Poliovirus - Biologie

Poliovirus este un virus din familia Picornaviridae, care provoacă poliomielită sau poliomielită la om. Este un virus foarte simplu, fără un plic cu un genom de ARN monocatenar plus. Apare doar la oameni; eradicarea poliovirusului prin vaccinare este un obiectiv al Organizației Mondiale a Sănătății.

Descoperire și istorie

Deși poliomielita a fost o boală cunoscută de multă vreme, abia după studii efectuate de medicul suedez Ivar Wickman la începutul secolului al XX-lea a fost recunoscută în general ca o boală infecțioasă transmisă prin contact. Karl Landsteiner și Erwin Popper sunt considerați a fi descoperitorii virusului poliomielitei; În 1908 au reușit să transmită agentul patogen către două maimuțe prin injectarea unui extract de măduva spinării steril bacteriologic de la un băiat care murise de poliomielită; ambele animale s-au îmbolnăvit. [1]

Charles Armstrong a reușit să transmită virusul șobolanilor de bumbac în anii 1930. John F. Enders, Frederick Chapman Robbins și Thomas Huckle Weller au reușit să înmulțească virusul în culturi celulare în 1949; pentru aceasta au primit premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină din 1954. În 1955, a fost aprobat un vaccin inactivat împotriva poliomielitei dezvoltat de Jonas Salk, urmat câțiva ani mai târziu de un vaccin oral împotriva poliomielitei de către Albert Sabin.

Acumulare de viruși

morfologie

Particula de virus aproximativ rotundă are un diametru de 28 până la 30 nanometri. În 1985 a fost posibilă rezolvarea structurii tridimensionale a unei particule complete de poliovirus prin analiza structurii cristaline. [2] Fiecare virion conține o copie a genomului ARN monocatenar, care este încastrat într-o capsidă icosaedrică. Capsidul este alcătuit din 60 de copii ale fiecăreia dintre cele patru proteine ​​capsidice VP1, VP2, VP3 și VP4. Virusul nu are coajă.

Datorită acestei structuri, poliovirusul este un virus stabil din punct de vedere al mediului, care este rezistent la un număr de dezinfectanți precum 70% etanol, izopropanol și compuși cuaternari de amoniu. Virusul este greu inactivat de mulți detergenți sau acizi, de exemplu acidul din stomac.

Proteinele genomului și virusului

care este

Genomul viral a fost clonat și secvențiat pentru prima dată în 1981. ARN-ul de tip 1 7440 nucleotide lung, la capătul 5 'de care se leagă o proteină virală (VPg), constă dintr-o regiune lungă 5' netradusă (5 'NTR), care este urmată de un singur cadru de citire deschis, care codifică o poliproteină de 220 kDa și o regiune scurtă 3'-netradusă (3'-NTR) cu o coadă poli (A). În zona netradusă 5 ', ARN-ul conține un punct de intrare ribozomal intern (IRES), care este crucial pentru traducerea ARN-ului în celula gazdă. Mutațiile din IRES sunt o cauză moleculară a atenuării poliovirusurilor utilizate în vaccinurile orale împotriva poliomielitei.

Poliproteina de 220 kDa este descompusă în trei proteine, P1, P2 și P3, de către peptidaze virale; proteina P1 este descompusă în continuare în proteinele structurale VP1-VP4, din care este asamblată capsidă a noilor particule de virus. Proteinele P2 și P3 dau naștere proteinelor nestructurale care au un rol în replicarea virusului. Proteinele 2A pro și 3C pro, precum și 3CD pro sunt peptidaze care descompun poliproteina virală, în timp ce proteinele 2BC, 2C și 3AB formează un complex de membrană care este necesar pentru replicarea virusului. 3B VPg se leagă de capătul 5 'al ARN-ului viral și este important pentru inițierea replicării ARN-ului. În cele din urmă, pol 3D este o ARN polimerază dependentă de ARN care sintetizează ARN-ul viral. [3]

Replicare

Poliovirusul se înmulțește în citoplasma celulei gazdă. Pentru a intra în celulă, virusul are nevoie de un receptor specific, proteina CD155. Virusul își poate transfera apoi ARN-ul în celulă, unde este tradus imediat în poliproteină. Poliproteina se poate descompune proteolitic în proteine ​​structurale și funcționale individuale. ARN-ul nu este doar tradus, ci și reprodus. Acesta din urmă se întâmplă prin ARN polimeraza 3D polivalentă a ARN-ului viral, care convertește plus-ARN-ul original într-un minus-ARN și de aici generează imediat plus plus-ARN. ARN-ul este în cele din urmă ambalat cu proteinele structurale pentru a forma un nou virion; în cele din urmă celula gazdă moare și virușii sunt eliberați.

Sistematică

Poliovirusul aparține genului de viruși Enterovirus; aceasta face parte din familia Picornaviridae. În poliovirus se disting trei serotipuri.

  • familie Picornaviridae
    • gen Enterovirus
      • specii Poliovirus
        • Serotipul 1 (tip „Mahoney” sau „Brunhilde”): acest tip este cel mai frecvent și poate provoca și boli grave.
        • Serotipul 2 (tip „Lansing”): acest tip provoacă progresii destul de ușoare.
        • Serotipul 3 (tip „Leon”): acest tip apare destul de rar, dar de obicei provoacă un curs serios.

Cele trei serotipuri diferă structural în principal în proteinele capsidei. Comparațiile secvențelor genomice complete ale poliovirusurilor și ale enterovirusului uman C (HEV-C) au arătat că poliovirusurile și virusurile HEV-C sunt foarte asemănătoare în structura genomului. În afara regiunii capsidei, poliovirusurile sunt similare cu virusurile HEV-C, așa cum sunt între ele. De aceea sa sugerat specia Poliovirus abandon și cele trei serotipuri din specie Enterovirusul uman C clasifica. [4] Acest lucru nu a fost încă decis.

Difuzare, transmitere și specificitate

distribuție

Inițial virusul a fost răspândit în întreaga lume; La tropice, epidemiile au avut loc pe tot parcursul anului, la latitudini temperate, mai ales vara. În zonele endemice, virusul poate fi detectat și în canalizare, printre altele; în mediu ar trebui să rămână capabil de reproducere timp de câteva săptămâni. Singura gazdă naturală și, prin urmare, singurul rezervor cunoscut sunt oamenii. Prin urmare, vaccinarea pare posibilă; acest lucru a fost deja realizat cu poliovirusul de tip 2. În 2007, au existat 1.310 cazuri de boală poliovirus sălbatică la nivel mondial; în 2008, virusul este endemic doar în Nigeria, India, Pakistan și Afganistan. [5] [6]

Transmisie și specificitate

Virusul este cauzat de infecția cu frotiu (fecal-oral) și, de asemenea, transmis prin obiecte. Tropismul poliovirusului este limitat la oameni și la alte primate. Diferite maimuțe pot fi infectate experimental prin injectarea virusului direct în măduva spinării sau creier. Numai cimpanzeii și maimuțele din lumea veche pot fi infectate pe cale orală, la fel ca oamenii. Deoarece virusul necesită un receptor specific, proteina CD155, pe celulele gazdă pentru infecție, infecția unui organism depinde în esență de faptul dacă virusul se poate lega de receptorul din gazdă. Poliovirusul se leagă de CD155 de la oameni, cimpanzei și maimuțe din Lumea Veche, dar doar parțial de CD155 de la maimuțe din Lumea Nouă. [7] După legarea la receptorul CD155, virusul este absorbit în celulă, unde se poate multiplica. Mecanismele de multiplicare din interiorul celulei sunt mai puțin specifice gazdei decât mecanismul de absorbție. Receptorul CD155 este situat pe suprafața celulară a monocitelor, macrofagelor, limfocitelor T și a celulelor nervoase. Țesuturile limfatice precum plăcile Peyer din intestin sunt locul primei replicări a virusului.

Boli, depistare și vaccinuri

boală

După ce virusul a fost ingerat pe cale orală și înmulțit în nazofaringe și în tractul digestiv, apare viremia, în care virusul este răspândit prin fluxul sanguin. În majoritatea cazurilor, acest lucru este simptomatic; simptomele asemănătoare gripei apar doar la 4-8% dintre cei infectați.

Doar în cazuri rare, în aproximativ 1% din infecții, virusurile atacă și celulele nervoase, de preferință celulele cornului anterior din măduva spinării, care sunt importante pentru mușchi. Acest lucru duce apoi la tabloul clinic al poliomielitei.

dovada

Virusul poate fi detectat din probe de scaun, tampoane de gât și, dacă este necesar, din LCR. Cu detectarea virologică clasică, materialul preparat este incubat pe culturi celulare și identitatea virusului este determinată folosind un test de neutralizare cu antiseruri specifice. Izolarea virusului din probele de scaun se spune că are 80% succes în primele 14 zile ale bolii. [8] Cu toate acestea, această metodă este complexă. Acesta este motivul pentru care reacția în lanț a transcriptazei inverse-polimerază este adesea utilizată astăzi, cu care ARN-ul viral poate fi detectat direct în materialul clinic. Uneori, părți ale genomului virusului sunt chiar secvențiate pentru a stabili conexiuni între diferiți pacienți prin comparații de secvențe și pentru a putea înțelege calea infecției. De asemenea, se poate efectua o detectare a anticorpilor împotriva virusului în serul pacientului.

Dovada poliovirusului este notificabilă conform Legii germane privind protecția împotriva infecțiilor.

Vaccinuri

Există două vaccinuri diferite împotriva poliomielitei. Potrivit lui Jonas E. Salk, poliovaccinul inactivat (IPV) este un vaccin mort care se injectează intramuscular. Vaccinul conține particule de virus inactivate cu formaldehidă din cele trei tipuri cultivate pe culturi celulare. Acest vaccin oferă o bună protecție împotriva bolii; avantajul decisiv al acestui vaccin este că vaccinarea poliomielitei este exclusă. Vaccinul inactivat împotriva poliomielitei a fost aprobat în SUA în 1955 și a dus la o scădere rapidă a numărului de boli de acolo.

Poliovakzina orală (OPV) conform lui Albert Sabin pentru vaccinarea orală este un vaccin viu și constă dintr-un amestec din cele trei tipuri de așa-numiți viruși atenuați, care sunt încă capabili să se reproducă, dar nu mai provoacă boli. Avantajul acestui vaccin, pe lângă faptul că este ușor de utilizat, este acela că creează, de asemenea, imunitate în tractul gastro-intestinal, ceea ce nu numai că previne boala, ci și împiedică transmiterea virusului. În Germania, acest vaccin nu mai este utilizat, deoarece vaccinarea poliomielitei nu poate fi exclusă complet. Deoarece poliovirusul a fost eradicat în Germania, acesta ar fi un risc inacceptabil.