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Sumario
Modelos de relación hospedador-virus. Pato- genia de las enfermedades infecciosas víricas y procesos clínicos. Diagnóstico general de las enfermedades víricas por el laboratorio. Profilaxis. Antivíricos.
MODELOS DE RELACIÓN
HOSPEDADOR-VIRUS
La relación que establecen los virus con el hospedador viene determinada en buena medi- da por su carácter de parásitos intracelulares estrictos y por los mecanismos defensivos que tratan de evitar su establecimiento, multipli- cación y diseminación.
1. Tropismo
Los virus deben ser lo suficientemente estables para sobrevivir en el ambiente hasta su entrada en el hospedador susceptible a la infección. Penetran en éste a través de algunas de sus
puertas de entrada (véase más adelante) y, tras su ingreso, se localizan en el lugar más adecua- do para la replicación primaria. En este proceso desempeñan un papel determinante elementos superficiales víricos (p. ej., espículas glucopro- teicas) y receptores específicos en las células que van a sufrir la infección. Recuérdese en este sentido lo señalado en el capítulo anterior en cuanto al rango de hospedador y la vulnera- bilidad celular.
2. Tipos de infección
Básicamente existen dos modelos de infección.
2.1. Infecciones agudas
Se trataría del primer contacto que los virus establecen con las células (primoinfección). Tras este contacto se produce la multiplicación vírica con lisis y muerte celular (p. ej., virus de la gripe o poliovirus). Estos fenómenos justifi- can los síntomas de los enfermos aunque a veces éstos pasan desapercibidos o no se pre-
CAPÍTULO 21
CARACTERÍSTICAS GENERALES
DE LOS VIRUS (II). RELACIÓN
HOSPEDADOR-VIRUS. PATOGENIA
DE LAS ENFERMEDADES INFECCIOSAS
VÍRICAS. DIAGNÓSTICO GENERAL
POR EL LABORATORIO.
PROFILAXIS. ANTIVÍRICOS
JOSÉ GUTIÉRREZ FERNÁNDEZ GONZALO PIÉDROLA ANGULO PERLA HERMIDA LUCENA
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sentan (p. ej., virus del herpes simple); de esta forma se habla, respectivamente, de infec- ciones sintomáticas o asintomáticas.
2.2. Infecciones persistentes
Suceden a una infección aguda con o sin sín- tomas y por tanto conocida o no y en la que, en cualquier caso, los virus se mantienen intracelu- larmente mucho tiempo. A su vez pueden ser:
- Crónicas. Los virus adoptan un estado de replicación mantenida y existe una liberación lenta de partículas víricas. Están asociadas más frecuentemente a los virus ARN (p. ej., virus de la hepatitis C) y se relacionan con defectos inmunitarios del hospedador. - Latentes. Los virus no se replican inmediata- mente, bien porque sus genes se expresan de una forma muy restringida (células no permi- sivas temporalmente), porque se establece un equilibrio con las defensas del hospedador o bien por causas no bien conocidas. Estas infecciones están causadas por virus ADN y retrovirus. Su genoma puede quedar como elemento extracromosómico o episómico (p. ej., herpesvirus) o bien puede integrarse en el cromosoma (p. ej., retrovirus). Se cono- cen como ocultas , pueden también reacti- varse con el tiempo, originando una repli- cación vírica activa; se habla entonces de infecciones recurrentes , en las que la pro- ducción de partículas víricas es intermitente (coincide con las fases de agudización). Los episodios de recurrencias pueden sobrevenir por un cambio transitorio de la inmunidad local o de la vulnerabilidad de las células infectadas (cambio en la permisividad) que son inducidos por factores físicos, fisiológi- cos (p. ej., menstruación), patológicos (p. ej., fiebre) o desconocidos. Los sujetos alternan, a lo largo de toda su vida, períodos asin- tomáticos y brotes agudos; es lo que ocurre, por ejemplo en el zóster, que es una reacti- vación del virus de la varicela, o en el herpes labial, que es una reactivación del virus del herpes simple 1. - Lentas. Los virus se replican muy lentamente y los síntomas aparecerán después de varios años de la infección inicial. Su mejor ejemplo lo constituye la panencefalitis esclerosante subaguda, causada por una infección, a me- nudo asintomática, del virus del sarampión. - Transformantes****. Determinados virus son capaces de transformar células normales en tumorales (véase el capítulo 43). 3. Mecanismos de defensa del hospedador
Como ocurre con otros microorganismos, los mecanismos defensivos del hospedador frente al establecimiento, multiplicación y disemina- ción vírica son de dos tipos (véanse los capítu- los 15 y 16): inespecíficos y específicos.
- Inespecíficos. Entre ellos sobresalen: — La barrera cutáneo-mucosa, representada por la piel intacta, la IgA secretora y las vellosidades mucociliares del aparato res- piratorio, la acidez gástrica, etc. — Elementos celulares inespecíficos como las células NK. — Citocinas, entre las que destacan los interferones naturales (IFN). - Específicos. Guardan relación con una respuesta inmunitaria específica humoral (anticuerpos) y celular (linfocitos T citotóxi- cos y colaboradores).
PATOGENIA DE LAS ENFERMEDADES
INFECCIOSAS VÍRICAS Y PROCESOS
CLÍNICOS
1. Patogenia
Las enfermedades víricas son consecuencia de muchos de los factores que hasta ahora se han señalado y de otros más. Algunos de ellos se indican a continuación de forma esquemática: a) tropismo (elementos víricos superficiales, rango de hospedador y vulnerabilidad celular); b) número de partículas infecciosas; c) vías de transmisión en relación con la puerta de entra- da; d) velocidad de la replicación, situación del genoma y capacidad de difusión vírica y su relación con la célula hospedadora en el senti- do de producir distintos tipos de infecciones; e) efecto de los virus sobre las funciones celu- lares; f) respuesta del hospedador al daño celu- lar (p. ej., inflamación o edema) y g) estado de las defensas del paciente. En el estudio de la patogenia de las enfermedades infecciosas víri- cas hay que tener en cuenta la puerta de entrada (p. ej., piel, respiratoria, digestiva, genitouri-
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to proteolítico de estos virus causa la ruptura parcial de las proteínas víricas de superficie, facilitando fenómenos como la fusión de mem- branas o la activación transcripcional en el ciclo replicativo.
Por otra parte, la envoltura del virión, debi- do a su origen, es especialmente sensible a las sales biliares; ocurre lo contrario con la cápside de los virus no envueltos; esto puede explicar por qué, con la excepción de los coronavirus,
- En esta lista los nombres de géneros y especies aparecen castellanizados sin seguir las normas de la nomenclatura interna- cional.
A. Piel Traumatismos leves Hepadnavirus (virus de la hepatitis B) Papilomavirus (todos los tipos) Herpesvirus (virus del herpes simple 1 y 2) Poxvirus (virus del molusco contagioso) Picadura de artrópodo Togavirus (varias especies) Flavivirus (varias especies) Bunyavirus (varias especies) Mordeduras Rabdovirus (rabia) Inyección Hepadnavirus (virus de la hepatitis B) Herpesvirus (citomegalovirus y virus de Epstein-Barr) Filovirus (virus Ébola) Retrovirus (virus de la inmunodeficiencia humana) Flavivirus (virus de la hepatitis C)
B. Aparato respiratorio Infección local Ortomixovirus (virus de la gripe) Paramixovirus (virus parainfluenza y virus respiratorio sincitial) Picornavirus (rinovirus y algunos enterovirus) Coronavirus Adenovirus Herpesvirus (virus de Epstein-Barr, virus herpes simple y citomegalovirus) Infección generalizada sin Paramixovirus (virus de la parotiditis y del sarampión) síntomas iniciales respiratorios Togavirus (virus de la rubéola) Herpesvirus (virus de la varicela y zóster) Picornavirus (algunos enterovirus) Papovavirus (virus BK y JC) Bunyavirus (hantavirus) Arenavirus (virus de la coriomeningitis linfocitaria)
C. Aparato digestivo Orofaringe Herpesvirus (virus del herpes simple, virus de Epstein- Barr y citomegalovirus) Intestinal (infección local) Reovirus (rotavirus) Calicivirus (agente Norwalk) Intestinal (infección generalizada) Picornavirus (varias especies, incluido los poliovirus) Hepatovirus (virus de la hepatitis A)
D. Aparato genital Papilomavirus (tipos genitales) Herpesvirus (virus del herpes simple tipo 2) Retrovirus (virus de la inmunodeficiencia humana)
E. Conjuntiva Adenovirus Picornavirus (enterovirus tipo 70)
Tabla 21.1. Vías de transmisión de los virus *
C APÍTULO 21. C ARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS VIRUS (II). R ELACIÓN HOSPEDADOR - VIRUS. PATOGENIA …^215
los virus envueltos no inician la infección en el aparato digestivo. Algunos virus, como los rotavirus, parvovi- rus, coronavirus y adenovirus, limitan su infec- ción a las células epiteliales intestinales. Otros, en cambio, como los reovirus y poliovirus, tie- nen la capacidad de extenderse y, atravesando la mucosa, situarse en el tejido linfoide que constituye la placa de Peyer.
1.1.4. Vía genitourinaria
Esta vía de entrada está referida a la transmi- sión sexual a través de la mucosa urogenital, que puede ser importante en el herpes simple tipo 2, citomegalovirus, virus de la hepatitis B y el virus de la inmunodeficiencia humana. En muchos casos, l os virus se diseminan hacia otros órganos, pero en algunos, como el herpes simple tipo 2, a menudo las lesiones se hallan cerca del sitio de ingreso. Existen virus que provocan daño en el apa- rato genitourinario, pero no parece que esto tenga relación con una transmisión a este nivel (adenovirus tipos 11 y 21), y otros son excreta- dos abundantemente por la orina (viruria), como ocurre con los citomegalovirus y polio- mavirus.
1.1.5. Conjuntiva
Puede significar una vía de entrada de los virus, produciendo enfermedad local (conjuntivitis) o, más raramente, diseminarse al resto del orga- nismo, originando infecciones generalizadas. Los adenovirus tipos 3 y 7 y ciertos tipos de virus coxsakie y echo utilizan este mecanismo. En el caso del enterovirus de tipo 70 es posible, a veces, la diseminación por vía nerviosa donde produce cuadros neurológicos graves. Otras infecciones víricas afectan a la conjuntiva, pero como consecuencia de un estado virémico pre- vio (sarampión).
1.2. Propagación
En algunos virus los procesos de entrada, repli- cación primaria y tropismo celular ocurren en el mismo lugar anatómico ( infecciones locali- zadas ); ejemplos de ellas son las respiratorias (causadas por rinovirus, virus gripal y parami-
xovirus), la enteritis por rotavirus y las lesiones dermatológicas por los papilomavirus humanos. A veces se extienden a zonas próximas ( infecciones por contigüidad ); ejemplos se- rían las infecciones persistentes del cerebro por el virus del sarampión. En otros casos, los virus alcanzan regiones alejadas ( infecciones por diseminación ), como el sistema nervioso cen- tral (SNC). En estas circunstancias hay que dis- tinguir entre la multiplicación en el lugar de entrada y la que se produce en el órgano diana. Los virus emplean las vías hematógena, linfá- tica o nerviosa para diseminarse.
1.2.1. Diseminación hematógena-linfática
Los virus pueden introducirse directamente en el torrente circulatorio por la picadura de un artrópodo o alguna inoculación iatrogénica con agujas o productos contaminados. También puede acaecer que, tras una replicación prima- ria, se produzca una difusión a los ganglios lin- fáticos regionales y de ahí a capilares linfáticos eferentes, conducto torácico y sistema venoso. En la mayoría de los casos se requiere una replicación en el lugar de entrada, precediendo a la viremia primaria. Ésta posibilita que los virus alcancen el sistema reticuloendotelial, donde se desarrollará una segunda replicación que dará lugar a una viremia secundaria de una mayor intensidad y tras la cual alcanzarán los órganos diana. Una vez que los virus se encuentran en la circulación sanguínea pueden «viajar» de forma libre en el plasma o asociados a elemen- tos celulares. Los hepadnavirus, picornavirus y togavirus se desplazan libres, mientras que el virus de Epstein-Barr, citomegalovirus, el virus de la rubéola y el virus de la inmunodeficiencia humana se asocian con los linfocitos y monoci- tos. Aunque la activación de los macrófagos representa un medio de eliminación de los virus que se encuentran en la sangre, se sabe que muchos de ellos se replican activamente en el interior de estas células, por lo que un meca- nismo de defensa del hospedador se convierte en un instrumento para aumentar la capacidad replicativa y de difusión de los virus. La vulne- rabilidad del macrófago a la infección está rela- cionada con factores como la edad del hospe- dador y la virulencia de la cepa. También puede ser objetivo de los virus las células endoteliales, que cumplen un papel
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1. Diagnóstico directo
La muestras empleadas se obtienen en los pri- meros días de la enfermedad. Deben utilizarse medios de transporte que contengan soluciones tamponadas, antibióticos, nutrientes adecuados, etc. Si el procesamiento se va a retrasar, se con- servarán a 4 °C durante 4 8 horas o a –70 °C si la demora es larga. Deberá seguirse la siguiente metodología:
1.1. Microscopia electrónica
Esta técnica permite la observación directa de los virus. Tiene dos inconvenientes: necesita un número mínimo de partículas (10^6 partícu- las/ml) y no permite distinguir entre virus con morfología semejante. Este problema se puede eliminar acoplando anticuerpos específicos.
1.2. Microscopia óptica
Usando tinciones histológicas se pueden obser- var las alteraciones celulares.
1.3. Detección de antígenos víricos
Los antígenos presentes en una muestra se pue- den demostrar por técnicas inmunológicas, que utilizan anticuerpos marcados con fluorocromo (inmunofluorescencia), enzimas (enzimoinmu- noanálisis) o isótopos radiactivos (radioin- munoanálisis).
1.4. Detección de genomas víricos
Para detectar el genoma de los virus, cuando el número de copias es suficientemente elevado, se puede emplear la hibridación de ácido nucleico sobre el tejido infectado; en caso con- trario, se requiere primero aumentar el número de copias mediante técnicas como la reacción en cadena de la polimerasa y, posteriormente, proceder a la hibridación de la muestra ampli- ficada. La detección de ácido nucleico no siempre se asocia a enfermedad, excepto cuando se detecta en el SNC, ya que puede persistir un resultado positivo tras la infección superada. No obstante, la ausencia excluye enfermedad.
Puede detectarse también ARNm usando técni- cas complejas; su presencia se asocia a replica- ción vírica y, probablemente, a enfermedad actual. Sin embargo, su ausencia no excluye esta última.
1.5. Cultivo y detección de los virus
1.5.1. Huevo embrionado
Su uso es hoy día muy restringido (p. ej., para el virus de la gripe). Los huevos se utilizan tras incubación y se inoculan a los 7-14 días de la fecundación. A través de un pequeño agujero en el cascarón se realiza la inoculación en dis- tintas zonas según el virus que se investiga: cavidad amniótica, cavidad alantoidea o saco vitelino. Tras una nueva incubación, la presencia de los virus se detecta, por ejemplo, por: a) muerte del embrión; b) turbidez en las diferentes cavi- dades; extrayendo líquido y usando microsco- pia electrónica, reacciones inmunológicas o de biología molecular y c) detectando lesiones de distinto tipo (p. ej., zonas hemorrágicas).
1.5.2. Cultivos celulares
Se utilizan en forma de monocapas y son hoy día los más empleados. Existen distintos tipos:
- Con células de primer explante o cultivo primario. Se obtienen a partir de tejidos ani- males o humanos. Tienen un número par de cromosomas y una capacidad de reproduc- ción muy limitada: dos o tres pases o genera- ciones. Así, pueden usarse células amnióticas o de riñón embrionario humano, de riñón de mono, etc.
- Con células diploides. También son células normales; conservan un número par de cro- mosomas, pero pueden reproducirse hasta 40 ó 60 generaciones. Es el caso, por ejemplo, de los fibroblastos humanos WI-3 8.
- Líneas celulares continuas. Son capaces de reproducirse in vitro de manera indefinida. Suelen proceder de tejidos neoplásicos (p. ej., HeLa, KB o Hep-2) o de células norma- les mutadas (p. ej., Vero o BHK). Presentan, obviamente, alteraciones en el número y la morfología de los cromosomas.
La presencia vírica se puede detectar mediante diferentes procedimientos:
218 M ICROBIOLOGÍA ORAL
— Efecto citopático o alteraciones que produ- cen en las células. Puede adoptar muchas variantes según el tipo de virus (p. ej., en el núcleo, en el citoplasma, formación de sin- citios o fusión de células infectadas, acu- mulación o inclusiones víricas, etc.). — Neutralización del efecto citopatógeno con sueros de referencia frente al virus que se sospecha. — Hemadsorción y hemaglutinación. La pri- mera es la fijación de distintos tipos de hematíes en células infectadas que presen- tan en su superficie espículas de hemagluti- nina. La segunda es la propiedad de los virus, que poseen dicha hemaglutinina, de aglutinar distintos tipos de hematíes. — Neutralización de la hemadsorción y hema- glutinación con sueros de referencia. — Interferencia. Existen virus que no ejercen efecto citopático, pero su presencia en el interior de las células interfiere el de otro que sí lo produce. Para observar dicha inter- ferencia se inocula el virus cuyo efecto citopático sí es conocido y después la muestra en la que se sospecha la existencia del otro; si no ocurre aquél, puede presupo- nerse que en dicha muestra está presente el virus que bloquea el desarrollo del primero. — Detección de componentes víricos por diversas técnicas inmunológicas usando anticuerpos (p. ej., inmunofluorescencia o enzimoinmunoanálisis). — Detección de ácidos nucleicos por técnicas de biología molecular (p. ej., sondas).
El shell-vial es una técnica de diagnóstico rápido para algunos virus; combina por una parte el cultivo celular y, por otra, la detección de antígenos víricos por inmunofluorescencia. En este caso, la monocapa celular se dispone en portaobjetos circulares incluidos en fondos de viales que contienen medio de cultivo. Tras dis- pensar la muestra se realiza una centrifugación del vial para favorecer la inoculación de la monocapa. Tras la incubación (1 8 -24 horas) se realizará una inmunofluorescencia directa sobre el portaobjetos usando anticuerpos mo- noclonales.
2. Diagnóstico indirecto
Se pueden investigar los anticuerpos específi- cos de clase IgG, IgA e IgM mediante látex,
inmunofluorescencia, enzimoinmunoanálisis, western blot , fijación del complemento, etc. Como antígenos pueden utilizarse cultivo celu- lar infectado con el virus, péptidos sintéticos o recombinantes o antígenos solubles. Como se indicó en el capítulo 19, la infección primaria se caracteriza por la presencia de IgA, IgM e IgG. La infección pasada cursa sin IgA ni IgM , pero hay IgG. Las reactivaciones o reinfeccio- nes por otras cepas se asocian a IgA e IgM positivas (más frecuente en inmnunodeprimi- dos) o negativas, y se movilizan las IgG (estos cambios sólo ocurren en las formas de infec- ción general o al menos no son constantes en las formas localizadas de infección como las producidas por el virus del herpes simple). La IgM aparece a los 10 días tras los sínto- mas y persiste dos a tres meses. La IgA lo hace algo más tarde, está presente en un título bajo y las pruebas comerciales a veces no tienen una sensibilidad adecuada para detectarla. La IgG aparece a los 15 días y persiste en escasa canti- dad durante años. Suele haber para muchos virus una gran prevalencia de estos anticuerpos en la población. En las infecciones primarias no es raro encontrar IgM frente a varios virus por: a) coinfección vírica; b) estímulo clonal inespecí- fico de linfocitos B; c) reactivación de un virus que estaba latente; d) presencia de antígenos comunes entre los virus, lo que da lugar a reac- tividad compartida por escasa especificidad del método y e) cuando se usan en las pruebas antí- genos derivados de células infectadas que expresan anticuerpos en la superficie (p. ej., linfocitos B infectados por el virus de Epstein- Barr). De igual forma, no son infrecuentes, en inmunodeprimidos y niños, los falsos negativos y la irregularidad en la evolución de los anti- cuerpos. En la meningitis y encefalitis los anti- cuerpos en el líquido cefalorraquídeo son de aparición tardía y no siempre son útiles para el diagnóstico, ya que cuando están presentes hay que demostrar que se han producido localmente en respuesta a la infección. En la infección congénita, los estudios de IgA, IgM e IgG de la madre y el feto, relacio- nándolos, son rentables para el diagnóstico (véase el capítulo 19). Los anticuerpos mater- nos desaparecen a los seis meses y a partir de este momento la tasa aumenta progresivamente debido a la infección primaria y las reinfeccio- nes por cepas diferentes. En los trasplantes
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papilomavirus, sarcoma de Kaposi e infeccio- nes generalizadas por herpes zóster.
Resumen
La patogenia vírica puede definirse como la forma en que un virus es capaz de dañar a su hospedador en forma de infecciones agudas o persistentes. Los virus pueden penetrar en el hospedador a través de la piel, y las vía respira- toria, digestiva, genitourinaria y conjuntiva. La diseminación se realiza por vía hematógena, linfática o nerviosa. El diagnóstico de laboratorio tiene carac- terísticas especiales, entre ellas que son nece- sarios medios de cultivo vivos para la recu- peración de los agentes. La prevención de las enfermedades infecciosas víricas se basa en medidas generales de higiene, gammaglobuli- nas específicas y vacunas. Actualmente se dispone de gran número de antivíricos para el control de estas infecciones, con un mecanismo de acción basado en el blo- queo directo de una función o el mimetismo molecular.
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