Caractere generale ale virusurilor

Caractere generale ale virusurilor

Caracteristicile majore care le diferentiaza de celelalte microorganisme:

Dimensiunea redusa(20-300nm), care le permite sa traverseze filtrele bacteriologice

Genomul poseda un singur tip de acid nucleic, fie ARN, fie ADN

Sunt total dependente de celula vie, fie eucariota, fie procariota, pentru replicare si existenta

Nu poseda ribozomi sau aparat propriu de sinteza a proteinelor, mitocondrii sau sursa proprie de energie

Desi unele virusuri poseda enzime proprii ca, de pilda, ARN- sau ADN-polimeraza, ele nu pot amplifica si reproduce informatia in propriul genom, in absenta celulei gazda

unitatea morfofunctionala infectioasa = virion (corpuscul elementar)

Morfologie

Dimensiune:

Virusurile cu importanta clinica au dimensiuni cuprinse intre 20-30 nm (picornaviridae) pana la 300 nm (poxviridae)

Forma:

Prin examinare la ME, virionii prezinta o diversitate de forme:

-sferica (V. gripale, V. paragripale, adenovirusurile)

-paralelipipedica (poxvirusurile)

-de cartus (v. rabic)

-de spermatozoid (bacteriofagul)

-de bastonas (v. mozaicului tutunului)

Structura
 Structura de baza, obligatorie, a virionului o reprezinta Nucleocapsida constituita din:

miez (core) de acid nucleic care este, de fapt, genomul viral, protejat de un invelis proteic numit capsida

Virusurile formate numai din nucleocapsida se numesc virusuri neanvelopate.

Virusurile care prezinta pe langa nucleocapsida si un invelis extern lipoproteic derivat din sistemul membranar al celulei gazda (peplos sau anvelopa), se numesc virusuri anvelopate.

Genomul viral

Este constituit dintr-un singur tip de acid nucleic:

. fie ADN,

. fie ARN

(niciodata ambii), care contine intreaga informatie genetica necesara replicarii virusului si care reprezinta suportul infectiozitatii acestuia.

Molecula acidului nucleic poate fi:

. simplu spiralata (ss) sau dublu spiralata (ds),

. liniara sau circulara,

. continua sau segmentata.

Capsida virala

Este un invelis format din numeroase unitati proteice numite capsomere = proteine de dimensiuni mici care se autoasambleaza in structuri capsomerice mari, iar in final se asambleaza sub forma capsidei virale.

Exista doua tipuri de simetrie a capsidelor:

helicoidala, cu aspect tubular sunt caracteristice ARN virusurilor

icosaiedrica, cu aspect sferic sunt caracteristice ADN virusurilor

Simetria capsidei

Peplosul
Pe suprafata acestei membrane se gasesc formatiuni specifice virale, codificate de virus:

Spiculi de natura glicoproteica :

-hemaglutinina (HA), cu rol in atasarea virusului de celula gazda

-neuraminidaza (N), care faciliteaza patrunderea virusului in celula.

Factori de fuziune cu functie de initiere a infectiei

Proteina M (matrix) care captuseste fata interna a anvelopei

Taxonomie. Clasificarea virusurilor

Familia este desemnata cu sufixul VIRIDAE

Subfamilia este denumita cu sufixul VIRINAE

Genul este denumit cu sufixul VIRUS

Replicarea (multiplicarea virala)

Replicarea virusurilor parcurge urmatoarele etape:

1. Recunoasterea celulei gazda
2. Adsorbtia (atasarea) virusului de celula gazda
3. Penetrarea virusului in celula gazda
4. Decapsidarea virusului
5. Sinteza macromoleculara
6. Eliberarea virionilor progeni din celula gazda

Virusuri defective sunt virusuri care nu se pot replica autonom, necesitand prezenta unui asa numit virus helper pentru a putea infecta si a se putea replica in organismul infectat.

Viroizii afecteaza celulele vegetale si ei sunt compusi dintr-o molecula neinvelita de ARN circular, monocatenar, covalent inchis cu lungimi reduse

Prionii difera atat de virusuri, cit si de viroizi prin faptul ca nu contin acizi nucleici

Relatia virus-organism gazda

Interactiunile dintre virus si celula gazda sunt de o deosebita importanta, in sensul ca ele pot influenta 3 aspecte esentiale:

producerea infectiei

tipul de infectie

efectul final asupra gazdei

Caile de patrundere a virusurilor in organism

Tractul respirator (ex. Virusurile gripale si paragripale)

Tractul gastro-intestinal (ex. Virusul poliomelitic, virusul hepatitei A)

Tractul genito-urinar (ex. Virusul hepatitei B, HIV)

Calea cutaneo-mucoasa (virusul herpes simplex)

Calea iatrogena (virusul hepatitei B, HIV, virus citomegalsic)

Chimioterapia antivirala

Chimioterapicele antivirale utilizate actioneaza la unul sau mai multe nivele ale multiplicarii virale:

Inhibitori ai initierii infectiei virale previn atasarea de celula gazda si decapsidarea virusurilor. Exemple : Amantadina si Rimantadina

Inhibitori ai sintezei acizilor nucleici. Exemple : Adenin-Arabinozid (Vidarabina)

Inhibitorii polimerazelor. Exemple : Acyclovir, Gancyclovir, Famcyclovir, Ribavirin

Inhibitori ai ARNm . Exemple : Fascarnet

Inhibitori aim reverstranscriptazei. Exemple : Zidovudin (retrovir)

CULTIVAREA VIRUSURILOR

Virusurile se replica numai in celule vii (eucariote sau procariote).

Cultivarea virusurilor se poate face in urmatoarele sisteme:

I. substraturi celulare

II. oua embrionate

III.animale de laborator

Substraturi celulare:

culturi de tesut: fragmente de tesuturi suspendate in mediu nutritiv fara multiplicare: nu se mai folosesc

organoculturi: fragmente de organe (esofag, stomac, intestin, colon, cord, pancreas), mentinute in mediu, permit dezvoltarea a v. gripale A si B, v. echo, v. polio, v. rujeolos, etc. Celulele nu se multiplica si au o supravietuire scurta.

culturile celulare: suspensii monocelulare obtinute enzimatic sau chimic care se multiplica si au o durata de supravietuire variabila dependenta de cariotip si modul de obtinere.

- componente: a) celulele

b) mediul nutritiv

Celulele

- sursa :

l tesuturi embrionare: embrion uman (trim. I), plaman de embrion uman, embrion de gaina. Au potential inalt de multiplicare.

l tesuturi adulte: rinichi (maimuta, caine, cobai, etc.)

l tesuturi tumorale (de la diverse biopsii)

l tesuturi de insecte: tantari (folosite la cultivarea arbovirusuri)

- mod obtinere:

l tripsinizarea fragmentelor de organ, suspendare in mediu nutritiv, incubare la 370C

Clasificare :

a. mod de cultivare:

l cultura in monostrat = strat celular continuu obtinut prin aderare si multiplicare pe sticla sau plastic (flacon, tub, placi cu godeuri). Ele pot fi: stationare (plan orizontal), rotate (flacoane cilindrice cu o viteza de 14 - 16 rotatii/min.)

l cultura in suspensie (fermentoare cu agitatie continua). Randament foarte mare.

l cultura pe microsfere (sticla, colagen, polistiren cu dim. de 5 mm )

b. mod de obtinere si caractere cariotip:

l culturi primare: se obtin prin trisinizare, cariotipul este similar cu cel de origine (diploid), supravietuiesc 7-21zile, se mentine tipul de celule (epitelial sau fibroblastic)

l culturi secundare: se obtin prin tripsinizarea culturilor primare sau cu EDTA/versen (chelatori), au caractere asemanatoare cu cele primare

l culturi diploide: se obtin din tesuturi embrionare, se pot face 20-50 de subcultivari, celule de tip fibroblastic, se folosesc la vaccinuri (MRC5)

l culturi heteroploide (linii celulare continue): subcultivare nelimitata, se obtin din tesuturi tumorale sau transformate (virusuri, radiatii, substante chimice). Cresc rapid (2-3 zile), se folosesc in diagnosticul de laborator.

b) Medii nutritive

Asigura multiplicarea si viabilitatea celulara.

1. Medii biologice: plasma, extracte embrionare, lichid amniotic. Se folosesc limitat.

2. Medii sintetice :

- compozitie:

solutie salina tamponata (Hanks, Earle) + stabilizator de pH (Hepes) +

indicator pH (rosu fenol)

ser animal (ser fetal de vitel) si aminoacizi pentru aderare pe suport si

multiplicare

antibiotice (penicilina + streptomicina) si antifungice (fungizon)

+/- hidrolizat de lactalbumina

- tipuri:

mediu de crestere (10% ser fetal de vitel)

mediu de intretinere (2-5 % ser fetal de vitel)

MODIFICARILE CULTURII CELULARE INDUSE DE VIRUSURI

1. Efect citopatic (perturbari celulare structurale si functionale):

- tip:

l litic: celulele se rotunjesc, devin mai refringente si se desprind (enterov.) sau se maresc si se grupeaza (ciorchine) urmate de o desprindere rapida (adenov.)

l formare de sincitii: fuziunea membranelor celulare cu aparitia de forme gigante cu mai multi nuclei (v. sincitial repirator, HIV, v. rujeolos)

l citotoxic: distrugeri masive cu desprindere rapida

- timp de aparitie si intensitate:

l 24-48 ore cu distrugere in 3-4 zile: v. polio

l 3-4 zile cu desprindere totala in 7-10 zile: v. Rujeolos

2. Formarea de plaje: reprezinta un efect citopatic limitat produs de o

singura particula virala; se foloseste la clonarea virusurilor

3. Incluzii virale: formatiuni rotunde sau ovalare (componente virale)

intranucleare (v. herpetice, adenov.) sau citoplasmatice (v.rabic ) puse

in evidenta prin coloratii (M-G-G )

4. Hemadsorbtia: se observa la virusuri cu hemaglutinine exprimate pe

membrana celulara (gripale, paragripale) si se evidentiaza prin fixarea

hematiilor la suprafata culturii

5. Inhibitia metabolica: celulele infectate nu vireaza indicatorul de pH

6. Interferenta: poate evidentia multiplicarea unui virus fara efect

citopatogen (v. rubeolos) prin inocularea la 10 zile cu un virus cunoscut

citopatogen (v. echo 11)

7. Transformarea celulara: apare la infectii cu v. oncogene (polyoma,

SV40) si se manifesta prin malignizare si multiplicare aberanta a

celulelor (aglomerari de celule pluristratificate la nivelul monostratului)

II. Oua embrionate

Sunt folosite pentru cultivarea anumitor virusuri: gripale, oncogene, poxvirusuri.

1. Tipuri dupa sursa:

l conventionale: folosite in diagnosticul gripei si la prepararea vaccinului gripal

l LF (leukosis-free): obtinute in incubatoare speciale; nu sunt infectate cu v. leucozei aviare

l SPF (specific-pathogen-free): nu contin contaminanti de orice fel; se folosesc la seed-uri vaccinale (gripal, rujeolos)

3. Selectie:

oua embrionate de gaina de 10-11 zile cu coaja alba; incubare la 390C, umiditate 75-80%

Inocularea:

pe membrana chorioalantoidiana: pentru virusuri care produc leziuni de tip pocks (v. vaccinia, v. herpetic, v. oncogene, v. Rous)

in cavitatea alantoidiana : v.gripale A si B

in cavitatea amniotica : v. gripal C si v. urlian

in sacul vitelin : v.herpetic

5. Modificari determinate de virusuri:

leziuni ale mca: nodulare (pocks) date de poxvirusuri, v. herpetice, v. Rous

activitate hemaglutinanta a lichidelor amniotice si alantoice: v. gripale A, B,C si v. urlian

moarte embrion: v. urlian, v. herpetic

6. Utilizare:

diagnostic (izolare, caracterizare): v. gripale

preparare reagenti de diagnostic: gripa

preparare de vaccinuri: gripal

III. Animale de laborator

Se folosesc limitat:

- virusul nu se cultiva pe cultura celulara sau ou (HIV, v. coxsackie A) sau in

cercetare (patogeneza, oncogeneza virala, imunitate, substante antivirale)

1. Surse:

mamifere mici: soarece, hamster, sobolan, cobai maimuta, dihor

mamifere mari: oaie, capra, cal, vitel

pasari: gaina, rata, curcanul

2. Selectia:

a. susceptibilitatea la infectia virala:

specia: soarecele (v. coriomeningitei limfocitare), maimuta (v. rujeolos si VHB), cimpanzeul (HIV), hamsterul la v. oncogene

caractere genetice: soareci BALB (v. leucemiei murine)

b. varsta: izolarea v. coxsackie la soareci de 72 ore

c. starea de sanatate: carantinarea animalelor din zone necunoscute (maimute)

d. animale speciale:

SPF = animale fara flora patogena

Germ - free = animale fara flora asociata (patogena, saprofita)

inbred (izogene) = animale homozigote obtinute prin inmultiri consanguine

transgenice = animale obtinute dupa injectarea unei gene de la parinti izogeni in oul fecundat

soareci nuzi = nu au par si timus congenital

3. Utilizarea animalelor:

diagnosticul unor boli virale (virusul se dezvolta doar pe animale)

preparare de reagenti de diagnostic (seruri imune, antigene, complemente)

sursa de organe (rinichi: maimuta, caine) si ser (fetal vitel) pentru culturi celulare