Traducción y adaptación: Pedro E, Morán Junio INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 1 PATOGÉNESIS VIRAL Kenneth L. Tyler Academic Press Encyclopedia of Virology 2e Granoff, Alan.; Webster, Robert. Traducción y adaptación: Pedro E, Morán Junio INTRODUCCIÓN El término patogénesis deriva de dos palabras griegas y puede traducirse como el origen de la enfermedad. El estudio de la patogénesis viral, por lo tanto, implica el conocimiento de los procesos mediante los cuales un virus produce enfermedad en el hospedador. Es importante recordar que un virus puede ingresar y replicar en un hospedador, y aún inducir una respuesta inmunológica, sin producir signos ni síntomas de enfermedad. Para muchos virus, la mayoría de las infecciones, bajo circunstancias normales, son asintomáticas. La infección puede ser de corta duración y auto limitada (aguda), puede ser de duración prolongada (crónica), o persistir durante toda la vida del hospedador. Para algunos virus, como el de la influenza, la infección aguda es seguida por la eliminación del virus y la producción de inmunidad contra la reinfección por la misma cepa viral. En otros casos, como en los herpes virus, la infección aguda es seguida por la persistencia del virus en un estado no infeccioso denominado LATENCIA, a partir del cual puede haber reactivaciones periódicas y diseminación. Otro modelo de infección incluye infección aguda seguida por diseminación continua del virus desde los tejidos infectados. En estos casos hay una falla en la respuesta inmune del hospedador para eliminar completamente al virus. Esto puedo ocurrir como consecuencia de las estrategias utilizadas por el virus para eludir los mecanismos de inmunidad del hospedador. Dentro de esas estrategias se pueden mencionar: restricción de la expresión génica viral, infección delimitada a sitios inmunologicamente privilegiados, rápida evolución de variantes antigénicas virales, supresión o interferencia viral con las defensas celular, humoral o mediada por citoquinas. En el modelo clásico de la infección aguda, el daño celular ocurre como resultado directo de la replicación y liberación de partículas virales. De todos modos, está ampliamente reconocido que los virus también pueden producir enfermedad utilizando otros tipos de mecanismos, por ejemplo mediante la inducción de neoplasias (oncogénesis), supresión del sistema inmune y alteración de funciones celulares específicas sin necesidad de matar la célula blanco. La patogénesis viral puede ser analizada como una serie de interacciones entre el virus y el hospedador. Aunque los pasos específicos en este proceso pueden diferir de acuerdo al tipo de virus y de hospedador, puede considerarse un esquema general aplicable a la mayoría de los casos: 1- ingreso a un hospedador susceptible. 2- replicación para aumentar su población.

2 2 3- diseminación desde el sitio de entrada hasta los tejidos blanco, donde se produce la infección y el daño a poblaciones celulares u órganos en particular (producción de enfermedad). 4- diseminación al ambiente. 5- persistencia en el ambiente. 6- transmisión a nuevos hospedadores recomenzando un nuevo ciclo. Para una mejor comprensión de la patogénesis viral podemos considerar en forma particular, cada uno de los pasos del ciclo de infección viral. 1 INGRESO AL HOSPEDADOR Las vías de ingreso al organismo mas comunes son: a través de la piel, tracto respiratorio, tracto gastrointestinal, tracto urogenital y conjuntiva PIEL En circunstancias normales la piel es una barrera efectiva contra la entrada de virus al organismo. Las células queratinizadas muertas de la capa externa (estrato córneo) no son aptas para la replicación viral. La infección puede iniciarse cuando un virus ingresa al hospedador a través de heridas, o transportado mecánicamente a través del estrato córneo por mordeduras de insectos o animales, o por elementos físicos como agujas. La capa de epidermis, debajo del estrato córneo, contiene células vivas pero carece fundamentalmente de vasos sanguíneos, linfáticos e inervación. Algunos virus, como los papilomavirus, pueden llegar hasta esta capa y producir una patología localizada (papilomas o verrugas). Raramente se diseminan produciendo enfermedad sistémica. En el ejemplo mencionado, la infección se inicia en las células basales adyacentes a la membrana basal que separa la epidermis de la dermis. Las partículas virales maduran conjuntamente con la diferenciación de los queratinocitos, y avanzan en la medida que las células migran desde epidermis hacia el estrato córneo. El ensamble de los viriones se produce principalmente en los queratinocitos de la capa espinosa superior de la epidermis. Los viriones maduros pueden localizarse en las células del estrato granuloso y son diseminados cuando el estrato córneo se desprende. Una inoculación mas profunda a través de la epidermis, puede introducir virus en la dermis, la cual está ampliamente vascularizada (vasos sanguíneos, linfáticos y nervios), en el tejido subcutáneo y en músculo. Estos tejidos son un buen sustrato para la replicación y subsiguiente diseminación viral. Las infecciónes a nivel de la dermis pueden ocurrir cuando un virus es transmitido por una mordedura profunda, como ocurre con el caso del virus de la rabia TRACTO RESPIRATORIO Algunos virus que inician la infección a nivel del tracto respiratorio, cumplen su ciclo replicativo casi exclusivamente en las células de las mucosas (por ej. virus de la influenza y parainfluenza), mientras que otros se diseminan en forma sistémica luego de una fase de replicación primaria en los tejidos infectados inicialmente ( virus del sarampión y del moquillo canino).

3 3 Ambos grupos de virus pueden ingresar por medio de aerosoles producidos por tos o estornudos, por transmisión de secreciones nasales infectantes en forma mecánica (contacto nariz-mano-nariz) o por saliva (mediante el acto de lamido, beso o compartir utensilios contaminados : bebederos, comederos, vasos, etc.). El destino final de las gotas de saliva contaminadas está condicionado por factores fisicoquímicos como son: el tamaño de las gotas, la temperatura y la humedad. Las partículas mas grandes, generalmente son atrapadas en los cornetes y senos nasales, pudiendo originar infecciones del tracto respiratorio superior. Las partículas mas pequeñas de 5 mm pueden llegar hasta los espacios alveolares y producir infecciones en el tracto respiratorio inferior (neumonías). Los mecanismos de defensa del hospedador contra el inicio de la infección viral en el tracto respiratorio son complejos. El proceso de filtración a nivel nasal reduce el número de partículas (principalmente las de mayor tamaño). La acción del mucus y de las cilias también colaboran para impedir el ingreso de las partículas virales (el mucus es producido por las células caliciformes y expelido al exterior por la acción de batido de las células ciliadas del epitelio). Los virus atrapados en el mucus son eliminados al exterior. La infección viral puede ser facilitada por factores que comprometen la acción del sistema mucociliar : polución ambiental, el humo de los cigarrillos etc. El sistema inmune a nivel respiratorio incluye tejido linfoide asociado a bronquios y el tejido linfoide de las tonsilas y adenoides. La IgA se encuentra en el tracto respiratorio superior, y su deficiencia puede aumentar el riesgo de desarrollar infecciones a este nivel. La IgG, derivada de la circulación sistémica, contribuye a la defensa antiviral en la porción inferior del aparato respiratorio. La inmunidad celular es mediada por linfocitos intraepiteliales y macrófagos alveolares y bronquiales TRACTO GASTROINTESTINAL Los virus que ingresan a través del tracto gastrointestinal (TGI), deben ser resistentes a las condiciones de acidez del estómago, a las sales biliares, a las enzimas proteolíticas del intestino delgado y a la cobertura de mucus del intestino. También deben evitar la inactivación por la IgA secretoria y la acción de los macrófagos y las células linfoides. Los virus entéricos pueden producir enfermedades tanto asintomáticas como sintomáticas, dependiendo del grado de lesión que ocasionen en el enterocito. Los virus que no producen síntomas gastrointestinales significativos, pueden diseminarse causando infecciones sistémicas (por ej. los poliovirus). Muchos virus entéricos pueden diseminarse en altos títulos por materia fecal durante períodos prolongados aunque no produzcan enfermedad localizada. Las células blanco para los virus entéricos incluyen los enterocitos maduros de las vellosidades intestinales y las células inmaduras, en división, de las criptas. Algunos virus (reovirus, picornavirus, astrovirus, retrovirus etc.), pueden infectar las células epiteliales especializadas (células M) del tejido linfoide del intestino delgado (linfonodos agregados). Cuando la infección viral involucra al epitelio de la vellosidades o a las células de la cripta se producen síntomas locales: la destrucción de las microvellosidades de los enterocitos resulta en malabsorción, y la consiguiente carga osmótica intraluminal culmina en diarrea.

4 4 La infección de las células de las criptas (las que desarrollan a células de absorción), resulta también en la pérdida de capacidad de absorción, produciendo diarreas. La acción de ciertas proteínas virales, que actúan como toxinas secretorias, puede ser otro mecanismo de producción de diarreas; por ej. la proteína NSP4 de los rotavirus produce una estimulación hipersecretoria del enterocito culminando en diarrea. Otra consecuencia importante de la infección en los enterocitos es la excreción de grandes cantidades de virus por materia fecal; esta es la fuente de transmisión predominante de muchos virus entéricos cuyos ciclos de infección son fundamentalmente fecal-oral. La primera barrera que deben enfrentar los virus que ingresan por el tracto digestivo superior es la acidez del estómago. Los virus deben ser resistentes a ph ácidos para sobrevivir en este ambiente. Los efectos que causa la acidez sobre los virus pueden verse claramente en las diferentes especies de picornavirus; por ej. los rinovirus son sensibles a los ph bajos, su cápside es alterada liberándose el ARN, perdiendo así su infectividad. En contraste, otros miembros de la familia picornaviridae son resistentes a esta degradación de la cápside y pueden producir infecciones entéricas en condiciones de acidez (enterovirus). Los virus que inician la infección a través de la vía entérica deben resistir también la inactivación por la enzimas proteolíticas secretadas por las células gástricas y pancreáticas. En realidad, la digestión proteolítica aumenta la infectividad de varios virus entéricos. Por ej. el clivaje parcial de la proteína VP4 de los rotavirus, producido por las proteasas intestinales, potencia la penetración directa del virión en el enterocito. En el caso de los reovirus, el clivaje proteolítico de las proteínas de la cápside externa da como resultado la producción de partículas subvirales infecciosas. Estas parecen desempeñar un rol fundamental en el inicio de la infección intestinal siguiente. Por lo tanto, puede verse que en general los virus que originan o producen una infección en el tracto intestinal, no son inactivados por las enzimas proteolíticas; en realidad parece ocurrir lo opuesto: en muchos casos la acción proteolítica sobre las proteínas de la cápside inducen cambios conformacionales en la partícula viral o exponen nuevos determinantes funcionales de proteínas específicas, las que a su vez facilitan eventos específicos (unión a receptores, fusión de membranas, ingreso a la célula, activación transcripcional, etc.), en el ciclo de replicación viral. Las sales biliares son otro factor importante en la inhibición del ingreso viral en el tracto intestinal. Las envolturas de los virus son particularmente susceptibles a la digestión por la acción de las sales biliares. La capacidad de las sales biliares para destruir la infectividad viral era la forma de evidenciar la presencia de envolturas lipídicas, antes de que fuera posible la observación directa de las ultraestructuras de las partículas virales, A excepción de los coronavirus, la mayoría de los virus que inician la infección en el tracto gastrointestinal son desnudos. El sistema inmune entérico aporta otra importante defensa contra la infección viral. La infección viral entérica induce una rápida producción de anticuerpos intestinales, predominantemente IgA secretoria. Los virus entéricos inducen también la producción de linfocitos T citotóxicos específicos y linfocitos T colaboradores. Estas células forman parte del sistema de tejido linfoide asociado a intestino (GALT). La inmunidad celular (CD4 + CD8+ células T) juegan un rol clave en eliminar la infección entérica.

5 5 Los eventos celulares que dan base a la iniciación de la infección sistémica por virus entéricos están comenzando a ser mejor comprendidos. Los reovirus y los poliovirus inicialmente se unen a la superficie luminal de la células epiteliales especializadas (células M), que recubren los agregados de tejido linfoide intestinal (linfonodos agregados). Luego los viriones son transportados en vesículas a través del citoplasma de las células M y son descargados en el tejido linfoide subepitelial, donde puede haber una primer replicación en células linfoides y macrófagos SISTEMA GENITOURINARIO Un importante número de virus tanto en animales como en humanos son transmitidos por vía venerea. Durante el acto sexual pueden producirse pequeños desgarros o laceraciones en el epitelio rectal, uretral o vaginal, permitiendo la entrada de virus como HIV, herpes o papilomavirus. Entre los factores del hospedador que pueden inhibir el ingreso viral por estas vías, se encuentran el mucus cervical, el ph de las secreciones vaginales, la composición química y la acción de limpieza, por arrastre, de la orina y la presencia de IgA secretoria CONJUNTIVA Aunque la conjuntivitis viral es una patología común, y puede presentarse como entidad aislada o en asociación con otras infecciones sistémicas (por ej. moquillo canino, sarampión), la conjuntiva raramente sirve como sitio de entrada de virus en el hospedador. La infección local puede ser iniciada por inoculación directa del virus luego de alguna maniobra oftalmológica o por el contacto directo del tejido conjuntival con material contaminado (por ej. material biológico de secreciones infectantes o el agua de las piletas de natación en el caso específico de humanos). La mayoría de las veces, este tipo de infecciones permanece localizada. El enterovirus E70 (virus de humanos) parece ser una importante excepción; generalmente produce una conjuntivitis hemorrágica aguda, y en raras ocasiones (quizás 1 caso en 1000) se disemina desde el ojo hacia el sistema nervioso produciendo parálisis de los nervios craneales, mielitis o encefalitis. 2 - DISEMINACIÓN EN EL HOSPEDADOR Para los virus que producen infecciones localizadas, los pasos mas importantes en la patogénesis son el ingreso al hospedador y la replicación primaria en las células y tejidos próximos al sitio de infección. En muchas infecciones localizadas la diseminación viral se produce predominantemente por pasaje entre las células que están en contacto. El impacto del daño queda circunscripto a la capa epitelial, aunque los tejidos linfoides locales pueden estar también involucrados. Este tipo de infección circunscripta es típica de algunos virus que producen enfermedades en el tracto respiratorio superior (coronavirus, rinovirus, virus de la influenza), y rotavirus que producen diarrea aguda. Estas infecciones también pueden ser acompañadas por síntomas mas generales (fiebre, escalofríos, mialgias, anorexia), pero estos generalmente son el resultado de la producción de citoquinas u otros mediadores de la inflamación. No hay un conocimiento demasiado profundo sobre los factores que restringen a algunos virus a producir infecciones localizadas mientras que otros pueden diseminarse en el

6 6 hospedador. De todos modos dentro de estos factores pueden considerarse la dirección de la liberación viral desde la célula hospedadora, la distribución de receptores virales y los efectos de las diferencias entre la temperatura corporal interna y la de las superficies epiteliales. La liberación de algunos virus envueltos se produce preferentemente desde la superficie apical de las células hacia el lumen (por ej. paramixovirus, ortomixovirus), o desde la superficie basolateral en dirección subepitelial de las células epiteliales infectadas (por ej. rabdovirus). El tipo de liberación está determinado por el sitio de inserción de las glucoproteínas de la envoltura viral en la membrana de la célula. Esto a su vez está condicionado por secuencias de aminoácidos presentes en las proteínas virales, que actúan como señales específicas. Este tipo de liberación polarizada puede ser un factor importante para limitar o favorecer una invasión viral sistémica. Por ejemplo, la liberación de partículas virales hacia el lumen del tracto respiratorio o digestivo, facilitaría la infección localizada de la superficie epitelial, inhibiendo la invasión de tejidos subepiteliales mas profundos. Contrariamente, la liberación de virus desde la superficie basolateral de las células facilitaría la invasión de las capas subepiteliales con la consiguiente diseminación de virus por vía de vasos sanguíneos, linfáticos o nervios DISEMINACIÓN A TRAVÉS DEL TORRENTE SANGUÍNEO El ingreso directo de virus en la circulación sanguínea, sin replicación previa en el hospedador (viremia pasiva), es un evento poco frecuente. Puede ocurrir en casos de inoculación intravenosa utilizando agujas infectadas o por transfusiones de sangre (o productos derivados) infectada. Las picaduras de artrópodos pueden ser otra forma de entrada de virus al torrente sanguíneo en forma directa. En general la presencia de virus en sangre (viremia), es siguiente a una fase inicial de replicación viral en el hospedador (viremia activa). Los sitios de replicación primaria mas importantes son el tejido subcutáneo, el músculo esquelético, la grasa marrón, las células endoteliales y el tejido linfático regional. Los virus ingresan a la sangre desde estos sitios (viremia primaria), y luego son diseminados a los órganos reticuloendoteliales (médula ósea, bazo, hígado), y células endoteliales. Una segunda replicación es seguida por una viremia secundaria, de mayor duración y magnitud que la viremia primaria. Por lo general no resulta fácil identificar claramente estas distintas fases de viremia primaria y secundaria en las infecciones virales. Una vez que se hallan en sangre, las partículas virales pueden vehiculizarse libres en el plasma o asociadas con elementos celulares. Por ejemplo los enterovirus y los togavirus frecuentemente pueden ser encontrados libres en plasma. Algunos retrovirus y herpesvirus infectan subpoblaciones de linfocitos T, otros virus infectan linfocitos B y otros pueden infectar células precursoras de eritrocitos. Cabe aclarar que no es excluyente que un virus pueda estar libre en plasma o asociado a un elemento celular; en el caso del HIV, se lo puede encontrar libre en plasma y asociado con linfocitos T CD4 y monocitos. También algunos virus pueden estar asociados a células sin que ello implique que haya un proceso de replicación activa, por ejemplo la hemadsorción de los ortomixovirus en los eritrocitos. La finalización de la viremia es generalmente abrupta y suele coincidir con la aparición de anticuerpos neutralizantes. La magnitud de la viremia está determinada por el balance entre el ingreso de virus en la circulación y la subsiguiente eliminación por las defensas del

7 7 organismo. El tiempo promedio que pasa una partícula viral en la circulación (tiempo de tránsito), es generalmente menos de una hora. Las partículas virales de mayor tamaño y las que están recubiertas con anticuerpos o por el complemento, son eliminadas con mayor eficiencia que aquellas partículas pequeñas que no han sido opsonizadas, y pueden permanecer escasos minutos en sangre. Los factores adicionales que influyen en la eliminación del virus y en el tiempo de tránsito, incluyen la carga neta de la partícula viral y la composición de la cápside y de la envoltura. Además de los anticuerpos, existen otros factores de las defensas del hospedador que colaboran en la eliminación del virus del torrente sanguíneo; las diferencias en la capacidad de los macrófagos de los organismos inmaduros para eliminar los virus, en comparación con la de los adultos, puede ser uno de los mecanismos que contribuyen a establecer las diferencias en la susceptibilidad relacionada con la edad en ciertas infecciones virales. Por otra parte, hay evidencias que sugieren que diferentes cepas de un mismo virus muestran marcadas diferencias en su capacidad de replicar en los macrófagos; esto puede ser asociado a los distintos modelos de tropismo y virulencia. La captura de virus por parte de los fagocitos, no siempre resulta en su inactivación. Muchos virus (algunos retrovirus, paramixovirus, togavirus, coronavirus, arenavirus, reovirus), poseen la capacidad de replicarse dentro de los macrófagos y de esta forma vehiculizarse para infectar otros tejidos (virus del moquillo canino). La interacción de los virus con las células hepáticas de Kupffer es otro ejemplo de las consecuencias posibles que ocurren cuando un virus infecta a los macrófagos. Las células de Kupffer pueden inactivar los virus y por lo tanto limitar la infección. Por su parte el virus puede replicar o bien ser transportado pasivamente por estas células para ingresar a la circulación sanguínea a través de los sinusoides hepáticos o siguiendo las vías de excreción biliar. Los macrófagos poseen receptores para la porción Fc. de los anticuerpos, y en algunos casos la captura de la partícula viral es facilitada por la presencia de anticuerpos antivirales (potenciación mediada por anticuerpos). Esta captura puede conducir a la inactivación viral o por el contrario puede facilitar la infección productiva de los macrófagos. Hay una correlación directa entre la magnitud de la viremia y la capacidad de los virus para invadir los tejidos (como el sistema nervioso central), por eso la deficiencia de algunos virus atenuados para producir una viremia significativa incide en su pérdida de capacidad para invadir otros tejidos. Por ejemplo, algunos bunyavirus neurotrópicos son extremadamente virulentos luego de una inoculación intracerebral directa, pero son avirulentos luego de una inoculación periférica, dado que fallan en producir una viremia suficiente como para invadir el tejido nervioso. De todos modos, debe considerarse que la viremia no es el único parámetro para relacionar con la capacidad de invasión de tejidos desde el torrente sanguíneo. El mecanismo por el cual los virus salen de la circulación sanguínea y penetran en los tejidos no está comprendido en profundidad. En algunos casos, los virus infectarían directamente las células endoteliales, y así serían transportados a través de esas células hacia el parénquima subyacente. En otros casos, entrarían en los tejidos transportados por células con capacidad de emigrar a través de capilares (diapédesis). El transporte de virus dentro de células infectadas, a través de endotelios ha sido denominado como mecanismo de ingreso del Caballo de Troya. Este tipo de proceso puede ser muy importante en la patogénesis de virus como los lentivirus.

8 8 Los factores que alteran la permeabilidad vascular pueden facilitar la invasión tisular de algunos virus, de ahí que la permeabilidad endotelial sea considerada un factor de importancia en la invasión viral de los tejidos. Las células endoteliales presentan uniones fuertes en la mayoría de los órganos, sin embargo, en algunas regiones como el plexus coroides las células endoteliales de los capilares carecen de esas uniones; estas áreas de endotelios capilares fenestrados pueden ser el sitio de entrada de los virus hacia el tejido perivascular DISEMINACIÓN A TRAVÉS DE LOS NERVIOS Muchos virus (herpesvirus, virus de la rabia y algunas cepas de poliovirus, reovirus y coronavirus) pueden diseminarse por vía nerviosa en el organismo infectado. Esta vía de diseminación es particularmente importante para aquellos virus que invaden el Sistema Nervioso Central, pero también puede constituir una ruta de infección para cualquier otro órgano. La diseminación neural a otros sitios diferentes del SNC se ve ejemplificada en la diseminación del virus de la rabia a las glándulas salivales, y del virus de la varicela y de herpesvirus a la piel. Los mecanismos exactos del transporte neural de los virus no están claramente establecidos. Si bien la diseminación de muchos virus neurotrópicos puede ocurrir por traspaso de célula a célula a través de células no gliales (células de Schwann), el modo mas importante de diseminación es a través del axoplasma de las neuronas (virus de la rabia, pseudorrabia, rinotraqueítis infecciosa bovina). La diseminación neural aparentemente utiliza el sistema intraneuronal de microtúbulos asociado al transporte axonal rápido. Algunos estudios realizados sobre mutantes y recombinantes virales, incluyendo virus de la rabia, virus de la pseudorabia y reovirus, sugieren que los cambios en la envoltura viral, en las proteínas de la cápside o en proteínas no estructurales, pueden alterar la capacidad de los virus de diseminarse a través de vías neurales específicas. Los virus que se diseminan a través de las neuronas también tienen la capacidad de pasar de célula nerviosa a célula nerviosa (transporte transneuronal). En algunos casos esto ocurre especificamente a nivel de sinapsis (transporte transináptico). Los factores involucrados en la liberación de virus desde las terminales nerviosas presinápticas y su captura postsináptica son desconocidos. Algunas proteínas virales específicas cumplen un rol fundamental en determinar si los virus se diseminan a través de circulación sanguínea o por vía nerviosa en el hospedador infectado, además de la especificidad de la vía neural utilizada. Por ejemplo algunas variantes de virus de la rabia y pseudorrabia con sustituciones simples de amino ácidos en las glucoproteínas de la envoltura, tienen alteradas sus propiedades de diseminación cuando se las compara con los biotipos salvajes. Algunas proteínas no estructurales también pueden modificar la eficiencia de diseminación viral, sin embargo en muchos casos esto parece deberse mas a su efecto sobre los mecanismos de replicación que a efectos directos sobre la capacidad de diseminación nerviosa.

9 9 3 TROPISMO Se denomina tropismo a la capacidad de un virus para infectar selectivamente determinadas poblaciones celulares en un órgano en particular. El tropismo viral también puede ser influenciado por factores virales y del hospedador RECEPTORES Los virus deben unirse a la células blanco antes de iniciar la infección. El ingreso a la célula es el resultado de la interacción del virus con un receptor celular específico, seguida de una endocitosis mediada por ese receptor. Algunos virus tienen la capacidad de fusionarse directamente a la membrana plasmática, permitiendo que la nucleocápside ingrese al citoplasma mediante un proceso no endocítico. Los virus que ingresan por endocitosis, pueden tener receptores que se encuentran sólo en ciertos tipos de células, por lo tanto la distribución del receptor juega un rol importante en la determinación del tropismo viral. En otros casos los receptores virales parecen tener una distribución mas amplia, por ello deben considerarse otros factores para la especificidad en el mecanismo de infección viral. Muchas de las proteínas que funcionan como receptores virales son glucoproteínas de membrana. Estas glucoproteínas varían en su estructura y cumplen diferentes funciones en el hospedador; por ejemplo entre las moléculas receptoras se encuentran receptores para neurotransmisores, factores de crecimiento, citoquinas y complemento. Otros receptores virales incluyen integrinas, moléculas del CMH, moléculas de adhesión intercelular, antígenos de superficie de linfocitos (CD4, CD46, CD55) etc. Algunos receptores tienen funciones enzimáticas y otros de transporte; en otros casos los receptores virales son glucoproteínas con funciones desconocidas. Un gran grupo de receptores incluye ácido siálico, glucosaminoglicanos y glucoplípidos; estos componentes están generalmente distribuidos en una amplia variedad de células y tejidos. Muchos virus tienen la capacidad de utilizar receptores alternativos en diferentes células, en diferentes tejidos y cruzar la barrera de las especies. En ciertos casos es necesaria la presencia de moléculas co-receptoras adicionales. En el caso de los virus que utilizan como receptores a componentes de membrana de amplia distribución, como el ácido siálico o glucosaminoglicanos, puede verse facilitada la interacción inicial entre la envoltura viral y la membrana celular, la cual es seguida entonces, por interacciones mas específicas entre proteínas virales adicionales y la membrana celular, o por fusión de la envoltura viral y la membrana plasmática. Los herpesvirus son un ejemplo de este modelo, muchos miembros de esta familia interactúan mediante glucoproteínas específicas de la envoltura con glucosaminoglicanos de la superficie celular, posteriormente la interacción virus-célula es mediada por un proceso complejo que involucra glucoproteínas adicionales de la envoltura viral. Diferentes cepas de un mismo virus pueden utilizar diferentes receptores, y por el contrario, virus sin ningún tipo de relación pueden compartir el mismo receptor.

10 10 También es importante considerar que aunque es necesaria la presencia de un receptor viral apropiado sobre una célula, generalmente esto sólo, no es suficiente para que se produzca la infección PROTEÍNAS DE UNIÓN VIRUS-CÉLULA La interacción de un virus con su receptor celular es mediada por una o más proteínas de superficie. Entre las proteínas que tienen un rol fundamental en la unión virus-célula están las glucoproteínas de la envoltura. Las proteínas de la cápside tienen un rol similar en los virus desnudos. Estudios realizados por cristalografía tridimensional de alta resolución, sobre estructuras del virus de la influenza y de varios picornavirus, han aportado información a nivel atómico y subatómico de los sitios de unión virus-receptor. Los dominios de unión del virus de la influenza al ácido siálico, se ubican en una pequeña depresión cerca del extremo distal de la molécula. El sitio de unión de los picornavirus al receptor forma una depresión típica en la superficie del virión, descripta como cañón, hoyo o valle en diferentes géneros de esta familia. En el caso del virus de la fiebre aftosa (aftovirus de la familia picornaviridae), el sitio de unión al receptor se localiza sobre una prominencia de un plegamiento de la proteína VP1. Para los virus envueltos, el estrecho contacto de la envoltura viral con la membrana plasmática celular, puede resultar en la fusión de ambas membranas. Si bien la presencia de receptores virales específicos facilita la aproximación de la membrana celular y la envoltura viral, esta interacción también puede ocurrir independientemente de la presencia de receptores virales específicos. Las proteínas virales de fusión pueden ser las mismas o diferentes de las proteínas de unión virus-célula. La actividad de fusión es iniciada por un cambio conformacional en la proteína, a su vez este cambio puede ser generado por un clivage específico de la proteína o por cambios inducidos luego de la unión al receptor. El clivage proteolítico puede ser producido por proteasas intra o extracelulares, por proteínas codificadas por el virus o por eventos autocatalíticos ACTIVADORES TRANSCRIPCIONALES, ENHANCERS Y PROMOTORES ESPECÍFICOS DE TEJIDOS Aunque la unión de un virus a su receptor puede ser un evento inicial necesario en la mayoría de las infecciones virales, hay una serie de factores tanto virales como del hospedador que influencian el tropismo. Los virus pueden contener diferentes elementos genéticos (promotores, enhancers), que pueden potenciar la transcripción de determinados genes en una célula. Un rol importante de los elementos potenciadores (enhancers) virales en la expresión de genes específicos ha sido descripto en los poliomavirus, papilomavirus y en el virus de la hepatitis B 3. 4 SITIOS DE ENTRADA Y VÍAS DE DISEMINACIÓN El sitio de entrada de un virus en el hospedador puede influenciar su tropismo. Se han demostrado, en forma experimental, variaciones en las distribuciones de la patología, del virus infeccioso y de antígenos virales, luego de utilizar diferentes sitios o vías de inoculación viral para poliovirus, virus de la rabia, herpes simplex, reovirus, coronavirus y la cepa neurológica de virus de la influenza. Como ejemplo se puede citar la infección con el virus de la rabia, el

11 11 sitio de la mordedura (rostro versus piernas) incide sobre el pronóstico, la sintomatología inicial, el período de incubación y la probabilidad del subsiguiente desarrollo de enfermedad clínica FACTORES RELACIONADOS AL HOSPEDADOR Es importante considerar que los factores dependientes del hospedador pueden desempeñar un rol crítico en la producción de la enfermedad y en muchos aspectos de la patogénesis de las infecciones virales. Entre estos factores se pueden considerar como los mas importantes la edad, el sexo, la genética, el status inmune y el estado nutricional. La importancia de los factores del hospedador en determinar el desenlace de una infección viral puede verse claramente cuando una población queda expuesta a un mismo patógeno. Inesperados experimentos de este tipo resultaron cuando grandes poblaciones fueron inmunizadas con vacunas contra la fiebre amarilla, contaminadas con virus de la hepatitis B, y en otros casos con lotes de vacunas incompletamente inactivadas, contra el virus de la poliomielitis. En ambos casos, todos los vacunados mostraron un amplio espectro de consecuencias, desde infección sin manifestaciones clínicas hasta cuadros severos de la enfermedad (hepatitis o poliomielitis paralítica). Como se puede apreciar los resultados fueron diversos a pesar de la aparente uniformidad de la naturaleza del patógeno, de la dosis y de la ruta de administración. Con respecto al rol de los factores genéticos, hay múltiples mecanismos por los cuales las diferencias genéticas conducen a diferencias en la susceptibilidad a infecciones virales; entre los que han sido caracterizados se mencionan las diferencias en la respuesta inmune, en la expresión de receptores virales en órganos blanco y en la expresión de proteínas antivirales inducidas por interferón. La importancia de las diferencias en la edad y sexo del hospedador, sobre la producción de una enfermedad viral, puede evidenciarse en una variedad de infecciones virales en animales y en humanos. Por ejemplo, virus como el de la varicela, paperas, poliomielitis y hepatitis A, generalmente producen infecciones mas leves en niños que en adultos; lo contrario ocurre con virus como los rotavirus y el virus del sarcoma de Rous. Hay estudios experimentales que sugieren que las diferencias en la susceptibilidad a las infecciones virales, relacionadas a la edad, tienen múltiples mecanismos. Entre estos se pueden mencionar la maduración del sistema inmune, cambios en la naturaleza y distribución de poblaciones de células mitoticamente activas, o en el estado de diferenciación celular. Como ejemplos de factores del hospedador que actúan a nivel celular se incluye el requerimiento de los retrovirus con respecto al estado de mitosis de la célula hospedadora para lograr la integración del DNA proviral en los cromosomas. Otros ejemplos incluyen a los virus que sólo replican eficientemente cuando las células se encuentran en fases específicas del ciclo celular. Esto puede reflejar un requerimiento de proteínas celulares (polimerasas o factores de transcripción), cuyos niveles de actividad varían durante las diferentes fases del ciclo. Las diferencias de susceptibilidad a una infección en particular, relacionadas al sexo del hospedador, pueden deberse a diferencias en el riesgo de exposición o a los mecanismos de

12 12 transmisión viral. El riesgo de transmisión de algunas infecciones virales parece mayor cuando el individuo infectado es el macho. El estado de gestación es otro de los factores que marca diferencias importantes en la naturaleza y susceptibilidad a las infecciones virales; esto puede relacionarse con variaciones de los niveles de hormonas sexuales o esteroides, además del estado de inmunosupresión relacionado a la preñez. 4 - TRANSMISIÓN Y DISEMINACIÓN Para que un virus pueda propagarse eficientemente en la naturaleza debe poseer la capacidad de pasar de un hospedador infectado a otros individuos susceptibles. El primer paso de este proceso es la diseminación desde el hospedador inicial. Existen varias rutas para la diseminación viral; los virus entéricos son diseminados en altos títulos y por períodos prolongados a través de la materia fecal. Algunos virus respiratorios son diseminados por aerosoles producidos por la tos o estornudos, otros virus respiratorios pueden encontrarse en la saliva y en secreciones nasales y son transmitidos por el contacto directo con esas sustancias. Los virus que infectan el tracto genital están frecuentemente en las secreciones genitales. La transmisión sexual a través de semen infectado tiene un rol muy importante en la transmisión de ciertos virus como los herpesvirus, HIV etc. Los virus presentes en leche y calostro pueden ser los causantes de algunas infecciones perinatales. Aunque muchos virus pueden encontrarse en orina (viruria), esta no constituye una fuente importante de transmisión viral. Una excepción importante a esta regla pueden ser los arenavirus y Hantavirus, para los que la orina de los roedores es una fuente importante de transmisión viral, y el contacto con los aerosoles resultantes de la orina deshidratada puede provocar infecciones en humanos. En otros casos, la sangre u otros tejidos infectados pueden ser una fuente importante de transmisión viral, por ejemplo en el caso de los virus de la hepatitis B y C, el HIV, HTLV, etc. Esta vía de infección se ve facilitada por ciertas prácticas médicas (transfusión de sangre o de productos derivados, procedimientos quirúrgicos, transplantes de órganos), y algunas prácticas culturales (tatuajes, aplicación de drogas endovenosas, aplicación de piercings). En el caso de los arbovirus, la transmisión mediante un artrópodo desde un hospedador virémico a un individuo no infectado, constituye una parte esencial del ciclo de vida natural de los virus. En este caso la probabilidad de transmisión está afectada por la duración y magnitud de la viremia y por varios factores específicos del vector, tales como el grado de replicación viral en el vector, sus hábitos alimenticios y ciclo de vida estacional. La transmisión de una infección por material contaminado con sangre infectada, es también una parte integral del ciclo vital de muchos virus que producen síndromes de fiebres hemorrágicas.