Deoarece virusurile nu au lăsat urme istorice precum fosilele, nimeni nu știe exact când sau de unde au apărut. Școala de gândire actuală consideră că virusurile moderne sunt un mozaic de bucăți și bucățele de acizi nucleici acumulați din diverse surse de-a lungul traseelor lor evolutive. Virusurile sunt entități acelulare, parazitare, care nu sunt clasificate în nici un domeniu deoarece nu sunt considerate vii. Virușii nu au membrană plasmatică, organite interne sau procese metabolice și nu se divid. Ei infectează o celulă gazdă și apoi utilizează procesele de replicare ale gazdei pentru a produce progenituri.
Virușii sunt diverși. Ei variază în funcție de structură, metode de replicare, gazde vizate și chiar tipul de celule gazdă infectate. În timp ce majoritatea diversității biologice, precum modurile în care speciile s-au adaptat condițiilor și mediilor lor de viață, poate fi înțeleasă din perspectiva scării evoluționiste a vieții, originile și evoluția virusurilor sunt încă neclare.
Virusurile infectează toate formele de organisme, printre care bacterii, arhee, ciuperci, plante și animale. Lucrurile vii cresc, se metabolizează și se reproduc. Virușii se reproduc, dar pentru a face acest lucru, ei depind total de celulele care îi găzduiesc. Virusurile nu se metabolizează și nu cresc, ci sunt asamblate direct în forma lor matură.
Morfologia și structura virusurilor
Virusurile au fost descoperite prima oară după dezvoltarea unui filtru de porțelan, numit filtru Chamberland-Pasteur, care are capabilitatea de a elimina din orice probă lichidă toate bacteriile vizibile la microscop. În 1886, Adolph Meyer a demonstrat că o boală a plantelor de tutun, numită boala mozaicului tutunului, poate fi transferată de la o plantă bolnavă la una sănătoasă cu ajutorul extractelor lichide din aceste plante. În 1892, Dmitri Ivanowski a arătat că această boală a tutunului se transmite și după ce s-a folosit un asemenea filtru pentru a îndepărta toate bacteriile viabile din extract. Au trecut mulți ani până când s-a descoperit că agenții infecțioși „filtrabili” ai bolii mozaicul tutunului nu erau niște bacterii foarte mici, cum s-a crezut mult timp, ci un nou tip de particule minuscule cauzatoare de boli.
Virionii sunt particule individuale de virus care reprezintă forma de manifestare infecțioasă a unui virus în afara celulelor gazdă. Virionii sunt foarte mici, având dimensiuni de aproximativ 20–250 nm (1 nm = 1/1.000.000 mm). Ei sunt de aproximativ 100 de ori mai mici decât bacteriile. Cu excepția unor virioni mari din familia poxvirusului, virusurile nu pot fi vizualizate cu ajutorul microscopului în câmp luminos (Figura 9.1).
Figura 9.1: Dimensiunea unui virus este foarte mică în raport cu dimensiunea celulelor și a organitelor.
Abia în anii 1940, după dezvoltarea microscopului electronic, oamenii de știință au reușit să obțină primele imagini clare ale structurii virusului mozaicului tutunului și ale altor viruși. Structura de suprafață a unui virion poate fi observată atât prin microscopie de scanare, cât și prin microscopie electronică de transmisie. Structura internă a unui virus poate fi observată numai prin microscopie electronică de transmisie (Figura 9.2). Utilizarea acestei tehnologii a permis descoperirea multor virusuri ale tuturor tipurilor de organisme vii.
Figura 9.2: Virusul Ebola este vizualizat prin: (a) micrografie electronică de scanare și (b) micrografie electronică de transmisie (credit (a): modificare a unei lucrări produsă de Cynthia Goldsmith, CDC; credit (b): modificare a unei lucrări produsă de Thomas W .Geisbert, Școala de Medicină a Universității din Boston; date scalate de Matt Russell).
Inițial, virușii au fost grupați pe baza morfologiei lor (mărime, formă) și a structurilor lor distincte. Mai târziu, virușii au fost clasificați pe baza acidului nucleic pe care îl conțineau, adică ADN versus ARN, respectiv monocatenar versus dublu catenar. Clasificarea virușilor a fost rafinată în ultimele decenii pe baza analizei moleculare a ciclurilor lor de replicare virală.
Structura moleculară a unui virus
Un virion constă dintr-un miez de acid nucleic, un strat proteic exterior și, uneori, un înveliș exterior realizat din membrane proteice și fosfolipidice preluate de la celula gazdă. Între membrii unor familii virale pot apărea diferențe morfologice vizibile. O caracteristică interesantă a complexității virale este următorul fapt: complexitatea gazdei nu se corelează cu complexitatea virionului. Bacteriofagii, care sunt virusuri ce infectează cele mai simple organisme vii, bacteriile, au unele dintre cele mai complexe structuri de virion.
Virușii există în multe forme și dimensiuni, care sunt distincte și consistente pentru fiecare familie virală (Figura 9.3). Toți virionii au un genom bazat pe acizi nucleici, care este acoperit de un strat protector de proteine numit capsidă. Capsida este formată din subunități proteice numite capsomere. Unele capside virale sunt simple „sfere” poliedrice, în timp ce altele au o structură complexă. Structura exterioară care înconjoară capsida unor viruși se numește înveliș viral. Toți virușii folosesc un tip de glicoproteină pentru a se atașa de anumite molecule de la suprafața celulei gazdă, molecule pe care gazda le folosește pentru scopuri bine stabilite. Aceste molecule de suprafață celulară se numesc receptori virali. Virusul exploatează receptorii virali folosindu-i pentru recunoașterea anumitor tipuri de celule și infectarea lor.
De exemplu, virusul rujeolei la om folosește o glicoproteină de suprafață celulară, care în mod normal funcționează în reacțiile imune și, posibil, în interacțiunea spermă-ovul din timpul fertilizării. Atașarea virusului de receptorii virali este o cerință obligatorie pentru accesul ulterior al acestuia în interiorul celulei gazdă, adică pentru ca virusul să penetreze membrana celulară, să iși injecteze genomul viral și să iși finalizeze replicarea în interiorul gazdei.
Bacteriofagul T4, care infectează bacteria Escherichia coli, se numără printre cei mai complecși virioni cunoscuți; structura lui T4 prezintă un „cap” care găzduiește ADN-ul acestuia și o „coadă” proteică pe care acesta o folosește pentru a se atașa de celula gazdă. Adenovirusul, care este un virus animal neînvelit ce cauzează boli respiratorii la om, se atașează de o celulă gazdă cu ajutorul vârfurilor de proteine care ies din capsomerele sale. Alți viruși neînveliți cauzează boli precum poliomielita (poliovirus), negii plantari (papilomavirus) și hepatita A (virusul hepatitei A). Virușii neînveliți tind să fie mai robusti și mai predispuși să supraviețuiască în condiții dure, cum ar fi în intestin.
Virionii înveliți, cum ar fi HIV (virusul imunodeficienței umane), agentul cauzator de SIDA (sindromul imunodeficienței dobândite), constau din acid nucleic (ARN în cazul HIV) și din proteine capsidice înconjurate de un înveliș dublu-strat fosfolipidic și proteinele asociate acestuia (Figura 9.3). Alți viruși înveliți cauzează boli precum varicela, gripa și oreionul. Datorită fragilității învelișului lor, virușii înveliți sunt mai puțin rezistenți decât virușii neînveliți la schimbările de temperatură, pH și la unii dezinfectanți.
În general, forma unui virion și prezența sau absența unui înveliș al acestuia nu spun prea multe despre bolile pe care virusul le poate provoca sau ce specii poate infecta; totuși, aceste criterii reprezintă instrumente de lucru utile în procesul de clasificare virală.
Figura 9.3: Virușii pot fi complecși sau relativ simpli ca formă. Figura prezintă trei virioni relativ complecși: bacteriofagul T4 al cărui cap conține grupări de ADN și ale cărui fibre proteice din coadă sunt folosite pentru atașarea de celulele gazdă; un adenovirus care folosește vârfuri din capsidă pentru a se atașa de celulele gazdă; și HIV, un retrovirus care folosește glicoproteine încorporate în invelișul său pentru a face acest lucru. Se observă că HIV are niște proteine în interiorul învelișului, numite proteine de matrice, care ajută la stabilizarea formei virionului (credit „bacteriofag, adenovirus”: modificare a unei lucrări produsă de NCBI, NIH; credit „HIV retrovirus”: modificare a unei lucrări produsă de NIAID, NIH).
Replicarea virală
Genomul viral
Spre deosebire de toate organismele vii care își folosesc ADN-ul ca material genetic, virușii își pot folosi și ADN-ul și ARN-ul. Nucleul virusului conține genomul sau tot conținutul genetic al virusului. Genomii virali tind să fie mici în comparație cu genomii bacteriilor sau ai eucariotelor, conținând doar acele gene care codifică proteinele pe care virusul nu le poate obține de la o celulă gazdă. Materialul genetic viral poate fi monocatenar sau bicatenar sau, în funcție de cum este așezat în nucleu, liniar sau circular. Majoritatea virușilor conțin un singur segment de acid nucleic, dar există și viruși al căror genom conține mai multe asemenea segmente.
Virușii ADN au un nucleu ADN. ADN-ul viral direcționează proteinele de replicare ale celulei gazdă pentru a sintetiza noi copii ale genomului viral și pentru a transcrie și traduce acel genom în proteine virale. Virușii ADN provoacă boli umane, cum ar fi varicela, hepatita B, și unele boli venerice, cum ar fi herpesul și negii genitali.
Virusurile ARN conțin doar ARN în nucleele lor. Pentru a-și replica genomul în celula gazdă, genomul unui virus ARN codifică niște enzime care nu se găsesc în celulele gazdă. Enzimele de tipul ARN–polimerază nu sunt la fel de stabile ca enzimele ADN–polimerază și fac adesea greșeli în timpul transcrierii. Din acest motiv, mutații (modificări ale secvenței nucleotidice) apar mai frecvent la virusurile ARN decât la virusurile ADN. Datorită acestui fapt, virusurile ARN au o evoluție și o capacitate de schimbare mai rapide. Unul din motivele pentru care avem nevoie de un vaccin antigripal nou în fiecare an este faptul că virusul gripal este un virus ARN. Dintre bolile umane cauzate de virusurile ARN amintim hepatita C, rujeola și rabia.
Virușii sunt considerați paraziți intracelulari limitați la o anumită funcție sau un anumit mod de viață. Un virus trebuie să se atașeze de o celulă vie, să pătrundă în interiorul ei, să-și fabrice proteinele și să-și copieze genomul. Apoi, el trebuie să găsească o modalitate de a evada din celulă pentru a infecta alte celule și, eventual, alte persoane. Virușii pot infecta numai anumite specii de gazde și numai anumite celule din acea gazdă. Baza moleculară a acestei specificități este faptul că o anumită moleculă de suprafață celulară, cunoscută sub numele de receptor viral, trebuie să se găsească pe suprafața celulei gazdă pentru a permite virusului să se atașeze.
De asemenea, variațiile metabolice observate în diferite tipuri de celule, ca urmare a exprimării diferențiale a genelor, reprezintă un factor probabil în alegerea celulelor folosite de un virus pentru a se replica. O asemenea celulă trebuie să producă substanțele de care are nevoie virusul, cum ar fi enzimele pentru care genomul virusului nu are gene, altfel virusul nu ar putea să se replice în acea celulă.
Etapele unei infecții virale
Pentru a se putea replica, un virus trebuie să „preia controlul” celulei gazdă. Ciclul de replicare virală produce modificări biochimice și structurale dramatice în celula gazdă, care perturbează funcționarea celulei sau pot duce chiar la distrugerea ei. Astfel de modificări se numesc efecte citopatice. Unele celule infectate, cum ar fi cele infectate de virusul răcelii obișnuite (rinovirus), mor prin liză celulară (explozie) sau apoptoză (moarte celulară programată sau „sinucidere celulară”), eliberând toți virionii descendenți simultan. În acest scenariu, simptomele bolii virale rezultă, pe de o parte, din răspunsul imun la virus, care încearcă să controleze și elimine virusul din organism, iar pe de altă parte, din deteriorarea celulelor produsă de acesta.
Multe virusuri animale, precum HIV, părăsesc celulele infectate ale sistemului imunitar individual printr-un proces cunoscut sub numele de înmugurire (Figura 9.4). În timpul procesului de înmugurire, celula nu suferă procesul de liză celulară și nu este ucisă imediat. Mai mult, ea trăiește o perioadă de timp după înmugurire. Totuși, deteriorarea acestor celule infectate face imposibilă funcționarea lor ca mediatori ai imunității după ce au fost părăsite de virioni.
Figura 9.4: O cultură de HIV (verde) înmugurind dintr-o limfocită (roșu) (credit: modificare a unei lucrări produsă de Cynthia Goldsmith, CDC; date scalate de Matt Russell).
Cele mai multe infecții virale eficiente urmează etapele ciclului de replicare a virusului: atașare, penetrare, descoperire, replicare, asamblare și eliberare. Un virus se atașează de un site receptor specific de pe membrana celulei gazdă prin intermediul unor proteine de atașament din capsidă sau din învelișul viral. Atașamentul viral este specific și, în general, un virus se atașează doar de celulele uneia sau câtorva specii și numai de anumite tipuri de celule ale acelor specii, celule care prezintă receptorii corespunzători.
Spre deosebire de virusurile animale, acidul nucleic al bacteriofagilor este injectat gol în celula gazdă, adică fără capsidă, care este lăsată în afara celulei. Unele virusuri vegetale și animale intră în celulele lor țintă prin endocitoză, care este un proces prin care membrana celulară a gazdei înconjoară și înghite virusul în întregime. Există virusuri învelite care intră în celulele gazdă prin fuzionarea directă a învelișului lor viral cu membrana celulară a gazdei. Odată ajunsă în gazdă, capsida virală se dezintegrează și acidul nucleic viral este eliberat, putând astfel fi replicat și transcris.
Mecanismul de replicare depinde de genomul viral. Virușii ADN folosesc de obicei proteine și enzime ale celulei gazdă pentru a produce ADN suplimentar. Apoi, ei folosesc acest surplus de ADN fie pentru a copia genomul, fie pentru a-l transcrie în ARN mesager (ARNm), pe care apoi îl utilizează pentru sinteza proteinelor. Virușii ARN, cum ar fi virusul gripal, folosesc de obicei nucleul ARN ca rețetă pentru sinteza ARN-ului genomic viral și a ARNm-ului. Pentru a putea asambla virioni noi, ARNm-ul viral este tradus în enzime virale și în proteine capsidale (Figura 9.5). Există unele excepții de la această regulă. Dacă o celulă gazdă nu furnizează enzimele necesare replicării virale, genele virale furnizează informațiile necesare pentru sinteza directă a proteinelor lipsă.
Retrovirusurile, cum ar fi HIV, au un genom de ARN care este transcris invers pentru a produce ADN-ul lor propriu, pe care apoi îl introduc în ADN-ul gazdei. Convertirea ARN-ului unui retrovirus în ADN se face cu ajutorul unor gene care codifică o anumită enzimă a virusului transcrisă invers, care apoi transcrie rețeta de ARN în ADN. Virusul HIV își produce o parte din enzimele proprii, care nu se găsesc în celula gazdă, ceea ce a permis cercetătorilor să dezvolte medicamente pentru inhibarea acestor enzime. Asemenea medicamente inhibă replicarea virusului HIV prin reducerea activității enzimelor acestuia, fără a afecta metabolismul gazdei. Un astfel de medicament este inhibitorul de transcriere inversă AZT.
Ultima etapă a replicării virale este eliberarea virionilor noi în organismul gazdă, unde aceștia sunt capabili să infecteze celulele adiacente și apoi să repete ciclul de replicare. Unii viruși sunt eliberați atunci când celula gazdă moare, iar alți viruși părăsesc celula infectată prin procesul de înmugurire din membrana celulară, fără ca gazda să moară.
Figura 9.5: Într-o infecție cu virusul gripal, glicoproteinele se atașează de o celulă epitelială gazdă. Ca urmare, virusul este înghițit. ARN-ul și proteinele sale sunt produse și asamblate în virioni noi.
Exemplu: Cum infectează virusurile anumite organe
Pentru a infecta diferite organe, multe virusuri exploatează moleculele specifice de glicoproteină expuse la suprafața membranelor celulare ale celulelor gazdă. De exemplu, virusul HIV (Figura 9.6) este capabil să pătrundă prin membranele plasmatice ale unor tipuri de celule albe din sânge (celule de tip TH și monocite) și ale unor celule ale sistemului nervos central. Virusul hepatitei atacă numai celulele hepatice.
Acești viruși sunt capabili să invadeze celulele gazdă deoarece acestea au pe suprafața lor niște sectoare de contact (legătură) pe care virușii le exploatează cu ajutorul unor glicoproteine din învelișul viral ce sunt compatibile cu locurile de contact ale gazdei. Prin imitarea glicoproteinelor celulei gazdă de către moleculele de glicoproteine din învelișul viral, celula gazdă este păcălită și virusul este lăsat să intre în celulă.
Alte locuri de contact de pe suprafața celulară a virusului sunt recunoscute de sistemul imunitar uman, determinând organismul să producă anticorpi. Anticorpii sunt produși ca răspuns la antigeni (proteine asociate cu agenții patogeni invazivi). Aceleași locuri de recunoaștere sunt folosite de anticorpi pentru a se atașa de virus, ducând fie la distrugerea, fie la inhibarea activității acestuia. Din nefericire, în cazul HIV, aceste locuri de contact sunt codificate de gene care se modifică rapid, ceea ce îngreunează foarte mult producerea unui vaccin eficient împotriva virusului.
Populația de virusuri din interiorul unui individ infectat evoluează rapid, prin mutații, spre diferite populații sau variante de virus, evidențiate prin schimbări la locurile de contact de recunoaștere. Această schimbare rapidă a markerilor de suprafață virală scade eficiența sistemului imunitar al unui individ în lupta cu virusul deoarece anticorpii individului nu vor recunoaște locurile de contact modificate (markerii modificați).
Figura 9.6: Virusul HIV se leagă de receptorul CD4, care este o glicoproteină de pe suprafața unei celule de tip T (credit: modificare a unei lucrări produsă de NIH, NIAID).
Bolile produse de virusuri
Virușii provoacă o varietate de boli la animale, inclusiv oameni, de la răceala obișnuită până la boli posibil fatale precum meningita (Figura 9.7). Aceste boli pot fi tratate prin medicamente antivirale sau prin vaccinuri. Există viruși capabili să evite răspunsul imun și să muteze, devenind astfel rezistenți la medicamentele antivirale. Un astfel de virus este virusul HIV.
Figura 9.7: Pentru oameni, virușii sunt cauza a zeci de afecțiuni, variind de la boli ușoare la boli grave (credit: modificare a unei lucrări produsă de Mikael Haggstrom).
Prevenirea bolilor cu ajutorul vaccinurilor
Deși avem un număr limitat de medicamente antivirale eficiente, precum cele utilizate pentru tratarea virusului HIV și a celui gripal, metoda principală de control al bolilor virale este vaccinarea. Scopul vaccinării este prevenirea apariției focarelor prin construirea imunității la un anumit virus sau o familie de viruși. Un vaccin poate fi preparat folosind viruși vii slăbiți, viruși morți, subunități moleculare ale virusului sau ARNm sintetic.
În general, vaccinurile cu viruși vii slăbiți duc la o imunitate destul de bună, dar pot provoca și boala, ce-i drept destul de rar. Vaccinurile cu viruși uciși și vaccinurile pe bază de subunități ale virusului sunt incapabile de a provoca boala, dar, în general, duc la o imunitate mai redusă sau de durată mai scurtă.
Vaccinurile pe bază de ARNm plasează un set redus de instrucțiuni, care sunt valabile un timp scurt, în interiorul celulelor umane. Aceste vaccinuri nu pot provoca boala deoarece ele nu conțin niciun virus.
O etapă importantă în acceptarea și utilizarea pe scară largă a vaccinurilor a reprezentat-o vaccinul împotriva poliomelitei. Epidemiile regionale de poliomelită, care este o boală ce provoacă paralizie musculară la copii, au înspăimântat populația. Campaniile de imunizare în masă din SUA din anii 1950 (pe bază de vaccin cu virus ucis) și din anii 1960 (pe bază de vaccin cu virus viu) au eradicat practic poliomelita. Succesul vaccinului împotriva poliomielitei a deschis calea pentru administrarea de rutină a vaccinurilor copilariei, adică a vaccinurilor împotriva rujeolei, oreionului, rubeolei, varicelei și a altor boli.
Vaccinurile pe bază de viruși vii slăbiți sunt concepute cu dublu scop: să le provoace recipienților un număr redus de simptome și să le ofere acestora imunitate împotriva unor potențiale infecții. Principiul pe care se bazează aceste vaccinuri este atenuarea (slăbirea) virusului „sălbatic” care cauzează boala. Atenuarea se realizează prin creșterea virusului în laborator, în țesuturi diferite sau la temperaturi diferite de cele cu care virusul este obișnuit în corpul gazdei. Astfel, un virus poate fi crescut într-o eprubetă, în embrionii unor păsări sau în animale vii. Adaptarea virusului la aceste „gazde” noi sau la temperaturi neuzuale induce mutații în genomul acestuia, permițând noilor variante de virus să crească mai bine în laborator. În același timp, însă, virusurilor le este inhibată capacitatea de a provoca boala la reintroducerea în condițiile native ale gazdei.
Virușii atenuați pot provoca o infecție, dar ei nu pot crește foarte repede. Din acest motiv răspunsul imunitar al gazdei are timp să se dezvolte pentru a preveni boala majoră. Vaccinurile cu viruși vii sunt, în general, mai eficiente decât cele cu viruși uciși. Totuși ele prezintă riscul scăzut, dar neneglijabil, ca virușii vii să revină la forma lor cauzatoare de boală prin așa-numitele mutații înapoi. Mutațiile înapoi apar atunci când virușii vii din vaccin suferă mutații noi în corpul gazdei pentru a se readapta la aceasta. Acești virușii pot provoca din nou boala, care se poate răspândi la alți oameni, putând astfel izbucni o epidemie. Cel mai recent incident de acest fel s-a petrecut în 2007, în Nigeria, când mutațiile virușilor vii dintr-un vaccin împotriva poliomielitei au dus la o epidemie de poliomielită în țara respectivă.
Unele vaccinuri sunt în continuă dezvoltare deoarece anumiți viruși, precum virusul gripal și HIV, au o rată de mutație ridicată în comparație cu alți viruși sau celule gazdă. În cazul virusului gripal, mutația genelor asociate moleculelor de suprafață celulară ajută virusul să se sustragă imunității protectoare ce ar fi putut fi obținută în sezonul precedent de gripă, făcând astfel necesară vaccinarea anuală a indivizilor. Alți viruși, precum cei care cauzează boli ale copilăriei cum ar fi rujeola, oreionul și rubeola, mutează atât de puțin încât același vaccin este utilizat an de an.
Primele două vaccinuri de succes realizate cu ajutorul tehnologiei ARNm sunt vaccinurile împotriva Covid-19 produse de BioNTech-Pfizer și Moderna. Covid-19 este o boală cauzată de un coronavirus numit SARS-CoV-2. Iată cum funcționează un vaccin pe bază de ARNm:
- Vaccinul bazat pe ARNm este injectat în brațul unei persoane. Acest ARNm instruiește celulele umane cum să construiască o parte a unei proteine pe care o are virusul.
- Celulele musculare preiau acest ARNm și îi citesc instrucțiunile, apoi pe baza lor construiesc o proteină spike care se află și pe virus.
- O parte din proteina spike apare parțial sau în totalitate pe suprafața acestor celule umane.
- Sistemul imunitar recunoaște proteina spike ca fiind diferită. Prin urmare începe să producă anticorpi și să antreneze celulele imune pentru a fi capabile să recunoască această proteină particulară în viitor.
- Ulterior, când corpul uman se întâlnește cu virusul, la întâlnire vor participa și câțiva anticorpi care încep protejarea imediată iar celulele imune vor fi pregătite să crească această protecție.
Tratamente cu vaccinuri și medicamente antivirale
Tratarea cu vaccin a unei infecții virale acute
În unele cazuri, vaccinurile pot fi utilizate pentru a trata o infecție virală acută. Un exemplu în acest sens este rabia, o boală neurologică fatală transmisă prin saliva animalelor infectate cu virusul rabiei. Boala progresează lent, astfel încât pot să treacă două săptămâni (sau chiar mai mult) între momentul producerii mușcăturii și momentul în care virusul pătrunde în sistemul nervos central. Aceasta este o perioadă de timp suficient de lungă pentru ca un individ suspectat că a fost mușcat de un animal turbat să se vaccineze. Răspunsul imunitar stimulat de vaccinare al unui asemenea individ este suficient de puternic pentru a preveni pătrunderea virusului în țesutul său nervos. Astfel, se evită consecințele neurologice fatale ale rabiei și individul mușcat trebuie să se recupereze doar după plaga prin mușcătură.
Această abordare este, de asemeni, utilizată pentru tratamentul infectării cu virusul Ebola, unul dintre cei mai rapizi și mai letali viruși cunoscuți. Boala Ebola afectează oamenii, în general populații limitate, și este o cauză principală de deces la gorile. Transmis de lilieci și de maimuțele mari, virusul Ebola poate provoca, în decurs de două săptămâni, moartea a 70-90% dintre indivizii infectați. Folosirea unor vaccinuri noi, care stimulează răspunsul imunitar, oferă speranța că sistemele imunitare ale indivizilor bolnavi vor fi capabile să controleze mai bine acest virus și asta va duce la reducerea ratei mortalității lui.
Tratarea cu medicamente antivirale a unei infecții virale
O altă modalitate de tratare a infecțiilor virale este utilizarea medicamentelor antivirale. Aceste medicamente au adesea o capacitate limitată de a vindeca bolile virale, dar sunt utilizate pentru a controla și reduce simptomele multor asemenea boli. Aceste medicamente inhibă majoritatea virușilor blocând acțiunile uneia sau mai multora dintre proteinele lor. Este important ca aceste proteine să fie codificate de gene virale și ca moleculele acestor proteine să nu fie prezente într-o celulă gazdă sănătoasă. În acest fel creșterea virală este inhibată fără a afecta gazda. Există un număr mare de medicamente antivirale pentru tratarea infecțiilor. Unele medicamente sunt specifice pentru un anumit virus iar altele pot afecta mai mulți viruși.
Au fost dezvoltate medicamente antivirale pentru a trata herpesul genital (herpes simplex II) și gripa. Pentru herpesul genital, un medicament precum Aciclovir poate reduce numărul și durata episoadelor bolii virale active, în timpul cărora pacienții dezvoltă leziuni virale în celulele pielii. Deoarece virusul rămâne latent în țesutul nervos al corpului pe viață, acest medicament nu este un remediu, dar poate face simptomele bolii mai ușor de gestionat. Pentru gripă, un medicament precum Tamiflu poate reduce durata simptomelor specifice cu una sau două zile, dar medicamentul nu previne în totalitate simptomele. Alte medicamente antivirale, cum ar fi Ribavirina, sunt utilizate pentru a trata o varietate de infecții virale.
De departe, povestea cea mai de succes a medicamentelor antivirale este tratamentul retrovirusului HIV. Acest virus provoacă o boală ce poate deveni fatală în 10-12 ani de la infectare, dacă nu este tratată. Medicamentele anti-HIV reușesc să controleze replicarea virală, ceea ce face ca persoanele tratate cu aceste medicamente să supraviețuiască mult mai mult timp decât cele netratate. Medicamentele anti-HIV pot inhiba replicarea virală în mai multe faze ale ciclului replicativ al virusului. Astfel, unele medicamente pot inhiba fuziunea învelișului viral al HIV cu membrana plasmatică a celulei gazdă (inhibitori de fuziune). Alte medicamente pot inhiba transformarea ARN-ului virusului HIV în ADN dublu catenar (inhibitori de transcriere inversă). Există medicamente care pot inhiba integrarea ADN-ul viral în genomul gazdei (inhibitori de integrare). În sfârșit, există medicamente care pot inhiba prelucrarea proteinelor virale (inhibitori proteici).
Rata mare de mutație a virusului poate duce la dezvoltarea rapidă a rezistenței la oricare dintre aceste medicamente atunci când acesta este utilizat individual. Cel mai semnificativ progres în tratamentul virusului HIV îl reprezintă dezvoltarea terapiei antiretrovirale extrem de active (HAART). Această terapie presupune utilizarea unui amestec sau cocktail de medicamente antiretrovirale diferite. Deoarece este atacat în mai multe etape ale ciclului său de replicare, virusului îi vine greu să dezvolte rezistență simultan la mai multe medicamente. Cu toate acestea, există temerea că, în timp, virusul HIV ar putea dezvolta rezistență la terapia combinată HAART. De aceea, dezvoltarea de medicamente noi anti-HIV continuă cu speranța că lupta împotriva acestui virus extrem de letal va fi câștigată cândva.
Referințe:
- Fowler, Samantha, et al. Concepts of Biology. OpenStax College, Rice University, 2013. Download for free at: https://openstax.org/details/books/concepts-biology.
- Clark, Mary, Jung Choi, and Matthew Douglas. Biology 2E. 2018. Access for free at https://openstax.org/details/books/biology-2e.