Tipuri de relatii virus-celula

Tipuri de relatii virus-celula

Utilizarea culturilor de celule a permis definirea mai multor tipuri de interactiuni ale virusurilor cu celulele pe care le infecteaza, dominate de particularitatea unica a acestor entitati infectioase - parazitismul absolut. Interactiunea virus-celula este modulata de particularitatile functionale atat ale virusului cat si ale celulei.

Dupa ce un virus infecteaza celula sensibila, ansamblul rezultat constituie o unitate functionala cu trasaturi noi, distincte, care nu este suma aritmetica a celor doua unitati (celula si virus), ci un complex viu, a carui functionalitate deriva din interactiunea celor doua genomuri. Uneori, genomul viral domina functionalitatea complexului, iar alteori informatia genetica virala este dominata de programul genetic al celulei.

Modalitatile de evolutie a complexului virus-celula sunt urmatoarele:

evolutia (starea) independenta;

evolutia (starea) dependenta (sau interactiunea de tip integrativ).

Starea independenta a celor doua unitati care interactioneaza corespunde situatiei in care genomul viral nu se supune mecanismelor reglatoare ale celulei. Multiplicarea virusului se realizeaza intr-un ritm propriu, coordonat de genomul viral. Rezultatul interactiunii este infectia virala productiva.

Infectia productiva defineste interactiunea in cursul careia virusul infectant preia controlul proceselor de biosinteza celulara si le deviaza de la sinteza constituientilor proprii, in sensul biosintezei mai mult sau mai putin exclusiva, de constituienti virali. Informatia genetica virala este exprimata integral, asigurand desfasurarea intregului ciclu de multiplicare, asamblarea virionilor si, in multe cazuri, moartea si liza celulei cu eliberarea virusului progen (efect citocid).

Celulele care permit exprimarea integrala a mesajului genetic, multiplicarea si eliberarea virusului sunt permisive. Permisivitatea este o proprietate datorata structurii lor genetice. Celulele permisive provin, de regula, de la speciile pe care virusul le infecteaza in mod natural, desi exista numeroase exceptii (de exemplu, ortho- si paramixovirusurile se multiplica in oul embrionat de gaina). Caracterul "permisiv" si respectiv "nepermisiv" este, cel putin uneori, controlat genetic si este influentat de gradul de diferentiere celulara. Celulele embrionare sunt mai permisive. Celulele semipermisive permit multiplicarea virala, dar cu o rata mai mica. Degenerarea celulei si liza, daca se produc, apar intr-un interval mai indelungat decat al celulei permisive.

Starea independenta a genomului viral fata de celula se poate manifesta sub doua forme:

a) a sistemului independent citocid

b) a sistemului independent echilibrat, care corespunde unei evolutii moderate a interactiunii.

Sistemul independent citocid corespunde relatiei in care genomul viral se replica foarte activ. Celula este coplesita de rata inalta a biosintezei componentelor virale si de asamblarea virionilor progeni. Rezultatul este dezintegrarea celulei si eliberarea virionilor progeni. Aceasta interactiune corespunde infectiei litice productive.

Sistemul independent echilibrat caracterizeaza complexele furnizate de unele virusuri moderate, care persista in celula, dar nu inhiba biosintezele celulare. Genomul viral se replica autonom, dar cu o rata scazuta, care asigura persistenta lui in celula si transmiterea de la o generatie celulara la alta. Se sintetizeaza macromolecule virale si se asambleaza virioni progeni. Caracteristic este faptul ca genomul viral se pastreaza in celula, in stare fizic independenta, ca ADN episomal. Virusul determina o infectie de lunga durata (infectie persistenta).

Infectiile persistente sunt produse de virusuri care se multiplica fara sa produca modificari profunde ale metabolismului celular. Initial, infectiile persistente au fost recunoscute numai in vivo, dar persistenta virala se produce si in vitro. In culturile celulare se recunosc doua tipuri de infectii persistente:

l) Infectiile echilibrate cronice ("steady state infections", steady, engl. = stabil) corespund situatiei in care, toate sau aproape toate celulele dintr-o cultura sunt infectate cu un virus necitocid, care este produs continuu, uneori foarte intens. Celulele raman viabile, metabolic active si continua sa se divida, iar virusul este transmis celulelor fiice. Disfunctiile celulei, desi initial sunt minore pot duce in timp, la tulburari severe. Acest tip de infectie a fost evidentiat in celulele renale de maimuta, aparent normale, contaminate cu SV_4o sau cu SV₅ (un paramixovirus). In culturile de celule renale, SV_4o se multiplica, dar celulele raman viabile, eliberand cantitati mari de virus in mediul extracelular.

Infectia echilibrata, in vitro nu poate fi eliminata prin adaugarea anticorpilor neutralizanti, deoarece nu exista o faza de infectie exogena.

2) Starea de purtator (carrier state) se datoreaza infectiei produse de un virus citocid, a carui multiplicare este limitata la un numar restrans de celule permisive, dar majoritatea celulelor substratului sunt nepermisive. Persistenta infectiei este asigurata de transmiterea virusului progen la un numar mic de celule permisive ale culturii. Majoritatea celulelor culturii sunt nepermisive, datorita unor fenomene de rezistenta intrinseca sau datorita unor factori inhibitori (anticorpi, interferon) prezenti in mediu. Spre deosebire de infectia cronica echilibrata, starea de purtator de virus a unei culturi celulare poate fi "vindecata" (deoarece infectia este exogena), prin adaugarea anticorpilor antivirali neutralizanti sau prin clonarea suspensiei celulare, la o densitate suficient de mica, pentru a permite izolarea celulelor individuale indemne.

Evolutia dependenta sau interactiunea de tip integrativ a fost recunoscuta initial, pentru interactiunea fagului cu celulele de Escherichia coli K₁₂. Genomul viral se integreaza in cromosomul bacterian, ca profag (provirus) si persista nu numai in celula infectata, ci se transmite descendentilor ei.

Interactiunea de tip integrativ caracterizeaza raportul dintre genomul virusurilor oncogene si celulele animale. Uneori, rezultatul interactiunii de tip integrativ este transformarea maligna (efect citochinetic) a celulei, consecinta directa a modificarilor profunde a functiilor celulare. Celulele transformate malign pot sa produca virus progen (transformare productiva), dar in alte cazuri, producerea virusului progen nu este detectabila. Alteori, interactiunea de tip integrativ nu are ca efect transformarea maligna, ci constituie mecanismul molecular obligatoriu al multiplicarii virale (de exemplu, pentru retravirusurile neoncogene).

In concluzie, tipurile de interactiuni dintre un virus si un substrat celular sunt dependente atat de originea substratului celular, de stadiul fiziologic al celulelor, dar si de virusul infectant.