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BIOLOGÍA DEL VIRUS HERPES SIMPLE


Parte 1

 J. Ballesteros Martín

 

INTRODUCCIÓN

La familia Herpesviridae se caracteriza por tener una arquitectura compuesta por un core lineal de ADN de doble cadena, una cápside icosaédrica de aproximadamente 100-110 nm de diámetro que contiene 162 capsómeros y una envoltura lipídica que presenta unas espiculaciones glicoproteicas en su superficie de unos 8 nm de longitud; entre cápside y envoltura se encuentra distribuido irregularmente un material amorfo y fibroso que varía según la localización del virión dentro de la célula infectada que conocemos como tegumento. El tamaño total de los viriones de los Herpesvirus es de 120 nm a cerca de 300 nm y tienen una forma casi esférica. Su peso molecular varia desde 80-150 millones y su genoma presenta, entre las 120.000-250.000 pares de bases, una composición G+C entre un 31 y 75 por ciento.

Los herpesvirus están ampliamente distribuidos por la naturaleza, tanto en humanos como en animales; se han caracterizado, al menos parcialmente, más de cien, de los cuales 8 se han aislado en humanos: Virus herpes simplex tipo 1 y tipo 2 (VHS-1 y VHS-2), virus varicela-zoster (VVZ), virus Epstein-Barr (VEB), citomegalovirus (CMV), virus herpes humano 6 (VHH-6), virus herpes humano 7 (VHH-7) y virus herpes humano 8 (VHH-8). Todos ellos están perfectamente adaptados a su entorno natural, endémicos en cualquier población humana, infectan a un gran número de individuos de cada población.

La epidemiología y la historia natural de las infecciones por herpesvirus no sólo dependen de la replicación viral y su citotoxicidad asociada, sino también de su aptitud para permanecer en latencia clínica dentro de los organismos infectados.

La transmisión de la infección por virus herpes requiere usualmente un contacto íntimo entre individuos que puede ir desde una relación sexual hasta una mordedura, pudiéndose producir tanto en el momento de la presencia de enfermedad herpética como a través de la excreción viral asintomática en la situación de latencia clínica de la infección.

 

TAXONOMÍA

La familia Herpesviridae ha sido clasificada por el Grupo de Estudio de los Herpesvirus del Comité Internacional de Taxonomía de los Virus (ICTV) en tres subfa-milias en relación con sus propiedades biológicas: Alfa-herpesvirus, Beta-herpesvirus y Gamma-herpesvirus. Dentro de cada una de ellas y en función de su estructura genómica, secuencia de ADN y presencia de proteínas virales demostradas por métodos inmunológicos se llega a encuadrar a cada virus dentro de su género correspondiente.

Los Alfa-herpesvirus son de ciclo reproductivo relativamente corto, rápido crecimiento en cultivo, eficaz destrucción de las células infectadas y capacidad para establecer infecciones latentes en ganglios sensitivos, aunque no exclusivamente en ellos. Dentro de esta subfamilia encuadramos a los virus herpes simple tipo 1 y tipo 2, al virus varicela-zoster y otros cuyos huéspedes no son los humanos como el virus de la pseudorrabia, el herpes equino 1, el virus mamillitis bovino o los herpesvirus circopitecinos, de los que el tipo 1 o virus B, de entre los casi 35 virus herpéticos encontrados en primates, tiene una alta capacidad patógena para el hombre.

Los Beta-herpesvirus son de ciclo reproductivo largo, crecimiento en cultivo lento, las células a las que infectan pueden aumentar en tamaño y se pueden establecer cultivos portadores. Estos virus pueden permanecer en forma latente en glándulas secretoras, ríñones, células linforreticulares y otros tejidos. A esta subfamilia pertenecen citomegalovirus, virus herpes humano 6, virus herpes humano 7 y entre los que afectan a otros animales el citomegalovirus murino o los herpesvirus aotus tipo 1 y tipo 3.

Los Gamma-herpesvirus se caracterizan por replicar en células linfoblásticas y algunos de ellos producen efecto citolítico en algunos tipos de células epitelioides y fibroblásticas. Los virus son específicos tanto para linfocitos T como linfocitos B, donde la infección se encuentra frecuentemente en estadio prelítico o lítico, pero sin la producción de progenie infecciosa. Tienen capacidad de permanecer latentes en el tejido linfoide. Esta subfamilia está a su vez dividida en dos géneros: Linfocriptovirus a la que pertenece el virus de Epstein-Barr y Rhadinovirus dentro de la cual incluimos al virus herpes humano 8, el herpesvirus saimirí o el herpesvirus ateles.

 

VIRUS HERPES SIMPLE

Los virus herpes simple fueron los primeros herpesviridae descubiertos, más de cuarenta años después, en 1962 Schneweiss demostró que existían dos serotipos diferentes, el VHS-1 y el VHS-2. Se observó que el VHS-1 se aislaba más frecuentemente en labios, mucosa yugal, cara, lesiones oculares y en el tejido del SNC en las lesiones de encefalitis. El VHS-2 se aísla esencialmente en región ano-genital y en el recién nacido cuando tenemos el diagnóstico de herpes neonatal por transmisión vertical durante el parto.

Ambos se caracterizaban por su capacidad para producir manifestaciones clínicas en múltiples localizaciones, si bien en la mayoría de los casos aparecen a nivel cutáneo-mucoso; por la facultad de permanecer en latencia clínica en distintas células del huésped y por su disposición para causar lesiones en el mismo sitio, o muy cerca, de las manifestaciones iniciales tras su reactivación.

La estructura del VHS está constituida por los cuatro elementos presentes en la familia Herpesviridae, el core formado por una doble cadena de ADN en disposición lineal, rodeado por una cápside icosaédrica, una sustancia amorfa tegumentaria distribuida irregularmente alrededor de la cápside y todo ello recubierto por una envoltura que muestra espiculaciones glicoproteicas en su superficie.

VHS-1 y VHS-2 están muy estrechamente relacionados y aunque no se ha terminado de secuenciar por completo el genoma del VHS-2, es bastante probable que cada gen del VHS-1 tenga su contrapartida codificada por el VHS-2 y viceversa así como ocuparán una localización espacial similar; si bien entre la síntesis de proteínas de ambos se encuentren diferencias tanto de composición como de longitud.

Estudios realizados sobre VHS-1 demuestran que cada virión incluye al menos 33 proteínas denominadas polipéptidos virales (VPs) producidas después de instaurarse la infección. De ellas 11 se encuentran en la envoltura en forma glicosilada, de las cuales al menos 9 están implicadas en el proceso de replicación viral y reciben el nombre de gB (VP7 y VP8.5), gC (VP8), gD (VP 17 y VP18), gE (VP12.3 y 12.6), gG, gH, gI, gJ, gK, gL y gM; algunas de ellas formando parte de las espiculaciones de la superficie.

Distintos polipéptidos componen la cápside del VHS-1, VP5, VP19C, VP23 y VP25 todos ellos componentes de las cápsides de tipo A, caracterizadas por no envolver ADN, las de tipo B que sí incluyen ADN pero no están recubiertas incluyen además polipéptidos VP21 y VP 22a y las de tipo C que incluyen ADN y están recubiertas por la envoltura, es decir son viriones completos, presentan también los anteriores pero sustituyen VP 22a por una proteína de menor tamaño, VP22.

El espacio entre la cápside y la envoltura contiene el resto de proteínas constituyendo el tegumento.

El genoma del VHS esta constituido por ADN en forma de toroide, formado por 150.000 pares de bases aproximadamente, compuesto por G+C en un 68% y del 69% en los casos de VHS-1 y VHS-2 respectivamente. Presenta 2 dominios, formados por componentes unidos por enlace covalente, uno largo llamado L y otro corto llamado S. Los componentes de L los designamos ab y a'b' y a los de S a'c' y ca. El genoma del VHS puede ser representado por:

aLaNb—UL—b'a'Mc'—US—caS

donde aL es la secuencia a terminal del dominio L; N es un número adicional de secuencias a; b es la secuencia del mismo nombre; UL es la secuencia única, sin inversiones repetidas, del dominio L; b'a'Mc es la repetición de b, un número variable de secuencias de la repetición de a y la secuencia invertida de c; US es la secuencia única del dominio S; y caS, la secuencia terminal a del dominio S.

Otros componentes del VHS son poliaminas de la cápside, aproximadamente 70.000 moléculas de espermidina y 40.000 moléculas de espermina y lípidos de la envoltura adquiridos de la membrana de la célula huésped.

Utilizando técnicas de restricción mediante endonucleasa o de anticuerpos monoclonales específicos podemos diferenciar VHS-1 de VHS-2, a pesar de que su estructura como se comentó anteriormente es similar. Algunos genes del VHS-1 codifican proteínas más largas o más cortas que las producidas por sus homólogos del VHS-2, debido a pequeñas delecciones o inserciones en su composición genética, lo que induce a pensar que son virus que divergieron filogenéticamente hace poco tiempo.

Dentro del mismo individuo no se encuentran diferencias dentro del propio tipo de virus, permaneciendo un patrón relativamente estable; sin embargo al analizar VHS presentes en distintas personas no relacionadas, podemos encontrar o sustituciones de bases o variantes en el número de secuencias repetidas presentes en alguna región del genoma

REPLICACION DEL VHS

La infección se inicia por la adsorción del virus por una célula susceptible; al inicio de la misma, la glicoproteína C del VHS interactúa con el glucasaminoglicano herparín sulfato (GHS), localizado en la superficie de la membrana celular. Esta interacción es muy lábil hasta que otras glicoproteínas como gB y gD inician su participación en este proceso, la función inicial de ambas es reconocer los receptores celulares, posteriormente gB proporciona un sitio para la interacción con el GHS y gD aporta estabilidad a la adhesión con los receptores celulares como el mediador de entrada de herpesvirus (HVEM). Más tarde la adsorción tardía se produce con un cambio en la conformación de gD tras la unión al receptor, un paso seguido por la interacción de gD con el heterodímero gH/gL; seguidamente la región de fusión del complejo gH/gL y gB activan la penetración pH independiente del virus en la célula. Estudios realizados con microscopía electrónica y anticuerpos específicos tratados con oro han demostrado la presencia de gB, gC y gD constituyendo tres espiculaciones de la envoltura del VHS, con diferente morfología entre si. La única glicoproteína, gK, que no se incorpora en los viriones desempeña un papel esencial en el desarrollo de la cápside y en el transporte del virión hacia la superficie celular.

La adsorción del virus por una célula activa un proceso mediado por las proteínas virales que da lugar a la fusión entre la envoltura del VHS y la membrana plasmática de la célula. Esta fusión es el inicio de la penetración del virión en la célula. HVEM es capaz de mediar en la entrada del VHS; esta proteína es un miembro de la familia de receptores factor de necrosis celular/factor de crecimiento neuronal (TNF/NGF) y representa la clave de la infección por el virus herpes simple. Los viriones que se adhieren a la célula pero no se fusionan, como sucede con aquellos que presentan una glicoproteína gB alterada son sometidos a un proceso de endocitosis por la célula y son degradados en las correspondientes vesículas endocíticas; por tanto el proceso de fusión es esencial para la infección celular por parte del VHS ya que otras formas de penetración en la célula provocan su destrucción.

La glicoproteína gM y el complejo gE/gI interactúan con los receptores de las uniones celulares facilitando la expansión del virus célula a célula.

Una vez que el virión ha penetrado en el citoplasma de la célula, la nucleocápside es transportada, probablemente por la intervención del citoesqueleto celular, hacia los poros del núcleo, liberándose el genoma hacia éste. Aquí los genes del virus son transcritos por una enzima ARN-polimerasa II celular, bajo el control de componentes virales reguladores. En el caso de infección productiva, tras la inducción producida por una proteína estructural del tegumento del virión denominada VP16 o factor trans-inductor a (a-TIF), que penetra en la célula junto a la nucleocápside; el primer paso es la transcripción de los a-genes o genes tempranos, que codifican la mayoría de las proteínas reguladoras.

Cuando los a-genes han sido transcritos y expresadas sus correspondientes 5 a-pro-teínas, que se caracterizan porque se expresan en ausencia de síntesis proteica viral, denominadas Polipéptidos de Células Infectadas (ICP's) 0,4,22,27, y 47; una o varias de ellas inducen la transcripción de los β-genes o genes tempranos-retrasados, que codifican enzimas y otras proteínas necesarias para la replicación del ADN viral.

Simultáneamente a la transcripción de los 5 -genes otros 2 dominios del genoma viral lo son en la mismas condiciones. La copia asociada a latencia 1 (LAT 1), antisentido del dominio 3' del ∞-gen O, y el denominado ORIsRNA1, antisentido del dominio 5' de los ∞-genes 22 y 47.

La síntesis de ∞-proteínas se incrementa progresivamente hasta alcanzar su punto máximo a las 2-4 horas post-infección, acumulándose posteriormente en niveles no uniformes, durante todo el proceso de la infección. Todos estos ∞-polipéptidos, con la posible excepción del ∞-47, presentan funciones reguladoras; siendo imposible la expresión de los β-genes en su ausencia.

Los β-genes están subdivididos en dos subgrupos β1 y β2; alcanzan el pico máximo de su síntesis a las 5-7 horas post-infección y son responsables de la producción de señales de inicio de la síntesis del ADN viral y median en el metabolismo de los ácidos nucleicos del VHS. Dentro de los β1 hay que resaltar que codifican la ribonucleótido-reductasa viral y la proteína principal de unión al ADN y entre las β2 proteínas la timidín-quinasa viral (UL23), con capacidad de fosforilar nucleósidos, vía utilizada para la activación de los fármacos antiherpéticos actuales; y la ADN-polimerasa (UL30), responsable de la replicación del genoma durante la enfermedad herpética y objetivo de los fármacos inhibidores de nucleósidos análogos.

Tras la expresión de los genes tempranos y tempranos-retrasados, y la replicación del ADN, los genes tardíos o y-genes, también subdivididos en γ-1 y γ-2, son expresados; estos genes codifican la mayoría de las proteínas estructurales y las glicoproteínas del virión. El prototipo de los genes γ-1 es el que expresa las glicoproteínas B y D, lo cual hace relativamente pronto durante la infección y apenas se ve afectado por los inhibidores de la síntesis de ADN. Por el contrario los genes γ-2 se expresan tardíamente durante la infección, impidiéndose en presencia de concentraciones suficientes de inhibidores de síntesis de ADN.

En general el ARN m de los ∞-genes y β-genes es más estable que el de los γ-genes. El ARN m puede persistir en la célula tras acabar su translación, sin embargo, mientras secuencias complementarias de ARN pueden ser detectadas rápidamente en las células infectadas, el ARN de doble cadena no puede acumularse.

En las células infectadas por el VHS podemos detectar síntesis de ADN viral desde aproximadamente 3 horas tras la infección hasta, al menos, 9-12 horas post-infección. El ADN se produce en el núcleo, pero la dinámica de la síntesis de este ácido nucleico aún no se ha filiado adecuadamente.

 

 

 

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