مواضيع المحاضرة: Pathogenesis of Viral Diseases
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Lecture 5 

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 are introduced directly into the bloodstream by needles 
(hepatitis B, human immunodeficiency virus [HIV]), by blood transfusions, or by insect 
vectors (arboviruses). 

Table 30–2. Common Routes of Viral Infection in Humans. 

 

 

Route of Entry 

Virus Group 

Produce  Local  Symptoms  at 
Portal of Entry 

Produce 

Generalized 

Infection 

Plus 

Specific Organ Disease 

Respiratory tract  Parvovirus 

  

B19 

Adenovirus 

Most types 

  

Herpesvirus 

Epstein-Barr 

virus, 

herpes 

simplex virus 

Varicella virus 

Poxvirus 

  

Smallpox virus 

Picornavirus 

Rhinoviruses 

Some enteroviruses 

Togavirus 

  

Rubella virus 

Coronavirus 

Most types 

  

Orthomyxovirus  Influenza virus 

  

Paramyxovirus  Parainfluenza  viruses,  respiratory 

syncytial virus 

Mumps virus, measles virus 

Mouth,  intestinal 
tract 

Adenovirus 

Some types 

  

Herpesvirus 

Epstein-Barr 

virus, 

herpes 

simplex virus 

Cytomegalovirus 

Picornavirus 

  

Some  enteroviruses,  including  poliovirus 
and hepatitis A virus 

Reovirus 

Rotaviruses 

  

Skin 

  

  

  


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  Mild trauma 

Papillomavirus  Most types 

  

Herpesvirus 

Herpes simplex virus 

  

Poxvirus 

Molluscum contagiosum virus, orf 
virus 

  

  Injection 

Hepadnavirus 

  

Hepatitis B 

Herpesvirus 

  

Epstein-Barr virus, cytomegalovirus 

Retrovirus 

  

Human immunodeficiency virus 

  Bites 

Togavirus 

  

Many  species,  including  eastern  equine 
encephalitis virus 

Flavivirus 

  

Many species, including yellow fever virus 

Rhabdovirus 

  

Rabies virus 

 

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 have no necessity for 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  point  of  entry  (e.g., 
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. 

Viremia:  the  presence  of  virus  in  the 
blood. Virions may be free in the plasma 
(e.g.,  enteroviruses,  togaviruses)  or 
associated  with  particular  cell  types 
(e.g.,  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. 

 

 

 


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Table 30–3. Viruses Spread Via the Bloodstream.

1

 

 

 

  

Examples 

Cell 

Type 

Associated 

DNA Viruses 

RNA Viruses 

Lymphocytes 

Epstein-Barr virus, cytomegalovirus, hepatitis 
B virus, JC virus, BK virus 

Mumps,  measles,  rubella,  human 
immunodeficiency virus 

Monocytes-
macrophages 

Cytomegalovirus 

Poliovirus,  human  immunodeficiency 
virus, measles virus 

Neutrophils 

  

Influenza virus 

Red blood cells 

Parvovirus B19 

Colorado tick fever virus 

None 

(free 

in 

plasma) 

  

Togavirus, picornavirus 

 

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, reflect the presence of specific cell surface receptors for 
that virus.  

Factors affecting viral  gene expression are important  determinants  of cell tropism.  (The 
JC polyomavirus enhancer is much more active in glial cells than in other cell types). 

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 

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. Some tissues, such as intestinal epithelium, can rapidly regenerate and withstand 
extensive damage better than others, such as the brain. 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  production, 
humoral  and  cell-mediated  immunity,  and  possibly  other  host  defense  factors  are 


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

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  a  viral  infection  in  populations  of  hosts.  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.  Long-term  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 the time. 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  depend  upon  the  age  of  the  host  when  infected.  In  humans,  for 
example, rubella virus and cytomegalovirus infections acquired in utero characteristically 
result in viral persistence that is of limited duration, probably because of development of 
the immunologic capacity to react to the infection as the infant matures. 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. 

Herpesviruses  typically  produce  latent  infections.  Herpes  simplex  viruses  enter  the 
sensory ganglia and persist in a noninfectious 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  the  herpesvirus  family  also  establish  latent  infections, 


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including  cytomegalovirus  and  Epstein-Barr  virus.  All  may  be  reactivated  by 
immunosuppression as in  persons receiving immunosuppressant therapy. 

 

Persistent  viral  infections  are  associated  with  certain  types  of  cancers  in  humans  (see 
Chapter  43)  as  well  as  with  progressive  degenerative  diseases  of  the  central  nervous 
system of humans.  

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. 

 


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Different  types  of  virus-host  interactions:  apparent  (clinical  disease),  inapparent 
(subclinical), chronic, latent, occult, and slow infections. 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
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