Virología general (página 2)

Estructura, función y composición química

En el caso de los virus, la estructura está referida a la distribución, orden y enlace de sus componentes, siendo un elegante y maravilloso ejemplo de arquitectura en el ámbito de las macromoléculas. Sobre la base de estos conceptos, se puede decir que hay una parte central que se denomina CORE donde está ubicado el ácido nucleico viral, rodeado por proteínas, que se denominan CAPSÓMEROS. El conjunto de ellos recibe el nombre de CÁPSIDE. Lo que se ha descripto brevemente es lo que constituye un virus desnudo (Figura 1).

Figura 1: Representación esquemática del llamado adenovirus. La parte central es él core a ADN. Los hexágonos representan los capsómeros. Las proyecciones es este virus se llaman fibras.

Además de estos virus desnudos, están los llamados virus cubiertos que poseen una envoltura (membrana) (Figura 2), en la que se puede observar además de los componentes de la figura 1, una cubierta que está rodeando la cápside.

Figura 2: Representación esquemática del virus influenza (productor de la gripe). En este tipo de virus cubiertos, las proyecciones se llaman espículas, que en este caso son la hemaglutinina y la neuraminidasa.

Tanto en los virus desnudos como en los cubiertos, se puede observar en algunos de ellos, proyecciones que en los desnudos, están insertadas en un capsómero y en los cubiertos, en la membrana del virus. Estas proyecciones reciben el nombre de ESPÍCULA en el caso de los virus cubiertos; en el caso de los virus desnudos tienen designaciones específicas, como por ejemplo FIBRA en el caso de los virus ADENO o SIGMA en los denominados REOVIRUS.

Es importante desarrollar después de la estructura, la FUNCIÓN que cumplen cada uno de los componentes. Estructura y función siempre van juntas, pues si cambiara la estructura, simultáneamente cambiaría la función.

CORE: Se dijo que es la parte central donde está localizado el ácido nucleico. La función de éste es producir la infección viral, así como llevar toda la información genética. Sobre el término infección ya se hizo el comentario de su significado. En cuanto a información genética, se puede explicar en forma simple, que es la responsable de que los nuevos virus (hijos), tengan todas las características del virus que inicia la infección (parental).

CAPSÓMEROS: Tienen la función de cubrir y así proteger al core de la acción de agentes físicos y químicos. En los virus desnudos, alguno funciona como receptor, término que se comentará más adelante.

CÁPSIDE: Como está formada por el conjunto de los capsómeros, su función, además de protección, es la que contribuye a la forma y tamaño del virus. Como toda macromolécula, los virus poseen lo que se denomina peso molecular, al cual contribuye la cápside. Los virus al infectar, generan defensas del organismo infectado (anticuerpos). La cápside es la principal formadora de anticuerpos por ser un buen antígeno.

PROYECCIÓN: Se comentó que en los virus desnudos tienen generalmente un nombre específico. Su función es la de receptor y de antígeno.

MEMBRANA: Contribuye a la forma del virus.

ESPÍCULAS: Proyección presente en muchos virus cubiertos. Al igual de la proyección, su función es la de receptor y antígeno.

En cuanto a la composición química, el core está constituido por un ácido de los conocidos y denominados nucleico: ADN (ácido deoxiribo nucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

Los capsómeros y cápside están constituidos por proteína, que está especificada por el core, siendo diferente a las constituyentes de la célula.

La membrana de los virus cubiertos está constituida por proteínas, lípidos (grasas) y glúcidos (hidratos de carbono).

Las espículas o proyecciones están constituidas por proteínas a las cuales se les puede unir un glúcido (glicoproteínas).

Resumen de la estructura, función y composición

Parte constituyente Composición química Función

____________________________________________________________________________

Core Ácido nucleico Infectividad

Código genético

___________________________________________________________________________

Capsómeros Proteína Cubrir y proteger al core

____________________________________________________________________________

Protección-Forma

Tamaño-Peso molecular

Cápside Proteína Antigenicidad

Receptor en los virus desnudos

Membrana Proteína, lípido, glúcido Forma

____________________________________________________________________________

Espículas Glicopoteína Antigenicidad – Receptor

____________________________________________________________________________

Propiedades físicas y biológicas

Dentro de las propiedades físicas de los virus, resalta la de mantenerse activos a muy bajas temperaturas, propiedad que no es exclusiva, pues las células en general también se conservan viables ("que puede vivir"). En el laboratorio se usan para conservar los virus temperaturas bajo cero, que va de los –40ºC a los –196ºC (nitrógeno líquido). Son resistentes a la purificación, propiedad que se aprovecha en la obtención de las vacunas. Son cristalizables, lo que permite estudiar la estructura por medio de técnicas especiales. Propiedad biológica que se resalta es la de la mutación, (cambiar, modificarse como por ejemplo el virus de la gripe y de la inmuno deficiencia humana –VIH) que es una característica de los seres vivos, reino al cuál pertenecen los virus. Infectar es otra propiedad ya comentada. Hemaglutinar (unión de glóbulos rojos), propiedad utilizada en diagnóstico y caracterización de los virus que tienen esa propiedad. La propiedad biológica de gran beneficio es ser buenos antígenos, que se manifiesta en una respuesta inmune (formación de defensas – anticuerpos) que puede ser por vida. Esta propiedad se pone de manifiesto en lo beneficiosa que es la vacunación con los virus, como se comenta al desarrollar el tema de la prevención a las infecciones y/o enfermedades por virus.

Técnicas para aislar los virus

Los virus al infectar, se distribuyen por diferentes partes del organismo. A partir de alguno/s de su/s componente/s, es que se intenta aislarlo para luego identificarlo. Los materiales en general son: sangre (de ésta, lo que se denomina suero), orina, materia fecal, líquido cefalorraquídeo (líquido que se obtiene por punción entre las vértebras de la columna vertebral), lesiones en la piel o garganta, etcétera.

A partir del material seleccionado es que se intenta el aislamiento usando la técnica que generalmente está indicada. Ellas son: cultivo celular (en el laboratorio se puede obtener células que forman una capa, simulando un tejido). Al poner en contacto con las células el material a investigar, si éste contiene un virus, se pondrá de manifiesto una alteración de las células, producida por el virus, que como ya se señaló, son parásitos obligados de las células y por ello se produce la alteración. En el líquido que baña las células (medio de cultivo) se encontrarán los virus.

Otra técnica de aislamiento de virus es la inoculación de huevos de gallina embrionados entre los 8 y los 10 días. El material se inocula a través del saco de aire (el extremo más redondeado del huevo). De estar presente un virus con capacidad de replicarse (término que en Virología significa que se están formando nuevos virus iguales al original), lo harán en el embrión, él que al observarse por medio del ovoscopio, mostrará movimientos muy lentos o muerto. En el llamado líquido alantoideo, en el que está como flotando el embrión, se encuentran los virus que se replicaron en el embrión. El líquido se obtiene por medio de jeringas, cuya aguja atravesó la cámara de aire.

El ratón albino suizo, animalito muy conocido y popular como mascota, es también utilizado para el intento de aislamiento de virus, en especial el que se denomina ratón recién nacido, que tiene una edad entre las 24 y 72 horas. El material se inocula generalmente por vía cerebral, aunque también se usa la vía intra peritoneal. Los ratones son observados diariamente y si está presente un virus capaz de replicarse en el lugar inoculado, los pequeños ratones no se alimentan, se muestran inquietos o muy pocos móviles, signos de enfermedad e incluso algunos muertos.

Se dijo más arriba: en especial el que se denomina ratón recién nacido. Esto significa que también pueden inocularse ratones adultos, pero que son mucho menos sensibles que los recién nacidos.

Otro animal, también usado como técnica de aislamiento de virus es el hamster (otra mascota). Al igual que el ratón albino suizo, se usan edades iguales, así como vías de inoculación.

Es importante comentar que hasta el desarrollo del cultivo celular en la década del año 1950, el empleo del ratón o del hamster era el huésped obligado para el aislamiento de los virus. A partir de esa década, su uso ha disminuido notoriamente. Actualmente, la técnica de elección es el cultivo celular, en especial el llamado de línea contínua, sobre la base de células que se pueden mantener por períodos muy prolongados en condiciones especiales.

También se emplea el cultivo celular primario, que se obtiene a partir de un órgano como puede ser por ejemplo el riñón o de un embrión como puede ser de pollo, del cual se obtiene entre otras, las llamadas células fibroblásticas. En el caso de los huevos de gallina embrionados, su uso sigue siendo rutina para el caso del virus influenza (gripe), usándose también el cultivo celular.

VISUALIZACIÓN DE LOS VIRUS. Se comentó antes que los virus son extremadamente pequeños y que no es posible verlos con los métodos o técnicas habituales. Hasta ahora, solo es posible verlos con el denominado microscopio electrónico, aparato que permite ampliar el objeto que se está viendo a límites tales que lo hacen visibles al ojo humano, siendo posible también fotografiarlos. Esta técnica es la que ha permitido y permite estudiar y conocer la estructura de los virus (además de otros componentes de la biología) así como conocer y estudiar los pasos que siguen los virus para infectar una célula. Cuando se desarrolle brevemente el tema relacionado a las células y la relación de los virus con ellas, se podrán ver algunas fotomicrografías electrónicas en las cuales están virus que llegan a ingresar a una célula e infectarla, así como cuando los virus se liberan al medio.

Célula animal.: estructura y función de sus componentes. Etapas de la replicación viral

Al ser los virus parásitos obligados de las células, es necesario conocer la estructura y la función de los componentes celulares que los virus utilizan para su replicación. Esto no significa conocer el tema con detenimiento, sino considerar solamente los conceptos que tienen relación con los virus.

Desde un punto de vista de su estructura, la célula animal tiene externamente una membrana, cuya función –siempre con relación a los virus- es la de permitir la unión de ellos a su superficie. Esta unión, llamada adhesión, se efectúa por medio de los llamados receptores que se encuentran en ambas superficies: la de la membrana plasmática y en la de los virus. Los presentes en la membrana plasmática no son exclusivos para los virus, sino que están cumpliendo una función fisiológica celular y estos los utilizan para adherirse.

Contenido por la membrana plasmática, se encuentra el citoplasma, componente líquido de la célula, donde se encuentran diversos cuerpos formes llamados en forma general organelas. A estas se les conoce por los nombres de núcleo, ribosomas, endosomas, lisosomas, retículo endoplásmico liso y rugoso, aparato o complejo de Golgi, mitocondrias.

Sucintamente, se desarrollan los pasos que siguen los virus para su replicación. Lo primero que debe hacer el virus es adherirse a la membrana plasmática, unión que se efectúa por medio de los receptores presentes en el virus y en la membrana plasmática. Esta experimenta cambios en su estructura que son los que permiten la penetración del virus a la célula. (Las figuras 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9) ilustran esos pasos y los siguientes, con fotomicrografías electrónicas de la tesis doctoral realizada en el Laboratorio y en el Centro de Microscopía Electrónica por la Dra. Cristina Alicia Maldonado).

Figuras 3 y 4: Etapas de adhesión del virus a la célula, que se efectúa por medio de receptores presentes en la membrana de la célula y en la superficie del virus. En la de la izquierda (flechas) el virus se ha adherido. En la de la derecha, comienza el ingreso del virus al interior de la célula, formándose lo que se denomina hoyo cubierto.

Figuras 5 y 6: La de la izquierda muestra 4 partículas virales, de las cuales una es la que está ingresando a la célula. Lo normal es el ingreso de una sola partícula. La de la derecha muestra la partícula viral que ha ingresado a la célula y se encuentra en el hoyo cubierto. La membrana de la célula se ha reparado, hecho normal en la biología celular.

Una vez en el citoplasma, el virus generalmente ingresa a los endosomas (Figura 7), a los cuales se les unen los lisosomas, que producen la liberación del ácido nucleico del virus.

Figura 7: Endosoma con partículas virales en su interior. Las más oscuras (electro denso) son virus que ingresaron al endosoma y están intactos. Las más claras, partículas virales que han empezado a desmembrarse.

A partir de este paso, se sintetizan el ácido nucleico y las proteínas, ambos específicos del virus, síntesis en las que interviene los ribosomas, los retículos liso y rugoso, el complejo de Golgi y posiblemente las mitocondrias. Habiéndose sintetizados ambos componentes de los virus, se produce su unión (ensamble) – Figura 8 – luego la maduración y finalmente la liberación (Figura 9) de las denominadas partículas virales hija o progenie viral.

Figura 8: Se puede ver una partícula viral liberándose (brotando) a través de la membrana plasmática. Debajo de ella, un grupo numeroso de ensambles del ácido nucleico y los capsómeros (nucleocápside) esperando su turno para brotar y así constituir la progenie viral.

Figura 9: La de la izquierda muestra dos partículas virales en la etapa de la liberación. La de la derecha muestra una partícula viral brotando y arrastrando con ella, parte de la membrana plasmática.

Los pasos que se comentaron, sin mencionar el núcleo, son los que siguen los virus que tienen como ácido nucleico al ARN. Si contienen ADN, varios de esos pasos transcurren en el núcleo.

Como se comentó anteriormente, si se unen el ácido nucleico y las proteínas y luego se produce la liberación, se habrán formado los denominados como virus desnudos. Si el virus es cubierto, la liberación se efectúa atravesando una membrana de la célula huésped, parte de la cual es llevada por el virus, que así adquiere su envoltura y sus espículas.

Formas de transmisión de los virus

Conociendo como se transmiten los virus, es una forma de prevención de la infección y/o de las enfermedades producidas por los virus. No hay una forma única de transmisión y algunas pueden ser naturales y otras provocadas por el hombre. Entre las naturales, están los agrupados como virus entéricos, o sea los que se alojan en lo conocido como tracto digestivo. Ejemplos conocidos son entre otros él del virus de la poliomielitis y el virus de la hepatitis A. Estos virus, al eliminarse por la materia fecal, es por medio de estos deshechos que se puede infectarse con algunos de estos virus, en especial por la triada mano, ano, boca. De allí que en la prevención se resalta el uso correcto del baño y otras medidas sanitarias, como el de disponer de agua potable y cloacas.

Entre otra forma de transmisión natural están los virus agrupados como virus respiratorios, entre los cuales resalta el virus de la gripe y los del resfrío común. Estos virus se transmiten por la vía respiratoria, especialmente por los denominados aerosoles (partículas muy pequeñas, acuosas o sólidas, que quedan en suspensión después de un estornudo o tos). Una forma común de transmisión de estos virus es en los lugares cerrados y donde hay mucha gente: ómnibus, salas cinematográficas, colegios, fábricas, etc. Por ello, como forma de prevención y en casos de epidemia, llegan a suspenderse las clases.

Las infecciones virales provocadas por el hombre son las más conocidas por el impacto que provocan. Las infecciones provocadas por el hombre lo son algunas basadas en la defectuosa esterilización de los materiales usados en las transfusiones de sangre, hemodiálisis o actos quirúrgicos practicados por los médicos y/o por los odontólogos. También ciertos tipos de relaciones sexuales son conocidos como transmisoras de infecciones virales. Entre los virus que se pueden transmitir por el hombre están: hepatitis A, B, C, y otras. El virus de la inmuno deficiencia humana (VIH) y otros no muy conocidos como virus productores de leucemia (en general son los llamados retrovirus).

Conceptos generales de infección y enfermedad viral

Este punto se desarrolla al solo fin de que los estudiantes tengan el concepto de que los virus también pueden producir procesos que involucran a una infección y a una enfermedad.

Cuando se comentó que los virus son infecciosos se desarrolló el concepto de infección que cumple con lo que aquí se necesita conocer. En cuanto a enfermedad viral, se dijo que los virus son potencialmente patógenos, concepto que dio una idea clara de lo relacionado a enfermedad. Ésta tiene diferencias con las que producen las bacterias, que logicamente es el médico el que hace el diagnóstico, generalmente con la ayuda del laboratorio de análisis.

Las enfermedades producidas por los virus pueden ser agudas, o sea que se manifiesta en horas o días, lentas o sea que demora años en manifestarse, y crónicas, o sea que el enfermo sigue a veces por muchos años, con las manifestaciones de la enfermedad. Como final del tema, hay que diferenciar entre infección y enfermedad. Se puede estar infectado con un virus, que significa presencia del mismo sin que se manifiesten síntomas o signos. La enfermedad es cuando la infección se manifiesta con síntomas o signos.

Prevención de las infecciones y/o enfermedades

El concepto más adecuado de prevención es: evitar – impedir y esto es lo que se logra con una alta efectividad con el uso de vacunas. Es conocida desde el siglo 19 (a pesar de no saber que eran virus los productores de las enfermedades) la efectividad de las vacunas contra la viruela y contra la rabia. Respecto a la primera, es importante señalar que por acción de la Organización Mundial de la Salud, la viruela ha sido erradicada (eliminada) de la Tierra por medio de la acción de vacunar a todo ser humano. En esta forma, el virus encontró su huésped habitual (el hombre) con anticuerpos y no ha podido subsistir en la naturaleza. El nombre del científico que posibilitó el desarrollo de esta vacuna es Edward Jenner (1749-1823).

La otra vacuna, la antirrábica desarrollada por Louis Pasteur (1822-1895) y que ha permitido y permite impedir el desarrollo de la enfermedad así como su prevención, hoy si bien se prepara en forma diferente, el esquema de inmunización sigue las bases que desarrolló Pasteur. Es conocida la inmunización canina, que en esta forma está controlada la denominada rabia urbana, pero que necesita su aplicación anual pues es imposible erradicarla por ser el virus rábico también transmitido por otros animales como son por ejemplo los murciélagos.

Otras vacunas que han demostrado su efectividad en prevenir la enfermedad viral son por ejemplo para los virus de la poliomielitis y del sarampión. Es bien conocida también la triple viral (MMR) que inmuniza para el sarampión (Measles en inglés), para la papera (Mumps en inglés) y para la rubeola (Rubella en inglés). Otras vacunas efectivas son para la fiebre amarilla urbana y más recientemente para la hepatitis B y A.

Es importante comentar que también se previene la infección y la enfermedad viral por medio de las denominadas medidas sanitarias o cultura sanitaria, responsabilidad primaria de las autoridades (salud pública). No menos importante es una buena alimentación. Brevemente, el lavado de manos, el uso adecuado del baño, en especial en los baños públicos o colectivos antes y después de orinar o defecar, el lavado de verduras a consumir crudas, control de roedores y de insectos, eliminación de agua en recipientes y de yuyales, limpieza de desagües, control de la sangre a transfundir, etcétera.

Inactivación de los virus

Es de gran importancia conocer como se puede inactivar los virus. Los métodos se dividen en físicos y químicos y se los denomina como acción deletérea de los agentes físicos y químicos.

Físicos: El calor es quizás uno de los más efectivos. En los laboratorios se utiliza la llamada estufa de esterilización con la cual a 180ºC y en dos horas los virus son totalmente inactivos. El autoclave, es otro de los equipos que usan los laboratorios, que durante 20 minutos y a 15 libras de presión, que se llega a 120ºC, los virus son inactivados.

Lo que se ha comentado anteriormente, es al solo efecto ilustrativo. En la práctica lo que se hace para inactivar los virus, es hervir con agua con detergente durante no menos de 5 minutos, los materiales que se sospecha contaminados, como pueden ser los utensilios de cocina, incluyendo platos.

La luz ultravioleta es también efectiva; por ello, los elementos expuestos a la luz solar llegan a inactivar a los virus.

Químicos: Si bien hay varios agentes químicos que inactiva a los virus, solamente se comenta la acción del hipoclorito (agua lavandina). Es sin dudas el mejor inactivador de los virus. La limitación es su uso en elementos metálicos, a los cuales los ataca. Es de hacer notar que siempre debe ser usada diluida, no la concentrada. La concentración recomendada es al 10%. A menor concentración se la utiliza para descontaminar verduras y frutas. Es sin dudas, el más eficaz y económico de los químicos que inactiva los virus.

Antivirales

Para concluir con el tema VIROLOGïA, se hace un breve desarrollo y al solo efecto de que se conozca, que así como existen desde hace años compuestos químicos capaces de controlar una infección producida por bacterias y hongos, también existen para los virus. Se descuenta que el término antibiótico es conocido, así como su significado y uso. En el caso de los virus hay compuestos químicos que inhiben la replicación viral, que en la práctica es también un antibiótico. Si bien los antivirales no son tan conocidos ni tan numerosos como los antibióticos, desde hace años existen compuestos químicos con esa propiedad, que actúan a distintas etapas de la replicación viral y por mecanismos que difieren en algunos aspectos de los de los antibióticos. Se concluye este punto señalando que uno de los antivirales empleado desde hace años es para el virus influenza (productor de la gripe) así como para un tipo de virus herpes (popularmente "culebrilla). En el caso del virus de la inmuno deficiencia humana (VIH), productor de la enfermedad conocida como sida (síndrome de inmuno deficiencia adquirida) es donde más se conoce lo relacionado a antivirales, que actúan a diferentes etapas de la replicación del virus. Es posible que uno de los que más se ha comentado, inhibidor de la proteasa, sea el que actúa en la etapa de la maduración.

Autor:

Dr. Rubén Alejandro Ovelar Centurión

Concepción – Paraguay