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Hepatitis A. Es causado por virus de la Familia Picornaviridae, concretamente del Género Hepatovirus. Estos virus son desnudos, cápside icosaédrica y genoma RNA de cadena sencilla y polaridad +. Su ciclo ya lo dimos. - Patogénesis. o Transmisión. Vía fecal oral, a través de contacto de persona a persona y también a través de agua de bebida y por alimentos contaminados. o Distribución. Aunque es mundial, en países desarrollados es poco frecuente, dándose más en países con un nivel sanitario (y entonces económico) bajo. En países desarrollados, los casos que se dan suelen ser importados por viajeros o también de personas que vienen de estas zonas. o Clínica. En ocasiones cursa como una hepatitis subclínica (sin síntomas), pero lo normal es que aparezcan síntomas tanto específicos como inespecíficos. Es frecuente la aparición de fiebre elevada. El período de incubación es de 2 a 6 semanas y se trata de una infección aguda, que en ninguna ocasión parece que evoluciona a crónica. En ocasiones se puede producir casos fulminantes. No se relaciona con el cáncer de hígado. o Control. Se basa en evitar el contagio mediante medidas higiénicas personales, potabilización de aguas, control de manipuladores de alimentos, etc. También se puede aplicar una vacuna constituida por virus inactivados (muertos). La OMS recomienda la vacunación en personas que pudieran estar expuestas a la enfermedad (trabajadores sanitarios, trabajadores de depuradoras de aguas, basuras, manipuladores de alimentos, etc.). En España, realmente, debido a la baja incidencia de la enfermedad, prácticamente sólo se recomienda a viajeros que vayan a desplazarse a zonas donde exista la enfermedad y cuando existe un brote de hepatitis, a personas en contacto con el enfermo. También se puede aplicar inmunización pasiva, administrando Ig de 2 formas: - Prevenir la infección antes de la exposición al virus, para personas que viajan a zonas endémicas. Protege durante 3 meses (se usa para viajes imprevistos). - Después de una posible exposición al virus. Entonces se administra la Ig dentro de las dos semanas siguientes a la exposición al virus. Se puede aplicar en el caso de que surja un brote de hepatitis. Entonces demás de vacunas, se administra inmunidad. 71 Universidad de Alcalá de Henares 72 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Hepatitis B. La enfermedad está producida por un virus de la Familia Hepadnaviridae. Como no producen otras enfermedades los estudiamos aquí. Familia Hepadnaviridae. 1. Características. Son virus con envoltura, en la cual se diferencian unas proteínas (con gran importancia en clínica), a las que se suele denominar Ag de superficie del virus del la hepatitis B (A-HBS). Además tienen una cápside icosaédrica. Su genoma es DNA de cadena doble y circular, pero dentro del virión, éste DNA no es del todo de cadena doble y el círculo no está cerrado. Cuando el virus entra en la célula, el DNA se termina de completar y se cierra. El DNA dentro del virión tiene 2 cadenas que reciben diferentes nombres. Una de mayor tamaño que se llama cadena L (large) o cadena – (porque genera RNAm +) La otra cadena se llama S (Samall) o cadena + (porque es complementaria de la -). El genoma está acompañado por una DNApol que tiene una transcriptasa inversa. 2. Ciclo de multiplicación. Los virus se unen a la célula hospedadora. El mecanismo de entrada no se conoce. El genoma del virus entra en el núcleo de la célula, en el cual, se termina de completar la doble cadena de DNA y el círculo se cierra. Como siempre, a partir del genoma, se tienen que formar proteínas por un lado, y los nuevos genomas por otro. La cadena – del genoma, sirve de molde para la síntesis de RNAm + que salen al citoplasma para formarse las proteínas. Por otro lado, la replicación es un proceso complejo. A partir de la cadena de DNA-, se forma una cadena de RNA de polaridad + y lineal, que se suele denominar RNA pregenómico. Entonces tomando como molde ese RNA pregenómico, se forma una 72 Universidad de Alcalá de Henares 73 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia cadena de DNA que es la cadena -, que es un rizo. Este proceso es llevado a cabo por la RNApol por su actividad transcriptasa inversa. Luego, tomando como molde esta cadena de DNA -, se forma la + ó S, ayudada por la transcriptasa inversa. Una vez que se ha formado el RNA pregenómico, éste comienza a rodearse de las proteínas de la cápside, y a la vez que se forma, comienza a sintetizarse el DNA. Posteriormente, la envoltura se forma en vesículas del retículo endoplásmico. Luego, los virus salen al exterior de la célula a través de vesículas. 3. Patgénesis. 1. Transmisión. Se produce vía sanguínea, sexual y vertical. En la vía sanguínea, la transmisión se produce fundamentalmente por drogadicción, por inoculación accidental en personal sanitario, también por procedimiento como acupuntura, tatuajes, piercing, etc. 2. Distribución. Universal. Aproximadamente hay 350 millones de personas con Hepatitis B crónica. 3. Clínica. La infección es asintomática yu es rara la aparición de fiebre. El período de incubación es largo (de 3 a 5 meses). La hepatitis B puede ser aguda (eliminándose el virus después de un tiempo) o crónica, permaneciendo el virus durante toda la vida en el organismo. La hepatitis crónica puede tener una evolución muy variable. Así, el individuo puede ser un portador asintomático durante toda la vida, o también puede evolucionar con los años hacia cirrosis. También pueden desarrollar cáncer de hígado (es le segundo agente cancerígeno después del tabaco). 4. Control. Evitar el contagio. Se ha desarrollado una vacuna formada por el Ag de superficie del virus, obtenido por Ingeniería Genética en levaduras. La vacuna en España, es obligatoria en niños, y se administra en 3 dosis: al nacer, a los 2 meses y a los 6. En adultos, es recomendable la vacuna a personal sanitario, a parejas de personas con virus y después de una exposición accidental al virus. También se puede aplicar inmunización pasiva, pero no como prevención, sino después de una exposición al virus. Se puede usar interferón (proteínas producidas por unas células del organismo con actividad antivírica) para intentar erradicar la infección crónica. Su administración es muy pesada porque son 3 inyecciones a la semana durante 4-6 meses, siendo la respuesta muy variable (no siempre se erradica). El año pasado se aprobó la aplicación de un compuesto químico para su tratamiento. Es la Lamivudina, que es un compuesto antiretroviral que inhibe la transcriptasa inversa. Favorece la erradicación del virus. 73 Universidad de Alcalá de Henares 74 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Hepatitis D. 1. Características. Se produce por un virus que no está incluido dentro de ninguna familia, sino dentro de un género que es le Género Deltavirus. Son virus con envoltura, que tienen una proteína que es el Ag de la hepatitis B, que son Ag de superficie, por lo cual sólo se multiplican en células infectadas por virus de la hepatitis B. La cápside parece ser icosaédrica, y la proteína sí que está codificada por el propio virus. El genoma es una molécula e RNA de cadena sencilla y circular, de polaridad posiblemente -, aunque no está claro. 2. Patogénesis. La transmisión se da por vía sanguínea, sexual y vertical. Se distribuye por todo el mundo. El virus sólo infecta a personas infectadas por el virus de la Hepatitis B. Dos casos; 1. Coinfección. Cuando un individuo es coinfectado simultáneamente por los virus VHB y VHD. Este caso es más beneficioso para el paciente por la menor tendencia de la enfermedad a evolucionar a crónica. 2. Sobreinfección. Un individuo infectado por VHB es infectado posteriormente por el VHD, lo cual es muy perjudicial para el paciente pues se favorece la evolución hacia la cirrosis y hacia la hepatitis fulminante. No se favorece la aparición de cáncer de hígado. Para el control de la enfermedad es fundamental evitar el contagio. Además la vacuna contra el VHB evita también la multiplicación del VHD Hepatitis C. 1. Características. Es una enfermedad producida por un virus de la Familia Flaviviridae, que presenta envoltura. 2. Patogénesis. El virus se transmite por vía sanguínea, sexual y vertical. Se descubrió en 1988. Es de distribución mundial y en España es una enfermedad endémica. La VHC puede producir una infección aguda, pero lo normal es que sea crónica, de evolución variable, siendo normal que curse de forma asintomática, aunque con los años puede evolucionar a cirrosis y a cáncer de hígado. Se ha de evitar el contagio, empleándose interferón, aplicándose éste con la intención de eliminar la infección crónica, aunque el resultado puede ser variable. El tratamiento es largo, de 6 a 12 meses, con 74 75 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia inyección del interferón 3 veces en semana. Va a salir al mercado el interferón pegilado, que es un interferón unido a polietilenglicol, con una vida media unas 10 veces superior al normal. Sólo es necesaria una aplicación de éste interferón nuevo, semanal, cuya eficacia es mayor pues permanece más tiempo en la sangre. También se usa ribavirina para el tratamiento de neumonías producidas por el virus respiratorio sincitial (Paramyxoviridae), que se aplica en diferente forma galénica (cápsulas), aplicándose con el interferón. Del mismo modo, también se puede aplicar inmunización pasiva para la prevención en caso de exposición accidental al virus. No existe vacuna frente al VHC debido a su gran variabilidad. Hepatitis E. Está producida por virus de la Familia Caliciviridae. Se transmite por vía fecal-oral. Se da en países subdesarrollados, principalmente Asia. La VHE se asemeja a la VHA, no produciéndose hepatitis crónica sino sólo aguda. No se ha asociado con el cáncer de hígado, aunque produce una gran mortalidad en mujeres embarazadas al final de su estado (tercer trimestre). Para su control, se debe proceder fundamentalmente a evitar su contagio, así como el control de alimentos y aguas de consumo en dichos países. La inmunización pasiva parece no ser eficaz, no disponiéndose tampoco de vacunas. 75 76 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 15. Los Virus y el Cáncer. Esquema del tema: 1. Naturaleza del cáncer. Oncogenes. Virus oncogénicos con RNA. Retrovirus. Virus oncogénicos con DNA. Naturaleza del cáncer. Oncogenes. Los tumores son acúmulos de tejidos que se producen en el organismo debido al crecimiento o proliferación anormal de las células del mismo. Existen 2 tipos de tumores teniendo en cuenta el patrón de crecimiento: - Benignas. Como las verrugas. Es un tumor localizado y no invasivo. - Maligno. No localizado. Las células cancerígenas se diseminan mediante la sangre y la linfa (metástasis) a otras zonas del cuerpo, originando tumores secundarios. Las causas que originan un tumor son: agentes físicos, compuestos químicos y virus. Se ha comprobado que en animales hay virus que infectan o producen tumores. El estudio de virus tumorígenos es complicado, no realizándose experimentación detectándose en células tumorales partículas víricas (genomas víricos). En el desarrollo de tumores están, a menudo, implicados los ONCOGENES, que se descubrieron mediante el estudio de Retrovirus. El primero se descubrió en un virus que infectaba al pollo, llamado virus del sarcoma de Rouss, en tejido conjuntivo, al que se denominó oncogen 5RC que codifica para una proteína kinasa que fosforila otras proteínas. Los virus, al infectar a los pollos, producían el tumor. Posteriormente se descubrió otro gen que afectaba a células normales. Éste es parecido al gen viral que codifica para una proteína kinasa parecida a la viral. A este gen se le denominó PROTOONCOGEN. Posteriormente se descubrieron otros oncogenes en Retrovirus y se localizaron genes parecidos a los oncogenes víricos en células normales. Se vio que los oncogenes eran protooncogenes celulares que fueron capturados por el virus. Los genes víricos y los protooncogenes celulares son similares, comprobándose que éstos genes tienen unas funciones importantes para la célula para su metabolismo y crecimiento. Los papeles de los oncogenes y, en concreto, el de las proteínas codificadas por ellos son muy variados. Por ejemplo, algunos codifican enzima proteinkinasas que fosforilan proteínas, modificando su función. Otros genes modifican proteínas que van al núcleo y desempeñan funciones regulando, por ejemplo, la replicación y transcripción del DNA. El cáncer, debido a estos genes, puede producirse por un lado, debido a que un virus que lleve 76 Universidad de Alcalá de Henares 77 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia oncogenes infecte a una célula, expresándose en la célula las proteínas del virus, las cuales inducen el desarrollo del tumor. Pero por otro lado, también pueden aparecer tumores porque los protooncogenes celulares se expresan de forma anormal, pues estos genes son importantes para el desarrollo de la célula, cuya expresión está muy controlada en el organismo. Si su expresión se descontrola, el crecimiento celular es anormal, desarrollándose tumores. Por ejemplo, muchos protooncogenes se expresan en determinadas etapas del desarrollo del individuo, por ejemplo, es el desarrollo embrionario, en el que el crecimiento celular es muy grande y se expresa en adultos, produciendo el tumor. Un virus oncogénico puede producir cáncer de 2 formas: - Incorporando sus oncogenes a la célula hospedadora. - Por activación de la expresión anormal de los protooncogenes celulares por el virus, que puede llevarse a cabo de 2 formas: i. Porque el genoma del virus se inserte próximo al protooncogen celular, y entonces, el gen celular queda bajo el control del virus, expresándose de forma anormal, produciendo el tumor. ii. 2. Porque el virus produzca proteínas que activen al protooncogen celular Virus oncogénicos con RNA. Retrovirus. Diversos Retrovirus son portadores de oncogenes, y estos Retrovirus suelen producir tumores rápidamente tras la infección del organismo (varios meses). Suelen producir sarcomas (tumores en tejido conjuntivo) aunque algunos producen leucemia en animales. Destaca como ejemplo el virus del Sarcoma de Rouss. Hay otros Retrovirus que producen tumores pero que no son portadores de oncogenes, produciendo cáncer activando los protooncogenes celulares, causan leucemias como el virus de la leucemia aviar (en aves). En el hombre se diferencian 2 virus productores de cáncer: HTLV 1 y HTLV 2, causantes de la leucemia de células T del adulto y de las células pilosas respectivamente. Estos virus no poseen oncogenes. Por tanto, actúan activando la expresión de porotooncogenes celulares. 3. Virus oncogénicos con DNA. 77 Universidad de Alcalá de Henares 78 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Se ha comprobado que hay diferentes familias de virus con DNA productores de cáncer en animales, viéndose también la existencia de unos genes involucrados en el proceso, que son muy diferentes de los oncogenes de Retrovirus. Estos genes no están relacionados con genes de la célula hospedadora, no derivando de genes de la célula hospedadora. Son genes propios del virus, que desempeñan funciones normales para el virus. Estos genes, normalmente, estimulan la maquinaria de síntesis de DNA de la célula hospedadora, lo cual es beneficioso para el virus pues estos virus la usan. Son genes tempranos del virus. Estos virus sólo suelen producir cáncer en células en las que no se producen nuevos virus, produciendo cáncer sólo en células en las que sólo se expresan los genes tempranos del virus. Si en una célula se producen nuevos virus, la célula acaba muriendo. Sin embargo, si en una célula sólo se expresan los genes tempranos, éstos pueden inducir la maquinaria de síntesis de DNA celular produciendo una replicación anormal del genoma celular, y como las células no mueren (no se producen nuevos viriones) pueden convertirse en células tumorales. Entre estos virus destacan: - Familia Papovaviridae. Incluye a virus productores de tumores en animales y en el hombre: Virus del papiloma. Asociados con la producción de cáncer de cuello de útero, así como de pene y vagina, así como también de ano. Virus del polioma. Se incluyen varios virus muy utilizados para el estudio del cáncer, aunque realmente estos virus producen cáncer cuando infectan a células que no son hospedadoras naturales, pues sólo expresan los genes tempranos. Destacan el virus del polioma del ratón, productor de cáncer al inyectarse en otros roedores, o el virus SV40, que produce tumores en roedores y en monos diferentes al que se aisló. También existen virus del polioma que afectan al hombre en el que no producen tumores. - Familia Herpesviridae. Incluye diferentes virus productores de tumores en el hombre de forma natural. Destacan el virus Epstein-Barr, causante de la mononucleosis infecciosa, que es una proliferación incontrolada de linfocitos B; también puede producir el linfoma de Burkitt, que sí es un tumor que afecta a linfocitos B, que se da sobre todo en África, de ahí que se llame linfoma de Burkitt africano. Además de estar asociado al linfoma de Epstein-Barr, este linfoma también está asociado al paludismo (es necesario que las personas hayan sufrido el paludismo). Virus Epstein-Barr. Produce otros linfomas también en personas inmunodeprimidas. También está asociado con un tumor que es el cáncer nasofaríngeo, que se da sobretodo en China, por lo que se piensa que éste debe estar asociado con algún factor ambiental. Herpesvirus Humano 8. Causante del sarcoma de Kaposi, que es un tumor que se desarrolla, sobretodo en personas con SIDA. - Familia Hepadnaviridae. Los virus causantes de la heptitis B, son causantes e cáncer de hígado, en la cual también está implicado el de la hepatitis C que tiene RNA. 78 Universidad de Alcalá de Henares 79 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 16. Control de las enfermedades producidas por virus en animales. Esquema del tema: - El interferón. - Quimioterapia antivírica. - Otros compuestos antivíricos. - Vacunas. 1. El interferón. Características y mecanismo de acción. Los interferones son un grupo de proteínas, algunas de las cuales tienen acción antiviral, aunque pueden tener otros efectos como actividad antitumoral o reguladores del sistema inmune. Existen diferentes tipos de interferones, pero fundamentalmente existe varios tipos principales que son alfa, beta y gamma (también omega y theta que se producen en placenta pero se conocen poco), que son producidos por diferentes células. - El interferón alfa, se produce principalmente por los Linfocitos B y macrófagos. - El interferón Beta, se produce principalmente por fibroblastos, aunque también por otras células como macrófagos y células epiteliales. - El interferón Gamma, se produce principalmente por los Linfocitos T. Los interferones alfa y los Beta, tienen actividad antiviral además de otras actividades, mientras que el gamma no tiene actividad antiviral, sino que actúa como regulador del sistema inmune. Los interferones son producidos por diferentes células pero no tienen actividad sobre las células que los producen, sino que son secretados al medio por las células productoras. Luego, en células infectadas por virus éstos interferones inducen la producción de diferentes proteínas y enzimas con actividad antiviral. Los efectos sobre los virus pueden ser diversos, pero fundamentalmente lo que se produce es una inhibición de los sistemas de proteínas del virus. La síntesis de proteínas celulares, también se ve afectado y la célula infectada por el virus puede morir debido a ello. Se impide la multiplicación de virus, aunque se tengan que sacrificar algunas células para ello. Los interferones son activos fundamentalmente en células de la misma especie que ha producido el interferón. Esto supuso un problema para la aplicación clínica del interferón, pero actualmente se produce interferón por Ingeniería genética. Entonces se ha posibilitando el uso de interferón para el tratamiento de enfermedades víricas. 79 Universidad de Alcalá de Henares 80 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Para virus, se usa fundamentalmente el interferón alfa, en ocasiones los Beta. Se aplican por inyección. Se usa para tratamiento de: - Hepatitis B y C, fundamentalmente para erradicar la infección crónica por estos virus. Los tratamientos son largos. Con los VHB de 4 a 6 meses y la VHC de 8 a 12 meses, mediante inyección 3 veces por semana. Se va a comenzar a aplicar el interferón pegilado que permanece más tiempo en el organismo y entonces reduce la aplicación a una vez a la semana. - Papiloma. o Verrugas genitales (condiloma acuminado). Se inyecta interferón bajo la verruga. o Papilomatosis laringea. Administración sistémica. Aunque existen casos en los que se erradica el virus, en otros, la enfermedad recurre. 2. Quimioterapia antivírica. El tratamiento de virus con compuestos químicos presenta el problema de disponer de compuestos que sean selectivos que afectan a los virus sin perjudicar a la célula. En bacterias no existe este problema porque tienen compuestos diferenciales. Existen algunos compuestos que se pueden usan para el control de virus. Se usan fundamentalmente frente a herpesvirus y retrovirus, aunque existen otros compuestos frente a otros virus. - Herpesvirus. Compuestos antiherpéticos. Son inhibidores de la síntesis del DNA viral al actuar sobre la DNApol del virus, preferentemente a la celular, aunque tienen cierta toxicidad. La mayoría son análogos de nucleósidos, excepto el Foscarnet. La Viradina no se usa. Existe una serie de compuestos activos sobre Herpes simple y Varicela-Zóster: Aciclovir, Penciclovir y Idoxiuridina. En el caso de virus de Varicela- Zóster, se usa sólo en general para el tratamiento de Herpes Zoster. La varicela sólo se trata en casos extremos (en personas inmunodeprimidas o muy graves). La Trifluridina sólo para Herpes simple. Existen unos compuestos usados frente a Citomegalovirus: Ganciclovir, Cidofovir y Fuscarnet. Estos compuestos son bastante tóxicos usándose en casos extremos (inmunodeprimidos y casos graves, p. Ej. Enfermedad de glándula salival del recién nacido). - Retrovirus. Agentes antirretrovirales. Algunos son inhibidores de la transcriptasa inversa o de la proteasa. Estos compuestos no proporcionan una cura para la enfermedad, ya que no erradica a los virus del organismo, por lo que el tratamiento tiene que durar toda la vida. El tratamiento, ha de ser individualizado, teniendo en cuenta fundamentalmente el recuento de linfocitos T, la carga del virus en sangre y síntomas del enfermo. Actualmente se recomienda la aplicación simultánea de varios compuestos antirretrovirales, normalmente 2 análogos de nucleósidos y un inhibidor de la proteasa. Tener en cuenta la formación de mutantes resistentes. 80 Universidad de Alcalá de Henares 81 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 3. Otros compuestos antivíricos. - Amantidina y Zanamivir. Se pueden usar para el tratamiento de la gripe. El primero sólo es activo frente al virus de la Gripe A (entonces podo usado) porque la gripe puede estar producida por A y B), inhibiendo la liberación del genoma viral al citoplasma de célula. El segundo es un inhibidor de neuraminidasa del virus que impide la dispersión de virus desde células infectadas a células sanas. Este compuesto reduce la duración de la enfermedad pero hay que esperar un año para ver si es eficaz la aplicación clínica. - Ribavirina. Análogo de nucleósido del cual no se conoce bien el mecanismo de acción. Es de amplio espectro ya que afecta a diferentes virus. Sólo se usa en 3 casos: En tratamiento de neumonía de Virus Respiratorio Sincitial (paramysovirus), tratamiento de Hepatitis C (crónica a la vez que el interferón), y para el tratamiento de una fiebre hemorrágica (Fiebre de Lassa: Arenavirus) que no se da en España. - Lamivudina. Análogo de nucleósido inhibidor de transcriptasa inversa que se aplicaba hasta el año 2000, sólo para el tratamiento del SIDA, pero se ha autorizado su uso para el tratamiento de la Hepatitis B. - Isatina- Beta- Tiosemicarbazona. Parece que inhibe la síntesis de ciertas proteínas del virus de la viruela. Se puede aplicar como preventivo para evitar ésta enfermedad, aunque parece que no es muy activo frente este virus. Los antibióticos para tratamiento de bacterias no son activos frente a tratamiento de virus. 4. Vacunas. La vacunación frente a virus consiste en la administración de Ag de virus al organismo, con el fin de que el sistema inmune genere una respuesta específica frente al virus. Así, posteriormente cuando tenga lugar una infección natural, el sistema inmune responde de forma rápida y eficaz para controlar la infección. La vacunación constituye un sistema de inmunización activa porque es el propio organismo al que se ha vacunado el que genera los Ac. Las vacunas pueden estar constituidas por virus enteros o por porciones. Dentro de las vacunas formadas por virus completos, pueden estar formados a su vez con virus vivos (atenuados) o virus muertos (inactivados). 81 Universidad de Alcalá de Henares 82 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia a. Vacunas de virus atenuados. Estas vacunas están constituidas por cepas de virus que no tienen capacidad patógena (no producen enfermedad), pero que son infecciosas, es decir, son virus que son capaces de multiplicarse en el organismo, aunque producen una infección subclínica (no patógenas). Estas vacunas se obtienen cultivando los virus patógenos en células o animales que no son sus hospedadores naturales. Así, cultivando varias veces, hasta obtener cepas mutantes que no sean patógenas. Existe un caso en que la vacuna se obtuvo de otro forma la del virus de la viruela que se obtuvo a partir del virus de la viruela vacuna que produce una inmunidad en el hombre. Estas vacunas tienen como ventaja frente a otras, que la respuesta inmune que se produce es elevada. Las desventajas que tiene son: - Al ser virus infecciosos, después de la vacuna puede haber signos de infección en el organismo. - Estas vacunas tienen el peligro de que las cepas de virus reviertan a patógenas (p. Ej. en la polio). - Estas vacunas deben ser conservadas con más cuidado que las de los virus inactivados (muertos). Destacan vacunas contra los Adenovirus, productores de enfermedades respiratorias aguda, que es poco usada. También destacan las vacunas contra la varicela, cuyo uso rutinario en personas sanas no está recomendado pues no confiere inmunidad para toda la vida, siendo mejor que la varicela se pase de niño que de adulto. Sólo se usa en casos de ciertos pacientes inmunodeprimidos. La vacuna de la Viruela permite erradicar la viruela de la humanidad. Aunque se obtuvo originalmente a partir de viruela de vaca, la cepa de vacuna de la que se dispone hoy es de origen incierto, no sabiéndose si es un mutante de la viruela vacuna, de la humana o un recombinante de ambos. Otra vacuna es la vacuna de la poliomelitis de Sabin, que se administra por vía oral, siendo la más usada por su facilidad de administración, pues la de virus inactivados se administra vía inyección. En España, es obligatoria en niños. Esta vacuna contiene las tres cepas de virus productores de la polio, que los tipos inmunológicos I, II y III, siendo este serotipo III posible revertiente a patógeno, produciendo la enfermedad (1 caso por cada 10 millones de vacunados). También destaca la vacuna de la fiebre amarilla, usada en los países en los que es endémica la enfermedad. En España, sólo se recomienda a viajeros que vayan a desplazarse a estos países. Otra es la vacuna triple vírica, también obligatoria en España, que contiene cepas de los virus de las Paperas, Rubéola y Sarampión. En adultos, estas vacunas pueden administrarse por separado. Las vacunas de las Paperas y el Sarampión tiene como objeto prevenir al individuo vacunado de la enfermedad, mientras que en la Rubéola, el objetivo es proteger al feto para evitar el desarrollo de la enfermedad en él, produciendo malformaciones. Por ello, la vacuna de la Rubéola es obligatoria en niños, y aconsejable en mujeres que deseen tener hijos y que carezcan de Ac frente al virus. 82 83 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia b. Vacunas con virus inactivados (muertos). Se obtienen matando al virus, generalmente con compuestos químicos: formaldehído o etapropiolactona. Estas vacunas son más fáciles de conservar que las formadas por virus, pero la inmunidad conseguida por estas vacunas es menor, en general. b.1. Vacuna contra Adenovirus. Muy poco usada. b.2. Vacuna frente a la Polio de Salk. Es inyectable y aunque es menos usada que de Sabin, se recomienda en ciertos casos (p. Ej. inmunodeprimidos y en adultos mayores de 18 años que no se han vacunado de niños). b.3. Vacuna de la gripe. Está formada por virus muertos enteros o fraccionados. Debido a la variación antigénica del virus, varía en su composición cada año, conteniendo las cepas del virus que probablemente, van a circular en la población ese año. No se aplica a la población en general, sino sólo en ciertos casos como p. Ej. ancianos, personas con enfermedades respiratorias o cardíacas, en las que puede ser peligrosa, y en personas en contacto con el público, teniendo más riesgo de contactar con el virus. b.4. Vacuna de la rabia. En el hombre se puede aplicar de 2 formas diferentes: - Antes de la exposición al virus, en personas que tengan riesgo de contactar con el virus: veterinarios, trabajadores de zoológicos, cazadores, espeleólogos, ... - Posteriormente a una posible exposición al virus, bien en el caso de recibir la mordedura de un animal enfermo o que no se haya podido capturar. Debido al largo período de incubación de la enfermedad, el organismo tiene suficiente tiempo de desarrollar la respuesta inmune a partir de la vacuna. b.5. Vacuna de la Hepatits A. Se recomienda en España, sólo en ciertos casos, p. Ej. en viajes a zonas ebndémicas de la enfermedad, o bien cuando surge un rote de Hepatitis A en las personas en contacto con los enfermos. c. Vacunas formadas por proteínas víricas. Destaca la vacuna contra la Hepatitis B, que está formada por una proteína que es el Ag de superficie del virus (proteína de la envoltura), que se obtiene mediante ingeniería genética. Es obligatoria en España para los niños. También se recomienda en adultos en ciertos casos: personas con riesgo de contagios (personal sanitario y parejas de portadores del virus). Además también se puede administrar la vacuna tras una exposición accidental al virus, por el largo período de incubación. Ver calendario de vacunación vírica de las fotocopias, entra en examen. 83 Universidad de Alcalá de Henares 84 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia d. Inmunización Pasiva. Consiste en administrar Ac a un individuo, para tratar o prevenir enfermedades. En el caso de las infecciones víricas, esta técnica se usa para prevenir el desarrollo de enfermedades en personas que van a estar expuestas a un virus o también a personas que han estado expuestas recientemente al virus, para que no se desarrolle la enfermedad. También se usan para tratar la enfermedad cuando ésta se ha desarrollado. Hasta el año 2000, las Ig usadas frente a virus se obtenía a partir de personas, y se llamaban Ig humanas.. Pero se aprobó la utilización de Ig obtenidas mediante Ingeniería Genética insertando un gen de la Ig humana en microorganismos para que la produzcan. Las Ig obtenidas de la sangre de personas son de 2 tipos: Inespecíficas y Específicas o Hiperinmunes. 1. Ig humanas inespecíficas. Son una mezcla de Ig o Ac obtenidos a partir de la sangre de un gran número de donantes de sangre. Esta mezcla de Ig contiene Ac protectores ante infecciones comunes en la población o frente a infecciones contra las que se ha vacunado de forma general a toda la población. Se aplica en ciertos casos: - Varicela. Para prevenir o atenuarla en personas inmunodeprimidas. - Rubéola. Para prevenir o atenuarla en mujeres embarazadas en contacto con el virus. - Sarampión. Sólo en ciertos casos, personas inmunodeprimidas, para prevenir o atenuarlo. - Hepatitis A. En personas que vayan a viajar a zonas endémicas de laenfermedad y a los que no de tiempo a ponerse la vacuna, con la que no da tiempo al desarrollo de la inmunidad. También se puede administrar las Ig tras una exposición al virus. 2. Hepatitis C. Sólo se aplica a personas que accidentalmente estén expuestas al virus. Ig humanas específicas o hiperinmunes. Se obtienen a partir de la sangre de donantes, vacunados contra una determinada enfermedad o que han sufrido recientemente esa enfermedad. Son específicas contra un determinado microorganismo, buscándose donantes específicos. Se aplica en dos casos: - Rabia. En personas mordidas por un animal rabioso, o que no se haya podido capturar al animal, recomendándose la administración de Ig además de la vacunación. - Hepatitis B. Después de una exposición accidental al virus. En cuanto a las Ig obtenidas a partir de técnicas de Ingeniería Genética, se obtienen en microorganismos en los que se han introducido un gen de Ig humana. Son Ig específicas contra un microorganismo determinado, estando autorizado sólo el Palivizumab, aplicado en el caso del virus respiratorio sincitial, para prevenir neumonía, causadas por este virus, en niños de alto riesgo (prematuros). 84 Universidad de Alcalá de Henares 85 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Lección 18. Partículas subvíricas. 1. Desarrollo histórico. Definiciones. Viroides. Son moléculas de RNA de cadena sencilla y circulares. Causan enfermedades en plantas. Parece que no codifican proteínas y no se sabe como estos agentes producen la enfermedad. Priones. Fueron aislados en 1981 por Prusiner (Premio Nobel de Medicina en 1987), estudiando una enfermedad del sistema nervioso que afecta a ovejas y cabras, denominada Scrapie o Prurito Lumbar. Ésta es una enfermedad degenerativa del sistema nervioso de estos animales que conduce a la muerte. Prusiner pensó que la enfermedad que se producían en estos animales estaba causada por la acumulación de una proteína a la que se llamó PRIÓN. Posteriormente se identificó en neuronas de animales normales tanto de ovejas y cabras, como posteriormente, otros mamíferos, una proteína similar al prión descubierto por Prusiner y que estaba codificado por un gen del animal. Entonces la acumulación en el cerebro de una forma alterada de ésta proteína anormal sería la responsable de enfermedades del sistema nervioso. Entonces, los priones son la forma alterada de una proteína intraneuronal que ha perdido su función habitual y es responsable de la producción de enfermedades degenerativas del sistema nervioso de mamíferos. 2. Enfermedades causadas por priones en animales. Los priones producen enfermedades en animales y en el hombre. Son enfermedades neurológicas que resultan de la degeneración progresiva del cerebro, produciendo la muerte. A estoas enfermedades se las denomina en general, Encefalopatías Espongiformes, ya que se afecta el cerebro y al hacer un corte de cerebro, éste tiene una serie de hoquedades con aspecto de esponja, debido a la muerte de las células En animales, las enfermedades detectadas de este tipo son: - Scrapie o prurito lumbar. Es una enfermedad que afecta a ovejas y cabras. Se describe desde hace 250 años en todo el mundo (los síntomas), aunque era más endémico en el Reino Unido. En esta enfermedad debido a la degeneración neurológica aparecen una serie de síntomas, como pérdida de condensación de los movimientos (los animales no pueden moverse ni mantenerse en pie), también tienen un picor (prurito) intenso que les lleva a frotarse (scrapie) la espalda, llegándose a arrancar la piel. 85 Universidad de Alcalá de Henares 86 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia - Encefalopatía espongiforme bovina (mal/ enfermedad de las vacas locas) que fue descrita como tal en Gran Bretaña en 1986. Se piensa que esta enfermedad se desarrolló en vacas debido al consumo por parte de estos animales de harina o piensos obtenidos a partir de ovejas o cabras que tenían la enfermedad del Scrapie. Esta enfermedad degenerativa del SNC de vacas ha obtenido elevada relevancia debido a su posible transmisión al hombre. - Existen otras encefalopatías espongiformes en otros animales que normalmente se asocian con la ingestión de piensos de otros animales enfermos. Se ha descrito esta enfermedad en visones, gatos (felinos), otros animales exóticos de zoos (Kudu, Oryx, nyalos, ...). 3. Enfermedades que afectan al hombre. La principal enfermedad de este tipo es la denominada enfermedad de Creutzfeldt- Jacob (ECJ), que fue descrita en Alemania por estos científicos a principios de los años ’20. Esta enfermedad se caracteriza por demencia y pérdida de coordinación, puede tener varios orígenes. En la mayoría de los casos (85%) el origen es desconocido. Esta el al que se denomina ECJ esporádica, ya que surge al azar. Aparece aproximadamente en 1 persona por cada millón. - En un 10-15% de los casos, tiene un origen hereditario. - En otros casos, la enfermedad es infecciosa, en el sentido de que se adquiere a partir de otro individuo de diferente forma, normalmente mediante procedimientos médicos (yatrogenia), p. ej. mediante transplante de córnea a partir de persona de muestras que tenían esta enfermedad. También por instrumentos de cirugía, mediante la toma de hormona del crecimiento, obtenida a partir de glándula pituitaria humana de cadáveres. Actualmente se piensa que existe la posibilidad del desarrollo de una enfermedad similar a la ECJ, adquirida al consumir carne de vacas con la enfermedad de las vacas locas. Entonces, a la ECJ de origen desconocido, hereditario o infecciosa, se la denomina ECJ clásica. A la forma que está apareciendo últimamente que podría provenir del consumo de la carne de vacas locas se la llama variante de la ECJ. - Kuru. Enfermedad que se da en una tribu de Nueva Guinea llamada Fore, debido a que existe una costrumbre de canibalismo, ya que se comían el cerebro de las personas muertas. - Existen otras enfermedades menos frecuentes y se transmiten de forma hereditaria. Síndrome de Gerstmann- Straussler- Scheink. Insomnio familiar letal. 86 Universidad de Alcalá de Henares 87 Apuntes de Virología Facultad de Farmacia 4. Patogenia. En las encefalopatías espongiformes se produce el acúmulo de una proteína que es el prión, en el cerebro de los animales afectados (se la suele denominar PrP). Un gran avance en el estudio de estas enfermedades vino del descubrimiento de una proteína semejante a la patológica en las células normales. A raíz de éste descubrimiento, a las proteínas patológicas se las llamó PrPsc (scrapie). Se les dio este nombre a todas las proteínas patológicas animales, independientemente que fuera de oveja, cabra, hombre. Entonces a la proteína normal, que está en el cerebro, se la denomina PrPc (celular). La PrPc se encuentra normalmente en neuronas (fundamentalmente, aunque también en otras células) y aunque su función no es conocida, se piensa que puede participar en la sinapsis de las neuronas. Estas proteínas PrPsc y Prpc son semejantes en su secuencia de aminoácidos, pero presentan diferentes conformaciones, es decir, se diferencia en su estructura terciaria. Entonces La PrP sc se acumula de forma anormal en neuronas, formando una especie de fibras que las dañan. La PrP sc es más resistente a la acción de proteasas. La PrPsc tiene capacidad de transformar aPrP c en PrPsc y propagarse dentro de un individuo. De esta forma los priones se propagan dentro del organismo, convirtiendo PrP c en PrPsc, al modificar su conformación, produciendo una especie de efecto dominó. Las encefalopatías espongiformes se producen al acumularse una proteína anormal, pero no se conoce exactamente como se produce el daño a las células. Se piensa que el daño podría producirse al acumularse las proteínas en los lisosomas, que se rompería y las enzimas dañarían a las células. 5. Propagación, adquisición y transmisión de las enfermedades causadas por priones. Un individuo puede adquirir una encefalopatía de varias formas. En algunos casos, la enfermedad no proviene de otro individuo, sino que surge del propio individuo. Esta es la forma esporádica de la enfermedad. Se piensa que en estos casos la enfermedad se produce por una mutación en el gen que codifica la PrP c. Estas formas de origen de la enfermedad, explican los casos espontáneos de ECJ. En otros casos, la enfermedad se adquiere de forma hereditaria, mediante la herencia de una mutación presente en el gen que codifica para PrP c. Esta es la forma de transmisión del insomnio familiar letal o de los casos de ECJ hereditaria. También puede adquirirse vía infecciosa mediante yatrogenia (como ECJ), por introducción del prión en el cerebro por cirugía o por consumo de carne animal con priones. Estas formas explican el desarrollo de la enfermedad de las vacas locas a partir del consumo por las vacas de animales con Scrapie. Este origen también puede explicar los últimos casos de ECJ que se están dando. 87 88 Universidad de Alcalá de Henares Apuntes de Virología Facultad de Farmacia Los priones parece ser que tienen una barrera de especie, de forma que normalmente producen la enfermedad en especies similares a la que ocasionaron la enfermedad. Los PrP sc de oveja y vacas se diferencian sólo en 7 aminoácidos, entonces se salta la barrera de especie. En el caso del hombre, la diferencia de aminoácidos entre la PrP de vaca del hombre es de unos 30 aminoácidos, siendo la barrera de especie mayor que el caso anterior. En principio se pensó que esa barrera era insalvable, pero actualmente no está claro, ya que se piensa que el consumo de carne de vaca puede producir la enfermedad. En Inglaterra, en 1996, se comenzaron a describir una serie de casos de ECJ diferentes de la forma clásica, que se diferenciaban principalmente en: Edad de comienzo de la enfermedad. En la ECJ clásica se sitúa por encima de los 55 años, mientras que loa nueva variante se da en personas con una media de 30 años. La duración de la enfermedad es menor en el caso de la forma clásica (4 a 6 meses), que en la variante (en 14 meses muerte del individuo). Esto se refiere a la aparición de síntomas. 88
