GENERALIDADES DE VIRUS

Dra. Teresa Uribarren Berrueta
Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, UNAM.
berrueta@unam.mx

Los virus han coexistido con organismos en el planeta desde hace unos 200 millones de años, pero el estudio científico de estas macromoléculas parasitarias intracelulares es reciente. Apenas en el siglo XIX, mediante estudios clínicos y patológicos, se les reconoció como agentes etiológicos de enfermedades específicas. Poco después, a partir de la mitad del siglo pasado, el empleo de bacteriófagos como modelo constituyó un gran paso hacia la comprensión de la replicación viral y las nuevas técnicas histológicas, el microscopio electrónico y la inmunohistoquímica, dieron momentum al estudio de los virus. La información obtenida con el uso de la cristalografía nos permitió visualizar la estructura viral hasta un nivel atómico.
Con estos volúmenes de información, se desarrollaron métodos más sofisticados, como la reacción en cadena de la polimerasa, que detecta con gran sensibilidad y especificidad los genomas virales, y finalmente, se tiene la capacidad de introducir material genético en los genomas virales para el diseño de vacunas, vectores virales y genoterapia.

La clasificación de los virus es más congruente si se tienen las secuencias de nucleótidos de su genoma. Los sistemas actuales se basan además en:
Acido nucléico (tipo y estructura)
Simetría de la cápside viral
Envoltura lipídica

Consideremos a la partícula viral como un sistema de entrega, constituido por componentes que le permiten sobrevivir, y la "mercancía" (no deseada) formada por el genoma viral + enzimas necesarias para iniciar la replicación. El receptor es necesariamente una célula intacta que pueda sintetizar cientos o miles de viriones: el virus dirige dicha síntesis.
Estos organismos, tan dinámicos, eficaces, y tan dependientes, se miden en nanómetros (1/1000 micrómetro), oscilando su tamaño en la mayoría entre los 20 - 300 nanómetros.


Comparación - tamaño de los virus

Las partículas virales dependen completamente de la célula hospedera, procariota o eucariota.
No pueden reproducir ni amplificar la información de sus genomas, así que podríamos denominarlos "parásitos genéticos", ya que poseen las enzimas e información requeridas para programar a las células infectadas con el objeto de que sinteticen los componentes necesarios para su replicación. Apoyo:

- Replicación del virus del dengue. Animacion. En Liquid Jigsaw, para Wellcome Trust.
- Virus Lytic Cycle y Virus Lysogenic Cycle. YouTube.
- Lytic & Lysogenic Cycles. YouTube.

Los componentes básicos de un virus son:

  • Proteínas estructurales, que forman a la partícula viral, y
  • Proteínas no estructurales, tales como las enzimas.
  • Cápside, la cubierta externa, constituida por capsómeros, que son hilos de polipéptidos entretejidos de tal manera que semejan "bolas de lana". Esta protección también le es útil al virus en la penetración de las células.
  • Cápside + ácido nucléico = Nucleocápside.
  • Algunos virus tienen una envoltura lipídica cuyo origen es la misma membrana plasmática de la célula hospedera, y que es adquirida al salir las nuevas partículas virales de la célula en un proceso de gemación. Los capsómeros atraviesan esta envoltura como proyecciones tridimensionales de diversas formas y con diferentes funciones.
  • La partícula viral completa + envoltura externa (si se encuentra presente) = Virión.
Virión de un virus de influenza - ilustración
Ilustración de un virión de un virus de influenza no específico. Se eliminó una parte de la cápside para mostrar las proteinas del ácido nucléico. A la derecha, los componentes representados. CDC/Douglas Jordan.

La forma de la nucleocápside determina las diferentes clases de simetría de los virus. Existen virus con simetría helicoidal, en la que el virus se aprecia como una espiral con el ácido nucléico en el eje central. Otro tipo de simetría es la icosahédrica. En esta forma geométrica la partícula viral presenta 20 caras con 12 ángulos. Algunos virus con un gran genoma (Poxvirus), tienen lo que se denomina simetría compleja (no helicoidal ni icosahédrica), con lípidos tanto en la envoltura como en las membranas externas. Los virus tienen ácidos nucléicos, RNA o DNA, los cuales constituyen el genoma viral. Es importante enfatizar que: El ácido nucléico puede tener una sola cadena (ss, por single stranded), doble cadena (ds, por double stranded), ser lineal o circular, continuo o segmentado. * Los virus poseen un solo tipo de ácido nucléico. Hay familias virales de DNA y familias que contienen RNA. * En el caso de los DNA virus, éstos no se encargan de forma directa de la síntesis de proteínas. Las copias de RNA de segmentos apropiados de DNA son utilizados como "templados" para dirigir dicha síntesis. Algunos virus tienen enzimas específicas, principalmente polimerasas y transcriptasas. Cuando el RNA de un virus puede emplearse directamente como RNA mensajero (RNAm), decimos que tiene "polaridad positiva" (+); en cambio, cuando requiere de una transcriptasa para hacer copias (complementarias) en sentido positivo, se habla de "polaridad negativa (-) ".

RNA virus s+ (poliovirus)

En la figura superior, el RNA virus s+ (poliovirus) presenta una proteína codificada (rombo) que actúa como primer en la replicación en el término 5', así como regiones que no serán traducidas (líneas recta y sesgada en los extremos), pero tienen importantes funciones. El término 3 es poliadenilado. Este RNA es utilizado como RNAm con la producción subsecuente de diferentes polipéptidos a partir de cada promotor. Consecuencias de la invasión viral a nivel celular: Los cambios observables en las células han sido denominados efectos citopáticos, y son debidos a alteraciones en la síntesis de los ácidos nucléicos y proteínas propios, en la estructura del citoesqueleto y en la membrana. Pueden derivar en la inducción de mecanismos genéticamente programados de destrucción celular, la apoptosis. Existen DNA virus que pueden bloquear la autodestrucción. Otra posibilidad, también relacionada con algunos virus, es su capacidad de producir cambios malignos en las células parasitadas. Las células transformadas sufren varias alteraciones: incremento en el rango de multiplicación, crecimiento desordenado, propagación indefinida y presencia de antígenos tumorales en su superificie. Los principales virus oncogénicos conocidos son: papillomavirus, virus de la hepatitis B y el virus Epstein-Barr, entre los DNA virus, y los retrovirus dentro de los RNA virus. Enfermedades virales emergentes En el transcurso de la llamada era tecnológica, el humano, autodenominado como el mayor depredador del planeta, ha interactuado con los diferentes ecosistemas de manera compleja, agresiva e irresponsable. En consecuencia, miles de organismos patógenos, asociados a otras especies, se encuentran en proceso de adaptación a las modificaciones incluídas por el hombre. Las secuelas implican cambios significativos en la distribución geográfica y la epidemiología de las enfermedades infecciosas. Las enfermedades infecciosas emergentes son patologías que han aparecido durante las últimas dos décadas en diferentes ubicaciones geográficas, desplazando a aquéllas que se consideraban un riesgo mayor desde el punto de vista de salud pública, y las que representan una amenaza futura. Ejemplos de agentes virales emergentes son: HIV, hantavirus, virus de la hepatitis C (HCV), priones, virus de Ebola . Las enfermedades infecciosas re-emergentes involucran a organismos patógenos conocidos, antes bajo control, efectivo, o relativo. Entre éstas puede mencionarse a: encefalitis japonesa, fiebre amarilla, dengue. Priones: Varios mamíferos, incluyendo al hombre, sufren enfermedades causadas por priones (potencial zoonótico). Los priones causan trastornos neurodegenerativos fatales, e incluyen a: la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (CJD), la enfermedad de Gerstmann-Straüssler-Scheinker (GSS), Insomnio Fatal Familiar (FFI), Kuru y la variante CJD (vCJD) en humanos. La característica principal de los priones consiste en la conversión durante la post-traducción de una proteína codificada por el hospedero, la proteína celular del prion (PrPC), en una isoforma anormal, denominada PrPSc. Dicha transición aparentemente involucra un cambio en la conformación, no de tipo covalente, lo que le confiere a la PrPSc insolubilidad en detergentes y cierta resistencia a la degradación proteolítica. Existe evidencia de que la isoforma anormal PrP es el principal, y quizá único componente del agente infeccioso transmisible (prion). Las enfermedades causadas por estos agentes son determinadas por: - Mutaciones en el gen de la proteína humana del prion (PRNP) - Enfermedad heredada, - Infección (inoculación, dieta, iatrógenica debido a terapias con hormona del crecimiento contaminada) - Enfermedad esporádica, comprende el 85% de los casos. La PrPc mide 33 - 35 kDa, se encuentra en células normales, predominantemente neuronales. La PrP-res (o PrPSc), resistente a proteasas, presenta un tamaño un poco menor y conformación molecular diferente. Se multiplica principalmente en SNC, donde produce lesiones no inflamatorias, vacuolas, depósitos amiloideos y astrogliosis. La muerte neuronal por apoptosis es muy importante, con la consiguiente atrofia cerebral.

Modificado de CDC/ Emory U; Patsy Bryant

Existe una gran variedad de virus. En ocasiones su clasificación puede parecer confusa. Ya conocemos los fundamentos actuales de clasificación. Algunos autores prefieren distribuirlos en capítulos basándose en criterios morfológicos; otros se refieren a ellos de acuerdo a los síndromes que producen. Algunos ejemplos son:

Adenovirus. TEM. Identificados por primera vez en adenoides humanas, de ahí su nombre. Son DNA virus, con simetría icosahédrica. Los síndromes que producen se asocian a diferentes serotipos. Entre las enfermedades que producen se encuentran: infecciones gastrointestinales, queratoconjuntivitis epidémica, fiebre faringoconjuntival, neumonías en pacientes inmunodeprimidos, cistitis hemorrágica, enterocolitis necrotizante y meningoencefalitis.
Coronavirus. TEM. Su nombre proviene del término en latín corona. Son RNA virus (el mayor genoma de RNA en seres humanos) y pleomórficos. Las enfermedades que causan se asocian a 2 serotipos. Producen hasta el 10% de los resfriados comunes y pueden causar complicaciones en pacientes con bronquitis crónica o asma. También son agentes causales de SARS.
Paramyxovirus. TEM. Virus sincicial respiratorio (conocido con las siglas RSV). Altamente contagioso; da lugar a bronquiolitis y/o neumonía.
Orthomyxovirus. TEM. de influenza A. El nombre de influenza deriva, aparentemente, del término "influencia". Estos virus se clasifican en tipos A, B y C. Afectan el sistema respiratorio. Son RNA virus con envoltura lipídica. El potencial del virus de la influenza A para producir pandemias se relaciona con su capacidad para generar "rearreglos" en los 8 segmentos de su genoma, con contactos entre especies animales. El virus de la influenza B se ha asociado al Síndrome de Reyé. Las formas severas de la enfermedad son causadas por los tipos A y B.
Rotavirus. TEM. Género de la familia Reoviridae. Su nombre proviene del latín "rota", que significa rueda (las proyecciones que emite desde el centro dan la impresión de dicha forma). Son RNA virus. Su cápside tiene doble cubierta, la interna icosahédrica. Existen 6 serotipos, pero la mayor parte pertenece al grupo A. Produce gastroenteritis, principalmente en niños pequeños y en ancianos.

ruvivirus

Rubivirus. TEM. El único género de la familia Togoviridea no transmitido por artrópodos. El virus de la rubeóla tiene un genoma de RNA y existe 1 serotipo. Su nombre proviene del término rubellus, que significa rojizo (color de la erupción cutánea que produce). Puede dar lugar a anormalidades fetales severas cuando se adquiere in utero y en el adulto se complica con poliartritis.
Poxvirus. TEM. Virus del molusco contagioso. La familia Poxviridae incluye 2 géneros que producen enfermedad en el hombre. Tienen genoma de DNA y su estructura es compleja. El molusco contagioso se caracteriza por lesiones nodulares umbilicadas en piel; también se puede adquirir por contacto sexual.
Poliovirus. TEM. Es uno de los miembros de la familia Picornaviridae más importantes. Esta familia comprende 5 géneros. Pico significa pequeño y, en efecto, se trata de virus muy pequeños. Son RNA virus con simetría icosahédrica. El género Enterovirus incluye a 3 poliovirus. Se transmiten de manera oro- fecal, por lo que la enfermedad es más frecuente en zonas pobres del mundo. Afecta principalmente a niños.
Herpesviridae es una familia de virus que comprende a 3 sub-familias: Alphaherpesvirinae (imagen: TEM Herpex simplex), Betaherpesvirinae y Gammaherpesvirinae. Son DNA virus con simetría icosahédrica.
Filovirus. TEM. De la familia Filoviridae. Virus Marburg. Su nombre proviene del término filum (filamento).Tienen un genoma de RNA y su simetría es helicoidal. Son pleomórficos (adoptan formas extrañas, ramificadas, circulares). Pueden llegar a tener un tamaño mayor al de una bacteria. Infectan varios órganos, principalmente hígado y bazo, resultando en degeneración, necrosis, daño a células endoteliales, con el consiguiente aumento en la permeabilidad vascular, lo que conduce a las hemorragias masivas que les son características. La mortalidad oscila entre 2 - 90%.
Filovirus. Virus Ebola. (Resultan interesantes las historias novelizadas "The Hot Zone", del autor Richard Preston y "Ebola").

HIV-1. TEM. De la familia Retroviridae. La instalación de signos y síntomas es larga e insidiosa. Posee un genoma de RNA y es de estructura compleja. Virus del VIH. Sintetiza ADN a partir de ARN mediante la acción de una transcriptasa inversa Produce SIDA.

 
Imágenes: CDC

Vínculos.

- Microbiología e Inmunología On-line. Virología. Cuenta con la traducción al español. Recomendable iniciar con Respuesta Innata. Universidad de Carolina del Sur. Instituto Politécnico Nacional - México.
- Casos clínicos. Para profesores y estudiantes interesados. Colecciones de casos clínicos con imágenes y artículos de utilidad para estudiar, preparar material didáctico, trabajos.

Última revisión 12 febrero 2013

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