Virologia Medica II parte

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1 Virus del Vaiolo Virus Ebola Virologia Medica II parte HIV Virus dell influenza

2 Effetto della replicazione virale sulla cellula ospite Durante il loro ciclo infettivo e la loro permanenza nella cellula ospite i virus possono provocare una vasta gamma di alterazioni nella cellula. Si tratta di alterazioni che vanno da modificazioni antigeniche e funzionali che sono compatibili con la sopravvivenza della cellula, fino a lesioni strutturali e funzionali che hanno notevoli ripercussioni sulla singola cellula e sull ospite umano. I maggiori effetti dei virus sulla cellula ospite possono essere classificati in: Alterazioni Morfologiche; Alterazioni nella Sintesi delle Macromolecole Cellulari; Alterazioni degli Antigeni di Superficie; Alterazioni del Controllo e della Proliferazione Cellulare.

3 Alterazioni Morfologiche: Effetto Citopatico L insieme dei cambiamenti morfologici che si verificano in una cellula in seguito all infezione di un virus è definito: effetto citopatico. L effetto citopatico più comune è l ingrossamento e arrotondamento delle cellule (ballooning) che appaiono molto più rifrangenti se osservate al microscopio ottico. Possono verificarsi diversi cambiamenti morfologici che includono: perdita della forma, ingrossamento, formazione di inclusioni cellulari e/o citoplasmatiche, aspetti necrotici e degenerativi Tale effetto può manifestarsi sia in infezioni in vivo che in infezioni in vitro; Tuttavia i meccanismi che lo causano non sono ancora bene noti; Si verifica indistintamente in cellule infettate sia da virus in grado di alterare la sintesi di macromolecole che in virus incapaci di alterare la sintesi proteica.

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5 Effetto Citopatico: Sinciziogeno Alcuni virus come Adenovirus, Paramixovirus e alcuni Retrovirus possono causare un particolare effetto citopatico detto sincizio: Si tratta della formazione di cellule giganti multinucleate generate dalla fusione delle membrane citoplasmatiche ad opera di glicoproteine fusogene virali inserite nella membrana citoplasmatica della cellula infetta. Si ipotizza che con tale meccanismo le cellule infette si aggreghino a cellule non infette favorendo la diffusione delle particelle virali. Sincizi in cellule infettate con paramyxovirus, hrsv Human respiratory syncytial virus

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8 Alterazioni Morfologiche: Formazione di inclusioni Alcuni virus possono formare nelle cellule infette delle inclusioni che possono localizzarsi nel citoplasma o nel nucleo, costituite da masse amorfe di proteine virali non montate o da materiale cellulare inerte che spinge alla periferia o sostituisce il materiale cellulare. Le inclusioni citoplasmatiche sono state a lungo utilizzate per la diagnosi istologica delle infezioni ad eziologia virale. I Corpi del negri, causati dal virus della rabbia nelle cellule nervose; I Corpi del Guarneri, causate dal virus del vaiolo nelle cellule epiteliali; Inclusioni nucleari da Herpes simplex, nelle cellule epiteliali.

9 Inclusioni nucleari da HSV-1 Corpi del Negri Corpi del Guarneri

10 Alterazioni nella sintesi delle macromolecole cellulari Durante il loro ciclo infettivo alcuni virus possono inibire fortemente il processo di sintesi delle macromolecole cellulari. Tale fenomeno è causato dalla dissociazione delle subunità ribosomali che risultano così libere per la sintesi delle proteine virali, causando in tal modo il blocco della sintesi proteica e del ciclo cellulare. Un caso particolarmente evidente è quello dei Picornavirus che causano un fenomeno di Shunt off: a poche ore dall inizio dell infezione causano più del 90% del blocco della sintesi di tutte le macromolecole cellulari. Altri virus come gli Herpes virus bloccano prevalentemente la sintesi del DNA cellulare, Alcuni virus bloccano simultaneamente la sintesi proteica, la sintesi del DNA ed il trasferimento citoplasmatico degli mrna. Il blocco nella sintesi delle macromolecole cellulari ha come risultato finale l incapacità della cellula di riparare le lesioni causate dal virus.

11 Alterazioni della composizione antigenica I virus dotati di envelope fuoriescono dalla cellula mediante il processo di budding-gemmazione; Durante la replicazione virale e prima dell assemblaggio dei nuovi virioni inseriscono nella membrana citoplasmatica della cellula ospite le glicoproteine virali che spiazzano le proteine di membrana cellulari. In tal modo si modifica la composizione antigenica della cellula ospite; Il sito di gemmazione diventa bersaglio della risposta immune sia umorale Il sito di gemmazione diventa bersaglio della risposta immune sia umorale che cellulare messa in atto dall organismo contro l infezione virale.

12 Alterazioni nel controllo della proliferazione cellulare Molti virus importanti nella virologia clinica interferiscono con il ciclo cellulare, E noto che uno dei più importanti processi fisiologici coinvolti nel mantenimento dell equilibrio tra moltiplicazione e morte cellulare è l Apoptosi o Morte Cellulare Programmata, Oltre al suo ruolo essenziale nel differenziamento e nell'omeostasi degli organismi multicellulari, l'apoptosi svolge una funzione importante nella risposta cellulare a differenti insulti. Fra questi, le infezioni causate dai virus, la cui replicazione e diffusione può essere efficientemente limitata dalla risposta apoptotica cellulare dell'ospite.

13 I virus hanno evoluto molteplici strategie di sopravvivenza per sfuggire all'eliminazione da parte di questa forma di resistenza non specifica. La regolazione dei segnali apoptotici viene utilizzata da una grande varietà di virus, al fine di permettere il perdurare dell'infezione virale e di aumentare l'efficienza della replicazione virale. L inibizione dell'apoptosi a proprio vantaggio, sembra essere una subdola strategia adottata da alcuni virus per trasformare un meccanismo di resistenza in un mezzo per contrastare le difese dell'ospite.

14 Alterazioni nel controllo della proliferazione cellulare

15 Numerosi studi hanno dimostrato che nelle infezioni causate da virus appartenenti alle famiglie Retroviridae, Orthomyxoviridae, Papovaviridae, Rhabdoviridae e Herpesviridae, intervengono importanti interazioni tra agenti virali e morte cellulare apoptotica. Fattore di trascrizionale che regola il ciclo cellulare e ricopre la funzione di soppressore tumorale Governa la permeabilità della membrana mitocondriale esterna ed ha attività anti-apoptotica Essenziali nella cellula per attuare l apoptosi

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17 Il guardiano del genoma p53 è un fattore di trascrizione che regola il ciclo cellulare e ricopre la funzione di soppressore tumorale: i. attiva la riparazione del DNA danneggiato; ii. porta al blocco del ciclo cellulare; iii. può dare inizio all apoptosi. Bcl-2 è il prototipo di una famiglia di geni, e delle corrispondenti proteine, che governano la permeabilità della membrana mitocondriale esterna e possono essere sia pro-apoptotiche che anti-apoptotiche. Finora sono stati identificati 25 geni appartenenti alla famiglia Bcl-2.

18 Patogenesi delle infezioni virali La Patogenesi delle infezioni virali è la risultante di una sorta di conflitto tra le capacità invasive e proliferative dell agente infettante e le difese dell ospite. Durante un infezione virale il virione rappresenta la forma inerte del virus mentre la sua attività infettiva si esplica nel momento dell interazione virus-cellula. La penetrazione del virus nella cellula genera una nuova entità La penetrazione del virus nella cellula genera una nuova entità definita: Cellula Infetta.

19 Patogenesi delle infezioni virali La Patogenesi è pertanto legata sia all attività patogena del virus stesso che alla permissività o meno dell ospite e dei suoi tessuti. Si instaura un EQUILIBRIO che deve garantire un DUPLICE risultato: 1. Assicurare la diffusione del virus 2. Garantire la sopravvivenza dell ospite Come per gli altri organismi viventi la patogenicità/virulenza, o la mancanza di essa, per ciascun virus è una proprietà genetica che può essere determinata dall evoluzione del virus stesso mediata da mutazioni del suo genoma

20 Caratteristiche patogene di un virus

21 Tappe comuni nelle infezioni virali ELIMINAZIONE o PASSAGGIO ALL AMBIENTE E AD OSPITI NON INFETTI

22 Ingresso: Modalità di trasmissione Le modalità di trasmissione di un virus dipendono: Dall organo che viene infettato, Dalla via di eliminazione del virus, Dalla stabilità delle strutture virali ad agenti chimici e fisici esterni come calore, essiccamento, irraggiamento, ph. I virus con envelope sono molto più sensibili dei virus nudi. I virus possono essere trasmessi sia per via verticale, da madre a figlio, che per via orizzontale, da soggetto infetto a soggetto sano. La trasmissione può essere sia diretta che indiretta.

23 Trasmissione verticale La trasmissione verticale di un infezione virale è molto frequente e pericolosa e può avvenire attraverso: Linea germinale (gameti), es. il DNA provirale di un retrovirus integrato in forma latente nel DNA cellulare. Passaggio transplacentare, es. il citomegalovirus ed il virus della rosolia. Via peri-natale, ovvero per il passaggio attraverso il canale del parto, es. virus che causano infezioni localizzate a cute e mucose (herpes simplex); virus presenti nel sangue o nel latte come HIV e HBV.

24 Trasmissione orizzontale diretta -trasmissione attraverso pratiche mediche (meno comune e meno frequente) come trasfusione di sangue, somministrazione di emoderivati fino al trapianto

25 Trasmissione orizzontale indiretta -trasmissione attraverso strumenti medico-chirurgici, come aghi siringhe, bisturi; oppure strumenti estetici; strumenti per tatuaggi; ago-punture Questo tipo di infezioni sono solitamente causate da virus che mantengono il loro potenziale patogeno e la loro capacità infettiva intatta anche in un ospite vettore, o che siano resistenti alle condizioni ambientali esterne.

26 Entero virus CMV HBV e HCV CMV HBV e HCV Entero virus

27 Replicazione primaria Una volta nell organismo ospite affinché si possa stabilire l infezione il virus deve entrare in contatto con cellule sensibili e permissive in modo da poterle invadere e replicare. Molti virus penetrano nell essere umano attraverso le mucose, Superano lo spessore del muco, le condizioni chimico-fisiche avverse ed eventuali sostanze inibitorie, E sono successivamente in grado di replicare nelle cellule epiteliali. Una volta avvenuta la penetrazione in prima istanza si ha replicazione alle mucose dove i virus devono resistere alla presenza di inibitori liberati dall organismo ospite come meccanismo di difesa: INTERFERONE. Tale molecola viene secreta dalle cellule infette nella matrice extracellulare e svolge un ruolo protettivo e antivirale nei confronti delle cellule non infette.

28 Virus che penetrano attraverso le mucose

29 Replicazione primaria La penetrazione dei virus per via cutanea implica la capacità del virus di attraversare la continuità di questo tessuto e di invadere e replicarsi nelle cellule della cute. Pochi virus presentano questa via di replicazione primaria, come il poxvirus del mollusco contagioso e delle verruche e occasionalmente dell HSV. Molti virus hanno una via di penetrazione parenterale, ovvero attraverso il sangue o altri liquidi biologici. Questa via di trasmissione spesso è indiretta ed è mediata da vettori artropodi ematofagi, da vettori mammiferi, da scambio di sangue o da utilizzo di emoderivati.

30 Infezione Localizzata Rallentata dalla produzione di INF-β - Diffusione tra cellule più o meno contigue. - Il virus non raggiunge in forma libera l ambiente.

31 Infezione Localizzata Nelle infezioni localizzate benché il sito di infezione rimanga ristretto gli effetti sull organismo ospite possono essere molto più generalizzati.

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33 Infezione Disseminata Durante la fase viremica secondaria le difese immunitarie non sono sempre efficaci poiché gli anticorpi non riescono a fissare i virioni che si localizzano all interno di cellule come monociti e linfociti.

34 Infezione attraverso la via nervosa Tessuto sottocutaneo Eliminazione mediante le ghiandole salivari

35 COME AVVENGONO LE INFEZIONI VIRALI DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE? Complicanza di un infezione primaria, molti virus benigni in infezione primaria risultano maligni nel SNC Riattivazione di un infezione latente Conseguenza di un infezione disseminata, alcuni virus sono asintomatici a livello sistemico e causano danni al SNC virus coxsackie ed ECHO meningi virus polio corna anteriori del midollo spinale corteccia motrice del cervello virus della rabbia corno d Ammone virus herpes simplex lobi temporali