Grundläggande virologi OM6540 VT2020.pdf: OM6540 V20 Anatomi, fysiologi, farmakologi och mikrobiologi

(1)

GRUNDLÄGGANDE VIROLOGI

Kristina Nyström

Klinisk Mikrobiologi

kristina.nystrom@gu.se

(2)

Upplägg

• Vad är ett virus • Virus struktur

• Hur nya virus produceras • Viral patogenes

(3)

(4)

(5)

Vad är ett virus?

• En infektiös, obligat intracellulär parasit

• Bestående av genetiskt material (DNA eller

RNA)

• Omges av ett proteinskal

• Vissa virus har ett hölje taget från

(6)

Vad kännetecknar virus?

• Infekterar levande celler

• Symtomgivande/asymtomatisk infektion

• Paketerat genetiskt material (RNA eller DNA) • Replikation (syntes av nya virus)

• Saknar eget maskineri för energiproduktion och

proteinsyntes

• Okänsliga för antibiotika som pencillin (antiviraler kan ha

(7)

(8)

Virion och virusinfekterad cell

Virion extracellulär http://de.wikipedia.org/wiki/Astrovirus Virusinfekterad cell intracellulär

Virus har två faser

(9)

Struktur

• Virion • Genom DNA/RNA • Kapsid • Hölje • Höljeproteiner/ virala glykoproteiner/spikes • Matrixproteiner

(10)

Virus arvsmassa

• Varierande längd • DNA eller RNA

• Enkel- eller dubbelsträngad (ss, ds) • Kodar för alla virusspecifika proteiner

(11)

Virus arvsmassa

DNA RNA

• Oftast dubbelsträngat • Genetiskt mer stabila

• Lägre mutationsfrekvens • Generellt större genom • Replikationen sker oftast i

cellkärnan

• Oftast enkelsträngat • Genetiskt mer instabila • Högre mutationsfrekvens • Generellt mindre genom • Replikationen sker oftast i

(12)

Kapsiden

• Proteinskal

• Många kopior av ett eller några enstaka protein • Rigid struktur, tålig mot variationer i pH, temp och

kemisk sammansättning

• Skyddar nukleinsyran • Självsammansättande • Icke höljebärande virus:

▫ Inbindning

▫ Penetration av värdceller

http://commons.wikimedia.org/wiki/F ile:Kapsid_Schema-01.png

(13)

Olika kapsidsymmetrier

http://en.wikipedia.org/wiki/Capsid http://simple.wikipedia.org/wiki/Virus

Helikal symmetri Ikosahedral symmetri Komplex symmetri

http://pt.wikipedia.org/wiki/Poxviridae http://pt.wikipedia.org/wiki/Poxviridae

(14)

Höljebärande virus

• Höljet är uppbyggt av fosfolipider från värdcellen • De flesta virushöljen är känsliga för detergenter,

intorkning och värme

(15)

Höljebärande virus

• Generellt lättare att

inaktivera än nakna virus

• Ett intakt hölje är viktigt för

virus-cell interaktioner

• De flesta klarar inte

gastrointestinal miljö

• Sprids oftast via droppsmitta,

kroppsvätskor,

blodtransfusion Vattkoppsvirus

(16)

Icke höljebärande virus

• Kallas nakna virus

• Tåliga för intorkning, syra,

detergenter osv

• Vanligtvis fekal-oral smitta

https://www.flickr.com/photos/ajc1/8390976269/

(17)

Viruskomponenter: proteiner

• Kodas av virusgenomet

• Uppfattas som ”non-self” av immunsvaret och är därför

antigena

• Strukturproteiner: Bygger upp kapsiden och

höljeproteiner

• Icke-strukturella proteiner: Enzym och andra

(18)

Glykoproteiner i höljet

• Transmembrana

• Inbindning, fusion med

cellmembran

• Viktiga målprotein för

antikroppar

(19)

Övriga viruskomponenter

• Komponenter som behövs för att viruset ska kunna

producera nya virus men som inte finns hos värdcellen

• Till exempel: Polymeraser, proteaser, integras

(20)

Virusreplikation

1. Påträffande av målcell

2. Inbindning 3. Penetration 4. Avklädning

5. Produktion av virusproteiner & replikation av genomet

6. Sammansättning 7. Frigörelse

(21)

Specifik inbindning till cellen

Inbindningsproteiner på virus binder till receptorer på värdcellens cellmembran

https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_gly coprotein_GP120

(22)

Den cellulära virusreceptorn

• Ofta ett glykoprotein

• Annan funktion för cellen

• Uttrycks bara på vissa celler

Exempel:

Virus Cell Receptor

HIV T-cell CD4

(23)

Olika vägar för virus inträde i celler

(24)

Avklädning

• Frisättning av virusets genom

(arvsmassa)

• Genomet hos DNA-virus

transporteras oftast in i cellens kärna

• Genomet hos RNA-virus stannar

oftast i cytoplasman

(25)

Syntes av makromolekyler

• Syntes av tidigt mRNA och icke-strukturella

proteiner

• Replikation av genomet

• Syntes av sent mRNA och strukturella proteiner

(26)

Sammanfogning

• Virusproteiner och arvsmassa byggs ihop

• Var och hur beror på virusets slutliga struktur samt plats för replikation

• Först byggs kapsiden upp och inkapslar virusgenomet

(27)

Sker på olika sätt beroende på virustyp Lytiskt Exocytos Avknoppning

Frigörelse

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lytischer_zyklus.svg

(28)

Mognad

• Fas då viruset blir infektiöst • Kan infektera nya celler

• Strukturella förändringar av proteiner

• Vissa virus mognar inne i värdcellen medan andra som

HIV mognar efter frisättningen

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Viralas semblyhiv.jpg

(29)

(30)

Paus

ORGANISATIONSNAM N (ÄNDRA SIDHUVUD

VIA FLIKEN INFOGA-SIDHUVUD/SIDFOT)

(31)

Begrepp

• Patogenes: Beskrivning av uppkomst och utveckling av

sjukdom

• Viral patogenes: Processen genom vilken en

virusinfektion orsakar sjukdom (innefattar både effekten av virusreplikationen och värdens immunförsvar)

• Viktiga faktorer för viral patogenes: Typ av virus,

(32)

Begrepp

• Viral virulens: Graden av förmåga hos virus att framkalla

sjukdom

• Infektion: Infektion = Symtomgivande reaktion på

mikroorganismer

• Sjukdom: Ett onormalt tillstånd som

(33)

Virus inträdesportar

Viruset kommer in i kroppen förbi våra yttre barriärer

Vanliga vägar in:

• Luftvägarna • Munnen till mage/tarm • Genitala slemhinnor • Ögon • Huden

(34)

Infektion

• Nå värdcell med “rätt”

receptor

• Måste finnas rätt

förutsättningar i cellen för att viruset ska kunna

replikeras

• Otillräckligt immunförsvar

(35)

Tropism

Specificiteten hos ett virus för att infektera en viss typ av cell eller vävnad.

Avgörande är att cellen har en receptor som viruset kan binda till och att cellen har de förutsättningar som viruset behöver för att kunna producera fler virus

(36)

Exempel på tropism

Snäv tropism

• Receptorer som bara finns på vissa celltyper

• HIV använder primärt CD4 som receptor på T lymfocyter

Bred tropism

• Receptorer som återfinns på olika typer av celler • Exempel på tropism:

▫ Hepatropa virus – tropism för levern

▫ Enterotropa virus – tropism för GI-kanalen ▫ Neurotropa virus –tropism för nervceller

(37)

Smittvägar virus

• Kontaktsmitta (direkt och indirekt)  Herpesvirus,

tarmsmitta

• Tarmsmitta (fekal-oral smitta)  Calicivirus, Hepatit A,

Rotavirus

• Droppsmitta (direkt och indirekt)  Luftvägsvirus (influensa,

rhinovirus, RS-virus), calicivirus

• Luftburen smitta  Mässling, Vattkoppor • Blodburen smitta HIV, hepatit B, C

• Sexuell kontakt  Hepatit B, HIV, HSV

• Insektsburen smitta (myggor, fästingar...)  Dengue, TBE • Bett av djur  Rabies

(38)

Inkubationstid

Den tid som förlöper från infektionstillfället till insjuknandet Exempel på faktorer som påverkar om inkubationstiden blir lång eller kort

• Avstånd till målvävnad från infektionsstället • Hur snabbt viruset replikeras

(39)

Virus - spridningsvägar inom kroppen

• Lokal spridning vid infektionsplatsen • Hematogen spridning

▫ Viruset sprids via blodbanan (=viremi)

• Spridning via nervceller

(40)

Virusorsakad sjukdom

• Resultatet av en virusinfektion beror på många faktorer,

främst:

▫ Virusets virulens ▫ Virusdos

▫ Cellers mottaglighet för infektion

(41)

Varför blir vi sjuka av virus?

• Värdceller skadas av det

replikerande viruset

▫ Cytopatgogen effekt

• Värdens immunrespons ger

upphov till skada

▫ Immunopatologi

(42)

Immunopatologi – sjukdom orsakad av

immunförsvaret

• Symptom såsom feber, rinnande näsa,

huvudvärk Infektion  produktion av interferon och cytokiner

• Virusinfekterade celler måste dö, känns

igen av immunsystemet  cellskada 

inflammation  rekrytering av mer celler  mer inflammation

(43)

Olika typer av virusinfektioner

• Abortiva infektioner • Akut infektion

https://www.flickr.com/photos/marcygallery/3803517719 https://www.maxpixel.net/Flu-Cold-Health-Virus-Sick-Illness-Ill-Fever-1679104

(44)

Olika typer av virusinfektioner

• Persisterande (kvardröjande, kronisk) infektion • Latent infektion https://en.wikipedia.org/wiki/Chickenpox https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Shingles_on_the_chest.jpg https://en.wikipedia.org/wiki/Cirrhosis

(45)

Transformation - cancerframkallande

virus

• Humant papillomvirus 16 och 18 (HPV) • Epstein-Barr-virus (EBV)

• Hepatit B (HBV) • Hepatit C (HCV)

• Humant T-lymfotropt virus (HTLV) • Human herpesvirus 8 (HHV8)

(46)

Vaccin

• Attenuerade (försvagade) virus

• mässling, vattkopssvaccin • Inaktiverade virus ▫ hepatit A • Subkomponentvaccin ▫ hepatit B https://en.wikipedia.org/wiki/Polio_vaccine

(47)

Antiviral behandling

• Stoppar virus förmåga att

replikera och/eller infektera nya celler

• HIV

• Herpesvirus

▫ Herpes simplex

▫ Varicella zoster virus ▫ Cytomegalovirus

• Hepatit B • Hepatit C • Influensa

(48)

Virusdiagnostik - provmaterial

• Nasofarynxprov/Svalgprov

▫ Luftvägsvirus

• Prov från blåsor/blåssekret

▫ Herpes simplex, vattkoppor (VZV)

• Blod/serum

▫ HIV, hepatit B, C

• Likvor

▫ Herpes simplex, vattkoppor (VZV)

• Avföring/kräkning

(49)

Virusdiagnostik –

viruspåvisning, antikroppar, resistens

• Elektronmikroskopi • Isolering; provmaterial

ympas på cellkultur eller djur, ev cytopatogen effekt studeras • Helgenomsekvensering • PCR (DNA el RNA) • Sekvensering, resistensbestämning • Serologi; påvisar antikroppar • Antigendetektion: påvisar del av viruset

(50)

Frågor?

http://pixabay.com/sv/virus-grafiska-gr%C3%B6n-%C3%B6gon-mun-29667/