Comportamiento de los virus, infección, maduración y liberación. Ejemplos

Comportamiento de los virus

Este año, un virus se ha dado a conocer alrededor del mundo, siendo el protagonista de medios de comunicación, e incluso ha afectado la dinámica política, económica y social de muchos países. Al día de hoy, todos hemos escuchado hablar del SARS-COV-2 y de la familia de Coronavirus, pero en la naturaleza podemos encontrar cientos de virus que afectan a los seres humanos, animales, plantas y bacterias. Virus como la Influenza, el Ébola, el VIH, la Viruela, el VPH e incluso aquellos transmitidos por mosquitos como el Zika, Chikungunya o el Dengue, son de importancia médica en humanos y han captado el interés de investigadores, biólogos y médicos, impulsando a muchos estudios para intentar comprender no solo la biología sino el comportamiento de los virus, en busca de medidas de prevención, vacunas y tratamientos a las distintas patologías que pueden provocar en nosotros.

Muchos se preguntarán qué son los virus, los virus los podemos definir como agentes infecciosos o entidades biológicas, que dependen de una célula viva para poder multiplicarse. Se tratan de partículas de pequeño tamaño, que están conformadas por dos elementos básicos: una molécula de ácido nucleico, que puede ser de ARN o ADN (pero no ambos) asociado con proteínas o piliaminas, y una cubierta proteica conocida como cápside. Algunos virus, también cuentan con una envoltura lipídica externa a la cápside, conformada por una membrana lipoproteína, que puede presentar espículas o proyecciones glucoprotéica. La cápside y la envoltura se encargan de proteger al material genético de las nucleasas presente en el ambiente y facilitan la unión y penetración en la célula en donde se llevará a cabo la multiplicación.

Como ya mencionamos, el comportamiento de los virus en cuanto a la multiplicación se lleva a cabo en una célula hospedadora, esto es debido a que los virus carecen de la maquinaria necesaria para la síntesis de proteínas especificadas por su genoma. Por lo tanto, al infectar una célula hospedadora, el genoma vírico se libera de la envoltura y utiliza la maquinaria celular para poder sintetizar los componentes virales. Seguidamente, los componentes se ensamblan para formar nuevas partículas virales en el interior del citoplasma o el núcleo de las células huésped. Siendo este el mecanismo básico de replicación de los virus, el cual, puede diferir considerablemente en algunas características, según la forma, el tamaño, la composición química del genoma y el tipo de célula que infectan.

Los virus se pueden clasificar según las células que infectan, así podemos diferenciar los virus de los animales, virus de las bacterias o bacteriófagos y los virus de las plantas. A su vez, se pueden diferenciar considerando los tipos morfológicos apreciables en sus viriones —como se denomina a las partículas virales libres—.

Según su morfología tenemos:

Virus icosaédricos: semejantes a pequeños cristales.

Virus helicoidales: Forman largas estructuras bacilares.

Virus envueltos: Los cuales contienen lípidos y pueden adoptar formas esféricas, pero altamente plemórficos (de forma variable).

Virus complejos: representados por los poxvirus cuyas cápsides son difíciles de identificar y algunos bacteriófagos con cápsides sumamente complejas, que cuentan con estructuras adicionales.

El genoma de los virus puede ser de ADN o ARN, a su vez estos pueden ser monocatenarios o bicatenarios. Con tamaños que van desde los 3 a los 300 kilobases (Kb), y exceptuando los retrovirus, las partículas virales solo tienen una única copia del genoma; incluso, algunos virus de planta solo cuentan con una fracción del genoma.

¿Cómo es el comportamiento de los virus?

Cuando se habla sobre los virus, aún hoy se debate si se pueden considerar organismos vivos o no. La mayoría de los biólogos consideran que los virus son agentes infecciosos, pues no cumplen con las características necesarias para ser considerados seres vivos según la teoría celular; la cual, indica que la unidad básica de constitución de la vida son las células. Por otro lado, los que se oponen a esta idea, argumentan que todo ser vivo es aquel que tenga material genético y lo exprese de una manera u otra, siendo capaz de replicarse.

Se trata de una discusión compleja y de larga data. Por ello, cuando hablamos del comportamiento de los virus, no lo hacemos desde la concepción etológica, en donde, el comportamiento se definen como el conjunto de respuestas que presentan los seres vivos ante los estímulos ambiéntale. Esto es debido a que, la mayoría de los investigadores no consideran que los virus sean organismos vivos. Sin embargo, podemos hablar del comportamiento de los virus desde una visión clínica y epidemiológica, considerando sus ciclos de replicación.

De igual forma, cabe destacar, que a pesar de sus marcadas diferencias estructurales y complejidad genética, la mayoría de los virus presentan aspectos similares en sus ciclos de multiplicación. Por lo cual, en este artículo nos basaremos en el comportamiento de los bacteriófagos, quienes son considerados sistemas modelos en el estudio de los virus. Según este sistema modelo, podemos dividir en tres etapas el ciclo de replicación de los virus: 1) la infección de las células del hospedador, 2) replicación y 3) liberación.

Comportamiento de los virus en cuanto la Infección

El comportamiento de los virus en la primera etapa de infección viene dado por una interacción altamente específica de las estructuras de absorción de los virones con determinados receptores en la superficie de la célula hospedadora. Todos los virus cuentan con una estructura especializada para la absorción; en el caso de los fagos, las fibras de las colas son los primeros en unirse a los receptores de la célula; a continuación, se unen irreversiblemente las espículas de la cola a la pared celular.

Los fagos cuentan con un mecanismo altamente especializado para la liberación de ADN. Después de que la cola se ha fijado a la superficie de la célula, la contracción de la vaina de la cola tira del collar y de la cabeza del fago hacia la plataforma, empujando una estructura denominada tubo hacia la pared celular, similar a una jeringa hipodérmica. Este mecanismo “inyecta” el ADN y algunas proteínas asociadas al interior de la célula. Este proceso es conocido como penetración.

Algunos virus que no presentan envoltura son capaces de introducirse a la célula con su cápsida, mientras que, en otros casos, virus complejos, pueden producir la ruptura de la membrana celular.

Cuando el virus entra a la célula, comienza el ciclo de replicación propiamente dicho.

Comportamiento de los virus: Ciclo de la multiplicación

El comportamiento de los virus en esta etapa lleva aparejado el proceso de multiplicación vírica; la cual, involucra numerosos pasos consecutivos, cuya finalidad es la liberación de los virones hijos.

Dependiendo de la naturaleza del ácido nucleico viral, en esta etapa se puede producir la síntesis y traducción del ARN mensajero viral, seguida de la replicación del ácido nucleico viral. Para ello, los virus sintetizan el ARN mensajero por medio de la ARN polimerasa de la célula huésped. Por otro lado, los virus con ARN usan su propia ARN polimerasa viral.

Considerando la naturaleza de los virus, si al momento de infectar la célula y multiplicarse, las partículas virales pueden permanecer de forma latente en el citoplasma o por el contrario causan la ruptura celular, se reconocen dos tipos de ciclos: el ciclo lisogénico y el ciclo lítico.

En el ciclo lisogénico, los virus incorporar su ADN a la célula infectada. Mientras que, en el ciclo lítico, el virus se apropia de la maquinaria celular y se replica hasta agotar los recursos celulares, lo que provoca la muerte celular y la liberación de las partículas virales, estas a su vez son capaces de infectar otras células. Algunos virus pueden presentar tanto un ciclo lisogénico como un ciclo lítico.

Comportamiento de los virus: Maduración y liberación

El comportamiento de los virus en la última fase del ciclo de replicación, involucra la maduración de las partículas virales y su liberación. Durante la maduración, los diversos componentes que conforman los virus se ensamblan para conformar los virones, los cuales, son capaces de infectar otras células y por lo que se les define como maduros. Finalmente, los virus salen de la célula infectada ya sea por medio de los mecanismos de exocitosis de las células, produciendo una ruptura en la membrana o por gemación.

Clínica y epidemiología de algunos virus de importancia médica

Adenovirus

Los adenovirus son virus simples que contienen ADN, los cuales se multiplican en el núcleo celular. Se caracterizan por producir infecciones latentes en amígdala, adenoides y otros tejidos linfoides, siendo el ser humano el único reservorio conocido de cepas de adenovirus.

La propagación ocurre de persona a persona por medio de las secreciones respiratorias y oculares, aunque también se ha considerado que puede transmitirse por medio acuoso. Son los responsables de causar enfermedades como la conjuntivitis, faringoconjuntivitis febril y la queratoconjuntivitis epidérmica. Siendo las epidemias de la enfermedad respiratoria aguda (ERA) las infecciones con mayor importancia clínica.

Herpesvirus

Las familias de los Herpesvirus presentan simetría icosaédrica con una envoltura lipídica y ADN bicatenario, y son los responsables de dos enfermedades frecuentes en los seres humanos: herpes simple o herpes febril y el herpes zóster (varicela y culebrillas).

La característica más resaltante del virus del herpes simple es su capacidad de persistir en un estado inactivo o latente en los seres humanos, con recurrencia de actividad en intervalos regulares. La infección inicial ocurre por el contacto próximo entre personas, siendo las secreciones labiales o genitales las fuentes de transmisión más frecuentes.

En el caso de la varicela, la enfermedad primaria se produce en un hospedador sin inmunidad desarrollada, siendo habitualmente leve y comúnmente ocurre en niños pequeños. El comportamiento clínico sugiere que el virus se propaga por medio de secreciones respiratorias, penetra al tracto respiratorio, se multiplica localmente y afecta a los ganglios linfáticos, lo cual, produce viremia y se disemina por medio de la sangre a la piel y a los órganos internos.

Esto ocurre durante un periodo de incubación de 14 a 16 días, la sintomatología que se percibe es fiebre, así como una erupción en la piel y de las membranas mucosas. Estas erupciones se convierten en vesículas y generan un sarpullido.

Cuando la enfermedad ocurre en los adultos, los casos se pueden agravar con una neumonía e incluso pueden llegar a fallecer.

Poxvirus

Lo poxvirus son los virus animales de mayor tamaño, con formas redondeadas, cubicas u ovales, con una estructura interna compleja. Presentan ADN bicatenario.

De este grupo, la viruela es el virus representativo. Se trata de un virus capaz de infectar tanto a humanos como animales, produciendo lesiones cutáneas vesiculares conocidas como pústulas. La viruela se propaga por contacto personal y tiene un comportamiento infeccioso algo llamativo, dado que inicialmente el virus se multiplica en la mucosa del tracto respiratorio y posteriormente en los ganglios linfáticos. Una viremia pasajera dispersa el virus a los órganos internos, donde este se propaga rápidamente. Una segunda infección viral por el torrente circulatorio, pone fin al periodo de incubación (12 días) e inicia la fase toxémica, caracterizada por fiebre, cefalea, malestar general, erupciones en la piel y en casos graves puede incluso provocar hemorragias. Durante el siglo XX, la viruela fue la responsable de aproximadamente 500 millones de muertes.

El virus se transmite en primera instancia desde las lesiones cutáneas al tracto respiratorio, pero también se puede dar la diseminación del virus por medio de fómites e incluso por transmisión aérea.

En la actualidad no hay cura conocida para la viruela, aunque oficialmente se le declaró erradicada en 1979.

Ortomixovirus

Esta familia de virus contiene a los agentes infecciosos causante de la gripe o influenza. Los virus de la gripe son heterogéneos en tamaño y forma, pero en general son ovalados o esféricos. Y se distinguen por la presencia de espículas que cubren su superficie, espaciadas uniformemente. Cuentan con ARN viral como ácido nucleico.

El comportamiento de los virus de las gripes ha sido contínuamente estudiado. Las epidemias ocurren recurrentemente, empiezan bruscamente, se dispersan con rapidez y se distribuyen con frecuencia por todo el mundo. Se ha establecido, que generalmente aparece una epidemia de Gripe A cada 2 a 4 años, mientras que una epidemia de Gripe B puede ocurrir cada 3 a 6 años.

Las epidemias son frecuentes a finales de otoño hasta comienzo de primavera y suelen ocurrir brotes en distintas partes del mundo. Las gripes han ocasionado epidemias y pandemias, un ejemplo de ello fue la ocasionada por la Gripe Española en 1918 y la H1N1 entre 2009 y 2010.

Ebolavirus

Se trata de un género de la familia Filoviridae. Es un virus de estructura alargada, con envoltura lipídica y ARN. El primer brote documentado ocurrió en África durante el año 1976, y es el responsable de la enfermedad del ébola, la cual se caracteriza por una fiebre hemorrágica, acompañada de cefalea, dolor de garganta, debilidad, vómitos y diarrea.

La enfermedad tiene un periodo de incubación entre 3 y 21 días, con una propagación rápida. La transmisión ocurre a través de contacto entre seres humanos, por intercambio de fluidos (sangre, heces y vómito), así como por el contacto indirecto por medio de superficies y objetos contaminados.

Presenta una tasa de mortalidad que varía entre el 2% al 90%. Actualmente, no existe cura para esta enfermedad, aunque se ha desarrollado un tratamiento para la sintomatología.

Son muchos los virus que afectan a los seres humanos y cuyo comportamiento clínico difiere de lo aquí expuesto. Por lo cual, invitamos al lector a que profundicen en los ciclos infecciosos, patologías y epidemiología de los virus.

Bibliografía

Corsini, G. y Navarro, L. 2020.
Davis, B. et al. 1996.
Sanchez Conde, M. 2010.

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