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27/03/2018 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR PALOTINA Módulo: Virologia https://www.youtube.com/watch?v=Emz_iKvZ9v 4 11 minutos Classificação dos seres vivos Haeckel (1894) Três reinos Whittaker (1959) Cinco Reinos Woese (1977) Seis reinos Woese (1990) Três domínios Protista Monera Eubacteria Bacteria Archaebacteria Archae Protista Protista Eukarya Plantae Fungi Fungi Plantae Plantae Animalia Animalia Animalia Archaea (do grego: antigo, velho[1]; em português: arquea[2][3], arquéia[4], arqueiaAO 1990, arquaia[4]) é a designação de um dos domínios de seres vivos, morfologicamente semelhantes às bactérias mas genética e bioquímicamente tão distintas destas como doseucariotas. Conhecidas principalmente por habitar ambientes considerados extremos (sendo muitas das arqueias extremófilas) comofontes hidrotermais, lagos ou mares muito salinos, pântanos (onde produzem metano) e ambientes ricos em gás sulfídrico e com altastemperaturas, as arqueias são ubíquas no nosso planeta, fazendo inclusive parte do microbioma humano[5]. A separação entre os domínios Bacteria e Archaea deu-se na década de 1970, quando o microbiólogo Carl Woese (1928-2012) verificou que ao comparar as sequências de RNA ribossómico de várias espécies era possível separá-las em três grupos distintos. Apesar do nome (Archaea em grego significa ―antigo‖), este não significa que as Archaeas sejam mais semelhantes aos organismos primitivos do que as Bactérias ou os Eucariotas. Woese decidiu atribuir o nome Archaea a este domínio para fazer sobressair a sua natureza mais primitiva relativamente aos Eucariotas [6]. Na realidade, é possível concluir que as arqueas são muito similares com as bactérias, mas foram diferenciadas graças aos componentes tecnológicos que permitiram melhor análise molecular. Além da diferença na composição da parede celular, certamente a diferença mais significante é na própria organização e na atuação dos genes. Isso porque as últimas pesquisas na área chegaram à conclusão de que os genes das arqueas estão muito mais próximos dos genes dos seres eucariontes do que das próprias bactérias. No que se refere ao formato das arqueobactérias, elas podem ser encontradas em forma de bastão, forma esférica, achatada, espiralada ou em qualquer outro formato irregular. Tanto as arqueas de bastões como os irregulares são capazes de formar colônias. Além disso, as arqueias possuem uma membrana celular com lípidos compostos de uma associação de glicerol-éter, enquanto que os das bactérias e eucariotas são compostos de glicerol-éster. Além disso, o grupo glicerol ao qual a cadeia hidrofóbica se encontra ligada tem estereoquímica diferente nas arqueias, comparativamente às bactérias e aos eucariotas. Também ao contrário das bactérias, as arqueias não possuem uma parede celular de peptidoglicanos. Apenas um grupo relativamente pequeno de arqueias possui uma parede celular composta por um polissacarídeo (pseudomureína); a maior parte das arqueias possui antes uma estrutura proteica para-cristalina chamada de S-layer ("superfície S") [12]. Finalmente, o flagelo das arqueias é diferente em composição e desenvolvimento do das bactérias, tendo sido inclusivamente chamado de arcaelo (do original archaellum) para evidenciar as diferenças relativamente ao flagelo bacteriano[13]. O reino Archaea contém os filos Korarchaeota Crenarchaeota Euryarchaeota Nanoarchaeota Thaumarchaeota (anteriormente considerados "Crenarchaeota mesófilos") 'Aigarchaeota' Eubactérias Maioria das bactérias de importância médica, agrícola, industrial, etc. Arquéias (arquebactérias, arqueobactérias) Células procarióticas que também apresentam características próprias Não apresentam peptideoglicano em suas paredes celulares Bactérias metanogênicas (produtoras de gás), hipertermófilas (fendas de vulcões) e halófilas (Mar Morto) extremas Exemplos: Thermus aquaticus Pyrococcus sp. Enzimas ativas acima de 100°C: amilases, galactosidases e pululanases Processamento de alimentos em altas temperaturas: leite. CLASSIFICAÇÃO ATUAL DOS ORGANISMOS (WOESE) Divisão em 3 Domínios: Bacteria ou Eubacteria: bactérias verdadeiras Archaea: bactérias primitivas Eucarya: fungos, protozoários, animais, plantas Procariotos Eucariotos Archaea (do grego: antigo, velho[1]; em português: arquea[2][3], arquéia[4], arqueiaAO 1990, arquaia[4]) é a designação de um dos domínios de seres vivos, morfologicamente semelhantes às bactérias mas genética e bioquímicamente tão distintas destas como doseucariotas. Conhecidas principalmente por habitar ambientes considerados extremos (sendo muitas das arqueias extremófilas) comofontes hidrotermais, lagos ou mares muito salinos, pântanos (onde produzem metano) e ambientes ricos em gás sulfídrico e com altastemperaturas, as arqueias são ubíquas no nosso planeta, fazendo inclusive parte do microbioma humano[5]. A separação entre os domínios Bacteria e Archaea deu-se na década de 1970, quando o microbiólogo Carl Woese (1928-2012) verificou que ao comparar as sequências de RNA ribossómico de várias espécies era possível separá-las em três grupos distintos. Apesar do nome (Archaea em grego significa ―antigo‖), este não significa que as Archaeas sejam mais semelhantes aos organismos primitivos do que as Bactérias ou os Eucariotas. Woese decidiu atribuir o nome Archaea a este domínio para fazer sobressair a sua natureza mais primitiva relativamente aos Eucariotas [6]. Baseado em aspectos evolutivos Apesar de sua complexidade e variedade, todas as células vivas podem ser classificadas em dois grupos, procarióticas e eucarióticas, com base em certas características funcionais e estruturais. Em geral, os procariotos são estruturalmente mais simples e menores que os eucariotos. O DNA (material genético) dos procariotos é arranjado em um cromossomo simples e circular, não sendo circundado por uma membrana; o DNA dos eucariotos é encontrado em cromossomos múltiplos em um núcleo circundado por uma membrana. Procariotos não possuem organelas revestidas por membranas, as quais são estruturas celulares especializadas que possuem funções específicas. Diferenças adicionais são discutidas brevemente. Plantas e animais são inteiramente compostos de células eucarióticas. No mundo microbiano, as bactérias e as arquibactérias são procariotos. Outros micro-organismos celulares – fungos (leveduras e bolores), protozoários e algas – são eucariotos. Os humanos exploram as diferenças entre bactérias (procariotos) e células humanas (eucariotos) para se proteger de doenças. Por exemplo, certas drogas matam ou inibem bactérias sem causar dano às células humanas, e moléculas químicas nas superfícies das bactérias estimulam o corpo a montar a resposta defensiva para eliminá-las. Os vírus, como elementos acelulares, não se encaixam em qualquer classificação organizacional das células vivas. Eles são partículas genéticas que se replicam, mas são incapazes de promover as atividades químicas usuais das células vivas. Os vírus serão discutidos no Capítulo 13. Neste capítulo, vamos nos concentrar em células procarióticas e eucarióticas. Arqueobactérias - Parede celular de composição variada Pseudomureínaoutras variações polissacarídicas - Camada S parede mais frequente (proteínas e glicoproteínas) estrutura paracristalina organizada em simetria A Thermotoga marítima (Tm) é uma bactéria que vive em temperaturas na faixa dos 65 até 90°C Um hipertermófilo é um organismo que sobrevive em temperaturas extremamente altas, acima de 60°C Extremamente parecidas com as bactérias, as cianobactérias são também procariontes. São todas autótrofas fotossintetizantes, mas suas células não possuem cloroplastos. A clorofila, do tipo a, fica dispersa pelo hialoplasma e em lamelas fotossintetizantes, que são ramificações da membrana plasmática. Arquéias (arquebactérias, arqueobactérias) Células procarióticas que também apresentam características de células eucarióticas e características próprias Não apresentam peptideoglicano em suas paredes celulares Filogeneticamente são um grupo (domínio ou supra- reino) à parte Bactérias metanogênicas, hipertermófilas e halófilas extremas Exemplos: Thermus aquaticus Pyrococcus spp. Enzimas ativas acima de 100°C: amilases, galactosidases e pululanases Processamento de alimentos em altas temperaturas: leite e soro com baixo teor de lactose Células que possuem núcleo = células eucarióticas ou eucariotos; Do grego, eu = verdadeiro ou real; Karion = núcleo. As células que não tem núcleo = procariotos Do grego, pro = anterior Karion = núcleo. Bactéria e procarioto são usadas como palavras sinônimas. Teoria celular: todos os seres vivos são constituídos e/ou formados por células, à exceção dos vírus que são classificados como organismos acelulares; Os membros do mundo procariotico compoem um vasto grupo heterogeneo de organismos unicelulares muito pequenos. Os procariotos incluem as bacterias e as arquibacterias. A maioria dos procariotos, incluindo as cianobacterias fotossintetizadoras, faz parte do grupo das bacterias. Embora as bacterias e as arquibacterias parecam similares, sua composicao quimica e diferente, como sera descrito posteriormente. As milhares de especies de bacterias sao diferenciadas por muitos fatores, incluindo morfologia (forma), composicao quimica (frequentemente detectada por reacoes de coloracao), necessidades nutricionais, atividades bioquimicas e fontes de energia (luz solar ou quimica). E estimado que 99% das bacterias na natureza existam na forma de biofilmes (veja as paginas 57 e 162). E OS VÍRUS? Os vírus são os microorganismos menores e mais simples que existem. São muito menores do que células eucariotas e procariotas e, ao contrário destas, possuem uma estrutura simples e estática. Esses agentes não possuem a maquinaria necessária para a produção de energia metabólica e para a síntese de proteínas e, por isso, necessitam das funções e do metabolismo celular para se multiplicar. Fora de uma célula viva os vírus são estruturas químicas. A sua atividade biológica só é adquirida no interior de células vivas, por isso são parasitas intracelulares obrigatórios. O genoma viral – ácido ribonucléico (RNA) ou desoxirribonucléico (DNA) – codifi ca apenas as informações necessárias para assegurar a sua multiplicação, empacotamento do genoma e para subversão de funções celulares em benefício da sua multiplicação. Ao contrário de células eucariotas e procariotas, os vírus não crescem ou se dividem; e sim são produzidos pela associação dos seus componentes pré-formados no interior da célula infectada. A palavra vírus é utilizada para designar o agente biológico, o microorganismo. A estrutura física é denominada partícula viral, partícula vírica ou simplesmente vírion. A nomenclatura utilizada para designar as diversas hierarquias da classifi cação taxonômica dos vírus (ordem, família, subfamília, gênero, espécie) será apresentada no Capítulo 2. No presente capítulo, a terminologia vernacular será utilizada. Por exemplo: o termo picornavírus será utilizado para referir-se aos membros da família Picornaviridae; os membros da família Orthomyxoviridae serão chamados de ortomixovírus. 27/03/2018 2 NÃO estão incluídos em nenhum sistema de classificação dos seres vivos; ENTRETANTO, são capazes de infectar tanto organismos procariotos quanto eucariotos. Como então definimos um vírus? Originalmente, os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosos por serem muito pequenos (filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ou seja, requerem células hospedeiras vivas para se multiplicarem. Entretanto, essas duas propriedades são compartilhadas por determinadas bactérias pequenas como algumas riquétsias. Os vírus e as bactérias são comparados na Tabela 13.1. Sabe-se agora que as características que realmente distinguem os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de multiplicação. Dessa forma, os vírus são entidades que: ■ Contêm um único tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. ■ Contêm um invólucro proteico (às vezes recoberto por um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos) que envolve o ácido nucleico. ■ Multiplicam-se no interior de células vivas utilizando a maquinaria de síntese celular. ■ Induzem a síntese de estruturas especializadas na transferência do ácido nucleico viral para outras células. Os vírus possuem poucas ou mesmo nenhuma enzima própria para seu metabolismo. Por exemplo, não possuem enzimas para a síntese proteica e a geração de ATP. Os vírus devem se apossar da maquinaria metabólica da célula hospedeira para sua multiplicação. Esse fato é de considerável importância médica para o desenvolvimento de drogas antivirais, pois a maioria das drogas que interferem na multiplicação viral também pode interferir com a fisiologia da célula hospedeira, sendo, por isso, demasiadamente tóxicas para uso clínico. (As drogas antivirais são discutidas no Capítulo 20.) Sputnik é um virófago, descoberto por pesquisadores da Universidade do Mediterrâneo, em Marselha.[1] Características Este tipo de vírus adere a outro vírus, invade a fábrica de vírus diminuindo e prejudicando a replicação viral. Ele também pode pegar informações genéticas do hospedeiro e de outros organismos. https://en.wikipedia.org/wiki/Sputnik_virophage Como definimos um vírus? Originalmente, os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosos por serem muito pequenos (filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ou seja, requerem células hospedeiras vivas para se multiplicar. Sabe-se agora que as características que realmente distinguem os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de multiplicação. PROCARIOTOS EUCARIOTOS VÍRUS São parasitas INTRACELULARES obrigatórios!!! Bacteriófagos Vírus de animais, humanos Vírus de plantas Vírus de fungos Vírus de protozoários Smallpox Varíola Pólio Nanobactéria Bactéria Vírus 27/03/2018 3 Olho nú MO ME Olho nú MO ME A primeira fotomicrografia do vírus Ebola, subtipo Zaire, obtida por um microscópio eletrônico, foi feita pelo Dr. F. A. Murphy, em 13/10/1976 ME Como então definimos um vírus? Originalmente, os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosos por serem muito pequenos (filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ouseja, requerem células hospedeiras vivas para se multiplicarem. Entretanto, essas duas propriedades são compartilhadas por determinadas bactérias pequenas como algumas riquétsias. Os vírus e as bactérias são comparados na Tabela 13.1. Sabe-se agora que as características que realmente distinguem os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de multiplicação. Dessa forma, os vírus são entidades que: ■ Contêm um único tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. ■ Contêm um invólucro proteico (às vezes recoberto por um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos) que envolve o ácido nucleico. ■ Multiplicam-se no interior de células vivas utilizando a maquinaria de síntese celular. ■ Induzem a síntese de estruturas especializadas na transferência do ácido nucleico viral para outras células. Os vírus possuem poucas ou mesmo nenhuma enzima própria para seu metabolismo. Por exemplo, não possuem enzimas para a síntese proteica e a geração de ATP. Os vírus devem se apossar da maquinaria metabólica da célula hospedeira para sua multiplicação. Esse fato é de considerável importância médica para o desenvolvimento de drogas antivirais, pois a maioria das drogas que interferem na multiplicação viral também pode interferir com a fisiologia da célula hospedeira, sendo, por isso, demasiadamente tóxicas para uso clínico. (As drogas antivirais são discutidas no Capítulo 20.) Rickettsia is a genus of nonmotile, gram-negative Clamidia Gram- A clamídia é uma doença sexualmente transmissível (DST) causada pela bactéria Chlamydia trachomatis. Afeta os órgãos genitaismasculinos ou femininos. Assim como os Vírus e as rickettsias, a clamídia é um parasita intracelular obrigatório. Pode produzir esporos, o que torna sua disseminação mais fácil. Na verdade, existem apenas três tipos de Chlamydia. São elas: Chlamydia trachomatis, Chlamydia pscittaci e Chlamydia pneumoniae. E todas elas causam doenças aos seres humanos. A espécie Trachomatis causa cegueira e DSTs. A espécie Pneumoniae causa doenças respiratórias semelhante a pneumonia causada por Micoplasmas. A espécie Psitaci causa ornitose (doença respiratória) e é transmitida pelas aves. [1] Dor local: parte inferior do abdômen, pélvis, testículo ou vagina Dor circunstancial: durante a micção ou durante a relação sexual Na virilha: corrimento vaginal anormal, sangramento vaginal ou secreção no pênis Na menstruação: menstruação irregular ou sangramento pela vagina Também comum: febre Interferons Células infectadas por vírus frequentemente produzem interferon, que inibe a expansão da infecção no organismo. Interferons são classificados como citocinas. O interferon-α é atualmente a droga de escolha para tratamento de hepatites virais. A produção de interferons pode ser estimulada por um antiviral chamado imiquimode - tratamento verrugas genitais. Citocina é um termo genérico empregado para designar um extenso grupo de moléculas envolvidas na emissão de sinais entre as células durante o desencadeamento das respostas imunes. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR PALOTINA Estrutura, Taxonomia e Características dos Vírus Profa. Dra. Vânia Cristina Desoti Os vírus são muito pequenos para serem vistos ao microscópio óptico e não se multiplicam fora de suas células hospedeiras. Por isso, embora as doenças causadas por vírus não sejam uma novidade, as partículas virais não puderam ser estudadas até o século XX. Em 1886, o químico holandês Adolf Mayer demonstrou que a doença do mosaico do tabaco (DMT) era transmissível de uma planta doente para uma planta sadia. Em 1892, em uma tentativa de isolar a causa da DMT, o bacteriologista russo Dimitri Iwanowiski filtrou a seiva de plantas doentes em filtros de porcelana construídos para reter bactérias. Ele esperava encontrar o micróbio preso ao filtro. Ao contrário, constatou que o agente infeccioso havia passado através dos diminutos poros do filtro. Quando ele injetou o fluido filtrado em plantas sadias, elas contraíram a doença. A primeira doença humana associada com um agente filtrável foi a febre amarela. Os avanços nas técnicas de biologia molecular nos anos de 1980 e 1990 permitiram a identificação de vários novos vírus, incluindo o vírus da imunodeficiência humana (HIV) e o coronavírus associado à sindrome respiratória aguda severa (SARS). O vírus israelense da paralisia aguda tornou-se uma preocupação em 2006, quando dizimou cerca de 90% das abelhas polinizadoras em algumas colmeias norte-americanas. Esse novo vírus foi identificado pela primeira vez em Israel, em 2002, e parece circular nos Estados Unidos desde então. Doenças humanas causadas por esses vírus serão discutidas na Parte Quatro. Neste capítulo, iremos estudar a biologia dos vírus. Histórico das doenças transmitidas por vírus Aumento da densidade demográfica levou à disseminação das doenças virais; 1680: visualização de bactéria ao microscópio 1869: descoberta do DNA Adolf Mayer (1876) determinou que o mosaico do tabaco era transmissível; Dimitri Ivanowsky (1892) determinou uma partícula infecciosa filtrável (sugeriu que fosse uma toxina; bactéria desconhecida); Martin Beijerinck (1898) partícula filtrável não era bactéria (fluído vivo contagioso) – introduziu o termo vírus; Felix d’Herelle (1915) descobriu o bacteriófago – Pai da virologia; Stanley (1935) isolou o vírus do mosaico do tabaco; Microscópio eletrônico (1940) observação dos vírus – mosaico do tabaco. Características gerais dos vírus OBJETIVO DO APRENDIZADO 13-1 Diferenciar um vírus de uma bactéria. Cerca de cem anos atrás, os pesquisadores não poderiam imaginar a existência de partículas submicroscópicas, descrevendo então estes agentes infecciosos como um fluido contagioso – do latim, contagium vivum fluidum. Já em 1930, os cientistas começaram a utilizar a palavra virus, que no latim significa veneno, para descrever estes agentes filtráveis. Todavia, a natureza dos vírus permaneceu obscura até 1935, quando Wendell Stanley, um químico norte-americano, isolou o vírus do mosaico do tabaco, tornando possível, pela primeira vez, o desenvolvimento de estudos químicos e estruturais com um vírus purificado. A invenção do microscópio eletrônico, aproximadamente na mesma época, possibilitou sua visualização. A questão de os vírus serem organismos vivos ou não tem uma resposta ambígua. A vida pode ser definida como um conjunto complexo de processos resultantes da ação de proteínas codificadas por ácidos nucleicos. Os ácidos nucleicos das células vivas estão em atividade o tempo todo. Como são inertes fora das células vivas, os vírus não são considerados organismos vivos. No entanto, quando um vírus penetra uma célula hospedeira, o ácido nucleico viral torna-se ativo, ocorrendo a multiplicação viral. Sob esse ponto de vista, os vírus estão vivos quando se multiplicam dentro da célula hospedeira. Do ponto de vista clínico, os vírus podem ser considerados vivos por serem capazes de causar infecção e doença, assim como bactérias, fungos e protozoários patogênicos. Dependendo do ponto de vista, um vírus pode ser considerado um agregado excepcionalmente complexo de elementos químicos ou um micro- -organismo muito simples. Como então definimos um vírus? Originalmente, os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosospor serem muito pequenos (filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ou seja, requerem células hospedeiras vivas para se multiplicarem. Entretanto, essas duas propriedades são compartilhadas por determinadas bactérias pequenas como algumas riquétsias. Os vírus e as bactérias são comparados na Tabela 13.1. Sabe-se agora que as características que realmente distinguem os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de multiplicação. Dessa forma, os vírus são entidades que: ■ Contêm um único tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. ■ Contêm um invólucro proteico (às vezes recoberto por um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos) que envolve o ácido nucleico. ■ Multiplicam-se no interior de células vivas utilizando a maquinaria de síntese celular. ■ Induzem a síntese de estruturas especializadas na transferência do ácido nucleico viral para outras células. Os vírus possuem poucas ou mesmo nenhuma enzima própria para seu metabolismo. Por exemplo, não possuem enzimas para a síntese proteica e a geração de ATP. Os vírus devem se apossar da maquinaria metabólica da célula hospedeira para sua multiplicação. Esse fato é de considerável importância médica para o desenvolvimento de drogas antivirais, pois a maioria das drogas que interferem na multiplicação viral também pode interferir com a fisiologia da célula hospedeira, sendo, por isso, demasiadamente tóxicas para uso clínico. (As drogas antivirais são discutidas no Capítulo 20.) Os vírus são muito pequenos para serem vistos ao microscópio óptico e não se multiplicam fora de suas células hospedeiras. Por isso, embora as doenças causadas por vírus não sejam uma novidade, as partículas virais não puderam ser estudadas até o século XX. Em 1886, o químico holandês Adolf Mayer demonstrou que a doença do mosaico do tabaco (DMT) era transmissível de uma planta doente para uma planta sadia. Em 1892, em uma tentativa de isolar a causa da DMT, o bacteriologista russo Dimitri Iwanowiski filtrou a seiva de plantas doentes em filtros de porcelana construídos para reter bactérias. Ele esperava encontrar o micróbio preso ao filtro. Ao contrário, constatou que o agente infeccioso havia passado através dos diminutos poros do filtro. Quando ele injetou o fluido filtrado em plantas sadias, elas contraíram a doença. A primeira doença humana associada com um agente filtrável foi a febre amarela. Os avanços nas técnicas de biologia molecular nos anos de 1980 e 1990 permitiram a identificação de vários novos vírus, incluindo o vírus da imunodeficiência humana (HIV) e o coronavírus associado à sindrome respiratória aguda severa (SARS). O vírus israelense da paralisia aguda tornou-se uma preocupação em 2006, quando dizimou cerca de 90% das abelhas polinizadoras em algumas colmeias norte-americanas. Esse novo vírus foi identificado pela primeira vez em Israel, em 2002, e parece circular nos Estados Unidos desde então. Doenças humanas causadas por esses vírus serão discutidas na Parte Quatro. Neste capítulo, iremos estudar a biologia dos vírus. Cerca de cem anos atrás, os pesquisadores não poderiam imaginar a existência de partículas submicroscópicas, descrevendo então estes agentes infecciosos como um fluido contagioso – do latim, contagium vivum fluidum. Já em 1930, os cientistas começaram a utilizar a palavra virus, que no latim significa veneno, para descrever estes agentes filtráveis. Todavia, a natureza dos vírus permaneceu obscura até 1935, quando Wendell Stanley, um químico norte-americano, isolou o vírus do mosaico do tabaco, tornando possível, pela primeira vez, o desenvolvimento de estudos químicos e estruturais com um vírus purificado. A invenção do microscópio eletrônico, aproximadamente na mesma época, possibilitou sua visualização. Vírus x Doenças humanas Doenças descritas desde a antiguidade; Mesopotâmia = Leis que responsabilizavam os donos de animais “raivosos”; Hieróglifos egípcios mostram pessoas com sequelas de poliomielite; Faraó Ramsés V tinha varíola (A múmia de Ramsés V indica que este deve ter falecido de varíola devido à lesões encontradas em sua face, o que deve ter sido o motivo de sua morte); Tripulações dos navios comerciais África-Europa morriam de febre amarela; Outras doenças: Caxumba, Influenza. Vírus x Doenças em plantas Manchas na folha do tabaco; 1876 – natureza infecciosa do fluido das plantas doentes; Anos seguintes: Filtração do fluido – fluidum vivum contagiosum; Diluição do fluido – manutenção da infecção; Vírus = veneno (latim) – não cultivável; 1935 – Isolamento do vírus do mosaico do tabaco Densidade Demográfica, densidade populacional ou população relativa é a medida expressada pela relação entre a população e a superfície do território, geralmente aplicada a seres humanos, mas também em outros seres vivos (comumente, animais). É geralmente expressada em habitantes por quilômetro quadrado. Félix d'Herelle (25 de abril de 1873 — 22 de fevereiro 1949) foi um microbiólogo franco- canadense, o co-descobridor dos bacteriófagos (vírus que infectam bactérias) e fez experiências sobre a possibilidade de fagoterapia. Fagoterapia é o estudo dos bacteriófagos (fagos), que é um tipo de vírus que infecta as bactérias, e suas aplicações na cura das doenças. A técnica consiste em inocular no paciente estes bacteriófagos (fagos), que acabam matando as bactérias causadoras de doenças. A fagoterapia caiu no esquecimento devido ao sucesso dos antibióticos e à falta de um meio de purificar os fagos. Segundo matéria da revista MegaCurioso, a vantagem desta técnica sobre os antibióticos é que, embora os antibióticos funcionem indiscriminadamente, matando tanto a bactérias causadoras de doenças quanto as saudáveis, cada tipo de bacteriófago é precisamente direcionado a um tipo muito específico de bactérias[1]. A desvantagem é que, se um médico não sabe exatamente quais espécies de bactérias infectou um paciente, ele deve criar um coquetel de muitos tipos diferentes de bacteriófagos para garantir a eficácia[1]. Staley; Suas pesquisas sobre vírus causadores da doença mosaica nas plantas do tabaco levaram ao isolamento da proteína nucléica que destaca a atividade do vírus do mosaico do tabaco. O vírus parecia agir como um químico inanimado, mas apresentou evidências de ser um organismo vivo e em crescimento. http://desafios.ipea.gov.br/index.php?option=com _content&view=article&id=3260&catid=28&Itemi d=39 BACTÉRIAS medindo cerca de 0,2 a 1,5 μm de comprimento 27/03/2018 4 INTRODUÇÃO À VIROLOGIA Folha de Tabaco sadia doente INTRODUÇÃO À VIROLOGIA Vírus do mosaico do tabaco Origem Teoria da evolução retrógrada Descendentes de parasitas intracelulares obrigatórios que perderam sua independência metabólica, mantendo a identidade genética apenas; Não explica a inexistência de formas intermediárias entre parasitas intracelulares e os vírus. Teoria da origem celular Descendentes de RNAm ou plasmídeos que teriam adquirido um envelope proteico de proteção, tornando-se independentes. Não explica a independência dos RNAm e a origem dos viróides (moléculas de RNA infecciosas desprovidas de capsídeo) Ao observar essas duas teorias vale ressaltar que a teoria da evolução retrograda não explica a ausência de formas evolutivas intermediarias e a teoria da origem celular deixa falha a explicação do mecanismo de independência de RNAm e a existência deviróides. Viróides: pequenas moléculas de RNA circular, não associadas a proteínas, que conseguem replicar seu genoma independentemente. Associam-se à histonas presentes nos nucléolos das células hospedeiras. Fito patógeno. Virusóides: pequenas moléculas de RNA circular , com capsídeo formado por um vírus helper, que também o auxilia a replicar seu genoma. Encontrados apenas em plantas até o momento Príons: compostos apenas por proteínas, sem a presença de ác. nucleicos, resistentes à inativação por processos físicos e químicos. Em contato com proteínas saudáveis, conseguem torná-las doentes, causando, desta forma, encefalopatias espongiformes em humanos e animais. Exemplo de forma Intermediária: micoplasma. comum às bactérias diminutas do gên. Mycoplasma, Gram- negativas, imóveis, sem parede celular verdadeira e que não formam esporos. M. pneumoniae causa infecções respiratórias. RNAm: responsável pela transferência de informações do ADN (ou DNA) até ao local de síntese de proteínas na célula. vírus, entidades acelulares algumas vezes consideradas a fronteira entre seres vivos e não vivos Vírus Os vírus (Figura 1.1e) são muito diferentes dos outros grupos microbianos mencionados aqui. Eles são tão pequenos que a maioria pode ser vista apenas com o auxílio de um microscópio eletrônico, sendo também acelulares (não são células). A partícula viral é muito simples estruturalmente, contendo um núcleo formado somente por um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. Esse núcleo é circundado por um envoltório proteico. Algumas vezes, o envoltório é revestido por uma camada adicional, uma membrana lipídica chamada de envelope. Todas as células vivas têm RNA e DNA, podem conduzir reações químicas e se reproduzir como unidades autossuficientes. Os vírus só podem se reproduzir usando a maquinaria celular de outros organismos. Dessa forma, os vírus são considerados vivos quando estão multiplicando dentro das células hospedeiras que infectam. Nesse sentido, os vírus são parasitas de outras formas de vida. Por outro lado, os vírus não são considerados como seres vivos porque, fora dos organismos hospedeiros, eles ficam inertes. (Os vírus serão discutidos em detalhes no Capítulo 13.) Aspectos gerais Vírus = veneno (latim); O que é um vírus? Agente infeccioso - parasita intracelular obrigatório; Vivo ou morto? Não possuem metabolismo próprio, sendo compostos basicamente por material genético e proteínas Ativo ou inativo!!! Características gerais dos vírus A questão de os vírus serem organismos vivos ou não tem uma resposta ambígua. A vida pode ser definida como um conjunto complexo de processos resultantes da ação de proteínas codificadas por ácidos nucleicos. Os ácidos nucleicos das células vivas estão em atividade o tempo todo. Como são inertes fora das células vivas, os vírus não são considerados organismos vivos. No entanto, quando um vírus penetra uma célula hospedeira, o ácido nucleico viral torna-se ativo, ocorrendo a multiplicação viral. Sob esse ponto de vista, os vírus estão vivos quando se multiplicam dentro da célula hospedeira. Do ponto de vista clínico, os vírus podem ser considerados vivos por serem capazes de causar infecção e doença, assim como bactérias, fungos e protozoários patogênicos. Dependendo do ponto de vista, um vírus pode ser considerado um agregado excepcionalmente complexo de elementos químicos ou um micro- -organismo muito simples. Como então definimos um vírus? Originalmente, os vírus foram diferenciados de outros agentes infecciosos por serem muito pequenos (filtráveis) e por serem parasitas intracelulares obrigatórios – ou seja, requerem células hospedeiras vivas para se multiplicarem. Entretanto, essas duas propriedades são compartilhadas por determinadas bactérias pequenas como algumas riquétsias. 27/03/2018 5 Apenas um tipo de ácido nucleico; Não possuem metabolismo próprio; Apresentam um envoltório proteico chamado capsídeo; Vírion: partícula viral completa e infecciosa (capsídeo + ác. nucleico); Pode conter um envelope lipoproteico ao redor do capsídeo; Fora da célula viva permanece inerte. Vírus Os vírus (Figura 1.1e) são muito diferentes dos outros grupos microbianos mencionados aqui. Eles são tão pequenos que a maioria pode ser vista apenas com o auxílio de um microscópio eletrônico, sendo também acelulares (não são células). A partícula viral é muito simples estruturalmente, contendo um núcleo formado somente por um tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. Esse núcleo é circundado por um envoltório proteico. Algumas vezes, o envoltório é revestido por uma camada adicional, uma membrana lipídica chamada de envelope. Todas as células vivas têm RNA e DNA, podem conduzir reações químicas e se reproduzir como unidades autossuficientes. Os vírus só podem se reproduzir usando a maquinaria celular de outros organismos. Dessa forma, os vírus são considerados vivos quando estão multiplicando dentro das células hospedeiras que infectam. Nesse sentido, os vírus são parasitas de outras formas de vida. Por outro lado, os vírus não são considerados como seres vivos porque, fora dos organismos hospedeiros, eles ficam inertes. (Os vírus serão discutidos em detalhes no Capítulo 13.) Os vírus e as bactérias são comparados na Tabela 13.1. Sabe-se agora que as características que realmente distinguem os vírus estão relacionadas a sua organização estrutural simples e aos mecanismos de multiplicação. Dessa forma, os vírus são entidades que: ■ Contêm um único tipo de ácido nucleico, DNA ou RNA. ■ Contêm um invólucro proteico (às vezes recoberto por um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos) que envolve o ácido nucleico. ■ Multiplicam-se no interior de células vivas utilizando a maquinaria de síntese celular. ■ Induzem a síntese de estruturas especializadas na transferência do ácido nucleico viral para outras células. Os vírus possuem poucas ou mesmo nenhuma enzima própria para seu metabolismo. Por exemplo, não possuem enzimas para a síntese proteica e a geração de ATP. Os vírus devem se apossar da maquinaria metabólica da célula hospedeira para sua multiplicação. Esse fato é de considerável importância médica para o desenvolvimento de drogas antivirais, pois a maioria das drogas que interferem na multiplicação viral também pode interferir com a fisiologia da célula hospedeira, sendo, por isso, demasiadamente tóxicas para uso clínico. (As drogas antivirais são discutidas no Capítulo 20.) Aspectos gerais Em geral, os vírus só apresentam um tipo de material genético - DNA ou RNA (a exceção dos citomegalovírus que tem DNA e um RNAm), que podem ser duplos ou simples, linear ou circular, segmentado ou não. O citomegalovírus, também conhecido como CMV, é um vírus da mesma família da herpes, que pode causar sintomas como febre, dor de garganta e inchaço na barriga. ... No entanto, quando a mulher é infectada durante a gestação, o vírus pode causarproblemas como microcefalia e surdez no bebê. PROPRIEDADES GERAIS VÍRUS • NÃO são visíveis em microscópio óptico devido ao diminuto tamanho; • NÃO podem ser cultivados em meios artificiais como as bactérias e os fungos; • INCAPAZ de se replicar fora da célula viva; • NÃO possuem maquinaria própria para produção de energia e síntese de proteínas. Aspectos gerais Vírus Os vírus são muito pequenos para serem vistos com um microscópio de luz - eles só podemser vistos com microscópios eletrônicos. Vírus variam em tamanho muito: o maior é mimivirus que é tão grande como algumas bactérias, mas a maioria são muito menores do que isso. Para os vírus menores, centenas de milhares deles podem caber dentro de uma célula - isso é pequeno! Um primeiro estudo, também publicado pela "Science" em 2003, passou a desafiar essa característica dos vírus. O artigo mostrou a nova família "mimivírus", maior que outros micro- organismos, como algumas bactérias, e que pode transportar mais de 2,5 mil genes. Na época, alguns cientistas passaram a questionar a árvore da vida e defender que os vírus gigantes poderiam ser um quarto domínio da vida -- além do Eubacteria, Archaea e Eukaria. De acordo com a "Science", os klosneuvirus se destacam porque os seus genomas são mais semelhantes aos das células do que qualquer outro tipo de vírus. As células, por exemplo, conseguem juntar proteínas de 20 tipos de aminoácidos, com uma enzima para cada ação. Outros vírus gigantes descobertos desde 2003 conseguem genes para sete variedades de enzimas; os klosneuvirus têm genes para todos os 20 tipos. PROPRIEDADES GERAIS VÍRUS Mimivirus Megavirus Esses vírus podem ser visualizados sob microscopia óptica O Megavirus chilensis é uma espécie de vírus descoberta no litoral do Chile e que, até meados de 2011, acreditava-se ser o vírus com maior quantidade de material genético, contando com 6,5% mais material do que o código genético do recordista anterior, o Mimivirus, isolado em 2003 Propriedades gerais Tamanho: 20-1000 nm Tamanho dos vírus O tamanho viral é determinado com o auxílio da microscopia eletrônica. Vírus diferentes variam consideravelmente em tamanho. Apesar de a maioria deles ser um pouco menor que as bactérias, alguns dos maiores vírus (como o vírus da vaccínia) são praticamente do mesmo tamanho de algumas bactérias pequenas (como micoplasmas, riquétsias e clamídias). O comprimento dos vírus varia de cerca de 20 a 1.000 nm. A Figura 13.1 ilustra o tamanho comparativo de alguns vírus e bactérias. Setas indicando vírus HIV sendo liberados de um linfócito. O vírus da catapora (do gênero Varicellovirus) também pode existir em estado latente. A catapora (varicela) é uma doença de pele, geralmente contraída na infância. Os vírus chegam à pele através do sangue. A partir do sangue, podem atingir os nervos onde permanecem latentes. Mudanças na resposta imune (células T) podem, mais tarde, ativar os vírus latentes, levando ao desenvolvimento do herpes zoster. Os exantemas causados pelo herpes zoster aparecem na pele ao longo do nervo em que o vírus estava latente. O herpes zoster ocorre em 10 a 20% das pessoas que tiveram varicela. 27/03/2018 6 Espectro de hospedeiros Variedade de células hospedeiras que o vírus pode infectar! Vírus Infectam todas as formas de vida na Terra Vegetais Animais Bactérias Protozoários Fungos Espectro de hospedeiros O espectro de hospedeiros de um vírus consiste na variedade de células hospedeiras que o vírus pode infectar. Existem vírus que infectam invertebrados, vertebrados, plantas, protistas, fungos e bactérias. No entanto, a maioria é capaz de infectar tipos específicos de células de uma única espécie de hospedeiro. Em raras exceções, os vírus cruzam barreiras de espécies, expandindo assim seu espectro de hospedeiros. Um exemplo é descrito no quadro ao lado. Neste capítulo iremos nos preocupar principalmente com os vírus que infectam seres humanos e bactérias. Os vírus que infectam bactérias são denominados bacteriófagos ou fagos. O espectro de hospedeiros de um vírus é determinado pela exigência viral quanto à sua ligação específica à célula hospedeira e pela disponibilidade de fatores celulares do hospedeiro em potencial necessários para a multiplicação viral. Para que ocorra a infecção da célula hospedeira, a superfície externa do vírus deve interagir quimicamente com receptores específicos presentes na superfície celular. Os dois componentes complementares são unidos por ligações fracas, como ligações de hidrogênio. A combinação de muitos sítios de ligação e receptores resulta em uma forte associação entre a célula hospedeira e o vírus. Para alguns bacteriófagos, o receptor faz parte da parede da célula hospedeira; em outros casos, faz parte das fímbrias ou dos flagelos. No caso de vírus animais, os receptores estão na membrana plasmática das células hospedeiras. A possibilidade de utilização dos vírus para tratamento de doenças é intrigante por causa de seu estreito espectro de hospedeiros e sua capacidade de matar as células hospedeiras. A ideia de uma fagoterapia, utilizando bacteriófagos para tratar infecções bacterianas, já existe há cerca de 100 anos. Avanços recentes no entendimento das interações vírus-hospedeiro têm possibilitado novos estudos no campo da fagoterapia. Infecções virais induzidas experimentalmente em pacientes com câncer durante a década de 1920 sugeriram que os vírus podem ter atividades antitumorais. Estes vírus destruidores de tumor, ou oncolíticos, podem seletivamente infectar e matar células tumorais ou induzir uma resposta imune contra essas células. Alguns vírus infectam de forma natural as células tumorais e outros podem ser modificados geneticamente para infectá-las. Atualmente, vários estudos estão em andamento para determinar o mecanismo de ação dos vírus oncolíticos e a segurança do uso da terapia viral. A maioria é capaz de infectar tipos específicos de células de uma única espécie de hospedeiro. O espectro de hospedeiros de um vírus é determinado pela exigência viral quanto à sua ligação específica à célula hospedeira e pela disponibilidade de fatores celulares do hospedeiro em potencial necessários para a multiplicação viral. Para que ocorra a infecção da célula hospedeira, a superfície externa do vírus deve interagir quimicamente com receptores específicos presentes na superfície celular. Os dois componentes complementares são unidos por ligações fracas, como ligações de hidrogênio. A combinação de muitos sítios de ligação e receptores resulta em uma forte associação entre a célula hospedeira e o vírus. Para alguns bacteriófagos, o receptor faz parte da parede da célula hospedeira; em outros casos, faz parte das fímbrias ou dos flagelos. No caso de vírus animais, os receptores estão na membrana plasmática das células hospedeiras. A possibilidade de utilização dos vírus para tratamento de doenças é intrigante por causa de seu estreito espectro de hospedeiros e sua capacidade de matar as células hospedeiras. A ideia de uma fagoterapia, utilizando bacteriófagos para tratar infecções bacterianas, já existe há cerca de 100 anos. Avanços recentes no entendimento das interações vírus-hospedeiro têm possibilitado novos estudos no campo da fagoterapia. Infecções virais induzidas experimentalmente em pacientes com câncer durante a década de 1920 sugeriram que os vírus podem ter atividades antitumorais. Estes vírus destruidores de tumor, ou oncolíticos, podem seletivamente infectar e matar células tumorais ou induzir uma resposta imune contra essas células. Alguns vírus infectam de forma natural as células tumorais e outros podem ser modificados geneticamente para infectá-las. Atualmente, vários estudos estão em andamento para determinar o mecanismo de ação dos vírus oncolíticos e a segurançado uso da terapia viral. Espectro de hospedeiros - Determinado pela exigência viral; - Pela disponibilidade de fatores celulares do hospedeiro necessários para a multiplicação viral; - Infecção da célula hospedeira: a superfície externa do vírus deve interagir com receptores presentes na superfície celular. Taxonomia Existe um número muito grande de vírus circulando nas diferentes espécies de seres vivos, desde vírus que infectam bactérias até aqueles que infectam organismos superiores, como os mamíferos e plantas. Dentre estes, existem vírus altamente patogênicos e outros que não causam doença nos seus hospedeiros, passando despercebidos. Atualmente, são reconhecidas mais de 1.500 espécies de vírus, que abrangem mais de 30.000 cepas, isoladas ou variantes. A classifi cação e nomenclatura dos vírus não seguem as regras determinadas para os demais microorganismos. À medida que foram sendo identifi cados, os vírus foram sendo agrupados de forma aleatória, de acordo com os aspectos considerados mais importantes pelos grupos que os identifi cavam. Nas décadas de 1950 e 1960, houve um grande avanço na Virologia, resultando na identifi cação de um grande número de novos vírus. Com o intuito de determinar regras básicas para classifi car esses vírus, vários comitês foram formados, o que acabou gerando uma grande confusão taxonômica. Durante o Congresso Internacional de Microbiologia, realizado em Moscou, em 1966, foi criado o Comitê Internacional para Nomenclatura de Vírus (ICTV). Esse comitê teve a incumbência de desenvolver um sistema único de classifi cação e nomenclatura para todos os vírus. Até hoje, o ICTV é o órgão que determina as regras a serem seguidas para a classifi cação dos vírus até o nível de espécie. Esse comitê se reúne periodicamente, com o fi m de revisar e atualizar os critérios de classifi cação, de modo que as novas descobertas biológicas e moleculares possam ser incorporadas aos critérios taxonômicos já existentes. Com isso, a classifi cação dos vírus nas diversas hierarquias tornou-se dinâmica e pode ser alterada à medida que novas informações biológicas ou moleculares assim o justifi quem. A classifi cação apresentada neste texto está de acordo com a última revisão do ICTV, datada de 07 de julho de 2007. De acordo com os vários critérios adotados, os vírus são classifi cados hierarquicamente em ordens, famílias, subfamílias, gêneros e espécies. O sufi xo virales é utilizado para designar a ordem. Para a denominação de família, utiliza-se o sufi xo viridae; para subfamília, utiliza-se virinae; e para gênero, o sufi xo virus. Por exemplo, o vírus da cinomose canina está classifi cado na ordem Mononegavirales, família Paramyxoviridae, subfamília Paramyxovirinae, gênero Morbillivirus e, fi nalmente, espécie, como vírus da cinomose canina (canine distemper virus, CDV). As famílias são os agrupamentos fundamentais dos vírus, agrupando agentes que possuem características estruturais, morfológicas, genéticas e biológicas em comum. Algumas famílias – a minoria – são agrupadas em níveis hierárquicos superiores: as ordens. Da mesma forma, nem todas as famílias são divididas em subfamílias; algumas delas apresentam o gênero como nível hierárquico imediatamente inferior, ou seja, nem todos os vírus são classifi - cados em todos os níveis hierárquicos possíveis, possuindo complexidades de classifi cação diferentes entre si. Os vírus que apresentam algumas características biológicas, estruturais e moleculares em comum são agrupados em uma mesma família. Por exemplo, todos os membros da família Herpesviridae possuem vírions grandes, com envelope contendo várias glicoproteínas, capsídeo icosaédrico, uma camada protéica – denominada tegumento – entre o capsídeo e o envelope. O genoma é composto por uma molécula de DNA de fi ta dupla linear. Esses vírus são capazes de estabelecer infecções latentes em seus hospedeiros. Os vírus que apresentam essas características (e que por isso compõem a família Herpesviridae) podem ser subdivididos em subfamílias, de acordo com algumas características que possuem em comum e que são diferentes dos outros vírus da família. Os membros da subfamília Alphaherpesvirinae possuem um amplo espectro de hospedeiros, apresentam um ciclo rápido e lítico em célu las de cultivo e estabelecem infecções latentes em neurônios sensoriais e autonômicos. Essas características diferem dos membros das outras subfamílias: Betaherpesvirinae e Gammaherpesvirinae. Os vírus de uma família ou de uma subfamília podem ser divididos em gêneros, de acordo com propriedades biológicas, e, principalmente, moleculares, como a estrutura e organização genômica: a subfamília Alphaherpesvirinae possui dois gêneros, o Simplexvirus e o Varicellovirus. Dentro de cada gênero se encontram as espécies, que são grupos de vírus muito semelhantes entre si (a exemplo de espécies de animais), mas que apresentam algumas diferenças que justifi cam a sua classifi cação como vírus diferentes (e também diferentes dos vírus do outro gênero). Por exemplo, no gênero Varicellovirus, encontram-se classifi cados os herpesvírus bovinos tipos 1 e 5 (BoHV-1 e BoHV-5), o herpesvírus suíno (SuHV- 1) ou vírus da doença de Aujeszky (PRV), entre outros. A classifi cação dos vírus em espécies não é consensual entre os virologistas. A defi nição de espécie aceita pelo ICTV foi estabelecida em 1991 e diz o seguinte: ―espécie de vírus é uma classe ‗polythetic‘1∗ de vírus que constitui uma linhagem replicativa e ocupa um nicho ecológico particular‖. Uma classe polythetic é defi nida em termos de um amplo grupo de critérios sendo que nenhum dos critérios isoladamente é necessário ou sufi ciente. Dessa forma, cada membro da classe deve possuir um número mínimo de características, mas nenhum dos aspectos necessita ser encontrado em todos os membros de uma classe. Assim, diferentes características podem ser usadas em diferentes grupos de vírus. A classifi cação em subespécies, cepas, variantes e isolados não existe de forma ofi cial, embora seja reconhecida a sua importância para o diagnóstico, para estudos biológicos e moleculares e também para a produção de vacinas. A seguir são apresentadas algumas defi nições desses termos. O termo isolado (ou amostra) refere-se a um vírus que foi obtido por isolamento de uma determinada fonte de infecção (animal infectado), por exemplo: o SV-299/04 é um BoHV-5 isolado do cérebro de um bovino que desenvolveu meningoencefalite no estado do Rio Grande do Sul. A denominação SV-299/04 foi dada pelo laboratório que realizou o isolamento do vírus e referese ao número do protocolo. Qualquer vírus que tenha sido isolado de material clínico e sobre o qual se conheça pouco, além de sua identidade, constitui-se em um isolado ou amostra. O termo cepa é utilizado para designar amostras de vírus que já foram bem caracterizadas e sobre as quais já se possui certo conhecimento. A denominação cepa também pode ser utilizada para se referir a isolados de um vírus que podem apresentar pequenas variações sem deixar de pertencer às mesmas categorias taxonômicas. Por exemplo, o vírus da doença de Newcastle (NDV) pode apresentar diferentes níveis de virulência, dependendo da cepa do vírus que está causando a doença. Existem três cepas desse vírus em ordem crescente de virulência: as lentogênicas, as mesogênicas e as velogênicas. Assim, aqueles isolados do vírusque apresentam alta virulência pertencem à cepa velogênica, os que apresentam virulência moderada são mesogênicos, e os de baixa virulência são os lentogênicos. Cepas de referência são cepas amplamente caracterizadas e reconhecidas nacional ou internacionalmente, que são utilizadas como referência para determinado vírus em testes de diagnóstico, pesquisa e para a produção de vacinas. Por exemplo, a cepa Cooper do BoHV-1 serve de referência para comparações de isolados desse vírus e é amplamente utilizada em diagnóstico e na produção de vacinas. A terminologia wild-type refere-se à cepa original do vírus que circula na natureza. No caso da existência de mutantes, o wild-type é a cepa que deu origem aos mutantes. Em português, utilizam-se os termos cepa de campo (ou vírus de campo), no caso dos vírus circulantes na população; e cepa original ou parental no caso da produção e/ou comparação com mutantes. Variantes ou mutantes são vírus que diferem do wild-type em alguma característica fenotípica, como, por exemplo, o vírus da vacina contra a doença de Aujeszky é um mutante de deleção que foi produzido a partir da cepa Bartha do herpesvírus suíno tipo 1 (SuHV-1). No uso formal, as palavras que designam as famílias, subfamílias e gêneros devem iniciar com letra maiúscula e devem ser escritas em itálico ou sublinhadas. O nome da espécie do vírus não deve iniciar com letra maiúscula (a não ser que este nome corresponda a um nome próprio de região, cidade etc.) e deve ser escrito com fonte normal, sem itálico. No uso formal, a hierarquia (táxon) deve preceder a unidade taxonômica. Exemplo: ―a família Parvoviridae‖; ―o gênero Parvovirus‖. No uso informal (ou vernacular) os termos referentes à família, subfamília, gênero e espécie devem ser escritos com letras minúsculas, sem itálico ou sublinhado. Neste caso, o sufi xo formal não é incluído e o nome do táxon segue o termo usado para defi nir a unidade taxonômica. Escreve- se então: ―a família dos poxvírus‖, ―o gênero parapoxvirus‖. O uso informal em português deve suprimir letras que não existam no alfabeto da língua portuguesa. Exemplo: para se referir de forma vernacular aos membros da subfamília Alphaherpesvirinae, deve-se escrever: ―os alfaherpesvirus‖. Os membros da família Orthomyxoviridae devem ser tratados como ―os ortomixovírus‖. No uso informal, o nome do táxon é, muitas vezes, suprimido, o que pode resultar em confusões. Isto se deve à raiz comum das palavras utilizadas para defi nir as unidades taxonômicas nos diferentes níveis. Dessa forma, dependendo do contexto, a palavra fl avivírus pode estar sendo usada para referir-se tanto à família Flaviviridae como ao gênero Flavivirus. Para evitar essa ambigüidade, aconselha-se o uso do táxon precedendo o termo usado. Exemplo: vírus do gênero Flavivirus. A nomenclatura ofi cial dos vírus utiliza abreviaturas, que são constituídas pelas iniciais do nome da espécie viral. No presente texto, serão utilizadas as abreviaturas derivadas da nomenclatura na língua inglesa, por exemplo, herpesvírus bovino tipo 1 (do inglês bovine herpesvirus type 1, BoHV-1). No uso informal, muitos vírus podem ser denominados de duas ou três formas diferentes, de acordo com a sua denominação original e com a nomenclatura ofi cial preconizada pelo ICTV. As recomendações do ICTV são de que a sua nomenclatura substitua as anteriores, embora alguns deles continuem a ser denominados pela nomenclatura tradicional. Citam-se como exemplos o SuHV-1, que também é conhecido como vírus da doença de Aujeszky (ADV) ou vírus da pseudoraiva (PRV), e o BoHV-1, que é também conhecido como vírus da rinotraqueíte infecciosa bovina (IBRV). Exemplos de nomenclatura de vírus: a) Formal: família: Picornaviridae; gênero: Aphtovirus; espécie: vírus da febre aftosa (foot and mouth disease vírus, FMDV); Vernacular: ―Os aftovírus são sensíveis ao pH baixo [...]‖. b) Formal: família: Herpesviridae, subfamília: Alphaherpesvirinae, gênero: Alphaherpesvirus, espécie: herpesvírus suíno tipo 1 (vírus da doença de Aujezsky); Vernacular: ―O vírus da doença de Aujeszky é um alfaherpesvírus [...]‖. c) Formal: ordem: Mononegavirales; família: Paramyxoviridae; subfamília: Pneumovirinae; gênero: Pneumovirus, espécie: vírus sincicial respiratório bovino (BRSV); Vernacular: ―Os pneumovírus causam doença respiratória [...]‖. d) Formal: família: Flaviviridae; gênero: Flavivirus; espécie: vírus da febre amarela (YFV); Vernacular: ―O vírus da febre amarela é um fl avivírus transmitido por mosquitos‖. 4 Critérios utilizados para a classifi cação dos vírus A evolução nos métodos de detecção e caracterização dos vírus determinou uma evolução nos critérios utilizados para a sua classifi cação. A diferenciação entre vírus e os demais microorganismos foi o primeiro passo na classifi cação dos agentes virais e essa diferença foi determinada, inicialmente, pela fi ltrabilidade dos vírus. Enquanto as bactérias eram retidas no fi ltro, os vírus passavam por ele, surgindo a denominação de agentes fi ltráveis. No início, as características ecológicas e de transmissão, sinais clínicos da doença e tropismo por determinado órgão ou tecido foram os critérios utilizados na classifi cação dos vírus. O desenvolvimento da microscopia eletrônica possibilitou a classifi cação de acordo com a morfologia das partículas virais. Ao longo dessa evolução, outras características foram sendo mais conhecidas e consideradas para descrever os vírus. Aspectos como a composição química, o tipo de genoma, distribuição geográfi ca, vetores, estabilidade e antigenicidade dos vírus foram adquirindo importância. Atualmente as técnicas de biologia molecular têm sido utilizadas para refi nar e detalhar a classifi cação dos vírus, especialmente o seqüenciamento e comparação entre seqüências do genoma. Estratégias de expressão gênica, homologia de nucleotídeos entre seqüências correspondentes, estrutura e funções de proteínas virais também foram incorporadas aos critérios de classifi cação dos vírus. De acordo com o ICTV, as seguintes características são atualmente levadas em consideração para classifi car os vírus em ordem, famílias, subfamílias e gêneros: tipo de ácido nucléico e organização do genoma, estratégia de replicação e estrutura do vírion. A classifi cação em espécies, embora não regulamentada pelo ICTV, segue os seguintes critérios: a) homologia da seqüência do genoma; b) hospedeiros naturais; c) tropismo de tecido e células; d) patogenicidade e citopatologia; e) forma de transmissão; f) propriedades físico-químicas; g) propriedades antigênicas. Uma outra classifi cação prática, não ofi cial, é regularmente usada entre os virologistas. Nesse caso, são levados em consideração os critérios epidemiológicos e/ou clínico-patológicos para agrupar os vírus. De acordo com esse critério, os vírus são classifi cados em: a) respiratórios: vírus que penetram no hospedeiro por inalação e produzem infecção e doença primariamente no trato respiratório. Ex: rinovírus, calicivírus; b) entéricos: vírus que penetram pela via oral e replicam no trato intestinal. Ex: coronavírus, rotavírus; c) arbovírus: vírus que replicam e são transmitidos por vetores artrópodos. Ex: vírus da encefalites eqüinas leste e oeste; d) vírus oncogênicos: vírus com potencial para induzir transformação celular e tumores nos hospedeiros. Ex: retrovírus, papilomavírus. 5Famílias de vírus A seguir serão apresentadas as famílias de vírus que contêm patógenos de animais (Figuras 2.1 a 2.25). Em cada gênero, serão mencionados os principais vírus que causam doenças em animais de interesse para a medicina veterinária, ou seja, animais de produção e animais de companhia. Também serão citados os principais patógenos humanos. Cabe ressaltar, por essa razão, que esta lista não se constitui na relação completa dos vírus de cada família. Taxonomia Viral é a ciência da identificação, nomenclatura e classificação dos vírus ICTV: International Committee on Taxonomy of Virus Vírus são organizados em níveis hierárquicos Níveis: Ordem, Família, Subfamília, Gênero e Espécie Taxonomia Taxonomia Comitê Internacional de Taxonomia de vírus (ICTV) Morfologia: tamanho e forma do virion; presença de glicoproteínas de superfície; presença de envelope; simetria do capsídeo; tipo do ácido nucleico; estratégia de replicação; Atualização trienal; Não segue a ordem internacional de bionomenclatura (BioCode) Vírus? Da mesma maneira que precisamos de categorias taxonômicas para plantas, animais e bactérias, necessitamos de taxonomia viral para nos auxiliar a organizar e entender novos organismos descobertos. A classificação mais antiga dos vírus tem como base a sintomatologia, como a das doenças que afetam o sistema respiratório. Esse sistema é conveniente, mas não é aceitável cientificamente porque o mesmo vírus pode causar mais de uma doença, dependendo do tecido afetado. Além disso, esse sistema agrupa artificialmente vírus que não infectam seres humanos. Os virologistas começaram a tratar do problema da taxonomia viral em 1966, com a criação do Comitê Internacional de Taxonomia Viral (CITV). Desde então, o CITV tem agrupado os vírus em famílias com base (1) no tipo de ácido nucleico viral, (2) na estratégia de replicação e (3) na morfologia. O sufixo virus é usado para os gêneros, enquanto as famílias de vírus recebem o sufixo viridae, e as ordens, o sufixo ales. No uso formal, os nomes das famílias e dos gêneros são usados da seguinte maneira: Família Herpesviridae, gênero Simplexvirus, vírus do herpes humano tipo 2. Uma espécie viral compreende um grupo de vírus que compartilham a mesma informação genética e o mesmo nicho ecológico (espectro de hospedeiros). Epítetos específicos não são utilizados para os vírus. Dessa forma, as espécies virais são designadas por nomes descritivos vulgares, como vírus da imunodeficiência humana (HIV), e as subespécies (se existirem) são designadas com um número (HIV-1). A Tabela 13.2 apresenta um resumo para a classificação dos vírus que infectam seres humanos. NOMENCLATURA Tipo de ácido nucléico Estratégia de replicação Morfologia Tipo de transmissão/sintomas 27/03/2018 7 ORDEM, FAMÍLIA, SUBFAMÍLIA, GÊNERO tipo de ácido nucleico e organização do genoma estratégia de replicação estrutura do virion Taxonomia Nem todos os vírus estão classificados quanto à ordem e subfamília ESPÉCIE hospedeiros naturais tropismo tecidual e celular patogenicidade forma de transmissão propriedades físico químicas propriedades antigênicas Taxonomia A classifi cação em espécies, embora não regulamentada pelo ICTV, segue os seguintes critérios: a) homologia da seqüência do genoma; b) hospedeiros naturais; c) tropismo de tecido e células; d) patogenicidade e citopatologia; e) forma de transmissão; f) propriedades físico-químicas; g) propriedades antigênicas CLASSIFICAÇÃO DOS VÍRUS Os sistemas internacionalmente consensuais de classificação de vírus se baseiam na estrutura e composição da partícula viral (virion) (Figura 7). Em alguns casos o modo de replicação é também importante na classificação. Vírus são classificados em várias famílias com base nisso. Taxonomia Da mesma maneira que precisamos de categorias taxonômicas para plantas, animais e bactérias, necessitamos de taxonomia viral para nos auxiliar a organizar e entender novos organismos descobertos. A classificação mais antiga dos vírus tem como base a sintomatologia, como a das doenças que afetam o sistema respiratório. Esse sistema é conveniente, mas não é aceitável cientificamente porque o mesmo vírus pode causar mais de uma doença, dependendo do tecido afetado. Além disso, esse sistema agrupa artificialmente vírus que não infectam seres humanos. Os virologistas começaram a tratar do problema da taxonomia viral em 1966, com a criação do Comitê Internacional de Taxonomia Viral (CITV). Desde então, o CITV tem agrupado os vírus em famílias com base (1) no tipo de ácido nucleico viral, (2) na estratégia de replicação e (3) na morfologia. O sufixo virus é usado para os gêneros, enquanto as famílias de vírus recebem o sufixo viridae, e as ordens, o sufixo ales. No uso formal, os nomes das famílias e dos gêneros são usados da seguinte maneira: Família Herpesviridae, gênero Simplexvirus, vírus do herpes humano tipo 2. Uma espécie viral compreende um grupo de vírus que compartilham a mesma informação genética e o mesmo nicho ecológico (espectro de hospedeiros). Epítetos específicos não são utilizados para os vírus. Dessa forma, as espécies virais são designadas por nomes descritivos vulgares, como vírus da imunodeficiência humana (HIV), e as subespécies (se existirem) são designadas com um número (HIV-1). A Tabela 13.2 apresenta um resumo para a classificação dos vírus que infectam seres humanos. It ál ic o / 1 º le tr a m ai ú sc u la Efeitos citopáticos dos vírus A infecção de uma célula hospedeira por um vírus animal normalmente leva a célula à morte. A morte pode ser causada pelo acúmulo de uma grande quantidade de vírus em multiplicação, pelos efeitos de proteínas virais na permeabilidade da membrana plasmática da célula hospedeira, ou pela inibição da síntese de DNA, RNA ou proteínas celulares. Os efeitos visíveis da infecção viral são conhecidos como efeitos citopáticos (ECPs). Aqueles efeitos citopáticos que resultam na morte celular são chamados de efeitos citocidas, e aqueles que resultam em dano celular sem que ocorra morte são chamados de efeitos não citocidas. Os ECPs são usados para o diagnóstico de muitas infecções virais. Os ECPs variam de acordo com os vírus. Uma das diferenças é o ponto no ciclo da infecção viral em que o efeito ocorre. Algumas infecções virais resultam em mudanças precoces na célula hospedeira; em outras infecções, essas mudanças não são visualizadas até estágios bem mais tardios. Um vírus pode produzir um ou mais dos seguintes ECPs: 1. Em algum estágio durante sua multiplicação, os vírus citocidas interrompem a síntese de macromoléculas dentro da célula hospedeira. Alguns vírus, como o Herpes simplex virus, bloqueiam irreversivelmente a mitose. 2. Quando um vírus citocida infecta uma célula, ele faz com que os lisossomos celulares liberem seu conteúdo enzimático, resultando na destruição de componentes intracelulares e na morte da célula. 3. Corpúsculos de inclusão são grânulos encontrados no citoplasma ou no núcleo de algumas células infectadas. Esses grânulos são, muitas vezes, partes virais – ácidos nucleicos ou proteínas – que estão sendo montadas para for- mar os vírions. Esses grânulos variam em tamanho, forma e propriedades de coloração, de acordo com o vírus. Os corpúsculos de inclusão são caracterizados por sua capacidade de se corar por corantes ácidos (acidófilos)ou básicos (basófilos). Outros corpúsculos de inclusão surgem nos sítios de síntese viral anterior, mas não contêm vírus prontos ou seus componentes. Os corpúsculos de inclusão são importantes porque sua presença pode auxiliar na identificação do vírus que está causando uma infecção. Por exemplo, o vírus da raiva produz, na maioria dos casos, corpúsculos de inclusão (corpúsculos de Negri) no citoplasma de células nervosas, e sua presença no tecido cerebral de um animal suspeito de estar raivoso tem sido usada como ferramenta diagnóstica para a identificação da doença. Corpúsculos de inclusão diagnósticos também estão associados ao vírus do sarampo, vacínia, varicela, herpes e adenovírus. 4. Eventualmente, várias células infectadas adjacentes se fundem para formar uma célula multinuclear muito grande, denominada sincício. Essas células gigantes são produzidas a partir da infecção por vários vírus que causam doenças, como os vírus do sarampo, da caxumba e do resfriado comum. 5. Algumas infecções virais resultam em mudanças nas funções da célula hospedeira, sem mudanças visíveis nas células infectadas. Por exemplo, quando o vírus que causa o sarampo se liga a seu receptor celular, denominado CD46, a ligação impele a célula a reduzir a produção de uma substância chamada de IL- 12, o que reduz a habilidade do hospedeiro de combater a infecção. 6. Algumas células infectadas por vírus produzem substâncias chamadas de interferons. A infecção viral induz a célula a sintetizar interferon, mas a proteína é codificada pelo DNA celular. 7. Muitas infecções virais induzem mudanças antigênicas na superfície das células infectadas. Essas mudanças geram uma resposta de anticorpos do hospedeiro contra as células infectadas e marcam as células para destruição pelo sistema imune do hospedeiro. 8. Alguns vírus induzem mudanças cromossômicas na célula hospedeira. Algumas infecções virais, por exemplo, resultam em danos nos cromossomos celulares, principalmente a ruptura desses cromossomos. Com frequência, os oncogenes (genes causadores de câncer) podem ser estimulados ou ativados por vírus. 9. A maioria das células normais para de crescer in vitro quando se aproxima de outras células, um fenômeno conhecido como inibição de contato. Vírus capazes de causar câncer transformam as células do hospedeiro. A transformação resulta em células anormais, fusiformes, que não reconhecem a inibição de contato. A perda da inibição de contato resulta no crescimento celular descontrolado. Identificação viral A identificação de um isolado viral não é tarefa fácil. Para começar, os vírus só podem ser vistos com o auxílio de um microscópio eletrônico. Os métodos sorológicos, como o Western blotting, são os métodos de identificação mais comumente utilizados (veja a Figura 10.12, página 289). Nesses testes, o vírus é detectado e identificado por sua reação com anticorpos. Os anticorpos serão discutidos com detalhes no Capítulo 17, e alguns testes imunológicos para identificação viral, no Capítulo 18. A observação dos efeitos citopáticos, descrita no Capítulo 15 (página 441), também é útil para a identificação dos vírus. Os virologistas podem identificar e caracterizar os vírus por métodos moleculares modernos, como o uso de poliformismos de tamanho de fragmentos de restrição (RFLPs, de restriction fragment length polymorphisms) e da reação em cadeia da polimerase (PCR, de polymerase chain reaction) (Capítulo 9, página 251). A PCR foi utilizada para amplificação do RNA viral e identificação do vírus da encefalite do oeste do Nilo nos Estados Unidos, em 1999, e do coronavírus associado à SARS na China, em 2002. O nome da espécie é usualmente traduzido para a língua do país nativo. Neste caso utilizava-se a formatação regular e não iniciava-se em letra maiúscula. Exceção: representativo de nome próprio, cidade, região. Entenda a origem do Ebola. A doença afeta os seres humanos e primatas não-humanos (macacos, gorilas e chimpanzés). O Ebola foi identificado pela primeira vez em 1976, em dois surtos simultâneos: um em uma aldeia perto do Rio Ebola, localizado no norte da República Democrática do Congo Os vírus dessa família apresentam formas fi lamentosas, pleomórfi cas, com diâmetro de 80 nm e extensão que pode atingir até 14.000 nm. Podem ser vistas formas de U, de 6 ou, ainda, formas circulares. O genoma consiste de uma única molécula de RNA linear, de cadeia simples e sentido negativo, compondo um nucleocapsídeo helicoidal. A replicação ocorre no citoplasma e o vírus é liberado por brotamento na membrana plasmática. Os vírus dessa família causam doenças hemorrágicas em humanos. Infecção natural com vírus de Marburg e a cepa Reston do vírus ebola também causa doença hemorrágica em macacos. Doença experimental pode ser induzida através de inoculação em macacos, cobaias, hamsters e camundongos. A manipulação desses vírus só é permitida em laboratórios de nível 4 de biosegurança. O vírus ebola é um dos vírus mais letais já identifi cados para humanos. A história natural desses vírus ainda não é bem conhecida. Família: Filoviridae Gênero: Ebolavirus A partir de 2014 os nomes das espécies segundo recomendação do ICTV, 2014, agora são escritos em itálico e a primeira letra é maiúscula: Espécie: vírus Ebola (do inglês Ebola virus) ublinhada com a primeira letra maiúscula. Decidiu-se que a nomenclatura não usaria dois nomes latinizados como é feito para bactérias. Até a penúltima atualização do ICTV, as designações de espécie não deveriam iniciar com letra maiúscula (somente se o nome for derivado de um lugar, um determinado hospedeiro com nome próprio ou do próprio gênero) e não deveriam ser escritas em itálico. Na atualização de 2014, as normas para a grafia dos nomes das espécies (How to write virus names, ICTV, 2014) foram modificadas: os nomes das espécies segundo recomendação do ICTV, 2014, agora são escritos em itálico e a primeira letra é maiúscula, por exemplo, Measles virus. Entretanto, esta recomendação é para a língua inglesa. Para o português, ainda há necessidade de padronização após discussão entre a comunidade de virologistas brasileiros. Sendo assim, no decorrer dos capítulos seguintes, ainda será utilizada a nomenclatura antiga. Taxonomia Exemplo de espécie: vírus da cinomose canina (do inglês Canine distemper virus, CDV) Formatação regular e sem inicial maiúscula • Traduzido para a língua portuguesa • Ainda há necessidade de padronização Taxonomia 27/03/2018 8 Ordem: Mononegavirales (sufixo virales) Família: Paramyxoviridae (sufixo viridae) Subfamília: Paramyxovirinae (sufixo virinae) Gênero: Avulavirus (sufixo virus) Espécie: Newcastle disease virus (NDV) (vírus da doença de Newcastle) A doença de Newcastle é uma doença de aves viral contagiosa que afeta muitas espécies de aves domésticas e selvagens; é transmissível para humanos. [1] Foi identificado pela primeira vez em Java, na Indonésia, em 1926 e em 1927, em Newcastle-upon-Tyne, Inglaterra (de onde obteve o nome). No entanto, pode ter sido prevalente já em 1898, quando uma doença eliminou todas as aves domésticas no noroeste da Escócia. [2] Seus efeitos são mais notáveis nas aves domésticas devido à sua alta susceptibilidade e ao potencial de impactos severos de uma epizootita nas indústrias de aves de capoeira. É endémico para muitos países. A exposição dos seres humanos a aves infectadas (por exemplo, em plantas de processamento de aves) pode causar conjuntivite leve e sintomas semelhantes
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