De cyclus van infectie

admin 0 Comments Articles

De cyclus van infectie

Virussen kunnen zich alleen binnen een gastheercel voortplanten. Het oudervirus (virion) brengt talrijke nakomelingen voort, die meestal genetisch en structureel identiek zijn aan het oudervirus. De acties van het virus hangen zowel af van zijn destructieve neigingen ten aanzien van een specifieke gastheercel als van de omgevingsomstandigheden. In de vegetatieve cyclus van virale infectie kan de vermenigvuldiging van nageslachtvirussen snel gaan. Deze infectiecyclus resulteert vaak in de dood van de cel en het vrijkomen van vele virusprogenymen. Bepaalde virussen, met name bacteriofagen, worden gematigd (of latent) genoemd omdat de infectie niet onmiddellijk tot celdood leidt. Het genetisch materiaal van het virus blijft slapend of wordt zelfs in het genoom van de gastheercel geïntegreerd. Cellen die geïnfecteerd zijn met gematigde virussen worden lysogeen genoemd, omdat de cellen de neiging hebben te worden afgebroken wanneer zij in aanraking komen met een chemische of fysische factor, zoals ultraviolet licht. Bovendien kunnen veel dierlijke en plantaardige virussen, waarvan de genetische informatie niet in het DNA van de gastheer is geïntegreerd, gedurende lange perioden in weefsels sluimeren zonder veel of zelfs helemaal geen weefselschade te veroorzaken. Virale infectie leidt niet altijd tot celdood of weefselschade; in feite sluimeren de meeste virussen in weefsel zonder ooit pathologische effecten te veroorzaken, of zij doen dit alleen onder andere, vaak omgevingsgebonden, provocaties.

Lees meer over dit onderwerp

Wie kan een pandemie afkondigen en welke criteria zijn vereist om een uitbraak een pandemie te kunnen noemen?

Heeft u zich ooit afgevraagd wie bepaalt wanneer een ziekte-uitbraak ernstig genoeg is om als pandemie te worden aangemerkt?

Hoewel de voortplantingswegen van verschillende virussen sterk uiteenlopen, zijn er bepaalde basisprincipes en een bepaalde reeks gebeurtenissen in de infectiecyclus voor de meeste, zo niet alle virussen. De eerste stap in de infectiecyclus is dat het binnendringende oudervirus (virion) zich moet hechten aan het oppervlak van de gastheercel (adsorptie). In de tweede stap penetreert het intacte virion het buitenmembraan en dringt binnen in het inwendige van de cel (cytoplasma) of injecteert het genetisch materiaal van het virus in het inwendige van de cel terwijl de eiwitkapsidee (en enveloppe, indien aanwezig) aan het celoppervlak blijft. In het geval van penetratie van het gehele virus wordt het genetische materiaal door een daaropvolgend proces (uncoating) vrijgemaakt van de capside en de enveloppe, indien aanwezig. In beide gevallen kan het genetisch materiaal van het virus pas eiwitsynthese gaan uitvoeren wanneer het uit de kapside of envelop is gekomen.

Zekere bacteriële virussen, zoals de T4 bacteriofaag, hebben een ingewikkeld infectieproces ontwikkeld: na adsorptie en stevige hechting van de virusstaart aan het bacterieoppervlak door middel van eiwitachtige “pinnen”, trekt de spierachtige staart samen en dringt de staartplug de celwand en het onderliggende membraan binnen en injecteert virus(faag)DNA in de cel. Andere bacteriofagen penetreren het celmembraan op andere manieren, zoals het injecteren van het nucleïnezuur via de mannelijke (geslachts)pili van de bacterie. Bij alle bacteriële virussen wordt door penetratie het virale nucleïnezuur door een starre bacteriële celwand overgebracht.

Plantencellen hebben ook stijve celwanden, waar plantenvirussen normaal gesproken niet doorheen kunnen dringen. Plantenvirussen hebben echter geen eigen systeem ontwikkeld om nucleïnezuren in gastheercellen te injecteren en worden daarom overgebracht via de proboscis van insecten die zich met planten voeden. In het laboratorium dringen plantenvirussen plantencellen binnen als de celwanden met schuurpapier zijn afgeschuurd of als de celprotoplasten (plasmamembraan, cytoplasma en kern) geen wanden meer hebben.

Bij de penetratie van dierlijke cellen door virussen worden andere processen toegepast, omdat dierlijke cellen niet door wanden maar door een flexibel lipoproteïne-bilaagmembraan zijn omgeven. De meeste dierlijke virussen, al dan niet omhuld door een lipidenomhulsel, dringen in intacte vorm de cellen binnen via een proces dat endocytose wordt genoemd. Het membraan dringt binnen en slokt een virusdeeltje op dat aan een cel is geadsorbeerd, gewoonlijk in een gebied van het membraan dat een gecoate put wordt genoemd en dat is bekleed met een speciaal eiwit dat clathrine wordt genoemd. Terwijl de gecoate put binnendringt, wordt hij in het cytoplasma afgeknepen om een gecoat blaasje te vormen. Het gecoate blaasje versmelt met cytoplasmatische endosomen (met membraan omsloten blaasjes) en vervolgens met celorganellen die lysosomen worden genoemd, welke met membraan omsloten blaasjes zijn die enzymen bevatten. In een zure omgeving versmelt het membraan van een omhuld virus met het endosoommembraan, en komt de virale nucleocapside vrij in het cytoplasma. Niet-omhulde virussen ondergaan vermoedelijk een soortgelijk proces, waarbij de eiwitkapside wordt afgebroken en het naakte virale nucleïnezuur vrijkomt in het cytoplasma.

De volgorde van de fasen van virale replicatie die volgen op de ontmanteling van het genoom, varieert voor verschillende virusklassen. Voor veel virusfamilies is de derde stap in de infectiecyclus de transcriptie van het genoom van het virus om viraal mRNA te produceren, gevolgd door de vierde stap, de translatie van viraal mRNA in eiwitten. Voor virussen waarbij het nucleïnezuur een RNA is dat als boodschapper kan dienen (positiefstrengs RNA-virussen), is de derde stap de translatie van het RNA tot virale proteïnen; sommige van deze nieuw gesynthetiseerde virale proteïnen zijn enzymen die nucleïnezuren synthetiseren (polymerasen), die een vierde stap uitvoeren, namelijk de transcriptie van meer mRNA uit het virale genoom. Voor de meer gecompliceerde DNA-virussen, zoals adenovirussen en herpesvirussen, synthetiseren sommige regio’s van het genoom “vroege” mRNA’s, die worden vertaald in polymerasen die de transcriptie van “late” regio’s van het DNA in mRNA’s initiëren, die vervolgens worden vertaald in structurele eiwitten.

Of hoe de derde en vierde stap ook verlopen, de vijfde stap in de cyclus van infectie is replicatie (reproductie van het ouderlijke genoom om nageslacht-genomen te maken). De zesde stap is de assemblage van de nieuw gerepliceerde progenie-genomen met structurele eiwitten om volledig gevormde progenievirionen te maken. De zevende en laatste stap is het vrijkomen van nageslachtvirionen door lysis van de gastheercel via extrusie of knopvorming, afhankelijk van de aard van het virus. In een gastheer-dier of -celcultuur kan dit proces van zeven stappen vele malen worden herhaald; de nageslachtvirionen die vrijkomen op de oorspronkelijke infectieplaats worden vervolgens overgebracht naar andere plaatsen of naar andere personen.

Voor de meeste dierlijke en plantaardige RNA-virussen vinden alle replicatieve gebeurtenissen plaats in het cytoplasma; in feite kunnen veel van deze RNA-virussen groeien in gastheercellen waarin de kern is verwijderd. De replicatie van de meeste dierlijke en plantaardige DNA-virussen, alsmede van het RNA-influenzavirus, vindt plaats in de celkern. Bij deze virussen vindt de transcriptie plaats in de celkern, het mRNA migreert naar het cytoplasma, waar het wordt vertaald, en deze virale eiwitten migreren terug naar de celkern, waar zij zich samenvoegen met nieuw gerepliceerde progeny-genomen. De migratie van pas vertaalde virale eiwitten van het cytoplasma naar de celkern is over het algemeen een functie van specifieke aminozuurreeksen die “signalen” worden genoemd en die het eiwit door poriën in het kernmembraan transporteren.