Vírus: Estrutura e Características

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Víru�
Histórico
✓ Muito pequenos para M.O.
✓ Não podem ser cultivados sem seus hospedeiros
✓ Fluidos contagiosos - passavam através de filtros com poros muito
pequenos - filtráveis
✓ Década de 30 - termo vírus (palavra em latim para veneno)
✓ 1935 - isolamento do vírus do mosaico do tabaco e invenção do
microscópio eletrônico
Definição: Os vírus são agentes infecciosos acelulares que, fora das células
hospedeiras, são inertes, sem metabolismo próprio, mas dentro delas, seu
ácido nucléico torna-se ativo, podendo se reproduzir
Características
✓ Possuem um envoltório protéico que protege o material genético
denominado capsídeo
✓ O capsídeo pode ou não ser revestido por um envelope lipídico
derivado das membranas celulares
✓ Possuem um único tipo de ácido nucléico, DNA ou RNA
✓ Existem vírus com DNA de fita dupla ou simples, RNA de fita dupla ou
simples
✓ São parasitas intracelulares obrigatórios
✓ Multiplicam-se dentro de células vivas usando a maquinaria de síntese
das células
✓ Não possuem metabolismo. Toda energia que utilizam provém da célula
hospedeira
Características gerais
✓ Parasitas em todos os tipos de organismos vivos
✓ Nem todos causam doenças
✓ Décadas de 80 e 90 - novos vírus: HIV, hepatite C, Hantavírus
✓ Século XXI - H1N1, Zika, COVID
✓ Pode ser considerado um agregado complexo de elementos químicos
ou microrganismo vivo simples
✓ Induzem síntese de estruturas especializadas capazes de transferir
ácido nucleico para outras células
✓ Possuem poucas enzimas próprias ou nenhuma - induz drogas tóxicas
para própria célula hospedeira
✓ A superfície externa do vírus deve interagir quimicamente com
receptores específicos na superfície da célula - membrana plasmática
✓ Uso em pacientes com câncer - atividade antitumoral - testes atuais
quanto à segurança
✓ Ácido nucleico do vírus pode ser linear ou circular
Tamanho do vírus
✓ Determinado com M.E.
✓ Menores que bactérias
✓ Comprimento entre 20 a 1.000nm
✓ Vírion = partícula vírica completa, infecciosa
Estrutura do vírus
● Vírion = partícula viral completa (ácido nucléico + capsídeo proteico)
○ Serve como veículo na transmissão de um hospedeiro para outro
○ Existem vírus de diferentes formas geométricas (helicoidais,
poliédricos, icosaédricos, cilíndricos, etc)
○ Capsômero = proteína que envolve o vírus. É o conjunto de
capsídeos e tem vários tipos:
■ Espículas: projeções da superfície do envelope dos vírus
(capsídeos) - usadas na identificação dos vírus
■ Proteínas de superfície virais (espículas) são suscetíveis a
mutações - reincidencia de gripes
○ Podemos classificar os vírus em dois grandes grupos: o grupo dos
vírus envelopados e dos não envelopados
■ No grupos dos vírus envelopados o capsídeo é coberto
pelo envelope que é formado quando o vírus é exocitado
da célula hospedeira
■ Dessa maneira, o envelope é formado por uma porção da
membrana citoplasmática da célula hospedeira
■ No grupos dos não envelopados o capsídeo não se
encontra envolvido pelo envelope, dessa maneira dizemos
que o vírus é nu
■ Envelopados conseguem “enganar” mais as células para
que produzam o RNA do próprio vírus e sofrem mais
mutações
■ RNA sai do núcleo para fazer proteínas que estão no
citoplasma
Estrutura viral - básica e DNA
Quem são os hospedeiros dos vírus?
● Praticamente todos os organismos vivos podem ser infectados pelos
vírus
● Os vírus podem infectar células animais, vegetais, fungos, bactérias e
protistas
Morfologia geral
● Morfologia com base na
arquitetura do capsídeo
● Vírus helicoidais - longos
bastonetes rígidos ou
flexíveis, ex. raiva, e febre
hemorrágica
● Vírus poliédricos - forma de
icosaedro, polígono regular
com 20 faces triangulares e
12 vértices, ex: adenovírus
● Vírus envelopados -
grosseiramente esféricos,
podem ser helicoidal envelopados ou poliédricos envelopados, ex:
Influenzavirus, Simplex Virus (herpes)
● Vírus complexos - vírus bacterianos em especial, estruturas
complicadas, alguns com capsídeo e estruturas adicionais aderidas, ex:
bacteriófagos
Taxonomia dos vírus
● Agrupamento em famílias baseados em: tipo de ácido nucleico, modo
de replicação e morfologia
● Ex: família Herpesviridae, gênero Simplexvirus - vírus da herpes humano
tipo 2
● Espécie viral = compartilha mesma informação genética e mesmo nicho
ecológico
● Classificação hierárquica - ordem, família, subfamília, gêneros e
espécies
● Família: sufixo viridae - características estruturais, morfológicas,
genéticas e biológicas em comum
○ Ex: família Herpesviridae = vírions grandes, envelope com várias
glicoproteínas, capsídeo icosaédrico e uma camada proteica
(tegumento) entre o capsídeo e o envelope
● Subfamília - sufixo virinae
● Gênero - sufixo vírus
Classificação e nomenclatura
● Mesmo padrão de outros microrganismos
● Década de 50 e 60 - identificação de grande número de novos vírus
● 1966 - Congresso Internacional de Microbiologia, Moscou, criado o
Comitê Internacional para Nomenclatura de Vírus (ICTV) - até hoje
órgão que determina regras a serem seguidas para classificação dos
vírus até nível de espécie
Termos usados em virologia
● Termo isolado ou amostra = vírus que foi obtido por isolamento de uma
fonte de infecção (animal infectado) - pode ser denominação de
qualquer vírus isolado que se conhece pouco além de sua identidade
● Cepa = amostras de vírus bem caracterizadas e conhecidas
● Cepas de referência = cepas amplamente caracterizadas e
reconhecidas nacional e internacionalmente - usadas em testes de
diagnósticos, pesquisa e para produção de vacinas
● Wild-type = cepa original do vírus que circula na natureza
Isolamento e cultivo
● Não se desenvolvem em meios de cultivo com composição química
simples, precisam de células vivas
● Fácil observação e cultivo de bactérias - maior conhecimento do vírus
bacteriófago
● Vírus de animais, inoculação e estudo em próprios animais -
camundongos, coelhos e cobaias
● Falta de modelos animais para vírus da AIDS - não manifestada doença
se não em humanos. Chimpanzés infectam com uma variação: HIV-1
gênero Lentivirus, sem manifestação da doença impossibilita testes de
cura
● Vacinas contra AIDS testadas em humanos - pela lentidão de
progressão da doença resultados de difícil conclusão
● Cultivo de vírus em meios de cultivo de células - cultivos homogêneos e
manipulados facilmente em laboratório
Identificação
● Métodos sorológicos são mais utilizados como Western blotting - vírus
detectado por reação com anticorpos (antígeno-anticorpo)
● Identificação por efeitos também é usual - em animais vivos, em
laboratório ou cultura de células
● PCR - amplia cadeias virais
○ Termociclador - promove ciclos de temperaturas diferentes,
mudando a estrutura de DNA ou RNA fazendo várias cópias, para
que seja possível identificar
Propriedades físico-químicas
● Agentes físicos e químicos afetam integridade funcional e infectividade
dos vírions (ex: temperatura e pH)
● Importância na manipulação e remessa de material clínico para
diagnóstico e preservação em rotinas laboratoriais
● Temperaturas de 55 a 60°C desnaturam proteínas de superfície
(envelope) - em poucos minutos tornam vírions incapazes de interagir
com receptores celulares e iniciar infecção
● Vírus envelopados - mais sensíveis à ação deletéria de altas
temperaturas
○ Ex: paramixovírus - susceptíveis a temperaturas ambientais e
também perdem infectividade quando submetidos a
congelamento e descongelamento
● Conservação de vírus e suspensão líquida por grandes períodos deve
ser em -70°C ou nitrogênio líquido - 196°C ou liofilização (dessecação a
temperaturas de congelamento) e conservação do pó em 4°C ou -20°C
● Alguns vírus sem envelope (rotavírus, alguns picornavírus) mantém
infectividade mesmo em pH ácido (ácido resistente)
● Os envelopados são inativados em pH pouco abaixo do neutro (5 a 6) e
são chamados ácido-lábeis
● Em geral os vírus sem envelope são muito mais resistentes a agentes
químicos e condições ambientais do que vírus com envelope
Multiplicação viral
● O vírus só se reproduzem no interiorde uma célula hospedeira
● O ácido nucléico dos vírus possui somente uma pequena parte dos
genes necessários para a síntese de novos vírus
● As demais enzimas necessárias para a síntese protéica , síntese de
ribossomos, RNAt, RNAm e ATP são fornecidas pela célula hospedeira
● Portanto, os vírus necessitam de via metabólica da célula para
replicarem-se
Reprodução viral
● O ciclo de vida mais conhecido é o do bacteriófago
● Os bacteriófagos possuem dois tipos de reprodução:
○ Ciclo Lítico
1. Adesão: partícula viral gruda na membrana da célula
2. Penetração: Vírus injeta o DNA para dentro da célula
3. Biossíntese: Vírus engana a célula e começa a produzir suas próprias
proteínas
4. Maturação: Vírus começa a se montar
5. Liberação/Lise: A célula hospedeira rompe-se e os novos vírions são
liberados
○ Ciclo Lisogênico
➢ DNA viral pode ser removido do cromossomo bacteriano e
iniciar um ciclo lítico
➢ Células não morrem e os vírus neste caso são chamados de
temperados
1. Processo semelhante ao ciclo lítico, porém o DNA do fago se insere ao
DNA bacteriano
2. O vírus agora é chamado de profago
3. Toda vez que a bactéria replicar seu cromossomo, o DNA do profago
também é replicado, permanecendo latente nas células filhas
Consequência do ciclo lisogênico
● Células contendo o genoma viral (profago) são imunes à reinfecção por
um fago da mesma espécie
● As células hospedeiras podem vir a apresentar novas características
○ Ex: a toxina produzida pela bactéria causadora do botulismo
Clostridium botulinum, é codificada por um gene de um profago
● Permite a transdução bacteriana (tipo de reprodução sexuada em
bactérias)
Doenças por vírus
● Retrovírus - HIV
○ Vírus envelopado
○ Possui duas fitas idênticas de
RNA
○ Possui a enzima transcriptase
reversa
○ O HIV é um retrovírus pois
possui a capacidade de
produzir DNA a partir de RNA
○ OBS: Para ser considerado
retrovírus, não basta possuir RNA, é necessário a presença da
enzima transcriptase reversa
Ciclo de um retrovírus - HIV
● Vírus tem espículas (bolinhas menores) que grudam nos receptores de
membranas
● O vírus engana essas proteínas receptoras de membranas e consegue
romper a membrana da célula, levando para dentro seu material
genético
● S = RNA e o retângulo é o capsídeo
● Quando entra na célula o envelope fica para fora, só entra o RNA com
as proteínas
● Lá dentro, a própria célula do hospedeiro vai atacar o envoltório que
vai se rompendo
● Junto com a molécula de RNA tem as transcriptases reversas (enzima
que faz o RNA virar DNA) que entram no citoplasma e produz o DNA
● Consegue entrar no núcleo, onde ele engana o DNA da célula -
chamado de pró-vírus
● Célula então começa a replicar os RNAs mas agora com característica
do vírus
● Pega parte da membrana da célula e usa para fazer seu envoltório
OBS: sequência genética - DNA (só fica no núcleo) forma RNA (fica no meio do
caminho - é feito no núcleo mas tem que ir até o citoplasma) que forma
proteínas (só fica no citoplasma)
Quando o vírus é feito de RNA ele não consegue fazer proteína direto,
primeiro precisa fazer o DNA, para que depois ele faça várias cópias
Pat����i� d�� i�f��ções �íri���
✓ Patogenia ou patogênese em infecções víricas = conjunto de mecanismos
pelos quais os vírus produzem doença em seus hospedeiros (pato =
doença; gênese = origem, produção)
✓ Manifestações patológicas = aumentos leves de temperatura corporal,
alterações de ânimo e apetite até condições severas que podem resultar
em morte
✓ Maioria das doenças - patogenia é multifatorial - alteração de conjunto de
fatores endógenos ou exógenos
✓ Sinais clínicos de patogenia viral - resposta do hospedeiro à injúria celular e
tecidual (resposta imune do hospedeiro contra células infectadas)
Conceitos básico
✓ Vírus altamente patogênicos - são aqueles capazes de produzir doença em
uma grande parcela dos hospedeiros infectados
✓ Virulência = nível de severidade da doença causada por um agente - vírus
altamente virulentos causam doenças graves e vírus avirulentos ou
atenuados não causam doenças ou efeitos leves
✓ Medição de virulência - percentual de animais que adoece ou morre após
inoculação experimental, grau de severidade dos sinais clínicos, nível e
intensidade de alterações histológicas, etc
✓ Suscetibilidade = condições oferecidas pelo hospedeiro para a ocorrência
da infecção e doença - relação com as condições para contrair a doença
✓ Resistência - é a oposição oferecida pelo hospedeiro à instalação da
infecção
○ Susceptibilidade e resistencia podem variar com: raça, sexo, idade,
condição corporal, estado fisiológico
✓ Refratariedade - grau de resistência absoluta a um determinado agente -
características de uma espécie animal e não do indivíduo
✓ Tropismo - predição de um vírus por determinadas células ou tecidos -
relacionado com receptores específicos para o vírus
Patologia em nível celular
✓ Vírus necessitam das macromoléculas e processos biossintéticos da célula
hospedeira para se multiplicar
✓ Resultado de infecções víricas em nível celular
○ Infecção não produtiva, com bloqueio em uma das etapas
intracelulares da replicação seguida ou não de injúria (dano) e morte
celular
○ Estabelecimento de infecção latente, como limitada expressão
gênica viral e persistência do genoma viral na célula hospedeira
○ Infecção produtiva, com produção de progênie viral infecciosa,
acompanhada de patologia ou morte celular
○ Infecção produtiva persistente, em que a célula sobrevive e segue
produzindo vírus em níveis baixos por longos períodos ou
indefinidamente
○ Oncogênese, seja pela incorporação de oncogenes virais na célula
hospedeira ou por alterações nas funções de genes celulares
encarregados do controle do ciclo celular
Interações dos vírus com as células
✓ Vírus podem inibir síntese de DNA celular
✓ Alguns vírus podem estimular células - ativação da síntese de DNA e
subsequente divisão celular - estimula a célula a fornecer condições e
componentes para replicação do genoma viral - nucleotídeo, enzimas
replicativas e fatores de replicação
✓ Apoptose - morte celular programada - estímulo ou até vírus que possuem
produtos que retardam ou inibem a apoptose prolongando a vida da célula
e permitindo conclusão do seu ciclo replicativo
✓ Aumento na permeabilidade da membrana plasmática
✓ Desorganização ou mesmo ruptura do citoesqueleto da célula hospedeira
Apoptose por vírus
✓ Morte celular programada
✓ Processo bioquímico que funciona como uma casacata que leva à morte
ou “suicídio celular”
✓ Em alguns casos a apoptose é vantajosa para vírus - formação de corpos
apoptóticos resulta em fagocitose dessas estruturas e liberação do vírus no
fluido extracelular - favorece disseminação
✓ Ex. de vírus que produzem proteínas indutoras da apoptose: adenovírus,
vírus da peste suína africana, vírus da anemia infecciosa das galinhas, vírus
da peste suína clássica
✓ Ex. de vírus que inibem a apoptose: herpesvírus bovino tipo 4, herpesvírus
equino, etc
Patogenia em nível de hospedeiro
✓ Resultado depende de:
○ Capacidade do vírus penetrar em um hospedeiro susceptível pela via
adequada
○ Realizar uma replicação primária em tecidos próximos ao local de
entrada
○ Escapar dos mecanismos naturais de defesa do organismo
○ Disseminar-se para os tecidos e órgãos-alvo
○ Replicar eficientemente nesses tecidos
○ Produzir ou não injúria tecidual (patologia)
Penetração e replicação primária
✓ Estabelecimento de infecção depende da penetração e replicação do vírus
em células próximas aos locais de entrada - necessária para amplificação
do agente
✓ Vias de penetração:
Pele e mucosas superficiais
✓ Pele - importante barreira - camada externa constituída de células mortas
e não suporta replicação viral, superfície seca, levemente ácida e flora
bacteriana permanente/residente que atua como barreira natural
✓ Abrasões, pequenas incisões podem permitir instalação de vírus -
papilomavírus, poxvírus e herpesvírus - transmitidos por contato direto ou
indireto ou através de insetos (alfavírus, flavivírus,bunyavírus, arbovírus e
orbivirus)
✓ Infestação superficial limitada ao sítio de replicação - epiderme desprovida
de vasos sanguíneos e linfáticos
✓ Invasão da derme ou subderme causam infecções do organismo - herpes
vírus invadem terminações nervosas
✓ Mucosa conjuntival - vírus associado com conjuntivite
Trato respiratório
✓ Principal via de penetração de vírus - grande superfície e grande potencial
de patógenos em ar inspirado
✓ Barreira em vias aéreas superiores - epitélio ciliado recoberto por muco
✓ Temperaturas em vias superiores 3 a 5°C inferiores do corpo - restringe
replicação de alguns vírus
✓ Vírus podem atingir localmente ou se disseminar para outros tecidos e
órgãos
Orofaringe trato digestório
✓ Mucosa do trato digestório desde orofaringe até intestino
✓ Rotavírus, coronavírus, calicivírus e muitos enterovírus produzem infecções
localizadas no intestino delgado
✓ Parvovírus canino penetra na mucosa do orofaringe e atinge epitélio
intestinal
✓ Restrições a vírus do digestório - pH ácido do estômago, alcalinidade do
intestino, enzimas digestivas presentes na saliva e suco pancreático e
enzimas lipolíticas da bile
✓ Vírus não-envelopados mais resistentes ao pH ácido do estômago
Trato digestório
✓ Por outro lado, enzimas proteolíticas presentes no lúmen intestinal podem
favorecer a infecção por alguns vírus - clivagem e ativação de proteínas da
superfície dos vírions
✓ Ex: tripsina, pancreatina e elastina - aumentam infectividade dos rotavírus
✓ Vírus associados com gastrenterite infectam variedade de células
✓ Ex: células epiteliais especializadas (células M) - ataque por poliovírus e
reovírus
Vias de infecção viral
Mucosa urogenital
✓ Fêmeas - infectadas por vírus de sêmen por monta natural ou inseminação
artificial
✓ Ex: herpesvírus de várias espécies, vírus da síndrome respiratória e
reprodutiva dos suínos, vírus da arterite viral equina, papilomavírus
Infecções localizadas e disseminadas ou sistêmicas
✓ Localizadas - se restringem ao sítio de replicação primária e suas
proximidades
○ Ex: vírus respiratórios, vírus de derme e epiderme
✓ Disseminadas (se estendem além dos sítios de replicação primária) ou
sistêmicas (ou generalizadas - atingem vários órgãos ou sistemas) - se
disseminam a grandes distâncias pelo sangue ou pela linfa e produzem
infecções em órgãos específicos ou infecções generalizadas
○ Ex: parvovírus canino e felino, os retrovírus, etc
Disseminação de vírus
✓ Presença de vírus no sangue = viremia passiva
ou ativa
✓ Passiva = introdução direta no sangue, sem
prévia replicações nos tecidos duram 12 a 14 h
✓ Ativa = replicação viral em tecidos e órgãos do
hospedeiro e atinge maior magnitude e duração
○ Primária - resulta de replicação viral nos
sítios iniciais, baixa magnitude, mas
permite disseminação do vírus aos órgãos
secundários de replicação, denominados
órgãos-alvo
○ Secundária - replicação viral nos
órgãos-alvo, presença de vírus no sangue
e disseminação grande da infecção
Transporte de vírus para tecido
1. Penetração pelos espaços existentes entre as células endoteliais
2. Transporte ativo através das células endoteliais
3. Infecção das células endoteliais com posterior egresso da progênie viral na
face oposta do endotélio
4. Transporte através del endotelio no interior de monocitos/linfocitos
Disseminação nervosa
✓ Vários vírus se disseminam a partir dos sítios de replicação primária no
interior de fibras nervosas e suas terminações
✓ Vírus chamados neuropatológicos (raiva e vários alfa herpesvírus) e vírus
cuja invasão do sistema nervoso representa uma circunstância da sua
replicação e disseminação hematógena (reovírus e poliovírus)
✓ Pode também infectar uma variedade de células
✓ Replicação desses vírus ocorrem inicialmente em epitélios e tecidos
adjacentes aos locais de penetração - em seguida vírions penetram em
terminações nervosas
Padrões principais de infecção
✓ Sobrevivência do vírus depende de
infecções sucessivas e contínuas de
diferentes indivíduos e/ou infecções
prolongadas no mesmo indivíduo
✓ Divisão em:
○ Infecções crônicas =
persistentes ou pelo resto da
vida
○ Infecções agudas = curta
duração e rápida erradicação
do agente por resposta
imunológica do hospedeiro