El efecto citopático (abreviado CPE ) se refiere a cambios estructurales en las células huésped causados por una invasión viral. El virus infectante provoca la lisis de la célula huésped o cuando la célula muere sin lisis debido a una incapacidad para replicarse. [1] Si un virus causa estos cambios morfológicos en la célula huésped, se dice que es citopatógeno. [2] Los ejemplos comunes de CPE incluyen el redondeo de la célula infectada, la fusión con células adyacentes para formar sincitios y la aparición de cuerpos de inclusión nucleares o citoplasmáticos . [3]
Los CPE y otros cambios en la morfología celular son sólo algunos de los muchos efectos de los virus citocidas. Cuando un virus citocida infecta una célula permisiva, los virus matan a la célula huésped mediante cambios en la morfología celular, en la fisiología celular y los eventos biosintéticos que siguen. Estos cambios son necesarios para la replicación eficaz del virus, pero a expensas de la célula huésped. [3]
Los CPE son aspectos importantes de una infección viral en el diagnóstico. Muchos CPE se pueden observar en células no fijadas y sin teñir bajo la baja potencia de un microscopio óptico , con el condensador hacia abajo y el diafragma del iris parcialmente cerrado. Sin embargo, con algunos CPE, concretamente los cuerpos de inclusión, las células deben fijarse y teñirse y luego observarse con microscopía óptica. [2] Los CPE de algunos virus son característicos y, por lo tanto, pueden ser una herramienta importante para los virólogos en el diagnóstico de un animal o ser humano infectado. [3] La tasa de aparición de CPE también es una característica importante que los virólogos pueden utilizar para identificar el tipo de virus. Si el CPE aparece después de 4 a 5 días in vitro con una multiplicidad de infección baja, entonces el virus se considera lento. Si el CPE aparece después de 1 a 2 días in vitro con una multiplicidad de infección baja, entonces se cree que el virus es rápido. Las inoculaciones siempre ocurren con una multiplicidad de infección baja porque con una multiplicidad de infección alta, todos los CPE ocurren rápidamente. [2]
Normalmente, el primer signo de infecciones virales es el redondeo de las células. Los cuerpos de inclusión aparecen a menudo en el núcleo celular y/o en el citoplasma de la célula huésped. Los cuerpos de inclusión pueden identificarse primero mediante microscopía óptica en frotis de sangre del paciente o en secciones teñidas de tejidos infectados. Sin embargo, para caracterizar completamente su composición se debe realizar microscopía electrónica . Los cuerpos de inclusión pueden ser una acumulación de subproductos de la replicación del virus o estructuras o orgánulos alterados de la célula huésped. [3]
Algunas infecciones virales provocan un CPE extraño, la formación de sincitios . Los sincitios son grandes masas citoplasmáticas que contienen muchos núcleos. Por lo general, se producen por fusión de células infectadas. Este mecanismo es útil para el virus ya que le permite propagarse desde células infectadas a células no infectadas. [3]
Las infecciones virales pueden tener ECP fenotípicos clínicamente relevantes. Por ejemplo, con el virus de la hepatitis C (VHC), la esteatosis hepática es lo suficientemente característica del virus como para ayudar a identificar el genotipo , la composición genética del virus. Los pacientes con VHC con genotipo 3 tienen significativamente más probabilidades de desarrollar esteatosis hepática que aquellos con genotipo 1. [4] Además, los CPE se pueden utilizar durante la investigación para determinar la eficacia de un nuevo fármaco. Se ha desarrollado un ensayo que analiza los CPE del virus del dengue para evaluar la viabilidad celular. [5]
Debido a la especificidad de los CPEs por la célula huésped, los investigadores también pueden usarlos para probar cualquier discrepancia en un experimento. Para muchas infecciones virales, diferentes cepas de células huésped pueden tener una respuesta característica. Actualmente, existen muchas preocupaciones dentro de la comunidad investigadora sobre la validez y pureza de las cepas celulares. La contaminación ha aumentado dentro y entre los laboratorios. Los CPE se pueden utilizar para probar la pureza de una determinada línea celular. Por ejemplo, HeLa CCL-2 es una línea celular común utilizada en una amplia variedad de áreas de investigación. Para probar la pureza de las células HeLa, se observaron CPEs que se produjeron después de la inoculación con Coxsackievirus B3 . Estos CPE incluyeron cambios morfológicos y tasas de morbilidad celular. Carson y cols. determinó que la discrepancia se debe a la naturaleza heterogénea de las células HeLa comerciales en comparación con la naturaleza homogénea de las células HeLa que se han propagado durante generaciones en un laboratorio. [6]
La destrucción total de la monocapa de la célula huésped es el tipo más grave de CPE. Para observar este proceso, se siembran células sobre una superficie de vidrio y se forma una monocapa confluente de células huésped. Luego, se introduce la infección viral. Todas las células de la monocapa se encogen rápidamente, se vuelven densas en un proceso conocido como picnosis y se desprenden del vidrio en tres días. Esta forma de CPE se observa típicamente con los enterovirus . [2]
La destrucción subtotal de la monocapa de células huésped es menos grave que la destrucción total. De manera similar a la destrucción total, este CPE se observa sembrando una monocapa confluente de células huésped sobre una superficie de vidrio y luego introduciendo una infección viral. La destrucción subtotal muestra característicamente el desprendimiento de algunas, pero no de todas, las células de la monocapa. Se observa comúnmente con algunos togavirus , algunos picornavirus y algunos tipos de paramixovirus . [2]
La degeneración focal provoca un ataque localizado de la monocapa de la célula huésped. Aunque este tipo de CPE puede eventualmente afectar a todo el tejido, las etapas iniciales y la propagación ocurren en centros virales localizados conocidos como focos. La degeneración focal se debe a la transferencia directa del virus de célula a célula en lugar de a la difusión a través del medio extracelular. Este modo diferente de transferencia la diferencia de la destrucción total y subtotal y provoca los efectos localizados característicos. Inicialmente, las células huésped se agrandan, se redondean y se refractan. Finalmente, las células huésped se desprenden de la superficie. La propagación del virus se produce de forma concéntrica, de modo que las células que se desprenden están rodeadas de células agrandadas y redondeadas que están rodeadas de tejido sano. Este tipo de CPE es característico de los herpesvirus y poxvirus . [2]
La hinchazón y la aglomeración son un CPE en el que las células huésped se hinchan significativamente. Una vez agrandadas, las células se agrupan en racimos. Con el tiempo, las células crecen tanto que se desprenden. Este tipo de CPE es característico de los adenovirus . [2]
La degeneración espumosa también se conoce como vacuolización. Se debe a la formación de vacuolas citoplasmáticas grandes y/o numerosas. Este tipo de CPE sólo se puede observar mediante la fijación y tinción de las células huésped involucradas. La degeneración espumosa es característica de ciertos retrovirus , paramixovirus y flavivirus . [2]
El sincitio también se conoce como fusión celular y formación de policariones. Con este CPE, las membranas plasmáticas de cuatro o más células huésped se fusionan y producen una célula agrandada con al menos cuatro núcleos. Aunque las fusiones de células grandes a veces son visibles sin teñir, este tipo de CPE generalmente se detecta después de la fijación y tinción de la célula huésped. Los herpesvirus característicamente producen fusión celular, así como otras formas de CPE. Algunos paramixovirus pueden identificarse mediante la formación de fusión celular, ya que producen exclusivamente este CPE. [2]
Los cuerpos de inclusión (estructuras anormales insolubles dentro de los núcleos celulares o el citoplasma) solo pueden verse mediante tinción, ya que indican áreas de tinción alterada en las células huésped. Normalmente, indican las áreas de la célula huésped donde se sintetiza la proteína viral o el ácido nucleico o donde se ensamblan los viriones . Además, en algunos casos, los cuerpos de inclusión están presentes sin un virus activo e indican áreas de cicatrización viral. Los cuerpos de inclusión varían según la cepa viral. Pueden ser únicos o múltiples, pequeños o grandes y redondos o de forma irregular. También pueden ser intranucleares o intracitoplasmáticos y eosinófilos o basófilos . [2]