Mecanismos de infección viral y diseminación de los virus
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1 MECANISMOS DE INFECCIÓN VIRAL Y DISEMINACIÓN DE LOS VIRUS Traducción de Fenner’s Veterinary Virology – fourth edition Pedro E. Morán – Agosto 2011 La infección viral a nivel celular es muy diferente a la causada por bacterias y otros microorganismos, mientras que a nivel del organismo y de las poblaciones se pueden observar más similitudes. Al igual que otros microorganismos, los virus deben ingresar en el cuerpo del hospedador para poder ejercer sus efectos patogénicos; la entrada de los virus al hospedador puede darse a través de una variedad de vías de ingreso, dependiendo de las propiedades particulares del virus. PASOS OBLIGATORIOS EN LA INFECCIÓN VIRAL Pasos en el proceso de infección Requerimientos para la progresión de la infección viral Ingreso al hospedador y replicación Evadir los mecanismos naturales de protección y primaria del virus eliminación del hospedador Diseminación local o general en el Evadir las defensas inmediatas y las barreras naturales del hospedador, tropismo por células y hospedador para diseminarse; a nivel celular el virus toma tejidos, y replicación viral secundaria el control de las funciones de la célula para el proceso de su replicación Evasión de los mecanismos de Evadir los mecanismos de defensa inflamatoria, fagocítica defensa del hospedador (respuesta e inmune del hospedador hasta que se complete el ciclo inmune y mecanismos de la de transmisión viral inflamación) Diseminación desde el hospedador Salida del hospedador desde el sitio y en la concentración necesarios para asegurar la infección del siguiente hospedador Causar un daño en el hospedador No es necesario. Pero esta es la razón por la que estamos interesados en los virus y sus procesos de patogenia VÍAS DE INGRESO DE LOS VIRUS Los virus son parásitos intracelulares obligados que se transmiten como partículas inertes. Para poder infectar a sus hospedadores el virus debe unirse e infectar células en alguna de las superficies corporales, a menos que esas potenciales barreras sean pasadas por inoculaciones parenterales mediante heridas, agujas, o picaduras de artrópodos. La piel que cubre externamente el cuerpo de los animales tiene una capa externa de queratina relativamente impermeable, mientras que la mucosa epitelial que cubre el tracto respiratorio y gran parte del tracto gastrointestinal y urogenital carece de esta capa protectora. De la misma manera, alrededor y en el globo ocular, la capa de piel queratinizada está reemplazada por el epitelio no queratinizado que cubre la conjuntiva y la córnea. Cada uno de estos sitios es el blanco para la invasión de virus específicos. En animales que no poseen áreas importantes de epitelio queratinizado –por ej. Peces- , la piel y las branquias constituyen una extensa superficie mucosa que es el sitio inicial de infección para muchos virus. 2 INGRESO POR VÍA RESPIRATORIA Las superficies mucosas del tracto respiratorio están cubiertas por células epiteliales que tienen la potencialidad de mantener la infección viral, por lo tanto se necesitan mecanismos de defensa para minimizar el riesgo de infección. El tracto respiratorio, desde la cavidad nasal hasta las vías aéreas distales en los pulmones, está protegido por la membrana mucociliar, que consiste de una capa de mucus producida por las células caliciformes, mantenida en un flujo continuo por el movimiento coordinado de las cilias en la superficie luminal del epitelio respiratorio. Los espacios aéreos (alvéolos) están protegidos por los macrófagos alveolares. La distancia a la que pueden penetrar las partículas inhaladas en el tracto respiratorio es inversamente proporcional a su tamaño; las partículas mayores de 10 µm son atrapadas por la capa mucociliar en la cavidad nasal y vías aéreas, mientras que las menores de 5 µm pueden ser inhaladas directamente hasta los espacios aéreos distales, donde son ingeridas por macrófagos alveolares. La mayoría de los viriones inhalados son atrapados en el mucus y transportados por la acción de las cilias desde la cavidad nasal y vías aéreas hasta la faringe para ser deglutidos o eliminados por la tos. El sistema respiratorio también está protegido por los mecanismos de la respuesta inmune innata y adaptativa que actúan en todas las superficies mucosas, incluyendo el tejido linfoide especializado presente en todo el árbol respiratorio. Sin embargo, a pesar de estos mecanismos de protección, el tracto respiratorio es quizás la vía más común de ingreso de los virus al organismo. Los virus pueden infectar al hospedador a través del tracto respiratorio mediante una primera unión a receptores específicos presentes en las células epiteliales de la mucosa, evitando de este modo la eliminación por el sistema mucociliar o por las células fagocíticas. Luego de la invasión, algunos virus permanecen localizados en el sistema respiratorio, o se diseminan de célula en célula para invadir otros tejidos, mientras que otros se diseminan ampliamente por vía linfática o a través del torrente sanguíneo. INGRESO POR VÍA DIGESTIVA Un número importante de virus (virus entéricos) se transmiten a los hospedadores susceptibles mediante la ingestión de alimentos o bebidas contaminadas. La mucosa que recubre la cavidad oral y el esófago (y el preestómago en los rumiantes) es relativamente refractaria a la infección viral, con la excepción de la mucosa que recubre las tonsilas; por lo tanto las infecciones virales entéricas comienzan principalmente en los epitelios del estómago y de los intestinos. El tracto gastrointestinal está protegido por diferentes mecanismos de defensa, entre los que se incluyen la acides del estómago, la capa de mucus que cubre las mucosas gástrica e intestinal, la actividad antimicrobiana de las enzimas digestivas, así como de la bilis y secreciones pancreáticas, y los mecanismos de la inmunidad innata y adaptativa, especialmente la actividad de los anticuerpos como la inmunoglobulina A, producidos por los linfocitos B en la mucosa gastrointestinal y tejidos linfoides asociados. A pesar de estos mecanismos de protección, la infección entérica es característica de algunos virus que infectan inicialmente las células epiteliales que cubren la mucosa gastrointestinal o las células M localizadas en los linfonódulos agregados intestinales (placas de Peyer). 3 En general, los virus que causan infecciones entéricas, tales como rotavirus (familia Reoviridae) y enterovirus (familia Picornaviridae), son resistentes a la acidez y a la acción de las sales biliares. Sin embargo hay virus sensibles a la acidez y a la bilis que producen importantes infecciones intestinales; por ejemplo, los coronavirus que producen gastroenteritis transmisibles son protegidos por el efecto buffer de la leche, durante su pasaje por el estómago de los animales lactantes. Otros virus entéricos no sólo son resistentes a la inactivación por las enzimas proteolíticas en el estómago e intestinos, sino que su capacidad infectante se ve incrementada por la acción de dichas enzimas. Por ejemplo, el clivaje de las proteínas de la cápside externa de los rotavirus y de algunos coronavirus por la acción de las proteasas intestinales aumenta su infectividad. Los rotavirus, coronavirus, torovirus y astrovirus figuran entre las principales causas de diarreas virales en animales, en tanto que una gran cantidad de infecciones entéricas causadas por enterovirus y adenovirus son asintomáticas. Los parvovirus, los morbillivirus (familia Paramixoviridae) y otros virus pueden causar también infección gastrointestinal y diarreas, pero lo hacen luego de alcanzar las células del tracto gastrointestinal durante el curso de una infección generalizada (sistémica) luego de una diseminación por viremia. INGRESO A TRAVÉS DE LA PIEL La piel es el mayor órgano del cuerpo, y su densa capa externa de queratina constituye una barrera mecánica para el ingreso de los virus. El bajo pH y la presencia de ácidos grasos en la piel aportan una protección adicional, así como otros componentes de la respuesta inmune innata y adaptativa, incluyendo la presencia de células dendríticas migratorias (células de Langerhans) en la epidermis. Lesiones en la piel, como mordeduras, cortes, punciones o abrasiones pueden constituir una puerta de entrada para una infección viral, la cual puede quedar confinada a la piel –como son las infecciones por papilomavirus- o bien pueden diseminarse a otras partes del organismo. Las heridas profundas pueden introducir virus en la dermis y en el tejido subcutáneo, donde se encuentra un importante aporte de vasos sanguíneos, linfáticos y nervios que pueden servir como vías de diseminación viral. Las picaduras y mordeduras de artrópodos, como mosquitos y garrapatas constituyen una de las vías más eficientes por la cual los virus son introducidos a través de la piel. Los insectos, especialmente las moscas, pueden actuar como vectores mecánicos; por ejemplo, el virus de la anemia infecciosa equina, el virus del mixoma de los conejos y el virus de la viruela de las aves son diseminados de esta manera entre las poblaciones susceptibles. Sin embargo, la mayoría de los virus que son transmitidos por artrópodos replican dentro de sus vectores, estos son los llamados ARBOVIRUS. La infección también puede ser adquirida por mordeduras de animales, como es el caso de la rabia, o por la introducción iatrogénica de un virus a través de la piel, como resultado de procedimientos de la clínica veterinaria y/o maniobras en el manejo de los animales. Por ejemplo, el virus de la anemia infecciosa equina ha sido transmitido a través de agujas, bozales, sogas y arneses contaminados; algunos poxvirus y papilomavirus de ovinos pueden ser transmitidos mediante los marcadores de las orejas, las pinzas para tatuajes u otros objetos contaminados (fómites). 4 OTRAS VÍAS DE INGRESO Varios patógenos virales importantes (algunos herpesvirus y papilomavirus) son diseminados a través del tracto genital. Durante la actividad sexual se pueden producir pequeños desgarros o laceraciones en la mucosa peneana o en el epitelio vaginal que facilitan la transmisión venérea de los virus. La conjuntiva ocular, si bien es menos resistente que la piel a la invasión viral, es constantemente lavada por el flujo lagrimal y por la acción mecánica de los párpados. De todos modos algunos adenovirus y enterovirus pueden lograr ingresar por este sitio, y otros virus pueden se transmitidos por esta vía en forma experimental. ESPECIFICIDAD DE HOSPEDADOR Y TROPISMO TISULAR Tropismo es la capacidad de un virus para infectar células selectivamente en un órgano en particular. El tropismo depende de factores tanto virales como del hospedador. A nivel celular debe haber una interacción entre las proteínas de unión virales y los receptores celulares. Aunque estas interacciones son generalmente estudiadas en células en cultivo (in vitro), la situación in vivo es más compleja. Algunos virus requieren de varios receptores y co-receptores celulares, otros utilizan diferentes receptores sobre diferentes tipos celulares, por ejemplo la glicoproteína de unión del virus de la inmunodeficiencia humana puede unirse a varios receptores (incluyendo CD4, CXCR4, y CCR5), lo cual le permite infectar tanto linfocitos T como macrófagos. La expresión de los receptores a nivel celular puede variar en forma dinámica; por ejemplo se ha demostrado experimentalmente que animales tratados con neuraminidasa tienen una importante protección contra la infección intranasal con el virus de la influenza. Esta protección perdura hasta que se regeneran los receptores sensibles a la neuraminidasa. Los receptores para un virus en particular están generalmente restringidos a ciertos tipos celulares en determinados órganos, y solamente esas células pueden ser infectadas. Esto explica en gran parte el tropismo de cada virus por determinado tejido u órgano y la patogénesis de la enfermedad causada por ese virus. La presencia de receptores específicos en la superficie de la célula no es el único factor que determina si puede ocurrir la infección de la misma; hay también factores intracelulares (potenciadores virales) que ejercen su efecto luego de la unión del virus para que se desarrolle una infección productiva. Estos potenciadores virales son activadores de genes que incrementan la eficiencia de transcripción de genes virales o celulares; específicamente son secuencias cortas y repetidas de nucleótidos que pueden presentar sitios de unión al ADN para varias proteínas, virales o celulares, que tienen la capacidad de unirse al ADN en sitios específicos (factores de transcripción). Los potenciadores virales incrementan la unión de la RNA polimerasa DNA dependiente a los promotores, acelerando el proceso de transcripción. Dado que muchos de los factores de transcripción, que afectan secuencias de los potenciadores virales, están restringidos a determinadas células, tejidos o especies de hospedadores, es que pueden determinar el tropismo de los virus y actuar como factores de virulencia específicos. 5 El DNA genómico de los papilomavirus contiene este tipo de potenciadores, que se activa solamente en los queratinocitos, y de hecho, es solamente en este estrato celular en el que se produce la replicación viral. En el genoma de retrovirus y algunos herpesvirus también se han identificado secuencias de potenciadores que determinan el tropismo de estos virus mediante la regulación de expresión de genes virales en tipos celulares específicos. MECANISMOS DE DISEMINACIÓN VIRAL E INFECCIÓN DE ÓRGANOS BLANCO. La replicación viral puede estar restringida a la superficie corporal a través de la cual el virus ingresa- por ejemplo, la piel, el tracto respiratorio, tracto gastrointestinal, tracto genital o la conjuntiva. Alternativamente, los virus pueden atravesar la barrera epitelial y ser diseminados por sangre, por vía linfática o nervios causando una infección generalizada, o infecciones en sitios específicos como el sistema nervioso central. En experimentos realizados por Frank Fenner en 1949, se utilizó el virus de la ectromelia (viruela murina) como modelo de la secuencia de eventos de una infección sistémica y producción de enfermedad. Para ello se inocularon grupos de ratones en las almohadillas plantares de los miembros posteriores; luego se realizaron titulaciones diariamente de diferentes tejidos para determinar la cantidad de virus presente en los órganos. Se demostró que durante el período de incubación la infección se diseminó en forma escalonada en el organismo del ratón. En principio el virus replicó localmente en el tejido de las almohadillas plantares y luego en los linfonódulos de drenaje; desde ese sitio el virus pasó al torrente sanguíneo, causando una viremia primaria con lo cual el virus alcanzó sus órganos blanco iniciales, especialmente el bazo, linfonódulos y el hígado. En este estadío de infección se produjo necrosis focal, primero en la piel y linfonódulos de las extremidades inoculadas, y posteriormente en el bazo e hígado. En los siguientes días hubo una necrosis extensiva en hígado y bazo y muerte rápida. Sin embargo, esta no fue la secuencia completa de la patogenia dado que para completar el ciclo de infección viral se debía explicar la diseminación e infección del siguiente hospedador. Fenner encontró que el virus producido en los órganos blanco (bazo e hígado) causaba una viremia secundaria, y así era diseminado a la piel y a las mucosas. La infección en la piel producía una erupción papular, desde donde se eliminaban grandes cantidades de virus y se producía la infección, por contacto, de otros ratones susceptibles. DISEMINACIÓN LOCAL EN SUPERFICIES EPITELIALES Los virus replican primero en las células epiteliales en el sitio de entrada y producen una infección localizada, generalmente acompañada de diseminación viral directamente al ambiente desde ese sitio. La diseminación de la infección sobre las superficies epiteliales ocurre por la infección secuencial de las células vecinas, y dependiendo de cada virus en particular puede o no haber diseminación a los tejidos subepiteliales adyacentes. Algunos virus, papilomavirus y poxvirus (virus orf), permanecen confinados a la epidermis donde inducen lesiones proliferativas localizadas; mientras que otros poxvirus como el virus de la dermatosis nodular infecciosa de los bovinos (lumpy skin disease), se disemina ampliamente después de la infección cutánea. 6 Los virus que ingresan al organismo por el tracto respiratorio o digestivo pueden causar rápidamente la infección extensiva de la mucosa epitelial, por lo tanto las enfermedades asociadas con estas infecciones progresan rápidamente luego de un corto período de incubación. En los mamíferos, hay poca o casi nula invasión productiva en los tejidos subepiteliales del tracto respiratorio luego de la infección con influenza o parainfluenzavirus; al igual que en el tracto gastrointestinal luego de infecciones con rotavirus y coronavirus. Aunque estos virus pueden ingresar a la vía linfática y por lo tanto tienen el potencial para diseminarse a través de la misma, generalmente no lo hacen, debido a que los receptores virales apropiados, u otros factores celulares permisivos (proteasas activadoras de clivaje o potenciadores de transcripción) están restringidos a las células epiteliales. La restricción de la infección viral a una superficie epitelial nunca debería ser considerada como una falta de virulencia o severidad del virus para producir enfermedad. Aunque sea localizado, el daño causado por los rotavirus y coronavirus en la mucosa intestinal, puede resultar en una enfermedad severa y aún en diarrea mortal, especialmente en neonatos y animales de corta edad. De la misma manera, la infección con el virus de la influenza puede producir lesiones considerables en los pulmones, causando síndromes respiratorios agudos y muerte. INVASIÓN SUBEPITELIAL Y DISEMINACIÓN LINFÁTICA Algunos virus pueden atravesar la barrera epitelial e invadir el tejido subepitelial mediante estrategias como la migración dentro de células fagocíticas, específicamente células dendríticas y macrófagos, y la diseminación direccional de las partículas virales desde el epitelio infectado. Las células dendríticas son abundantes en la piel y en todas las superficies mucosas, donde constituyen una barrera primaria de la respuesta inmunológica, tanto innata como adaptativa. Las células dendríticas migratorias (cómo las células de Langerhans en la piel), circulan desde las superficies epiteliales hasta los linfonódulos regionales; y la infección de estas células puede ser el origen de la diseminación inicial de algunos virus como los alfavirus, el agente de la lengua azul y otros orbivirus, y los virus de las inmunodeficiencias felina y de los monos. La liberación direccional de los virus en el lumen de los tractos respiratorio e intestinal facilita la diseminación local de las células epiteliales vecinas y la diseminación inmediata al ambiente; mientras que la diseminación desde las superficies basolaterales de las células epiteliales facilita la invasión de los tejidos subepiteliales y la subsecuente diseminación viral vía linfática, sanguínea o por filetes nerviosos. Muchos virus que se diseminan por el organismo luego de la infección de una superficie epitelial son transportados inicialmente a los linfonódulos regionales a través de los vasos aferentes. Dentro del linfonódulo de drenaje, los viriones pueden ser inactivados y procesados por los macrófagos y las células dendríticas de manera tal que sus componentes antigénicos son presentados a los linfocitos estimulando la respuesta inmune adaptativa. Sin embargo, algunos virus pueden replicar eficientemente en los macrófagos, (por ejemplo algunos retrovirus, orbivirus, el virus del moquillo canino y otros morbillivirus, arterivirus como el del síndrome respiratorio y reproductivo porcino, y algunos herpesvirus) y/o en células dendríticas y linfocitos. 7 Los virus pueden diseminarse, mediante de los vasos eferentes, desde los linfonódulos regionales hacia el torrente sanguíneo, y luego ser distribuidos rápidamente a través del organismo, ya sea dentro de las células o como viriones libres. Los órganos que actúan como filtros de la sangre (pulmón, hígado y bazo) son frecuentemente órganos blanco de los virus que producen infecciones generalizadas. Normalmente hay una respuesta inflamatoria local en el sitio de invasión viral, y la severidad de la misma refleja la extensión del daño en el tejido. La inflamación conduce a alteraciones características en el flujo y la permeabilidad de los vasos sanguíneos locales, así como a la movilización y activación de leucocitos; algunos virus aprovechan esta circunstancia para infectar células que intervienen en la respuesta inflamatoria, lo cual facilita la diseminación local o sistémica de estos virus. La inflamación local puede ser muy importante en la patogénesis de las infecciones causadas por virus transmitidos por artrópodos, debido a la marcada reacción en el sitio de la inoculación del virus producida por la mordedura del artrópodo vector. DISEMINACIÓN POR VÍA SANGUÍNEA: VIREMIA La sangre es el vehículo más efectivo para la rápida diseminación del virus dentro del organismo. El ingreso inicial el virus a la sangre luego de la infección se denomina viremia primaria, la que aunque generalmente es clínicamente inaparente, conduce a la localización del virus en los órganos. La replicación viral en los grandes órganos blanco lleva a una producción sostenida de altas concentraciones de virus, produciendo una viremia secundaria y la subsiguiente infección en otras partes del cuerpo, resultando en manifestaciones clínicas de la enfermedad asociada. En la sangre, los viriones pueden circular libres en el plasma o bien contenidos o adsorbidos a leucocitos, plaquetas y eritrocitos. Los parvovirus, enterovirus, togavirus y flavivirus circulan generalmente libres en el plasma. Los virus que son transportados en leucocitos (generalmente linfocitos o monocitos) normalmente no son eliminados con tanta facilidad o de la misma manera que los virus que circulan libres. Los virus asociados a células pueden estar protegidos de los anticuerpos y otros componentes plasmáticos, y pueden ser transportados cuando los leucocitos que los mantienen ocultos en su interior migran dentro de los tejidos. Algunos virus en particular tienen tropismo a diferentes poblaciones leucocitarias; de esta manera la viremia asociada a monocitos es una característica del virus del moquillo canino (familia Paramixoviridae), mientras que la viremia asociada a linfocitos es una característica del virus de la enfermedad de Marek (familia Herpesviridae) y de la leucosis bovina (familia Retroviridae). En las infecciones causadas por el virus de la peste porcina africana (familia Asfarviridae) y el virus de la lengua azul (familia Reoviridae) es característica la viremia asociada a eritrocitos. La asociación del virus de la lengua azul con los eritrocitos facilita tanto la viremia prolongada, por el retraso de la eliminación del virus por acción inmunológica, como la infección de los artrópodos hematófagos que actúan como vectores biológicos del virus. Un importante número de virus, incluyendo el virus de la anemia infecciosa equina (familia Retroviridae), el virus de la diarrea viral bovina (familia Flaviviridae) y el virus de la lengua azul, están asociados a las plaquetas durante la viremia; esta interacción puede facilitar la infección de las células endoteliales. 8 Los neutrófilos pueden contener viriones fagocitados, aunque raramente son infectados dado que poseen poderosos mecanismos antimicrobianos; además los neutrófilos al igual que las plaquetas tienen una vida media corta. Los viriones circulantes en sangre son removidos continuamente por los macrófagos, por lo tanto la viremia puede ser mantenida solamente si hay una continua introducción de virus en sangre desde los tejidos infectados, o si hay una eliminación deficiente por acción de los macrófagos tisulares. Aunque los leucocitos circulantes pueden constituir un sitio para la replicación viral, la viremia generalmente es mantenida por la infección de las células de los órganos blanco como son el hígado, el bazo, los linfonódulos y la médula osea. En algunas infecciones, como la arteritis viral equina, la viremia es prolongada y mantenida por la infección de las células endoteliales, macrófagos y células dendríticas. El músculo liso y el estriado también pueden ser un sitio importante para la replicación de algunos virus. Hay una correlación entre la magnitud de la viremia producida por virus asociados a la sangre y su capacidad para invadir los tejidos blanco. Ciertos virus neurotrópicos son virulentos cuando son inoculados por vía intracerebral, pero resultan avirulentos cuando ingresan periféricamente dado que no alcanzan una viremia con una concentración viral suficiente que faciliten la invasión del tejido nervioso. La capacidad de producir viremia y la capacidad para invadir los tejidos desde el torrente sanguíneo son por lo tanto dos propiedades diferentes de los virus. Por ejemplo, algunas cepas del virus Semliki Forest (familia Togaviridae), y otros alfavirus, han perdido la capacidad de producir una viremia equivalente en duración y magnitud a la producida por las cepas neuroinvasivas de los mismos virus. Los virus que circulan en sangre, especialmente aquellos que circulan libres en plasma, se encuentran, entre muchas otras, dos tipos de células que ejercen un rol importante en la determinación de la patogénesis subsiguiente a la infección; dichas células son los macrófagos y las células del endotelio vascular. INTERACCIÓN DE LOS VIRUS CON LOS MACRÓFAGOS Los macrófagos son células fagocíticas mononucleares derivadas de la médula ósea que están presentes en todos los compartimentos del organismo, incluyendo aquellos que se encuentran libres en plasma (monocitos) o en los espacios aéreos pulmonares (macrófagos alveolares), y los que se encuentran en los tejidos como el conectivo subepitelial debajo de las superficies mucosas, macrófagos fijos como los osteoclastos (en hueso), microglía (sistema nervioso central), y aquellos que cubren los sinusoides de linfonódulos, hígado, bazo y médula ósea. Junto con las células dendríticas, los macrófagos tienen un rol crítico en el procesamiento y presentación de antígenos a otras células inmunológicas. Esto es fundamental para la iniciación de la respuesta inmune adaptativa. Los macrófagos también inician la respuesta inmune innata por su capacidad para detectar la presencia de estructuras moleculares asociadas a patógenos mediante receptores específicos (por ejemplo receptores tipo Toll). Los macrófagos tienen una actividad funcional heterogénea, la que puede variar considerablemente dependiendo de su ubicación y estado de activación; aún en un sitio o tejido 9 dado hay subpoblaciones de macrófagos que difieren en su actividad fagocítica y en susceptibilidad a infecciones virales. Se pueden observar diferentes tipos de interacciones entre macrófagos y viriones; por ejemplo algunos virus son fagocitados y destruidos por los macrófagos, en otros casos el virión puede ingresar al macrófago y luego ser transferido pasivamente a las células adyacentes, o como en el caso del virus de la hepatitis infecciosa canina (familia Adenoviridae) puede ingresar a los macrófagos que cubren los sinusoides hepáticos (células de Kupffer), replicar en ellos y pasar a los hepatocitos, produciendo una hepatitis severa. Otro mecanismo de invasión tisular conocido como “caballo de Troya” consiste en el transporte de los viriones dentro de macrófagos que emigran a través de las paredes de los vasos sanguíneos. Este tipo de diseminación es particularmente importante en la patogénesis de infecciones por lentivirus (familia Retroviridae). Las diferencias en la virulencia de cepas de un mismo virus y las variantes en la resistencia del hospedador pueden estar dadas, en algunos casos, por los diferentes tipos de interacciones entre virus y macrófagos. Aunque los macrófagos tienen una eficiente actividad fagocítica por naturaleza, esta capacidad puede estar potenciada luego de su activación con ciertas sustancias de origen microbiano y citoquinas como el interferón γ. Además tienen receptores Fc y C3 que aumentan su capacidad para fagocitar viriones opsonizados, específicamente aquellos viriones que están cubiertos con anticuerpos o moléculas del complemento. Dado que algunos virus son capaces de replicar en los macrófagos, la opsonización de los viriones mediante anticuerpos en realidad puede facilitar la infección; esto constituye un importantísimo factor patogénico en infecciones como el dengue y varios retrovirus. La infección viral puede conducir a una activación de macrófagos y células dendríticas, con producción de mediadores vasoactivos e inflamatorios, como el factor de necrosis tisular, que contribuyen en la patogénesis de enfermedades virales, particularmente las fiebres hemorrágicas virales como Ebola (familia Filoviridae), lengua azul (familia Reoviridae) y fiebre hemorrágica argentina – virus Junín- (familia Arenaviridae). INTERACCIÓN DE LOS VIRUS CON CÉLULAS DEL ENDOTELIO VASCULAR El endotelio vascular con su membrana basal y sus estrechas uniones celulares constituye la interfase sangre-tejido y una barrera para partículas como los virus. La invasión del parénquima por los viriones circulantes depende de la posibilidad de cruzar esta barrera, generalmente en vénulas y capilares, donde el flujo sanguíneo es más lento y las paredes vasculares son más delgadas. Los viriones pueden pasar pasivamente entre o a través de las células endoteliales y la membrana basal de los pequeños vasos, ser transportados dentro de linfocitos infectados (mecanismo de caballo de Troya), o infectar células endoteliales y “hacer”su camino a través de esta barrera, con la infección de la porción luminal de la célula y liberación por la parte basal. Este aspecto ha sido estudiado intensivamente en relación con la invasión viral del sistema nervioso central, pero también se aplica a la invasión secundaria de muchos tejidos durante las infecciones generalizadas. 10 La infección de las células endoteliales es también importante para la patogénesis de las enfermedades virales caracterizadas por daño vascular que resultan en hemorragias generalizadas y/o edemas (fiebres hemorrágicas virales). El daño endotelial producido por virus conduce a la coagulación y trombosis vascular, y en el caso de generalizarse se produce la coagulación intravascular diseminada. Sin embargo, es probable que los mediadores de la inflamación producidos por los macrófagos y las células dendríticas infectadas también contribuyen a la patogénesis del daño vascular en las fiebres hemorrágicas virales. DISEMINACIÓN POR VÍA NERVIOSA Aunque la infección del sistema nervioso central puede ocurrir luego de la diseminación hematógena, la invasión por nervios periféricos es también una importante vía de infección -por ejemplo, en el caso de la rabia, en la enfermedad de Borna (familia Bornaviridae) y en diferentes infecciones por herpesvirus como son la pseudorabia y la encefalitis bovina por herpesvirus 5-. Los viriones de los herpesvirus viajan al sistema nervioso central a través del citoplasma de los axones infectando secuencialmente las células de Schwann de la vaina nerviosa. Los virus de la rabia y de la enfermedad de Borna también migran hacia el sistema nervioso central por el citoplasma de los axones, pero generalmente no infectan la vaina nerviosa. Los nervios de los sistemas motor, sensorial y autónomo pueden estar involucrados en la diseminación neural de estos virus. En la medida que estos virus se mueven centrípetamente hacia el sistema nervioso central, deben atravesar las uniones celulares. Los virus de la rabia y de la pseudorabia pueden cruzar a través de las uniones sinápticas. Además de migrar centrípetamente desde la superficie corporal a los ganglios sensoriales y desde ahí al cerebro, los herpesvirus pueden trasladarse en dirección centrífuga desde los ganglios hacia la piel y mucosas. Este fenómeno es el que ocurre luego de la reactivación de infecciones latentes por herpesvirus y en la producción de lesiones epiteliales recurrentes. Otros virus como el de la rabia, enfermedad de Borna y algunos togavirus pueden utilizar las terminaciones nerviosas de las fosas nasales (filetes olfatorios) como sitio de entrada; causando una infección local a partir de la cual los nuevos viriones viajan por el axoplasma de los nervios olfatorios directamente hacia el bulbo olfatorio del cerebro. MECANISMOS DE DISEMINACIÓN VIRAL La diseminación de viriones infecciosos es crucial para poder mantener las infecciones dentro de las poblaciones. Para los virus que replican sólo en las superficies epiteliales, la salida de viriones infecciosos generalmente se produce desde el mismo sistema orgánico por donde ingresó el virus (por ejemplo, sistema respiratorio, sistema digestivo). En las infecciones generalizadas, la diseminación puede darse desde diferentes sitios, y algunos virus pueden diseminarse por diferentes vías indistintamente. La cantidad de virus diseminado en una secreción es un aspecto a tener en cuenta en relación a la transmisión. Concentraciones virales muy bajas pueden ser irrelevantes a menos que se trate de grandes volúmenes de material infectado; sin embargo algunos virus pueden estar presentes en concentraciones tan altas que una mínima cantidad de una secreción infectada puede transmitirlos a otro hospedador susceptible. 11 Los virus entéricos generalmente son más resistentes que los virus respiratorios a la inactivación por acción de las condiciones ambientales; especialmente cuando se encuentran en el agua, estos virus pueden persistir por más tiempo. Virus como el de la influenza (familia Ortomixoviridae) y los neumovirus (familia Paramixoviridae) que causan típicamente infecciones localizadas y lesiones del tracto respiratorio, son diseminados por el mucus y expelidos desde las vías respiratorias mediante la tos y los estornudos. Durante las infecciones sistémicas los virus también pueden diseminarse desde el tracto respiratorio. Los virus entéricos, como los rotavirus, son diseminados por las heces; y cuanto más voluminosa sea la descarga de materia fecal desde los individuos infectados mayor será la contaminación ambiental que causen. Unos pocos virus (virus de la rabia, citomegalovirus) son diseminados en la cavidad oral desde las glándulas salivales infectadas, o desde los pulmones o mucosa nasal en las infecciones respiratorias. La diseminación por saliva depende de acciones como el lamido, olfateo, mordidas o acicalamiento entre los animales. Este tipo de diseminación puede continuar durante el período de convalescencia o posteriormente en forma recurrente, especialmente con herpesvirus. La piel constituye una importante fuente de virus en enfermedades en las que la transmisión se produce por contacto directo o por pequeñas lesiones: papilomavirus, algunos poxvirus y herpesvirus utilizan este modo de transmisión. Aunque en varias enfermedades generalizadas se producen lesiones en la piel, sólo en muy pocos casos hay diseminación viral desde esas lesiones. Sin embargo, en enfermedades vesiculares como la fiebre aftosa, estomatitis vesicular, y la enfermedad vesicular porcina, los virus son producidos en grandes cantidades en las vesículas en la piel y las mucosas de los animales afectados; los virus son eliminados desde estas lesiones luego de la ruptura de las vesículas. La localización de los virus en los folículos plumosos es importante para la diseminación de virus como el de la enfermedad de Marek (familia Herpesviridae). La orina, al igual que la materia fecal, es una fuente de contaminación de los alimentos y del ambiente. Algunos virus como el de la hepatitis infecciosa canina (familia Adenoviridae), la fiebre aftosa (familia Picornaviridae) y arenavirus, replican en las células epiteliales de los túbulos renales y son diseminados por la orina. En el caso de los arenavirus (por ejemplo, fiebre hemorrágica argentina) se producen infecciones prolongadas en los roedores silvestres que actúan como reservorio; esto constituye el principal modo de contaminación del medio ambiente por estos virus. Otros virus que producen importantes enfermedades en animales son diseminados por el semen y son transmitidos durante el coito; por ejemplo, el virus de la arteritis equina (familia Arteriviridae) puede ser eliminado durante varios meses o años en el semen de padrillos portadores aparentemente sanos, aún mucho tiempo después de que el virus se haya eliminado de otros tejidos. De la misma manera, los virus que replican en glándula mamarias son excretados por leche, la cual sirve como vía de transmisión por ejemplo para el virus de la artritis-encefalomielitis de la cabra (familia Retroviridae) y alguno de los flavivirus transmitidos por garrapatas. En los peces, el fluido que rodea las huevas depositadas durante el desove puede contener altas concentraciones de virus como el de la necrosis hematopoyética infecciosa (familia Rabdoviridae); este es un importante modo de transmisión viral tanto entre peces de criaderos como silvestres. 12 Aunque no se consideren como “diseminantes” en el estricto sentido de la palabra, tanto la sangre como los tejidos de los animales faenados deben ser considerados importantes fuentes de contaminación y transmisión viral. La sangre infectada es la base de la transmisión mediante agujas contaminadas y otros elementos utilizados por los veterinarios durante los tratamientos o el manejo de animales enfermos. El uso de suero fetal bovino contaminado con virus puede resultar en la contaminación de otros productos biológicos. INFECCIÓN VIRAL SIN DISEMINACIÓN Muchos sitios de replicación viral podrían ser considerados como “sitio ciego” desde la perspectiva de la diseminación natural; sin embargo, la replicación en estos sitios puede facilitar indirectamente la transmisión viral; por ejemplo, animales carnívoros y omnívoros pueden infectarse al consumir carne o tejidos que contienen virus. De esta manera el virus de la peste porcina clásica (familia Flaviviridae), el virus de la peste porcina africana (familia Asfarviridae) y el virus del exantema vesicular porcino (familia Caliciviridae) han sido diseminados a diferentes regiones y países mediante restos de alimentos que contenían carne de cerdo contaminada. La encefalopatía espongiforme bovina (mal de la vaca loca) producida por un prion en el Reino Unido, fue ampliamente diseminada entre el ganado por la alimentación con harina de carne y de hueso elaboradas con restos de carcasas de bovinos conteniendo tejido nervioso contaminado. Muchos retrovirus en vez de ser diseminados por las vías mencionadas son transmitidos directamente en el plasma germinal o por infección del embrión en desarrollo en los mamíferos, o de los huevos en las aves. A pesar de la falta de transmisión horizontal, estos virus transmitidos verticalmente llegan al mismo fin que aquellos que se diseminan en el ambiente, esto es, la transmisión a un nuevo hospedador y su perpetuación en la naturaleza.
