Virusurile

Virusurile

    În biologie, un virus este un agent patogen inframicrobian, invizibil cu microscopul optic, care se reproduce numai în interiorul celulelor vii și provoacă diverse boli infecțioase numite viroze. 

Particularităţi

•              Particule de dimensiuni foarte mici (18-400nm), vizibile doar cu microscopul electronic.

•              Posedă un singur tip de acid nucleic: ADN, ARN

•              Sunt paraziţi intracelulari obligatorii

•              Înmulţirea virusurilor – replicare

•              Sunt specifice, fiecare virus provoacă o anumită boală

•              Fiecare virus prezintă o structură anitigenică specifică (omul şi animalele infectate cu un virus produc anticopri specifici iar imunitatea dobândită este solidă şi de lungă durată)

•              Virusurile sunt insensibile la antibioticile uzuale

•          Virusurile se prezintă sub trei stări:

•          -virusul infecţios matur,(virion) care reprezintă unitatea morfofuncţonală a virusurilor;

•          -virusul vegetativ care este virionul fără capsidă, multiplicat în celula gazdă

•          -provirusul care este virusul decapsidat integrat în cromozomul celulei-gazdă

Morfologia virusurilor

•          Sferic

      virusul gripal, adenovirus, herpetic, polio

•          Cilindric, bastonaş

        virusul mozaicului tutunului, fagi

•          Paralelipiped

        virusul variolic, virusul vaccinia

•          Cartuş

       virusul rabic

•          Filamentos

       virusul Ebola

•          Sferic cu coadă

       virusul bacteriofag

Clasificare

După tipul acizilor nucleici din genom pot fi:

•          ribovirusuri (cu genom ARN)

•          adenovirusuri (cu genom ADN);

•          Dintre ribovirusuri fac parte: VMT produce viroza numită mozaicul tutunului; virusul gripal produce gripa la om şi animale; virusul rabiei produce rabia la animale şi om; HIV distruge limfocitele T din sângele uman ce au rol important în imunitatea celulară.

•          Dintre adenovirusuri fac parte: bacteriofagii (virusuri care pot infecta şi distruge bacteriile), virusul herpetic care este cantonat în ganglionii nervoşi (spinali şi omologi ai nervilor cranieni).

Structura virusurilor

•          Genom viral

•          Capsidă

•          Înveliş viral

Genomul Viral

•          este alcătuit dintr-o moleculă de acid nucleic viral

Fie  ARN → RIBOVIRUSURI

Fie  ADN → DEZOXIRIBOVIRUSURI

•          poartă informaţia genetică necesară replicării

•          determină capacitatea infectivă a virusului

Funcţiile genomului:

•          Conţine întreaga informaţie genetică necesară replicării

•          Asigură infectivitatea virală

•          Este capabilă de autoreplicare în absenţa celorlalţi constituenţi virali

•          Excepţie ARN viral izolat

Capsida

•          complex de structuri proteice care îmbracă acidul nucleic viral

•          are arhitectură şi compoziţie specifice fiecărui tip viral

•          Tipuri de simetrie ale arhitecturii capsidale

•                               Cubică –Icosaedrică

•                               Helicoidală

•                               Binară, Helicoidal-Icosaedrică

Funcţiile capsidei virale

•protejează genomul de acţiunea factorilor externi, de nucleazele celulare;

•asigură forma virionului;

•fixează virionii nuzi de receptorii celulari specifici;

•subunităţile structurale ale capsidei sunt antigene care induc formarea şi reacţionează cu anticorpii neutralizanţi.

Învelişul viral

Rolul învelişului viral

•protejează nucleocapsida;

•intervine în iniţierea ciclului infectant prin recunoaşterea şi ataşarea virusului de receptorii celulari;

•intervine în procesul de asamblare a noilor particule virale;

•intervine în activităţi specific virale (hemaglutinare, hemadsorbţie, hemoliză, fuziunea membranelor celulare);

Structura învelişului extern

Structuri proprii virale:

•Proteina M (matrix)

•Spiculi:

1.Hemaglutinine

2.Neuraminidaze

3.Profactori de fuziune 

Spiculii

Hemaglutininele

Prezente la virusurile invelite

Formă de bastonaşe prismatice cu baza triunighiulară

Funcţii:

•Recunoaşte receptori celulari, ataşarea şi penetrarea virusului în celulă

•Induc răspuns imun

•Rol în hemaglutinarea hematiilor

Profactorul de fuziune

Poate fi situat pe învelişul viral

Prezent la herpes virus, paramyxovirus

Este glicoproteină

Funcţii:

•Fuzionarea învelişului viral cu membrana celulară favorizând penetrarea virusului în celula gazdă

•Diseminarea infecţiei

•Producerea hemolizei

Alte componente asociate virionului

Enzimele virale

Sinteza de proteine-enzime codificate de virus este restrânsă (număr mic de gene din genomul virusului)

Sunt proteine

Structurale - în învelişul viral

       -rol 

•interrelaţe cu celula gazdă

Nestructurale - asociate nucleocapsidei

– rol

•replicarea genomului viral

•sinteza de proteine virale

Bacteriofagii

Structură:

Cap

Coadă

Capul – formă sferică, alungită, prismă hexagonală – are o porţiune centrală densă, formată din ADN şi capsida.

Coada - cilindru axial rigid învelit într-un manşon contractil

             - placă terminală cu 6 fibre cu rol de fixare pe celula gazdă (bacteria)

Compoziţia chimică a virusurilor

Elementele de bază

Proteine

Glucide

Lipide

Acizi Nucleici

Virusuri simple: proteină + acid nucleic (virusul polio,  Proteine + ARN); bacteriofagi- Proteine + ADN

Virusuri complexe: - genom viral, pătura proteică internă, pătura externa lipoproteică. (virusul gripal)

Proteinele virale

parte componentă a capsidei

proteine cu rol enzimatic

Cultivarea şi modul de multiplicare a virusurilor

Pentru stabilirea diagnosticului unei viroze sunt necesare izolarea şi identificarea agentului patogen în produceri patologice recoltate de la bolnav, cadavru. Cultivarea lor e posibilă prin inoculare în o gazdă receptivă:

Animale de laborator

Ouă  embrionate

Culturi de celule

Multiplicarea virusurilor – se autoreproduc folosind mecanismele celulare din interiorul celulelor vii, de unde iau: hrana,enzimele,energia necesară multiplicării.

Multiplicarea virusurilor-replicare

      Etape:

Adsorbţia - faza de adeziune şi fixare la celula- gazdă

Pătrunderea  virusului în celula-gazdă

Faza de eclipsă - virusul pătruns în celulă se dezintegrează  în acidul nucleic şi proteine şi nu mai poate fi pus în evidenţă.

Faza de multiplicare activă – acidului nucleic separat  şi capsida separat se multiplică pentru ca în final să se asambleze - formînd particule virale complete.

Faza de eliberare -virusul formate părăsesc celula treptat pe măsura formării sau se acumulează - explozia celulei -gazdă, eliberîndu-se  -  infectînd alte celule.

Căi de transmitere

* Transfuzii

* Droguri cu administrare intravenoasă

* Hemofilie( factor de coagulare) –necesită transfuzii

Parteneri sexuali feminini ai toxicomanilor şi hemofilicilor infectaţi

Transmiterea parenterală – determinată prin infecţie cu ace nesterile, în cursul unor manevre medicale, non-medicale.

Se poate transmite prin intervenţii chirurgicalecu echipament incomplet sterilizat.

Boala are transmitere sexuală -> homo/heterosexuală

Virusul HIV

Infecţia cu virusurile imunodeficienţei umane

                                (HIV=human immunodeficiency virus)

               

                       este caracterizată printr-o evoluţie de lungă durată în care se produce degradarea progresivă a imunităţii, în special celulară.

Sindromul de imunodeficienţă dobândită

                = SIDA (syndrome de l'immunodeficience aquise) sau

                = AIDS (aquired immune deficiency syndrome)

                        reprezintă stadiul final al infecţiei HIV caracterizat prin   imunodepresie accentuată şi/sau manifestările clinice ale acesteia, reprezentate de infecţiile oportuniste şi neoplazii

HIV aparţine familiei Retroviridae, subfamilia Lentiviridae.

                 virioni de 80-130 nm, de formă sferică.

HIV prezintă 2 tipuri distincte antigenic denumite HIV-1 şi HIV-2.

                Ø HIV-1 este cel mai răspândit, fiind responsabil de majoritatea

                                 infecţiilor HIV.

                Ø HIV-2 este întâlnit în special în Africa, fiind mai puţin patogen

                                 decât HIV-1.

                Ø fiecare tip de HIV prezintă subtipuri cu distribuţie geografică

                                 predilectă.

La sfârsitul anului 2007 se înregistrau în lume:

                Ø 33,2 milioane de persoane în viaţă infectate HIV 

                                · 30,7 milioane adulţi

                                · 2,5 milioane copii sub 15 ani

                Ø 2,5 milioane de cazuri noi de infecţie HIV

                                · 2 milioane de adulţi

                                · 420.000 de copii sub 15 ani

                Ø 2,1 milioane de decese prin infecţie HIV

                                · 1,7 milioane adulţi

                                · 330.000 copii sub 15 ani

În România la 31 decembrie 2008

          Ø 9669 de cazuri de infecţie HIV în viaţă

                     Ø 9372 în evidenţă activă

                                                - copii (0-14 ani): 280

                                                - adulţi (>14 ani): 9092

                     Ø 7434 în tratament ARV

a.) Răspândirea infecţiei HIV

                Ø Infecţia HIV =  pandemie, fiind raportată în toate ţările lumii.

Prionii

    Prionii reprezintă cealată faţă de viroizi, luând în considerare parametrii care definesc virusurile. Ei au o forma extracelulară distinctă, dar forma extracelulară este reprezentată în întregime de proteină (fără acidul nucleic care modifică proteina). Cu toate acestea particula de proteină este infecţioasă şi sunt cunoscuţi diferiţi prioni care produc o varietate de boli la animale şi la om.

  Termenul de prion a fost introdus de Prusiner, care în 1980 propune ipoteza prionului, pentru a distinge, de viroizi, particulele infecţioase proteice, care determină un grup de boli neurodegenerative.

Aceste boli determinate de prioni sunt clasificate în prezent impreună, doarece etiologia si patogeneza lor implică modificarea unei proteine celulare normale numită de Prusiner PrP ( proteina prionică).

Aceste boli se manifestă ca boli infecţioase, ereditare si sporadice. Termeni utilizaţi anterior pentru bolile prionice includ: encefalopatii transmisibile, encefalopatii spongiforme şi boli cu virusuri lente. Bolile reprezentative sunt: scrapia oilor, encefalopatia spongiformă bovină (boala vacii nebune), iar la om kuru kuru, boala Creutzfeld-Jacob (CJD), sindromul Gertsmann-Straussler-Sheineker şi insomnia familiară fatală.

   Pe lângă boala cu urmări grave, infecţia prionică are ca rezultat producerea mai multor copii ale proteinei prionice.

   Această proteină trebuie să fie codificată de acid nucleic, astfel, existenţa prionilor ar pune sub semnul întrebării modelul central al fluxului de informaţie genetică. S-a descoperit cu certitudine că celula gazdă conţine o genă, pe unul din cromozomii săi (gena PrP), care codifică o proteină foarte similară cu proteina proteică (PrP).

Rezultatele cercetătorilor intensive realizate în ultimii ani au demonstrat că PrP prezinta două isoforme care se disting prin confromaţie:

1)      Produsul normal al genei PrP numit PRPc 33-35 kDa şi

2)       PrPsc 27-30 kDa, pentru agentul (PrP) scrapiei, produs responsabil de boala. Pentru agentul scrapiei s-a demonstrat că este alcătuit exclusiv dintr-o proteină care a adoptat o conformaţie anormală. Proteina gazdei este produsă normal şi se găsesşte predominant în neuroni, prionul care pătrunde în celulă modifică această proteină fie în cursul, fie după sinteză. Structura şi organizarea genei PrP a sugerat că PrPsc  este derivată din PrPsc sau un precursor, printr-un proces post translaţional. Mecanismul molecular al formării rămâne de elucidat, dar studiile de chimie şi fizică au arătat diferenţa profundă a conformaţiilor PrPsc si PrPc.

     În consecinţă, prionii nu supun enzimele gazdei pentru propria replicare, ci determină, într-un anume fel, o genă normală a gazdei să producă mai multe copii ale propriei proteine patogene.

     Particula infecţioasă denumită prion este deci o proteină infecţioasă, o formă alterată unei proteine codificată cromozomal, care şi-a pierdut funcţia sa normală, dar a dobândit capacitatea de a converti forma normală a proteinei în aceaşi forma (prion) alterată.

Cunoaşterea viroizilor şi prionilor prezintă interes din mai multe motive:

-          extind definiţia dată virusurilor, fată de care sunt caracterizaţi.

-demonstrează existenţa atât a unor modalităţi neaşteptate prin care elementele genetice se pot replica, cât şi a unor modalităţo neaşteptate prin care pot supune celulele gazdă.

-determină boli grave care la om au un caracter unic prin aceea că sunt atât boli genetice (ereditare), cât şi infecţioase. PrP normală suferă rareori modificarea la prion (odată la 1 mil. oameni) şi proteina alterată este infecţioasă dar mutaţiile la nivelul genei care codifică PrP pot face modificarea mult mai posibilă ceea ce determină formele ereditare ale bolii. Cunoştiinţele acumulate din studiul bolilor prionice pot furniza, de asemenea, o strategie efectivă pentru definirea etiologiei şi detalierea patogenezei moleculare a maladiilor mai comne neurodegenerative ca boala Alzheimer, boala Parkinson şi scleroza amiotrofică laterală.

Boli Prionice:

  În bolile prionice, modificările patologice sunt ascociate cu transformarea proteinei prionice codificată de celula gazdă într-o formă rezistentă la proteoliză – proteina PrPsc    .

 Acumularea PrPsc   conduce la formarea unor depozite fibriare intraneuronale şi la moartea neuronilor prin apoptoză.

Grupul bolilor prionice cuprinde boala scrapie la ovine, encefalopatia spongiformă bovină (ESB), encefalopatia spongiforma a nutriilor şi boli umane rare: Kuru, Creutzfeldt-Jacob, dindromul familial Gerstman-Straussler-Schenker şi insomnia familială fatală.