Microbiologia murray 6º edicion

1.SEXTA EDICiN

2. SEXTA EDICiN 3. Microbiolog I la mdica Patrick R. MurraylphD Chief, Microbiology Service Deparrmenr o f'Laboratory Medicine Nauonal Iustiuues of Health Clincal Cenier Bcrhesda, Maryland Ken S. Rosenthal, PhD Professor Deparunent of Integrative Medica! Sciences Northeasrern Ohio Universities Colleges of Medicine 311dPharmacy Rootstown.Dhio Michael A. Pfaller, MD Emerttus Professor Parhology and Epidemiology University of towa College o r(,1edici 11'; and miris!olmiristioo ElhN = eu~not8Inll1" G'u ;: glUCOsa Gk:NAc: = N-3celi~looosamln8 Gal ;;galactosa P = 10$t810 iHM) (HM) Figura Z-9. Utipopotis.3gindofas de 'as respuestas inmunitarias, Enumere los componentes Que contribuyen ala virotenda ocasionando la aparicin de respuestas txicasen el ser humano (el organismo anfitrin). 4. Cuando se inhibe fa snt~sis depeptidoglucano. qu procesos ocasionatlla muerte de las bacterias? Enume(e losprecursores que aparecertan en el interior de la bacteria si se inhibiese elreodedc del bactoprenol mediante penicilina. vancomicina o bacitracina. S, Por qu las esporas son ms resistentes a los factores ambientales? 6. En el laboratorio se desealla eliminarde forma selectiva las bacterias grampositivas de' una mezclade bacterias grampositivat, y gramnegativat" Cul de tos siguientes procedimientos sera el ms adecuado ypor qu o por qu no? a. Iratamiento con cido etilendiaminoteuaactko (un que-~nte catinico divatente). b. Tratamiento con un detergente suave. c. Tratamiento con tisozima. d. Tratamiento con transpeptidasa. e. Tratamiento com ampicilina (un antibitico ~(actmico hidrfilo). Bibliografia Bcwer S, Roscnthal KS: lJ.acterjtsh"p.ed C~U.CI!II ) 13;761.1i6, 2003. Lulk}que constituyen las clulas, Las necesidades minims para el crecimiento SOn ,l1t(1 [uente de carbono)' "ilr6getlo. una fuente de energa. aguay diversos iO/les.Los demento, esenciales son los componentes de las protenas, lpidos y ,leidos nucletcos (C, 0, N, H, S, P), iones importantes (K, Na, MS, Ca, CI)y componentes de las enzimas (Fe.Zn.Mn.Mo, Se.Co, ClI, Ni). El hierro es tan importante que muchas bacterias secretan protenas especiales (siderforos) f)ara concentrarlo a partir de soluciones dilui- das.y nuestros cuerpos secuestran el hierro para reducir su ds;x)lIibilidad como mtodo de proteccin. Aunque el oxigeno (gas 0,) es esencial para el ser humano, en realidad constituye una sustancia txica para muchas bacterias.Algunos microorganismos (p. ej.,Costridium perfrin- S~"s,causante de gangrena gaseosa) 110 pueden crecer en presencia de oxgeno. Este tipo de bacterias son conocidas cornoanaerobias estrictas. En cambio. otras bacterias (p. ej., MI~o'a(/erill'" tuberculosis, agente etiolgico de la rubercu- losis) requieren la presencia de oxgeno molecular para su crecirniento y. en consecuencia) se denonunan aerobias estrictas. Sin embargo, la mayor parte de las bacterias puede crecer tanto en presencia como en ausencia de oxgeno, en cuyocaso reciben el nombre de anaerobias facultativas. Las bacterias aerobias producen las enzimas superxido dismu .. tasay catalasa, que pueden dcroxificar el perxido de hidr- geno ylos radicales superxido, que 50n los productos txi- cosdel metabolismo aerobio. L.ssnecesidades nutricionales y los metabolitos produci- dospueden utilizarse tambin como mtodo de clasificacin de lasdiferentes bacterias. Algunas bacterias. corno detcrrni- nadascepas de Eschetichin toli (un elemento de la flora intcs- tinaJ) pueden sintetizar todos los aminocidos. nuclctidos, lipidos }'carbohidratos necesarios para el crecimiento y la Metabolismo y gentica de las bacterias divisin. mientras que las necesidades para el crecimiento del gennen responsable de la sifilis. Treponema paUid"rH, son tan complejas que todava no se ha conseguido desarrollar un medio de cultivo para permitir su crecimiento en el laboratorio. Las bacterias que dependen exclusivamente de sustan- cias qumicas inorgnicas y de una fuente de carbono (CO,) para producir energa se denominan auttrofas (littrofas}, mientras que las bacterias)' las clulas animales que requie- rcn fuentes de carbono orgnico se conocen corno hcrcrtro- fas (oegantrofas). Los laboratorios de microbiologa clnica diferencian a las bacterias por su capacidad de proliferar en fuentes de carbono especficas (p. cj., la lactosa) )' por sus productos.metablicos finales (p. cj., etanol, cido lctico, cido succtnico). Metabolismo y conversin de la energa Para sobrevivir, todas las clulas precisan de un aporte cons- tante de energa. Esta energa, habitualmente en forma de trifosfato de adenosina (ATP),seobtiene a partir de la degradacin controlada de diversos sustratos organices (carbohidratos, lpidos y protenas). Este proceso de degradacin de los sustratos y de su conversin en energa utilizable se conoce C01110 catabolismo. La energa as obtenida puede luego emplearse en la sntesis de los componentes celulares (pare- des celulares, protenas, cidos grasos)' cidos nucleicos), proceso que recibe el nombre de anabolismo. El conjunto de estos dos procesos) que estn muy interrelacionados e inte- grados. se conoce corno metabolismo intermedio. Por regla general, el proceso metablico comienza en el ambiente celular externo con 1:1hidrlisis de grandes macro- molculas por parte de enzimas especficas (v, figura 3-1). Las n)olculas' de menor tamao as obtenidas (monosacridos, pptidos cortos )' cidos grasos) son transportadas luego a travs de fas membranas celulares hacia el interior del citoplasma por medio de unos mecanismos de transporte (activos o pasivos) especficos de cada metaboliro. Estos mecanismos pueden utilizar un transportador (cnrrjer) especfico () bien protenas de transporte de mcrn- braua con el fin de conccrurar rnetabolitos a partir del medio cxtracclular. Los mctabolitos se transforman en un producto intermedio universal) el cido pirvico, a travs de una () ms rutas, A partir del cido pirvico, lo~carbonos 30. MICROBIOlOGIA MtOICA CATABOLISMO Prolenas PolisacridO$ LipidOS ReaCOneS de degradacin Aminocidos Monosacridos GlicerOl + (ProduclOS de fermenlacin ATP+ NAOH) ACldosgrosos Reacciones anaerobias Reacciones a.robias C,clodelATC---cadon" d. transporte de electrones ATP,ete. Figura 3-1. El GaUbotisrno de les protE!(nas, polisacc1ridos)' lptdos p(Qduc.e ghKOS3, pbuvatc o prodvctos intermedios delddo del cido tric:.arbo)(lico (ATe) y. finalmente. energa en forma de trifcsfatc de adefOSina (ATP)o de la forme reducida de 13 nkotiM;mld.aaden!1)3 dinudctldo (NADH). se pueden destinar a la produccin de energa o bien a la sntesis de nuevos carbohidratos, aminocidos, lipidos y cidos nuclcicos, Metabolismo de la glucosa En un intento de simplificacin, en este apartado se presenta una visin general de las rutas metablicas mediante las cuales se rnctaboliza la glucosa, el hidrato de carbono por excelencia, para la produccin de energa ti otros sustratos utilizables, En lugar de liberar toda la energa de la molcula en forma dc calor (de manera semejante a la combusrion), las bacrcriss degradan la glucosa en pasos independientes para poder captar laenerga as producid. en forma-4). Por ejemplo.mientras que la desaminacin del cido glutmico da lugar a -cetogluraruto, la desnmina- cin del cido asprtico origina oxalacctato (ambos son metabolitos intermedios del ciclo del ATC). Portanto, el ciclo del ATC posee las siguientes funciones: 1. Es el principal mecanismo degeneracin de ATP. 2. Acta como ruta metablica final comn para la oxida- cin completa de aminocidos, cidos grasos y carbohidratos, 3. Proporciona productos metablicos intermedios clave (1'. ej., o-cetogutarato, piruvaro, oxalacetaro) para la sin- tesis final de aminocidos lpidos, purinas y pirirnidinas. las ltimas dos funciones convienen al cielo del ATe en un ciclo anfiblico (es decir, un ciclo que puede actuar en las funciones anablicas y catablicas de la clula). Ruta de las pentosas fosfato 1_1 ruta rnetablica final del metabolismo de la glucosa que se estudia aqu recibe el nombre de ruta de las pentosas fosfato o ruta de las hexosas monofosfato, la funcin de esta ruta GlUCU$I$ (i) Glucosa Transporto d& erectrones en la raspiracln aorobia .... 2ATP ,.. __ ""~.2 NADH_ ....... @Piruvato ....... 2C02 ,.. .2NADH 2 AcelH,COA 4 CO, 6 ATP 6 ATP 4 ATP 18ATP 34ATP ,2 ATP (gluclisisl +2 GTP(ATC) 38ATPlmolda glucosa figura 3-5. Metabolismo aerobio ~ la gtucosa.l(l m)(ima cantidad tefi trar'l$(urtido por el tiempo d~duplicaCin. y N3es el numero ntclat de bacterias. Si el tiempo de dupUcacin es de 20 minutos y el inculo bacteriano inldal contena 1.000 bacterias cu~ntas bacterias habr en elcultlvo al cabo de 4 hora!!.? 4. Cules son las principales propiedades de un plsmido? 5. Enumere dos mecanismos de regulacin de fa expre-$in gentica bacteriana. Utilice ejemplos especificos. 6. (Qu tipos de mutaciones afectan alAON y cules son 105 agentes responsables de ellas? 7. Qu meccnsmos puede utiizar una clula bacteriana para et intercambio de mateal gentico? Explique brevemente cada uno de estos mecanismos. 8. Analice tas aphcadones mp.dicas de la biotecnotog.a rrctecutar. inclu~ndo Susccntobuocnes y usos parael diagnstico. Bibliografa Albens o; ,-Io/rodar JJjol.ogyof J,r011. 2002; 4th cdition, Ne'w York.:G31bnd. Rcrg J~t, Tynu')(1.k() JI. and StrySCriplaxl invt~. codifica un gen especfico. 1.0 mismo que existen muchos tipos diferentes de dispositivos de memoria informticos, (odas estas formas de cido nucleico son capaces de man .. tener y transmitir la informacin gentica del virus. De Tabl ....3. Familias de virus ARNy algunos de sus mitmbros mas impottantts Miembros" igual modo, cuanto mayor sea e) tamao de) genoma, mayor ser el nmero de genes que contendr), mayores sern las dimensiones de la cpside o la envoltura necesaria p.r" albergar el genom., PARAM1XQV1RIOAE Virus parainftuenla. virus Sendai. virv$ dIS~f~mpin,vin.;s de la parotiditis. virus si"citial eespiretorio, meteneemcvirus ORTQMIXQVlRIOAE ViNS d.l.gripNOIlva(k, tt/dCiV(l dtl !fiM, 41 - 48. MICR0810LocfA MtOICA Tabla 4-4. Ptopjed~J formando unos bastones que se 1 extiendenen toda su longitud. Los capsmeros recubren y ; protegenel ARK. En el interior de la envoltura de fa n1ayor CLASIFICACiN. ESTRUCTURA y REPLICACIN DE LOS VIRUS Cuadro 4-4. Estructura del virus: cpside sin envoltura Componente Prctefna Proptedads Es estable ante los siguientes factores ambientales: TemPEratura cido Proteases Detergentes. De$e(.ldn Es libesada de la clula por tisis Consecuen 8.0 1.000 ~ g ;;; 100.e o ~ '5 100 ..a: O B Retrovirus 5 10 15 m a ~ Tie'Tlpo (horas Iras fa infeccin) Flgul'a 4-10. A. Curva de cieloinfeccioso nico de un virus liberado p tisis celular. LoSdiferentes estadios estn definklo$ por la presenda ola ausencia de unos componentes crrrees visibles (periodo de eclipse). porla pr~encia del vi/US infeccioso en los medios de cultivo (pelfodo de latena) o por la sntesis dem3(fomolculas (fases precoz/tercle). 8.Curva de: crecimiento y tamalo de eSlaUido (bursc sjze) de tos virus m~s caracterrsticos.{A tornsdo de Oavis SO.e' al: Mitrobiology. 4th ed. Phitadelphia, lippinc::ott. 1990: Bmodificado de W'hite OO. serme- F:Mec:.caI Virology, 3rd ed. Ne-.vVon:,Atademic. 1986.) sario para que Ocurra un ciclo de replicacin del virus, dependen de las propiedades tanto M este como de laclula diana. Reconocimiento y unin a la clula diana Lo que en principio determ ina cutcs son las clulas que ";lna ser infectadas por un virus es la unin de las VAP o de las estructuras localizadas en la superficie de lacpside del virin (v, tabla 4-S) a los receptores de la clula (v, tabla 4-{;). Lo, rcccptore parn el"(l/S lomliuuio: sobre 111clula puedell ser pro (e;II"$, carbohidratos, glut'oproteitlflS O g/HCOlpido$, Los virus que se unen a receptores expresados sobre unos tipos especfi- (OS de clulas pueden estar limitados a ciertas especies (rango de anfitriones Ohost ral1ge) (p. ej.ser humano, ratn) o bien algunos tipos concretos de clulas. Laclula diana susceptible 53. Tabla 4-5, fjemplos de protemes de adherenciav'cas Familia de virus Virus VA.P Picomaviridae RinO'Virus ComplejoVP1.VP2. VP3 Adenovilidae Adencvirus Protena fibrosa Rfc;viridae Recvirus o- 1 Rotavirus VP7 tog.1viridae VlrJSde' bosque $emlUd Complejo U[2[3 gp AAabdOvitidae VrJSde la rabia Prolena egp Ortomixoviridae Virus de la gripe A HA.gp ParomixO',iridae Virusdel sarampin HA.gp Herpe:sviridae VirlJS de Epstein8arr gp3SOy gp220 ltetroviridae Virus de la leucemia gp70 murina virus de la gp120 'Iomunodeficiencia humana eslaque define ~Itropismo tisular (p. cj., tropismo ncurotr- picoa linfotrpico). El virus de Epstcin-Barr, un virus herpes, poseeun tropismo y un rango deantriones muy limitados puestoque tan slo se une al receptor C3d (CR2) expresado en loslinfocitos B humanos, El parvovirus B19 se une a un reccp- ror-en forma de globo (anngcno P delgrupo sangutnco) que 1< expresa en las clulas precursoras de los eritrocitos. Lo1estructuro de unin vrica de un virus con cpside puede (aCOlarparte de la misma o bien ser una protena que sale de ella.Un can localizado sobre la superficie de los picornavirus,como el rinovirus 14, acta a modo de ojo de cerradura rara la insercin de una parte de la molcula de adhesin Ta~a4-6, fjemplos de receptores vfricos Virus Clula diana linfocito 8 Virusde la inmunodeficieoda humana uorccnc r coocerador Pjnovirus Clulas epiteliales !t I ti j, ~ 1 ViI'1JS del~poliomielitis Clulas epiteliales YiIlS del herpes simple Numerosas clulas Virusdela f l.bia Neurona V'irU$ de la gripe A Clulas eptteeles P2I'Yovirus819 C~lulas precursoras de la serie eritrolde (AHJ_ ptOU{M de SIJpt'rf Mnilj;t 4~il'lmlJlIQgloblJinds, Tr.biIn PrJedMe'lfistif oltos receprores para estos vi,us, ClASIFICACiN. ESTRUCTURAy REPLICACIN DE lOS VIRUS intercelular (ICAMI) de la superficie celular. Las fibras del adcnovirus y las protenas (r-l de los rcovirus situadas en los vrtices de la c~..sidc interaccionan COn los receptores que se expresan en la superficie de clulas diana especficas. las VAP son glucoprotcncs especficas de los virus con envoltura. la bcmaglutinina del virus de la gripe A se une al cido silico expresado en muchos tipos celulares y posee tropismo para diversos tejidos, asl como un amplio rango de organ ismos anfitriones. De manera similar. los togavirus a y los navi"irus se unen a Jos receptores expresados en lasclulas de numerosas especies animales, como especies deartr- podos, reptiles, anfibios, aves y mamferos. Ello les permite infectar tanto a dichos animales COJl)Oa mosquitos y otros insectos y propagarse a travs de ellos. Penetracin Muchas de las interacciones que tienen lugar entre las VAl'y los receptores celulares se inician con la internalizacin del virus hacia el interior de la clula. El mecanismo de internalizacin depende de la estructura delvirin yel tipo de clula. La nlayor parte de los virus sin envoltura entran en la clula por una endocitosis mediada por receptores o bien por viropcxia. La endocitosis es un proC'eso normal que utiliza la clula para la captacin de molculas unidas a receptores) como hormonas, Iipoprotcnas de baja densidad y Iransferri .. na. U)S picornavirus y los papovavirus pueden entrar en la clula pur viropcxia, A veces tras la unin del virus a Ias clu .. las se exponen unas estructuras hidrfobas de las protenas de la cpsidc que facilitan el deslizamiento del virus (1 el genonla vrico a travs de la membrana (penetracin directa). Los Vi.fS con envoltura fusionan sus membranas a las membranas celulares para transferir as la nuclcocpsidc oel gcnoma directamente al interior del citoplasma. El pH ptimo para la fusin determina si la penetracin OCurre en la superficie celular el un pH neutro osi ti virus debe ser intcrnalizado por cndocitoss (en cuyo caso la fusin se produce en el intc- rior de un cndosoma a mi pH cido).la actividad de fusin puede proporcionarla la VAP u otra protcn a, La hcmaglutini- na del virus de la gripe A (v, figura4--8) se une a losreceptores Receptor CR2 del complemento C3 (C02 t Molcuta C04 y ccrreceptcr Quimiocina ICAM) [peotelna de svperf"mitia de iomunoglobu!ioas) Protena de superlamilia de inmunogtobulin3S Mediado' de (a entrede del virus herpes (i-tvEA), necttna 1 Rcptor de acelilcnlina, NCAM (molcu1a de fijacin cetutar neutal) Addosilko Antigeno P de tos eritrocitos (gtobsido) 47 54. 48 MtCR08tOlOClA M~DtCA de ,leido silico presentes en la clula diana. En las condiciones ligeramente cidas del endosoma, la hemaglutinina experi- menta un espectacular cambio de conformacin con el prop- sito de exponer unas porciones hidrfobas capaces de facilitar la fusin de la membrana. los pararnixovirus poseen una pro tcfna de fusin (activa a un pH neutro) para facilitar la fusin del virus ) la clula. Igualmente, los paramixovirus pueden favorecer la fusin de una clula a otra formando asclulas gigantes multinucleadas (sincitios). Algunos virus herpes y retrovirus se fusionan con lasclulas en un pH neutro e indu- cen la aparici de-sncitios tras lareplicacin. Prdida de la cobertura Una va. intcrnalizada.Ia nucleocpsidc debe llegar.1 lugar de replicacin del interior de la clulay eliminar l. -1my las protenas y producir copias idnticas de s mismo. El gcnorna carece de utilidad a menos que puc- da transcribirsc en unos ARNttl funcionales capacesde fijar- se" los ribosomas y experimentar Un proceso de traduccin en protetnas. El modo con que cada virus consigue realizar estos pasos depende de la estructura del gcnoma (v. gu- ",4-11) Ydel sitio donde tiene lugar la replicacin. La maquinaria celular necesaria para la transcripcin yel procesamiento de ARNm se encuentra en el ncleo.Para In produain de ARNIII. la lIIayor parre de tosvirllS de ADN utili"" la polimerasa de ARN 1/ dependiente de A DN. as COIIIOotras .. Figura 4-11. Pasos de la sin tesis de rt"Iaaomolculas en (os virus. El mecanlsrno de la slntesls de las prolefnas y el ARNm. ast como la replicacin del virus. estn determinados por la est:1Jetura del geoorna, 1. El AON ~icatenao (AON be) utiliza la maquinaria de' anfitrin locali-zada en el ncle-o (a excepcin de(0$ poxvirus) para producir elARNm. que e" traducido (por Sosribosomas de la ctula anfilrif"l) en prote(nas. le) replicacin del AON vfrico se rcaliza de un modo cOflserve)dOf'{por ~nfosce)mi~nIO circular 'j tambin por ouos medios}.l.El AON mooocatenario (AON me) se cOIWierte en AON be y se replidena sHson tfan$Crita5 en sesARNm mediante (aaccin de una ARN-polimeras-a contenida en la (pside. Poste,iOn'fle(lt~ lo" ARN(+) adquiertn cpside y los ARN(-) Se producen en el intetior d~ la(pside..los. t~t(Q>.!iluSson ARN(+) qu~ se convierten ~nAON complernentao (AONc) mediante la accin d~una tfanscriplasa invttSa presente en el interior del virin. E( AONc se integra entt interY.Ir del cromosoma delanfitrin. y este se encalga de producillo5 ARNm, tes proteinas ylas. copias cQfTlpfetas dE4genoma dE'ARN. rADN ..: : ARN+ : : ARN- : ~!?!:!?:'..... ~ ..j Q ;m1ll11ll111llL1( ~l11111I1 l1111111 VIRUS ~S D PAO'IeNAS VIAICAS Tipo de gonoma ARNm Protena poloma "- papiloma " AON adeno /n>Charpas 1)(>< PlantlIa Progenie 'abdo :::--..... Ipararnxo -ARN ____,. ortomxo / bunya / tilo 1=1 reo ARN be 1=1_ 1=1 O" m -1 11retro Retro ~+~ 55. Tambin pueden aparecer cepas vricas nuevas a partir de interacciones genticas entre ios virus o entre el virus y la clula (v. figura4-15). El intercambio gentico intramolecularque ocurre entre los virus o entre el virus y el organismo anfitrin es denominado recombinacin. La recombinacin puede ocurrir fcilmente entre dos virus de ADN relacionados. Por ejemplo, la coinfeccin de una clula por dos virus herpes estrechamente relacionados (virus del herpes simple tipos 1 y 2) provoca la aparicin de cepas recombinantes entre tipos. Estas nuevas cepas hbridas poseen genes tanto del virus tipo I como de! virus tipo 2. La integracin de los retrovims en la cromatina de la clula anfitriona constituye asimismo una forma de recombinacin. La recombinacin de dos virus de ARN afines, el virus de Sindbis y el virus de la encefalitis equina oriental, provoc la aparicin de otro togavirus, el virus de la encefalitis equina occidental. Los virus con genomas segmentados (p. ej., los virus de la gripe y los reovirus) forman unas cepas hbridas cuando una clula se infecta con ms de una cepa. Este proceso, que se denomina reordenamiento o reassorttnent, es anlogo a lo que ocurre cuando se cogen 10 bolas de una caja que contiene 10 bolas blancas y 10 bolas negras. Las nuevas cepas del virus de la gripe A se crean por coinfeccin con un virus de una especie diferente (v. figura 59-5). En algunos casos, una cepa vrica defectuosa puede salvarse por la replicacin de otro mutante, por el mismo virus de tipo salvajeo por una serie celular que contenga un gen vrico de sus- titucin. La replicacin de los dems virus o la expresin del gen en la clula aportan la funcin ausente que necesita el mulante (complementadn), lo que posibilita la replicacin. ja vacuna de virus herpes simple con un solo ciclo infeccioso discapacitado (D1SC-HSV) carece de un gen esencial y se cultiva en una lnea celular que expresa el producto gnico para complementar al virus. Aunque el virus as obtenido puede infectar las clulas normales de la persona vacunada, los viriones producidos de esta forma no son capaces de replicarse en las clulas normales de la misma persona. El rescate de un mutante letal o letal condicional con una secuencia gentica definida, como un fragmento de ADN-endonucIeasa de restriccin, es denominado rescate del marcadoro markerrescue. Este mtodo se utiliza para construir mapas de los genomas de virus como el del herpes simple. Los virus producidos a partir de clulas infectadas con distintas cepas vricas pueden estar mezclados fenotpicamente y poseer las protenas de una cepa y el genoma de la otra (transcapsidacin). Aunque es raro, cuando ocurre una transcapsidacin entre diferentes tipos de virus puede ocurrir que aparezcan seudotipos. Las cepas vricas individuales o mutantes son seleccionadas por su capacidad para utilizar la maquinaria de la clula del organismo anfitrin y de soportar las condiciones ambientales y del organismo. Entre las propiedades celulares que pueden actuar a modo de presiones selectivas figuran la velocidad de crecimiento de la clula y la expresin, especfica de cada tejido, de ciertas - protenas que necesitan los virus (p. ej., enzimas, glucoprotenas, I factores detranscripcin). En los virus tambin constituyen pre- I siones selectivas las condiciones del organismo, el aumento de su I temperatura, las defensas naturales e inmunolgicas y la estruc- s tura de los tejidos. Los virus que no son capaces de soportar estas condiciones o evadir las defensas del organismo anfitrin son | eliminados. Una pequea ventaja selectiva de un virus mutante i esqueen breve tiempo puede convertirse en la cepa vrica predo- S minante. La elevada velocidad de mutacin del virus de la inmu- t nodeficiencia humana favorece una desviacin del tropismo de I CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOSVIRUS la clula diana, que pasa de ser el macrfago a ser la clula T, la aparicin de cepas resistentes a los frmacos antivricos despus del tratamiento y la generacin de variantes antignicas durante la evolucin clnica de la infeccin del paciente. A causa de la ausencia de presiones selectivas del microorganismo, el crecimiento del virus que ocurre en condiciones de laboratorio permite, asimismo, que sobrevivan las cepas ms dbiles. Este proceso se utiliza para elaborar cepas de virus atenuados para utilizarlas como vacunas. Vectores vricos para el tratamiento Los virus manipulados genticamente pueden constituir unos excelentes sistemas de administracin de genes extraos. Los virus pueden emplearse para realizar un tratamiento de susti- tucin de genes, como vacunas para favorecer la inmunidad frente a otros agentes y tumores, o pueden actuar como asesi- nos dirigidos a determinados tumores. Las ventajas de la utili- zacin de los virus radican en que pueden ser fcilmente amplificados por replicacin en las clulas adecuadas y en que se dirigen a tejidos diana especficos para introducir el ARN o el ADN en el interior de las clulas. Entre los virus que se estn desarrollando como vectores figuran los retrovirus, los adenovirus, los virus del herpes simple, virus adenoasociados (parvovirus) y poxvirus (por ej., el virus de la vaccinia y el virus de la viruela de los canarios) (v. figura 54-3) e, incluso, algunos togavirus. Por regla general, los vectores vricos son virus defectuosos o atenuados en los que un gen no esencial o de virulencia ha sido sustituido por ADN extrao. El gen extrao puede encontrarse bajo el control de un promotor vrico o incluso de uft promotor especfico de tejido. Los vectores vricos defectuosos crecen en series celulares que expresan las funciones vricas ausentes complementndolo. La progenie as obtenida de virus es capaz de suministrar su cido nucleico, pero no de producir un virus infeccioso. Los retrovirus y los virus adenoasociados pueden integrarse en el interior de las clulas y suministrar de forma permanente un gen al cromosoma. Los adenovirus y virus del herpes simple favorecen la liberacin dirigida del gen extrao a las clulas que poseen receptores. Se estn desarrollando unos virus del herpes simple genticamente atenuados para destruir las clulas en fase de crecimiento de los glioblastomas, pero con preservacin de las neuronas adyacentes. El virus de la vaccinia modificado para portar un gen que codifica una glucoprotena de la rabia se est utilizando con resultados satisfactorios en la vacunacin de mapaches, zorros y mofetas de vida salvaje. Incluso es posible que algn da se utilicen sistemticamente vectores vricos para el tratamiento de la fibrosis qustica, la distrofia muscular de Duchenne, las enfermedades por almacenamiento en los liso- somas y los trastornos inmunolgicos. Preguntas 1. Describa las caraaerstlcas similares y distintivas de estos virus. a. Poliovirus y rinovirus. b. Poliovirus y rotavirus. c. Poliovirus y virus de la encefalitis equina occidental. d. Virus de la fiebre amarilla y virus del dengue. e. Virus de Epstein-Barr y citomegalovirus. Contina i 55 56. 3 MICROBIOLOGIA MDICA - Llpido . Protena G - Protena N - Protena de la matriz - Protena NS Protena ARN 00 (Z) Golgi I N RE H2N 2 52 Figura 4-14. Replicacin de los rabdovims: un virus de ARN {-) con envoltura. 7, Los rabdovirus se unen a la superficie de la clula y a continuacin experimentan un proceso de endocitosis (2). La envoltura se fusiona con la membrana de la vescula endosmica para suministrar asi la nucleocpside al citoplasma. El virin debe contener una polimerasa. enzima que (3) produce cincoARN mensajeros (ARNm) individuales y una plantilla completa de ARN (+). 4, Se traducen las protenas a partir de losARNm. incluyendo una glucoprotena (C) que es glucosilada en el retculo endoplsmico (RE), procesada luego en el aparato de Golgi, y suministrada finalmente a la membrana celular. 5, El genoma se replica a partir de la plantilla de ARN (-i-), y las protenas N, L y NS se asocian con el genoma para formar la nucleocpside. 6, La protelna matrclal se asocia a la membrana (modincada por la protefna C), tras lo cual ocurre el ensamblaje de la nucleocpside. 7, El virus sale por gemacin a partir de la clula como un virn en forma de proyectil. ARNm. El genoma de ARN de cadena negativa no es infeccioso por s mismo, sino que es preciso transportar una polimerasa al interiorde la clulajunto con elgenoma (asociada al genoma en la nucleocpside) para fabricar ARNm individuales para las diferentes protenas vricas. Por tanto, la polimerasa vrica debe tambin producir una molcula completadeARN de cadena positiva que pueda actuar como plantilla para generar un mayor nmero de copias del genoma. El genoma de ARN (-) se asemeja a un rollo de negativos de pelcula de 35 mm: aunque cada marco codifica una foto/ARNm, para poder replicar todo el rollo es necesario disponer de un positivo de longitud suficiente.A excepcin de los virus de la gripe, la transcripcin y a repUcacin de los virus deARN de cadena negativa tiene lugar en el citoplasma. Asi- mismo, la transcriptasa del virus de la gripe requiere un cebador para producir ARNm. Para generar su polimerasa utiliza como cebadores las terminaciones 5 ' del ARNm celular presentes en el ncleo, y en el proceso roba la cabeza 5 ' del ARNm de la clula. El genoma del virus de la gripe se replica tambin en el ncleo. Los rcovirus poseen un genoma de ARN bicatenario seg- mentado y unos procesos de replicacin y transcripcin ms complejos. La polimerasa deARN de los reovirus forma parte del ncleo vrico de la cara interna de la cpside. Las unidades de ARNm son transcritas (a partir de cada uno de los 10 o ms segmentos de genoma) mientras se encuentran an en este ncleo. Las cadenas negativas de los segmentos de genoma se utilizan como plantillas de ARNm de modo semejante a lo que ocurre en los virus deARN de cadena negativa. Las enzimas codificadas por los rcovirus (que se encuentran en el ncleo vrico de la cara interna de la cpside) aaden la cabeza 5' al ARNm. Por el contrario, el ARNm no presenta poli A. As, los ARNm pasan al interior del citoplasma, desde donde dirigen la sntesis de protenas o bien son secuestrados en nuevos ncleos. El ARN de cadena positiva de los nuevos ncleo sacta a su vez como plantilla para el ARN de cadena negativa, y la polimerasa del ncleo vrico se ocupa de producir el nuevo ARN bicatenario. Los arenavirus poseen un genoma circular de doble sentido con secuencias (+) adyacentes a secuencias (-). Los genes ms precoces del virus se transcriben a partir de la cadena de sentido negativo del genoma, y los genes ms tardos a partir de la molcula intermediaria de longitud completa. Aunque los retrovirus cuentan con un genoma de ARN de cadena positiva, el virus no dispone de medios para replicar su ARN en el citoplasma. En lugar de ello, los retrovirus poseen dos copias del genoma, dos molculas de ARN de transferencia (ARNt)yunaADN polimerasa dependiente deARN (transcriptasa inversa). El ARNt se utiliza como cebador para la sntesis de una copia circular de ADN complementario (ADNc) del genoma. El ADNc se sintetiza en el citoplasma, se desplaza hasta el ncleo y a continuacin se integra en la cromatina de la clula anfitriona, de modo que el genoma vrico se convierte en un gen celular. Los promotores presentes en la porcin final del genoma vrico integrado facilitan la transcripcin por la clula de las secuencias de ADN vrico. Los ARN transcritos en toda su longitud se utilizan como nuevos genomas, y se producen ARNm individuales mediante un proceso de corte y empalme del ARN. Los virus que exhiben un modo menos comn de replicacin son deltavirus. Estos virus se asemejan a un viroide. Poseen un genoma circular en forma de bastn y un ARN monocatcnario que presenta un alto grado de hibridacin consigo mismo. Como excepcin, el genoma ARN del deltavirus se replica en el ncleo mediante la accin de una polimerasa deARN II dependiente de ADN de la clula anfitriona. Una porcin del genoma forma una estructura de ARN denominada ribocima, la cual ataca la molcula de ARN circular para producir un ARNm. Sntesis de las protenas vricas Todos los virus dependen de ios ribosomas, el ARNt y los mecanismos de modificacin postraduccin de la clula anfitriona para fabricar sus protenas. En el proceso de fijacin del ARNm al ribosoma participa una estructura cabeza 5 ' de guanosina mediada o una estructura especial en asa de ARN (secuencia interna de entrada de ribosomas [IRES]), la cual se une a la estructura ribosmica para comenzar la sntesis de protenas. Cuando se utiliza, la estructura de la cabeza se ancla al ARNm de un modo distinto para diferentes virus. La estructura IRES se describi por vez primera en el genoma de los picornavims y, posteriormente, en ciertos ARNm celulares. La mayora, aunque no todas, las molculas de ARN vrico presenta una cola de polia- denosina (poliA), de forma anloga a los ARNm eucariticos. A diferencia de lo que ocurre en los ribosomas bacterianos (los cuales pueden unirse a un ARNm policistrnico y efectuarla traduccin de varias secuencias de genes en protenas separadas), el ribosoma de los eucariotas se une al ARNm y puede producir tan slo una protena continua, tras lo cual se desprende del ARNm. Segn sea la estructura del genoma, cada virus trata esta limitacin de un modo distinto. Por ejemplo, en el caso de un virus de ARN de cadena positiva, el genoma es ledo por el ribo- 57. Tambin pueden aparecer cepas vricas nuevas a partir de interacciones genticas entre ios virus o entre el virus y la clula (v. figura4-15). El intercambio gentico intramolecularque ocurre entre los virus o entre el virus y el organismo anfitrin es denominado recombinacin. La recombinacin puede ocurrir fcilmente entre dos virus de ADN relacionados. Por ejemplo, la coinfeccin de una clula por dos virus herpes estrechamente relacionados (virus del herpes simple tipos 1 y 2) provoca la aparicin de cepas recombinantes entre tipos. Estas nuevas cepas hbridas poseen genes tanto del virus tipo I como de! virus tipo 2. La integracin de los retrovims en la cromatina de la clula anfitriona constituye asimismo una forma de recombinacin. La recombinacin de dos virus de ARN afines, el virus de Sindbis y el virus de la encefalitis equina oriental, provoc la aparicin de otro togavirus, el virus de la encefalitis equina occidental. Los virus con genomas segmentados (p. ej., los virus de la gripe y los reovirus) forman unas cepas hbridas cuando una clula se infecta con ms de una cepa. Este proceso, que se denomina reordenamiento o reassorttnent, es anlogo a lo que ocurre cuando se cogen 10 bolas de una caja que contiene 10 bolas blancas y 10 bolas negras. Las nuevas cepas del virus de la gripe A se crean por coinfeccin con un virus de una especie diferente (v. figura 59-5). En algunos casos, una cepa vrica defectuosa puede salvarse por la replicacin de otro mutante, por el mismo virus de tipo salvajeo por una serie celular que contenga un gen vrico de sus- titucin. La replicacin de los dems virus o la expresin del gen en la clula aportan la funcin ausente que necesita el mulante (complementadn), lo que posibilita la replicacin. ja vacuna de virus herpes simple con un solo ciclo infeccioso discapacitado (D1SC-HSV) carece de un gen esencial y se cultiva en una lnea celular que expresa el producto gnico para complementar al virus. Aunque el virus as obtenido puede infectar las clulas normales de la persona vacunada, los viriones producidos de esta forma no son capaces de replicarse en las clulas normales de la misma persona. El rescate de un mutante letal o letal condicional con una secuencia gentica definida, como un fragmento de ADN-endonucIeasa de restriccin, es denominado rescate del marcadoro markerrescue. Este mtodo se utiliza para construir mapas de los genomas de virus como el del herpes simple. Los virus producidos a partir de clulas infectadas con distintas cepas vricas pueden estar mezclados fenotpicamente y poseer las protenas de una cepa y el genoma de la otra (transcapsidacin). Aunque es raro, cuando ocurre una transcapsidacin entre diferentes tipos de virus puede ocurrir que aparezcan seudotipos. Las cepas vricas individuales o mutantes son seleccionadas por su capacidad para utilizar la maquinaria de la clula del organismo anfitrin y de soportar las condiciones ambientales y del organismo. Entre las propiedades celulares que pueden actuar a modo de presiones selectivas figuran la velocidad de crecimiento de la clula y la expresin, especfica de cada tejido, de ciertas - protenas que necesitan los virus (p. ej., enzimas, glucoprotenas, I factores detranscripcin). En los virus tambin constituyen pre- I siones selectivas las condiciones del organismo, el aumento de su I temperatura, las defensas naturales e inmunolgicas y la estruc- s tura de los tejidos. Los virus que no son capaces de soportar estas condiciones o evadir las defensas del organismo anfitrin son | eliminados. Una pequea ventaja selectiva de un virus mutante i esqueen breve tiempo puede convertirse en la cepa vrica predo- S minante. La elevada velocidad de mutacin del virus de la inmu- t nodeficiencia humana favorece una desviacin del tropismo de I CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOSVIRUS la clula diana, que pasa de ser el macrfago a ser la clula T, la aparicin de cepas resistentes a los frmacos antivricos despus del tratamiento y la generacin de variantes antignicas durante la evolucin clnica de la infeccin del paciente. A causa de la ausencia de presiones selectivas del microorganismo, el crecimiento del virus que ocurre en condiciones de laboratorio permite, asimismo, que sobrevivan las cepas ms dbiles. Este proceso se utiliza para elaborar cepas de virus atenuados para utilizarlas como vacunas. Vectores vricos para el tratamiento Los virus manipulados genticamente pueden constituir unos excelentes sistemas de administracin de genes extraos. Los virus pueden emplearse para realizar un tratamiento de susti- tucin de genes, como vacunas para favorecer la inmunidad frente a otros agentes y tumores, o pueden actuar como asesi- nos dirigidos a determinados tumores. Las ventajas de la utili- zacin de los virus radican en que pueden ser fcilmente amplificados por replicacin en las clulas adecuadas y en que se dirigen a tejidos diana especficos para introducir el ARN o el ADN en el interior de las clulas. Entre los virus que se estn desarrollando como vectores figuran los retrovirus, los adenovirus, los virus del herpes simple, virus adenoasociados (parvovirus) y poxvirus (por ej., el virus de la vaccinia y el virus de la viruela de los canarios) (v. figura 54-3) e, incluso, algunos togavirus. Por regla general, los vectores vricos son virus defectuosos o atenuados en los que un gen no esencial o de virulencia ha sido sustituido por ADN extrao. El gen extrao puede encontrarse bajo el control de un promotor vrico o incluso de uft promotor especfico de tejido. Los vectores vricos defectuosos crecen en series celulares que expresan las funciones vricas ausentes complementndolo. La progenie as obtenida de virus es capaz de suministrar su cido nucleico, pero no de producir un virus infeccioso. Los retrovirus y los virus adenoasociados pueden integrarse en el interior de las clulas y suministrar de forma permanente un gen al cromosoma. Los adenovirus y virus del herpes simple favorecen la liberacin dirigida del gen extrao a las clulas que poseen receptores. Se estn desarrollando unos virus del herpes simple genticamente atenuados para destruir las clulas en fase de crecimiento de los glioblastomas, pero con preservacin de las neuronas adyacentes. El virus de la vaccinia modificado para portar un gen que codifica una glucoprotena de la rabia se est utilizando con resultados satisfactorios en la vacunacin de mapaches, zorros y mofetas de vida salvaje. Incluso es posible que algn da se utilicen sistemticamente vectores vricos para el tratamiento de la fibrosis qustica, la distrofia muscular de Duchenne, las enfermedades por almacenamiento en los liso- somas y los trastornos inmunolgicos. Preguntas 1. Describa las caraaerstlcas similares y distintivas de estos virus. a. Poliovirus y rinovirus. b. Poliovirus y rotavirus. c. Poliovirus y virus de la encefalitis equina occidental. d. Virus de la fiebre amarilla y virus del dengue. e. Virus de Epstein-Barr y citomegalovirus. Contina i 55 58. 3 MICROBIOLOGIA MDICA - Llpido . Protena G - Protena N - Protena de la matriz - Protena NS Protena ARN 00 (Z) Golgi I N RE H2N 2 52 Figura 4-14. Replicacin de los rabdovims: un virus de ARN {-) con envoltura. 7, Los rabdovirus se unen a la superficie de la clula y a continuacin experimentan un proceso de endocitosis (2). La envoltura se fusiona con la membrana de la vescula endosmica para suministrar asi la nucleocpside al citoplasma. El virin debe contener una polimerasa. enzima que (3) produce cincoARN mensajeros (ARNm) individuales y una plantilla completa de ARN (+). 4, Se traducen las protenas a partir de losARNm. incluyendo una glucoprotena (C) que es glucosilada en el retculo endoplsmico (RE), procesada luego en el aparato de Golgi, y suministrada finalmente a la membrana celular. 5, El genoma se replica a partir de la plantilla de ARN (-i-), y las protenas N, L y NS se asocian con el genoma para formar la nucleocpside. 6, La protelna matrclal se asocia a la membrana (modincada por la protefna C), tras lo cual ocurre el ensamblaje de la nucleocpside. 7, El virus sale por gemacin a partir de la clula como un virn en forma de proyectil. ARNm. El genoma de ARN de cadena negativa no es infeccioso por s mismo, sino que es preciso transportar una polimerasa al interiorde la clulajunto con elgenoma (asociada al genoma en la nucleocpside) para fabricar ARNm individuales para las diferentes protenas vricas. Por tanto, la polimerasa vrica debe tambin producir una molcula completadeARN de cadena positiva que pueda actuar como plantilla para generar un mayor nmero de copias del genoma. El genoma de ARN (-) se asemeja a un rollo de negativos de pelcula de 35 mm: aunque cada marco codifica una foto/ARNm, para poder replicar todo el rollo es necesario disponer de un positivo de longitud suficiente.A excepcin de los virus de la gripe, la transcripcin y a repUcacin de los virus deARN de cadena negativa tiene lugar en el citoplasma. Asi- mismo, la transcriptasa del virus de la gripe requiere un cebador para producir ARNm. Para generar su polimerasa utiliza como cebadores las terminaciones 5 ' del ARNm celular presentes en el ncleo, y en el proceso roba la cabeza 5 ' del ARNm de la clula. El genoma del virus de la gripe se replica tambin en el ncleo. Los rcovirus poseen un genoma de ARN bicatenario seg- mentado y unos procesos de replicacin y transcripcin ms complejos. La polimerasa deARN de los reovirus forma parte del ncleo vrico de la cara interna de la cpside. Las unidades de ARNm son transcritas (a partir de cada uno de los 10 o ms segmentos de genoma) mientras se encuentran an en este ncleo. Las cadenas negativas de los segmentos de genoma se utilizan como plantillas de ARNm de modo semejante a lo que ocurre en los virus deARN de cadena negativa. Las enzimas codificadas por los rcovirus (que se encuentran en el ncleo vrico de la cara interna de la cpside) aaden la cabeza 5' al ARNm. Por el contrario, el ARNm no presenta poli A. As, los ARNm pasan al interior del citoplasma, desde donde dirigen la sntesis de protenas o bien son secuestrados en nuevos ncleos. El ARN de cadena positiva de los nuevos ncleo sacta a su vez como plantilla para el ARN de cadena negativa, y la polimerasa del ncleo vrico se ocupa de producir el nuevo ARN bicatenario. Los arenavirus poseen un genoma circular de doble sentido con secuencias (+) adyacentes a secuencias (-). Los genes ms precoces del virus se transcriben a partir de la cadena de sentido negativo del genoma, y los genes ms tardos a partir de la molcula intermediaria de longitud completa. Aunque los retrovirus cuentan con un genoma de ARN de cadena positiva, el virus no dispone de medios para replicar su ARN en el citoplasma. En lugar de ello, los retrovirus poseen dos copias del genoma, dos molculas de ARN de transferencia (ARNt)yunaADN polimerasa dependiente deARN (transcriptasa inversa). El ARNt se utiliza como cebador para la sntesis de una copia circular de ADN complementario (ADNc) del genoma. El ADNc se sintetiza en el citoplasma, se desplaza hasta el ncleo y a continuacin se integra en la cromatina de la clula anfitriona, de modo que el genoma vrico se convierte en un gen celular. Los promotores presentes en la porcin final del genoma vrico integrado facilitan la transcripcin por la clula de las secuencias de ADN vrico. Los ARN transcritos en toda su longitud se utilizan como nuevos genomas, y se producen ARNm individuales mediante un proceso de corte y empalme del ARN. Los virus que exhiben un modo menos comn de replicacin son deltavirus. Estos virus se asemejan a un viroide. Poseen un genoma circular en forma de bastn y un ARN monocatcnario que presenta un alto grado de hibridacin consigo mismo. Como excepcin, el genoma ARN del deltavirus se replica en el ncleo mediante la accin de una polimerasa deARN II dependiente de ADN de la clula anfitriona. Una porcin del genoma forma una estructura de ARN denominada ribocima, la cual ataca la molcula de ARN circular para producir un ARNm. Sntesis de las protenas vricas Todos los virus dependen de ios ribosomas, el ARNt y los mecanismos de modificacin postraduccin de la clula anfitriona para fabricar sus protenas. En el proceso de fijacin del ARNm al ribosoma participa una estructura cabeza 5 ' de guanosina mediada o una estructura especial en asa de ARN (secuencia interna de entrada de ribosomas [IRES]), la cual se une a la estructura ribosmica para comenzar la sntesis de protenas. Cuando se utiliza, la estructura de la cabeza se ancla al ARNm de un modo distinto para diferentes virus. La estructura IRES se describi por vez primera en el genoma de los picornavims y, posteriormente, en ciertos ARNm celulares. La mayora, aunque no todas, las molculas de ARN vrico presenta una cola de polia- denosina (poliA), de forma anloga a los ARNm eucariticos. A diferencia de lo que ocurre en los ribosomas bacterianos (los cuales pueden unirse a un ARNm policistrnico y efectuarla traduccin de varias secuencias de genes en protenas separadas), el ribosoma de los eucariotas se une al ARNm y puede producir tan slo una protena continua, tras lo cual se desprende del ARNm. Segn sea la estructura del genoma, cada virus trata esta limitacin de un modo distinto. Por ejemplo, en el caso de un virus de ARN de cadena positiva, el genoma es ledo por el ribo- 59. Tambin pueden aparecer cepas vricas nuevas a partir de interacciones genticas entre ios virus o entre el virus y la clula (v. figura4-15). El intercambio gentico intramolecularque ocurre entre los virus o entre el virus y el organismo anfitrin es denominado recombinacin. La recombinacin puede ocurrir fcilmente entre dos virus de ADN relacionados. Por ejemplo, la coinfeccin de una clula por dos virus herpes estrechamente relacionados (virus del herpes simple tipos 1 y 2) provoca la aparicin de cepas recombinantes entre tipos. Estas nuevas cepas hbridas poseen genes tanto del virus tipo I como de! virus tipo 2. La integracin de los retrovims en la cromatina de la clula anfitriona constituye asimismo una forma de recombinacin. La recombinacin de dos virus de ARN afines, el virus de Sindbis y el virus de la encefalitis equina oriental, provoc la aparicin de otro togavirus, el virus de la encefalitis equina occidental. Los virus con genomas segmentados (p. ej., los virus de la gripe y los reovirus) forman unas cepas hbridas cuando una clula se infecta con ms de una cepa. Este proceso, que se denomina reordenamiento o reassorttnent, es anlogo a lo que ocurre cuando se cogen 10 bolas de una caja que contiene 10 bolas blancas y 10 bolas negras. Las nuevas cepas del virus de la gripe A se crean por coinfeccin con un virus de una especie diferente (v. figura 59-5). En algunos casos, una cepa vrica defectuosa puede salvarse por la replicacin de otro mutante, por el mismo virus de tipo salvajeo por una serie celular que contenga un gen vrico de sus- titucin. La replicacin de los dems virus o la expresin del gen en la clula aportan la funcin ausente que necesita el mulante (complementadn), lo que posibilita la replicacin. ja vacuna de virus herpes simple con un solo ciclo infeccioso discapacitado (D1SC-HSV) carece de un gen esencial y se cultiva en una lnea celular que expresa el producto gnico para complementar al virus. Aunque el virus as obtenido puede infectar las clulas normales de la persona vacunada, los viriones producidos de esta forma no son capaces de replicarse en las clulas normales de la misma persona. El rescate de un mutante letal o letal condicional con una secuencia gentica definida, como un fragmento de ADN-endonucIeasa de restriccin, es denominado rescate del marcadoro markerrescue. Este mtodo se utiliza para construir mapas de los genomas de virus como el del herpes simple. Los virus producidos a partir de clulas infectadas con distintas cepas vricas pueden estar mezclados fenotpicamente y poseer las protenas de una cepa y el genoma de la otra (transcapsidacin). Aunque es raro, cuando ocurre una transcapsidacin entre diferentes tipos de virus puede ocurrir que aparezcan seudotipos. Las cepas vricas individuales o mutantes son seleccionadas por su capacidad para utilizar la maquinaria de la clula del organismo anfitrin y de soportar las condiciones ambientales y del organismo. Entre las propiedades celulares que pueden actuar a modo de presiones selectivas figuran la velocidad de crecimiento de la clula y la expresin, especfica de cada tejido, de ciertas - protenas que necesitan los virus (p. ej., enzimas, glucoprotenas, I factores detranscripcin). En los virus tambin constituyen pre- I siones selectivas las condiciones del organismo, el aumento de su I temperatura, las defensas naturales e inmunolgicas y la estruc- s tura de los tejidos. Los virus que no son capaces de soportar estas condiciones o evadir las defensas del organismo anfitrin son | eliminados. Una pequea ventaja selectiva de un virus mutante i esqueen breve tiempo puede convertirse en la cepa vrica predo- S minante. La elevada velocidad de mutacin del virus de la inmu- t nodeficiencia humana favorece una desviacin del tropismo de I CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOSVIRUS la clula diana, que pasa de ser el macrfago a ser la clula T, la aparicin de cepas resistentes a los frmacos antivricos despus del tratamiento y la generacin de variantes antignicas durante la evolucin clnica de la infeccin del paciente. A causa de la ausencia de presiones selectivas del microorganismo, el crecimiento del virus que ocurre en condiciones de laboratorio permite, asimismo, que sobrevivan las cepas ms dbiles. Este proceso se utiliza para elaborar cepas de virus atenuados para utilizarlas como vacunas. Vectores vricos para el tratamiento Los virus manipulados genticamente pueden constituir unos excelentes sistemas de administracin de genes extraos. Los virus pueden emplearse para realizar un tratamiento de susti- tucin de genes, como vacunas para favorecer la inmunidad frente a otros agentes y tumores, o pueden actuar como asesi- nos dirigidos a determinados tumores. Las ventajas de la utili- zacin de los virus radican en que pueden ser fcilmente amplificados por replicacin en las clulas adecuadas y en que se dirigen a tejidos diana especficos para introducir el ARN o el ADN en el interior de las clulas. Entre los virus que se estn desarrollando como vectores figuran los retrovirus, los adenovirus, los virus del herpes simple, virus adenoasociados (parvovirus) y poxvirus (por ej., el virus de la vaccinia y el virus de la viruela de los canarios) (v. figura 54-3) e, incluso, algunos togavirus. Por regla general, los vectores vricos son virus defectuosos o atenuados en los que un gen no esencial o de virulencia ha sido sustituido por ADN extrao. El gen extrao puede encontrarse bajo el control de un promotor vrico o incluso de uft promotor especfico de tejido. Los vectores vricos defectuosos crecen en series celulares que expresan las funciones vricas ausentes complementndolo. La progenie as obtenida de virus es capaz de suministrar su cido nucleico, pero no de producir un virus infeccioso. Los retrovirus y los virus adenoasociados pueden integrarse en el interior de las clulas y suministrar de forma permanente un gen al cromosoma. Los adenovirus y virus del herpes simple favorecen la liberacin dirigida del gen extrao a las clulas que poseen receptores. Se estn desarrollando unos virus del herpes simple genticamente atenuados para destruir las clulas en fase de crecimiento de los glioblastomas, pero con preservacin de las neuronas adyacentes. El virus de la vaccinia modificado para portar un gen que codifica una glucoprotena de la rabia se est utilizando con resultados satisfactorios en la vacunacin de mapaches, zorros y mofetas de vida salvaje. Incluso es posible que algn da se utilicen sistemticamente vectores vricos para el tratamiento de la fibrosis qustica, la distrofia muscular de Duchenne, las enfermedades por almacenamiento en los liso- somas y los trastornos inmunolgicos. Preguntas 1. Describa las caraaerstlcas similares y distintivas de estos virus. a. Poliovirus y rinovirus. b. Poliovirus y rotavirus. c. Poliovirus y virus de la encefalitis equina occidental. d. Virus de la fiebre amarilla y virus del dengue. e. Virus de Epstein-Barr y citomegalovirus. Contina i 55 60. MICROBIOLOGIA MDICA C1 Preguntas (cont.) 2. Relacione las caractersticas de la columna A con las familias vricas apropiadas de la columna B. de acuerdo con sus conocimientos sobre la estructura fsica y genmica de estos virus y de sus implicaciones. Bibliografa A 1. Son resistentes a los detergentes. Z. Son resistentes a la desecacin. 3. Se replican en el ncleo. 4. Se replican en el citoplasma. S. Pueden liberarse de la clula sin que esta se tise. 6. Constituyen una diana adecuada para la accin de los frmacos antivricos. 7. En la coinfeccin por dos cepas experimentan un fenmeno de reordenamiento. 8. Fabrican ADN a partir de una plantilla deARN. 9. Utilizan una plantilla de ARN (+) para replicar el genoma. 10. El genoma se traduce en una poliprotelna. B Picornavirus Togavirus Ortomixovirus Paramixovirus Rabdovirus Reovirus Retrovirus Herpesvirus Papovavirus Adenovirus Poxvlrus Hepadnavirus 3. Segn las consideraciones estructurales, qu familias vricas enumeradas en la pregunta 2 deberan ser capaces de soportar la transmisin por vfa fecal-oral? 4. Enumere las enzimas esenciales codificadas por las familias vricas enumeradas en la pregunta 2. S. Un mutante defectuoso del gen de la polimerasa de ADN del virus del herpes simple tipo 1 se replica en presencia del virus del herpes simple tipo 2. Aunque la progenie del virus contiene el genoma del herpes simple tipo 1, es reconocida por los anticuerpos fabricados contra el virus del herpes simple tipo 2. Qu mecanismo gentico puede estar actuando? 6. Cmo se diferencian los genes precoces y tardos de los togavirus, los papovavirus y los virus herpes? Cmo se regula la cronologa de su expresin? 7. Cules son las consecuencias (ausencia de efecto, disminucin de la eficiencia o inhibicin de la replicacin) de una mutacin por delecin de las siguientes enzimas vricas? a. Polimerasa del virus de Epstein-Barr. b. Timidina-cinasa del virus del herpes simple. c. Transcriptasa inversa del virus de la inmunodeficiencia humana. d. Neuraminidasa del virus de la gripe B. e. Protefna C del virus de la rabia (rabdovirus). Big Pieture Book of Viruses online: Available at http://www.virology.ncty Bi>_Vrology/BVHomePage.html Cann AJ: Principies of Molecular Virology. San Diego, Academic, 2001. Cohn I, Powderly WG: Infectious Diseases, 2nd ed. St Louis, Mosby, 2004. Electrn microscopic images of viruses, by Linda Stannard, University of Capctown, Soulh Africa, online: Available at www.ucl.ac.za/depts/mmi/ slannard/linda.html Flint S), ct al: Principies of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis and Control ofAnimal Viruses, 2nd ed. Washington, DC, ASM Press, 2003. Knipc DM, Howley PM: Fields Virology, 4th ed. Ncw York, Lippincott Williams&Wilkins, 2001. Richman DD,Vhitley RJ, Hayden FG: Clinical Virology. NcwYork, Churchill Livingstone, 1997. Rosenthal KS: Viruses: Microbial spicsand saboteurs. 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Estas nuevas cepas hbridas poseen genes tanto del virus tipo I como de! virus tipo 2. La integracin de los retrovims en la cromatina de la clula anfitriona constituye asimismo una forma de recombinacin. La recombinacin de dos virus de ARN afines, el virus de Sindbis y el virus de la encefalitis equina oriental, provoc la aparicin de otro togavirus, el virus de la encefalitis equina occidental. Los virus con genomas segmentados (p. ej., los virus de la gripe y los reovirus) forman unas cepas hbridas cuando una clula se infecta con ms de una cepa. Este proceso, que se denomina reordenamiento o reassorttnent, es anlogo a lo que ocurre cuando se cogen 10 bolas de una caja que contiene 10 bolas blancas y 10 bolas negras. Las nuevas cepas del virus de la gripe A se crean por coinfeccin con un virus de una especie diferente (v. figura 59-5). En algunos casos, una cepa vrica defectuosa puede salvarse por la replicacin de otro mutante, por el mismo virus de tipo salvajeo por una serie celular que contenga un gen vrico de sus- titucin. La replicacin de los dems virus o la expresin del gen en la clula aportan la funcin ausente que necesita el mulante (complementadn), lo que posibilita la replicacin. ja vacuna de virus herpes simple con un solo ciclo infeccioso discapacitado (D1SC-HSV) carece de un gen esencial y se cultiva en una lnea celular que expresa el producto gnico para complementar al virus. Aunque el virus as obtenido puede infectar las clulas normales de la persona vacunada, los viriones producidos de esta forma no son capaces de replicarse en las clulas normales de la misma persona. El rescate de un mutante letal o letal condicional con una secuencia gentica definida, como un fragmento de ADN-endonucIeasa de restriccin, es denominado rescate del marcadoro markerrescue. Este mtodo se utiliza para construir mapas de los genomas de virus como el del herpes simple. Los virus producidos a partir de clulas infectadas con distintas cepas vricas pueden estar mezclados fenotpicamente y poseer las protenas de una cepa y el genoma de la otra (transcapsidacin). Aunque es raro, cuando ocurre una transcapsidacin entre diferentes tipos de virus puede ocurrir que aparezcan seudotipos. Las cepas vricas individuales o mutantes son seleccionadas por su capacidad para utilizar la maquinaria de la clula del organismo anfitrin y de soportar las condiciones ambientales y del organismo. Entre las propiedades celulares que pueden actuar a modo de presiones selectivas figuran la velocidad de crecimiento de la clula y la expresin, especfica de cada tejido, de ciertas - protenas que necesitan los virus (p. ej., enzimas, glucoprotenas, I factores detranscripcin). En los virus tambin constituyen pre- I siones selectivas las condiciones del organismo, el aumento de su I temperatura, las defensas naturales e inmunolgicas y la estruc- s tura de los tejidos. Los virus que no son capaces de soportar estas condiciones o evadir las defensas del organismo anfitrin son | eliminados. Una pequea ventaja selectiva de un virus mutante i esqueen breve tiempo puede convertirse en la cepa vrica predo- S minante. La elevada velocidad de mutacin del virus de la inmu- t nodeficiencia humana favorece una desviacin del tropismo de I CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOSVIRUS la clula diana, que pasa de ser el macrfago a ser la clula T, la aparicin de cepas resistentes a los frmacos antivricos despus del tratamiento y la generacin de variantes antignicas durante la evolucin clnica de la infeccin del paciente. A causa de la ausencia de presiones selectivas del microorganismo, el crecimiento del virus que ocurre en condiciones de laboratorio permite, asimismo, que sobrevivan las cepas ms dbiles. Este proceso se utiliza para elaborar cepas de virus atenuados para utilizarlas como vacunas. Vectores vricos para el tratamiento Los virus manipulados genticamente pueden constituir unos excelentes sistemas de administracin de genes extraos. Los virus pueden emplearse para realizar un tratamiento de susti- tucin de genes, como vacunas para favorecer la inmunidad frente a otros agentes y tumores, o pueden actuar como asesi- nos dirigidos a determinados tumores. Las ventajas de la utili- zacin de los virus radican en que pueden ser fcilmente amplificados por replicacin en las clulas adecuadas y en que se dirigen a tejidos diana especficos para introducir el ARN o el ADN en el interior de las clulas. Entre los virus que se estn desarrollando como vectores figuran los retrovirus, los adenovirus, los virus del herpes simple, virus adenoasociados (parvovirus) y poxvirus (por ej., el virus de la vaccinia y el virus de la viruela de los canarios) (v. figura 54-3) e, incluso, algunos togavirus. Por regla general, los vectores vricos son virus defectuosos o atenuados en los que un gen no esencial o de virulencia ha sido sustituido por ADN extrao. El gen extrao puede encontrarse bajo el control de un promotor vrico o incluso de uft promotor especfico de tejido. Los vectores vricos defectuosos crecen en series celulares que expresan las funciones vricas ausentes complementndolo. La progenie as obtenida de virus es capaz de suministrar su cido nucleico, pero no de producir un virus infeccioso. Los retrovirus y los virus adenoasociados pueden integrarse en el interior de las clulas y suministrar de forma permanente un gen al cromosoma. Los adenovirus y virus del herpes simple favorecen la liberacin dirigida del gen extrao a las clulas que poseen receptores. Se estn desarrollando unos virus del herpes simple genticamente atenuados para destruir las clulas en fase de crecimiento de los glioblastomas, pero con preservacin de las neuronas adyacentes. El virus de la vaccinia modificado para portar un gen que codifica una glucoprotena de la rabia se est utilizando con resultados satisfactorios en la vacunacin de mapaches, zorros y mofetas de vida salvaje. Incluso es posible que algn da se utilicen sistemticamente vectores vricos para el tratamiento de la fibrosis qustica, la distrofia muscular de Duchenne, las enfermedades por almacenamiento en los liso- somas y los trastornos inmunolgicos. Preguntas 1. Describa las caraaerstlcas similares y distintivas de estos virus. a. Poliovirus y rinovirus. b. Poliovirus y rotavirus. c. Poliovirus y virus de la encefalitis equina occidental. d. Virus de la fiebre amarilla y virus del dengue. e. Virus de Epstein-Barr y citomegalovirus. Contina i 55 62. MICROBIOLOGIA MDICA C1 Preguntas (cont.) 2. Relacione las caractersticas de la columna A con las familias vricas apropiadas de la columna B. de acuerdo con sus conocimientos sobre la estructura fsica y genmica de estos virus y de sus implicaciones. Bibliografa A 1. Son resistentes a los detergentes. Z. Son resistentes a la desecacin. 3. Se replican en el ncleo. 4. Se replican en el citoplasma. S. Pueden liberarse de la clula sin que esta se tise. 6. Constituyen una diana adecuada para la accin de los frmacos antivricos. 7. En la coinfeccin por dos cepas experimentan un fenmeno de reordenamiento. 8. Fabrican ADN a partir de una plantilla deARN. 9. Utilizan una plantilla de ARN (+) para replicar el genoma. 10. El genoma se traduce en una poliprotelna. B Picornavirus Togavirus Ortomixovirus Paramixovirus Rabdovirus Reovirus Retrovirus Herpesvirus Papovavirus Adenovirus Poxvlrus Hepadnavirus 3. Segn las consideraciones estructurales, qu familias vricas enumeradas en la pregunta 2 deberan ser capaces de soportar la transmisin por vfa fecal-oral? 4. Enumere las enzimas esenciales codificadas por las familias vricas enumeradas en la pregunta 2. S. Un mutante defectuoso del gen de la polimerasa de ADN del virus del herpes simple tipo 1 se replica en presencia del virus del herpes simple tipo 2. Aunque la progenie del virus contiene el genoma del herpes simple tipo 1, es reconocida por los anticuerpos fabricados contra el virus del herpes simple tipo 2. Qu mecanismo gentico puede estar actuando? 6. Cmo se diferencian los genes precoces y tardos de los togavirus, los papovavirus y los virus herpes? Cmo se regula la cronologa de su expresin? 7. Cules son las consecuencias (ausencia de efecto, disminucin de la eficiencia o inhibicin de la replicacin) de una mutacin por delecin de las siguientes enzimas vricas? a. Polimerasa del virus de Epstein-Barr. b. Timidina-cinasa del virus del herpes simple. c. Transcriptasa inversa del virus de la inmunodeficiencia humana. d. Neuraminidasa del virus de la gripe B. e. Protefna C del virus de la rabia (rabdovirus). Big Pieture Book of Viruses online: Available at http://www.virology.ncty Bi>_Vrology/BVHomePage.html Cann AJ: Principies of Molecular Virology. San Diego, Academic, 2001. Cohn I, Powderly WG: Infectious Diseases, 2nd ed. St Louis, Mosby, 2004. Electrn microscopic images of viruses, by Linda Stannard, University of Capctown, Soulh Africa, online: Available at www.ucl.ac.za/depts/mmi/ slannard/linda.html Flint S), ct al: Principies of Virology: Molecular Biology, Pathogenesis and Control ofAnimal Viruses, 2nd ed. Washington, DC, ASM Press, 2003. Knipc DM, Howley PM: Fields Virology, 4th ed. Ncw York, Lippincott Williams&Wilkins, 2001. Richman DD,Vhitley RJ, Hayden FG: Clinical Virology. NcwYork, Churchill Livingstone, 1997. Rosenthal KS: Viruses: Microbial spicsand saboteurs. Infec DisClin Practice 14:97-106,2006. Specter S, Hodinka RL, Young SA: Clinical Virology Manual, 3rd ed. Washington, DC, ASM Press, 2000. Strauss JM, Strauss EG: Viruses and Human Disease, 2nd ed. San Diego, Academic, 2007. Virology on the web: Available at http://www.virology.net/garryfjvweb. html Viruses in ccll culture: Available at www.uct.ac.za/depts/nimi/stannard/ linda.html 56 63. 6 I S t s ) > i Clasificacin, estructura y replicacin de los hongos Este captulo ofrece una perspectiva general de la clasificacin, la estructura y la replicacin de los hongos. Se describen los aspectos ms elementales de la organizacin y la morfologa de las clulas fngicas, as como las categoras generales en que se clasifican las micosis humanas. Hemos simplificado intencionadamente la taxonoma de los hongos con el fin de destacar las siguientes clases de hongos que originan enfermedad en el ser humano: los cigomicetos, los basidiomicetos, los arquiascomicetos, los hcmiascomicctos y los euascomicetos. Importancia de los hongos Los hongos representan un grupo ubicuo y diverso de microorganismos que se dedica principalmente a la degradacin de materia orgnica. Los hongos llevan una vida heterotr- fica como saprofitos (microorganismos que subsisten en materia muerta o en descomposicin), simbiontes (microorganismos que viven conjuntamente y obtienen ventajas de su asociacin), comensales (microorganismos que se desarrollan en estrecha relacin, en la que uno de los parti- cipantes obtiene beneficios mientras que el otro ni se bene- ficia ni resulta perjudicado) o parsitos (microorganismos que se establecen sobre o en el interior de un anfitrin del que obtienen beneficios sin corresponder con ninguna ventaja; en el caso de los patgenos, la relacin es perjudicial para el anfitrin). A lo largo de las dos ultimas dcadas, los hongos se han convertido en una importante causa de enfermedad en el ser humano (v. tabla 5-1), en especial en los sujetos inmunodeprimidos u hospitalizados con trastornos subyacen- tes graves. En estos grupos de pacientes, los hongos actan como patgenos oportunistas que originan una conside- rable morbimortalidad. La incidencia global de las micosis invasivas especficas contina incrementndose con el paso del tiempo (v. tabla 5-2) y el listado de patgenos fngicos oportunistas se ampla igualmente cada ao. En resumen,;/ existen hongos no patgenos! El aumento del nmero de infecciones por hongos puede atribuirse al nmero creciente de pacientes inmunodeprimidos, como los sujetos receptores de un trasplante, los afectados por el sndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), los aquejados de cncer y los sometidos a quimioterapia, as como las personas hospitalizadas con otros trastornos graves de base y las que se someten a diversas intervencio- nes invasivas. Taxonoma, estructura y replicacin de los hongos Los hongos se clasifican en un reino propio, el reino Hon- gos (Myceteae). Son microorganismos eucariotas que se distinguen de otros eucariotas por la presencia de una rgida pared celular formada por quitina y glucano, y una membrana celular en la que el ergosterol sustituye al coles- terol como principal componente esteroideo (v. figura 5-1). La taxonoma clsica de los hongos se ha basado, en gran medida, en la morfologa y la forma de produccin de esporas; sin embargo, hoy en da se tienen cada vez ms en cuenta sus caractersticas ultraestructurales, bio- qumicas y moleculares, las cuales obligan a modificar la designacin taxonmica inicial. Los hongos pueden ser organismos unicelulares o pluricelulares. La clasificacin ms sencilla, cimentada en aspectos morfolgicos, agrupa a los hongos en levaduras y formas miceliales. Desde el punto de vista morfolgico, una levadura se define como una clula que se reproduce mediante gemacin o fisin (v. figura 5-2), de modo que la clula progenitora o madre se desprende de una porcin de s misma para producir una clula descendiente o hija. Las clulas hijas pueden alargarse para formar seudohifas semejantes a salchichas. Por lo general, las levaduras son unicelulares y producen colonias redondeadas, plidas o mucoi- des en las placas de agar. Por su parte, las formas miceliales son microorganismos pluricelulares formados por unas estructuras tubulares semejantes a hebras conocidas como hifas (v. figura 5-2) cuyos extremos se alargan mediante un proceso denominado extensin apical. Las hifas pueden ser cenocticas (huecas y multinucleadas) o septadas (divididas por tabiques) (v. figura 5-2). El conjunto de hifas conforma una estructura semejante a un tapete lla- mada micelio. A menudo, las colonias formadas por las formas miceliales se describen como filamentosas, vello- " 1 64. alimentos de origen animal (p. ej., cerdo). La ocratoxina A (OA) es la molcula ms abundante y txica de esta clase. La OA es nefrotxica, teratognica, y carcingena en todos los animales estudiados. Se ha implicado en casos de nefropata y tumores del aparato genitourinario en el cerdo y puede provocar respuestas colinrgicas, como broncoespasmos, vasodilatacin y contraccin del msculo liso. La ocratoxina se ha relacionado con una enfermedad denominada nefropata endmica de los Balcanes (NEB), una nefritis progresiva crnica observada en poblaciones residentes en zonas limtrofes al ro Danubio en Rumania, Bulgaria y la antigua Yugoslavia. Asimismo, se ha descrito una elevada incidencia de tumores renales en los sujetos aquejados de NEB. La contaminacin de los alimentos con ocratoxina y la presencia de OA en el suero humano es ms frecuente en familias afectadas por NEB y en sujetos con tumores del aparato genitourinario que en familias no afectadas. A pesar de estos indicios, en la enfermedad podran participar diversos factores, como factores genticos, metales pesados y posibles agentes infecciosos ocultos. Aunque gran parte de los indicios existentes sobre el origen de la NEB apuntan hacia la ocratoxina, los datos publicados no son conduyentes. Independientemente de ello, su nefrotoxicidad aguda, accin inmunodepresora, y efectos teratognicos en los animales, junto con su tendencia a conservarse a lo largo de la cadena alimentaria, son motivo de preocupacin y jus- tifican la realizacin de estudios adicionales. Tricotecenos (v. caso clnico 76-2) Los tricotecenos son metabolitos sesquiterpenoides tridcli- cos producidos por hongos pertenecientes a diversos gneros, como Fusarium, Myrothecium, Sachybotrys, Trichoderma y Cephalosporiutu (v. tabla 76-1). Se conocen ms de 148 tricotecenos naturales de los cuales, al menos, 40 son micotoxinas. Los tricotecenos inhiben distintas etapas de la sntesis de protenas en las clulas eucariotas. Las micotoxinas ms potentes de este grupo son la toxina T-2, diacetoxiscirpenol (DAS), desoxinivalenol (vomitoxina) y fusarenon-X. Estas molculas aparecen con frecuencia como contaminantes de alimentos y piensos, y su consumo puede provocar una hemorragia intes- tinal y vmitos; el contacto directo origina dermatitis. Se ha confirmado la denominada intoxicacin por cerea- les enmohecidos del ser humano y animales en Japn. Estas intoxicaciones se han atribuido a micotoxinas de Fusarium. Se cree que la toxicosis akakabibyo o enfermedad del moho rojo se debe a la ingestin de granos contaminados con Fr/jfl- rium gramitiearum (v. tabla 76-1). Los tricotecenos mejor estudiados de los generados por el gnero Fusariuw son la toxina T-2, DAS y desoxinivalenol. Entre los sntomas provocados por estas molculas se encuentran efectos en casi cualquier sistema orgnico en los vertebrados. La toxina T-2 y DAS parecen ser los compuestos ms potentes y ejercen una actividad citotxica e inmunodepresora. Originan un amplio abanico de sntomas digestivos, dermatolgicos y neurolgicos, al tiempo que producen una disminucin de la resistencia del anfitrin a la infeccin por diversos microorganismos. El desoxinivalenol es un conta- minante frecuente de los granos empleados en los piensos y ocasiona vmitos y diarrea cuando se consume a dosis altas; MICOTOXINAS Y M1COTOXICOSIS Caso clnico 76-2. Stachybotrys y hemorragia pulmonar aguda idioptica Coln y cois. (Morb Mortal Wkly Rep 5:817-820,2004) describieron un estudio sobre hemorragia pulmonar idioptica aguda (HPIA) en lactantes de Massachusetts. La investigacin de los casos de HPIA ocurridos entre 1993 y 1995 en lactantes en Cleveland, Ohio, indic que exista asociacin entre la HPIA y ser varn, la exposicin a las levaduras (sobre todo Stachybotrys chartarum), la exposicin al humo del tabaco y la falta de lactancia. Sin embargo, revisiones de esta investigacin por parte de los CDC demostraron algunas limitaciones de la metodologa y determinaron que no existe asociacin establecida entre la HPIA y la exposicin a levaduras. Se recomend que los CDC colaboraran con los oficiales de salud pblicos estatales y locales para analizar los futuros casos de HPIA, sobre todo cuando se produjeran casos agregados. Durante diciembre de 2002 y junio de 2003 se produjeron cuatro casos de HPIA en lactantes a trmino en Bostn, Massachusetts. Durante un perodo de 4 meses, tres de estos lactantes fueron pacientes del mismo hospital, que de forma habitual valora un caso de HPIA en lactantes al ao. Los CDC, en colaboracin con el Massachusetts Department of Public Health, analizaron esta agregacin y determinaron que dos de los lactantes tenan la enfermedad de von Willebrand (EvW), un trastorno hemorrgico hereditario, mientras que otro tena resultados indeterminados para la EvW. Estos hallazgos indican que los lactantes con HPIA pueden tener una susceptibilidad gentica o adquirida de base que los predispone a la hemorragia pulmonar. Todos los lactantes de este brote se expusieron tambin a determinados factores ambientales que podran haber afectado a los pulmones, como el humo del tabaco en el ambiente, partculas en suspensin (p. ej, polvo de obra) y levaduras. Cladosporium y Penidllium, las levaduras que con ms frecuencia se identificaron en todos los domicilios, son los gneros de hongos ms abundantes de forma tpica en los aires cerrados. El recuento total de esporas de hongos en dosf de las casas alcanzaron concentraciones asociadas a un aumento del riesgo de enfermedad respiratoria baja y los cuatro lactantes haban recibido tratamiento por una posible Infeccin respiratoria antes del episodio de hemorragia. Slo se encontraron siete esporas de 5. chartarum en un domicilio y una espora aislada en otro. Aunque se desconoce el significado exacto del recuento de esporas, parece poco probable que los efectos txicos y otros efectos no mediados por IgE para la salud que se han planteado tras la exposicin a 5. chatarum pudieran haber contribuido a estos casos de HPIA. la ingestin de dosis ms bajas se traduce en el adelgaza- miento y el rechazo de alimentos por parte de los animales de granja. La toxina T-2 y DAS se han implicado en la enfermedad humana conocida como aleukia txica alimentaria (ATA). El brote ms importante de ATA se registr en Rusia durante la Segunda Guerra Mundial. Miles de personas enfermaron despus de consumir grano almacenado durante el invierno y contaminado con Fusarium sporotrichioides y F. pone. La enfermedad se desarroll en varias etapas con una fase inicial de formacin de lceras mucosas y gastroenteritis seguidas de pancitopenia, hemorragia nasal, bucal y vaginal; hipotensin y vrtigo. La alta tasa de mortalidad se increment en mayor medida como consecuencia de infecciones bacterianas oportunistas contradas durante las fases neutropnicas tardas del proceso. Aunque posteriormente se comprob que las dos especies de Fusarium aisladas a partir de los granos enmohecidos eran capaces de producir toxina T-2 y otros tricotecenos, no se trat de demostrar la presencia de estas micotoxi- I 65. infeccin primaria en el pulmn con ulterior disemina- cin a otros rganos y tejidos. Micosis oportunistas Las micosis oportunistas son infecciones producidas por hongos que normalmente se desarrollan como comensales en el ser humano o de forma libre en el medio ambiente. Excep- tuando a Cryptococcus neoformans, estos microorganismos poseen una virulencia baja o limitada y provocan infecciones en sujetos debilitados, inmunodeprimidos o portadores de prtesis implantadas o catteres vasculares. Casi todos los hongos pueden actuar como patgenos oportunistas, y la lis- ta de estos patgenos se ampla cada ao. Los patgenos oportunistas ms frecuentes son algunas levaduras pertenecientes al gnero Candida, Cryptococcus neoformans, varias especies del hongo filamentoso Aspergillus y Pneuinocystis jiroveci. Cryptococcus neoformans suele considerarse un patgeno sistmico debido a su virulencia inherente. Aunque este microorganismo puede provocar infecciones en sujetos con un sistema inmunitario normal, aparece ms a menudo como patgeno oportunista en la poblacin inmunodepri- mida. Resumen Debido al nmero cada vez mayor de sujetos con riesgo de presentar una micosis, los mdicos deben pensar en hongo cuando se enfrenten a una posible infeccin. El listado de patgenos fungicos demostrados es amplio, y hoy en da no se pueden ignorar ni descartar los hongos como contaminantes o carentes de significacin clnica cuando se aislan en una mues- tra clnica. Tambin est claro que el pronstico y la respuesta CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOS HONGOS al tratamiento puede depender del tipo de hongo responsable de la infeccin y del estado inmunolgico del anfitrin. En consecuencia, el mdico ha de familiarizarse con los diversos hongos y sus caractersticas epidemiolgicas y patgenas, as como con los abordajes diagnsticos y teraputicos ms ade- cuados para cada uno de ellos. Estas cuestiones se tratarn detalladamente en los siguientes captulos de acuerdo con el esquema de clasificacin descrito en la tabla 5-5. Preguntas 1. En qu se diferencian los hongos de las bacterias (tamao, ncleo, citoplasma, membrana plasmtica, pared celular, fisiologa, tiempo de generacin)? 2. En qu se diferencian las membranas plasmticas de los hongos de las de otras clulas eucarlotas (p. ej., de mamfero)? 3. Cul es la diferencia existente entre una levadura y una forma mlcelial? 4. Qu significan los trminos anamorfo y telemorfo, y por qu motivo revisten importancia? Bibliografa Pfallcr MA, Dickema DJ: Thc epidemiology of invasive candidiasis: A persisten! public health problem. Clin Microbiol Rev 20:133-163, 2007. Rees |R, el al: The epidemiolgica! features of invasive mycolic infeclions in Ihe San Francisco Bay Area, 1992-1993: Resulls of population-based laboratory active survcillancc. Clin Infec Dis 27:1138-1147,1998. Rhcingold AL, el al: Systcmic myeoses in thc Uniled Slalcs, 1980-1982. J Med Vel Mycol 24:433-436,1986. Warnock DW: Taxononiy and classification of fungi. In Murray PR, el al (eds): Mqjiual of Clinical Microbiology, 9th ed. Washington, DC, ASM Press, 2007. Wilson LS, ct al: The dircel cost and incidence of systemic fungal infections. Vale Health 5:26-34,2002. I S I 63 66. MICROBIOLOGA MDICA . I Tabla 5-5. Clasificacin de las micosis humanas y agentes etiolgicos representativos Micosis superficiales Piedra negra Piedraia hortae Jia negra Hortae wernickii Pitiriasis versicolor Malassezia frfur Piedra blanca Gnero Trichospora Micosis cutneas y subcutneas Micosis endmicas Dermatofitosis Gnero Microsporum Gnero Trichophyton Epidermophyton floccosum Tia ungueal Gnero Trichophyton f. floccosum Onicomicosis Gnero Candida Gnero Aspergillus Gnero Trichosporon Gnero Geotrichum Queratitis mictica Gnero Fusarium Gnero Aspergillus Gnero Candida Cromoblastomicosis Gnero Fonsicaea Gnero Phialophora Blastomicosis Blastomyces dermatitidis Histoplasmosis Histoplasma capsulatum Coccidioidomicosis Cocddioides immitis/ posadasii Penicilosis Penicillium marneffei Paracoccidioidomicosis Paracoccidioides brasiliensis Micosis oportunistas Aspergilosis Aspergillus fumigatus A. flavus A. niger A. terreus Candidiasis Candida albicans C. glabrata C. parapsilosis C. tropicalis Criptococosis Cryptococcus neoformans Tricosporonosis Gnero Trichosporon Hialohifomicosis Gnero Acremonium Gnero Fusarium Gnero Paecilomyces Gnero Scedosporium Cigomicosis Gnero Rhizopus Gnero Mucor Gnero Absidia Feohifomicosis Gnero Alternara Gnero Curvularia Gnero Bipolars Gnero Wangiella Neumocistosis Pneumocystisjiroved 62 hifas a lo largo del tallo del cabello. Entre los hongos aso- ciados a estas infecciones superficiales se encuentran Malassezia frfur, Hortae werneckii, Piedraia hortae y Tri- chosporon spp. Micosis cutneas Las micosis cutneas son infecciones de la capa queratinizada de la piel, el cabello y las uas. Estas infecciones pueden provocar una respuesta inmunitaria y tornarse sintomticas. Como signos y sntomas cabe citar el prurito, la descamacin, la rotura del cabello, la aparicin de lesiones anulares en la piel y el engrasamiento y prdida de coloracin de las uas. Los dermatofitos se incluyen en el gnero Trichophyton, Epi- dermophyton y Microsporum. Las infecciones de la piel causa- das por estos microorganismos se denominan dermatofitosis. La tia ungueal se refiere a la infeccin de los dedos del pie por estos patgenos. Las onicomicosis engloban infecciones de las uas producidas tanto por los dermatofitos como por hongos no dermatofticos, como los gneros Candida y Aspergillus. Micosis subcutneas Las micosis subcutneas afectan a las capas ms profundas de la piel, como la crnea, el msculo y el tejido conjuntivo, y comprenden un amplio espectro de hongos diversos desde el punto de vista taxonmico. El hongo logra acceder a los tejidos profundos, generalmente por un traumatismo, y se mantiene localizado; se asocia a la formacin de abscesos, lceras de evolucin trpida y fstulas abiertas. El sistema inmunitario del anfitrin reconoce el hongo y provoca una destruccin histica variable y, a menudo, hiperplasia epite- liomatosa. Las infecciones pueden deberse a formas miceliales hialinas, como los gneros Acremonium spp. y Fusa- rium spp., as como a hongos dermaticeos o pigmentados,' como los gneros Alternaria, Cladosporium y Exophiala (feohifomicosis, cromoblastomicosis). Las micosis subcutneas tienden a ser localizadas y rara vez se diseminan a nivel sistmico. Micosis endmicas I Las micosis endmicas son infecciones producidas por los hongos patgenos dimrficos clsicos Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Cocddioides immitis, Coc- ddioides posadasii y Paracoccidioides brasiliensis. Estos hongos presentan dimorfismo trmico (esto es, se desarrollan como levaduras a una temperatura de 37 0C o bien como formas miceliales a 25 0C) y generalmente se restrin- gen a ciertas regiones geogrficas en la que ocupan un nicho ecolgico o ambiental determinado. Con frecuencia, las micosis endmicas se conocen como micosis sistmi- cas, ya que los microorganismos son patgenos verdade- ros que pueden causar infeccin en sujetos sanos. Recien- temente se ha aadido el hongo dimrfico Penicillium marneffei al listado de patgenos causantes de micosis endmicas. Todos estos microorganismos producen una 67. infeccin primaria en el pulmn con ulterior disemina- cin a otros rganos y tejidos. Micosis oportunistas Las micosis oportunistas son infecciones producidas por hongos que normalmente se desarrollan como comensales en el ser humano o de forma libre en el medio ambiente. Excep- tuando a Cryptococcus neoformans, estos microorganismos poseen una virulencia baja o limitada y provocan infecciones en sujetos debilitados, inmunodeprimidos o portadores de prtesis implantadas o catteres vasculares. Casi todos los hongos pueden actuar como patgenos oportunistas, y la lis- ta de estos patgenos se ampla cada ao. Los patgenos oportunistas ms frecuentes son algunas levaduras pertenecientes al gnero Candida, Cryptococcus neoformans, varias especies del hongo filamentoso Aspergillus y Pneuinocystis jiroveci. Cryptococcus neoformans suele considerarse un patgeno sistmico debido a su virulencia inherente. Aunque este microorganismo puede provocar infecciones en sujetos con un sistema inmunitario normal, aparece ms a menudo como patgeno oportunista en la poblacin inmunodepri- mida. Resumen Debido al nmero cada vez mayor de sujetos con riesgo de presentar una micosis, los mdicos deben pensar en hongo cuando se enfrenten a una posible infeccin. El listado de patgenos fungicos demostrados es amplio, y hoy en da no se pueden ignorar ni descartar los hongos como contaminantes o carentes de significacin clnica cuando se aislan en una mues- tra clnica. Tambin est claro que el pronstico y la respuesta CLASIFICACIN, ESTRUCTURA Y REPLICACIN DE LOS HONGOS al tratamiento puede depender del tipo de hongo responsable de la infeccin y del estado inmunolgico del anfitrin. En consecuencia, el mdico ha de familiarizarse con los diversos hongos y sus caractersticas epidemiolgicas y patgenas, as como con los abordajes diagnsticos y teraputicos ms ade- cuados para cada uno de ellos. Estas cuestiones se tratarn detalladamente en los siguientes captulos de acuerdo con el esquema de clasificacin descrito en la tabla 5-5. Preguntas 1. En qu se diferencian los hongos de las bacterias (tamao, ncleo, citoplasma, membrana plasmtica, pared celular, fisiologa, tiempo de generacin)? 2. En qu se diferencian las membranas plasmticas de los hongos de las de otras clulas eucarlotas (p. ej., de mamfero)? 3. Cul es la diferencia existente entre una levadura y una forma mlcelial? 4. Qu significan los trminos anamorfo y telemorfo, y por qu motivo revisten importancia? Bibliografa Pfallcr MA, Dickema DJ: Thc epidemiology of invasive candidiasis: A persisten! public health problem. Clin Microbiol Rev 20:133-163, 2007. Rees |R, el al: The epidemiolgica! features of invasive mycolic infeclions in Ihe San Francisco Bay Area, 1992-1993: Resulls of population-based laboratory active survcillancc. Clin Infec Dis 27:1138-1147,1998. Rhcingold AL, el al: Systcmic myeoses in thc Uniled Slalcs, 1980-1982. J Med Vel Mycol 24:433-436,1986. Warnock DW: Taxononiy and classification of fungi. In Murray PR, el al (eds): Mqjiual of Clinical Microbiology, 9th ed. Washington, DC, ASM Press, 2007. Wilson LS, ct al: The dircel cost and incidence of systemic fungal infections. Vale Health 5:26-34,2002. I S I 63 68. MICROBIOLOGA MDICA . I Tabla 5-5. Clasificacin de las micosis humanas y agentes etiolgicos representativos Micosis superficiales Piedra negra Piedraia hortae Jia negra Hortae wernickii Pitiriasis versicolor Malassezia frfur Piedra blanca Gnero Trichospora Micosis cutneas y subcutneas Micosis endmicas Dermatofitosis Gnero Microsporum Gnero Trichophyton Epidermophyton floccosum Tia ungueal Gnero Trichophyton f. floccosum Onicomicosis Gnero Candida Gnero Aspergillus Gnero Trichosporon Gnero Geotrichum Queratitis mictica Gnero Fusarium Gnero Aspergillus Gnero Candida Cromoblastomicosis Gnero Fonsicaea Gnero Phialophora Blastomicosis Blastomyces dermatitidis Histoplasmosis Histoplasma capsulatum Coccidioidomicosis Cocddioides immitis/ posadasii Penicilosis Penicillium marneffei Paracoccidioidomicosis Paracoccidioides brasiliensis Micosis oportunistas Aspergilosis Aspergillus fumigatus A. flavus A. niger A. terreus Candidiasis Candida albicans C. glabrata C. parapsilosis C. tropicalis Criptococosis Cryptococcus neoformans Tricosporonosis Gnero Trichosporon Hialohifomicosis Gnero Acremonium Gnero Fusarium Gnero Paecilomyces Gnero Scedosporium Cigomicosis Gnero Rhizopus Gnero Mucor Gnero Absidia Feohifomicosis Gnero Alternara Gnero Curvularia Gnero Bipolars Gnero Wangiella Neumocistosis Pneumocystisjiroved 62 hifas a lo largo del tallo del cabello. Entre los hongos aso- ciados a estas infecciones superficiales se encuentran Malassezia frfur, Hortae werneckii, Piedraia hortae y Tri- chosporon spp. Micosis cutneas Las micosis cutneas son infecciones de la capa queratinizada de la piel, el cabello y las uas. Estas infecciones pueden provocar una respuesta inmunitaria

Microbiologia murray 6º edicion

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