Universidade Federal Fluminense Departamento de Microbiologia e Parasitologia Disciplina de Virologia Prof. Marcelo de Lima
Características gerais dos vírus Menores e mais simples microorganismos Genoma DNA ou RNA envolto por proteínas Só replicam no interior de uma célula (parasitas intracelulares) A progênie viral é formada pela associação dos componentes Unidade: partícula vírica, partícula viral, vírion Ultramicroscópicos: 15nm (circovírus) 450nm (poxvírus) Por quê são intracelulares obrigatórios? Os vírus não possuem a maquinaria necessária para a produção de energia metabólica e síntese protéica e, por isso, necessitam das funções e do metabolismo celular para se multiplicar.
ESTRUTURA VIRAL Adenovírus Retrovírus Envelope Genoma Capsídeo Proteínas e Glicoproteínas Vírion sem envelope Vírion com envelope
ESTRUTURA DA PARTÍCULA VIRAL
DNA GENOMAS VIRAIS RNA Cadeia Simples + ou - Cadeia Dupla Segmentado Cadeia dupla segmentado Circular
EXCEÇÕES E CURIOSIDADES!!! Definições são baseadas em dados e ferramentas disponíveis em um determinado momento. (Karl Popper, Nat. Rev., 2008) Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV) Maior vírus descrito (2003) 1.2 Mpb 750nm Contém DNA e RNA Visível ao microscópio ótico Sputnik virus (virófago)
Capsídeo icosaédrico Simetria do capsídeo
Capsídeo helicoidal Simetria do capsídeo
RNAm Proteína
Etapas da replicação viral 1. Adsorção 6. Egresso 2. Penetração e desnudamento 5. Morfogênese 3. Transcrição e/ou tradução 4. Replicação do genoma
Patogenia das infecções virais Conjunto de mecanismos pelos quais os vírus produzem doença em seus hospedeiros Determinada pela combinação entre os efeitos diretos e indiretos da replicação viral e a resposta do hospedeiro à infecção
Interação Vírus - Célula Suscetibilidade celular receptores (tropismo) Permissividade celular replicação do vírus na célula
Receptores celulares para os vírus Vírus Receptor Adenovírus Coronavírus humano Influenza A e B Parainfluenza Sarampo Parvovírus B19 HIV Raiva Integrinas Aminopeptidase N Ácido siálico Ácido siálico CD-46 Ag P CD-4 Receptor de acetilcolina
Interações vírus-célula Alterações podem ocorrer em qualquer etapa do ciclo replicativo Desprendimento celular da superfície de contato (in vitro) Produção de canais iônicos (M2 Influenza) Interferência com transcrição, processamento e transporte de RNAm celular (Ex: adenovírus, herpesvírus) Degradação de RNAm celular (Ex: influenza e poxvírus) Alteração da especificidade da maquinaria celular de tradução (Picornavírus)
Interações vírus-célula Inibição da síntese de DNA celular Estimulação para célula entrar na fase S (papilomavírus) Interferência com mecanismos celulares de modificação, localização e maturação de proteínas Alteração da estrutura de membranas celulares Aumento de permeabilidade celular Desorganização ou ruptura do citoesqueleto Corpúsculos de inclusão
Efeito citopático (ECP)
Efeito da replicação de um rinovírus sobre o epitélio traqueal bovino cultivado in vitro (explant culture)
Vírus não citopáticos
Corpúsculos de inclusão
Transformação celular
Indução / Inibição da Apoptose
Patologia em nível de hospedeiro 1. Penetração e replicação primária 2. Infecções localizadas X generalizadas 3. Localização das infecções
Portas de Entrada Pele Mucosas mordedura de animal picada de artrópode inoculação por seringas abrasão Gênero Rabdovírus Arbovírus Retrovírus Papilomavírus Trato respiratório contato direto aerossóis Ortomixovírus Paramixovírus Trato gastro-intestinal ingestão Rotavírus Coronavírus Trato genital Conjuntiva contato sexual inseminação artificial Herpesvírus Adenovírus Transmissão vertical via placenta Parvovírus
INFECÇÕES LOCALIZADAS Limitadas às proximidades do sítio de penetração e replicação primária Não fazem viremia Exemplos: Papilomavírus Coronavírus entéricos e rotavírus Rinovírus Raiva
INFECÇÕES SISTÊMICAS Disseminação hematógena (livre / assoc. à células) Disseminação nervosa Replicação local transporte ate linfonodos regionais pela linfa ou no interior de células fagocíticas sangue
Resposta do hospedeiro contra as infecções virais - Imunidade ou resistência às infecções víricas: Atuação integrada das respostas imune inata e adquirida - Resposta imune inata (rápida, inespecífica) - Resposta imune adquirida (lenta, específica, memória) - As duas formas de resposta estão interligadas: Células dendríticas
Eventos imunológicos após infecção viral
Resposta imune inata - Também chamada de natural ou inespecífica - Barreiras naturais de proteção - Mediada por diferentes células e moléculas - Características peculiares: 1. Atua imediatamente após o contato com o agente 2. Não discrimina diferentes tipos de antígenos 3. Não possui memória imunológica
Receptores Toll-like (TLRs) Família de proteínas transmembrana Reconhecem PAMPs (pathogen-associated molecular pattern) Localizados na membrana plasmática ou ancorados na membrana interna do endossoma Estimulam a resposta imunológica (IFN, TNF, IL-6, IL-8) ssrna (TLR-7, TLR-8), dsrna (TLR-3), DNA (TLR-9), proteínas específicas (TLR-2 e TLR-4)
Indução e principais funções do IFN-I na resposta inata Ativa Rnase L e PKR eif2
Papel do IFN-I na resposta específica 1. Indução da expressão de moléculas do MHC-I 2. Ativação das células dendríticas 3. Estimulação da proliferação de LT de memória 4. Estimulação da produção de IFN-γ por CTL e DCs 5. Participação da diferenciação de linfócitos B
Sistema Complemento Conjunto de proteínas presentes no plasma na forma inativa, podendo ser ativado por 3 vias: 1. Via clássica: complexo Ag-Ac (altera a estrutura da Fc) 2. Alternativa: (deposição espontânea do C3b na superfície dos vírions) 3. Lecitina: ligação com proteínas que se ligam a manose
Complemento também neutraliza a infectividade viral Vírus (EBV) Vírus + Ac Vírus + Ac + Complemento
Células NK (natural killer) Descrita em 1976; 5-10% dos linfócitos circulantes e não contém marcadores CD4+ e CD8+ (células nulas) Presentes em tecidos linfóides periféricos Atuam diretamente (lise) e indiretamente (IFNγ e TNF- ) Reconhecem alterações (via KIR) como redução do MHC-I e perfil alterado de antígenos de superfície Apoptose de células infectadas Possuem receptores para Fc (ADCC)
Células Dendríticas (DCs) - População heterogênea de células - Células dendríticas mielóides (mdcs) Importante função de apresentar antígenos aos linfócitos T e transferir antígenos aos linfócitos B - Células dendríticas plasmacitóides (pdcs) Principais células produtoras de IFN-I durante infecções virais e participam ativamente da estimulação das células NK
Papel das células dendríticas na resposta imune adquirida - Principal elo entre imunidade inata e adquirida - Especializadas em apresentação de antígenos a os LT - Estimulação de células Th (Thelper) resulta na ativação tanto da resposta celular (linfócitos T) como humoral (linfócitos B)
Mecanismos associados com a resposta imune inata Macrófago
Resposta imune específica - RESPOSTA HUMORAL Linfócitos B (plasmócitos) e anticorpos - RESPOSTA CELULAR Linfócitos T (CD4+) ou Th (helper ou auxiliares) Linfócitos T (CD8+) ou citotóxicos
Resposta imune celular - Representada pela atividade dos linfócitos T - TCD4 modulam a resposta imune Th1: IFN-I, IL-2, IL-12, TNF-alfa (celular) Th2: IL-2, IL-4, IL-5, IL-10 (humoral) - Diferenças de resposta Th1 e Th2 dependem da biologia de um dos diferentes tipos de vírus - TCD8 têm função de destruir células infectadas
Resposta imune celular - TCD8 têm função de destruir células infectadas - Ativação dependem de 2 estímulos básicos: 1. reconhecimento peptídeo + MHC-I 2. citocinas produzidas por DCs ou Th ativados - Linfócitos T ativados (linfócitos T citotóxicos CTLs) - Destroem células infectadas por perforinas/granzimas que levam a apoptose - Destroem células infectadas precocemente
CD4+ MHC-II RE
CD8+ MHC-I proteassomos
Resposta imune humoral - Mediada por linfócitos B e imunoglobulinas (Igs) ou anticorpos - Igs são secretadas por plasmócitos - Existem cinco classes de Igs com estruturas e funções diferentes (IgM, IgD, IgA, IgG, IgE)
1. Neutralização 2. Aglutinação 3. Opsonização e fagocitose 4. Ativação do complemento 5. Lise mediada por complemento 6. ADCC 7. Lise celular mediada por complemento e dependente de anticorpos
Mecanismos de evasão do sistema imunológico Latência (herpesvírus) Variação antigênica (influenza, AIDS, hepatite C, etc) Integração do genoma na célula hospedeira (retrovírus) Indução de tolerância imunológica (BVDV) Interferência com funções do sistema imunológico -
Importante lembrar! The ability of a virus to replicate in a host cell can be determined by the availability of specific macromolecules in that type of cell Some of the cytopathic effects of virus infection on a host cell are caused by specific alterations in host-cell metabolism or structure that allow viral replication events. These cytopathic effects are usually not simply toxic effects of virus infection. Instead, viruses have evolved to manipulate the environment of the host cell for their own optimal replication Interactions of viruses with host cells may involve subtle changes in the host cell, and an understanding of the nature of the interactions between viral gene products and the host-cell molecules often provides insight into the metabolic processes and critical regulatory events of the host cell
Importante lembrar! The host cell often responds to viral infection, such as by synthesis of IFN and induction of apoptosis. Viruses have evolved to counter these defenses, and this evolutionary chess game continues Thus, our challenge continues to be to attempt to relate this information about the interactions of viruses with their host cells to the biology of viruses in their host organisms, and to apply this knowledge to the design of effective antiviral strategies