Infectiile virale la om

Capsida si anvelopa confera agentului viral rezistenta la degradare ; de asemenea, aceste doua componente de invelis, asigura penetrarea virionilor in celulele invecinate, anterior sanatoase, precum si raspandirea infectiei de la o gazda bolnava la o gazda sanatoasa, de la animale la om, sau chiar de la insecte la om. Cele mai multe dintre infectiile virale sunt transmise pe cale aeriana (prin inhalarea particulelor infectioase), prin consumul de apa sau alimente contaminate, si nu in ultimul rand, prin contact direct potential infectios.

Tegumentele si mucoasele gazdei umane joaca un rol foarte important in stoparea penatrarii agentului infectios – mecanisme de aparare nespecifice ale organismului uman ; totusi, daca un virus se cantoneaza la nivelul unei structuri mucoase (de exemplu, mucoasa cailor respiratorii superioare), infectia se poate raspandi loco-regional, si ulterior agentul viral poate patrunde profund, afectand si alte structuri tisulare. Dupa ce procesul infectios a fost initiat la nivelul unei mucoase, infectia se poate raspandi si poate cuprinde intregul organism ; virusul se poate raspandi pe cale sanguina, pe cale limfatica sau chiar pe traiectul unor fibre nervoase.

Infectia virala se poate raspandi in organism si in urma inocularii virusurilor, direct in fluxul sangui (inoculare parenterala) , cum este cazul transmiterii unor infectii de la insecte la om, sau de la insecte la animale.

INFECTIA VIRALA PRIMARA

Infectia primara virala, face referire la desfasurarea primului episod infectios, care poate varia ca durata, de la catvea zile pana la cateva saptamani. Este perioada in care concentratia de particule virale, la locul de inoculare creste progresiv, si ulterior scade, pana cand atinge niveluri nedetectabile. Cresterea concentratiei de virus la locul infectie, depinde in mare vasura de virulenta acelei particule (capacitatea de adaptare la conditiile de mediu intern, si capacitatea de replicare in vivo), depinde de accesibilitatea organului sau tesutului respectiv, precum si de capacitatea sistemului de aparare uman, in a recunoaste si elimina virusul respectiv.

In unele situatii, organismul este capabil de a elimina toate particulele virale din organism, in maxim 30 de zile de la producerea inocularii ; acest lucru este posibil in cazul infectiilor cu enterovirus, virusul parotiditei epidemice, virusul rujeolei, rubeolei, rotavirus, virusul gripal, adenovirul, virus HSV sau virus VZV. Durata infectiei primare se poate extinde pana la cateva luni de zile, atunci cand particulele virale eludeaza mecanismele de aparare antiinfectioasa, ale gazdei.

Infectia primara se poate extinde, si poate dura mai mult de trei saptamani, in cazul urmatoarelor virusuri : virusurile hepatitice B, C sau D, virurul EBV, virusul citomegalic, virusul HIV, virusul papilloma, precum si in cazul virusului molluscum contagiosum. Infectia primara cu citomegalovirus se poate extinde pe durata a catorva luni de zile, in timp ce infectiile cu virusl HIV, papiloma virus si virusul molluscum contagiosum se pot extinde pe o durata de timp nedeterminata.

Cel mai adesea, manifestarile clinice de boala se pot corela cu gradul replicarii virale la locul invaziei ; insa chiar si o cantitate micade virus, poate determina efecte clinice severe, cum este cazul virusului polio – manifestarile clinice neurologice sunt destul de severe, in ciuda faptului ca la nivelul mucoaselor, cantitatea de virus nu este foarte crescuta.

Infectia primara virala poate fi contracarate prin actiunea sistemului imunitar – componenta specifica si nespecifica a acestuia ; aceste evenimente vor conduce cel mai frecvent la instalarea memoriei imunologice ; astfel, un individ cu un sistem imunitar integru, va deveni imun in fata unei reinfectii cu acelasi agent patogen. Cu toate acestea, imunizarea nu poate preveni colonizarea unor suprafete mucoase, cu acelasi virus, aparuta in cazul unor expuneri repetate.

INFECTIILE VIRALE PERSISTENTE SI LATENTE

Nu toate speciile virale au capacitatea de a produce infectii persistente sau latente, in organismul uman ; dintre agentii virali care au capacitatea de a genera infectii persistente, enumeram urmatoarele specii : virusurile hepatitice B si C, virusul rabic, virusul rujeolei, virusul HIV, virusul HTLV, papovavirusurile, herpesvirusurile si anumite tipuri de poxvirusuri. Virusurile cu genom (material genetic) de tip ARN, pot initia mult mai facil infectii persistente in organism, aceasta deoarece mecanismele imunitare de aparare sunt evitate ca urmare a mutatiilor suferite de catre aceste virusuri, in timpul desfasurarii procesului infectios.

Deoarece replicarea virusurilor ADN se realizeaza cu mai putine erori, pe parcursul procesului infectios, structura acestor agent patogeni se modifica intr-o proportie semnificativ mai redusa, comparativ cu modificarile suferite de catre virusurile ARN. Unele virusuri (herpesvirusurile, papovavirusurile) pot persista in stare de latenta in interiorul organismului uman ; in stare de latenta, agentii infectiosi sunt practic « ascunsi » si nu pot fi neutralizati de catre componentele sistemului imunitar al gazdei. Reactivarea acestor agenti va conduce la descarcarea lor, acolo unde exista structuri tisulare pentru care patogenii prezinta tropism. Cu toate ca raspunsul imun este unul adecvat, totusi aceste virusuri sunt produse si eliberate in mod constant, asigurand astfel conditiile transmiterii infectiei catre anumite gazde umane susceptibile.

Virusul molluscum contagiosul face parte din familia poxvirusurilor si este capabil de a determina o serie de anomalii proliferative, concretizate prin aparitia unor leziuni asemanatoare nevilor pigmentari – aceste leziuni pot persista in timp, chiar si pe o perioada de cativa ani. Si alte virusuri pot determina leziuni tegumentare proliferative, ca urmare a generarii unor factori, asemanatori factorilor de crestere epiteliala.

Infectiile virale si cancerele

Aproximativ o cincime dintre infectiile virale sunt implicate in aparitia anumitor procese maligne ; de exemplu, infectiile hepatice cu virusurile B sau C, sunt implicate in aparitia cancerului de ficat (carcinom hepatocelular) ; papiloma virusul genital este implicat in aparitia cancerului de la nivelul cervixului uterin ; de asemenea, virusul HTLV-1 este implicat in aparitia carcinoamelor nazofaringiene, precum si in aparitia limfoamelor cutanate si a leucemiilor cu celule T.

S-a demonstrat faptul ca, leziunile cronice generate de catre infectia cu virusurile hepatice B si C, vor conduce in mod cert la aparitia carcinoamelor hepatocelulare ; studiile epidemiologice, precum si experimentele de laborator, au oferit informatii suplimentare, privind relatia dintre cancerul hepatic si infectia cu virusurile B si C. Mai mult decat atat, procesul malign este amplificat de asimilarea genomului viral (genom ADN), la nivelul genomului celular – factor de oncogenitate. In cazul celorlalte tipuri de cancere, aproape intotdeauna genomul viral, a putut fi identificat la nivelul genomului celulelor umane ; informatia genetica de origine virala, poate determina transformarea maligna a celulelor infectate.

De asemenea, se pare ca virusul EBV este implicati in etiologia bolilor limfoproliferative, aparute la pacientii cu un sistem imunitar deprimat ; acest virus este implicat si in producerea unor malignitati ale limfocitelor B si ale limfocitelor T, in producerea unor tipuri de cancer gastric, in aparitia unor tumori cu origine la nivelul tesutului muscular, precum si in aparitia bolii Hodgkin. Informatia genetica codata de catre virusul EBV, contribuie in mod semnificativ la transformarea maligna a celulelor gazdei (oncogeneza) .

Recenta a fost demonstrata implicarea herpesvirusurilor in patologia sarcomului Kaposi. Necesitatea cunoasterii potentialului cancerigen al unor specii virale, va contribui semnificativ la adoptearea unor masuri terapeutice, care sa previna sau sa combata eficient pericolul aparitiei unor astfel de cancere, de etiologie virala.

Rezistenta organismului in fata infectiilor virale

Intr-o prima faza, organismul uman este protejat impotriva infectiilor virale, cu ajutorul componentelor sistemului imunitar nespecific ; o serie de elemente ale organismului, cu rol de bariera, contribuie la apararea organismului uman : tegumentele si mucoasele (mucoasele elaboreaza o serie de secretii, care stopeaza invazia virala) ; daca anumite celule de la suprafata mucoasa au fost invadate de catre particulele virale, interferonul va juca in continuare, un rol foarte important in limitarea fenomenului infectios ; de asemenea, infectia virala va conduce la eliberarea unei multitudini de citokine (molecule semnal), altele decat interferonii, molecule importante in evolutia fenomenului infectios.

Antigenele de origine virala, precum si particulele eliberate prin distrugerea celulelor gazda, vor atrage catre locul infectiei, o serie de limfocite T, precum si celule NK (natural killer – celule cu functie de macrofag) ; celulele NK au rolul de a limita procesul infectios, in primele zile, dupa realizarea inocularii ; celelalte macrofage ale sistemului imunitar, vor contribui si ele la distrugerea particulelor virale, insa abia dupa ce a fost realizata sinteza si eliberarea anticorpilor circulanti specifici.

Anticorpii indreptati specific impotriva anumitor forme de virus, pot fi detectati in sange, abia dupa 7-14 zile de la producerea infectiei ; ulterior, raspunsul imun va fi amplificat, iar producerea de limfocite T helper CD4+, va contribui la eliminarea rapida, a virusului din organism. Dupa aproximativ 21 de zile, de la inocularea infectiei, la nivelul suprafetelor mucoase pot fi detectati anticorpi specifici, de clasa IgA – aceste imunoglobuline joaca un rol foarte important in protejarea si intarirea oricaror bariere mucoase, de la nivelul organismului uman.

Anticorpii specifici, au capacitatea de a neutraliza particulele virale, atunci cand de ataseaza de suprafata acestora – astfel, este stopat procesul de absorbtie si penetrare virala. Sistemul complement (o serie de factori plasmatici, cu rol in apararea organismului, impotriva unor infectii de etiologii cat mai diverse) contribuie cu succes la neutralizarea infectiei virale ; factorii sistemului complement, impreuna cu anticorpii specifici, vor determina distrugerea celulelor gazda infectate viral, in conditiile in care aceste celule exprima la suprafata proteine de origine infectioasa ; daca o celula gazda va prezenta la suprafata membranei o serie de glicoproteine de origine virala, atunci cel mai probabil ca ea va fi distrusa cu ajutorul anticorpilor antiglicoproteina, si cu ajutorul factorilor « sistemului complement ».

Dupa infectia initiala virala, raspunsul imun al organismului (raspunsul cu limfocite CD4+ si limfocite CD8+), va continua sa persiste timp de mai multe luni. De asemenea, in urma infectiei primare vor aparea o serie de limfocite cu memorie, producatoare de anticorpi, care se vor reactiva foarte rapid, atunci cand organismul va fi expus a doua oara in fata aceluiasi tip de virus. Exista insa si virusuri care codeaza informatia genetica necesara eludarii raspunsului imun al gazdei – cum este cazul virusurilor ADN (acestea au capacitatea de a perturba functionalitatea interferonului, sintetizat si elaborat ca raspuns in fata invaziei virale) . Cu toate acestea, organismul are capacitatea de a bloca, stopa sau diminua procesul infectios viral, chiar si atunci cand anumite componente ale sistemului defensiv sunt perturbate cu ajutorul informatiei codate de catre particulele virale.

Limfocitele T joaca un rol foarte important in limitarea infectiilor primare, precum si in reactivarea anumitor infectii latente, in timp ce anticorpii specifici sunt implicati mai ales in limitarea infectiilor cu virusuri de tip ARN ; sinteza de anticorpi este de asemenea, importanta in a conferi o oarecare rezistenta impotriva infectiilor cu herpesvirus (nu doar raspunsul cu ajutorul limfocitelor T) .

Acestea fiind spuse, o parte dintre manifestarile de boala ale organismului uman, se vor datora inclusiv tipului de raspuns imun, pe care gazda are capacitatea de a-l elabora. De exemplu, semnele locale inflamatorii genereaza o serie de simptome locale, si in acelasi timp contribuie la elaborarea unui raspuns imunitar mult mai eficient, generand in acelasi timp moarte celulelor din regiunea respectiva. Infectia virala poate deregla in mod cert, mecanismele de aparare sistemica, fenomen care poate fi urmat de atacul asupra celulelor de origine nervoasa, sau asupra altor tipuri de celule.

Reactivitatea incrucisata, dintre antigenele de origine virala si celulele gazda, reprezinta de foarte multe ori, fundamentul unor reactii sistemice devastatore ; fenomenul « reactivitatii incrucisate » a putut fi demonstrat si evidentiat pe modelele animale experimentale, insa importanta lor in cadrul anumitor fenomene autoimune, inca nu a putut fi stabilita cu precizie.

Efectele interferonilor in infectiile virale

Toate celulele organismului uman au capacitatea de a sintetiza interferon alpha, beta sau gama, ca raspuns in fata unei infectii de etiologie virala. Interferonul este sintetizat mai ales atunci cand virusul respectiv are o structura genomica de tip ARN (inclusiv virusurile ADN, pot determina sinteza de lanturi ARN) . Interferonul gama este elaborat mai ales de catre lifocitele NK (natural killer) si de catre anumti limfocite T, sub actiunea interleukinei 12. Interferonul alpha si beta, actioneaza pe acelasi tip de receptor ; receptorul pentru interferonul gama, are o structura usor diferita, fiind inrudit cu receptorul pentru interferonul alpha si beta. Toti acesti receptori pentru interferon, actioneaza prin intermediul unor protein-enzime (protein-kinaze), care au capacitatea de a activa gene specifice din genomul celulei gazda.

Interferonul determina o serie de efecte antivirale, la nivelul celulei gazda infectate : degradarea ARN-ului moncatenar, inhibarea sintezei de proteine, inhibarea replicarii particulelor virale ; din nefericire, aceste efecte nu sunt indreptate in mod specific impotriva particulelor virale, deoarece, interferonul inhiba la modul general, intreaga sinteza de proteine precum si sinteza de ARN, in interiorul celulei infectate ; astfel, interferonul poate produce moartea celulei infectate (in absenta sintezelor proteice, este foarte putin probabil ca acele celule sa poata supravietui) .

Asadar, interferonul are rolul de a inhiba replicarea particulelor infectioase, prin blocarea sintezei acidului nucleic viral ; nu doar particulele virale au capacitatea de a declansa sinteza de interferon ; exista si alte microorganisme sau chiar toxine bacteriene, care au capacitatea de a stimula sinteza si eliberarea de interferon. Interferonul alpha este produs de catre leucocite, in timp ce interferonul beta este produs de catre fibroblasti ; sinteza interferonului gama nu este indusa in mod direct de catre virusuri, ci prin stimularea limfocitelor cu ajutorul unor antigene. Interferonul are capacitatea de a modula anumite reactii imunologice ale organismului, si in acelasi timp previne dezvoltarea celulelor tumorale. Interferonul alpha (INF alpha) sintetizat in laborator, este utilizat cu succes in tratamentul hepatitelor virale cronice (cu virus B sau C), precum si in terapia unor forme de cancer sau scleroza multipla.

Agentii antivirali

Primul agent antiviral introdus in practica clinica a fost « amantadina », folosita impotriva infectiei cu virusul gripal de tip A ; ulterior, a fost sintetizata si utilizata impotriva infectiilor cu herpesvirus, « acycloguanozina ». In prezent, toate marile companii farmaceutice desfasoare programe de cercetare focalizate asupra kinazelor de origine virala, asupra proteazelor, ARN polimerazelor, precum si asupra altor factori « accesori » ai polimerazelor. Odata cu descoperire virusurilor HIV, au fost initiate programe de cercetare ce au drept scop descoperirea unor medicamente antiretrivirale, care sa stopeze evolutia infectiei cu acest virus.

O alta varianta de terapie antivirala o reprezinta transferul pasiv de anticorpi sau limfocite T specifice, care vor contribui la intarirea raspunsului imun al gazdei, impotriva infectiei virale. Imunoglobulina umana imbogatita cu anticorpi anti-VZV poate fi eficienta in profilaxia indivizilor expusi infectiei, precum si in tratamentul pacientilor imunodeprimati. De asemenea, trasferul de anticorpi este folosit pentru a preveni infectia cu virusul hepatitic, cu virusul rabic, precum si a bolii cu virusul CMV la primitorii de transplant. Anemia aplastica produsa de catre parvovirus, poate fi tratata prin administrarea de imunoglobuline specifice.

Diagnosticul infectiilor virale

Exista pe piata o multitudine de metode, folosite pentru diagnosticul infectiilor virale ; cele mai uzitate metode sunt reprezentate de « serologie » si metodele de izolare a virusurilor din cultura celulara. Pentru diagnosticul infectiilor, sunt folosite probe de ser, prelevate de la pacientul aflat in faza acuta de boala, sau in perioada de convalescenta a bolii ; aceste seruri vor contine o cantitate crescuta de anticorpi specifici, de clasa IgM sau IgG. Anticorpii specifici, indreptati impotriva antigenelor de origine virala pot prin identificati prin metode de hemadsorbtie si hemaglutinare, sau prin metode de imunofluorescenta indirecta (aceste teste, au la baza utilizarea unor celule fixe, infectate viral, asupra carora vor actiona anticorpii specifici) .

Metodele de hemadsorbtie si hemaglutinare pun in evidenta capacitatea anticorpilor specifici de a produce inhibitia absorbtiei si aglutinarea hematiilor. Diagnosticul serologic, evidentiaza cresterea concentratiei anticorpilor de clasa IgG, in serul unui pacient aflat in faza acuta de boala, sau in perioada de convalescenta a bolii.

Testul ELISA (enzyme linked immuno assays) reprezinta o alta metode utila pentru diagnosticarea infectiilor virale ; metoda consta in utilizarea de proteine virale specifice, care vor fi atasate unei faze solide, unde vor interactiona specific cu un « reactiv » enzimatic ; astfel, pot fi detectati anticorpii specifici de clasa IgM sau IgG ; cantitatea acestor anticorpi poate fi apreciata functie ce intensitatea unei reactii de culoare. Tehnica ELISA s-a dovedit a fi mai sensibila, comparativ cu metodele de imunofluorescenta, hemaglutinare sau hemadsorbtie.

O alta tehnica utila pentru diagnosticarea infectiilor virale este reprezentata de metoda « Western blot », capabila de a evidentia multipli anticorpi indreptati impotriva antigenelor virale ; din nefericire, aceasta metoda este dificil de utilizat pentru cuantificarea anticorpilor.
De asemenea, virusurile pot fi izolate si din culturile de celule infectate, in conditii de laborator ; evidentierea virusurilor in aceasta situatie, se face prin urmarirea efectelor microscopice, pe care agentul infectios le determina asupra populatiei celulare respective (exemplu : virusul HSV, care determina un efect citopatic caracteristic, atunci cant este cultivat pe celule renale, provenite de la iepure) .

Daca efectele citopatice observate la microscopul optic sunt nesatisfacatoare pentru identificarea agentului cauzal, se poate proceda la realizarea unor coloratii specifice ale celulelor respective, utilizand anticorpi monoclonali.

Culturile celulare combinate cu detectia imuna vor conduce la obtinerea unor mai bune rezultate in ceea ce priveste identificarea virusurilor incriminate intr-o anumita infectie. Celulele infectate viral (din cultura de laborator), pot fi identificate timpuriu cu ajutorul unor anticorpi monoclonali. Rezultatele vor fi mult mai sugestive atunci probele care urmeaza a fi testate sunt recoltate dintr-un focar infectios corespunzator.

Dupa recoltare, probele biologice trebuiesc transportate rapid catre laborator, astfel virusurile respective pastrandu-si viabilitatea ; cele mai sensibile la refrigerare si decongelare sunt virusurile care prezinta la exterior o anvelopa. Mediul de cultura este ales functie de tropismul virusurlui ; acelasi lucru este valabil in cazul realizarii prelevatelor biologice ; de exemplu, in cazul unui virus cu tropism respirator, este preferata recoltarea de secretii nazofaringiene, care in mod cert vor prezenta un inalt grad de contaminare.

Lichidul prelevat de la nivelul leziunilor veziculare este util pentru identificarea virusurilor HSV si VZV ; in cazul in care medicul suspicioneaza prezenta unei infectii cu enterovirus, cele mai utile pentru realizarea diagnosticului, vor fi probele din secretiile nazofaringiene si din materiile fecale. In cazul pacientilor cu « cistita hemoragica », adenovirusurile pot fi cultivate din probele de urina ; de asemena, virusul CMV poate fi izolat utilizand probe biologice de urina, sau probe din sangele periferic.

Atunci cand virusul afecteaza un organ (encefalita herpetica, pneumonia denovirala), pot fi realizate biopsii ; materialul bioptic este ulterior folosit pentru insamantarea mediilor de cultura din laborator. Desi izolarea virusurilor in cultura este uneori deosebit de eficienta, dezavantajul acestei este acela ca, nu permite stabilirea momentului in care s-a produs infectia (asa cum se poate cuantifica in cazul utilizarii metodelor serologice) . Alte tipuri de lichide biologice care pot fi utilizate pentru izolarea anumitor specii virale : saliva (herpesvirusuri), sau urina (virusul CMV) .

Testarea directa a antigenelor, reprezinta o alta metoda utila pentru diagnosticarea infectiilor virale ; astfel, sunt testate celule presupuse a fi infectate viral, prelevate de la pacienti, si care sunt colorate utilizand anticorpi monoclonali specifici (exemplu : in cazul infectiilor respiratorii, celulele epiteliale din aspiratul nazofaringian, pot fi colorate cu ajutorul anticorpilor monoclonari care prezinta specificitate pentru virusurile cu tropism respirator) .

Metodele de detectie si amplificare a moleculelor de acid nucleic viral pot fi foarte utile pentru stabilirea diagnosticului infectiilor virale ; aceste tehnici sunt convenbile deoarece, ele nu depind de viabilitatea virusurilor respective, si nici de gradul de replicare virala (exemplu : amplificarea si detectia genomului HVS viral, din lichidul cefalorahidian, metoda mult mai eficienta comparativ cu realizarea de culturi celulare) . Metodele de amplificare si detectie a materialului genetic de origine virala, pot fi supuse unor grave erori, aceasta deoarece rezultate fals pozitive se pot obtine atunci cand cantitati minime de material genetic strain, contamineaza probele biologice prelevate.

Imunizarea gazdelor umane

Impotriva unui numar impresionant de agenti virali au fost dezvoltate vaccinuri eficiente, care protejeaza gazda uman in fata bolii produse de catre acesti patogeni. Variola a fost eradicata cu ajutorul vaccinurilor, iar incidenta cazurilor de poliomielita la nivel mondial este in continua scadere. De asemenea, au fost dezvoltate vaccinuri impotriva hepatitei cu virus B, si implicit a scazut incidenta cazurilor de carcinom hepatocelular, aparute ca urmare a cronicizarii acestor hepatite. Obtinerea de vaccinuri eficiente (prin metode de atenuare virala), a facut posibila imunizarea pe scara larga a populatiei, impotriva rubeolei, rujeolei, oreionului si varicelei.

In viitor, metodele de inginerie genetica vor permite obtinerea de vaccinuri proteice purificate sau obtinerea de vaccinuri cu virus viu ; cu toate ca omenirea detine vaste cunostinte de biologie moleculara, inca nu au putut fi obtinute preparate eficiente, impotriva virusului HIV sau impotriva virusului hepatitic C.