Virologia Basica

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  • CURSO DE VIROLOGIA BSICA

    Elaborado pelo Prof. Dr. Paulo Michel Roehe (Com a participao de alunos de graduao de vrios cursos)

    EQUIPE DE VIROLOGIA

    Laboratrio de Virologia Instituto de Cincias Bsicas da Sade ICBS

    Rua Sarmento Leite, 500 Sala 208 Porto Alegre, RS CEP 90.050 170

    Fone (51) 3308 3655 &

    FEPAGRO Sade Animal, Instituto de Pesquisas Veterinrias Desidrio Finamor (IPVDF),

    Estrada do Conde 6000, Eldorado do Sul, RS - CEP 92.990 - 000

    Fone (51) 3481 3711 E-mail: [email protected]

    CONTEDO DESTE POLGRAFO:

    OBJETIVO LITERATURA RECOMENDADA HISTRICO DA VIROLOGIA E PRINCPIOS DE VIROLOGIA BSICA MTODOS EM VIROLOGIA PATOGENIA DAS VIROSES TRANSMISSO PENETRAO NO ORGANISMO MULTIPLICAO E DISSEMINAO NO HOSPEDEIRO INFECO E DISSEMINAO DE INFECES VIRAIS MULTIPLICAO VIRAL ESTGIOS DO CICLO DE MULTIPLICAO VIRAL CLASSIFICAO DOS VRUS FAMLIAS DE VRUS ANIMAIS CARACTERSTICAS DAS FAMLIAS DE VRUS COM GENOMA DE RNA CARACTERSTICAS DAS FAMLIAS DE VRUS COM GENOMA DE DNA AGENTES NO CONVENCIONAIS (PRONS)

    OBJETIVO

    Este material de estudo tem o objetivo de servir como texto bsico para as disciplinas onde a virologia faz parte do currculo. Foi preparado com a colaborao de muitos estudantes que trabalharam (ou ainda trabalham) junto ao Laboratrio de Virologia, ou freqentaram as aulas de virologia em determinado momento. O texto foi elaborado visando a familiarizao do aluno com o papel dos vrus na natureza, em particular daqueles que causam doenas aos homens e animais.

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    LITERATURA RECOMENDADA [e observaes]:

    Fields Virology (2005) Fields BN, Knipe DM, Howley PM, Chanock RM, Melnick JL, Monath TP, Roizman B & Straus SE (eds). Fifth edition. Lippincott-Raven. [Este livro a Bblia da virologia; porm, muito extenso e complexo para estudos de graduao].

    Virologia Veterinria (2007) E.F. Flores (org). [Excelente livro, com tima parte bsica, em portugus, e a parte especial dedicada aos vrus de interesse veterinrio].

    Manual of Clinical Microbiology (Publicado pela American Society of General Microbiology, ltima edio 1999). [timo em mtodos recentes de diagnstico para virologia humana].

    Human Virology: A Text for Students of Medicine, Dentistry, and Microbiology (Oxford Medical Publications) by Leslie Collier and John S. Oxford (Paperback - Oct 1, 1993).

    Virology Methods Manual, First Edition by Hillar O. Kangro (Plastic Comb - Jan 15, 1996). [timo para o laboratrio].

    Veterinary Virology, Frederick A. Murphy, E. Paul J. Gibbs, Marian C. Horzinek, and Michael J. Studdert (Hardcover - Oct 15, 1999).

    Human Virology. Leslie Collier and John Oxford (Paperback - Jul 20, 2006).

    Clinical Virology by Douglas D. Richman, Richard J. Whitley, and Frederick G. Hayden (Hardcover - May 2002).

    Jawetz, Melnick, & Adelberg's Medical Microbiology (LANGE Basic Science) by Geo. F. Brooks, Janet S. Butel, Stephen A. Morse, and Geo. Brooks (Paperback - April 2, 2004) [Ou verses mais recentes].

    Colees especficas disponveis na biblioteca do ICBS ou no Portal peridicos da CAPES: Revistas e peridicos:

    Virology Intervirology Archives of Virology Journal of General Virology Advances in Virus Research Virus Research Science Nature e muitas outras !!!

    Sites na Word Wide Web: Sites de busca:

    Wikipedia; [Muito bom em todos os temas da virologia; muito til]. Google: [Digite: "All the Virology on the WWW" ou ATV].

    Sites: www.tulane.edu/~dmsander/www/224/Replication224.html [site relacionado a replicao

    viral; dentro do "all the virology"] www.micro.msb.ac.uk www.umu.se/virology/alistair [Site com jogos interativos sobre virologia] http://duke.usask.ca [Cursos de virologia, etc, etc] http://life.anu.edu.au/viruses/welcome.htm

    Obs.: Outros sites foram includos nos captulos apropriados, quando possvel.

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    Aula 1- HISTRICO DA VIROLOGIA // PRINCPIOS DE VIROLOGIA BSICA

    ATENO: CONSULTE O SITE: Introduction to Molecular Virology - Preparado por Ed Rybicki, Department of Microbiology at the University of Cape Town, South Africa. www.uct.ac.za/microbiology/tutorial/virtut1.html

    OBJETIVOS: Ao final destas aulas o aluno ser capaz de:

    Reconhecer alguns dos momentos histricos importantes da virologia; Reconhecer quais os mtodos mais comumente empregados para o estudo, isolamento e

    multiplicao viral; Definir o que um vrus e identificar seus componentes essenciais; Compreender que existem vrus em praticamente todas as espcies, sendo apenas alguns

    deles patognicos.

    HISTRICO Seculo X A.C.: China: varola (casos pouco documentados, tentativas de imunizao com

    crostas). Sculo XIV - Holands voador: Os navios singrando os mares sem tripulao poderiam

    ser causados por episdios de febre amarela. O velho marinheiro: outra histria em que os vrus desempenham papel. Raiva: desde o tempo dos faras - ces mordendo pessoas em desenhos nas pirmides. Sculo XVIII - Jenner: por volta de 1798: se torna o pai da vacinao => vacina James

    Phipps com suspenso de crostas de cowpox. Beijerinck (1899): com o vrus do Mosaico do Fumo demonstra que so agentes filtrveis

    e transmissveis. - considerado o "pai da virologia". - Transmisso com filtrados: "Humores malignos" (= vrus) "contagium vividum fluidum"

    Loeffler & Frosch (1898): (um pouco antes de Beijerinck, mas no to bem documentado): demonstraram a filtrabilidade do vrus da febre aftosa, primeiro vrus de mamferos identificado.

    Ellerman & Bang (1908): descobriram que a leucose das aves uma doena transmissvel (causada por um retrovrus!).

    Rous (1911): descobriu o vrus do Sarcoma das aves (Sarcoma de Rous) (outro retrovrus!). Mais adiante, o mesmo Rous mostrou que um papilomavrus causava cncer de pele em coelhos.

    Stanley (1935): trabalhando com o vrus do mosaico do fumo, observou que em determinadas situaes os vrus podiam ser cristalizados (e isso gerou um prmio Nobel para ele, mas tambm muita confuso: seriam os vrus elementos de transio entre os reinos mineral e animal ?).

    EXISTEM VRUS EM TODAS AS ESPCIES QUE TEM CLULAS: Bactrias (bacterifagos ou fagos) muito utilizados hoje em dia na biologia molecular

    para a transferncia e expresso de genes; Plantas uma infinidade de vrus afetam vegetais; Animais - ONDE SE CONCENTRA ESTE CURSO - neste pequeno nmero de vrus que

    causa doenas em animais, incluindo o homem, claro.

    AFINAL, O QUE UM VRUS ? a) So microorganismos que se replicam sempre dentro de clulas vivas; b) Utilizam (em maior ou menor grau) o sistema de sntese das clulas; c) Induzem a sntese de protenas capazes de transferir o genoma viral para outras clulas.

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    UM VRUS COMPLETO = UM VRION = UMA PARTCULA VIRAL INFECCIOSA

    ESTRUTURA DOS VRUS:

    Genoma ou Ncleo: RNA ou DNA. Por vezes, o genoma est envolto em uma camada de protenas distinta do capsdeo.

    Capsdeo (formado por capsmeros) O conjunto de ncleo mais capsdeo denominado nucleocapsdeo.

    Envelope (glicoprotenas -> peplmeros). Muitas vezes as glicoprotenas formam "espculas" (projees a partir do envelope)

    TIPOS DE ACIDO NUCLICO VIRAL:

    FITA SIMPLES de DNA (fsDNA); FITA DUPLA de DNA (fdDNA); FITA SIMPLES de RNA (fsRNA); FITA DUPLA de RNA (fdDNA).

    Os vrus que tem seu genoma composto por uma fita simples de RNA pode ainda ser subdivididos em:

    Vrus cujo genoma tem a mesma orientao do mRNA, chamado genoma de polaridade positiva, ou simplesmente genoma de fita simples positiva;

    Vrus cujo genoma tem a orientao inversa do mRNA, chamados de polaridade negativa, ou genoma de fita simples negativa.

    O CAPSDEO VIRAL: Composio essencialmente protica. Composto por um nmero varivel de protenas. Alguns vrus: possuem uma "matriz" protica, que preenche o espao entre o genoma e o envelope (ex. herpesvrus, paramixovrus). Esta matriz, tambm protica, exerce funes variveis dentro da multiplicao ou encapsidao viral.

    SIMETRIA DO NUCLEOCAPSDEO: Icosadrica ou cbica: picornavrus, parvovrus, adenovrus; Helicoidal : rhabdovrus, filovrus, bunyavrus; Complexa: somente os poxvrus, mais complexos do que os demais.

    Precisamos tambm saber um pouco sobre quais as

    MEDIDAS COMUMENTE USADAS EM VIROLOGIA: MICRON () = 1/1000 mm (10-3 mm) NANMETRO (nm) = 1/1000 000 mm (10-6 mm) NGSTROM = 1/10 000 000 mm (10-8 mm) DALTON ( x 1000= kiloDalton, kDa) = 1.66 x 10-24 g

    Foto-montagem do Dr. Vikram Misra, Saskatchewan Vet

    Med School, Canad.

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    Caractersticas gerais, estrutura e taxonomia viral

    Extrado de: http://www.ivis.org/advances/carter/part1chap1_pt/chapter.asp?la=7

    In: A Concise Review of Veterinary Virology, Carter G.R., Wise D.J. and Flores E.F. (Eds.). International Veterinary Information Service, Ithaca NY (www.ivis.org), Last updated: 6-Dec-2004; A3401.1204.PT

    D.J. Wise1, G.R. Carter2 and E. F. Flores3

    1- Department of Biology, Concord University, Athens, West Virginia, USA. 2- Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia, USA. 3- Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil.

    Traduzido por: E. F. Flores, Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil. (17-Jun-2005).

    ndice o Generalidades o Estrutura viral o Taxonomia viral o Glossrio

    Generalidades Os vrus so os menores e mais simples microorganismos que existem. So muito menores que clulas eucariotas e procariotas. Ao contrrio destas, possuem uma estrutura simples e esttica. No possuem metabolismo prprio. Dependem da maquinaria celular para a sua replicao (parasitas intracelulares

    obrigatrios). Possuem DNA ou RNA como genoma, mas no possuem ribossomas e outros fatores

    necessrio para a produo de protenas. Por isso necessitam das funes e do metabolismo celular para produzir suas protenas e se multiplicar.

    O genoma viral, cido ribonuclico (RNA) ou deoxiribonuclico (DNA), codifica as informaes mnimas para: 1. Assegurar a sua replicao; 2. Empacotar o seu genoma e 3. Subverter funes celulares em seu benefcio.

    Alguns vrus infectam clulas procariotas (bacterifagos); outros infectam clulas eucariotas.

    Alguns vrus destroem as clulas infectadas, produzindo enfermidades; outros persistem em estado latente ou persistente na clula; e outros podem causar transformao tumoral nas clulas infectadas.

    Estrutura viral Os vrus so compostos, pelo menos, do genoma de cido nuclico RNA ou DNA e uma cobertura de protenas. Muitos vrus possuem uma membrana externa adicional denominada envelope.

    A cobertura protica ou capsdeo de um vrion (virus completo ou partcula vrica) composta de cpias mltiplas de uma ou mais tipos de protenas. Essas protenas se associam entre si, formando unidades estruturais denominadas capsmeros.

    O conjunto do genoma mais o capsdeo de um vrion denominado de nucleocapsdeo. Os vrus mais simples no possuem envelope e possuem RNA ou DNA de cadeia simples (Fig. 1.1). Os vrus envelopados contm uma membrana externa que recobre o nucleocapsdeo (Fig.1.2). Essa

    membrana externa (ou envelope) derivada de membranas da clula hospedeira (nuclear, do aparelho de Golgi, do retculo endoplasmtico ou membrana plasmtica). Assim como essas

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    membranas, o envelope constitudo de uma membrana lipdica dupla com protenas nela inseridas. As protenas do envelope viral so codificadas pelo seu genoma.

    Alguns vrus, como os bacterifagos, possuem caudas proticas complexas que so necessrias para a ancoragem e introduo do genoma viral na clula hospedeira.

    Figura 1-1. Vrion sem envelope, com capsdeo icosadrico. O cido nuclico localiza-se no interior do capsdeo. Ilustrao cortesia de A. Wayne Roberts.

    Figura 1-2. Vrion envelopado, com capsdeo helicoidal. O cido nuclico localiza-se no interior do vrion, como indica a linha pontilhada em forma de espiral. As linhas na superfcia externa do envelope representam espculas glicoproticas. Ilustrao cortesia de A. Wayne Roberts.

    O genoma viral O genoma dos vrus constitudo de DNA ou RNA. Nenhum vrus contm DNA e RNA simultaneamente. O DNA pode ser de fita simples (parvovirus e circovirus), fita dupla (poliomavirus, adenovirus, herpesvirus) ou fita dupla parcial (hepadnavirus). O genoma DNA pode ter as suas extremidades

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    covalentemente ligadas entre si (genoma circular poliomavirus e circovirus) ou possuir as extremidades livres (linear adenovirus, herpesvirus, parvovirus). O genoma dos poxvirus DNA de fita dupla linear e possui as extremidades ligadas entre si. Todos os genomas virais de RNA so lineares. A maioria deles RNA de fita simples, poucos possuem RNA de fita dupla (reovirus, bornavirus). A maioria dos genomas RNA possui um nico segmento (monopartite), enquanto alguns possuem o genoma dividido em dois segmentos (arenavirus), trs (bunyavirus), 7 ou 8 (otomyxovirus) ou 10 segmentos (reovirus). Os genomas RNA de fita simples podem ser classificados em:

    RNA de sentido positivo (RNA +): se o RNA genmico serve de RNA mensageiro e traduzido pelos ribossomas da clula hospedeira.

    RNA de sentido negativo (RNA -): se o RNA genmico complementar ao RNA que traduzido, e por isso no pode ser traduzido diretamente pelos ribossomas.

    Nos arenavirus e bonyavirus, um segmento do RNA genmico (sentido negativo) transcrito e origina cpias de RNA de sentido positivo (que funcionam como RNA mensageiro). No entanto, cpias destes RNAs (que seriam de sentido negativo) tambm servem de mensageiros e so traduzidas. Essa estratgia denominada de ambissense.

    O genoma dos vrus pode codificar desde poucas protenas diferentes (Polyomavirus, 6 a 7 genes, 5000 nucleotdeos de extenso) at mais de 70 - 100 produtos gnicos (herpesvirus, 60 a 120 genes, 120.000 a 220.000 pares de bases de extenso). Em geral, o genoma dos vrus RNA so menores, atingindo uma extenso mxima de pouco mais de 30.000 nucleotdeos (Coronavirus). Uma hiptese para explicar isto seria a de que as polimerases virais de RNA tendem a cometer mais erros do que as polimerases de DNA no processo de replicao do genoma. Assim, a fidelidade de replicao poderia limitar o tamanho do genoma. Ao contrrio, os genomas de vrus DNA podem atingir mais de 300.000 pares de bases, como se observa em alguns herpesvirus.

    O capsdeo A funo do capsdeo empacotar e proteger o genoma viral durante a sua transferncia entre clulas e hospedeiros. O capsdeo pode ser formado por cpias mltiplas de uma mesma protena ou por uma associao de vrias protenas diferentes. Os capsdeos construdos por cpias de uma nica protena representam um exemplo de economia gentica, pois apenas um gene pode codificar os produtos necessrios para construir o capsdeo e recobrir completamente o genoma.

    O capsdeo de um vrus pode possuir vrias formas geomtricas que so caractersticas de cada famlia viral. Essas incluem:

    o Capsdeo icosadrico sem envelope (picornavirus, polyomavirus); ou envelopado (herpesvirus). Essa forma geomtrica possui vrias faces triangulares e ngulos (Fig. 1.1.); o nmero de faces e ngulos pode variar de acordo com o nmero e tipo de associao entre as protenas estruturais constituintes.

    o Capsdeo helicoidal, sem envelope (virus do mosaico do tabaco) ou envelopado (rabdovirus, paramyxovirus), (Fig. 1.1 e Fig. 1.2.).

    Os vrus variam de tamanho, desde os circovirus com 17 - 22 nm de dimetro, at os poxvirus, que podem atingir os 300 nm. Esses vrus possuem uma forma ovide e so suficientemente grandes para serem visveis sob microscopia tica, ao contrrio dos demais cuja visualizao requer microscopia eletrnica.

    Vrias tcnicas tm sido utilizadas para a visualizao dos vrus. A cristalografia de raios X utilizada para determinar a estrutura fsica, assim como as dimenses e morfologia das protenas e estruturas componentes da partcula vrica. As informaes obtidas pelo uso dessa tcnica so utilizadas para construir um modelo da estrutura da partcula viral. A microscopia eletrnica utilizada para determinar-se a morfologia dos vrus e tambm com fins diagnsticos para a deteco de vrus em amostras clnicas. No captulo 2 so descritos com detalhes os mtodos utilizados para a visualizao de virus.

    Cinco formas estruturais bsicas De acordo com a sua morfologia, existem cinco tipos bsicos de estrutura de partculas vricas, citadas a seguir com exemplos:

    Icosadrico sem envelope: adenovirus e picornavirus.

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    Helicoidal sem envelope: vrus do mosaico do tabaco; no se conhece vrus humanos ou animais com essa estrutura.

    Icosadrico com envelope: togavirus e flavivirus. Helicoidal com envelope: rabdovirus e paramyxovirus. Complexos: bacterifagos e poxvirus.

    Envelope O envelope viral, presente em vrus de algumas famlias, origina-se de membranas da clula hospedeira atravs de brotamento, que ocorre durante o egresso de vrions maduros da clula hospedeira. Essa membrana freqentemente derivada de uma regio da membrana plasmtica, mas pode originar-se tambm das membranas do aparelho de Golgi, do retculo endoplasmtico ou da membrana nuclear, dependendo do vrus e do compartimento celular onde ocorre a replicao. Independentemente de sua origem, o envelope composto de uma camada dupla de lipdios de origem celular com protenas associadas. As protenas do envelope so codificadas pelo vrus e constituem-se em sua maioria de glicoprotenas. O nmero de protenas do envelope pode variar de uma at mais de dez, dependendo do virus. As glicoprotenas do envelope desempenham vrias funes, incluindo a ancoragem inicial do vrion na clula, penetrao, fuso e disseminao do vrus entre clulas. A ancoragem inicial do vrion na superfcie da clula requer que o envelope esteja intacto e que as glicoprotenas estejam em sua conformao natural. Algumas drogas antivirais so dirigidas contra as protenas do envelope e podem reduzir a capacidade dos vrus de se ligarem na clula e iniciarem a infeco, reduzindo assim a sua infectividade. O processo de brotamento e a conseqente aquisio do envelope por vrions recm-formados podem ou no resultar na destruio da clula infectada. A liberao de um nmero muito grande de vrus simultaneamente pode comprometer a integridade celular e resultar na morte da clula. Muitas vezes, a liberao da prognie viral lenta e resulta em excreo viral contnua e infeco crnica ou persistente. Ao contrrio dos vrus sem envelope, cuja liberao quase sempre acompanhada de morte celular, o egresso de vrus envelopados muitas vezes compatvel com a sobrevivncia da clula hospedeira. Portanto, o processo de brotamento representa um mecanismo de liberao de prognie viral sem induzir morte celular.

    Protenas virais O genoma dos vrus codifica dois tipos de produtos: as protenas estruturais e as no-estruturais. As protenas estruturais so aquelas que fazem parte da estrutura fsica da partcula vrica (capsdeo, envelope), enquanto as protenas no-estruturais so produzidas dentro da clula infectada e desempenham diferentes funes na replicao viral. O nmero de protenas codificadas pelos vrus varia amplamente, desde poucas at centenas. As protenas estruturais incluem aquelas que fazem parte do capsdeo e associam-se e empacotam o genoma viral. Em alguns vrus envelopados, existe uma camada protica denominada tegumento entre o capsdeo e o envelope. As protenas que compe o tegumento tambm so estruturais. As protenas da superfcie do capsdeo e do envelope so ligantes, que interagem com receptores na superfcie da clula hospedeira. Algumas dessas protenas (as glicoprotenas) so processadas no lmen do retculo endoplasmtico, onde resduos de acar (oligossacardeos) so incorporados cadeia polipepttica. Essas protenas so enviadas ao aparelho de Golgi, a vesculas secretoras e finalmente se fusionam com a membrana plasmtica, podendo estar presentes na superfcie da clula infectada. As glicoprotenas do envelope desempenham papel importante nas interaes entre os vrions e as clulas (ligao, penetrao, fuso, disseminao entre clulas) e so alvos importantes para anticorpos neutralizantes produzidos pelo hospedeiro. As protenas estruturais so principalmente enzimas, como aquelas envolvidas no processo de transcrio do genoma, replicao e processamento de protenas. Um exemplo de protena no-estrutural a transcriptase reversa dos retrovirus, que produz cpias de DNA a partir de um molde RNA para serem incorporadas ao genoma da clula hospedeira. Alguns vrus codificam vrias protenas no-estruturais que desempenham papis acessrios na regulao da expresso gnica celular e viral, regulao das vrias etapas do ciclo replicativo do vrus, neutralizao dos mecanismos de defesa do hospedeiro, transformao celular, entre outras.

    Outros componentes dos vrions Lipdios

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    Os lipdios presentes nas partculas vricas envelopadas so derivadas das membranas celulares. So, em sua maioria fosfolipdios (50 - 60%) e o restante colesterol. O envelope dos vrus contm lipdios derivados das membranas celulares e protenas codificadas pelo vrus, as vezes formando projees (espculas). A composio lipdica total dos vrus envelopados representa aproximadamente 25 a 30% do seu peso seco. O restante formado pelo genoma e parte protica.

    Carboidratos Os carboidratos esto presentes essencialmente na forma de oligossacardeos nas glicoprotenas, glicolipdios e mucopolissacardeos. A composio de carboidratos corresponde aproximadamente quela da clula hospedeira. No entanto, as glicoprotenas freqentemente contm uma ligao glicosdica N- ou O-. Os carboidratos encontram-se principalmente no envelope. Alguns vrus complexos contm glicoprotenas internas ou protenas glicosiladas tambm no capsdeo.

    Taxonomia Viral Os vrus constituem um grupo numeroso e heterogneo. So classificados em categorias hierrquicas baseadas em vrias caractersticas. A classificao dinmica, j que novos vrus esto sendo continuamente descobertos; e novas informaes se acumulam sobre os vrus j conhecidos. A classificao e nomenclatura utilizadas neste texto estavam atualizadas at a sua submisso. As alteraes mais recentes podem ser verificadas em informativos peridicos do Comit Internacional para Taxonomia Viral (ICTV). (Disponvel em amazon.com). O esquema bsico de classificao hierrquica : Ordem - Famlia - Subfamlia - Espcie - Cepa / Tipo. Determinadas caractersticas virais definem cada uma dessas categorias taxonmicas. As Ordens possuem o sufixo: virales; as famlias possuem o sufixo: viridae; e os gneros e espcies: virus. Uma espcie de vrus representada por uma linhagem replicativa que ocupa um nicho ecolgico, por exemplo, uma enfermidade particular. Os vrus so classificados em famlias com base em muitas caractersticas. Uma caracterstica bsica o tipo de cido nuclico (DNA ou RNA) e a morfologia, ou seja, o tamanho e forma do vrion, assim como a presena ou no do envelope. O espectro de hospedeiros e as propriedades imunolgicas (sorotipos) tambm so utilizados. Propriedades fsico-qumicas como massa molecular, densidade, inativao trmica, estabilidade ao pH e sensibilidade a solventes tambm so utilizados na classificao viral. Alguns aspectos importantes na taxonomia atual so o tipo de cido nuclico, se o genoma possui cadeia dupla ou simples, a organizao dos genes no genoma e a presena de determinados genes. Essas caractersticas so utilizadas para classificarem-se os vrus em ordens ou famlias. Por exemplo, a ordem Mononegavirales est composta pelos vrus que possuem o genoma RNA de fita simples, polaridade negativa. Finalmente, a classificao se baseia nas macromolculas produzidas (protenas estruturais e enzimas), propriedades antignicas e propriedades biolgicas (infectividade, capacidade hemaglutinante, etc.). As vrias famlias so ordenadas no sumrio de acordo com as diversas caractersticas de seu cido nuclico. Neste polgrafo, as famlias so apresentadas utiizando a mesma ordem apresentada na tabela a seguir. A tabela 1.1 apresenta informaes bsicas sobre cada uma das principais categorias taxonmicas virais.

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    Partculas vricas atpicas associadas com infeces: Vrions defectivos Os vrions defectivos ou incompletos so aqueles cujo genoma no possui um ou mais genes especficos, devido a mutao ou deleo. Por isso, so incapazes de completar o ciclo replicativo na clula. No entanto, se a clula for co-infectada com outro vrus denominado vrus helper (auxiliar) o produto do gene ausente no vrus defectivo complementado pelo vrus auxiliar e aquele pode replicar. Para alguns vrus, a quantidade de partculas incompletas ou defectivas produzidas maior do que os vrions completos (at 1:1000). A produo de partculas defectivas caracterstica de algumas espcies de vrus e acredita-se que possa moderar a severidade da enfermidade clnica in vivo. Os virusides, que so exemplos de vrus defectivos, sero discutidos a seguir nesse captulo.

    Pseudovrions Pseudovrions podem ser produzidos durante a replicao viral, quando o genoma da clula hospedeira se fragmenta. Como resultado disso, segmentos de DNA celular so incorporados em partculas vricas, em substituio ao DNA viral. Esses pseudovrions podem ligar-se na clula hospedeira, penetrar, mas no so capazes de replicar, pois no possuem os genes virais necessrios.

    Prions Os prions no so vrus. So partculas proticas infecciosas associadas a encefalopatias espongiformes transmissveis (TSEs) de humanos e animais. As TSEs inlcuem a doena de Creutzfeldt-Jacob (CJD) em humanos, scrapie em ovinos e BSE em bovinos. Prions e TSEs so abordados com mais detalhes no captulo 29. Resumidamente, o exame microscpico do crebro revela grandes vacuolos nas regies do crtex e cerebelo, da a denominao de encefalopatia espongiforme. Exames mais detalhados das regies afetadas revelam depsitos de fibrilas e placas amilides associadas com a protena prion. Essas enfermidades se caracterizam pela perda do controle motor, demncia, paralisia e inevitavelmente morte. Maiores detalhes da patogenia ainda no so conhecidos.

    Virides Os virides so cidos nuclicos de baixo peso molecular, desnudos, extremamente resistentes ao calor, a radiao ultravioleta e radiao ionizante. Essas partculas se compem exclusivamente de um fragmento de RNA circular de cadeia simples, com algumas regies de cadeia dupla. Os virides causam, em sua maioria, doenas em plantas como a doena do tubrculo fusiforme da batata.

    Virusides Os virusides (tambm chamados de RNA satlites) so similares aos virides, pois so segmentos de cido nuclico de baixo peso molecular, extremamente resistentes ao calor e a radiaes ultravioletas e ionizantes. No entanto, dependem de um vrus auxiliar para a sua replicao. Os virusides replicam no citoplasma da clula, atravs de uma polimerase de RNA dependente de RNA.

    Nova famlia de vrus Mimiviridae Mimiviridae uma famlia viral que contm apenas um membro, Mimivirus. O nome do vrus derivado do termo "micrbio imitador". O agente foi descoberto em 1992, infectando um protozorio e at o presente o maior vrus que se conhece, com aproximadamente 400 nm de dimetro. O capsdeo possui

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    forma icosadrica, no possui envelope e o genoma uma molcula de DNA de cadeia dupla de 1.2 Mb contendo aproximadamente 1260 genes. A seqncia completa do genoma do Mimivirus foi recentemente publicada (2004).

    Glossrio Bacterifago: vrus que infecta clulas procariticas e possui muitas caractersticas de vrus de plantas e animais. Requer uma bactria viva para realizar seu ciclo reprodutivo. Brotamento: processo atravs do qual os vrus adquirem envelope. precedido da insero de glicoprotenas virais nas membranas da clula hospedeira. Esse processo ocorre mais freqentemente na membrana plasmtica e confere infectividade ao vrus. Mucopolissacardeo: uma classe de polissacardeo como heparina, cido hialurnico e sulfato de condroitina, que absorvem gua para formar um material espesso, mucide, gelatinoso. Oligossacardeo: um acar que contm um nmero pequeno e conhecido de unidades de monosacardeos.

    Obs.: Direiros reservados: este documento est disponvel em www.ivis.org. Documento no A3401.1204.PT.

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    MULTIPLICAO VIRAL

    Os vrus seguem os mesmos princpios do dogma central da multiplicao biolgica:

    DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA DNA------------->RNA----------->PROTENA

    Transcrio Traduo

    Alguns vrus podem se utilizar do processo reverso de transcrio (atravs da enzima transcriptase reversa) para originar "cpias" de DNA, a partir do RNA viral (ex. HIV).

    RNA(viral)-------> DNA------------->RNA----------->PROTENA Transcrio Transcrio Traduo reversa

    Os hepadnavrus (ex. vrus da hepatite B) apresentam uma estratgia de multiplicao ainda mais incomum. Embora seu genoma seja de DNA, eles produzem novas cpias de DNA por transcrio reversa a partir do RNA gerado pelo vrus.

    DNA(viral)----------> RNA--------------> DNA------------->RNA----------->PROTENA Transcrio Transcrio Transcrio Traduo reversa

    O mRNA fundamental para produo de protenas virais. Por isso, o mRNA considerado a "chave" da multiplicao viral.

    Um vrus RNA dito de "polaridade positiva" quando seu genoma tem a mesma polaridade ou orientao do mRNA. Em outras palavras, seu genoma pode servir como mRNA e portanto, iniciar a sntese de protenas. Vrus que possuem genoma de RNA "positivo" possuem o genoma infeccioso.

    Porm, na natureza, nenhum genoma viral de fato infeccioso, pois necessitamos um vrion (partcula viral completa), para dar incio a um ciclo replicativo. Como isto se explica?

    Em condies de laboratrio, possvel transferirmos o genoma de um determinado vrus para dentro de uma clula. Um vrus cujo genoma constituido por RNA de polaridade positiva capaz de iniciar um ciclo replicativo a partir deste genoma isolado. J os vrus cujo genoma formado por RNA de polaridade negativa necessitam carregar para dentro da clula uma RNA polimerase RNA(viral)-dependente, enzima esta que no encontra presente nas clulas e sem a qual no pode ser gerado o mRNA viral. Assim, somente com a introduo do genoma dentro de uma clula, no pode ter incio um ciclo infeccioso. Portanto, esses vrus que contm genoma de RNA de polaridade negativa necessitam levar junto consigo essa enzima, a qual deve estar presente nos vrions, por ocasio da infeco.

    ESTGIOS DO CICLO DE MULTIPLICAO VIRAL (esquema geral) 1. ADSORO E PENETRAO PELO VRION 2. DESNUDAMENTO DO ACIDO NUCLICO VIRAL 3. SNTESE PRIMRIA DE mRNA 4. SNTESE PRIMRIA DE PROTENAS VIRAIS 5. MULTIPLICAO DO GENOMA VIRAL 6. SNTESE TARDIA DE mRNA 7. SNTESE TARDIA DE PROTENAS VIRAIS 8. MONTAGEM DE VRIONS NOVOS 9. LIBERAO DE VRIONS DA CLULA

    Fases: Primria ou "early" = perodo antes da replicao do cido nuclico, ocorre a produo de protenas no estruturais. Tardia ou "late" => ocorre a produo de protenas estruturais.

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    Replicao e gentica viral

    Extrado de: http://www.ivis.org/advances/Carter/Part1Chap3_pt/chapter.asp?LA=7

    In: A Concise Review of Veterinary Virology, Carter G.R., Wise D.J. and Flores E.F. (Eds.). International Veterinary Information Service, Ithaca NY (www.ivis.org), Last updated: 8-Feb-2005; A3403.0205.PT

    D.J. Wise1 and G.R. Carter2

    1Department of Biology, Concord University, Athens, West Virginia, USA. 2Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia, USA. Traduzido por: E. F. Flores y M. C. Speroto Brum, Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil. (17-Aug-2005).

    ndice Replicao viral

    o Replicao de vrus DNA o Replicao de vrus RNA

    Gentica viral o Mutao o "Shift e drift" antignicos

    Interaes entre dois vrus o Complementao o Recombinao o Reativao gentica o Mistura de fentipos

    Aplicaes de vrus: terapia gentica e vacinas recombinantes o Terapia gentica o Vacinas recombinantes

    Glossrio

    Replicao viral A replicao dos vrus um processo muito complexo e diverso. Os mecanismos de replicao dependem fundamentalmente do tipo de cido nuclico e da organizao do genoma de cada vrus. Apesar da diversidade de estratgias de replicao, existem vrios aspectos em comum nas diversas etapas de replicao. O ciclo replicativo de todos os vrus contm as seguintes etapas: ligao/adsoro, penetrao, desnudamento (se necessrio), sntese protica (expresso gnica), replicao do genoma, montagem e egresso ou liberao.

    A adsoro (ou ligao) depende da interao fsica entre os vrions e a superfcie da clula-alvo. A adsoro essencialmente uma interao ligante-receptor. Como conseqncia, a especificidade de clulas-alvo e de hospedeiros susceptveis determinada. Sem adsoro/ligao a infeco no pode ocorrer. Por outro lado, nem todos os eventos de adsoro resultam em infeco produtiva. Em outras palavras, a adsoro necessria, mas no assegura que a replicao ir ocorrer.

    Penetrao refere-se introduo do cido nuclico viral na clula, internalizao do nucleocapsdeo via endocitose mediada por receptor, ou fuso do envelope viral com a membrana plasmtica. Como resultado, o genoma viral liberado e se localiza no citosol ou em vesculas endocticas.

    O desnudamento do genoma das protenas componentes do nucleocapsdeo pode necessitar a participao de protenas celulares ou outros fatores. O desnudamento um pr-requisito para a expresso do genoma. Aps o desnudamento, o genoma prossegue no ciclo replicativo ou uma cpia dele integrada no cromossoma do hospedeiro e permanece latente at ser ativado (retrovrus).

    Sntese protica (ou expresso gnica) O RNA mensageiro (RNAm) produzido e traduzido em protenas. Independentemente do tipo (DNA ou RNA; cadeia simples ou dupla; segmentado ou no-segmentado), o genoma deve ser capaz de originar RNAs mensageiros que sejam reconhecidos e traduzidos pela maquinaria celular de traduo.

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    Como ser descrito para cada grupo de vrus, existe um mecanismo nico pelo qual a maquinaria celular torna-se amplamente dedicada sntese de produtos virais em detrimento da sntese de protenas celulares.

    Replicao do genoma: o mecanismo de replicao depende do tipo de cido nuclico, estrutura e topologia do genoma. Nos vrus mais simples, a replicao do genoma uma tarefa executada por enzimas celulares; outros vrus mais complexos codificam as suas prprias enzimas replicativas.

    Maturao a montagem completa das partculas vricas. A montagem dos vrus no-envelopados consiste primariamente da associao do genoma com as protenas que formam o nucleocapsdeo. Esse processo ocorre espontaneamente atravs de interaes entre protenas e entre estas e o genoma. Na maturao dos vrus envelopados, o nucleocapsdeo adquire um envoltrio externo (envelope) que consiste de membranas celulares (nuclear, Golgi, retculo endoplasmtico ou membrana plasmtica) contendo uma camada dupla de lipdios derivadas da clula e protenas virais inseridas. O envelope adquirido por um processo denominado de "brotamento".

    Egresso (liberao) dos vrions. Na replicao dos vrus sem envelope, milhares de vrions recm-formados so liberados pela morte e lise celular. Nos vrus envelopados, a prognie viral liberada atravs de brotamento, sem necessariamente implicar em morte celular. No entanto, muitos vrus envelopados tambm podem ser liberados pela morte e desintegrao da clula.

    Replicao dos vrus DNA Em geral, os vrus DNA replicam no ncleo. Excees so os poxvrus e os iridovrus (vrus de

    insetos e peixes) que utilizam "fbricas" citoplasmticas. Os vrus DNA que replicam no ncleo utilizam a RNA polimerase-dependente de DNA celular para

    a transcrio. A maioria dos poxvrus e iridovrus trazem transcriptases nos vrions, o que lhes permite replicar no citoplasma.

    A replicao dos vrus DNA semiconservativa e simtrica, com ambas as cadeias sendo replicadas. Em vrus DNA de cadeia dupla, como os adenovrus, a replicao das duas cadeias no segue necessariamente o mesmo mecanismo.

    As enzimas DNA polimerases da clula eucariota podem replicar genomas pequenos ou mdios (papilomavrus, poliomavrus), enquanto os genomas grandes geralmente codificam as suas prprias polimerases (adenovrus, herpesvrus, poxvrus).

    A maturao dos vrus DNA (exceo dos poxvrus e iridovrus) ocorre no ncleo. As protenas estruturais so transportadas do citoplasma para o ncleo, onde interagem entre si e

    com o genoma e so integradas na estrutura do capsdeo que envolve o cido nuclico. Os vrus envelopados completam a maturao atravs do brotamento na membrana nuclear

    (iridovrus) ou da membrana plasmtica.

    Replicao dos vrus DNA de cadeia dupla Esses incluem as seguintes famlias de vrus animais: Asfaviridae, Poxviridae, Iridoviridae, Herpesviridae, Polyomaviridae, Papillomaviridae e Adenoviridae (Fig. 3.1).

    Os genomas variam entre 5 - 8 kb (Polyomaviridae) e mais de 300 kb (Poxviridae e Iridoviridae). Em geral, a replicao do genoma ocorre no ncleo, por enzimas do hospedeiro (para pequenos vrus

    como os poliomavrus e papilomavrus) ou por replicases codificadas pelo vrus (adenovrus, herpesvrus). A replicao dos poxvrus e alguns iridovrus ocorre no citoplasma, resultando na formao de corpsculos de incluso que contm as enzimas virais necessrias para a replicao, como as polimerases de DNA dependentes de DNA.

    O DNA de cadeia dupla pode apresentar-se circular, linear, ou linear com as extremidades ligadas. Os genomas circulares pequenos so replicados em direo bidirecional, semelhante ao que ocorre

    com os plasmdios. Acredita-se que a replicao do DNA dos poliomavrus (cadeia dupla circular) seja mediada por um mecanismo giratrio que contm a endonuclease e ligase. A endonuclease clivaria uma das cadeias, permitindo a replicao de um pequeno segmento. Esse "corte" seria ento reparado (ligado) pela ligase.

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    Figura 3-1. Esquema geral de replicao dos vrus DNA de cadeia dupla.

    Replicao dos vrus DNA de cadeia simples Inclui as famlias Circoviridae e Parvoviridae de vrus animais

    Os genomas variam de 3 a 6 kb. O DNA circular dos circovrus parece ser replicado por um mecanismo de "rolling circle". A replicao ocorre no ncleo e envolve a sntese de uma cadeia de DNA sentido negativo (DNA - )

    para servir de molde para a sntese da cpia genmica (DNA +) dos vrions. Esse processo envolve a produo transiente de um DNA de cadeia dupla, denominado de forma replicativa.

    A penetrao do DNA de cadeia simples no ncleo estimula o seu "reparo" por enzimas celulares, originando a forma replicativa (cadeia dupla). No caso dos genomas circulares, a forma replicativa associa-se com histonas celulares e outras protenas nucleares e passa a ser comportar como um cromossoma do hospedeiro. Formas lineares possuem mecanismos derivados que permitem o genoma ser replicado sem perda de DNA a cada ciclo de replicao.

    Os genomas DNA de cadeia simples podem ser lineares de um nico componente (Parvoviridae) ou circulares de um nico componente (Circoviridae).

    (Fig. 3.2).

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    Figura 3-2. Esquema geral de replicao dos vrus DNA de cadeia simples.

    Vrus DNA de cadeia dupla com transcrio reversa Inclui a famlia Hepadnaviridae O genoma constitudo de uma molcula circular (no-covalente) de DNA parcialmente cadeia

    dupla, com 3.2kb. Aps a penetrao e desnudamento parcial, o DNA genmico penetra no ncleo e a cadeia

    incompleta completada pela DNA polimerase viral e/ou enzimas celulares. Uma vez completada, uma enzima ligase realiza a ligao das extremidades.

    No ncleo, o genoma comporta-se como um minicromossoma, conjugando-se com histonas celulares. No entanto, as DNA polimerases celulares no replicam o genoma viral.

    O genoma ento transcrito em sua integridade, originando um RNAm com a extenso total do genoma, denominado de pgRNA (RNA pr-genmico), que maior do que o molde DNA do qual foi transcrito, devido adio de uma cauda poli-A produzida. Esse intermedirio RNA que serve de molde para o DNA do vrion. RNAs mensageiros menores so tambm produzidos, dando origem polimerase viral e protenas do capsdeo. A montagem parcial dos capsdeos prossegue.

    Algumas cpias do pgRNA so encapsidadas nos vrions recm-formados, onde servem de molde para a polimerase viral sintetizar o cDNA (transcrio reversa). Aps a sntese da primeira cadeia de

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    DNA complementar (cDNA), a polimerase degrada o pgRNA que serviu de molde e sintetiza a cadeia complementar de DNA. Os vrions que so liberados das clulas por brotamento contm um genoma DNA de cadeia dupla.

    Replicao dos vrus RNA A replicao da maioria dos vrus RNA ocorre estritamente no citoplasma das clulas e

    independente da maquinaria nuclear. Excees so os ortomixovrus que requerem fatores da transcrio celular e os retrovrus que replicam via um intermedirio DNA.

    A ligao (adsoro) ocorre por interaes eletrostticas entre os vrions e os receptores celulares especficos.

    Os vrus penetram na clula atravs de endocitose mediada por receptor ou atravs de fuso na membrana celular ou na vescula endoctica (vrus envelopados).

    O desnudamento ocorre no citoplasma, ou durante a passagem (translocao) atravs da membrana celular, como parece ser o caso dos picornavrus. O RNA dos reovrus, no entanto, nunca completamente desnudo, permanecendo em partculas parcialmente desmontadas durante a transcrio e replicao.

    O genoma de alguns vrus RNA constitudo de uma nica molcula de RNA (no-segmentados); em outros constituim-se de mais de um segmento (segmentado).

    O RNA de alguns vrus animais possui funo de RNA mensageiro (sentido +) e pode ser diretamente traduzido, enquanto o genoma de outros sentido negativo (anti-sense) e deve ser inicialmente transcrito em RNAs de sentido + por polimerases de RNA dependentes de RNA virais (transcriptases).

    Os retrovrus possuem uma enzima transcriptase reversa (polimerase de DNA dependente de RNA), o que permite a formao de uma molcula de DNA cadeia dupla intermediria (provrus DNA), que incorporada no genoma da clula hospedeira e subsequentemente transcrita em RNAs mensageiros por polimerases de RNA dependentes de DNA do hospedeiro.

    Em geral, a replicao do RNA semi-conservativa e segue-se pela formao de um intermedirio replicativo (R1). O R1 consiste do RNA parental que serve de molde para a transcrio de vrias cadeias de RNA, que eventualmente se destacam do molde e servem de molde para a sntese de RNA viral.

    A replicao do RNA de cadeia dupla dos reovrus conservativa e assimtrica; apenas uma cadeia replicada, ao contrrio do DNA de cadeia dupla. O processo de replicao exige polimerases de RNA dependentes de RNA (replicases) que so codificadas pelo vrus.

    A maturao ocorre no citoplasma da clula, com o RNA viral se associando com as protenas do capsdeo e formando o nucleocapsdeo. Os vrus envelopados completam a maturao pelo brotamento na membrana do retculo endoplasmtico, aparelho de Golgi ou membrana plasmtica.

    Vrus RNA de cadeia dupla Inclui as seguintes famlias de vrus: Reoviridae e Birnaviridae. Os genomas desses vrus varia entre 4 a 20 - 27 kb em extenso. A adsoro ocorre via endocitose mediada por receptor. O vrion parcialmente desnudo e o ncleo

    da partcula permanece na vescula endoctica. A replicao atravs de mecanismo conservativo; o RNA de cadeia dupla serve de molde para a

    produo de RNA mensageiro por uma enzima polimerase de RNA dependente de RNA. Grande parte do restante da replicao ainda pouco conhecida.

    A replicao no envolve a formao de intermedirios R1. No ocorre a formao de RNA de cadeia dupla no citoplasma da clula infectada hospedeira.

    Todos possuem genomas lineares, segmentados. Cada segmento corresponde a um RNA mensageiro monocistrnico.

    Todos os genomas so lineares, mas podem ter dois segmentos (Birnaviridae) ou vrios segmentos (os reovrus possuem 10 a 12).

    (Fig. 3.3).

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    Figura 3-3. Esquema geral de replicao dos vrus RNA de cadeia dupla.

    Vrus RNA de cadeia simples, polaridade positiva Incluem as seguintes famlias de vrus animais: Caliciviridae, Picornaviridae, Astroviridae,

    Nodaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae, Togaviridae e Arteriviridae. O tamanho do genoma varia entre menos de 5 at mais de 20 - 30 kb A penetrao via endocitose mediada por receptor. Ento, o vrion desnudo e o RNA cadeia

    simples liberado no citoplasma. Os genomas possuem sentido de mensageiro e so totalmente ou parcialmente traduzidos em

    protenas na primeira etapa da replicao viral. Os picornavrus e flavivrus possuem um genoma RNA de polaridade positiva como genoma, que se

    comporta como um mensageiro policistrnico. O genoma diretamente traduzido em uma poliprotena extensa, que processada co- e ps-traduo em vrias protenas virais por proteases do hospedeiro e virais.

    Os coronavrus apresentam um padro complexo de transcrio, envolvendo vrias etapas de traduo para completar o ciclo replicativo.

    Possveis formas de genomas lineares so: nico-segmento com vrias ORFs (togavrus e calicivrus); nico segmento com uma nica ORF (picornavrus); dois segmentos com nica ORF (nodavrus).

    (Fig. 3.4).

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    Figura 3-4. Esquema de replicao dos vrus RNA de cadeia positiva.

    Vrus RNA de cadeia simples, sentido negativo Inclui as seguintes famlias de vrus animais: Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae, Paramyxoviridae,

    Bornaviridae, Filoviridae, Deltavrus, Arenaviridae, Bunyaviridae. Os genomas variam entre 10 a 14 kb e 11 a 20 kb de extenso. Como os genomas so de sentido

    negativo, no so traduzidos diretamente. Por isso, esses vrus devem trazer a suas polimerases/replicases nos vrions para realizar a transcrio/replicao do genoma.

    Os ortomixovrus possuem genomas segmentados. O primeiro passo na replicao a transcrio dos RNA de sentido negativo pela polimerase de RNA dependente de RNA viral.

    Os rabdovrus possuem genomas no-segmentados. A replicao tambm requer a transcrio pela polimerase de RNA dependente de RNA viral.

    No caso dos vrus ambissense, a transcriptase codificada pela regio de; polaridade positiva que eventualmente mediar a transcrio das regies de polaridade negativa.

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    Possveis arranjamentos genmicos incluem: segmento nico com ORFs mltiplas (filovrus, paramixovrus, rabdovrus), dois segmentos ambissense (arenavrus), trs segmentos polaridade negativa ou ambissense (buniavrus) e seis a oito segmentos (ortmomixovrus).

    Figura 3-5. Esquema de replicao dos vrus RNA de cadeia negativa.

    Vrus RNA de cadeia simples, polaridade positiva, com transcrio reversa Inclui os vrus de vertebrados da famlia Retroviridae Este genoma viral formado por cpias diplides de uma molcula de RNA de cadeia simples

    mantidas juntas por protenas. Possui cap na extremidade 5 e possui poli-A na extremidade 3 possui quatro regies codificantes caractersticas (gag-pro-pol-env). Essas regies so: gag (antgenos grupo-especfico: genes da protenas da matriz, nucleoprotena, capsdeo); pro (gene da protease); pol (genes da transcriptase reversa e RNAse H); env (genes do envelope, que ligam nos receptores).

    A converso do RNA em DNA de cadeia simples mediada pela enzima viral transcriptase reversa. O DNA cadeia dupla resultante chamado de provrus, finalmente integrado aos cromossomas do hospedeiro pela enzima viral integrase.

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    Uma vez integrado no genoma do hospedeiro, o DNA viral (ou provrus) permanece latente at ser ativado em produo ativa de vrions. O provrus ento transcrito em RNAs mensageiros pela RNAs polimerase II celular.

    Gentica viral A seleo natural atuando nos genomas virais durante ao longo dos anos tem resultado em grande diversidade gentica para alguns vrus. Os genomas virais so as chaves para se entender como os vrus interagem com as clulas que eles infectam. O rpido conhecimento crescente da gentica viral tem levado a muitas aplicaes e tcnicas muito teis. Algumas importantes reas de interesse so discutidas a seguir.

    Mutao Mutao uma alterao na seqncia do genoma de um organismo. O organismo possui a mutao denominado de mutante. A alterao baseia-se na comparao com o vrus de campo (vrus de referncia). Dessa informao, cepas (vrus de campo de um mesmo vrus), tipos (sorolgicos ou biolgicos) e variantes (fenotipicamente diferentes do vrus de campo por razes genticas desconhecidas) podem ser identificados. Mutaes so eventos neutros que podem ser atuados por seleo natural. Se a mutao aumenta a sobrevivncia (transmisso e replicao) do organismo, ela possui uma vantagem seletiva. Se a mutao prejudicial a multiplicao e sobrevivncia, o organismo ser eventualmente eliminado da populao. Se a mutao no altera a sobrevivncia do organismo sobreviver ou o seu fentipo, ento a mutao pode passar despercebida. Mutaes podem ocorrer por dois mecanismos diferentes, mutaes espontneas ou mutaes induzida.

    Mutaes espontneas so endgenas, sendo resultado de erros das polimerases de DNA e RNA ao incorporar formas tautomricas naturais dos nucleotdeos. Os vrus DNA so tipicamente mais geneticamente estveis do que os vrus RNA; a taxa de mutao de 10-8 a 10-11 por nucleotdeo incorporado. Isso se deve, em parte, que as polimerases de DNA frequentemente possuem alguma habilidade de correo de erros. Os vrus RNA so consideravelmente menos geneticamente estveis, com taxas de mutao espontnea entre 10-3 a 10-4 por nucleotdeo incorporado. As polimerases de RNA tipicamente no possuem capacidade de correo de erros. Apesar disso, alguns vrus RNA so relativamente estveis geneticamente (poliovrus). Acredita-se que esses vrus possuem taxas de mutao to altas como os outros vrus RNA, mas so to precisamente adaptados para a replicao e transmisso que pequenos erros resultam em sua eliminao.

    Mutaes induzidas so exgenas, o resultado da exposio a agentes mutagnicos (qumicos ou radiao) que aumentam significativamente a taxa de mutao daquele organismo. Os mutagnicos qumicos agem ou diretamente nas bases ou indiretamente provocando mal-pareamento de bases. A radiao ultravioleta pode provoca a formao de dmeros de pirimidina, radiao ionizante pode danificar o DNA diretamente pela quebra de ligaes qumicas ou indiretamente por formar radicais livres que, por sua vez, danificam o DNA.

    Existe uma variedade de fentipos que so produzidos como resultado de mutaes. Alguns dos mais comuns so: Mutao de espectro de hospedeiro Mutaes que permitem a alteraro de hospedeiros de um determinado vrus do original associado com o vrus de campo. Esse tipo de alterao acredita-se tenha ocorrido com o parvovrus felino, que extendeu seu espectro de hospedeiros e tornou-se capaz de infectar ces.

    Mutaes letais condicionais Inclui uma srie de mutaes que replicam sob algumas condies, afora estas o vrus de campo capaz de replicao, mas o condicional no. Exemplos de mutantes condicionais letais so os mutantes temperatura-sensveis (TS) e mutantes adaptados ao frio. Mutantes temperatura sensveis tm sido utilizados na produo de vacinas e mutantes adaptados ao frio tm sido usados para anlise dos ciclos replicativos virais.

    Mutantes de tamanho/morfologia de placa Como resultado de mutaes, esses vrus podem produzir placas que diferem daquelas do vrus de campo. Essa informao algumas vezes se correlaciona com a infectividade de uma determinada cepa de vrus.

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    Mutaes nonsense (mbar) Refere-se a mutaes em ponto que resultam na formao de um cdon stop de traduo na posio em que um aminocido incorporado na protena do vrus de campo. Como resultado, a protena truncada e geralmente afuncional. A mutao mais comum para o cdon UAG, chamado de mbar.

    Mutaes de deleo So resultado da perda de nucleotdeos em algum local do genoma, variando de apenas uma simples base at sees inteiras do genoma. Essas podem ocorrer naturalmente ou ser produzidas em laboratrio, e so usadas no desenvolvimento de vatores virais ou para atenuar um vrus para vacinas.

    Shift e drift antignicos Shift antignico (sem termo equivalente em portugus) refere-se troca de um antgeno associado com um patgeno viral devido a aquisio de um gene novo inteiro ou alterao de um gene pr-existente. Tipicamente, shift antignico observado naqueles vrus que possuem genomas segmentados, como os ortomixovrus, buniavrus e arenavrus. A coinfeco de uma clula com dois isolados numa mesma clula pode resultar no empacotamento de genomas misturados, contendo alguns segmentos de um vrus e outros do outro vrus. Drift antignico refere-se o resultado da acumulao de mutaes em ponto (substituies simples de bases) e tem sido identificada como o mecanismo associado com a variao antignica observada nos vrus da influenza e pode ser o mecanismo responsvel pela variabilidade observada nos rinovrus.

    Interaes entre dois vrus Infeces com dois ou mais vrus diferentes sabidamente podem ocorrer na natureza como tambm em cultivo. Essas so chamadas infeces mistas podem resultar em novas combinaoes virais e originar novas variantes dos vrus. A seguir so descritas algumas das interaes que podem ocorrer em infeces mistas:

    Complementao A complementao pode ocorrer durante uma infeco mista em que um dos vrus deficiente em um dos seus produtos gnicos. Sem essa protena, o vrus seria incapaz de ser transmitido e replicar e seria, portanto uma partcula defectiva. Numa infeco mista, se o segundo vrus envolvido sintetiza o produto (complementa o defeito), a partcula defectiva capaz de completar o processo de transmisso e replicao. Na natureza, complementao ocorre com o viruside humano da hepatite D. O viruside defectivo em um antgeno de superfcie que provido pelo vrus da hepatite B em infeces mistas.

    Recombinao Recombinao gentica a troca de um segmento de material gentico entre dois cromossomas virais em locais onde existe grande homologia. Como resultado, a prognie diferente dos dois vrus parentais. A recombinao freqente em vrus DNA e nos vrus RNA que possuem uma fase de DNA (retrovrus). Atualmente, trs mecanismos de recombinao j foram identificados:

    Recombinao intramolecular Recombinao que mediada por enzimas celulares entre duas regies de uma nica molcula de DNA de cadeia simples, resultando numa ala da regio intermediria, liberando uma molcula de DNA cadeia dupla menor e uma molcula separada de DNA de cadeia dupla. O reverso dessa reao tambm pode ocorrer, resultando na integrao de uma molcula de DNA cadeia dupla em uma outra molcula de DNA cadeia dupla. Esse tipo de recombinao ocorre tipicamente em vrus DNA no-segmentados.

    Recombinao por escolha-de-cpia Recombinao gentica em que a nova molcula de cido nuclico surge pela replicao de determinadas partes de cada molcula parental e pela alternncia entre as duas (maternal e parental). Esse mecanismo pouco conhecido e ocorre em vrus RNA no-segmentados.

    Ressortimento Ocorre em infeces mistas com variantes virais que possuam genomas segmentados infectando a mesma clula. A prognie viral pode conter alguns segmentos de um parente e outros do outro parente. Esse

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    um processo efetivo que ocorre em ortomixovrus, reovrus, arenavrus e buniavrus. Esse mecanismo no bem entendido. O ressortimento tem sido implicado no aparecimento de cepas novas altamente virulentas do vrus da influenza durante o sculo 20.

    Reativao gentica um caso especial de recombinao/ressortimento que ocorre em infeces mistas quando um ou os dois vrus so no-infecciosos. A prognie resultante de recombinao ou ressortimento pode ser agora infecciosa e contm marcadores dos dois parentais. Se apenas um dos parentais era defectivo, o processo chamado de reativao cruzada ou resgate de marcador. Se os dois vrus eram defectivos, o processo chamado de reativao mltipla.

    Mistura fenotpica Mistura fenotpica um exemplo de interao no gentica entre dois vrus. Como resultado de uma infeco mista, a prognie individual possui protenas estruturais (envelope, capsdeo) de um ou de ambos os parentais. O genoma de um dos vrus parentais pode ser encapsidado em um dos trs tipos de capsdeo (envelopes), originando seis tipos de prognie. Portanto, o fentipo e o gentipo de muitos desses vrions prognie no se correspondem.

    Aplicaes da gentica viral: terapia gentica e vacinas recombinantes Possivelmente as duas mais intrigantes aplicaes do conhecimento adquirido sobre replicao e gentica viral so a terapia gentica e o desenvolvimento de vacinas recombinantes. Essas tcnicas so altamente promissoras para o desenvolvimento de novas estratgias para doenas genticas e conferir proteo contra doenas humanas e animais.

    Terapia gentica A terapia gentica baseada no uso de vrus sem propriedades patognica, mas retendo a sua habilidade de seletivamente interagir com e transmitir seus genes (mais outros genes geneticamente manipulados) a clulas e tecidos especficos do hospedeiro. Os retrovrus so excelentes meios para a entrega de genes para clulas-alvo do hospedeiro. A forma DNA dupla cadeia de seu genoma estvel e integra-se facilmente ao genoma do hospedeiro. Os vrus so manipulados geneticamente de modo que, uma vez o provrus seja integrado ao genoma, ele no seja capaz de replicar. Freqentemente isso significa o uso de vrus auxiliares para facilitar a entrada inicial do vrus manipulado nas clulas, atravs de complementao. Uma limitao desse mtodo de terapia gentica a que em alguns casos o gene em questo necessita estar presente em todas as clulas do hospedeiro e no somente em um grupo seleto de clulas e tecidos. Os retrovrus tm sido utilizados em terapia gentica para a incorporao do gene da deaminase de adenina (ADA) nas clulas do sistema imune de pacientes com a sndrome de imuodeficincia ADA. Alm dos retrovrus, alguns outros vrus atualmente sendo pesquisados para uso potencial como vetores em terapia gentica so os adenovrus, vrus adeno-associados (parvovrus) e herpesvrus.

    Vacinas recombinantes Os trs tipos de vacinas preparadas com tcnicas de manipulao gentica so discutidos no captulo 6. Algumas dessas vacinas j esto em uso para prevenir doenas vricas humanas e animais.

    Glossrio Ambissense: Refere-se a um genomas RNA que contm seqncias informativas que so ambos sentido positivo (pode ser usado diretamente como mensageiro) e sentido negativo (deve ser transcrito para produzir RNA mensageiro). Replicao conservativa: Replicao de DNA e RNA de cadeias duplas de maneira que as cadeias originais no se tornam parte de cadeia recm-formada. Vescula endoctica: Vescula formada no processo de endocitose, o engolfamento do vrus, que pode ser mediada por receptores de superfcie ou por interaes da membrana celular. Membrana do Golgi: Membranas associadas com o aparelho de Golgi nas clulas eucariotas. O aparelho de Golgi recebe lipdios e protenas recm-sintetizados do retculo endoplasmtico, e modifica - os quimicamente e os envia aos locais apropriados da clula.

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    Corpsculos de incluso: Esses representam "fbricas" de vrus nas quais os cidos nuclicos ou protenas virais esto sendo sintetizados. Ligase: Enzima do hospedeiro que produz ligaes covalentes nos cidos nuclicos associadas com quebras na cadeia backbone de acar-fosfato. Monocistrnico: Contm informao para um s gene ou produto gnico. No-segmentados: Genoma contendo apenas um segmento. Genomas multi-componentes: Genomas que possuem mais de uma molcula de cido nuclico como genoma. Mutgenos: Agentes fsicos ou qumicos que aumentam a taxa de mutaes no DNA de um organismo. DNA de polaridade negativa: DNA cuja transcrio no origina molculas de RNAs que podem ser diretamente traduzidos como RNAs mensageiros. o molde para a criao de genomas RNA de sentido negativo. Policistrnico: Que contm informao para vrios genes ou produtos gnicos. DNA de polaridade (sentido) positiva: DNA cuja transcrio origina os genomas RNA de polaridade positiva ou que podem ser usados diretamente como mensageiros. Transcriptase reversa: Enzima viral que usa RNA como molde para produzir DNA. Replicao semi-conservativa: Replicao de RNA ou DNA de cadeia dupla na qual as cadeias originais (uma original, outra recm-sintetizada) tomam parte das recm-produzidas prognie DNA ou RNA de cadeia dupla. No-segmentados: Genomas que possuem uma nica molcula de cido nuclico como genoma. Tautmeros: Formas isomricas de compostos orgnicos e quando dois deles existem em equilbrio referido como tautomerismo. Transcriptase: Enzima viral capaz de usar uma molcula de RNA como molde para transcrio. Vrus de campo: O vrus natural, esses vrus so usados como cepas de referncia para comparao com mutantes e variantes de um vrus particular.

    Direitos reservados: este documento est disponvel em www.ivis.org. Documento nm. A3403.0205.PT

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    Defesas do hospedeiro contra vrus

    In: A Concise Review of Veterinary Virology, Carter G.R., Wise D.J. and Flores E.F. (Eds.). International Veterinary Information Service, Ithaca NY (www.ivis.org), Last updated: 3-Mar-2005; A3405.0305.PT

    D.J. Wise1, G.R. Carter2 and E. F. Flores3

    1Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia, USA. 2Department of Biology, Concord University, Athens, West Virginia, USA. 3Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil.

    Traduzido por: E. F. Flores, Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil. (20-Oct-2005).

    ndice Defesas do hospedeiro Efeitos imunolgicos das infeces virais Glossrio

    Assim como os vrus, que pela sua capacidade de infectar clulas e iniciar a replicao mediada pelo hospedeiro so capazes de causar doenas, o hospedeiro e as suas clulas possuem alguns mecanismos para prevenir, minimizar ou conter infeces virais. Este captulo discute essas defesas, desde as respostas inatas e barreiras protetoras at a resposta imunolgica especfica. O resultado da interao entre o hospedeiro e o vrus pode se refletir na caracterstica da doena. A tabela 5.1 lista os mecanismos do sistema imunolgico do hospedeiro e os aspectos do ciclo replicativo viral aos quais estes so dirigidos.

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    Defesas do hospedeiro Barreiras fsicas e qumicas As barreiras fsicas e qumicas fazem parte da resposta inata ou natural, sendo inerentes a cada hospedeiro ao nascer. Essas barreiras previnem ou limitam a infeco. Qualquer comprometimento na integridade de uma dessas barreiras permite ao vrus ter acesso s clulas do hospedeiro. Por outro lado, devido ao seu ciclo replicativo, alguns vrus so capazes de ultrapassar essas barreiras facilmente.

    Pele: A pele uma barreira eficiente contra muitas infeces, inclusive contra aquelas vricas. Isto porque a pele composta, em parte por clulas mortas, queratinizadas, que no suportam replicao viral. Para ultrapassar essa barreira, os vrus necessitam penetrar mais profundamente no epitlio atravs de cortes, queimaduras ou picadas de insetos.

    Membranas mucosas: Essas agem como barreiras fsicas, prevenindo o acesso direto s clulas do hospedeiro. Alternativamente, o muco interfere com a ligao dos vrus s clulas fornecendo receptores virais no muco. Por exemplo, os paramixovrus ligam-se em receptores cido-silico associados com as clulas do hospedeiro. A presena de glicoprotenas com resduos de cido silico no muco interfere com essa ligao.

    Epitlio ciliado: A ao combinada dos clios com o muco nos epitlios facilita o movimento fsico dos vrus apreendidos para fora do corpo, reduzindo a sua infectividade. Os seguintes fatores so associados com a penetrao nessa barreira: volume do inculo, tamanho da gotcula, corrente de ar, umidade e temperatura.

    pH cido: O pH cido do trato gastrointestinal (pH 2) rapidamente desnatura as protenas associadas com muitos vrus. No entanto, os enterovrus conseguem suportar esse pH ou usam a exposio a ele para facilitar o desnudamento e assim serem infecciosos no trato digestivo.

    Lgrimas: Estas proporcionam lavagem contnua para minimizar a quantidade de partculas vricas disponveis para infectar as clulas da conjuntiva.

    Ausncia de receptores: Isso envolve o espectro de hospedeiros ou receptores especficos de tecidos. Se o receptor necessrio para a ligao do vrus no est presente, ento a infeco no pode ocorrer.

    Respostas inespecficas As respostas inespecficas ocorrem em qualquer infeco viral. Essas respostas servem

    principalmente para limitar a disseminao do vrus a partir do stio de infeco, impedir a replicao viral e auxiliar a resposta imunolgica especfica num ataque direcionado contra o vrus. Febre: Inibe a replicao viral estimulando outros mecanismos imunolgicos e reduzindo assim a

    replicao viral. Alm disso, a temperatura alta tambm pode inativar diretamente as partculas vricas. A importncia da febre isoladamente durante a infeco viral no conhecida.

    Inflamao: Refere-se a resposta inespecfica local, caracterizada por hiperemia, edema, calor e dor. Neutrfilos e macrfagos so recrutados para a rea afetada pelas citoquinas. Esse recrutamento auxilia na limitao da infeco. A produo contnua de citoquinas e o recrutamento de clulas continuam at que o antgeno efetivamente neutralizado. O reparo tecidual ento comea a ocorrer. Em algumas situaes, a resposta inflamatria se torna crnica, levando imunopatologia induzida pelo vrus.

    Interferons (IFN): um grupo de glicoprotenas hospedeiro-especficas, que inibem a replicao viral atravs da degradao de RNAs mensageiros virais e inibio da traduo de protenas virais. Adicionalmente, os IFNs conferem resistncia anti-viral s clulas vizinhas. Existem trs tipos principais de IFNs produzidos pelo organismo: alfa, beta e gamma. Os IFNs alfa e beta so chamados interferons tipo I e esto envolvidos na resposta inata ou inespecfica. O IFN gamma est envolvido na resposta imunolgica especfica e ser abordado posteriormente. IFNs alfa e beta atuam especificamente inibindo a traduo de protenas virais, tendo pouco efeito na traduo de protenas celulares. Esse fenmeno denominado inibio seletiva. RNAs mensageiros virais so reconhecidos por seqncias nucleotdicas especficas do vrus que no so encontradas nas clulas hospedeiras. Alm disso, o IFN estimula a expresso de molculas do complexo maior de histocompatibilidade classe (MHC-I) e II (MHC-II) na superfcie das clulas do hospedeiro. Isso facilita o reconhecimento das clulas infectadas e o desencadeamento de uma resposta imunolgica especfica as clulas infectadas pelo vrus.

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    IFN alfa: Estvel a pH 2; a sua produo induzida por produtos da replicao viral (vrus RNA estimulam mais do que vrus DNA) e RNA de cadeia dupla. So tambm conhecidos como interferons de leuccitos.

    IFN beta: Estvel a pH 2; produo induzida por produtos da replicao viral (vrus RNA estimulam mais do que vrus DNA) e RNA de cadeia dupla. So tambm conhecidos como IFNs de fibroblastos.

    Clulas NK (natural killer): So clulas brancas do sangue, da linhagem linfopoitica. So tambm chamadas de terceira populao de linfcitos (T, B e NK), clulas nulas ou linfcitos grandes granulares. Alguns vrus, como partede seu ciclo replicativo, reduzem a expresso de molculas de MHC-I pela clula infectada. As clulas NK reconhecem as clulas que no expressam ou expressam menos MHC-I e as destroem por apoptose. Portanto, elas identificam e matam clulas infectadas por vrus. As clulas NK destroem clulas infectadas atravs de mecanimos semelhantes aos utilizados pelos linfcitos T citotxicos, descritos a seguir. So tambm importantes no reconhecimento e destruio de clulas tumorais.

    Fagocitose: Ao dos macrfagos e neutrfilos ao internalizar e destruir partculas virais. Os macrfagos se tornam ativados (mais eficientes para capturar e destruir) em resposta ao IFN gamma e outras citoquinas.

    Cascata do complemento: A maioria dos vrus no capaz de ativar o complemento pela via alternativa. No entanto, como a via clssica utiliza a interao anticorpo-antgeno para desencadear a cascata, esse mecanismo pode facilmente lisar partculas vricas e clulas infectadas.

    Resposta imunolgica especfica A resposta imunolgica especfica moldada e dirigida especificamente contra o respectivo patgeno. Leva vrios dias a vrias semanas para se desenvolver. Portanto, o organismo depende das respostas inespecficas para limitar a infeco at que os mecanismos especficos tenham sido produzidos. A resposta imunolgica especfica pode ser humoral (produo de anticorpos) ou mediada por clulas. Em algumas situaes, a infeco viral resulta em imunopatologia caracterstica ou induz imunossupresso.

    Resposta imunolgica humoral A resposta imune humoral envolve a produo de anticorpos especficos contra antgenos especficos virais pelos plasmcitos, que so derivados dos linfcitos B. A estimulao da produo de anticorpos o mecanismo primrio envolvido na recuperao de infeces virais, em particular das infeces vricas citolticas acompanhadas de viremia e infeces virais de clulas epiteliais superfciais. Os anticorpos produzidos podem ou no possuir atividade neutralizante anti-viral, com base na sua interao com as partculas vricas e nos seus efeitos no ciclo replicativo. Na maioria dos casos, a produo de anticorpos resultante da infeco viral. Isto imunidade ativa. Alternativamente, um hospedeiro pode receber anticorpos pr-formados de um indivduo recuperado. Isto um exemplo de imunidade passiva. Anticorpos pr-formados so administrados a indivduos que possam ter sido expostos a um determinado vrus, como o vrus da raiva. Vacinas so discutidas no captulo 6.

    Anticorpos neutralizantes: So anticorpos que interferem com a capacidade dos vrus penetrar e replicar nas clulas. Eles podem interferir com a ligao do vrus no receptor, penetrao e/ou desnudamento. Alm disso, so capazes de danificar o envelope do vrus com o auxlio do complemento (via clssica). Anticorpos neutralizantes so mais efetivos no momento da infeco ou durante a viremia.

    Anticorpos no-neutralizantes: No possuem atividade neutralizante direta, mas auxiliam a controlar/combater a infeco por outros mecanismos, como aumentando a degradao dos vrions por exemplo. Adicionalmente, podem servir de opsoninas para aumentar a eficincia de fagocitose de partculas vricas. Anticorpos antivirais que se ligam protenas virais na superfcie de clulas infectadas podem tambm desencadear a cascata do complemento e levar lise celular mediada por complemento.

    Resposta imunolgica mediada por clulas A imunidade mediada por clulas (IMC) envolve a ao dos linfcitos T citotxicos, citotoxicidade celular mediada por anticorpos (ADCC), ao das clulas NK e macrfagos ativados. A IMC representa o mecanismo de defesa mais importante em infeces no-citolticas nas quais as membranas das clulas infectadas so alteradas pelo vrus.

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    Linfcitos T citotxicos: So linfcitos T especficos que reconhecem antgenos virais associados com molculas do MHC-I na superfcie da maioria das clulas infectadas. Esses linfcitos T possuem um antgeno de superfcie chamado de CD8. A interao das clulas infectadas como os linfcitos T citotxicos resulta na liberao de perforinas pelo linfcito T, que produzem poros na membrana da clula infectada. Tambm liberadas pelos linfcitos T citotxicos so as granzimas, um grupo de protease de serina. A ao conjunta das granzimas e perforinas resulta na destruio das clulas infectadas. Alm disso, os linfcitos citotxicos ativam a protena FAS, que induz apoptose nas clulas infectadas com vrus.

    Citotoxicidade celular dependente de anticorpo (ADCC): Refere-se uma resposta imune na qual clulas infectadas por vrus so recobertas por anticorpos e tornam-se alvos para ataque das clulas do sistema imune como clulas NK, macrfagos e neutrfilos.

    Linfcitos T auxiliares: Esses linfcitos T possuem o antgeno de superfcie CD4. So capazes de reconhecer antgenos proticos associados a molculas do MHC-II, que so encontrados apenas em alguns tipos de clulas, como macrfagos, linfcitos B e clulas dendrticas. Os linfcitos T auxiliares coordenam a resposta imune especfica aos antgenos atravs da secreo de citoquinas que estimulam a produo de anticorpos pelos linfcitosB ou estimulam produo de resposta imune mediada por clulas.

    Efeitos imunolgicos da infeco viral So dos resultados das interaes entre o sistema imunolgico do hospedeiro e a replicao viral.

    Imunopatologia induzida por vrus Imunopatologia induzida por vrus o dano tecidual resultante da resposta imunolgica contra o vrus. Essa imunopatologia pode resultar de vrias interaes imunolgicas, como complexos antgeno-anticorpo e leses teciduais devidos aos linfcitos T citotxicos, anticorpos ou complemento. O tipo e localizao da imunopatologia depende da infeco viral em particular. Alguns exemplos de imunopatologia produzida por vrus so:

    Uvete anterior: Complexos antgeno-anticorpo se depositam no olho, estimulando inflamao local que resulta em uvete anterior. Alm disso, complexos imunes que permanecem na circulao se depositam nos rins, resultando em imunopatologia e glomerulonefrite. Isto freqentemente observado durante o estgio de convalescena da hepatite infecciosa canina.

    Coriomeningite linfoctica: Causada por um arenavrus de camundongos, que resulta em leses no sistema nervoso central (SNC) resultado da destruio de clulas infectadas por vrus, pelos linfcitos T citotxicos. A encefalite dos ces velhos (vrus da cinomose, um paramyxovirus) similar em sua patogenia, pois a imunopatologia resultado da resposta imunolgica mediada por clulas contra a infeco viral persistente.

    Vrus da hepatite B das marmotas e dos patos: Grande parte da leso heptica associada com essas infeces so atribudas contnua ao dos linfcitos T citotxicos dCD8+ destruindo hepatcitos infectados, e no ao direta do vrus em si.

    Imunossupresso induzida por vrus Alguns vrus, como resultado da replicao, deprimem a resposta imunolgica do hospedeiro, e assim so capazes de estabelecer a infeco. Imunossupresso induzida por vrus pode ocorrer tanto em infeces lticas como em infeces no lticas. freqentemente observada como conseqncia de infeces vricas que envolvem infeco de linfcitos, como a infeco pelo vrus da imunodeficincia humana (HIV) e vrus da imunodeficincia felina (FIV).

    Escape do sistema imune Alguns vrus pelo seu mecanismo de replicao utilizado so capazes de escapar do sistema imune do hospedeiro. Existem vrios mecanismos atravs dos quais isto pode ocorrer durante a infeco. Alguns exemplos incluem a infeco de stios imunolgicos de privilgio, variabilidade antignica dos vrions, inibio do IFN-beta, reduo da expresso de MHC-I, inibio do processamento de peptdeos e expresso de estruturas homlogas s do sistema imunolgico. Stios imunolgicos de privilgio so aqueles tecidos do corpo que no esto em contato direto com a circulao e portanto ficam separados do sistema imunolgico. Esses incluem o crebro, testculos, prstata, a retina do olho e as bolsas da bochecha dos hamsters. A produo de substncias/estruturas homlogas s do sistema imune incluem:

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    O citomegalovrus produz glicoprotenas que so anlogas dos receptores de Fc da IgG. O vrus do fibroma Shope produz um anlogo do receptor do fator de necrose tumoral (TNF). O vrus do Epstein-Barr produz um anlogo da interleucina 10 (Il-10).

    Os tpicos sobre variabilidade antignica (Captulo 3), reduo da expresso do MHC-I (Captulo 4) e inibio do interferon-beta (ver acima neste captulo) j foram abordados. A latncia (herpesvrus, retrovrus) tambm um mecanismo de escape imunolgico. Os adenovrus produzem pequenos segmentos de RNA que bloqueiam a ativao dos interferons.

    Glossrio Via alternativa do complemento: Via de ativao do complemento no qualo componente C3 clivado e o complexo C5-C9 formado sem a necessidade do C1, C2 ou C4. No requer anticorpos. Complexo antgeno-anticorpo: um complexo macromolecular formado pela interao especfica entre anticorpo e antgeno. Tambm chamado de complexos imunes. Via clssica do complemento: Srie de reaes enzimticas-substrato de ativao sequencial desencadeada por complexos antgeno-anticorpo e envolvendo todos os componentes do complemento. Citoquinas: Molculas solveis que mediam interaes entre clulas. Protena FAS: Protena transmembrana do tipo 1 da superfamlia receptor do fator de necrose tumoral (TNFR). expressa em vrios tipos de clulas incluindo aquelas da linhagem mielide. Interleukin (IL)-10: Citoquina que pode reduzir a resposta imune contra vrus pela inibio da produo de IFN-gamma. Opsonina: Substncias que liga-se a partculas, incluindo microorganismos, facilitando a sua fagocitose. Fator de necrose tumoral: Citoquina produzida por moncitos/macrfagos (TNF-alfa) e alguns linfcitos T (TNF-beta). So diretamente txicos para clulas neoplsicas e so tambm envolvidas na inflamao.

    Direiros reservados: este documento est disponvel em www.ivis.org. Documento nm. A3405.0305.PT

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    Preveno de doenas vricas, vacinas e drogas antivirais

    In: A Concise Review of Veterinary Virology, Carter G.R., Wise D.J. and Flores E.F. (Eds.). International Veterinary Information Service, Ithaca NY (www.ivis.org), Last updated: 17-Mar-2006; A3406.0306.PT.

    D.J. Wise1, G.R. Carter2 and E. F. Flores3

    1 Department of Biology, Concord University, Athens, West Virginia, USA. 2 Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia, USA. 3 Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil.

    Traduzido por: E. F. Flores, Department of Veterinary Preventive Medicine, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS Brazil. (18-Nov.-2005).

    ndice Generalidades Vacinas Imunizao passiva Imunidade de rebanho Drogas antivirais Glossrio

    Generalidades Preveno de infeces O nico mtodo seguro de evitar a infeco viral evitar a exposio. Na prtica, isso pode ser obtido permitindo a convivncia apenas de animais sem evidncia de exposies prvias. Esse contato restrito referido como "rebanho fechado". Para manter efetivamente esse status fechado, todos os novos animais anexados ao rebanho e animais que vo a exposies-feiras devem ser isolados dos demais por pelo menos 2 a 3 semanas. Durante esse perodo, estes animais so monitorados para sinais clnicos e testados sorologicamente para evidncia da infeco. Prevenir a infeco atrav s da restrio de contato um mtodo efetivo em reas onde certos agentes, so relativamente raros, mas impraticvel em reas onde esses vrus so endmicos. Nesses casos, os esforos devem ser redirecionados para prevenir-se a doena, ao invs de evitar-se a infeco.

    Controle de infeco e doena O fundamental para o controle de infeces e enfermidades virais so boas prticas manejo. Fatores de estresse desempenham importantes papis predispondo os animais infeco e na disseminao da enfermidade. Particularmente importantes so os estresses associados a subnutrio, superpopulao e alojamento em condies sem ventilao. As prticas de manejo devem incluir medidas preventivas para proteger os fetos e recm-nascidos. Alguns vrus que produzem infeces subclnicas ou leves em animais adultos podem causar abortos ou doena grave em neonatos (exemplo: parvovrus em sunos). Ento, esforos devem ser feitos para restringir o contato de fmeas prenhes e recm nascidos com outros animais. tambm muito importante se assegurar que os recm-nascidos recebem colostro, que contm anticorpos que conferiro proteo durante as primeiras semanas de vida. Outro aspecto de bom manejo a necessidade de minimizar o contato entre diferentes espcies de animais, pois alguns vrus causam infeces inaparentes em algumas espcies e doena grave em outras. Um exemplo o vrus da pseudo-raiva, que causa infeces subclnicas em sunos adultos, mas freqentemente fatal para leites, ovinos, ces e gatos. Limpeza e desinfeco rigorosos, uso de aventais limpos e pedilvios, so essenciais para evitar a disseminao de vrus atravs de fmites (Tabela 6.1). Esses itens do manejo devem ser praticados sempre, mas especialmente durante surtos da doena. Quando um surto ocorre, todos os animais devem ser submetidos a quarentena (isolados e observados) e, se indicado, tratados sintomaticamente. Por exemplo:

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    Receber a necessria fluidoterapia de suporte, como reposio de lquidos, em casos de diarria severa.

    Soluo aquosa de hipoclorito de sdio efetiva na desinfeco. Ver tabela 6.1 para outros desinfetantes.

    Tratamento com antibiticos pode ser recomendada para prevenir contaminaes bacterianas secundrias.

    Vacinas Em algumas situaes a ocorrncia de doena pode ser prevenida atravs de vacinao. Embora a vacinao no necessariamente previna a infeco, a sensibilizao prvia do sistema imunolgico permite uma resposta rpida e eliminao do vrus, antes que a doena ocorra; ou fazendo com que a doena seja leve e de curta durao. De fato, a vacinao o mtodo mais efetivo e com melhor relao custo-benefcio em sade animal. Existem dois tipos principais de vacinas virais de uso veterinrio: que so amplamente utilizada na prtica veterinria as produzidas com o vrus morto (inativado); e aquelas produzidas com o vrus vivo modificado (atenuado).

    Vacinas virais mortas: consistem do vrus, geralmente cultivado em cultivo celular ou em ovos embrionados e posteriormente inativado quimicamente, principalmente por formalina ou beta-propiolactona. Essas vacinas geralmente contm adjuvantes para torn-las mais imunognicas. Vacinas inativadas normalmente requerem mais de uma dose para induzir imunidade e revacinaes peridicas para manter imunidade adequada. As vacinas inativadas geralmente induzem imunidade que menos protetiva e de durao mais curta que aquela induzida pelas vacinas vivas modificadas. Vantagens das vacinas inativadas: no revertem virulncia e so seguras para uso em fmeas prenhes e em animais imunodeprimidos. Vacinas vivas modificadas: Consistem de vrus tornados menos virulentos por algum mtodo. Isso geralmente obtido atravs de mltiplas passagens em cultivos celulares, ovos embrionados ou animais de

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    laboratrio. Os vrus tambm podem ser atenuados pela deleo de genes especficos responsveis pela virulncia. A manipulao gentica de vrus foi utilizada para produzir uma vacina atenuada contra a pseudo-raiva. Vacinas atenuadas geralmente conferem longa imunidade, pois a vacinao mimetiza a infeco natural. Uma vacina adequadamente atenuada no deve causar doena nos animais vacinados; mas potencialmente pode causar doena em indivduos imunocomprometidos ou em fetos. Algumas vacinas vivas modificadas podem ser administradas pelas vias oral, nasal ou genital (prepucial, vaginal) onde iro induzir resposta humoral secretria local (IgA). A principal desvantagem das vacinas atenuadas a possibilidade de causarem sinais clnicos suaves, infeces fetais letais e o risco do vrus atenuado reverter virulncia. O vrus vacinal atenuado pode ser transmitido a animais em contato.

    Vrios novos mtodos tm sido explorados no esforo de produzir vacinas mais seguras e eficientes. Alguns desses mtodos so descritos a seguir: Vacinas de subunidade: um tipo de vacina inativada que contm pores (protenas, fragmentos) do vrus, necessrios para induzir imunidade. Peptdeos sintticos: So produzidas atravs de sntese qumica de pequenos segmentos (peptdeos) de protenas virais e utilizadas como vacinas de subunidade mais refinadas. Vacinas recombinantes. Existem trs tipos principais: Protenas recombinantes: O gene do antgeno viral de interesse clonado e o cDNA introduzido no genoma de bactrias ou leveduras atravs de um plasmdio, que produzem a protena em grandes quantidades. Esse antgeno ento utilizado como vacina. Vetores virais: O gene (ou genes) de um vrus grande (geralmente um poxvrus, adenovrus, herpesvrus) deletado e substitudo por um gene (genes) que codificam o antgeno desejado; o ltimo introduzido no animal e expresso nas clulas infectadas. O vrus que carrega o gene do antgeno desejado chamado de vetor. Vacinas com delees de genes: Um vrus virulento tornado menos virulento pela deleo de genes ou pela substituio de regies-chave nos genes com outro material gentico. Vrias vacinas recombinantes esto sendo usadas, incluindo a protena do vrus da hepatite B expressa em levedura; protena do vrus da raiva expressa no vrus vaccnia; protenas F e HA vrus da cinomose inseridos no genoma do poxvrus do canrio.

    Vacinas anti-idiotpicas: Vacinas anti-idiotpicas so produzidas em duas etapas. Inicialmente, o antgeno introduzido num organismo para induzir a resposta imunolgica. Esses anticorpos so ento utilizados para imunizar um segundo animal, contra o qual produz resposta imune. Alguns desses anticorpos possuem as caractersticas do antgeno original. Esses anticorpos so chamados de anti-idiotipcos. At o presente, vacinas anti-idiotpicas tm sido apenas testadas experimentalmente.

    Vacinas de DNA: Nesta estratgia, o gene viral (ou genes virais) do antgeno protico introduzido no indivduo por um plasmdeo, estimulando uma resposta especifica e protetora de anticorpos. At o presente esse tipo de vacina tem sido utilizado experimentalmente. Em esforos para se obter uma vacina efetiva para prevenir uma pandemia potencial de influenza, a estratgia de vacina de DNA est sendo investigada. A sua eficcia em induzir uma resposta imunolgica apropriada em humanos deve ainda ser estabelecida. No entanto, uma vacina de DNA j foi licenciada nos Estados Unidos para a preveno da infeco pelo vrus do Nilo Ocidental em eqinos.

    Vacinas com marcadores antignicos: Essas vacinas nicas so defectivas em uma protena ou possuem uma protena a mais do que no est presente no vrus original. Dessa forma, a protena a menos ou a mais pode servir de marcador para o vrus vacinal. Isto permite para os testes diagnsticos a diferenciao sorolgica entre animais vacinados e animais infectados. Os testes sorolgicos diagnsticos detectam anticorpos contra o vrus de campo, mas no contra o vrus vacinal alterado. Os mtodos utilizados para criar vacinas de marcadores so a deleo de genes (falta de um peptdeo) ou a produo de vacinas de subunidade (peptdeo novo). Vacinas diferenciais esto comercialmente disponveis para o vrus da pseudo-raiva (gene deletado) e herpesvrus bovino tipo 1 (gene deletado) e outras esto atualmente sendo produzidas ou em testes para outras doenas.

    Vacinao in ovo

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    Esse tipo de vacinao utilizado para a preveno da doena de Marek. Ovos embrionados so inoculados com o uso de um aparelho automtico aos 18 dias de incubao. Esse procedimento, que seguro e eficaz, tambm utilizado para vacinar contra a bronquite infecciosa e bursite infeciosa. Em geral, vacinas eficazes so disponveis para os vrus que possuem um ou poucos tipos antignicos e que podem ser obtidos em grande quantidade para a produo de vacinas. Curiosamente, devido grande variabilidade antignica do vrus que a composio da vacina contra a influenza humana necessita ser regularmente (anualmente) alterada, de acordo com as cepas circulantes.

    Imunizao passiva Imunizao passiva refere-se transferncia de anticorpos para um animal no imune. As imunoglobulinas presentes no soro imune contm anticorpos neutralizantes que previnem a ligao do vrus s clulas susceptveis. Imunidade passiva natural inclui o recebimento de anticorpos maternos via placenta (IgG), colostro (IgG), ou mnio da gema do ovo (IgY). O recebimento de quantidades insuficientes de anticorpos maternos pode resultar em morbilidade e mortalidade altas por vrias doenas vricas de animais jovens. Na prtica clnica, as imunoglobulinas so geralmente administradas antes da exposio ou durante o perodo de incubao para alterar o curso da infeco. Anti-soro (produzido em animais doadores) protege por um perodo curto de tempo e possui uso limitado na preveno de doenas vricas. Anti-soro tem sido utilizado para prevenir a cinomose canina, panleucopenia felina e doena do Nilo Ocidental em eqinos. Em algumas criaes de eqinos e bovinos, armazenagem de colostro e posterior administrao a neonatos utilizado para aumentar a sua imunidade.

    Imunidade de rebanho Esse fenmeno ocorre quando uma proporo suficientemente grande de uma populao ("rebanho") foi imunizada e portanto imune a um determinado vrus. Um indivduo que eventualmente no esteja imune contra o agente fica protegido, pois o restante do rebanho incapaz de transmiti