Sesión microbiológica: coronavirus y parainfluenza
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Descripción de las caracteristicas microbiológicas de dos virus causantes de infecciones respiratorias agudas, asi como la respuesta inmunológica montada contra elos
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- 1. SESIÓN MICROBIOLÓGICA CORONAVIRUS PARAINFLUENZA VIRUS JUAN JOSÉ FONSECA MATA RESIDENTE INFECTOLOGÍA 28 DE JUNIO 2018
- 2. AGENDA Parainfluenza virus Historia Virología Replicación Patogénesis Respuesta inmune Diagnóstico Coronavirus Historia Virología Clasificación Morfología y Estructura Replicación Patogénesis Respuesta Inmune Diagnóstico Conclusiones, preguntas y comentarios
- 4. HISTORIA Los 4 serotipos del virus parainfluenza humano (HPIV) se describieron entre 1956 y 1960 HPIV 1, HPIV2, HPIV3 se aislaron de niños con infecciones respiratorias bajas mientras que HPIV4 se aisló en infecciones respiratorias altas Se identificaron con agentes etiológicos de Croup (HPIV 1, 2, y 4) Neumonía y bronquilitis (HPIV3) Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 5. VIROLOGÍA Grupo: V (ARNss (-)) Orden: Mononegavirales Familia: Paramyxovirudae Genero: Respirovirus y Rubulavirus Especies: HPIV1 – 4 Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 6. VIROLOGÍA Virus RNA monocatenarios con envoltura Pertenecientes a la familia Paramixoviridae • HPIV 1 al HPIV4 4 serotipos de importancia • HPIV4a y HPIV4b HPIV4 dividido en dos HPIV1 y HIPV3 pertenecen al género Respivirus HPIV2 y HPIV4 pertenecen al género Rubulavirus Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 7. VIROLOGÍA Virión polimórfico Diámetros variables desde 150 – 200 μm Contienen hebra única de RNA de 14.9 a 17.3 kb • Codifica 6 proteínas esenciales • Proteína nucleocápside (NP) • Fosfoproteína (P) • Proteína de matriz (M) • Glicoproteína de fusión (F) • Hemaglutinina/neuroaminidasa (HN) • Glucoproteína de la polimerasa de RNA (L) Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 8. VIROLOGÍA Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 9. VIROLOGÍA Hemaglutinina/Neuroamindasa (HN) y la glucoproteína de fusión (F) • Proteínas de superficie • Regulan la unión con los residuos de ácido siálico de la célula huésped (HN) • Y la fusión de la envoltura viral con la membrana del huésped (F) HN facilita la salida de nuevos viriones al escindir los residuos de ácido siálico Proteínas son el principal objetivo de los anticuerpos neutralizantes Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 10. VIROLOGÍA Proteína de matriz (M) Recubre la superficie interna de la envoltura. La proteína de la nucelocápside (NP) une y envuelve al ARN creando el patrón para la ARN polimerasa Formadas por la fosfoproteína (P) y la glucoproteína de la polimerasa (L) El gen de la fosfoproteína también codifica proteínas adicionales variables en cada serotipo HPIV1 y 3 codifican proteína C HPIV2 codifica proteína V Ambas reducen la actividad de interferón 1 Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 11. Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed, REPLICACIÓN Proteína nucleocápside (NP) Fosfoproteína (P) Proteína de matriz (M) Glicoproteína de fusión (F) Hemaglutinina/neuroaminidasa (HN) Glucoproteína de la polimerasa de RNA (L)
- 12. PATOGÉNESIS HPIV se une y replica en el epitelio ciliado del tracto respiratorio superior e inferior La infección inicia en la nariz y orofaringe y se disemina al tracto inferior Pico de replicación de los 2 – 5 días después de la primoinfección Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 13. PATOGÉNESIS • Tracto respiratorio superior cuadro gripal • Laringe y traquea Croup y bronquolitis • Tracto respiratorio inferior neumonía La magnitud de la infección correlaciona con la localización Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 14. PATOGÉNESIS HPIV3 es altamente específico del epitelio ciliado en la región apical del tracto respiratorio superior La liberación viral ocurre en el mismo polo celular No hay transmisión directa entre células HPIV no son citopáticos Las respuestas citopáticas observadas secundarias al daño inmunológico mas que la acción directa viral Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 15. PATOGÉNESIS Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 16. PATOGÉNESIS Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 17. RESPUESTA INMUNE Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 18. RESPUESTA INMUNE Hoffmann HH; Trends Immunol. 2015 Mar;36(3):124-38
- 19. RESPUESTA INMUNE Medición de citocinas proinflamatorias IL – 6 CCL – 3 CCL – 4 CCL – 5 CXCL – 8 CXCL – 9 Elevación de anticuerpos IgE específicos Palmenberg A, Parainfluenza viruses. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 20. RESPUESTA INMUNE IgA secretora se produce al inicio de la infección • Neutralizante • Disminuye la gravedad de la infección Anticuerpos neutralizantes • Reactividad cruzada entre los serotipos HPIV1 y HPIV4 Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 21. RESPUESTA INMUNE Linfocitos T citotóxicos • La infección intranasal resulta en un aumento rápido de linfocitos TCD8+ a nivel pulmonar Linfocitos T cooperadores • La actividad de linfocitos TCD4+ no ha sido completamente probada Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–55
- 22. DIAGNÓSTICO Cultivo viral • Estándar de oro • Se basa en la identificación del efecto citopático o detección de la hemadsoción • Acompañado del uso de anticuerpos monoclnales fluorecentes Ensayos de inmunofluoresencia • ELISA • Par antígenos específicos para HPIV 1 – 3 • Sensibilidad del 63 – 95% Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 23. DIAGNÓSTICO PCR •Alta sensibilidad y especificidad Serología • Poco utilizado en la práctica clínica • Mediante fijación de anticuerpos • Se requiere 2 muestras, • fase aguda y en la de convalecencia • Aumento en los títulos x4 Branche AR; Semin Respir Crit Care Med 2016;37:538–554
- 24. CORONAVIRUS COV
- 25. HISTORIA Virus RNA distribuidos en humanos, otros mamíferos y aves Miembros de esta familia se aislaron desde 1930 • Bronquitis en pollos • Gastroenteritis en cerdos • Hepatitis y encefalitis en roedores En los 60’s agrupados por su característica morfológica • Franja de espiculas, ampliamente distribuidas a lo largo del virión, morfológicamente distintos a otros paramixovirus • Corona solar coronavirus Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 26. HISTORIA Hasta el siglo XX se consideraron causantes de causantes de infecciones gastrointestinales y respiratorios en animales domésticos y cuadros gripales en humanos 2002 • Surgimiento del SARS provocado por un coronavirus previamente desconocido Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 27. VIROLOGÍA Grupo: IV (ARNss (+)) Orden: Nidoviridales Familia: Coronaviridae Subfamilia: Coronavirinae Genero: α, β, δ - Coronavirus Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 28. VIROLOGÍA Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 29. VIROLOGÍA Todos los α y β coronavirus tienen huésped mamífero δ se ha aislado en aves Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 30. VIROLOGÍA Estructura viral • Virión “esférico” , pleomórfico • Diámetro variable, desde 80 – 120 nm (50 – 200 nm) • Espículas, descritas como pétalos Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 31. VIROLOGÍA Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 32. VIROLOGÍA Proteínas estructurales Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 33. VIROLOGÍA 5 proteínas S: spike M: membrana E: Envoltura N: nucleocápside HE: esterasa de hemaglutinina Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 34. VIROLOGÍA Proteína S Las espículas están formadas por trímeros de proteína S Proteína de fusión clase I Se une con la célula huésped en las etapas iniciales de la infección El monómero de proteína S es una proteína transmembrana de 128 – 160 kDa Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 35. VIROLOGÍA Proteína M Proteína mas abundante Da la forma al virión Monómero de 25 – 30 kDa Proteína embebida en la membrana y formado 3 dominios transmembrana Funciona como señal de inserción y unión Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 36. VIROLOGÍA Proteína E Polipéptido pequeño de 80 – 120 kDa Poca cantidad en la superficie viral Indispensable en la virulencia Proteína de membrana integral No tiene péptido de señalización Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 37. VIROLOGÍA Proteína N En el interior del virión Constituye por si misma la nucleocápside Monómero de 43 – 50 kDa No protege al genoma contra ribonucleasas 2 dominios N y C terminal Se encuentra flanqueada por segmentos separadores, el central rico en Serina y Arginina (SR) Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 38. VIROLOGÍA Esterasa de hemaglutinina Solo se encuentra en algunos β – coronavirus Monómero de 48 kDa Ectodominio N terminal grande y un endodominio C terminal pequeño Forma una serie de proyecciones secundarias de 5 – 10 nm debajo del dosel formado por las espículas de la proteína S Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 39. VIROLOGÍA Genoma De 26 – 32 kb De 1 – 8 ORF Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 40. REPLICACIÓN Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 41. REPLICACIÓN Receptores conocidos para α y β coronavirus Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 42. RECEPTORES J Pathol 2015; 235: 185–195 Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 43. REPLICACIÓN Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 44. REPLICACIÓN Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 45. REPLICACIÓN Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed, Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34
- 46. PATOGÉNESIS Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 47. PATOGÉNESIS La mayoría de los coronavirus se transmiten a huéspedes susceptibles • Respiratorio • Fecal – Oral Con las primeras replicaciones en las células epiteliales Los coronavirus con tropismo del epitelio respiratorio (SARS – CoV) se expanden del epitelio respiratorio superior al inferior Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed, Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34
- 48. PATOGÉNESIS Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34
- 49. PATOGÉNESIS Diseases 2016, 4, 26 Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 50. PATOGÉNESIS Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 51. PATOGÉNESIS Virus Res. 2014 December 19; 194: 124–137. Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34
- 52. PATOGÉNESIS Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34
- 53. PATOGÉNESIS Diseases 2016, 4, 26 Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 54. DIAGNÓSTICO La mayoría de los coronavirus no se diagnostican • Cuadros leves autolimitados Puede ser aislados en cultivos virales en células Vero RT – PCR es de elección Visión por microscopia electrónica Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34 Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
- 55. DIAGNÓSTICO SARS ELISA de la proteína N Positiva del 40 – 80% durante la primera semana de la enfermedad en muestras respiratorias 50% durante la segunda semana en muestras respiratorias y heces Anticuerpos específicos se detectan a partir de 14 días de la infección, Algunos pueden tomar hasta 4 semanas Nat Rev Microbiol. 2016 Aug;14(8):523-34 Karron RA, Coronaviridae. In Knipe DM, Howley PM (ed), Fields virology, 6th ed,
Notas del editor
- Paramixovirus inclyen a sarampión y paperas
- La primera etapa en la replicación es la fusión con la membrana de la célula huésped Expulsión de la nucleocápside al citoplasma En el citoplasma inicia la trascripción mediante la polimerasa dependiente de ARN Ribosomas del huésped traducen el ARN viral , a las proteínas virales necesarias para la replicación del RNA viral Una vez replicado, el RNA se encapsula y puede ser utilizado en una nueva secuencia de transcripción o ser expulsado
- Infection of an in vitro model of human airway epithelium by HPIV3. Primary cultures of human airway epithelium, consisting of pseudostratified mucociliary tissue that closely resembles authentic airway epithelium, were infected with approximately 3 plaque-forming units (PFU) per cell of recombinant HPIV3 expressing green fluorescent protein (GFP) from an added gene and were viewed 48 hours postinfection. A and B: GFP expression in cultures that were infected on the (A) apical or (B) basolateral surface, viewed en face (i.e., from the top) by fluorescence microscopy at low magnification. C and D: Cross sectional images of infected cultures at higher magnification. C: Fluorescence microscopy reveals GFP-expressing parainfluenza virus 3 (PIV3)–infected cells, with counterstaining by antibodies against b-tubulin to identify cilia (red). D: Infected cells stained with hematoxylin and eosin, illustrating the lack of syncytia and cytopathic effects.411 Bar, 20 mm.
- Induction of interferon (IFN) and its antagonism by viral proteins. The
- Severe acute respiratory síndrome causado por el SARS coronavirus un betacoronavirus
- Los nidovirus están envueltos en membrana, no segmentados virus de ARN de cadena positiva que se diferencian de otros ARN virus por ciertas características distintivas. Sus más significativos las características comunes son (a) una genómica general invariante organización, con un gen de replicasa muy grande aguas arriba del genes de proteínas estructurales; (b) la expresión de la replicasetranscriptasa poliproteína por medio de desplazamiento de marco ribosomal; (c) una colección de actividades enzimáticas únicas contenidas dentro de los productos proteicos de replicasa-transcriptasa; y (d) la expresión de genes aguas abajo a través de la transcripción de múltiples 3’ Anidado ARN mensajeros subgenómicos (ARNm). Éste último propiedad ha proporcionado el nombre de la orden, que viene del latín nido.
- Los coronavirus ahora se clasifican como una de las dos subfamilias (Coronavirinae) en la familia Coronaviridae. La otra subfamilia, Torovirinae, incluye los torovirus, que son patógenos de ganado, caballos y cerdos, y el bainivirus, cuyo único miembro es el único nidovirus actualmente sabido para infectar peces
- Gran ectodominio N – terminal y un pequeño endodominio C – terminal S1 es muy variable entre los diferentes generos S2 esta altamente consevado La estructura que separa el vulvo de la superfice viral es una estuctura enrollada formada por la asociación de las regiones repeditas de heptad (HR1 y HR2, y unidos por el péptido de fusión Se inserta en el retículo endoplásmico
- Proteína moderamente conservada entre los generos de coronavirus La parte mas variable es el ectodominio El 3er dominio transmebrana presenta la región mas conservada
- La proteína N es una fosfoproteína La fosforilación generan cambios conformacionales en la proteína que mejoran la afinidad de la proteína por el RNA viral contra el no viral La función principal de la proteína N es la unción con el RNA viral y se han identificado sitios específicos de unión, que incluyen la secuencia de regulación de transcripción TRS y la señal de empaquetamiento de RNA
- Se inserta en el retículo endoplásmico La hemaglutinina tiene la capacidad de unir residuos de ácido siálico de glucoproteínas y glucolipidos Tiene actividad acetilesterasa con especificidad sobre 9 – O u 4 – O acetil ácido sialico Actua como cofactor de la proteína S en la adhesión del virus a la célula huésped
- De los genomas mas grandes entre los RNA virus El orden es invariable 5´ - S – E – M – N – 3 ‘ El gen de la replicasa abarca gran parte del genoma y es la unica transcrita directamente del genoma, las otras proteínas sonproductos de mRNA sub genómico Los demás genes accesorios, con función no completamente entendida, la mayoría son no estructurales, sin embargo, algunos genes (3ª, 6, 7, 7b, 9b, son componentes del virión en el SARS Cov
- 1.- inicia la infección con la unión de virión con el receptor celular don de se llevan a carg procesos que concluyen en la entrada de la nucleocapside al citoplasma donde el genoma viral se traducirá Cada coronavirus solo infecta un limitado y relacionado grupo de huéspedes, determinado por el tropismo de la proteína S S1 es la parte que se une al receptor, esta unión lleva a cambios conformacionales que concluyen con la fusión de la membrana viral y la celular medida por la porción S2 Los receptores celulares conocidos
- ACE2 es una carboxipeptidasa de unión a zinc de superficie celular implicada en la regulación de la función cardíaca y la presión sanguínea. Se expresa en las células epiteliales del pulmón y el intestino delgado, que son los objetivos principales del SARS-CoV, así como en el corazón, el riñón y otros tejidos.209 Al igual que con APN, el papel receptor de ACE2 parece ser independiente de su actividad enzimática. Aunque la proteína S del SARS-CoV se une al dominio catalítico de ACE2, la mutación en el sitio activo o la inhibición química no afecta de manera detectable la capacidad del ACE2 para asociarse con la proteína S o para promover la formación de sincitios
- 2.- entrada y denudación Rearreglo de la proteína S y fusión de las membranas viral y celular desencadenado por la interacción con el receptor, escicion proteolítica dela proteína S, exposición al pH ácido 3.- Expresión del complejo de replicación – transcripción El siguiente paso es la trascripción de los genes de la replicasa desde el ARN, formado por dos ORF (1a y 1b) que se solapan en una pequeña región
- Como finalidad la generación de compartmientos membranosos para la replicación del RNA
- 4.- Síntesis de RNA La expresión y ensamblaje del complejo de replicación y transcripción inicia la etapa de síntesis de RNA que culmina en la replicación de RNAm subgenómico 5.- Ensamblaje y liberación viral Las proteínas estructurales, M, S, E se insertan al retículo endoplásmico, y trasnportadas al compartimiento intermedio retculo – Golgi (ERGIC) donse se une con l proteína N
- La respuesta inmune innata se activa mediante la detección de patrones moleculares asociados a patógenos virales (PAMP), como el ARN bicatenario (dsRNA) o el mRNA no protegido. Esto ocurre a través de receptores de reconocimiento de patrón de huésped (PRR), como la proteína del gen I inducible por ácido retinoico (RIG-I) y la proteína asociada a la diferenciación de melanoma 5 (MDA5), potencialmente a través de parejas de unión a dsRNA como dependiente de dsRNA inducible por IFN activador de proteína quinasa A (PRKRA). Siguiendo a PRR-mediado detección de un PAMP, la interacción resultante de los PRR con la proteína de señalización antiviral mitocondrial (MAVS) activa el factor nuclear-κB (NF-κB) a través de una cascada de señalización que implica varias quinasas. El NF-κB activado se transloca al núcleo, donde induce la transcripción de citoquinas proinflamatorias. Las quinasas también fosforilan (P) el factor regulador de IFN 3 (IRF3) e IRF7, que forman homodímeros y heterodímeros y entran en el núcleo para iniciar la transcripción de los interferones de tipo I (IFN de tipo I). Tanto el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus (SARS-CoV) y El coronavirus del síndrome respiratorio de Medio Oriente (MERS-CoV) ha desarrollado mecanismos para interferir con estas vías de señalización, como se muestra; Estas estrategias de subversión involucran proteínas estructurales (membrana (M) y nucleocápside (N)) y proteínas no estructurales (nsp1, nsp3b, nsp4a, nsp4b, nsp5, nsp6 y proteasa de tipo papaína (PLpro); b | La unión de IFN tipo I a su receptor dimérico, el receptor IFNα / β (IFNAR), activa el transductor de señal de la quinasa Janus (JAK) y el activador de la señalización de transcripción (STAT) vía, en la que las quinasas JAK1 y TYK2 fosforilan STAT1 y STAT2, que forman complejos con IRF9. Estos complejos se mueven al núcleo para iniciar la transcripción de genes estimulados con IFN (ISG) bajo el control de promotores que contienen un elemento de respuesta estimulado por IFN (ISRE). Colectivamente, la expresión de citocinas, IFN e ISG establece una respuesta inmune innata antiviral que limita la replicación viral en células infectadas y vecinas. De nuevo, se ha demostrado que las proteínas virales inhiben estas vías de señalización del huésped para evadir esta respuesta inmune. IκBα, NF-κB inhibidor-α.