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del tabaco o TMV), y los esféricos, simetría icosaédrica (virus del papiloma humano o HPV). Esta morfología muestra una estructura simétrica casi esférica, compuesta por veinte caras y se constituye en el modo más eficiente de ordenar las subunidades proteicas (los capsómeros) en una cubierta cerrada (la cápside), utilizando el menor número de unidades y la mayoría de los virus tienen más ácido nucleico del que puede empaquetarse en otro tipo de simetría.
Composición
El estudio de la composición química de los virus ha sido posible gracias a los adelantos tecnológicos y al empleo de diversas técnicas analíticas que han logrado purificar y concentrar los virus, sin desnaturalizar sus componentes. Estos estudios han permitido observar que los virus están compuestos por: ácido nucleico, diversas proteínas y en algunos casos por car bohidratos y lípidos.
1. Acido nucleico. Es el soporte de la info- mación genética, de la capacidad de replicación y por consiguiente de la infecciosidad. Como los virus únicamente posee un solo tipo de ácido nu cleico, ADN o ARN, pero en ningún caso los dos al mismo tiempo, los científicos los clasificaron en dos grandes grupos: 1) desoxirribovirus cuando su ácido nucleico es ADN, y 2) ríbovirus cuando su ácido nucleico es ARN.
Los ríbovirus son el único ejemplo en la naturaleza de agentes infecciosos, en los cuales el ARN es el portador de toda la información genética.
Este ácido nucleico puede estar constituido por una sola cadena de nucleótidos (ácido nu cleico monocatenario), o por una doble cadena de nucleótidos (ácido nucleico bicatenario).
El peso molecular y longitud del ácido nu cleico se relacionan con el tamaño del virus y puede presentarse como una gran molécula lineal o circular (véase figura 6.3).
2. Proteínas. Estos compuestos constituyen cuantitativamente la fracción más importante de los virus, de 50 a 90% del total de sus com ponentes, y tienen como función la protección
del genoma viral de la acción de las enzimas intracelulares de la célula hospedera como las nucleasas, por ejemplo.
3. Lípidos. Los virus no pueden producir sus propios lípidos, por consiguiente, deben obtenerlos a expensas de las células que infectan y pueden ser diversos tipos de lípidos, según la célula que estén infectando.
Los virus que presentan envoltura rica en lípidos se describen como virus cubiertos o en vueltos y son sensibles a los disolventes de grasas como el éter, cloroformo y sales biliares. Los que no la poseen son virus desnudos y son resistentes a esas sustancias (véase figura 6.4).
4. Carbohidratos. Estas sustancias también son obtenidas a expensas de las células infec tadas y se ubican en la cubierta viral en forma de glucoproteínas conformadas por diferentes monosacáridos como fructosa, mañosa, gluco- samina, galactosa. Los carbohidratos o glúcidos que se encuentran en los virus hacen parte de los azúcares que componen el ácido nucleico.
Además de las sustancias mencionadas, los virus más complejos presentan huellas de me tales y sustancias vitaminoides.
Estructura
Los virus están compuestos por:
Cápside. Es una cubierta proteica, simétrica y rígida que protege el ácido nucleico componente del genoma viral. Las cápsides están constituidas de una manera altamente simétrica, es decir, que las formas de las unidades proteicas se ordenan en forma perfectamente regular.
Capsómeros. Son subunidades proteicas que se unen para formar la cápside.
Material genético. Se encarga de la transmi sión de la información genética contenida en uno de los ácidos nucleicos, bien sea, ADN o ARN.
Nucleocápside. La conforman la cápside y el ácido nucleico. Actualmente se sabe que la membrana lipídica o envoltura no hace parte del virión.
Envoltura. Es una estructura membranosa que poseen solo algunos virus llamados cu biertos y su composición es una bicapa lipídica
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con proteínas (generalmente glucoproteínas) embebidas en ella. Los lípidos de la membra na son obtenidos de la membrana de la célula hospedadora.
Virión. Es la partícula viral infecciosa com pleta, es decir, el virión puede ser la cápside y ácido nucleico (en algunos casos como el virus de la polio o el de las verrugas humanas es idén tico a la nucleocápside). En virus más complejos como el del herpes o el de la influenza, el virión lo compone la nucleocápside (cápside y ácido nucleico) sin incluir la envoltura lipídica circun dante. En los virus bacterianos o bacteriófagos, el virión lo conforma sólo el ácido nucleico (ADN), pues la cápside no penetra al interior de la bacteria
Acción de los agentes físicos y químicos sobre los virus
A continuación se describe el efecto de los agen tes físicos y químicos sobre los virus.
Agentes físicos
Entre los agentes físicos se consideran: la tem peratura y las radiaciones.
1. Temperatura. Los virus son termolábiles y con temperaturas de 50 a 65 °C mantenidas por 30 min a una hora se inactivan la mayoría de los virus, porque se desnaturalizan las proteínas que componen la cápside. Sin embargo, hay excep ciones como el virus de la hepatitis B que debe someterse a temperaturas de 120 °C por 30 min y a 15 Ib de presión en autoclave para desinfectar objetos de metal o instrumentos que no se alteren con la acción del calor, humedad y presión. Para los equipos sensibles al calor se recomienda el óxido de etileno (óxido de etilo o etileno). Otro germicida recomendable para eliminar este virus es el glutaraldehído activado a 2%. Los virus son estables a temperaturas bajas, por ejemplo, a -75 °C, o sea, la temperatura de congelación de la nieve carbónica, pueden conservarse activos
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durante meses. A temperaturas de -196 °C, que es la temperatura de congelación del nitrógeno líquido, pueden conservarse activos durante años.
2. Radiaciones. Tanto las radiaciones no ionizantes (luz ultravioleta), como las ionizantes (los rayos X) inactivan los virus porque alteran la cadena de nucleótidos, produciendo roturas, forma ción de dímeros, entre otras alteraciones. Los virus más sensibles a las radiaciones son los que poseen ácido nucleico monocatenario, es de anotar que las dosis de radiación cambian para los diferentes virus. Las partículas irradiadas, que ya no tienen capacidad de replicación, pueden ser aún capaces de manifestar algunas funciones muy específicas en las células hospederas.
Agentes químicos
Entre los agentes químicos se consideran los disolventes lipídicos, los antibióticos. Es impor tante tener en cuenta el efecto que causa el pH sobre los virus.
1. Disolventes lipídicos. Los virus que poseen envoltura lipoprotéica se pueden inactivar fácil mente con los disolventes de grasa, como el éter, el cloroformo, los detergentes amónicos como el desoxicolato sódico y los detergentes no iónicos como Nonidet P40® y Tritón X-100®.
En cambio, los viras desnudos son resistentes a la mayoría de los desinfectantes que se emplean para bacterias y otros microorganismos. Pero son muy sensibles a agentes oxidantes como hipocloritos y compuestos yodóforos, al formol, el glutaraldehído y a los ácidos en general, prin cipalmente al ácido clorhídrico diluido.
2. Antibióticos. Estos fármacos que se utili zan exitosamente en infecciones bacterianas, no son eficaces contra los virus. Solamente existe un tipo de antibióticos que podría inactivar a los virus y son los que interferirían la síntesis de ADN y ARN porque impedirían el mecanismo de replicación viral. Pero dichos antibióticos también interfieren en el metabolismo de la célula hospedera y son altamente tóxicos para ser utilizados en los tratamientos de infecciones virales humanas. Sin embargo, se dispone de
algunos fármacos antivirales, aunque no resultan ideales, pues, todavía no han podido desarrollar se exitosamente.
3. pH. Los virus son muy sensibles a los cambios de acidez y basicidad ocurridos en el medio donde se encuentran, por esta razón, es muy importante tener en cuenta factores químicos como el pH, cuando se requiere hacer cultivos virales en el ámbito del laboratorio. Los viras son sensibles a los cambios drásticos de pH, sólo soportan límites entre 5,0 y 9,0, por debajo o por encima, respectivamente, de estos rangos los viras se inactivan.
Cultivo de los virus
Estas partículas infecciosas solo se desarrollan en el interior de células vivas. Para aislar y culti var los virus en el laboratorio se utilizan diversos procedimientos.
Animales de experimentación
Es el método más antiguo para aislar y conservar los virus. Los viras se inoculan en animales de experimentación y se produce, casi siempre, una enfermedad con lesiones características que se puede transmitir en serie. Pero por el alto costo, a la presencia de virus latentes y por dichos anima les presentar respuesta inmunitaria, los métodos de inoculación se emplean cada vez menos y quedan reducidos a la inoculación intracerebral de ratones adultos y lactantes. Sin embargo, los animales se utilizan actualmente en investiga ciones experimentales sobre virus oncógenos (productores de tumores), sobre la patogenia e inmunidad de las virosis o infecciones causadas por los virus y para la obtención de antisueros (véase figura 6.5).
Huevos embrionados
Los huevos embrionados presentan la ventaja de ser animales embriológicamente estériles, con escaso riesgo de virus latentes y sin producir respuesta inmunitaria. Los virus pueden inocu larse en huevos embrionados entre 7 y 14 días de
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incubación; haciendo un pequeño agujero en el cascarón, se alcanza la zona necesaria, según el virus que se investiga: en la cavidad alantoidea, el virus de la gripa; en la membrana corioalantoidea, el virus de la viruela; en la cavidad amniótica, o sea, directamente en las vías respiratorias del embrión, el viras de la gripa y las paperas; o en el saco vitelino, el virus del herpes (véase figura 6.6).
Actualmente los estudios en este tipo de medio de cultivo se encuentran bastante restringidos, principalmente, para el virus de la gripa.
Cultivos tisulares
Aunque los cultivos de tejidos y de células se conocen desde hace mucho tiempo, solo pudie ron utilizarse de manera sistemática cuando se descubrieron los antibióticos que permitieron evitar las contaminaciones bacterianas.
Las células pueden cultivarse a partir de fragmentos de tejidos o explantes (cultivos tisu lares) o también de células aisladas o disociadas (cultivos celulares) o de cortes de órganos que conservan su arquitectura (cultivos de órganos). En la actualidad, los cultivos celulares constitu yen el método de elección para el desarrollo de
la mayoría de los viras y se utilizan los cultivos de órganos para el aislamiento de virus de difícil desarrollo o en casos especiales.
Cultivos celulares
Cuando Enders descubrió que los virus eran ca paces de replicarse en cultivos de células aisladas o disociadas, este descubrimiento se constituyó en el método fundamental para ei cultivo de los virus. Estos cultivos pueden ser:
1. Cultivos celulares primarios. Esta técnica consiste en cultivar células aisladas proceden tes de tejidos normales. Los tejidos u órganos normales de origen animal o humano, se tratan con tripsina (enzima que rompe el cemento intracelular) y las células del tejido se separan o disgregan. Se obtienen así suspensiones de cé lulas aisladas que una vez lavadas y contadas se siembran en tubos, matraces, botellas especiales, que contengan en su interior un medio de cultivo adecuado por ejemplo el medio de Hanks.
Las células se sedimentan, se adhieren al vidrio y se multiplican alrededor de una división diaria, y forman islotes de crecimiento que se extienden progresivamente hasta que entran en contacto, momento en el cual se inhibe su crecimiento (fe-
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nómeno de inhibición por contacto), por último, se forma una monocapa en la pared del recipiente que constituye el sustrato sobre el cual se desa rrollan los virus. Este tipo de cultivos no tienen duración indefinida, por lo que deben prepararse cultivos nuevos a partir de material fresco cada vez que el estudio lo requiera.
2. Cultivos celulares secundarios. Los cul tivos primarios se mantienen vivos cambiando el medio dos o tres veces por semana. Cuando están muy desarrollados se tratan de nuevo con
tripsina; obtienen células aisladas, lo que permite iniciar un nuevo cultivo que se conoce como cultivo secundario.
3. Cultivos celulares perm anentes o de capa continua. Se obtienen utilizando células tumorales, por ejemplo, las células He La, que son células neoplásicas o cancerosas de cuello uterino. Este tipo de cultivos crece de forma indefinida y son los más utilizados en investigaciones virales, porque suministran material de estudio de forma continua.
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4. Cultivo de órganos. Recientemente para el aislamiento de algunos virus de difícil cultivo se ha utilizado el cultivo de órganos. Se realizan cortes de órganos embrionarios que, llevados a un medio adecuado, pueden mantener su estructura y función durante un corto periodo de tiempo. Se utilizan cultivos de órganos embrionarios de tráquea, intestino, entre otros. Estos cultivos también son útiles en la investigación vírica, porque permiten el crecimiento de los virus en condiciones de mayor control en el ámbito del laboratorio.
Los recipientes para realizar estos cultivos que permiten el crecimiento de los viras son tubos de ensayo, cajas de Petri y botellas cono cidas como de Roux.
Detección del desarrollo de los virus
Los viras se manifiestan cuando la estructura del tejido se deteriora a medida que el virus se mul tiplica. Este deterioro de los tejidos se denomina efecto citopático (ECP). Algunos ejemplos de efectos citopáticos son:
Cambio de forma de las células (véanse figuras 6.7 y 6.8).
Células sincitiales (véase figura 6.9). Células aglutinadas y degeneradas (véase figura 6.10).
Núcleos picnóticos (véase figura 6.11). Cuerpos de inclusión. Son estructuras espe cíficas de los virus que aparecen en la célula por causa una infección viral y poseen características
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Tabla 6.1 Clasificación de los virus según su tropismo o afinidad por diferentes tejidos Tropismo Neurotropos o neurotrópicos Dermotropos o dermotrópicos Viscerotropos o viscerotrópicos Neumotropos o neumotróplcos Pantropos o pantrópicos Oncógenos u oncogénicos Tejido afectado
Tejido nervioso Piel Visceras y órganos internos Vías y tejidos respiratorios Muchos tipos de células y tejidos Promueven de sarrollo tumoral
Virus Encefalitis Rubéola o sarampión alemán
Hepatitis A, B, C Influenza Infecciones por virus coxsackie Sarcoma de Roux Rabia Poliomielitis Sarampión Viruela vacuna o viruela bovina Herpes simple o fuegos Verrugas
Fiebre amarilla Catarro común Dengue Coriomeningitis linfocítica Fibroma de Shope Leucemia muri- na en ratones Leucemia aviar
diferentes según la infección viral que sufra la célula. A veces su tamaño es mayor que el de la partícula viral y tienen afinidad por ciertos colorantes de carácter químico ácido como la eosina. Pueden ser detectados en el núcleo, en el citoplasma o en ambos. La presencia de los cuerpos de inclusión en las células pueden tener una considerable importancia en el diagnóstico médico, por ejemplo, el virus de la rabia produce los cuerpos de Negri y el de la viruela los cuer pos de Guarnieri, ambos son patognomónicos de las dos entidades virales.
Los cuerpos de inclusión detectados en el cito plasma de la célula pueden ser producidos por los virus de la viruela humana, la viruela ovina, de las gallinas, la rabia y otras. Las inclusiones intranu- cleares detectadas pueden provenir de la infección de los virus de la varicela o el herpes, entre otros.
Estos efectos citopáticos que se observan in vitro son exactamente iguales a los que se producen in vivo.
Patogenia viral
En general, el cuerpo de los vertebrados posee tres grandes superficies que están en contacto
con el medio ambiente: la piel, las mucosas y la cavidad bucal. Las mucosas más importantes son: la digestiva y la respiratoria. Existen tam bién dos superficies menos extensas que son la conjuntiva y el aparato genitourinario.
Para que el virus pueda invadir el organismo debe infectar células de una de estas superficies. La infección viral cumple con las siguientes etapas: 1) proliferación de los virus en el sitio de entrada; 2) proliferación en los ganglios linfáti cos regionales; 3) viremia, es decir, penetración del virus al torrente sanguíneo, y 4) asentamiento en el órgano afectado (véase tabla 6.1).
Virus bacterianos
Según los hospedadores u organismos infectados se conoce la clasificación de los virus, en: virus animales, virus vegetales o de las plantas y virus bacterianos o bacteriófagos o abreviadamente fago, que viene del griego phagein y significa comer. De estos grupos, tal vez el más estudiado es el de los virus bacterianos o bacteriófagos. Estos virus infectan bacterias del grupo entérico, como Escherichia coli y Salmonella thyphimurium. Sin embargo, se conocen virus que infectan tanto
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al dominio Bacteria como al Archaea. El viras bacteriano con el mayor genoma conocido es el bacteriófago G (la G mayúscula, indica gigante) que infecta a Bacillus megaterium. La mayoría de los bacteriófagos estudiados en detalle contienen genomas de ADN bicatenaiio y hasta el momento es el tipo de virus bacteriano más común en la naturaleza. Uno de ios más conocidos es el coli- fago, que en virología y genética se conoce como
bacteriófago T4. El virión del fago T4 es estructu ralmente complejo y consta de una cabeza de forma icosaédrica y una cola compleja, la cual, posee un tubo helicoidal con una vaina contráctil, que se une a la cabeza por medio de un collar y termina en una placa basal o platina dotada de unas espículas y al final de la cola se encuentran unas fibras caudales que se fijan a la platina. En la figura 6.12 se observa una representación esquemática del fago T4 y su
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forma de infectar a la bacteria E. coli.
Muchos de los conceptos básicos existentes en la virología actual se originaron de trabajos realizados con bacteriófagos y posteriormente se aplicaron a virus de organismos superiores.
Infección viral
Los virus solo se replican en células vivas y pueden ser lisogénicos cuando se integran al cro mosoma de la bacteria, así cada vez que esta se reproduce lleva el virus en su material genético transmitiéndolo de generación en generación, este ciclo se conoce como ciclo lisogénico. Cuan do los virus lisan o destruyen la célula hospedera, el ciclo se denomina ciclo Utico.
Los virus que realizan este último ciclo utili zan la maquinaria metabólica del hospedero para obtener energía y los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de proteínas y ácido nucleico viral, es decir, que el virus induce a la célula hospedera a sintetizar todos los com
ponentes necesarios para “fabricar” más virus. Luego los componentes se ensamblan formando virus nuevos y estos nuevos virus deben salir de la célula para infectar nuevas células.
Los virus han desarrollado diferentes méto dos para lograr la multiplicación en las células hospederas parasitadas por ellos. Aunque los de talles varían de un grupo a otro, el patrón general de los ciclos de replicación es semejante.
Ciclo lítico
Se toma como ejemplo la replicación del virus bacteriófago conocido como colifago para esque matizar el ciclo lítico viral pues, generalmente, los pasos de la infección viral son comunes a la mayoría de los bacteriófagos.
Los virus infectan a las bacterias inyectando el ácido nucleico, utilizan el tubo para abrir un agujero al punzar la pared celular. El ácido nu cleico viral comienza a controlar el metabolismo de la célula y “dirige” a la bacteria en la síntesis de
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más ácido nucleico viral, para fabricar partículas de viras completas. En corto tiempo, las partícu las de viras recién formadas se liberan, mediante la ruptura o lisis repentina de la pared celular, así quedan libres para infectar a otras bacterias sus