background image

Pathogenesis of viruses                                        Micro.                                                  Dr. Mohammed 

Pathogenesis of viruses 

The fundamental process of viral infection is the viral replicative cycle. The cellular response to 
that infection may range from no apparent effect to cytopathology with accompanying cell death 
to hyperplasia or cancer.  

Viral  disease  is  some  abnormality  that  results  from  viral  infection  of  the  host  organism.  Viral 
infections that fail to produce any symptoms in the host are called inapparent (subclinical). In fact, 
most viral infections do not result in the production of disease (Figure 30–1). 

 

 

Important principles that pertain to viral disease include the followings: 

 

(1) Many viral infections are subclinical. 

(2) The same disease may be produced by a variety of viruses. 

(3) The same virus may produce a variety of diseases. 

(4)  The  outcome  in  any  particular  case  is  determined  by  both  viral  and  host  factors  and  is 
influenced by the genetics of each. 

A strain of a certain viruses is more virulent than another strain if it commonly produces more 
severe disease in a susceptible host. 


background image

Viral virulence in intact animals should not be confused with cytopathogenicity for cultured cells; 
viruses highly cytocidal in vitro may be harmless in vivo, and, conversely, noncytocidal viruses may 
cause severe disease. 

Table 30–1. Important Features of Acute Viral Diseases. 

 

Pathogenesis of Viral Diseases 

Steps in Viral Pathogenesis. 

1- Entry and Primary Replication 

Virus  must  first  attach  to  and  enter  cells  of  one  of  the  body  surfaces  (skin,  respiratory  tract, 
gastrointestinal tract, urogenital tract, or conjunctiva)
. Most viruses enter their hosts through the 
mucosa of the respiratory or gastrointestinal tract (Table 30–2). Major exceptions are those viruses 
that introduced directly into the blood-stream by needles (hepatitis B, human immunodeficiency 
virus [HIV)
, by blood transfusions, or by insect vectors (arboviruses)

 

 

     

 

 

 


background image

 

 

Viruses usually replicate at the primary site of entry. Some, such as influenza viruses (respiratory 
infections)
 and rotaviruses (gastrointestinal infections), produce disease at the portal of entry and 
no further systemic spread. They spread locally over the epithelial surfaces, but there is no invasion 
of underlying tissues or spread to distant sites. 

 

 

2- Viral Spread and Cell Tropism 

Many viruses produce disease at sites distant from their portal of entry (eg, enteroviruses, which 
enter through the gastrointestinal tract but may produce central nervous system disease). After 
primary replication at the site of entry, these viruses then spread within the host. 

 


background image

Viremia is the presence of virus in the blood. Virions may be free in the plasma (e.g, enteroviruses, 
togaviruses
) or associated with particular cell types (eg, measles virus) (Table 30–3). The viremic 
phase  is  short  in  many  viral  infections.  In  some  instances,  neuronal  spread  is  involved;  this  is 
apparently  how  rabies  virus  reaches  the  brain  to  cause  disease  and  how  herpes  simplex  virus 
moves to the ganglia to initiate latent infections. 

 

 

 


background image

Viruses  tend  to  exhibit  organ  and  cell  specificities.  Thus,  tropism  determines  the  pattern  of 
systemic illness produced during a viral infection. As an example, hepatitis B virus has a tropism 
for liver hepatocytes, and hepatitis is the primary disease caused by the virus, reflect the presence 
of specific cell surface receptors for that virus. Receptors are components of the cell surface with 
which  a  region  of  the  viral  surface  (capsid  or  envelope)  can  specifically  interact  and  initiate 
infection.
 

 

Factors affecting viral gene expression are important determinants of cell tropism: 

1- the polyomavirus enhancer is much more active in glial cells than in other cell types

2- Proteolytic enzymes: Certain paramyxoviruses are not infectious until an envelope glycoprotein 
undergoes proteolytic cleavage. 

Multiple rounds of viral replication will not occur in tissues that do not express the appropriate 
activating enzymes.  

Viral spread may be determined in part by specific viral genes (Reovirus have spread from the 
gastrointestinal tract is determined by one of the outer capsid proteins)

 

3- Cell Injury and Clinical Illness 

1- Destruction of virus-infected cells in the target tissues and physiologic alterations produced in 
the host by the tissue injury are partly responsible for the development of disease. 

2- Some tissues, such as  intestinal epithelium, can rapidly regenerate and withstand extensive 
damage better than others, such as the brain

3- Some physiologic effects may result from non-lethal impairment of specialized functions of cells, 
such as loss of hormone production

4- General symptoms associated with many viral infections, such as malaise and anorexia, may 
result from host response functions such as cytokine production

 

4- Recovery from Infection 

The host either succumbs or recovers from viral infection. 

Recovery mechanisms include both innate and adaptive immune responses. Interferon and other 
cytokines,  humoral  and  cell-mediated  immunity,  and  possibly  other  host  defense  factors  are 
involved. 

The relative importance of each component differs with the virus and the disease. 


background image

In acute infections, recovery is associated with viral clearance. However, there are times when the 
host remains persistently infected with the virus. 

 

5- Virus Shedding 

The  last  stage  in  pathogenesis  is  the  shedding  of  infectious 
virus  into  the  environment.  This  is  a  necessary  step  to 
maintain  the  viral  infection  in  host  populations.  Shedding 
usually occurs from the body surfaces involved in viral entry. 
Shedding occurs at different stages of disease depending on 
the particular agent involved. 

In  some  viral  infections,  such  as  rabies,  humans  represent 
dead-end infections, and shedding does not occur. 
 

Viral Persistence: Chronic & Latent Virus Infections 

Viral infections are usually self-limiting. Sometimes, however, the virus persists for long periods of 
time in the host. Longterm virus-host interaction may take several forms. 

❖  Chronic infections are those in which replicating virus can be continuously detected, often at 

low levels; mild or no clinical symptoms may be evident. 

❖  Latent infections are those in which the virus persists in an occult (hidden or cryptic) form most 

of times. Viral sequences may be detectable by molecular techniques in tissues harboring latent 
infections. 

❖  Inapparent or subclinical infections are those that give no overt sign of their presence. 

 

Chronic infections occur with a number of animal viruses, and the persistence in certain instances 
depends  upon  the  age  of  the  host  when  infected.  In  humans,  for  example,  rubella  virus  and 
cytomegalovirus infections acquired in the uterus characteristically result in viral persistence that 
is of limited duration. 

Infants infected with hepatitis B virus frequently become persistently infected (chronic carriers); 
most carriers are asymptomatic. 

In chronic infections with RNA viruses, the viral population often undergoes many genetic and 
antigenic changes. 

 

 


background image

Herpesviruses typically produce latent infections. Herpes simplex viruses enter the sensory ganglia 
and  persist  in  a  non-infectious  state  (Figure  30–4).  There  may  be  periodic  reactivations  during 
which lesions containing infectious virus appear at peripheral sites (eg, fever blisters). 

Chickenpox virus (varicella-zoster) also becomes latent in sensory ganglia. Recurrences are rare 
and occur years later, usually following the distribution of a peripheral nerve (shingles). 

Other members of herpesvirus family also establish latent infections, including cytomegalovirus 
and Epstein-Barr virus

All may be reactivated by immuno-suppression. 

Consequently,  reactivated  herpesvirus  infections  may  be  a  serious  complication  for  persons 
receiving immunosuppressant therapy. 

 

 

Persistent viral infections are associated with certain types of cancers in humans as well as with 
progressive degenerative diseases of the central nervous system of humans. 

Example of different types of persistent viral infections : 

Spongiform encephalopathies are a group of chronic, progressive, fatal infections 
of  the  central  nervous  system  caused  by  unconventional,  transmissible  agents 
called prions. Prions are thought not to be viruses. The best examples of this type 
of "slow" infection are scrapie in sheep and bovine spongiform encephalopathy in 
cattle; kuru and Creutzfeldt-Jakob disease occur in humans. 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 86 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل