Interação Vírus Hospedeiros

Transcrição

1 Departamento de Microbiologia Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais Interação Vírus Hospedeiros Introdução Os vírus são microrganismos totalmente dependentes das células hospedeiras para replicação e têm a sua evolução delineada pelas características físicas, químicas e biológicas das células hospedeiras, constituindo uma relação de co evolução. As células hospedeiras criam mecanismos de bloqueio aos vírus, e em contraponto os vírus desenvolvem mecanismos de evasão complementares, de maneira a sobrepujar os mecanismos de resistência do hospedeiro, mantendo o ciclo viral viável. Exemplo dessa evasão viral ocorre quando alguns vírus expressam proteínas que bloqueiam o programa de morte celular (apoptose) ativado em muitas células infectadas. Os vírus interferem nos processos normais da célula hospedeira, provocando mudanças histológicas, citológicas e fisiológicas, tais como lise celular, apoptose, desequilíbrio do balanço energético, alteração no processo de síntese proteica e de síntese de ácidos nucléicos inerentes ao metabolismo celular, sendo esses efeitos denominados como efeitos citopáticos. Os vírus, considerados parasitas intracelulares obrigatórios, são dependentes da maquinaria energética e biossintética dos hospedeiros para se multiplicarem, de maneira a induzir uma célula hospedeira viva a sintetizar todos os componentes essenciais, necessários a produção de novas partículas virais, mantendo com estes interações altamente especializadas. Durante a replicação viral, os vírus redirecionam o metabolismo celular de forma a estabelecer a síntese de novos ácidos nucleicos e proteínas virais. Os padrões de infecção são direcionados pelo tropismo viral, ou seja, é a predileção do vírus para infectar certos tecidos do hospedeiro e não outros. O tropismo pode ser determinado pela presença de receptores específicos presentes na superfície celular (susceptibilidade), assim como de constituintes intracelulares essenciais para a síntese viral (permissividade). Comumente, três exigências devem ser observadas para garantir o sucesso da infecção num hospedeiro: inóculo viral suficiente para iniciar a infecção; as células no sítio da infecção serem susceptíveis e permissivas ao vírus (tropismo); e os sistemas de defesa do hospedeiro devem estar ausentes ou, pelo menos, inicialmente ineficientes (em relação à capacidade do vírus de suplantar as defesas do hospedeiro). Grande parte dos vírus se caracteriza como inócuo, não patogênico e outros podem permanecer latentes por muito tempo no hospedeiro ou ainda manter uma taxa de replicação lenta e estável, de forma a suplantar os mecanismos de defesa imunológicos. 1

2 Em contraponto, a resposta imune do hospedeiro deve sempre se adequar as características de cada infecção viral buscando sempre o controle do crescimento desse agente infeccioso. Nesse contexto, a partir dos aspectos citados anteriormente, faz se necessário o estudo da replicação viral, o qual pode proporcionar o melhor entendimento dos processos vinculados à interação vírus hospedeiro. Transmissão dos Vírus Os vírus são mantidos na natureza devido à capacidade de serem transmitidos de um hospedeiro infectado para outro que possa servir como reservatório para replicação de mais unidades virais. Outra possibilidade de sobrevivência dos genes virais inclui sua manutenção na célula como parte dos ácidos nucléicos celulares, os quais são replicados e passados para as células filhas na divisão celular. O ciclo de transmissão requer a entrada do vírus no organismo, sua replicação, liberação e conseqüentemente disseminação no organismo e deste para outro hospedeiro. Os vírus podem ser transmitidos por diversas maneiras, tais como por via respiratória, transmissão fecal oral, por contato, por via sexual, por vetor artrópode, por vetor animal e via parenteral. Os vírus de bactérias e de outros microrganismos infectam as células mais sensíveis que se encontram susceptíveis no meio ambiente. Esses vírus são dependentes das chances de encontrar esses microrganismos para que possam se ligar aos receptores na superfície celular. Os vírus de plantas e de animais multicelulares também devem encontrar novas células para infectar. Neste caso, a infecção pode se espalhar para as células adjacentes ou chegar a células mais distantes por meio do floema ou do sangue. Depois de entrar em um organismo multicelular, o vírion ainda deve seguir um longo caminho até encontrar a célula que irá infectar. Neste percurso terá de passar por mecanismos de defesa do hospedeiro e, se sobreviver, permanecerá infectante. Mesmo que o vírus passe por todo esse processo, a infecção só ocorrerá se o organismo hospedeiro for inoculado com um número suficiente de partículas, conhecida com dose infectante mínima. A fim de aumentar a probabilidade de transmissão, algumas infecções por vírus modificam o comportamento dos seus hospedeiros. Um exemplo é o vírus da raiva que infecta mamíferos e os torna mais agressivos, o que pode aumentar as chances de transmissão por meio da mordida de hospedeiro para hospedeiro em potencial e passá lo pela saliva. Para a infecção se espalhar para além do sítio primário, as barreiras físicas e imunológicas devem ser ultrapassadas. A forma de disseminação viral que está relacionada ao tropismo viral, pode ser determinada por uma infecção localizada, na qual o vírus se multiplica no sítio de entrada e se dissemina célula a célula. Como exemplos podem ser citados Rinovírus, presente no epitélio do trato respiratório; Rotavírus, o qual infecta vilosidades intestinais; e Papilomavirus, presente na epiderme (Figura 1). Outra forma de disseminação se dá pela ocorrência de infecção sistêmica, na qual o vírus é capaz de se disseminar para outros órgãos através dos sistemas circulatório, linfático ou nervoso periférico (Figura 2). 2

3 Figura 1. O vírus HPV é um exemplo de Papilomavírus, que se replica localizadamente nas células epiteliais. Figura 2. No esquema o vírus penetra no tecido epidérmico, se multiplica e se dissemina para outros orgãos por meio da corrente sanguínea. A liberação dos vírus infecciosos de um hospedeiro para outro hospedeiro ou para o meio ambiente pode ocorrer por meio dos sítios mais produtivos de infecção, ou seja, aquele que resulta na geração de progênie viável ou durante episódios de viremia, quando a presença do vírus no sangue o permite ser transmitido. Alterações celulares decorrentes das infecções Os efeitos observados nas células em decorrência de uma infecção viral podem variar de efeitos não aparentes a efeitos citopatológicos, com a conseqüente morte celular, até hiperplasia ou câncer. A patogenia viral é decorrente de interações de fatores do vírus e do hospedeiro que podem levar a produção de uma doença. Sabe se que até provocar uma doença, o vírus deve primeiro penetrar no hospedeiro, entrar em contato com células susceptíveis, sofrer replicação e causar lesão celular. As alterações fisiológicas induzidas no hospedeiro pela lesão tecidual também são, em parte, responsáveis pelo desenvolvimento da doença. Abaixo segue alguns efeitos provocados por vírus nas células infectadas: Citocida (Lítica): Modificações morfológicas das células, inibição de proteínas, síntese de RNA e DNA, morte celular; 3

4 Persistente produtiva: Sem efeito citopático; células continuam a se dividir, mas há perda de funções especiais de algumas células diferenciadas; Persistente não produtiva: Não produz vírus, ele permanece na célula e é liberado apenas de tempos em tempos. Um exemplo é o vírus do sarampo no cérebro Doença Degenerativa Progressiva do SNC; Transformação: Alteração na morfologia celular, as células passam se multiplicar indefinidamente. Pode produzir tumor quando transferido para animais experimentais; Evidências da presença dos vírus: corpúsculos de inclusão; sincícios; lise celular. Características da resposta imune contra as infecções virais Após uma infecção viral, o hospedeiro poderá sucumbir a ela ou recuperar se. A defesa contra os vírus são mediadas pelos mecanismos efetores da imunidade inata e adquirida. O sistema inume tem respostas diferenciadas para os diferentes tipos de vírus e se constitui no principal impedimento para a ocorrência de infecções disseminadas. É sabido que o número de indivíduos expostos à infecção é bem superior ao dos que apresentam doença, indicando que a maioria das pessoas tem condições de destruir esses micro organismos e impedir a progressão da infecção. I Resposta Imune Inata As principais vias de infecção dos vírus são as vias aéreas, o trato gastrintestinal e o urogenital, que contém mucosas. Dessa forma a primeira barreira contra as infecções é a queratina da pele, porém, uma vez rompida esta barreira, as células de Langherans na derme podem capturar o agente invasor, dando inicio a resposta imune. As barreiras químicas também auxiliam contra a penetração do vírus, como o ph da mucosa gástrica e vaginal. Outros mecanismos defensivos são as proteínas expressas por células epiteliais e neutrófilos. Após atravessar esta barreira, os vírus devem chegar até as células alvo sendo reconhecidos por receptores específicos da superfície celular. O mecanismo de interação com receptores pode explicar o tropismo dos vírus por determinadas espécies e até por determinadas células. Os receptores do tipo Toll (TLR) são importantes na imunidade inata e estão presentes em vários tipos de células sendo capazes de iniciar diversos mecanismos inflamatórios. Existem vários tipos de TLR específicos envolvidos na resposta contra vírus e eles têm como objetivo principal o reconhecimento de ácidos nucléicos e antígenos virais. Após esse reconhecimento, uma cascata de resposta culmina na produção de IFN, principalmente do tipo I, e a morte das células infectadas pelas células NK. 4

5 II Resposta Imune Adaptativa A resposta imune adaptativa contra agentes virais acontece paralelamente à resposta inata. A resposta antígeno específica ocorre com ativação de células TCD8+, exercendo citotoxicidade pelo reconhecimento de antígenos virais via MHC classe I nas células alvo. Há também ativação das células TCD4+, que vão colaborar com as células B, as quais produzem anticorpos específicos. Os anticorpos são de grande importância no combate às infecções virais. Na fase extracelular dos vírus, anticorpos circulantes podem se ligar a esses patógenos e neutralizá los impedindo que infectem novas células. Os anticorpos também podem ser adjuvantes no mecanismo de citotoxicidade celular ao se ligar às células infectadas, permitindo a ação das células NK. Mecanismos de escape viral Os vírus apresentam diversas estratégias de escape do sistema imune: a. Capacidade mutagênica viral: Mutações podem levar à mudança de antígenos presentes na superfície viral inibindo a ação de anticorpos previamente formados; b. Infecção de células que não são alvo do sistema imune: Um exemplo é o vírus da raiva que infecta células nervosas; c. Infecção das células do próprio sistema inume: O exemplo mais conhecido é o HIV 1 causador da AIDS; d. Interferência na apresentação do antígeno: Essa estratégia impede que as células infectadas sinalizem ao sistema imune a presença da infeção. Mecanismos de escape viral Infecção aguda: Pode ser descrita como limitada, tendo fases estritamente marcadas. É caracterizada por uma fase prodrômica inicial, no qual o indivíduo doente apresenta sinais genéricos, como dores de cabeça, febre e mal estar. Neste período, o indivíduo está eliminando vírus infeccioso em seguida ocorre a fase sintomática plena da doença. No período final da doença, observa se a convalescença. Um exemplo é o vírus da influenza. Infecção persistente: É aquela em que o vírus permanece durante longos períodos de tempo no organismo ou mesmo durante toda a vida. O estabelecimento e a manutenção da persistência dependem da incapacidade do indivíduo de eliminar o vírus infectante do organismo. Esse tipo de infecção é subdividido em três categorias: Infecção latente: É aquela em que a partícula infecciosa não pode ser demonstrada e, conseqüentemente, a doença não está presente, exceto quando uma reativação ocorre, gerando uma recorrência ou recrudescência da doença. Um exemplo é o vírus do herpes simples; 5

6 Infecção crônica: É aquela em que o vírus infectante é sempre detectado e é sempre eliminado pelo indivíduo infectado. A doença pode estar ausente ou presente. Um exemplo é o vírus da hepatite B; Infecção lenta: É aquela em que a quantidade de vírus volta a aumentar gradualmente após um período muito longo de latência. A doença é progressiva e letal. Um exemplo é o vírus da imunodeficiência humana. Referências Bibliográficas CARTER, John; SAUNDERS, Venetia. Virology. Principles and applications. 1 ed. Editora: John Wiley & Sons Ltda DAVID, M. Knipe, PETER, M. Howley; DIANE, E. Griffin; ROBERT, A. Lamb; MALCOLM, A. Martin; BERNARD, Roizman; STEPHEN, E. Straus. Field's Virology. Volume 1. 5 ed. Editora Lippincott Willians & Wilkins JAWETZ; MELNICK; ADELBERG. Microbiologia médica. 24 ed. Rio de Janeiro. Editora McGraw Hill Interamericana do Brasil Ltda LEVINSON, Warren; JAWETZ, Ernest. Microbiologia médica e imunologia. 7. ed. Porto Alegre. Editora Artmed LORENZI, Julio Cesar Cetrulo; COELHO CASTELO, Arlete Aparecida Martins. Resposta imune contra infecções virais. Revista Campus, Paripiranga, v.1, n.1, p.23 35, [Versão eletrônica]. MACHADO, Paulo R. L.; ARAÚJO, Maria Ilma A. S.; CARVALHO, Lucas; CARVALHO, Edgar M. Mecanismos de resposta imune às infecções. An bras Dermatol, Rio de Janeiro, 79(6): , nov/dez [Versão eletrônica]. MURRAY, Patrick R; ROSENTHAL, Ken S; PFALLER, Michael A. Microbiologia médica. 6. ed. Rio de Janeiro. Editora Elsevier TRABULSI, Luiz Rachid; ALTERTHUM, Flávio. Microbiologia. 5 ed. São Paulo. Editora: Atheneu