Introdução à Virologia

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Introdução à Virologia
Descobertos inicialmente em plantas (vírus do mosaico do tabaco – 1892, Ivanovski). Após essa descoberta, achou-se também o vírus da febre amarela – 1o vírus em humanos – (1900, Reed). Em 1915/1917, Twort e d’Hérelle perceberam que bacteriófagos realizavam lise de colônias bacterianas.
Vírus (palavra latina que designa “veneno”) são agentes infecciosos que podem ser vistos apenas com microscopia eletrônica. São 10 a 100 vezes menores que a maioria das células bacterianas, com tamanho médio de 20-300nanômetros. 
Todos os vírus são estruturalmente muito simples, constituídos de material genético envolvido por uma capa proteica. Porém os bacteriófagos (vírus que invadem procariotos) têm uma composição um pouco mais complexa do que os vírus que parasitam eucariotos, pois as bactérias possuem parede celular, uma estrutura muito rígida e de difícil penetração. 
Embora um vírus possua ácido nucléico como seu material hereditário e seja capaz de se reproduzir, não possui nenhum outro atributo de um organismo vivo, e, por esta razão, utiliza-se termos como “funcionalmente ativos” ou “inativos” para se referir aos vírus.
Aspectos Gerais
“Os vírus são entidades infecciosas não-celulares cujo genoma pode ser DNA ou RNA (linear ou circular; dita única ou múltipla – sempre dependendo da família do vírus). Replica-se somente em células vivas utilizando a maquinaria de biossíntese e de produção de energia da célula infectada para a síntese e transferência de cópias de seu própria genoma para outras células.”
Todos os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, isto é, podem reproduzir-se somente no interior de uma célula metabolicamente ativa, utilizando o sistema energético e de síntese proteica da célula hospedeira.  Porém, os vírus podem diferenciar-se no seu grau de dependência da célula hospedeira para replicação. Por exemplo, vírus com 10 genes dependem quase totalmente das funções da célula hospedeira, enquanto vírus com 30 genes são mais independentes. Os vírus diferem no seu grau de dependência da célula hospedeira (alguns dependem mais; outros, menos).
Na forma intracelular, os vírus controlam a maquinaria genética da célula hospedeira. Na forma extracelular (infecciosa), os vírus são denominados vírions, compostos por genes empacotados envolvidos por uma camada proteica. Essa forma inerte serve para transportar o vírus de uma célula a outra, bem como para promover sua invasão.
Morfologia
Estrutura externa:
Os vírions são constituídos por ácidos nucléicos envolvidos por uma capa proteica denominada capsídeo. O ácido nucléico e o capsídeo juntos formam o nucleocapsídeo do vírion. Pode haver uma cápsula que envolve o capsídeo (semelhante a cápsula), chamada envelope – camada lipoproteica (as projeções na superfície são denominadas espículas). Vírus que possuem envelope são considerados mais patogênicos (virulentos).
No capsídeo, as proteínas virais (protômeros) formam grupos chamados de capsômeros. Esses capsômeros variam em cada vírus, pois se alteram devido às pressões seletivas do meio. Ao sair da célula hospedeira, seja por exocitose ou brotamento, os vírus podem levar consigo uma camada lipoproteica, denominada envelope, que o recobre e faz com que as células do sistema imune não o reconheçam como antígeno. Além disso, são importantes na fixação do vírus à célula. É uma estrutura produzida pela célula hospedeira que pode ou não estar presente no vírion (quando ausente, o vírion é referido como “vírion nu”).
Na parte mais externa do vírion há a presença de espículas (spikes), que são projeções glicoproteicas superficiais presentes em todos os vírus nos mais variados tamanhos. Sua função está relacionada a adesão na célula hospedeira. O vírus Influenza possui dois tipos de espículas – espículas de Hemaglutinina e de Neuraminidase.
Simetria:
As proteínas virais agrupam-se espontaneamente para dar ao capsídeo a característica simétrica. As diferentes simetrias dos vírions incluem:
Icosaédrica – Têm aspecto poliédrico ou esférico, com superfície constituída de 20 faces triangulares e 12 vértices. O ácido nucléico encontra-se altamente compactado e enovelado, pois seu comprimento é maior que o capsídeo. A maioria dos vírus que infectam humanos tem essa simetria, bem como os bacteriófagos (portador de cauda e fibras). Ex: polio e herpes.
Helicoidal – Têm aspecto de bastão, com capsômeros arranjados em torno do ácido nucléico na forma de uma hélice. As espículas são dispostas radialmente. Ex: sarampo e raiva;
Complexa ou Indefinida – Podem ter o ácido nucleico no centro do vírion ou não possuir nenhuma estrutura envolvendo o ácido nucléico, assim como podem ter essa estrutura envolvida por múltiplas camadas.  Ex: poxvírus (varíola).
Ácidos nucleicos:
Os vírus possuem DNA ou RNA, mas nunca as duas estruturas juntas. Os diferentes tipos de genoma incluem:
DNAfd – DNA de fita dupla (mais evoluídos);
DNAfu – DNA de fita única;
RNAfd – RNA de fita dupla;
RNAfu – RNA de fita única;
Além disso, a estrutura do DNA pode ser circular ou linear, enquanto que a estrutura do RNA é sempre linear. O RNA pode também ser segmentado ou único. Ex.: herpes – DNAfd linear; SV40 – DNAfd circular; Influenza – RNAfu com 8 segmentos
Os vírus que possuem RNA de fita única que atuam diretamente como RNA mensageiro são designados vírus de cadeia positiva (+). Os vírus de cadeia negativa (–) transportam sempre uma enzima RNA polimerase, que, no interior da célula hospedeira, transcreve o RNA negativo em uma cadeia complementar positiva, que irá atuar como mRNA. 
O DNA viral pode também existir como DNA de fita única positiva ou negativa, mas o DNAfu deve ser convertido a DNA de fita dupla para ser transcrito pela RNA polimerase e formar um mRNA (fita complementar). Durante a transcrição só uma fita é lida e considerada positiva, enquanto a outra é considerada negativa. Vale ressaltar que um vírus com genoma diploide significa que ele tem duas cópias do mesmo genoma (cópia de segurança). 
Junto ao material genético, existem as “proteínas do core” (proteínas do centro) que auxiliam o vírus no processo inicial da infecção.  As polimerases são exemplos dessa proteínas.
Lembrete:
Outros componentes:
Proteínas – Formam o capsídeo e as enzimas virais que são liberadas dentro da célula hospedeira. Essas enzimas atuam na replicação do ácido nucléico do vírus. Como exemplo há a RNA polimerase e a Transcriptase Reversa (também chamada de DNA polimerase RNA dependente).
Lipídeos – Incluem os fosfolipídeos (encontrados no envelope viral), glicolipídeos, gorduras neutras, ácidos graxos e colesterol (vírus não codificam lipídeos, possuem na sua composição pois adquirem da célula anteriormente infectada). 
Carboidratos – Presente no ácido nucléico (ribose ou desoxirribose) e nas espículas (glicoproteínas).
Classificação
Os esquemas de classificação para vírus de acordo com o hospedeiro ou com o tecido pelo qual o vírus tem afinidade estão em desuso. O esquema de classificação em vigência leva em consideração propriedades primárias (químicas e estruturais) e por isso, não segue regras particulares. 
O Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (CITV) determinou que todos os nomes das famílias devem terminar em –viridae. Os nomes das subfamílias em –virinae e o gênero em –vírus. Os prefixos das famílias geralmente indicam descrições das características das mesmas. O nome da espécie não tem regra pré-definida. A categoria taxonômica principal de classificação é a Família. 
Ex.: Hepadnaviridae – HEPA – fígado/ DNA - natureza química/ VIRIDAE – Vírus.
Picornaviridae – PICO – pequeno/ RNA – natureza química/ VIRIDAE – Vírus.
Replicação viral
A replicação viral pode ocorre pelo:
Ciclo Lítico – Fagos virulentos destroem a célula após a replicação do vírus;
Ciclo Lisogênico – Fagos avirulentos que integram seu material genético ao genoma da célula e permanecem lá por muito tempo. Sua saída da célula se dá aos poucos, por brotamento ou exocitose (não necessariamenterompem a célula).
Ciclo Lítico:
As fases da replicação viral no ciclo lítico são:
Fixação (Adsorção): Interação específica entre glicoproteínas virais e receptores na superfície da célula susceptível. Essa interação é inicialmente fraca (adsorção reversível) e posteriormente se torna forte (adsorção irreversível). Para vírions nus, as proteínas da superfície do capsídeo são responsáveis pela ligação a um receptor celular. Para vírions envelopados, as espículas desempenham esse papel;
Penetração e desnudamento: Após a adsorção irreversível, o vírus entra na célula e libera seu material genético. Há três formas de penetração na célula hospedeira:
Penetração Direta – Ocorre geralmente em bacteriófagos e mais raramente em vírus que infectam animais (apenas em vírions nus). Nessa situação, a interação de receptores com o capsídeo faz com que poros na membrana celular se abram e permitam a passagem apenas do material genético (capsídeo não entra). Não há exemplos de vírus humanos que realizam penetração direta;
Fusão Direta – Há entrada do material genético e do capsídeo, enquanto que as espículas e o envelope permanecem retidos na membrana celular da célula infectada;
Endocitose – Após a adsorção, os vírus são englobados pela membrana plasmática, ficando no interior de vesículas nas células. Alguns vírus saem das vesículas em um mecanismo independente de pH. Outros, usam as enzimas da vesícula endocítica e o seu pH ácido para liberar o nucleocapsídeo no citoplasma;
Conversão da Célula Hospedeira em Célula Produtora de Fagos: Período denominado eclipse ou de latência, em que a célula não apresenta aumento do número de partículas virais infecciosas. Ocorre a síntese dos componentes virais dentro da célula hospedeira. Esse processo pode ser dividido em duas etapas:
Funções precoces – Eventos que envolvem a invasão da célula hospedeira, síntese de mRNA viral precoce, paralisação da síntese de ácidos nucléicos e proteínas celulares. As proteínas precoces produzidas nessa fase são utilizadas no início do ciclo e incluem Nucleases, Transcriptase Reversa, etc;
Funções tardias – Tradução do RNA, síntese e a montagem do nucleocapsídeo. Nessa fase são usadas proteínas tardias como proteínas estruturais e enzimas de montagem;
Montagem (maturação) dos novos vírions: Quando um número crítico de vários componentes virais foram sintetizados, estes são colocados, junto com o material genético condensado, em partículas virais maduras no núcleo ou citoplasma da célula infectada agregação das proteínas estruturais, seguido de condensação do ácido nucleico;
Liberação: Ocorre a lise da célula hospedeira, com liberação dos vírions. As enzimas endolisinas (produzidas na fase tardia) são responsáveis pela lise. 
Ciclo Lisogênico:
As fases de replicação no ciclo lisogênico são:
Fixação (adsorção): Igual ao ciclo lítico;
Penetração e desnudamento: Igual ao ciclo lítico;
Síntese da Proteína Repressora: Síntese de mRNA viral que codifica para a proteína repressora das funções líticas, ou seja, não ocorre a produção de enzimas relacionadas à reprodução viral nem à lise da célula. A enzima repressora pode ser destruída para desencadear o ciclo lítico;
Integração do material genético viral: Ocorre a inserção do material genético viral (em forma de DNA) no genoma celular. Essa integração forma o prófago e pode ocorrer em sítios específicos (Ex: ) ou inespecíficos (Ex: Mu);
Por entrar em sítios inespecíficos, o Mu pode entrar em qualquer região do genoma da célula hospedeira e, com isso, pode atingir funções variadas da célula. O Papiloma vírus está dentro dessa clássificação e provoca câncer por atingir loci de replicação;
Lisogenia: A célula hospedeira multiplica-se replicando o prófago como parte do seu cromossomo. Alguns vírions podem ser liberados por brotamento ou exocitose, sem causar lise da célula;
Diagnóstico Laboratorial
É feito por várias razões:
Definição de quimioterapia adequada – Identificar qual o vírus causador da doença e promover o tratamento correta;
Identificação de resistência à terapia – Proporcionar o correto ajuste da terapia;
Acionamento de medidas específicas corretas visando melhorar o prognóstico do paciente – Intervir para melhorar o prognóstico do paciente;
Prevenção/Acionamento de medidas de saúde pública – Tomar medidas para melhorar a saúde pública da região e evitar futuras infecções;
Pesquisa – Identificar novas vias terapêuticas, vacinas, diagnósticos.
As três principais estratégias para o diagnóstico laboratorial são:
Tradicionais:
Isolamento e propagação viral em cultura de células, seguido de identificação;
Detecção e quantificação de anticorpos 
Imunofluorescência, IME, EIA, RIA, LA, e outros;
Novos:
Detecção direta do genoma ou antígenos virais;
PCR, Hibridizações, PAE, EIA, IF, e outros.
As duas primeiras técnicas são as mais tradicionais, sendo a técnica de propagação viral em cultura de células considerada padrão-ouro (“Gold Standard”). Essa técnica tem elevada sensibilidade e permite a descoberta de novos vírus e produção de massa viral para utilização em vacinas. Porém, é um método caro, que demanda tempo e pode sofrer interferência de algumas condições, a saber: temperatura, pressão osmótica, pH, carboidratos, íons inorgânicos, soro sanguíneo, gases dissolvidos, outros.
Há duas formas de realizar esse método: o primeiro envolve o uso de tecidos normais que originam células primárias (se replicam após serem retiradas de seu tecido). Porém essas células são rapidamente inviabilizadas e devem sofrer transformação por agentes químicos ou ultravioletas para imortalizar-se. A outra forma envolve o uso de um tumor transplantável, o qual já possui células imortalizadas.
Após a propagação é feita a identificação dos efeitos citopáticos, (CPE – as modificações causadas nas células pelo vírus) característicos, in situ e/ou por fixação/coloração. Pode ser encontrada a formação de corpúsculos citoplasmáticos ou nucleares ou de sincícios (fusão de várias células formando uma grande célula multinucleada). Em seguida, pode-se fazer testes complementares, como o teste de hemaglutinação e testes sorológicos.