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VIRUS
Son partículas acelulares que presentan una dependencia fisiológica externa, puesto
que son parásitos intracelulares obligatorios, incapaces de replicar su propio genoma y
sintetizar sus propias proteínas sin recurrir al equipo enzimático de la propia célula (del
hospedador).
Los virus son pequeños (de 20 a 300 nm) tienen un tamaño que no permite observarlos
con el microscopio óptico y, además, no pueden ser cultivados en medios inertes
carentes de células vivas como los que se emplean para cultivar bacterias; sólo son
visibles con microscopía electrónica.
El genoma de los virus es ADN o ARN, pero no ambos. Los ácidos nucleicos constituyen
el nucleoide, y este asociado a proteínas se designa como core vital. El core, es decir, el
ácido nucleico, está protegido por una cubierta proteica denominada cápside, una
estructura formada por capsómeros y algunos presentan una envoltura de
lipoproteínas. La simetría de un virus está dada por la estructura de su nucleocápside (el
material genético envuelto en la cápside). Puede ser: helicoidal, cúbica, binaria o
compleja.
La partícula viral completa con su capacidad infectante intacta se denomina VIRIÓN.
La cápside se encarga de proteger al ac. Nucleico del medio externo, de la desecación y
enzimas tisulares, actúa como antígeno para estimular la respuesta inmune del
hospedador, etc.
Algunas familias de virus poseen envoltura, los cuales se denominan envueltos.
Los que carecen de envoltura se denominan desnudos.
La envoltura es lipoproteíca, adquiriendo esta característica de la membrana de la célula
infectada. La presencia o no de envoltura va a determinar la resistencia de los virus al
medio externo, lo cual se relaciona con la transmisión de enfermedades.
La mayoría de los virus desnudos son resistentes al medio externo, a la desecación y a
solventes de lípidos (ácidos, sales biliares, detergentes, etc). Se transmiten vía fecal-oral
> conservan su infectividad en el agua y pueden resistir el pH ácido del estómago y la
acción de las sales biliares. Ej: virus Hepatitis A (VHA).
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Los virus envueltos en cambio son más lábiles al medio externo, a la desecación y
solventes de lípidos, para su transmisión se requiere un contacto directo de persona a
persona, a través de elementos inertes contaminados o ingresar directamente al
torrente sanguíneo. Ej: HBV.
La envoltura de los virus está formada por una membrana de lípidos, proteínas y
glucoproteínas. Esta estructura sólo puede mantenerse en soluciones acuosas, por lo
que estos virus se transmiten, por lo general, mediante fluidos, gotículas respiratorias,
sangre y tejido. La mayoría no pueden sobrevivir en el tracto gastrointestinal.
En la envoltura se encuentran las estructuras que permitirán la unión a receptores de la
célula hospedadora, estas estructuras son glicoproteínas ancladas en la membrana.
PROTEÍNAS VIRALES
Constituyen la mayor parte del virión (50 a 90%). Pueden clasificarse en:
Proteínas estructurales:
Aquella que está presente en el virión significativamente y mantiene la estructura del
mismo. Pueden ser de superficie o internas.
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Las de superficie constituyen los capsómeros, y las glicoproteínas de la envoltura. Las
internas están asociadas al core viral, están entre los capsómeros y en la cara interna de
la envoltura.
Proteínas no estructurales:
Son por ejemplo las enzimas requeridas para la replicación viral.
----------------- Entonces las proteínas virales:
Protegen el genoma viral contra la inactivación por las nucleasas.
Participan en la unión de la partícula viral a las células susceptibles.
Proporcionan la simetría estructural de la partícula viral (cápside).
Los mecanismos de respuesta inmunitaria protectora del hospedador se dirigen contra
determinantes antigénicos de las proteínas o glucoproteínas expuestas en la superficie
de la partícula viral.
LOS VIRUS Y LA TEMPERATURA
La mayoría de los virus son lábiles al calor. Como regla general, la vida media de la
mayoría de viriones puede ser medida en segundos a 60°C, en minutos a 37°C, en
horas a 4°C, en días a -20°C, en meses a -70°C y en años a -196°C.
Esto sucede a causa de que, frente a temperaturas elevadas, las proteínas de la cápside
sufren una desnaturalización, y esto implica la pérdida de su solubilidad o su actividad
biológica.
PH y medio iónico > Los virus se conservan mejor en medios isotónicos y a pH
fisiológico, aunque algunos pueden soportar un amplio rango de pH y fuerzas iónicas.
Radiaciones > La radiación ultravioleta y radiaciones ionizantes (rayos X o
radiaciones gamma) producen alteraciones irreversibles en el genoma y por ello pueden
inactivar los virus, en especial aquellos con ácidos nucleicos monocatenarios.
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Solventes lipídicos > La sensibilidad está dada por la presencia de envoltura o no.
Los virus con envoltura se inactivan fácilmente con solventes lipídicos. Por el contrario,
los virus desnudos son resistentes a estos agentes y por ello pueden ser infectivos por
vía digestiva ya que resisten ácidos biliares.
CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS Propuesta de Lwoff y Cols.
Los virus se agrupan de acuerdo a sus propiedades, no a las células que infectan. El
ácido nucleico del genoma también se reconoce como un criterio primario de
clasificación. Se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza del ácido nucleico del
virión (ARN O ADN), simetría de la cápside proteica, presencia o ausencia de
envoltura, y las dimensiones del virión y de la cápside.
Según este sistema, se separan en grupos principales, denominados familias.
Los nombres de familia tienen el sufijo viridae.
En el estudio de un virus se produce lo que se llama secuenciación, que evalúa la
sucesión de nucleótidos que hay en su genoma. Las diferencias en las secuencias
nucleotídicas de dos virus determina si pertenecen a:
•Un mismo género: diferencias de hasta un 35%
•Una misma especie: diferencias de hasta un 20%
Las diferencias requeridas para ubicar a dos virus en dos especies diferentes o
para decir que son dos cepas distintas dentro de la misma especie dependen de
la familia a la que pertenece.
Los virus pueden transmitirse por vía respiratoria, digestiva, cutáneo-mucosa o
ingresar directamente a la sangre a través de picaduras de artrópodos o bien por
transfusiones de sangre o materiales contaminados por sangre.
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Concepto de simetría: helicoidal, icosaédrica, compleja y binaria.
Simetría como la forma que adopta un cuerpo en el espacio. La simetría de los virus está
dada por la
estructura de su nucleocápside y puede ser de cuatro tipos:
La simetría helicoidal se asemeja a una escalera caracol. Estos virus pueden
presentar una nucleocápside cilíndrica extendida (virus del mosaico del tabaco), o
bien la nucleocápside esta arrollada sobre si mima y recubierta por una envoltura
(virus de la influenza)
Los virus con simetría cubica son poliedros regulares. Pueden ser desnudos
(poliovuris o adenovirus) o estar recubiertos de envoltura (herpesvirus o
togavirus)
Se denominan virus de simetría compleja a aquello que no son ni helicoidales ni
cúbicos. Como ejemplo mencionar a los poxvirus (viruela) que poseen forma de
ladrillo.
Se denominan virus con simetría binaria a aquella observada en algunos
bacteriófagos que poseen una cabeza con simetría cubica y una cola helicoidal.
REPLICACIÓN VIRAL
Los virus siempre producen gran número de copias de ácido nucleico viral, y se replican
por síntesis y ensamble de los componentes recientemente formados en la célula
hospedadora. Por esta razón, son parásitos intracelulares obligados.
El paso inicial es la unión a un receptor celular en una célula susceptible. Luego, la
replicación se lleva a cabo sólo en aquellas células permisivas, utilizando los mecanismos
biosintéticos de la célula, dirigidos por la información contenida en el ácido nucleico
viral para la síntesis de los ácidos nucleicos y proteínas virales.
Entonces, la célula parasitada por un virus obedece las órdenes codificadas del genoma
viral para sintetizar productos virales que, luego de su ensamble, dará origen a la
formación de nuevos viriones. Estos saldrán de la célula donde replicaron para iniciar
nuevos ciclos de replicación en otras células permisivas.
ETAPAS:
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(1) ADSORCIÓN
(2) PENETRACIÓN
(3) DESNUDAMIENTO
(4) SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS Y PROTEINAS VIRALES
(5) ENSAMBLADO
(6) MADURACIÓN
(7) LIBERACIÓN DEL VIRUS
Para entenderlo más fácilmente: Primero el virus se va a acoplar a una célula. Luego, el
virus atraviesa la membrana plasmática e inyecta el ácido nucleico (ADN o ARN) en la
célula. Ese ácido nucleico viral inyectado va a replicarse usando la maquinaria de la
célula hospedante, esto puede ocurrir en el citoplasma o dentro del núcleo
(dependiendo del tipo de virus). Por último, el ácido nucleico viral replicado se agrupa
en nuevas partículas virales, se ensambla y pasa a abandonar la célula, la cual puede
quedar destruida por lisis o sufrir gemación, lo cual implica que la partícula viral al
abandonar la célula lleve consigo una parte de la membrana (formándose así la
envoltura del virus).
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Para iniciar la replicación los virus deben adherirse a la membrana plasmática de una
célula, esta interacción implica la unión de una proteína de la cubierta viral (cápside o
envoltura), denominada antireceptor o proteína de unión, con una molécula presente
en la superficie celular o receptor.
La mayoría de los virus desnudos penetran en la célula por endocitosis, mientras que los
virus envueltos lo hacen al fusionar su membrana con la membrana celular para
introducir su nucleocápside o genoma en el citoplasma.
El desnudamiento se define como la eliminación completa o parcial de la cápside para
liberar el genoma del virus. Dependiendo del virus este proceso puede darse en la
superficie celular, dentro del citoplasma, en un poro nuclear o dentro del núcleo.
EXPRESIÓN Y REPLICACIÓN DEL GENOMA
La expresión del genoma se da a través de la síntesis de las proteínas virales, para lo que
previamente deben generarse los ARNm (mensajeros). La replicación del genoma viral
se da a través de moléculas progenie del ácido nucleico viral.
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O sea, una vez dentro, va a comenzar la síntesis de ARNm y proteínas virales y generar
copias idénticas de el mismo (si es ADN van a generarse varias partículas de ADN, y si es
ARN varias de ARN).
En general, las variaciones en este proceso se deben principalmente a si el material
genético es ARN, ADN o es un retrovirus.
Virus con genoma ADN > Para los virus que portan un genoma ADN cadena doble
(cd), siempre el primer paso es la transcripción a partir de cada uno de los cuales se va a
sintetizar una proteína viral. La transcripción no es simultanea para todos los genes, sino
que ocurre secuencialmente; primero se transcriben los genes tempranos, que codifican
PROTEÍNAS NO ESTRUCTURALES, generalmente enzimas requeridas para la replicación
del ADN y otras proteínas que pueden inducir diferentes efectos en la célula hospedera.
La transcripción tardía abarca los genes que corresponden a las PROTEÍNAS
ESTRUCTURALES, es decir las que conforman la cápside y envoltura viral.
La síntesis de ARNm virales es catalizada por la ARN POLIMERASA II CELULAR, mientras
que la replicación del ADN VIRAL está a cargo de una ADN POLIMERASA propia del
virus.
AMBOS PROCESOS TRANSCURREN EN EL NUCLEO, hacia donde migra el genoma
viral luego de ser liberado en el citoplasma.
Virus con genoma ARN > pueden ser positivos (+). Esto quiere decir que pueden
entrar a la célula e ir directamente al ribosoma. Mientras que el genomas de los virus
ARN codifica ARN polimerasas dependientes de ARN (replicasas y transcriptasas) porque
la célula carece de medios para replicar el ARN viral; lo hace en el citoplasma.
Si el virus es ARN, hay dos posibilidades: que el ARN genómico tenga la secuencia del
ARNm o que, por el contrario, el ARNm tenga la secuencia complementaria.
ARN (+) : virus cuyo genoma es directamente el ARNm.
ARN (-) : poseen la secuencia complementaria del ARNm.
VIRUS ARN(+) directamente sintetizan total o parcialmente sus proteínas como primera
etapa de biosíntesis intracelular. Entre esas proteínas esta la ARN polimerasa que va a
catalizar la replicación del genoma pasando primero la hebra complementaria, negativa,
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y luego a partir de esa copia la cadena de ARN genómico. Esta síntesis de ARN siempre
ocurre en lo que se denomina INTERMEDIARIO REPLICATIVO, en la que sobre una
cadena de ARN se van copiando simultáneamente varias cadenas ARN
complementarias.
VIRUS ARN (-) deben siempre sintetizar ARNm para poder expresarse, por lo tanto, la
ARN polimerasa es siempre una proteína constitutiva del virión, que está asociada al
genoma, y cataliza la síntesis de los ARNm que son luego traducidos. Luego ocurre a
partir del ARN viral la replicación del genoma, por síntesis sucesiva de las dos cadenas
complementarias, primero la positiva y luego la negativa, en intermediario replicativo,
igual que los virus ARN+.
VIRUS CON TRANSCRIPCIÓN INVERSA
Son virus que contienen la enzima transcriptasa reversa. Se da la síntesis de una cadena
de ADN a partir de un templado de ARN catalizada por esta enzima.
Es decir, le permite a algunos virus constituir una copia de ADN a partir del ARN.
Los virus que usan transcripción inversa con los retrovirus y hepadnaviridae.
El proceso de ensamblaje comienza cuando se han sintetizado dentro de la célula
suficiente cantidad de proteínas y genomas virales. La forma en la que transcurren estos
procesos va a depender de las características de la cápside y de la presencia o no de
envoltura. Las cápsides virales pueden ensamblarse como estructuras vacías
(procápsides) que se llenan con el genoma o pueden ensamblarse alrededor del
genoma. La adquisición de una envoltura tiene lugar tras la asociación de la
nucleocápside con las regiones virales que contienen glucoproteína de las membranas
de la célula hospedadora, en un proceso denominado gemación.
Los viriones de muchos virus se liberan de la célula infectada cuando estalla (lisis), un
proceso que puede ser iniciado por el virus. Algunos virus interfieren en la síntesis de
membrana, para debilitarla y lograr la lisis.
Los viriones que adquieren envolturas salen de la célula de otras maneras. Algunos son
transportados por vesículas que se fusionan con la membrana plasmática para ser
liberados. Otros, como el virus vaccinia, se unen a través de proteínas motoras a los
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microtúbulos y utilizan este sistema de transporte para llegar a la superficie celular
donde se liberan.
--------------- Conceptos
La patogenia viral es un proceso que ocurre cuando un virus infecta a un
hospedador.
Un virus es patógeno para un hospedador en particular si puede infectarlo y
causar signos de la enfermedad en el.
Una cepa de cierto virus es más virulenta que otra cepa si ésta por lo común
produce más gravedad en la enfermedad en un hospedador susceptible.
Una célula susceptible tiene un receptor funcional para un determinado virus
(puede ser o no capaz de soportar la replicación viral).
Una célula resistente no tiene un receptor para virus (puede o no ser
competente para la replicación viral).
Una célula permisiva tiene la capacidad para que el virus replique (puede o no
ser susceptible).
Susceptible y permisiva: única célula en la que el virus entra y se replica en ella.
La capacidad de un virus de invadir y replicar en un tipo celular particular se
denomina tropismo celular o tisular. Es decir que la célula diana determina el
tropismo celular, ya que los virus tienen afinidad por determinados tejidos. Ej:
los virus de Hepatitis tienen afinidad por el tejido hepático, y no por otros
tejidos del cuerpo, ya que encuentra a las células de allí susceptibles y
permisivas a su replicación.
VÍAS DE DISEMINACIÓN
1. Diseminación local sobre las superficies epiteliales.
2. Invasión subepitelial y diseminación linfática.
3. Diseminación sanguínea (viremia) e invasión tisular.
4. Diseminación a través del LCR y nervios.
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5. Diseminación pleural y a través de la cavidad peritoneal.
Muchos virus producen enfermedades en el sitio distante al que fue su puerta de
entrada. Ej: Enterovirus, ingresan por el tubo digestivo y pueden producir enfermedades
del SNC.
LESIÓN CELULAR > En términos generales, los efectos de la infección viral en una
célula pueden ser mediados por:
1. Modificación de las moléculas celulares.
2. Adición de moléculas específicas virales a una estructura o complejo celular.
(Como puede ser el propio ADN que contenga un Herpes).
3. Desarreglo o reorganización de estructuras celulares; y/o
4. Construcción de nuevas estructuras celulares infectadas.
Patogénesis viral > Interacción del virus con la célula hospedera.
Las consecuencias de la infección viral sobre las células dependen tanto de las
características del virus como de la sensibilidad de las células. Los virus animales se
clasifican en citocídricos y no citocídricos.
Se denomina virus citocídrico a aquellos que producen la lisis de la célula en que
replican.
Se denomina virus no citocídricos a aquellos que pueden replicarse sin destruir
la célula hospedadora
Se denomina infección productiva a aquella que da origen a nuevos virones
como consecuencia de la replicación.
Efecto citopatogenico (ECP) o acción citopatica (acp): son las alteraciones
producidas por virus en un cultivo que pueden observarse al microscopio
EFECTO CITOPÁTICO VIRAL
Se denomina efecto citopático (ECP) a los cambios bioquímicos y moleculares,
morfológicos y de viabilidad celular, visibles a
microscopía óptica, causados durante el
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ciclo de replicación viral. La mayor parte de las observaciones del ECP se han realizado
en células infectadas en cultivo, en las que se aprecia: pérdida de adherencia al sustrato,
inhibición por contacto, agregación celular, redondeamiento celular, formación de
sincitios, cuerpos de inclusión citosólicos, transformación celular, lisis, etc. Aunque
todos los virus líticos producen efecto citopático, puede observarse una gran diversidad
de manifestaciones.
TRANSMISIÓN
DIRECTA INDIRECTA
Fecal-oral
Alimentos o agua contaminada
Vía sexual
Gotitas de Flugge
Vía parenteral
Fomites
Vertical
Por medio de vectores
Contacto directo con piel infectada
----
TRANSMISIÓN DE VIRUS AL EXTERIOR DEL ORGANISMO
La secuencia de eventos para la mantención de un virus determinado en la naturaleza
comprende la liberación viral de la célula, la salida del hospedero, el transporte a través
del medio ambiente en una forma viable y la apropiada entrada en un nuevo hospedero
susceptible.
Algunos virus son liberados de las células al final del ciclo de replicación, otros no
completan este mismo y un tercer grupo no egresan eficientemente
La transmisión a un nuevo hospedero es dependiente de varios factores:
Cantidad de virus diseminado o vehiculizado
Estabilidad viral en el medio ambiente
Presencia de vectores (para algunos virus)
Disponibilidad de hospedadores susceptibles
Genética del virus y del hospedador
El efecto del virus en la persona constituye la INFECCIÓN VIRAL.
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Aguda: muchos virus producen infecciones limitadas en el tiempo. Estos virus son
eliminados del organismo en pocos días o semanas. A su vez, pueden presentar
síntomas o cursar de manera asintomática.
Crónica o persistente: pueden permanecer en el organismo por períodos
prolongados (meses, años o toda la vida). En algunas infecciones persistentes el
virus puede seguir replicándose (infecciones crónicas productivas), mientras que
en otras puede mantenerse en alguna forma subviral no infecciosa conservando
su capacidad para replicarse en algún momento posterior (infecciones latentes).
BASES MOLECULARES DE LOS CAMBIOS EN LOS GENOMAS
Los virus se reproducen con ayuda de las células a las que infectan. En este proceso
pueden producirse errores.
Las variaciones de los genomas ocurren por dos mecanismos que cambian la secuencia
de los ácidos nucleicos, de manera que, al menos, algunos miembros de la progenie, no
resultan idénticos a sus progenitores: mutación y recombinación.
En el caso de virus con el genoma segmentado, la variación se produce por
reordenamiento de dichas moléculas, lo que se denomina reasociación
MUTACIONES
Las mutaciones son cambios en la secuencia nucleotídica del genoma viral. Puede ser
por cambio de un nucleótido por otro, inserciones o deleciones. Características de las
mutaciones espontáneas:
Se acumulan en los genomas del virus produciendo alteraciones en el fenotipo
(cuando una única mutación genera varias alteraciones fenotípicas se lo
denomina pleiotropismo)
Se deben a errores producidos durante la replicación: la frecuencia de mutación
de un virus a ADN es muy baja debido a la actividad enzimática de las ADN
polimerasas para corregir errores, en cambio los que poseen genoma a ARN
exhiben alta frecuencia de mutación (a este grupo se les unen los retrovirus).
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Así conociendo en tipo de genoma y la estrategia de replicación se puede aproximar si
se trata de un virus muy variable o muy estable desde el punto de vista genético.
RECOMBINACIÓN
La recombinación es un proceso que da como resultado la producción de un nuevo
genoma, derivado de dos genomas parentales (genomas parentales son ARN o ADN
cadena simple) y ocurre en forma simultánea con la replicación del genoma.
Para virus a ADN ocurre según el modelo de corte y reunión; para a ARN ocurre según el
mecanismo de selección de copia en el que la ARN polimerasa salta de un molde al otro
generando una molécula del genoma en la que parte resulta de copiar el ARN molde de
uno de los virus parentales y otra parte del otro
La recombinación en el hospedero infectado con dos variantes de un virus puede
producir un virus con una patogenicidad alterada.
PRIONES
DIFERENCIAS ENTRE VIRION, PRIÓN Y VIROIDE:
Virión: partícula viral completa e infectante. La partícula posee tanto sus
características estructurales como su infectividad intacta.
Viroides: otros agentes de menor tamaño y complejidad que los virus. Producen
enfermedades en plantas que ocasionan perdidas económicas en las plantaciones
vegetales. Se caracterizan por presentar un único tipo de ácido nucleico (RNA). Se
diferencian de los virus ya que carecen de cápside y de envoltura; no poseen
información para la síntesis proteica; son muy resistentes al calor y su ácido
nucleico es siempre infeccioso en condiciones naturales:
Agentes virales no convencionales (PRIONES): otros patógenos que comparten
propiedades con los virus, pero se diferencian en su estructura y en su resistencia
a agentes inactivantes de virus. S. Prusiner, las denominó Priones (proteinaceus
infective particle)
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-Carecen de cápside o envoltura por ello no poseen capacidad antigénica, por lo que
son incapaces de desencadenar una respuesta inmune en el hospedador.
-No se conoce su ácido nucleico por lo que son los primeros agentes infecciosos sin
ácido nucleico detectables.
-Son resistentes a los agentes inactivantes de virus incluyendo calor, luz ultravioleta,
formol, glutaraldehído, etc.
Los priones están compuestos por una isoforma anormal de una proteína normal. Esta
proteína priónica celular PrPc está presente en distintos tejidos como las fibras
musculares, los linfocitos y son abundantes en el tejido nervioso.
Neuroinvasión:
Proceso por el cual los priones migran desde el sitio de inoculación, por ejemplo, al
aparato digestivo, hasta el sistema nervioso central donde causan sintomatología y
alteración histológica clásica de esas enfermedades.
La invasión del Prion se produce en 2 etapas: linfoinvasión y neuroinvasión.
1) Linfoinvación: comprende el pasaje a través de la mucosa gastrointestinal,
aparentemente a nivel de las placas de Peyer del intestino. Las células linfáticas que
fagocitan al prión, viajan a otros órganos como el bazo, las tonsilas o los linfonódulos. En
estos tiene lugar la primera replicación de la isoforma anormal PrPsc.
Para que la infección desde tejidos periféricos tenga éxito, estos deben expresar el gen
PrP.
2) Neuroinvación: la PrPse asciende por los axones que inervan los órganos linfáticos
alcanzando la médula espinal y finalmente el encéfalo. Se ha demostrado la utilización
de los nervios del sistema nervioso autónomo para la propagación del prión.
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