Pandemias: nuevas infecciones virales

Curso Mooc de la Universidad de Navarra, impartido por el profesor Dr D. Ignacio López Goñi.

Extracto.

Presentación

Vídeo 1.1

El tamaño de los virus 

1.1. El tamaño de los virus

Muchas enfermedades infecciosas están causadas por virus: desde el catarro común hasta la gripe, el sarampión o la varicela, el SIDA, la fiebre amarilla o la hepatitis. Pero, ¿qué es un virus? Los virus no son células, son agentes infecciosos que infectan células, todo tipo de células. Una de las características más aparentes de los virus es su pequeño tamaño. En general, los virus tienen un tamaño aproximado de entre 20-300 nanómetros. El virus de la polio, por ejemplo, es uno de los más pequeños y tiene tan solo 20 nanómetros de diámetro.

En un espacio tan pequeño como el punto que hay al final de esta frase pueden caber más de 50.000 virus de la polio.

Otros virus son más grandes. El virus de la viruela es uno de los más grandes y mide más de 300 nanómetros. Para que te hagas una idea, un milímetro son un millón de nanómetros. Los virus por tanto pueden ser unas 100 veces más pequeños que una bacteria y entre 500 y 1.000 veces más pequeños que una célula de nuestro organismo (Figura 1). En la siguiente página web The Scale of the Universe  (http://htwins.net/scale2/lang.html) se muestra de forma interactiva la escala del universo. Te puede ayudar a comprender mejor las diferencias de tamaño entre los virus, las bacterias y las células humanas.

Por su pequeño tamaño, los virus no los podemos vemos con los microscopios ópticos normales de luz visible sino que necesitamos microscopios especiales, como el microscopio electrónico, que en vez de utilizar un haz de luz visible emplean un haz de electrones. A diferencia de los microscopios de luz visible, los microscopios electrónicos utilizan electrones para formar imágenes de objetos diminutos. Se obtienen así ampliaciones mucho más potentes que los mejores microscopios ópticos, debido a que la longitud de ondade los electrones es mucho menor que la de la luz visible. Los microscopios electrónicos poseen un cañón de electrones que generan un haz de electrones que son acelerados por un alto voltaje. Los electrones se focalizan mediante lenteselectromagnéticas y el rayo de electrones atraviesa la muestra. La amplificación se produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman una imagen sobre una pantalla. Los microscopios electrónicos más potentes pueden aumentar un objeto hasta un millónde veces. Los microscopios electrónicos producen imágenes en blanco y negro, pero se pueden colorear o retocar a través del ordenador. Aunque los virus se describieron por primera vez en 1898 al estudiar la enfermedad del mosaico de la planta del tabaco, la primeras imágenes no se obtuvieron hasta los años treinta cuando se desarrollaron los primeros microscopios electrónicos.

Si buscas en esta página web The Big Picture Book of Viruses (http://www.virology.net/Big_Virology/BVHomePage.html) encontrarás gran cantidad información sobre grupos de virus concretos y de fotografías reales de virus, obtenidas mediante microscopía electrónica.

Vídeo 1.2

¿Cómo es un virus? 

1.2. ¿Cómo es un virus?

Los virus son muy pequeños, pero ¿cómo es su estructura?, ¿cómo son los virus? Aunque su estructura es muy simple, no todos los virus son iguales y hay muchos tipos de virus distintos.

Los virus más sencillos están formados por una o varias moléculas de ácidos nucleicos, que constituye el genoma del virus. Este puede ser de tipo DNA o RNA. A diferencia de las células o las bacterias que todas contienen DNA y RNA, los virus solo tienen un tipo de ácido nucleico, DNA o RNA, pero nunca ambos. Hay por tanto virus que denominamos DNA y otros serán los virus RNA. Además, el genoma podrá tener la estructura de la típica doble hélice o ser una molécula sencilla con una sola hebra de ácido nucleico. Algunos genomas están formados por una molécula lineal, otros por moléculas circulares, unos tienen pocos genes, dos o tres, pero otros pueden llegar a tener más de 200 genes distintos. También hay virus que tienen el genoma segmentado, es decir, en vez de ser una única molécula de ácido nucleico, está formado por varios fragmentos: el genoma del virus de la gripe, por ejemplo, tiene 8 segmentos distintos de RNA monohebra.

Los virus solo tienen un tipo de ácido nucleico, DNA o RNA, pero nunca ambos.

El genoma está rodeado por una cubierta de proteínas que se denomina la cápside proteica. Estas proteínas rodean o “rebozan” la molécula de DNA o RNA y forman estructuras helicoidales (son los virus helicoidales o filamentosos), o cápsides de tipo icosaédrico (estructuras simétricas muy estables de veinte lados). Imagínatelo como un balón de futbol, que sería la cápside, que contienen en su interior el genoma. Estas cápsides sirven para proteger el genoma viral y permitir la entrada del virus al interior de la célula que infectan. Estos virus se denominan virus desnudos y podrán tener, por tanto, cápsides helicoidales o icosaédricas.

Otros virus son más complejos y tienen además rodeando la cápside una membrana que se denomina envoltura: son los virus con envoltura. Esta envoltura es la típica membrana biológica compuesta por una bicapa de fosfolípidos, que proviene de la célula que infecta el virus. Además, en esta envoltura hay otras proteínas del virus, las glicoproteínas virales, que se proyectan hacia el exterior y cuya función es muy importante en el ciclo de multiplicación del virus al facilitar la entrada del virus al interior de la célula. Entre la cápside y la envoltura, están además las proteínas de la matriz.

Como veremos más adelante, los virus no tienen metabolismo, no llevan a cabo reacciones químicas, como ocurre dentro de nuestras células. Por eso, la mayoría de los virus no tiene enzimas (proteínas con acción enzimática) en su interior. Pero hay algunas excepciones. Existen virus que llevan en su interior alguna enzima, que suelen ser del tipo de las polimerasas de DNA o RNA, necesarias para hacer copias del genoma del virus cuando está dentro de la célula. Un ejemplo son los retrovirus, como el virus VIH, que llevan dentro de la cápside una enzima que necesitaran cuando estén dentro de la célula para su propia replicación, la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa.

Otros virus tienen una estructura mucha más compleja de lo que acabamos de explicar. Por ejemplo, los poxvirus, como el virus de la viruela, son uno de los virus más complejos y grandes. Pueden llegar a medir más de 300 nanómetros, su tamaño por tanto es similar al de las bacterias más pequeñas. Está cubierto por túbulos proteicos organizados formando un entramado, y dentro hay unos cuerpos laterales de función desconocida. Aunque ya conocemos la secuencia completa del genoma de este virus, todavía no sabemos la función concreta de cada una de las distintas partes de este virus tan complejo.

Otros ejemplos de virus complejos son los bacteriófagos, virus que infectan bacterias. Muchos de ellos tienen una estructura  compuesta por una cabeza icosaédrica donde se aloja el DNA y una cola contráctil con una fibras proteicas para adherirse a la superficie de la bacteria. Esta estructura tan peculiar permite a estos virus infectar e inyectar su DNA a través de la pared celular de las bacterias.

La estructura de los virus es por tanto muy diversa. Los más sencillo son los virus desnudos sin envoltura, formados por una cápside proteica que rodea al genoma y que pueden tener una estructura helicoidal o icosaédrica. Otros están rodeados además por una envoltura lipídica y otros son más complejos, como los poxvirus y los bacteriófagos.

A modo de resumen, veamos en concreto la estructura de un virus como el VIH, el virus del SIDA . El genoma está compuesto por dos moléculas de RNA mono hebra, que están rodeadas por  las proteínas de la cápside que protegen al ácido nucleico. El VIH es un virus con envoltura, la cápside está rodeada por una envoltura lipídica formada por una bicapa de fosfolípidos, en la que se insertan las glicoproteínas de la envoltura gp120 y gp41 que tienen un papel muy importante en la entrada del virus al interior de la célula. Además, entre la envoltura y la cápside están las proteínas de la matriz. El VIH tiene también algunas enzimas en su interior, como la transcriptasa inversa, necesaria para la replicación del virus. 

En esta página web puedes ver la estructura del VIH de forma interactiva:

http://www.rcsb.org/pdb/static.do?p=education_discussion/educational_resources/hiv-animation.html

En esta página web puedes ver un modelo en 3D del virus VIH:

http://visualnews.columnfivemedia.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2011/02/HIV-animation.gif

En esta página web puedes ver un modelo en 3D del virus de la gripe (influenza):

http://visual-science.com/projects/influenza/illustration/

El biología siempre hay excepciones y en el tamaño de los virus también. Hace pocos años se describieron en el interior de algunas amebas la existencia de un tipo de virus gigantes, los Mimivirus y Megavirus. Su tamaño es de unos 680 nanómetros, casi como una bacteria. Su genoma ADN de doble cadena lineal con más de 1.200.000 pares de bases es capaz de codificar 1.120 proteínas distintas, un número incluso mayor que mucha bacterias. Es el genoma viral más grande hasta ahora conocido. Además, este tipo de virus también tiene genes “celulares” como los de la ARNt aminoacil transferasa, no encontrados en el resto de virus. Según algunos científicos, estos Mimivirus y Megavirus han podido evolucionar a partir de un genoma celular ancestral mediante un proceso de evolución reductiva, frecuente en otros microorganismos parásitos intracelulares.

Resumen de las características de un virus:

• Agente infeccioso
• No son células
• Parásito intracelular obligado
• Tamaño aproximado 20-300 nanómetros
• Genoma: una o varias moléculas de ARN o ADN, nunca ambos.
• Cápside o cubierta proteica (una o varias proteínas distintas)
• A veces, recubierto de una envoltura lipídica más compleja.
• Capaces de transmitir su ácido nucleico de una célula huésped a otra.
• Capaces de emplear la maquinaria enzimática de la célula huésped para su propia replicación intracelular, por super-imposición de su información genética.
• Algunos, capaces de integrar su ácido nucleico en el ADN de la célula huésped de forma más o menos reversible, permaneciendo latentes o persistente.
• Algunos, capaces de transformar el carácter genético de la célula huésped, afectando a su crecimiento y mecanismos de control.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

Vídeo 1.3

Hay muchos tipos de virus distintos

Documentación 1.3

1.3. Hay muchos tipos de virus distintos

No sabemos cuántos virus distintos existen en la naturaleza, pero fácilmente puede haber millones de virus diferentes. La diversidad de los virus es enorme. Una forma de clasificarlos es según el tipo de genoma y según cómo se multiplican dentro de la célula. Es lo que se denomina la clasificación de Baltimore (Figura 3). Así, se definen hasta  siete clases distintas de virus.

Los virus de la clase I son los que tiene el genoma constituido por una doble hebra de DNA. Dentro de este grupo están los herpesvirus, el virus de la viruela o el papilomavirus humano, por ejemplo, que produce cáncer de cérvix. Los virus de la clase II, que son muy poco numerosos, tienen también el genoma DNA pero en forma de una única hebra o cadena.

La mayoría de los virus tienen el genoma del tipo RNA, son virus RNA.

Los virus RNA suelen tener genomas más pequeños que los virus DNA, porque la molécula de RNA es mucho más frágil que la de DNA. Además, el genoma de muchos de ellos está fragmentado, es decir, en vez de ser una única molécula de RNA son varias moléculas de RNA. Los virus de la clase III está formada por virus con una doble hebra de RNA, como los rotavirus que producen infecciones gastrointestinales.

La clase IV está formada por virus como los coronavirus del tipo SARS o el virus de la polio. Muchos de estos virus de la clase IV son trasmitidos por artrópodos (mosquitos y garrapatas), lo que se denomina arbovirus, y producen fiebres como el dengue o la fiebre amarilla. Su genoma es del tipo RNA monocatenario, una sola hebra. Estos genomas son infecciosos por sí mismos, es decir, nada más entrar dentro de la célula ya pueden comenzar a reproducirse, a sintetizar las proteínas virales, sin necesidad de ninguna enzima viral. Por eso, a estos virus se les denomina RNA sentido positivo.

Por el contrario, los virus de la clase V son también RNA monocatenarios pero de sentido negativo, que quiere decir que el virus necesita una enzima viral para comenzar su replicación. Es decir, estos virus además de inyectar dentro de la célula su genoma RNA deben aportar esa enzima viral, de forma que el RNA viral dentro de la célula lo primero que debe hacer es copiarse a la hebra complementaria que será la que se traduzca en las proteínas virales. Dentro de este grupo de la clase V se incluyen virus tan importantes como el de la gripe o los que producen fiebres hemorrágicas como el Ébola o Marbug.

La clase VI está formada por los retrovirus. En este grupo es en el que se incluyen el virus VIH, el causante del SIDA. Los retrovirus tienen un genoma RNA monocatenario, pero diploide, dos copias del mismo genoma, lo que le proporciona al virus una mayor variabilidad. Son los únicos virus diploides que se conocen. Además, los retrovirus tienen una enzima, denominada retrotranscriptasa o transcriptasa inversa que copia el RNA viral a DNA (lo retro-transcriben, de ahí el nombre de retro-virus). Este DNA viral se puede insertar o pegar dentro del genoma de la célula, donde puede quedar latente durante mucho tiempo.

Por último, la clase VII de la clasificación de Baltimore, en la que se incluye por ejemplo, el virus de la hepatitis B. Son virus con genomas del tipo DNA doble hebra pero parcial y que incluyen también un paso de retrotranscripción durante su multiplicación.

Como vemos, los virus a pesar de su pequeño tamaño y su sencillez son muy diversos, y están especializados para infectar y multiplicarse dentro de la célula.

Esta clasificación de los virus se debe a David Baltimore que descubrió la enzima transcriptasa inversa, encargada de transcribir el ARN en ADN, como ocurre en los retrovirus. David Baltimore recibió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1975, junto con Renato Dulbecco y Howard M. Temin, por sus estudios sobre la interacción entre los virus tumorales y la composición genética de la célula.

En la siguiente página web del portal Viral Zone puedes encontrar un esquema explicativo e interactivo de las distintas clases de virus: http://viralzone.expasy.org/all_by_species/254.html

                                                                                                                                                                

Lecturas recomendadas Módulo 1

– El virus más grande del mundo: grande, grande pero que muy grande!

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/11/el-virus-mas-grande-del-mundo-grande.html

– Bacteriófagos (virus que matan bacterias) en vez de antibióticos

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/06/bacteriofagos-virus-que-matan-bacterias.html

– David Baltimore, Premio Nobel de Medicina 1975 (en inglés):

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1975/baltimore-facts.html

MÓDULO 2. PIRATAS DE LA CÉLULA.

Visor de actividades

Vídeo 2.1

Parásitos intracelulares 

Documentación 2.1

Los virus no son células pero infectan células, todo tipo de células. Los hay que infectan células animales, otros infectan células vegetales, algas y hongos, hay virus que atacan a los protozoos y también incluso a las propias bacterias, los denominados bacteriófagos.

Todos los virus son parásitos intracelulares obligados.

¿Qué quiere decir esto? Los virus tiene que multiplicarse dentro de las células. Los virus son auténticos dictadores intracelulares: al entrar al interior de una célula, imponen su información genética y obligan a la célula a “fabricar” virus. La célula infectada en vez de realizar sus propias funciones (su multiplicación o la síntesis de sus proteínas), se dedica a sintetizar los componentes del virus y a multiplicarlo. El virus, por tanto, emplea toda la maquinaria enzimática de la célula para su propio provecho, y normalmente la célula al final muere. Los virus no tienen metabolismo, son parásitos metabólicos. Por eso decimos que los virus son parásitosintracelulares obligados.

Para estudiar los virus debemos crecerlos o cultivarlos por tanto sobre cultivos de células: un césped de células que infectamos con el virus para que se reproduzcan. Cuando el virus se multiplica sobre un cultivo celular causa una serie de cambios bioquímicos y moleculares en las células que se pueden ver fácilmente al microscopio óptico normal. Conforme el virus se va multiplicado dentro de la célula, ésta sufre una serie de cambios morfológicos, pierde la forma, cambia de tamaño, se fusionan unas células con otras (lo que se denomina sincitios), se afecta su viabilidad celular y en muchas ocasiones la célula estalla, se lisa y muere. Es lo que se denomina el efecto citopático. Si sobre un cultivo celular vemos al microscopio este efecto es debido a que ha habido una infección viral. Por eso, el efecto citopático se emplea a veces para el diagnostico de infecciones virales (Figura 1).

Efecto citopático: ¿Qué ocurre en una célula cuando es infectada por un virus?

Se altera la síntesis del ADN y ARN celular

• Degradación del ADN, alteraciones en la cromatina
• Disminución síntesis del ADN y ARN por disminución de la actividad ARN polimerasa
• Degradación del ARNm y disminución de su transporte al citoplasma
• Degradación factores de transcripción                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Se altera la síntesis proteínas celulares

• Disminución de la traducción, degradación de factores de traducción
• Competición con el ARNm viral                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Cambios en las membranas y el citoesqueleto celular

• Aumento permeabilidad celular
• Formación de sincitios
• Proliferación de vesículas
• Degradación de membranas de lisosomas
• Des-ensamblaje de microfilamentos de actina y despolimerización de microtúbulos                                                                                                                                                                                                                                                    

Formación de cuerpos de inclusión

• Masas intracelulares (citoplasma/núcleo): viriones sin ensamblar                                                                                                                                                                                                                                                                                

Transformación celular

• Integración del genoma viral en el ADN de la célula: afecta a la diferenciación celular (Figura 2).

Figura 1. Efecto citopático. Los virus no son células. Su tamaño, entre 20-300 nanómetros es unas diez veces menor que una bacteria. No se ven al microscopio óptico, solo al microscopio electrónico. Sin embargo, sí se puede ver el efecto de su multiplicación sobre un cultivo celular, lo que se denomina efecto citopático. Los virus son parásitos intracelulares obligados que siempre se multiplican en el interior de la células. La muestra es un cultivo de fibroblastos humanos MRC5 teñido con cristal violeta. En el panel A se observa la preparación normal sin infectar con el virus: se ve la estructura típica de los fibroblastos, alargados con su pequeño núcleo central. En el panel B el cultivo ha sido infectado con el virus herpes humanos de tipo 1 (VHS-1) y se observa el efecto citopático: las células han perdido su forma característica y muchas se han lisado. Es una demostración indirecta de la presencia del virus.

Vídeo en el que se observa el efecto citopático de un virus herpes simple sobre un cultivo celular (0:10)

Vídeo en el que se observa cómo se forma una placa de lisis (0:07)

En algunas ocasiones, la infección viral puede afectar tanto a la regulación de la célula que esta en vez de hacer copias del virus comienza a dividirse ella misma de forma descontrolada y se transforma en una célula tumoral. Hay tumores que son causados por una infección viral. Por ejemplo, una verruga no es otra cosa que un grupo de células epiteliales que se han vuelto “locas” y se dividen sin control por haber sido infectadas por un virus, un papilomavirus (Figura 2). La mayoría de las verrugas son tumores benignos, más o menos estéticos o incómodos según dónde te salgan. Pero en algunos casos esas infecciones tumorales pueden llegar a ser malignas. Algunos papilomavirus pueden llegar a causar el cáncer de cérvix o cuello de útero. Los virus, por tanto, pueden causar cáncer: se calcula que el 15% de los tumores están causado por virus. Por eso, podemos definir a los virus como auténticos piratas de la célula.

Vídeo 2.2

La vida de un virus dentro de la célula

Documentación 2.2

Veamos ahora en concreto cómo es el ciclo de multiplicación de un virus dentro de la célula, cómo es la vida del virus en el interior de la célula. En el ciclo de multiplicación del virus hay varias etapas: la unión a la superficie de la célula y la entrada del virus al interior, la multiplicación de los componentes del virus, su ensamblaje dentro de la célula y la salida de la célula para comenzar un nuevo ciclo de infección .

Lo primero que tiene que ocurrir es la unión del virus a la superficie de la célula. Esta primera etapa de unión es una de las más importantes, porque es la que explica la especificidad de la infección, el que un virus concreto infecte una célula determinada. Normalmente, una proteína de la cápside del virus o una glicoproteína de la envoltura, se une o se pega específicamente a una molécula o receptor de la membrana plasmática de la célula. Esa unión es muy específica, y explica por qué el virus de la gripe infecta células del epitelio respiratorio y no células del hígado, por ejemplo. Esto es debido a que el receptor del virus de la gripe es una molécula que está en la superficie de la célula epitelial y no en la del hígado. Un virus no puede infectar cualquier célula sino solo aquellas que tienen los receptores que se unen a sus proteínas: el virus de la hepatitis infecta la célula del hígado, el virus VIH infecta los linfocitos, el virus de la gripe infecta las células epiteliales respiratorias.

Una vez que se ha dado la unión entre el virus y su célula, el siguiente paso es la entrada del virus al interior de la célula y para ello tiene que atravesar la membrana plasmática. Hay distintas formas de entrar.  El virus puede ser captado por la célula y lo introduce en una especie de burbuja o endosoma, que luego se fusiona con otra vesícula celular para al final dejar al virus dentro del citoplasma celular. En los virus con envoltura, se debe dar una fusión de la envoltura viral con la membrana de la célula: se unen las membranas lipídicas. Te lo tienes que imaginar como cuando dos gotas de aceite flotan sobre la superficie del agua, se aproximan entre ellas y se fusionan para formar una sola. Al final de este proceso lo que tenemos es la cápside del virus dentro del citoplasma de la célula. La cápside se degrada o viaja al núcleo de la célula de forma que tenemos ya el genoma del virus en el interior.

Es entonces cuando toda la maquinaria celular se pone a trabajar para el virus. Por una parte, se sintetizan las proteínas virales. Normalmente, primero se fabrican las proteínas estructurales del virus (las proteínas de la cápside) y más tarde las enzimas del virus (las polimerasas virales encargas de hacer copias del genoma). Por otra parte, se lleva a cabo la replicación o copia del genoma viral. Toda la célula se dedica a sintetizar los componentes del virus, sintetizar sus proteínas y hacer copias del genoma viral. Dependiendo del tipo de virus esto puede ocurrir en el citoplasma o en el núcleo de la célula.

En la siguiente etapa ocurre el ensamblaje del virus: la unión de los distintos componentes del virus para acabar formando la partícula viral completa. Durante el ensamblaje los ácidos nucleicos genómicos son empaquetados con las proteínas de la cápside. Después del empaquetamiento hay una fase de maduración, en la que todas las piezas del virus acaban encajando perfectamente para que el virus acabe siendo infeccioso. Es como un juego de Lego, en el que al final es necesario que encajen perfectamente todas las piezas para que la estructura sea estable. En esta etapa de maduración suelen intervenir algunas proteasas virales, que cortan algunos “trocitos” de las proteínas del virus para que la estructura encaje perfectamente, para que sea estable e infecciosa.

Por último, los virus recién formados y maduros tienen que liberarse y salir al exterior para comenzar un nuevo ciclo de infección.  En algunos casos, la célula estalla, explota, se rompe y libera al exterior cientos de nuevas partículas virales infecciosas. Pero en el caso de los virus con envoltura, frecuentemente, el virus sale de la célula a través de la membrana celular, por un proceso de gemación llevándose consigo parte de esa membrana que acabará constituyendo la propia envoltura del virus. En este caso, la célula se mantiene viable durante más tiempo y va liberando los virus poco a poco.

En algunos casos, como el VIH, los virus tiene un ciclo latente, en el cual el genoma del virus puede insertarse, pegarse, dentro del ADN de la célula y quedar “escondido”, indetectable, en forma de provirus durante un tiempo en el interior del genoma celular. Hasta que en un determinado momento, muchas veces por causas poco conocidas, se activa, se suelta y continua el ciclo viral como hemos explicado anteriormente.

En esta página web puedes ver algunos esquemas de ciclos de multiplicación de virus:

http://viralzone.expasy.org/all_by_species/1496.html

Vídeo 2.3

Fármacos contra los virus

Documentación 2.3

A veces cuando estás enfermo y vas al médico con una infección, te recetan antibióticos. Pero otras muchas veces te dicen que la infección es viral y no te recetan antibióticos. ¿Por qué? Los antibióticos son sustancias químicas que inhiben el crecimiento o matan a las bacterias. Normalmente interfieren o actúan contra el metabolismo de la bacteria que es diferente del de nuestras células, contra la síntesis de la pared celular bacteriana o la síntesis de proteínas de las bacterias, por ejemplo. Pero los antibióticos no nos sirven para luchar contra los virus, porque como hemos visto los virus no tienen metabolismo, son parásitos metabólicos que emplean la maquinaria enzimática de la célula. Además, desarrollar sustancias con actividad antiviral es más difícil porque deben afectar solo al virus y no a la célula que es la que produce al virus. Por eso, los antivirales suelen tener más efectos secundarios que los antibióticos.

Los antibióticos no nos sirven para luchar contra los virus.

Sin embargo, en las diferentes etapas del ciclo de replicación del virus dentro de la célula que acabamos de ver hay varios momentos en los que podemos diseñar fármacos antivirales que bloqueen su multiplicación, afectando lo menos posible a la célula. Veamos unos pocos ejemplos (Tabla 1).

Algunos fármacos antivirales están dirigidos para bloquear la unión del virus a la célula. Por ejemplo, pequeños péptidos sintéticos capaces de pegarse, tapar o bloquear los receptores celulares y que impiden que el virus puede unirse a los receptores y se inhibe la entrada del virus. De la misma manera también se pueden diseñar péptidos que se peguen y bloquen las proteínas del virus, de forma que éste tampoco pueda unirse a los receptores celulares. Pero los virus tienen tal capacidad de variación que pueden modificar sus proteínas para que estos péptidos bloqueantes no se unan y hacerse así resistentes a estos antivirales.

En otros casos, el fármaco impide la fusión de la envoltura del virus con la membrana celular, como por ejemplo, la amantadina, un antigripal que interacciona con una proteína de la matriz del virus de la gripe e impide la entrada del virus al bloquear la fusión de la envoltura viral con la de la membrana de la célula.

Inhibir la fase de replicación del genoma viral es el objetivo de muchas drogas antivirales, que bloquean las polimerasas del virus. Un ejemplo sería el acyclovir que inhibe la replicación de los virus herpes, o el AZT, una sustancia que inhibe la acción de la enzima transcriptasa inversa del retrovirus VIH e impide que el genoma ARN del virus se copia a ADN y por tanto que se replique.

En este vídeo se explica cómo actúa el AZT inhibiendo la enzima retrotranscritasa del virus VIH (en inglés, 1:46):  http://bcove.me/4dxovumz

Las proteasas virales que actúan en la última fase de maduración del virus también son un blanco muy atractivo para las terapias antivirales. Por ejemplo, los inhibidores de las proteasas del virus VIH actúan a ese nivel e impiden que el virus madure y acabe siendo infeccioso.

Como vemos, estudiar y conocer bien cómo es el ciclo de multiplicación del virus dentro de la célula nos ayuda a diseñar distintas terapias antivirales que bloquen la replicación del virus. Desgraciadamente, los virus poseen una extraordinaria capacidad de cambio y de mutación, de variabilidad, que originan gran cantidad de resistencias a estas drogas antivirales y que son responsables del fallo terapéutico de muchas de ellas. Por eso es tan difícil encontrar antivirales que funcionen de forma eficaz y continuada. Es, por tanto, una continua lucha entre nuestra capacidad de diseñar nuevos antivirales y la capacidad del virus para cambiar y hacerse resistente. Una lucha apasionante en la que no siempre salimos ganando.

Lecturas recomendadas Módulo 2

– Los microbios causan dos millones de cáncer al año

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/06/los-microbios-causan-dos-millones-de.html

– El virus del papiloma humano y el cáncer (Instituto Nacional del Cáncer de EE.UU., en español)

http://www.cancer.gov/espanol/recursos/hojas-informativas/riesgo-causas/VPH-respuestas#r3

– Foto al provirus VIH dentro de una célula

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/04/pa-ta-ta-foto-al-provirus-vih-dentro-de.html

– Vídeo TED “Hacer la ciencia divertida, por favor!”. Explicando los bacteriófagos (en inglés, 14:07)

– El capitán América contra los virus: una nueva sustancia capaz de hacer que las células infectadas con virus se suiciden

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/09/el-capitan-america-contra-los-virus-una.html

 

Anexo: Niveles de bioseguridad

¿Cómo trabajar con microorganismos peligrosos?

Los agentes patógenos (que pueden ser bacterias, virus, hongos u otros parásitos) se clasifican en cuatro niveles de bioseguridad según los siguientes factores: la patogenicidad del microorganismo, el modo en el que se trasmite y el tipo de huésped que infecta, la disponibilidad de medidas preventivas efectivas (como vacunas), la disponibilidad de un tratamiento efectivo (antivirales, antibióticos y otros quimioterápicos) y la resistencia a los mismos. Según esto, los microorganismos se clasifican en cuatro niveles de bioseguridad.

Nivel 1 de bioseguridad (biosafety level 1, BSL 1) son microorganismos bien caracterizados que sabemos que no causan enfermedad en humanos ni en animales, y que no suponen riesgo (o es mínimo) de infección a nivel individual y comunitario, por ejemplo la bacteria ambiental Rhizobium, o los bacteriófagos que infectan bacterias.

Nivel 2 de bioseguridad (biosafety level 2, BSL 2) son patógenos que pueden causar una enfermedad en humanos o animales pero que no son un riesgo serio para las personas ni para la comunidad, los animales domésticos o el medio ambiente. El riesgo individual es moderado y a nivel comunitario bajo. Si causan infección, existe un tratamiento efectivo, hay medidas preventivas y el riesgo de que la infección se extienda es limitado, por ejemplo la mayoría de las cepas de la bacteria Salmonella typhimurium.

Nivel de bioseguridad 3 (biosafety level 3, BSL 3) son patógenos que pueden causan una enfermedad seria en el hombre o en animales, pero que normalmente no se extiende de una persona infectada a otra. Además, existe un tratamiento efectivo y medidas preventivas. El riesgo individual de infección es alto, pero el de la comunidad bajo. Aquí se incluyen bacterias como Mycobacterium tuberculosis, Brucella y muchos virus.

El nivel de máxima bioseguridad es el 4 (biosafety level 4, BSL 4) en el que se incluyen  patógenos que causan enfermedades serias en humanos o animales y que puede transmitirse fácilmente de un individuo a otro. Normalmente no hay tratamientos efectivos contra esta enfermedad, ni medidas preventivas. Suponen un alto riesgo, incluso mortal, a nivel individual y colectivo. Muchos causan brotes infecciosos en países tropicales en Asia,  Latinoamérica y África, son enfermedades infecciosas emergentes y muy graves. En este grupo se incluyen algunos de los virus más peligrosos como el de la viruela, los que producen fiebres hemorrágicas como los Filovirus Ébola y Marburg, y otros de los grupos Arenavirus, Bunyavirus y Paramyxovirus.

Ya te imaginas que trabajar con este tipo de virus tan peligrosos requiere unos laboratorios y unas medidas de contención especiales. En Europa hay 9 laboratorios de alta bioseguridad reconocidos oficialmente y cuatro más en construcción, que trabajan de manera coordinada. Para luchar contra las enfermedades altamente infecciosas, controlar posible brotes y evitar epidemias, la rapidez para detectar el agente causantes es lo más importante. Un diagnóstico rápido y efectivo ante una infección de este tipo es crucial y, como los microbios no reconocen las fronteras que hacemos los hombres, la cooperación entre los laboratorios de alta seguridad es esencial.

A continuación te invito a una visita al interior de un laboratorio de alta bioseguridad en Boston (EE.UU.) (vídeo en inglés, 56:48): http://youtu.be/tqAjkjGq8Ug

– María Dolores Fernández, una joven microbióloga española en el epicentro del brote de Ébola: http://microbioun.blogspot.com.es/2014/10/maria-dolores-fernandez-una-joven.html

MÓDULO 3. GRIPE: ¿UNA NUEVA ALERTA MUNDIAL?

Gripe: ¿una nueva alerta mundial?

Vídeo 3.1

La gripe “española” de 1918

Documentación 3.1

En 1918 una epidemia de gripe causó más muertes en 25 semanas que el SIDA en 25 años. Mató a más personas en un año que la peste en la Edad Media en todo un siglo. Se calcula que entre 20 y 50 millones de personas murieron por la pandemia de gripe entre 1918 y 1919, muchas más muertes que en toda la Primera Guerra Mundial. Esta epidemia de gripe se diseminó más rápido que cualquier otra plaga. En solos tres meses se extendió por todo el planeta. Este virus de la gripe fue 25 veces más mortal que otros virus de la gripe anteriores.

Sus efectos fueron devastadores, mató a jóvenes y adultos entre 20 y 40 años, rápidamente, en solos 2 ó 3 días, y con síntomas hemorrágicos. Hoy en día el virus de la gripe de 1918 ha sido reconstruido en el laboratorio, a partir de muestras de cadáveres congelados, y sabemos que era un virus de la gripe A del tipo H1N1, que explicaremos más adelante, que surgió de un virus de la gripe aviar anterior.

¿Por qué esta gripe de 1918 fue tan mortal? Los virus que causan la gripe «normal» producen en los animales una respuesta inmune pasajera, estimulan nuestras defensas lo suficiente como para controlar la multiplicación del virus; por eso la gripe estacional o normal dura sólo unos días. Sin embargo, el virus de la gripe de 1918 reconstruido en el laboratorio es capaz de causar una respuesta inmune anormalmente elevada en animales de experimentación, una reacción autoinmune masiva, que se conoce como tormenta de citoquinas, que, en vez de controlar al virus, lo que permite es su replicación y diseminación de forma mucho más agresiva, dañando y destruyendo rápidamente los tejidos pulmonares.

Después de 1918 ha habido otras pandemias de gripe (Tabla 1), pero no tan devastadoras: la gripe asiática de 1957 con 1-2 millones de muertos y la gripe de Hong Kong de 1968 con casi 1 millón.

Por cierto, ¿sabes por qué se llamó a la gripe de 1918 gripe “española”?  España fue uno de los países europeos que no intervino en la Primera Guerra Mundial y no censuró las noticias acerca de los brotes de gripe, mientras que el resto de los países sí lo hicieron. Por eso, dio la falsa impresión de que los primeros casos surgieron en España, aunque en realidad no fue así. Esta vez los españoles no tuvimos la culpa.

 

Vídeo 3.2

Pandemias: epidemias mundiales 

Documentación 3.2

[Entrevista con la Dra. Mirian Fernández, experta en virología clínica, ha trabajo en la Agencia de Protección de la Salud del Reino Unido, en el laboratorio de referencia de infecciones virales, especializándose en virus respiratorios. Actualmente trabaja en el Servicio de Microbiología de la Clínica Universidad de Navarra (Pamplona, España)]

El término pandemia significa una epidemia causada por un microorganismo patógeno que afecta a un gran número de población y con una extensión geográfica muy amplia, es por tanto una epidemia a nivel mundial. Normalmente una pandemia está causada por microorganismos patógenos con una gran capacidad de transmisión, lo más frecuente por la vía respiratoria. Suelen ser genéticamente diferentes a los que ya circulan previamente entre la población, y para los que la población no tiene defensas por lo que la mayoría de los individuos son susceptibles de infectarse. La trascendencia y consecuencias de una pandemia depende de varios factores: la capacidad de transmisión del patógeno, de su virulencia y de las medidas de contención de la transmisión y difusión que se lleven a cabo.

Las pandemias tienen varias fases(Figura 1) que se definen por la evidencia o no de que haya transmisión entre personas y según la extensión geográfica que haya alcanzado. En las distintas fases, el nivel de alerta y las acciones que hay que tomar son diferentes.

Clásicamente se habla de seis fases en el desarrollo de una pandemia. Vamos a poner como ejemplo la pandemia de la gripe. Las dos primeras fases (I y II) en realidad son fases interpandémicas, aún no hablamos de la  existencia de una pandemia propiamente dicha, sino de riesgo de pandemia. En la primera fase el riesgo es muy bajo, por ejemplo porque no haya ningún caso de gripe en humanos producidas por virus animales. En la segunda fase aunque no haya casos en humanos, el riesgo subsiste. La fase III es de alerta de pandemia, en la que ya ha habido algún caso confirmado en el laboratorio de gripe en humanos a partir de virus animales, pero no se ha demostrado todavía la transmisión entre personas.

Figura 1. Fases de una pandemia.Período interpandémico: fase1 (circulación de algún subtipo del virus de la gripe en animales, pero riesgo de infección o enfermedad para las personas bajo) y fase 2 (la circulación en animales representa un riesgo para las personas). Alerta Pandémica: fase 3 (infección humana con un subtipo nuevo del virus de la gripe, pero sin transmisión persona a persona). Período Pandémico: fase 4 (pequeñas agrupaciones de casos con limitada transmisión de persona a persona), fase 5 (agrupaciones mayores de casos, aunque la transmisión persona a persona sigue siendo localizada), y fase 6 (fase pandémica, transmisión elevada y sostenida entre la población general).

Clásicamente se habla de seis fases en el desarrollo de una pandemia. Vamos a poner como ejemplo la pandemia de la gripe. Las dos primeras fases (I y II) en realidad son fases interpandémicas, aún no hablamos de la  existencia de una pandemia propiamente dicha, sino de riesgo de pandemia. En la primera fase el riesgo es muy bajo, por ejemplo porque no haya ningún caso de gripe en humanos producidas por virus animales. En la segunda fase aunque no haya casos en humanos, el riesgo subsiste. La fase III es de alerta de pandemia, en la que ya ha habido algún caso confirmado en el laboratorio de gripe en humanos a partir de virus animales, pero no se ha demostrado todavía la transmisión entre personas.

Las tres fases siguientes corresponden propiamente a las fases pandémicas y se clasifican según el nivel de extensión geográfica y de adaptación del virus al ser humano. En la fase IV el virus no está todavía aún bien adaptado, hay una diseminación parcial entre personas capaz de producir una epidemia. Se alcanza el nivel epidémico en un país concreto. En la fase V el virus está mejor adaptado y el nivel epidémico se alcanza en dos o más países de la misma región geográfica definida por la Organización Mundial de la Salud (OMS), en países cercanos. En la fase VI el virus ya está totalmente adaptado al hombre y el nivel epidémico se alcanza en al menos otro país de una región definida por la OMS, en distintos continentes, por ejemplo.

El control y vigilancia de la aparición de pandemias se lleva a cabo a través de los laboratorios de referencia que se integran dentro de una red de vigilancia de gripe. Los Centros de Referencia Nacional se comunican con los organismos internacionales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), el Centro de Control y Prevención de Enfermedades en Estados Unidos (CDC) y en Europa (ECDC).

Ante una enfermedad respiratoria sospechosa de gripe, las muestras se cultivan en el laboratorio para confirmar que la causa es el virus de la gripe y no otro agente infeccioso. Por técnicas de biología molecular se tipifica el virus y se analiza genéticamente para comprobar si es similar a las cepas de virus de gripe que circulan en ese momento entre la población. Se comprueba así si se trata de una cepa estacional o un caso de nueva gripe. Además, esta información sirve para diseñar las próximas vacunas de la gripe estacional.

En el caso de que haya una alerta de posible pandemia, las muestras de los enfermos se manejan en laboratorios de microbiología especializados con un nivel de bioseguridad muy alto (nivel 3) y los resultados se confirman en los Centros Nacionales de Referencia. 

 

Vídeo 3.3

Muchos virus de la gripe y en muchos animales

Documentación 3.3

El virus de la gripe o virus influenza pertenece a la familia de los Orthomyxovirus, es un virus de la clase V de la clasificación de Baltimore. En realidad no hay un virus de la gripe, sino muchos tipos distintos. La variabilidad de este virus es enorme, pero ¿por qué el virus de la gripe es tan variable?

Existen tres genotipos distintos del virus de la gripe: A, B y C, siendo el virus de la gripe A el más frecuente entre humanos (Tabla 2). El virus de la gripe está rodeado de una membrana o envoltura y tiene un genoma contenido en ocho fragmentos de ARN con información para diez proteínas (Tabla 3 y Figura 2).

 

Fuente: http://viralzone.expasy.org/all_by_species/6.html

Dos de ellas, las denominadas hemaglutinina (que se abrevia con la letra H o HA) y neuraminidasa (con la letra N o NA) son glicoproteínas de la envoltura y son muy importantes en la infección, y también son muy variables. Hasta ahora se conocen 15 subtipos distintos de H (H1, H2, H3, … H15) y 9 de N (N1, N2, N3, ..N9). Así, el virus que lleva la H de tipo 1 y la N de tipo 1 en su envoltura, se denomina H1N1. Ahora entenderás por qué a veces se habla de la gripe de tipo H1N1, H3N2, H5N1,… y así hasta H15N9 según las distintas combinaciones posibles entre estas dos glicoproteínas del virus.

Además, hay que tener en cuenta que el huésped natural del virus de la gripe no es el ser humano, sino las aves (sobre todo las silvestres, patos, gaviotas, pollos, …), que actúan como reservorio o almacén de los distintos tipos de virus. El virus de la gripe es un virus de aves. En las aves es donde podemos encontrar todas las combinaciones posibles de virus de la gripe, desde el H1N1 hasta el H15N9. Pero también pueden infectar a otras especies animales, como cerdos, caballos y focas, … y por supuesto al hombre. Normalmente, los virus de la gripe que infectan al hombre suelen ser de los tipos H1N1, H2N2 oH3N2. No todos los virus de la gripe infectan al hombre, sino solo aquellos que pueden unirse a los receptores de las células humanas, los que se han adaptado al hombre. La gripe es por tanto una zoonosis: una enfermedad de animales que ha pasado al hombre.

El virus de la gripe puede variar por dos fenómenos. El virus puede sufrir algunos errores o mutaciones en los genes de la hemaglutinina y de la neuraminidasa cuando se multiplica (Figura 3), lo que origina que a su vez haya varios subtipos o cepas distintas de virus H1N1, H2N2,… que cambian con el tiempo y son la causa de los brotes o epidemias de gripe localizadas y de que haya que renovar las vacunas cada año. En concreto, las vacunas se preparan con un cóctel de los virus que se trasmitieron en la población el año anterior.

El primer virus de la gripe A fue aislado en enero de 1951 en Inglaterra, era del tipo H1N1. Unos años después, se aísla en enero de 1957 en Denver un virus similar (gripe A del tipo H1N1), pero con pequeños cambios puntuales por mutaciones en el gen de la hemaglutinina. 

Pero el virus de la gripe también puede variar por fenómeno de recombinación (Figura 4). Como hemos dicho, el virus puede infectar a varias especies de animales distintas y su genoma está divido en ocho fragmentos de RNA. Puede ocurrir que dos cepas del virus de la gripe distintas infecten a la vez a un mismo animal y que dentro de él se produzca una mezcla de los dos virus, apareciendo así nuevas combinaciones. Este fenómeno ya ha ocurrido en el cerdo, infectado al mismo tiempo por un virus de la gripe humana de tipo H2N2 y por otro de aves de tipo H3N8. Dentro del cerdo, los virus se recombinen entre si y se produce una nueva estirpe de virus (tipo H3N2), que toma la H3 del virus de aves y la N2 del virus humano, y que es capaz de infectar y multiplicarse en humanos. En este sentido, el cerdo puede actuar como un auténtico tubo de ensayo natural donde se mezclen y aparezcan nuevas recombinaciones de virus. Esto explica la aparición de cepas pandémicas: nuevos tipos de virus de la gripe que causan epidemias mundiales porque la población humana no ha estado nunca expuesta a este nuevo virus y no tiene defensas contra él. 

El nuevo virus humano H3N2 puede surgir por recombinación o mezcla de fragmentos de tres virus diferentes: el fragmento H3 de origen aviar (del virus H3N8), el fragmento N2 de origen humano (del virus H2N2) y el resto de fragmentos de origen porcino (el virus H1N1).

En concreto, hoy sabemos que la cepa de la gripe de 1918 era del tipo H1N1 y de origen aviar. La pandemia de 1957 se originó por la aparición de un nuevo virus del tipo H2N2 por recombinación entre virus de aves y humanos; y la pandemia de 1968 fue causada por una nueva cepa H3N2 también originada por la recombinación de virus de aves y humanos. En el año 2009 hubo una alerta de pandemia por una nueva cepa del tipo H1N1 cuyo origen fue la recombinación entre virus de la gripe del cerdo, de aves y cepas humanas (Figuras 5 y 6).

Por tanto, estos procesos de cambios y mezclas (mutaciones y recombinaciones) entre los virus hace que algunas veces los virus de la gripe de las aves o del cerdo cambien y se adapten mejor al hombre, pudiendo aparecer cepas nuevas capaces de infectar al hombre y causar nuevas epidemias o incluso pandemias mundiales.

Vídeo 3.4

La gripe aviar: los nuevos virus H5N1 y H7N9

Documentación 3.4

En 1997, un nuevo virus de la gripe aviar el H5N1 causó una alerta mundial. Desde entonces ha habido cerca de 700 casos confirmados, de los cuales más de 350 han fallecido por causa de este virus. A principio de 2013 se ha notificado el aislamiento en humanos de otra nueva cepa de virus de la gripe, la H7N9. Ya conocíamos que esta cepa H7N9 circulaba entre las aves, pero lo nuevo es que hasta ahora no se había aislado en humanos. Estos virus se encuentran en las aves silvestres, de ahí han pasado a patos y pollos de granja y se han establecido en los mercados de aves vivas y de forma ocasional se han transmitido a humanos. El virus H5N1 se ha extendido prácticamente por todo el planeta a través de las aves migratorias (Figura 7). 

Quizá te has preguntado alguna vez por qué este tipo de virus siempre surgen en el sureste de China (Figura 8). Muy probablemente sea porque hay mucho chino en China. Pero además hay también una gran población de pollos y patos domésticos y de cerdos, que como hemos visto actúan como almacén o reservorio de este tipo de virus. Se calcula que donde ha aparecido el virus H7N9, en un radio de 50 kilómetros, viven unos 131 millones de personas, 241 millones de pollos, 47 millones de patos y 22 millones de cerdos domésticos. Los mercados, casi medievales, de animales vivos en esa zona son muy frecuentes. Si además, tenemos en cuenta que las condiciones de temperatura y humedad de la zona facilitan la transmisión de los virus, se entiende que todos estos factores favorezcan la evolución y el intercambio de virus entre animales y el hombre.

Afortunadamente, estos nuevos virus de la gripe aviar no parece que se trasmitan fácilmente de persona a persona, por lo que aunque sean virulentos su transmisibilidad es escasa. Por eso, el número de fallecidos es escaso y hasta ahora han causado brotes localizados. La preocupación de los científicos es que estos nuevos virus pudieran cambiar y hacerse fácilmente transmisible entre personas, lo que podría causar una pandemia importante. Hoy en día, sabemos que solo cinco pequeños cambios o mutaciones son suficientes para hacer que el virus H5N1 se trasmita entre mamíferos por el aire. ¿Podrían por tanto estas nuevas cepas de gripe aviar causar una pandemia tan devastadora como la de 1918? En ciencia el riesgo cero no existe. Sin embargo, nuestra capacidad de investigación, el conocimiento que tenemos hoy en día de este tipo de virus, las condiciones sanitarias e higiénicas de la población, la existencia de antibióticos que controlen las complicaciones de la gripe, las vacunas y los antigripales, … en definitiva, la situación actual es muy diferente a la que hubo en 1918. Por eso, la posibilidad de una pandemia devastadora es improbable.  Aunque el valor de una sola vida humana es infinito, algunas estimaciones de la OMS nos pueden ayudar a “enfocar” el problema: cada año fallecen en el mundo más de 250.00 personas por la gripe común, 660.000 por malaria, 1,4 millones por tuberculosis (una enfermedad infecciosa causada por una bacteria) y 1,7 por SIDA. De la gripe aviar H5N1 y H7N9 hay que ocuparse, pero no preocuparse.

 

Lecturas recomendadas Módulo 3

– ¿Por qué el virus de la gripe “española” fue tan devastador?

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/07/por-que-el-del-virus-de-la-gripe.html

– Página web del Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad de España sobre gripe/influenza

http://www.msssi.gob.es/ciudadanos/enfLesiones/enfTransmisibles/gripe/gripe.htm

– Página web del Centro Europeo de Control y Prevención de Enfermedades (ECDC) sobre gripe/influenza

http://www.ecdc.europa.eu/en/healthtopics/influenza/Pages/index.aspx

– Página web del Centro de Control y Prevención de Enfermedades en Estados Unidos (CDC) sobre gripe/influenza

http://www.cdc.gov/flu/

– Página web de la Organización Mundial de la Salud (OMS) sobre gripe/influenza

http://www.who.int/topics/influenza/es/

– La gripe del pollo, del cerdo y ahora la gripe del murciélago: encuentran un nuevo virus influenza en murciélagos

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/03/la-gripe-del-pollo-del-cerdo-y-ahora-la.html

– ¿Qué cambios necesita un virus de la gripe para hacerse pandémico?

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/medicina-y-biologia/43/posts/el-nuevo-virus-de-la-gripe-de-1918-12202

– La gripe aviar H5N1: ¿miedo al virus o miedo a la ciencia? (versión 1.0)

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/11/la-gripe-aviar-h5n1-miedo-al-virus-o.html

– H5N1: bioterrorismo versus ciencia

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/09/normal-0-21-false-false-false-es-x-none.html

– Mucho chino en China … y mucho virus

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/05/mucho-chino-en-china-y-mucho-virus.html

– Nuevo virus de la gripe H7N9: ocuparse pero sin preocuparse

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/05/nuevo-virus-de-la-gripe-h7n9-ocuparse.html

Anexo: ¿Resfriado común o gripe?

MÓDULO 4. ORIGEN DE LA PANDEMIA DEL SIDA.

Origen de la Pandemia del SIDA.

Vídeo 4.1

El SIDA en el mundo

Documentación 4.1

El VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana) es un retrovirus y es el agente causante del SIDA (Síndrome de InmunoDeficiencia Adquirida), una enfermedad que sigue siendo incurable. El SIDA es la última etapa de la infección por el virus VIH.

Tras la infección con el VIH, comienza una primera fase aguda que puede durar unas semanas o meses con síntomas muy parecidos a los de una infección gripal. Continua con una fase de latencia, sin grandes síntomas aparentes, en la que el enfermo puede no ser consciente de la infección. Esta fase de latencia puede durar años (Figura 1).

Figura 1. Fases de la infección con el VIH.Se muestran la concentración de linfocitos T CD4 y de copias del virus (HIV RNA) a lo largo del tiempo, desde el comienzo de la infección hasta la muerte por SIDA.

El VIH destruye nuestras defensas, infecta un tipo de células sanguíneas, los linfocitos T CD4, que son como el director de orquesta de nuestras defensas, de nuestro sistema inmune. Dentro del linfocito el virus se multiplica y la célula acaba muriendo. Al final, la población de estas células del sistema inmune disminuye tanto que el enfermo se queda sin defensas. Es entonces cuando otros microorganismos oportunistas (otros virus, bacterias u hongos) aprovechan la inmunodepresión, se multiplican y el enfermo padece infecciones mortales (tuberculosis, neumonías, infecciones por herpes, citomegalovirus, salmonelosis, candidiasis) o algunos cánceres como el sarcoma de Kaposi o el linfoma de Burkitt (Tabla 1). En condiciones normales, el sistema inmune de una persona sana controla y mantiene a raya a estos microorganismos, pero la inmunodepresión que causa el VIH hace que sean mortales. Es entonces cuando el enfermo entra en la fase que se denomina propiamente SIDA. El SIDA ocurre, por tanto, cuando una persona está infectada por el virus VIH, su población de linfocitos T CD4 ha disminuido drásticamente y aparecen alguna de esas infecciones oportunistas.

Los tratamientos antirretrovirales consiguen alargar la fase de latencia, de manera que se retrasa mucho años (diez o más años) la aparición de los síntomas del SIDA. Por eso hoy en día, el SIDA puede considerarse una enfermedad crónica.

Algunos datos recientes del 2013:

• 35 millones de personas vivían con el VIH en todo el mundo.
• 12,9 millones tuvieron acceso a medicamentos antirretrovirales, lo que supone el 37% de los infectados.
• 2,1 millones contrajeron por primera vez la infección por el VIH.
• 1,5 millones fallecieron a causa de enfermedades relacionadas con el SIDA.
• Las enfermedades relacionadas con el SIDA son la principal causa de muerte entre los adolescentes de entre 10 y 19 años en África.
• La tuberculosis continua siendo la principal causa de muerte en las personas que viven con el VIH, se calcula que unas 320.000 personas han fallecido en un año a causa de dicha enfermedad.

Desde el comienzo de la epidemia, aproximadamente 78 millones de personas han contraído el VIH y 39 millones han fallecido a causa de enfermedades relacionadas con este virus.

Lo más dramático de esta enfermedad es que más del 90% de los casos de SIDA ocurren en países en vías de desarrollo, principalmente la zona del África subsahariana y Asia oriental (Figura 2).Se calcula que solo en África puede haber 11 millones de niños huérfanos de padre y madre por el SIDA. Los tratamientos son muy caros para muchos de estos países.

Distribución de los casos de SIDA a nivel mundial. Datos de ONUSIDA de 2012

Según ONUSIDA es ahora cuando hay que actuar si queremos acabar con el SIDA en el años 2030. Por eso, el objetivo que se ha marcado ONUSIDA para los próximos cinco años se resume en 90-90-90. Esto es:

• conseguir que el 90% de las personas que viven con el VIH conozcan su estado serológico,
• que el 90% de las personas seropositivas tengan acceso al tratamiento, y
• que el 90% que tengan acceso al tratamiento logren una represión viral efectiva

Se trata en definitiva de mejorar el acceso al diagnóstico, a los tratamientos y al seguimiento de los enfermos. De esta forma se quiere reducir las nuevas infecciones por el VIH en más de un 75% hasta llegar a los 500.00 para el año 2020. En 2013, 2,1 millones de personas contrajeron la infección por el VIH en todo el mundo, de los que unos 240.000 eran niños. Lógicamente otro de los objetivos es conseguir CERO discriminación con la persona infectada por el virus.

Si conseguimos estos objetivos para el 2020, podemos soñar con parar la epidemia mundial para el año 2030, con el objetivo de conseguir “solo” 200.000 nuevas infecciones para ese año. De esta forma se calcula que se habrán prevenido cerca de 28 millones de nuevas infecciones por el VIH.

Para ello, los esfuerzos tienen que concentrarse en 30 países concretos, la mayoría en el África subsahariana y el oeste asiático, donde se registran el 90% de las nuevas infecciones. Estos países solo pueden financiar el 10% de los recursos necesarios, por lo que la ayuda internacional de los países con más recursos es esencial.

Por ejemplo, comparemos la situación del SIDA en dos países muy distintos, como Canadá y Zimbabue, en África. En Canadá, aproximadamente, el 0,2% de la población está infectada por el virus VIH, en Zimbabue el 20%. En Canadá, el 80% de la población infectada por el VIH tiene acceso a los tratamientos antirretrovirales. En Zimbabue solo el 2%. Esto lo que significa es que en Canadá mueren anualmente unas 2.000 personas por SIDA y en Zimbabue más de 200.000.

Para conseguir estos objetivos, es fundamental insistir en la combinación de prevención, diagnóstico  y tratamiento. Según datos del CDC, más del 14% de la personas que viven con el virus VIH nunca han sido diagnosticadas. Todo el mundo debería tener acceso a las pruebas diagnósticas para, si el resultado es positivo, poder comenzar un tratamiento médico y poder reducir el riesgo de transmitir el virus a otras personas. Para disminuir la carga viral es esencial proporcionar cuidados médicos continuados y tratamiento antirretroviral a las personas con VIH. Solo el 37% de las personas con VIH reciben tratamientos anti-VIH. 

 

Vídeo 4.2

Origen y variabilidad del VIH

Documentación 4.2

Los primeros casos de SIDA se describieron en 1981. Durante décadas la comunidad científica se ha preguntado de dónde provenía el virus y cómo había llegado a los humanos. ¿Por qué no se detectaron casos de esta enfermedad con antelación?, es que ¿el SIDA no existía antes?, ¿de dónde surgió el virus?, ¿cuál es su origen?, ¿hay más de un tipo de virus VIH o son todos iguales?

En 1992, la revista Rolling Stone publicó una historia que relacionaba la vacuna oral contra la polio (OPV, oral polio vaccine) como una posible fuente del VIH y de la epidemia del SIDA, lo que se ha conocido como la “hipótesis OPV/AIDS”. Tras una demanda, la revista rectificó y publicó una aclaración. Sin embargo, en 1999 el periodista Edward Hooper escribió un libro llamado The river: a journey to the source of HIV and AIDS (El río: un viaje rumbo al origen del VIH y el SIDA), en el que insistía en la hipótesis de que había un vínculo entre la vacuna de la polio y el origen del VIH.

A fines de la década de 1950, varios grupos de investigación desarrollaban vacunas contra la polio, que en aquella época era todavía una enfermedad epidémica en todo el mundo. Una de estas vacunas se usaba en pruebas en África, después de haber sido probada con éxito en Estados Unidos. El virus de la vacuna se fabricaba a partir de cultivos de tejido de monos, en concreto de macacos. La vacuna se aplicó a aproximadamente a un millón de personas en Burundi, Ruanda y la actual República Democrática del Congo durante 1958 y 1959. Según el periodista Hooper, las células animales utilizadas para cultivar el virus de la vacuna de la polio eran de riñones de chimpancés originarios del lugar donde se usó la vacuna, y esos chimpancés estaban infectados con el virus de la inmunodeficiencia de simios (VIS). Esta vacuna producida en un cultivo de células de ese tipo fue la causa de la infección humana causada por el VIH. Las afirmaciones de Hooper recibieron mucha publicidad, y todavía hoy en día hay gente que culpa del origen del SIDA a la vacuna de la polio.

Sin embargo, hay evidencias científicas que contradicen la hipótesis del vínculo entre la vacuna de la polio y el VIH. Se han analizado las existencias sobrantes de la vacuna contra la polio de esos años 1958/59, y se ha demostrado que se produjeron usando células de macaco y no de chimpancé, como afirmaba Hooper. Las vacunas no contenían ADN de chimpancé. Además, ninguna estaba contaminada con el virus VIH ni con el de los simios VIS. Por otra parte, en un estudio posterior se demostró que la cepa del virus VIS que afectaba a los chimpancés de la zona donde afirmaba Hooper que se había preparado la vacuna, era diferente genéticamente de las cepas del VIH.

Hoy en día no hay ninguna duda del origen de los distintos tipos de virus VIH y de que no existe relación entre la vacuna de la polio y el SIDA.

Sin embargo, las especulaciones pseudocientíficas de Hooper han perjudicado los esfuerzos mundiales para erradicar la polio. Todavía hoy en día, hay rumores de que la vacuna contra la polio ha sido contaminada intencionalmente con medicamentos para provocar la esterilidad, o que contiene virus que hacen surgir el VIH y desarrollar el SIDA, lo que conduce a rechazos locales de la vacuna en ciertas zonas de África. Un ejemplo de cómo el periodismo pseudocientífico puede llegar a ser culpable de obstaculizar la erradicación de enfermedades infecciosas mortales.

Vamos ahora a resumir los datos científicos que proporcionan los análisis genéticos comparativos entre distintos virus VIH. En realidad no debemos hablar del virus VIH, sino de los virus VIH. Existen distintos tipos, grupos y subtipos. La variabilidad genética del virus es enorme debido a las altas tasas de mutación y recombinación, y a su enorme capacidad de replicación. Un paciente con SIDA puede albergar miles de variantes genéticas del virus diferentes. En concreto, existen dos tipos distintos del virus del SIDA, llamados VIH-1 y VIH-2, cuyo origen es distinto y que son genética y antigénicamente diferentes. Los genomas del VIH-1 y VIH-2 tienen una similitud de sólo el 40-50%.

El VIH-1 corresponde al virus descubierto originalmente, es más virulento e infeccioso que el VIH-2 y es el causante de la inmensa mayoría de infecciones de SIDA en el mundo. El VIH-2 es menos contagioso y produce una enfermedad menos agresiva. El VIH-2 es frecuente en la zona de África Occidental (Camerún, Costa de Marfil, Senegal…)  y es más raro encontrarlo fuera de esta región. Además, dentro del VIH-1 se conocen cuatro grupos diferentes: M, O, N y P. A su vez, dentro del grupo M, el más numeroso, se han descrito hasta nueve subtipos genéticamente distintos, que se han denominado por las letras mayúsculas de la A hasta la K. La distribución geográfica de todos estos virus también es distinta (Figura 3). A veces, incluso ocurren infecciones mixtas que crean nuevos virus híbridos, son los que se denominan formas recombinantes circulantes (CRF). Como vemos hay varios tipos distintos de VIH.

¿Y respecto a su origen? El virus VIH tiene su origen en otros retrovirus deprimates no humanos,de simios, los Virus de Inmunodeficiencia de Simios (SIV). El SIDA, por tanto, se puede considerar una zoonosis: una enfermedad infecciosa que se transmite de los animales al hombre. Esta transmisión de virus entre simios y humanos ha debido ocurrir en más de una ocasión, probablemente asociado a actividades de caza y sacrificio de primates para el consumo. Se conocen más de 40 especie distintas de primates no humanos, y cada una con su retrovirus específico. El virus VIH humano por tanto proviene de los retrovirus de monos. 

El origen de los distintos tipos de VIH también es diferente. Todos provienen de retrovirus de primates, pero de distintos primates y en momentos históricos diferentes, y todos se han originado en distintas zonas de África. Al comparar las secuencias de los genomas de los VIH humanos y de retrovirus de simios, podemos concluir lo siguiente (Figura4). Los virus VIH-1 de los grupos M y N se han originado directamente, pero de forma independiente, de retrovirus de chimpancés (SIVcpz). Los virus de los grupos O y P están relacionados con el retrovirus de gorilas (SIVgor), y el origen del VIH-2 parece estar en los retrovirus de un tipo de macacos (SIVsmm). Aunque las primeras evidencias de infección por HIV en humanos son de 1959, los análisis genéticos sugieren que el grupo M es el más antiguo de los VIH y que debió apareció en las primeras décadas de 1900. El origen del grupo O puede ser alrededor de los años 20, la aparición del grupo N quizá sea de alrededor de los años 60, y el VIH-2 es más reciente, entre los años 60-70.

Origen de los virus VIH humanos. Fuente: Origins of HIV and the AIDS pandemic. Sharp, P. M., and Hahn, B. H. 2011. Cold Spring Harb Perspect Med[en inglés]. http://perspectivesinmedicine.cshlp.org/content/1/1/a006841.full.pdf+html

Por tanto, el origen de los virus VIH está en los retrovirus de primates, de distintos tipos de primates, que en momentos concretos y en varias ocasiones distintas pasaron al hombre. Por fenómenos de mutación y recombinación, se adaptaron al nuevo huésped y acabaron siendo auténticos VIH humanos. No podemos descartar que este paso de virus de primates al hombre vuelva a ocurrir y que por tanto en el futuro se aíslen nuevas tipos de VIH.

Según un reciente estudio epidemiológico sobre la propagación del SIDA en África, el virus VIH-1 llegó a Kinshasa (capital de la República Democrática del Congo) alrededor de 1920. Durante unos treinta o cuarenta años apenas se propagó, pero en 1960 se extendió por todo el país rápidamente. Se produjo una coincidencia de factores, una “tormenta perfecta” que puede explicar su rápida propagación: el aumento de las grandes ciudades con una muy alta densidad de población, el desarrollo de una red de infraestructuras ferroviarias que conectaron las principales ciudades con otros lugares del África subsahariana, los cambios en el comportamiento sexual y el aumento de la prostitución, y el empleo entonces de jeringuillas reutilizables en los centros sanitarios. Estos cambios sociales y económicos que ocurrieron bruscamente pueden explicar la extensión del virus por el continente primero y por todo el planeta después. Ahora, más de 30 años después del descubrimiento de los primeros casos de SIDA, comenzamos a entender qué ocurrió. 

 

Vídeo 4.3

¿Por qué es tan difícil curar el SIDA?

Documentación 4.3

El SIDA sigue siendo una enfermedad incurable. Se conocen muy pocos casos de curación del SIDA: el denominado «paciente de Berlín», Timothy Brown, supuestamente se curó tras recibir un trasplante de médula ósea de un donante genéticamente resistente al VIH. Pero, ¿por qué es tan difícil curar el SIDA? Vamos a ver al menos cinco razones.

1. La velocidad de multiplicación del virus. El VIH se replica, se multiplica a una velocidad increíblemente rápida. El virus se multiplica tan rápidamente que podemos llegar a tener cientos de millones de partículas virales en un tubo de ensayo. En un paciente que lleva 10 años infectado puede tener en su organismo virus que son la generación 3.000 del virus que inició la infección.

2. La variabilidad del virus. La variabilidad del VIH es enorme, es mucho más variable que el virus de la gripe, por ejemplo. Uno de los factores que más contribuye a ello es que su genoma es de tipo ARN  y que su replicación depende de la enzima transcriptasa inversa, una enzima con una tasa de error (mutación) muy alta, comete muchos fallos al copiar el genoma y la reparación de esos errores es más difícil en el caso del ARN. Esto hace que más del 50% de los genomas virales contengan al menos un error. En un mismo paciente podemos aislar estirpes de VIH genéticamente distintas a lo largo de su vida.

3. Fallo terapéutico. Esta enorme variabilidad del VIH es la causa de que los tratamientos antirretrovirales fallen. Se conocen más de 60 mutaciones en el genoma del VIH que hace que éste sea resistente a más de 15 fármacos distintos y produzcan más de un 50% de los fallos terapéuticos. Para evitar estas resistencias, los tratamientos combinan tres fármacos, la denominada triple terapia, dos inhibidores de la transcriptasa inversa y un inhibidor de una proteasa del virus. Requiere además un seguimiento médico del enfermo.

Esta variabilidad también hace que la obtención de una vacuna contra el SIDA sea francamente difícil. La esperanza está puesta en las vacunas terapéuticas, es decir, vacunas que en vez de protegernos antes de la infección ayuden a controlar al virus en personas ya infectadas. Las vacunas terapéuticas contra el VIH tienen el objetivo de reforzar la respuesta inmune, las defensa del cuerpo contra el VIH con el fin de controlar mejor la infección. En la actualidad, no hay vacunas terapéuticas autorizadas pero sí varias pruebas en ensayos clínicos prometedores.

4. El VIH ataca nuestras defensas y se esconde. Otro problema es que la diana del VIH son nuestras propias defensas, el VIH destruye nuestro sistema inmune. Como hemos visto, infecta los denominados linfocitos T CD4, el director de orquesta de nuestras defensas, de nuestro sistema inmune. Al final, sin estas células es como si el enfermo se queda sin defensas. Pero no solo eso, el VIH también juega al escondite. El virus puede infectar también otras células en las que puede quedar latente durante mucho tiempo. El virus puede pasar desapercibido, escondido entre nuestras células, casi indetectable, esperando el momento para reactivarse.

5. África. Por último, el hecho de que más del 90% de los casos de SIDA están en países en vías de desarrollo dificulta su control. La triple terapia debe mantenerse de por vida, suele requerir varias dosis diarias, tiene efectos secundarios importantes y es caro en muchos países. Todo esto dificulta que muchas personas puedan tener acceso y seguir dichos tratamientos. La discriminación de la mujer en las sociedades de esos países y el que la infección por HIV sigue siendo un estigma social, dificulta también su tratamiento y facilita la extensión de la enfermedad.

Sin embargo, sobre el futuro del SIDA hay que ser optimista. Aunque de momento no haya vacuna y los efectos secundarios de la terapia sean importantes, los tratamientos actuales antirretrovirales han conseguido hacer del SIDA una enfermedad crónica: se pueden estar muchos años con tratamiento con una calidad de vida aceptable y evitando que aparezcan los síntomas del SIDA. La combinación de prevención, diagnóstico y tratamiento reducirá significativamente la incidencia de esta enfermedad en un futuro no muy lejano.

¿Qué probabilidad tienes de contagiarte de SIDA?

Ya hemos visto que los virus que se trasmiten por vía respiratorio, como el de la gripe, son más propensos a causar pandemias. El VIH no es un virus respiratorio, pero sí ha causado una gran pandemia. La probabilidad de contagiarte del SIDA depende de la vía de transmisión del virus. El VIH solo se transmite de persona a persona por distintas vías. A escala mundial, la mayor parte de las infecciones ocurren por vía sexual: en el África subsahariana y en el Caribe por relaciones heterosexuales, mientras que en Europa occidental, Estados Unidos, Canadá y Australia es más frecuente en hombres homo o bisexuales. También el virus puede pasar de la madre al hijo, durante el embarazo, el parto o la lactancia. Sin embargo, si se trata con antirretrovirales a la madre, el nacimiento es por cesárea y se evita la lactancia materna, la posibilidad de infección del bebé es mínima.

Las transfusiones de sangre o hemoderivados es otra vía de infección muy importante, especialmente en países donde no hay control sanitario. También es posible adquirir la infección por salpicaduras en mucosas o heridas de sangre o secreciones genitales infectadas por el virus. El pincharse con objetos infectados, como les pasa a los consumidores de drogas inyectables, es otra fuente de infección. Esta vía predomina ahora en los países Bálticos, Europa del este y Asia central. Aunque el virus VIH puede encontrarse en la saliva, lágrimas y sudor, la concentración de virus es tan pequeña en esas secreciones que no se han descrito casos de transmisión a partir de ellos.

¿Y los mosquitos? ¿Puede el VIH transmitirse por picadura de mosquitos como el dengue, la fiebre amarilla o la malaria? No, el VIH no es capaz de multiplicarse y permanecer en los mosquitos, por lo que aunque pique a un enfermo con el virus en su sangre, el mosquito no puede trasmitir el virus a otra persona. El SIDA no se transmite por mosquitos. Otro dato importante es que después de más de 30 años desde que se identificó el virus, no se conocen casos de infecciones por el contacto habitual dentro de la familia, el trabajo o la escuela.

El SIDA no se transmite por mosquitos.

La vía más eficaz de transmisión es la inyección de productos contaminados, como transfusiones de sangre o hemoderivados. La probabilidad de infección si la sangre está contaminada por el virus es superior al 90%.  Afortunadamente, en países donde hay control sanitario, las transfusiones de sangre son seguras. Un pinchazo accidental con una aguja infectada puede transmitir el virus en 3 de cada 1.000 exposiciones. Entre el 30 y el 50% de los hijos de embarazadas con VIH pueden nacer infectados si la madre no recibe tratamiento, pero esta proporción puede bajar hasta el 1% si lo recibe. Respecto a la transmisión sexual, la vía más eficaz de transmitir el SIDA es el coito anal: la probabilidad es de entre 5 y 30 infecciones por cada 1.000 exposiciones, siendo el riesgo mayor para la persona receptiva que para la que penetra. En el coito vaginal, la probabilidad de transmisión es mayor de hombre infectado a mujer sana que al contario, entre 1 y 2 infecciones por cada 1.000 exposiciones.

Además, hay otros factores que influyen. La probabilidad de contagio sexual aumenta si algún miembro de la pareja tiene otra infección de transmisión sexual, como la sífilis, por ejemplo, que produce úlceras; o cuando existe sangre, debido a la menstruación o erosiones; o cuando la cantidad de virus en la persona infectada es alta, lo que ocurre al inicio de la infección o si no se recibe tratamiento antirretroviral. Las personas con tratamiento correcto y que lo siguen regularmente tienen menor número de virus, lo que reduce el riesgo de infección para su pareja. Los hombres circuncidados también presentan menor riesgo de infectar a la mujer.

 

Lecturas recomendadas Módulo 4

– ¿Cuál es la situación actual del SIDA en España?

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/10/cual-es-la-situacion-actual-del-sida-en.html

– Modelos en 3D del ciclo de replicación del VIH (en inglés)

http://scienceofhiv.org/wp/

– Rápida extensión en Galicia de un tipo de HIV poco frecuente

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/07/rapida-expansion-de-un-tipo-de-hiv-poco.html

– El origen y la diversidad del VIH

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/02/el-origen-y-la-diversidad-del-vih.html

– El caso del bebé que se curó de SIDA

http://microbioun.blogspot.com.es/2014/01/el-caso-del-bebe-que-se-curo-del-sida.html

– Una docena de razones por las que es tan difícil curar el SIDA

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/04/una-docena-de-razones-por-las-que-es.html

– SIDA/VIH: tratamiento = prevención. El descubrimiento del año, según Science

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/12/sidavih-tratamiento-prevencion-el.html

MÓDULO 5. ARBOVIRUS: MOSQUITOS Y VIRUS.

Arbovirus: mosquitos y virus. 

Vídeo 5.1

Mosquitos y virus

Documentación 5.1

La mayoría de los tiburones tienen entre 5 y 15 filas de dientes en cada mandíbula. Un gran tiburón blanco puede llegar a tener unos 3.000 dientes de unos 7,5 cm, tan afilados que fácilmente pueden atravesar un hueso. En unos pocos segundos, un tiburón puede destrozarte. Por eso, mucha gente piensa que el tiburón es el animal más peligroso del planeta. Pero en realidad se contabilizan poco más de 10 muertes al año por mordeduras de tiburón en todo el mundo. El animal más peligroso del plantea, más incluso que el propio ser humano, es el mosquito, responsable de unas 725.000 muertes anuales. Se conocen más de 100 enfermedades infecciosas humanas distintas causadas por virus que son transmitidos por artrópodos o insectos, los denominados arbovirus. La palabra arbovirus es un abreviatura del inglés arthropod-borne-virus, virus transmitidos por artrópodos. Hay más de 400 virus distintos que son arbovirus (Tabla 1).

En el hombre suelen causar infecciones leves que cursan con fiebre, dolor de cabeza y erupción cutánea. Sin embargo, en algunos casos puede causar enfermedades graves como encefalitis o fiebres hemorrágicas que pueden ser fatales, como la fiebre amarilla, el dengue, la encefalitis de San Luis o la fiebre hemorrágica de Crimea. Suelen  estar asociadas a las zonas geográficas donde viven estos artrópodos, normalmente las zonas tropicales y subtropicales.

Estos virus se multiplica dentro del insecto, en las glándulas salivares o en el intestino. Los insectos son su huésped natural. Suelen ser mosquitos de las especiesAnopheles, Culex,  Aedes o Phlebotomus, o garrapatas, que se alimentan de sangre. Estos insectos trasmiten el virus a animales silvestres que actúan como reservorio o almacén del virus: roedores, aves, monos u otros mamíferos. El ciclo natural del virus se mantiene por tanto entre los artrópodos, que actúan de vector, y los animales silvestres que son el reservorio del virus. 

A veces ocurre que estos mosquitos o garrapatas tramiten la infección al hombre. A picar al hombre, a través de la saliva o de las heces del mosquito, el virus entra en nuestro organismo. Se trata por tanto de una zoonosis, infecciones de animales que puede pasar al hombre. El virus pasa a nuestra sangre, se multiplica y se extiende por todo el organismo produciendo la enfermedad. Los arbovirus que causan enfermedades en el hombre suelen ser virus de las familias de los Togavirus, Flavivirus y Bunyavirus, todos ellos con el genoma tipo ARN.

El control de estas enfermedades requiere normalmente el control o la eliminación del vector, de mosquitos y garrapatas. Muchas veces, la colocación de mosquiteras en las ventanas tienen un efecto mucho más eficaz que una vacuna.

 

Vídeo 5.2

Del Nilo occidental a California

Documentación 5.2

El virus del Nilo occidental es un Flavivirus, y se denomina así porque se descubrió en Uganda en 1937. Hasta 1999 solo se había encontrado en algunos países de África y Oriente Medio. En la mayoría de las personas infectadas la enfermedad es asintomática (no produce ningún síntoma) o cursa como una simple gripe. Pero en algunos pocos casos puede complicarse en forma de encefalitis que puede llegar a ser mortal.

El primer caso en Estados Unidos se detectó en 1999 en Nueva York. Pocos años más tarde, en 2002 ya se registraron más de 4.000 casos de infección por el virus del Nilo occidental y cerca de 300 muertes, y se había extendido por 44 estados. En el 2004 ya se había llegado hasta la coste oeste. En una década el virus se extendió por todo Estados Unidos, hubo más de 30.000 casos y más mil muertos (Figura 1).

¿Cómo llegó el virus del Nilo occidental a los Estados Unidos y cómo se extendió por todo el país? El reservorio natural de este virus son las aves y se trasmite entre ellas por mosquitos (Figura 2). El virus se ha aislado en más de 130 especies de aves distintas y se conocen 43 especies diferentes de mosquitos que lo pueden trasmitir. Es un virus por tantode aves que se transmite por mosquitos. De manera accidental, el virus puede infectar a animales domésticos y al hombre, por picadura de los mosquitos infectados. La hipótesis más probable es que el virus llegará a Nueva York desde África u Oriente Medio en un vuelo por avión que transportara larvas o mosquitos infectados por el virus. Una vez en Estados Unidos, el virus se fue transmitiendo entre las aves y por sus movimientos migratorios fue extendiendo la infección de costa a costa. Se ha demostrado también que la infección puede trasmitirse a través de sangre contaminada durante una transfusión, por lo que ahora en Estados Unidos los bancos de sangre hacen pruebas específicas para detectar este virus. Desde el año 2012 también en Europa se han notificado varios casos de infección por virus del Nilo occidental. No cabe duda de que lo que pasa en África no solo se queda en África.

Vídeo 5.3

Europa ya tiene su Dengue autóctono

Documentación 5.3

El dengue es una infección viral transmitida también por mosquitos, que se presenta en las zonas tropicales y subtropicales del planeta. El vector principal del dengue es el mosquito Aedes aegypti, aunque existen otras especies de mosquitos que también pueden trasmitir el virus y facilitar su propagación. El virus se transmite a los seres humanos por la picadura de mosquitos hembra infectadas. La enfermedad se propaga por la picadura del mosquito infectado, que ha adquirido el virus al ingerir la sangre de una persona con dengue. El mosquito infectado transmite entonces la enfermedad al picar a otras personas, que a su vez caen enfermas, con lo que la cadena se perpetúa. Las personas infectadas son los portadores y multiplicadores principales del virus, y los mosquitos se infectan al picarlas. El dengue no es una zoonosis, como otras infecciones virales de las que ya hemos hablado. En este caso el mosquito es el vector y el ser humano el reservorio del virus. Un mosquito infectado puede transmitir el agente patógeno durante toda la vida. En ciclo del virus se mantiene entre los hombre y los mosquitos como vectores o trasmisores del virus.

La infección causas síntomas gripales y en algunas ocasiones puede complicarse convirtiéndose en el llamado dengue grave o hemorrágico, que puede ser mortal. Hoy en día, afecta a la mayor parte de los países de Asia y América Latina y se ha convertido en una de las causas principales de hospitalización y muerte en los niños de dichas regiones. No hay tratamiento específico ni vacuna y el control del dengue dependen exclusivamente de la lucha contra el vector, el mosquito. En las últimas décadas ha aumentado enormemente la incidencia de dengue en el mundo. Según la OMS, más del 40% de la población mundial está en riesgo de contraer el dengue. Se calcula que cada año se producen entre 50 y 100 millones de infecciones por el virus del dengue en el mundo (Figura 3). Antes de 1970, solo nueve países habían sufrido epidemias de dengue grave. Sin embargo, ahora la enfermedad es endémica en más de 100 países. Además de que el número de casos aumenta a medida que la enfermedad se propaga a nuevas zonas, se están produciendo brotes epidémicos de carácter explosivo.

En Europa, la última epidemia de dengue se registró en 1928 en Grecia. Pero en el año 2010 se notificaron por primera vez desde entonces dos casos de dengue autóctono en Francia y en Croacia, y se han descrito también varios casos importados en otros países europeos. Otro ejemplo ha ocurrido en Australia, donde el último caso de dengue databa de 1950. En julio del año 2011 se diagnosticó el dengue a un hombre que residía próximo a una aeropuerto internacional. Los estudios posteriores demostraron que el virus había entrado en el país a través de mosquitos importados vía aérea en vuelos internacionales.

Anexo Módulo 5

Más de un millón de afectados por el Chikungunya en América

A finales del año 2014 fue portada de varios medios de comunicación que la famosísima Lindsay Lohan (que si soy sincero hasta ese momento no sabía ni quien era) había sido infectada por el Chikungunya durante sus placenteras vacaciones de Navidad en la Polinesia francesa. Lo que los medios pasaban por alto es que esta enfermedad puede afectar ya a más de un millón de personas en el continente americano.

Chikungunya no es un nuevo baile latino. Es una enfermedad causada por un virus y transmitida por mosquitos.

El término Chikungunya deriva de la lengua bantú de la frontera entre Tanzania y Mozambique y significa “caminar doblado”, porque se refiere al modo de andar encorvado de los enfermos por el dolor articular que provoca. El virus se describió por primera vez en 1953, durante una epidemia de dengue. Lo mismo que el dengue y la fiebre amarilla, el virus Chikungunya se transmite por picaduras de las hembras del mosquito Aedes aegypti, que pican normalmente durante el día. La enfermedad causa fiebre aguda y dolor muscular y articular agudo y crónico. Aunque no suele ser mortal, es una enfermedad muy debilitante, crónica, y las grandes epidemias puede tener consecuencias económicas muy serias.

Por los síntomas, el Chikungunya ha sido confundido con el dengue durante muchos años.

Durante cincuenta años esta enfermedad se ha descrito solo en África subsahariana y el sudeste asiático. Aunque ha habido millones de personas afectadas, el Chikungunya no era “famoso” porque afectaba a países de bajos ingresos. Pero en los años 2005/2006, hubo brotes de millones de casos en el océano Índico. El virus sufrió una mutación en su envoltura lo que le permitió multiplicarse también en otro tipo de mosquito, el Aedes albopictus, el famoso mosquito tigre. Esta adaptación del virus al mosquito tigre ha contribuido a su rápida extensión. Desde entonces todos los años se detectan algunos casos importados en Europa (también en España) y en América de turistas que han contraído la enfermedad en África o en Asia.

El primer brote de Chikungunya autóctona en Europa se dio en 2007 en Italia con 205 casos confirmados, donde el mosquito Aedes albopictus es muy abundante. Parece ser que el virus fue introducido por una persona infectada que viajó desde la India. En 2010 hubo dos casos autóctonos en el sureste de Francia. El virus Chikungunya ya está en Europa.

En diciembre de 2013 hubo el primer caso en el continente americano, en la isla de San Martín, en el Caribe. En solo nueve meses, el Chikungunya se ha extendido por más de 22 países del Caribe, Centroamérica y Sudamérica. El pasado mes de julio ya se dio el primer caso de Chikungunya autóctono en Florida, EE.UU. En menos de 10 años, el Chikungunya se ha extendido desde las costas de Kenia, a través del océano Índico al Pacífico y de ahí al Caribe y al continente americano, causando millones de afectados en más de 50 países (Figura 4).   

La aparición y extensión del Chikungunya es algo complejo y multifactorial, pero no cabe duda de que al menos en parte, influyen también los cambios de patrones climáticos y de temperatura asociados al cambio climático global. Pequeños cambios de temperatura, humedad y precipitaciones pueden afectar a la distribución global de los vectores, de los mosquitos, que pueden ampliar su hábitat o “territorio” de actuación y extender así la enfermedad. Como la enfermedad es muy debilitante y las clases sociales menos favorecidas son las más vulnerables, la relación entre cambio climático, enfermedad y pobreza es evidente.

De momento no hay vacuna, ni tratamiento específico, solo tratamientos para aliviar los síntomas. La única y mejor prevención es evitar la picadura del mosquito. Afortunadamente, la enfermedad muy raramente es mortal, solo en menos de un 1% en personas, como siempre en niños, ancianos o personas débiles con otras enfermedades. No se transmite entre personas, solo por el mosquito, aunque puede pasar de madre a hijo. La infección protege de por vida.

En América hay más de 1.100.000 casos sospechosos, 24.000 casos confirmados en el laboratorio y 172 fallecidos por el Chikungunya.  Los países más afectados son los del Caribe, Nicaragua, Venezuela, Brasil y Colombia.

Es muy probable que en los próximos años veamos cómo la fiebre de Chikungunya se extiende por gran parte de Europa y América y que el número de casos aumenta, sobre todo si el virus se adapta a multiplicarse en otro tipo de mosquitos más comunes. Hay que estar preparados, afortunadamente no es una enfermedad muy grave y raramente es mortal. La mejor prevención es luchar contra el mosquito: es más fácil matar mosquitos que virus.

 

Lecturas recomendadas Módulo 5

– Mapas de distribución del virus del Nilo occidental en Europa

http://ecdc.europa.eu/en/healthtopics/west_nile_fever/West-Nile-fever-maps/pages/index.aspx

– West Nile Virus: frequently asked questions. A report from the American Academy of Microbiology, 2013 [en inglés]

http://academy.asm.org/index.php/faq-series/793-faq-west-nile-virus-july-2013

– Los virus también van de vacaciones: dengue viaja de polizón en avión desde Bali a Australia

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/08/los-virus-tambien-van-de-vacaciones.html

– Evidence in Australia for a Case of Airport Dengue. Whelan P, et al. 2012. PLoS Negl Trop Dis 6(9): e1619. doi:10.1371/journal.pntd.0001619 [en inglés]

http://www.plosntds.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pntd.0001619

– El dengue en Europa (página del ECDC)

http://www.ecdc.europa.eu/en/healthtopics/dengue_fever/Pages/index.aspx

MÓDULO 6. CONCLUSIÓN: ¿POR QUÉ SURGEN NUEVAS INFECCIONES VIRALES?

Conclusión: ¿por qué surgen nuevas infecciones virales?

Vídeo 6.1

Evolución a alta velocidad

Documentación 6.1

Como hemos visto, algunas enfermedades infecciosas se diseminan o resurgen en una nueva zona del planeta, aparecen por primera vez causadas por un virus que ha cambiado o que era desconocido hasta ese momento. Son virus nuevos o reemergentes. Pero, ¿por qué surgen estas nuevas infecciones virales? Vamos a hablar de tres factores principales: (i) factores virales, es decir la propia evolución y adaptación de los virus; (ii) factores humanos que contribuyen a su extensión; y (iii) factores ecológicos o ambientales.

La propia naturaleza y biología de los virus influye en la aparición de nuevas enfermedades. La mayoría de los casos de nuevos virus o virus reemergentes son virus con genomas del tipo ARN. Los virus ARN tienen una tasa de mutación, de error en su replicación, muy alta, debido a que las enzimas polimerasas de ARN que emplea el virus comenten muchos errores al copiar el RNA y a que estas enzimas tienen una capacidad de corrección muy baja. Cometen muchos errores y además no los corrigen. Por ejemplo, mientras que la tasa de mutación puntual de un virus ADN es de una cada 10¹⁰ copias, la de los virus ARN el fallo es de uno cada 10⁵. Este fenómeno de mutación que se denomina deriva antigénica es lo que origina la resistencia a los fármacos antivirales y la dificultad para desarrollar vacunas efectivas, que hemos visto en el caso del virus de la gripe o el VIH.

Pero además, muchos de estos virus tiene sus genomas distribuidos en varios fragmentos. Cuando dos virus infectan una misma célula, pueden ocurrir fenómenos de recombinación o mezcla y de intercambio de genomas, con lo que pueden aparecer nuevos virus con genomas híbridos o mezclados. Este fenómeno que se denomina cambio antigénico origina la aparición de nuevas cepas virus, como los virus de la gripe aviar en humanos.

Estos fenómenos de mutación y de recombinación o mezcla de genomas virales, unido al hecho de que los virus se multiplican a velocidades extraordinariamente altas (recuerda que en un solo tubo de ensayo podemos tener en pocas horas cientos de miles de millones de partículas virales), hacen que la capacidad de evolución y adaptación de los virus sea enorme. En los virus es como si el proceso evolutivo (el cambio y la selección natural) fuera a muy alta velocidad y por eso es tan fácil que aparezcan nuevos virus en tiempos muy cortos.

 

Vídeo 6.2

Los virus en un mundo globalizado

Documentación 6.2

En la aparición de nuevos virus también influimos nosotros mismos, nuestro estilo de vida. Cerca del 50% de la población mundial vive en grandes urbes o ciudades: hay ya muchas ciudades con más de 10 millones de habitantes. El hacinamiento, la polución y falta de higiene favorecen especialmente la transmisión de infecciones respiratorias y gastrointestinales.

Además, los virus viven en un mundo sin fronteras. Los movimientos de población, las migraciones, los viajes aéreos facilitan la diseminación viral. Quizá uno de los casos mejor documentado ha sido el Síndrome Respiratorio Agudo y Severo o SARS, una enfermedad muy parecida a la gripe. El SARS está causado por un coronavirus que se transmite por el aire. Se describió por primera vez en febrero de 2003, en un profesor que se infectó en la provincia de Guandong en China. En concreto, el 21 de febrero de 2003este hombre estuvo en el hotel Metropole en Hong Kong, ahí infectó a un total de doce huéspedes del hotel, viajó a Vietnam donde transmitió el virus a otras 37 personas (Figura 1). Tres de los huéspedes del hotel infectados extendieron el virus por Hong Kong, el resto viajó a Irlanda, Canadá, Estado Unidos, Singapur y Alemania donde diseminaron la infección viral en pocos días. Se pudo seguir la pista de la infección por este virus y comprobar que en solo 6 semanas infectó a miles de personas en 30 países de todo el mundo. Es un ejemplo concreto y bien documentado de cómo una virus puede trasportarse por todo el planeta a través de los vuelos aéreos internacionales. Afortunadamente, la alerta y colaboración internacional funcionó en este caso: si el 21 de febrero comenzó esta nueva infección por un agente entonces desconocido, el 10 de abril ya se publicó qué tipo de virus lo producía (un nuevo virus del grupo de los coronavirus) y en solo dos meses, el 21 de abril, ya estaba disponible en las bases de datos la secuencia completa del genoma del virus (en comparación, el primer caso de SIDA se diagnosticó en 1981 y se tardaron dos años en aislar e identificar el virus VIH).

Pero, ¿de dónde surgió el coronavirus SARS? La secuencia del genoma ha demostrado que este virus no era una cepa que se había originado por una mutación de un virus humano ya conocido, sino que se trataba de un nuevo tipo de coronavirus hasta entonces desconocido. Este nuevo virus se encontró posteriormente en algunos animales silvestres, como las civetas, que se encuentran en los mercados y se consumen normalmente  en el sudeste asiático.

Y es que la mayoría de estas nuevas infecciones virales son zoonosis: virus que infectan animales que de forma accidental pasan al hombre. Lo hemos visto ya en el caso de la gripe en aves silvestres o del VIH y su origen en retrovirus de monos. El contacto estrecho entre la fauna silvestre y los seres humanos facilita en el que los virus puedan cruzar la barrera entre especies.

Otro coronavirus similar al SARS ha sido motivo de alerta en 2014. Según datos de la OMS, desde abril de 2012 cuando se notificó el primer caso, se han confirmado más de 800 casos de infección humana por el coronavirus del Síndrome Respiratorio del Oriente Medio (Middle East Respiratory Syndrome, MERS-CoV), de los cuales unos 300 han fallecido. De momento, esta proporción supone una mortalidad del 34%. Sin embargo, hay que tener en cuenta que no sabemos cuántas personas pueden estar infectadas por el virus y no manifestar síntomas: portadores asintomáticos. Para calcular la mortalidad del virus habría que realizar un estudio epidemiológico de la población, y detectar esos posibles casos de personas sanas pero con el virus. Por tanto, cabría esperar que el % de mortalidad sea inferior.

La mayoría de los casos, y donde está el origen, han ocurrido en países del Oriente Medio: Arabia Saudí, Jordania, Kuwait, Omán, Qatar, Emiratos Árabes y Yemen. Son países donde se ha confirmado la transmisión del camello a humanos y entre humanos. De esos países se ha extendido a África (Egipto y Túnez), Asia (Malasia y Filipinas), Europa (Francia, Alemania, Grecia, Italia y Reino Unido) y EE.UU. (ya se han descrito tres casos en este país). En estos otros países, la mayoría, son casos relacionados con viajes a Oriente Medio .

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Los coronavirus “normales” humanos producen los resfriados o catarros comunes. Sin embargo, MERS-CoV produce síntomas más graves: neumonía, dificultad respiratoria, tos, fiebre, diarrea, vómitos. El 80% de los casos más graves tenían otra enfermedad. No existe tratamiento específico, solo se tratan los síntomas y la dificultad respiratoria. Tampoco hay vacuna, aunque ya hay dos grupos, uno en EE.UU. y otro en China, que están trabajando en ello. Los análisis genéticos han demostrado que el MERS-CoV está estrechamente relacionado con coronavirus aislados de murciélagos y que, aunque es distinto del SARS, pertenecen ambos al mismos género de Beta-coronavirus. El MERS-CoV se ha aislado de los camellos, por lo que el origen de la infección es muy probable que sean estos animales. El reservorio o almacén natural de este virus son los camellos. El MERS-CoV se transmite  por contacto directo, probablemente a través de las pequeñas gotas de saliva que emitimos al respirar y hablar. La principal fuente de infección pueden ser los camellos. En muchos países de Oriente Medio es frecuente beber leche de camello, e ¡incluso su orina! Todavía no se ha demostrado que el MERS-CoV se segregue por la leche,  pero ya se ha aislado de las mucosas de los camellos. Sí que se ha demostrado que el virus se inactiva con la pasteurización, por lo que la práctica de pasteurizar la leche (y ¡la orina!) es muy recomendable.

Durante unos meses ha habido un repunte importante en el número de casos en Oriente Medio, lo que ha llamado la atención de la OMS. ¿Estamos ante una nueva pandemia viral? ¿Puede el MERS-CoV ser similar al SARS, que el 2003 se extendió en pocos meses por más de 30 países, hubo más de 8.500 afectados y cerca de 800 fallecimientos? El último informe de la OMS confirma que, de momento, no estamos ante una alerta mundial, ni son necesarias restricciones ni medidas especiales en los viajes internacionales.  El repunte de casos en estas últimas semanas es sobre todo por infecciones secundarias del personal sanitario: ¡más del 60% de estos casos están relacionados con infecciones en el entorno hospitalario! Se cree, por tanto, que puede ser un problema de control y buenas prácticas del personal sanitario, que no toma las precauciones básicas de protección al recibir a los pacientes. Además, se ha sugerido que este mayor número de casos podría ser estacional y estar relacionado también con el destete de los camellos en esta época del año, que genera un mayor tráfico y manipulación de los animales. No parece que tenga que ver con un cambio genético del propio virus.

Con los datos actuales, es muy probable que el MERS-CoV no sea un virus pandémico. La transmisión entre humanos, aunque es posible, no parece ser muy eficiente. No se están dando brotes a nivel familiar, si no sobre todo en entornos hospitalarios y en relación con las granjas de camellos. Pero sí es verdad que la globalización permite hoy en día que una persona infectada en Oriente Medio desayune en Yemen y cene en Nueva York. En los próximos meses seguro que se describen más casos en todo el mundo. Pero su extensión quizá sea debida más a nuestra capacidad de movernos por el planeta que a las características del propio virus. El MERS-CoV es un virus del que hay que ocuparse (más vigilancia epidemiológica, más investigación y más control sanitario y veterinario), … pero del que no hay que preocuparse, o por lo menos no hay que alarmar a la población.

Otro ejemplo de virus que viaja por el mundo es la viruela de los monos. La viruela humana es una enfermedad erradica del planeta, fue declarada oficialmente erradicada en 1980. El último caso de infección natural es de 1977. Sin embargo, en los últimos años ha habido algunos brotes de un virus similar, la viruela de los monos en Estados Unidos. Es una enfermedad rara endémica de algunos monos africanos. Los roedores son el reservorio o almacén natural del virus y el mono su huésped accidental. ¿Cómo ha podido llegar este virus al hombre y en Estados Unidos? La causa parece ser un grupo de roedores, ratas marsupiales, que fueron importadas desde Gambia (África) a Texas. Estos roedores estaban infectados por el virus de la viruela de los monos. En Texas se distribuyen entre las tiendas de animales y pasaron el virus a otras mascotas exóticas. El contacto estrecho con estas mascotas infectadas diseminó el virus entre varias personas. Vivimos en mundo globalizado, un mundo sin fronteras, donde también los virus pueden moverse con libertad.

 

Video 6.3

Medio ambiente y virus

Anexo: ¿Por qué los murciélagos son portadores de tantos virus?

Como hemos visto, el reservorio o almacén donde se esconde el virus Ébola en la naturaleza probablemente sean los murciélagos frugívoros, que se alimentan de fruta; los Cuevavirus, un tipo de filovirus, se han aislado de murciélagos; y lo mismo muchos tipos de nuevos virus de la gripe. Los murciélagos están repletos de virus.

Los murciélagos, cuyo nombre científico es quirópteros (Chiroptera), son un tipo de mamíferos cuyas extremidades superiores se desarrollaron como alas. No son roedores, son mamíferos voladores, los únicos mamíferos voladores. Quizás no sepas que existen más de 1.200 especies de murciélagos distintos y representan aproximadamente un 20% de todas las especies de mamíferos. Dentro de los mamíferos, son después de los roedores el grupo más numeroso. Están presentes en todos los continentes, excepto en la Antártida.

Los murciélagos juegan un papel ecológico muy importante y son beneficiosos para el hombre. Actúan como agentes de control biológico de plagas limitando la población de algunos insectos. Además, su papel es muy importante en la polinización de la plantas y en la dispersión de las semillas. Sin embargo, los murciélagos también son un reservorio natural para gran número de microbios patógenos y desgraciadamente juegan un papel esencial en la transmisión de muchas enfermedades infecciosas a los animales domésticos y al hombre. En muchas áreas del mundo, los murciégalos se emplean como alimento o como remedio medicinal.

Recientemente se ha estudiado el conjunto de los genomas de los virus (lo que se denomina viroma) de un murciélago gigante denominado Pteropus giganteus, el zorro volador de la India. Han encontrado 55 virus distintos, 50 de ellos nuevos, de siete familias de virus: Coronavirus, Paramyxovirus, Astrovirus, Bocavirus, Adenovirus, Herpesvirus y Polyomavirus. Se ha demostrado, por tanto, que los murciégalos son el huésped natural de muchos virus zoonóticos que causan infecciones algunas muy graves en humanos: desde los recientes casos de filovirus Ébola y Marburg, hasta el virus de la rabia y otros Lyssavirus, coronavirus que causan síndromes agudos respiratorios como el SARS o el MERS, y muchos tipos de Paramyxovirus como los virus Nipah y Hendra, o el mismo virus de la gripe.

A pesar de ser portadores de tanto virus, parece que los murciélagos son inmunes a su infección. ¿Por qué los murciélagos son portadores de virus? ¿por qué ellos mismos no se infectan y mueren por la acción de tanto virus? ¿qué tienen de especial? Algunos investigadores piensan que no tienen nada de especial, es cuestión de número, hay tantas especies de murciélagos distintas y tantos individuos que no es sorprendente de que tengan tantos virus. Algunas colonias de murciélagos pueden estar formadas por ¡millones de individuos!

Sin embargo, hay otros investigadores que sí piensan que los murciélagos tiene algo peculiar que les hace ser reservorio de tanto tipo distinto virus. Por ejemplo, se ha secuenciado el genoma de un par de especies de murciélagos y se ha encontrado que, a diferencia de otros mamíferos, los genes del sistema de detección y reparación de daños en el ADN está activo de forma constitutiva. Se especula que esto pueda estar relacionado con el tipo de vuelo de los murciélagos que consume mucha energía, requiere un metabolismo muy activo que genera mucho estrés que a su vez causa daño en el ADN de las células, que rápidamente es detectado y reparado. Esos sistemas suelen ser además la diana que utilizan muchos virus, por lo que tenerlos tan activos ha podido hacer a los murciélagos inmunes y capaces de ser portadores de virus sin sufrir ellos las consecuencias.

Otra hipótesis, sugiere que el vuelo de los murciélagos que genera un metabolismo tan activo puede producir también un aumento de temperatura similar a la fiebre. La temperatura corporal de los murciélagos durante en vuelo puede llegar a los 40ºC. En la mayoría de los mamíferos, la fiebre está relacionada con la estimulación y activación del sistema inmune y ayuda a combatir las infecciones. Aumentado su temperatura corporal, los murciélagos podrían ser capaces así de controlar sus virus.

Seguimos sin saber por qué, pero los murciélagos son una fuente de gran cantidad de virus peligrosos. La próxima vez que te encuentres con uno, casi mejor déjalo pasar. Y no solo los murciélagos, algunos autores estiman que en los mamíferos puede haber unos 320.000 virus distintos, la inmensa mayoría desconocidos. Todo un arsenal que muy probablemente se volverá contra nosotros, solo es cuestión de tiempo. ¿La solución?: ¡hay que invertir más en ciencia!

Documentación 6.3

Muchos brotes de enfermedades infecciosas emergentes tienen lugar después de una alteración del ecosistema. La acción del hombre sobre el medio ambiente también puede afectar a los virus. La deforestación o eliminación de árboles en la región del Amazonas ha hecho que miles de murciélagos comunes portadores del virus de la rabia se trasladen a otras zonas del Brasil, lo que ha originado nuevos brotes de esta enfermedad en zonas rurales. La destrucción de grandes zonas de bosques en Argentina ha facilitado el crecimiento de la población de roedores que portan el virus Junín, por lo que han aumentado los casos de fiebres hemorrágicas por este virus en Argentina.

También está documentado la aparición de brotes de enfermedades virales transmitidas por mosquitos después de la construcción de grandes presas. El estancamiento de agua proporciona las condiciones adecuadas para la reproducción de estos insectos, que sirven como vectores para la diseminación de los virus.  Por ejemplo, la construcción de la presa de Asuán en Egipto fue seguida de un brote de fiebre del valle del Rift con más de 1.500 casos, y el canal de Panamá se pudo terminar cuando se controlaron los casos de fiebre amarilla.

Otro factor que también afecta a la aparición de infecciones emergentes es el cambio climático. Ya hemos hablado de los arbovirus, de los virus transmitidos por mosquitos. Cada especie de mosquito requiere unas condiciones concretas de temperatura y humedad para desarrollar su ciclo vital. Se distribución geográfica depende por tanto de estas condiciones ambientales. Pequeños cambios en la temperatura y humedad pueden modificar la distribución global de estos insectos y por tanto alterar la extensión de los arbovirus. Un ejemplo es la expansión mundial del mosquito tigre (Aedes albopictus) que desde el año 2004 ha aparecido en países del sur de Europa (Italia, Francia, España, …) y que está relacionado con la aparición reciente de casos autóctonos de enfermedades tropicales como la fiebre de Chikungunya o el Dengue.

El calentamiento global también está generando cambios climáticos: desde lluvias intensas a aumento de periodos de sequias. Estos cambios pueden afectar también a la población de roedores. En años de lluvias intensas pueden haber más alimentos que favorezcan la reproducción de los roedores. Los roedores son portadores de virus y al aumentar su población aumenta también la posibilidad de que haya contacto humano con el virus. A finales de los años 90, debido a una época de intensas lluvias , la densidad de la población de ratones silvestres aumentó en algunas zonas de Estados Unidos. Estos ratones son portadores de Hantavirus que causan en humanos un síndrome pulmonar grave. En concreto,en verano del 2012 hubo un brote por Hantavirus en el parque nacional de Yosemite (EE.UU). Se infectaron ocho personas, tres de las cuales fallecieron.Estos virus producen un tipo de fiebres que pueden causar un síndrome respiratorio, o sea dificultad respiratoria. Se cree que ese año aumentó mucho la población de roedores silvestres. Las personas se pueden contagiar por estar en contacto con orina, excrementos o restos de roedores. Así se contagiaron los excursionistas del parque.

Una de las consecuencias por tanto del cambio climático es que los límites de distribución geográfica de muchos vectores que trasmiten virus se están desplazando hacia el norte en el hemisferio norte y hacia el sur en el hemisferio sur, también están alcanzando altitudes mayores a las observadas hasta ahora. No podemos descartar por tanto que en el futuro las enfermedades tropicales dejen de ser tan tropicales.

 

Vídeo 6.4

Los virus humanos tienen un origen animal

Documentación 6.4

Como estamos viendo la mayoría de los enfermedades infecciosas virales en humanos tienen su origen en virus de animales: se calcula que entre el 60-80% de la nuevas infecciones humanas tiene su origen en los animales. En la naturaleza hoy en día nos podemos encontrar virus en distintos estados de adaptación al ser humano: desde virus que solo se encuentran en animales hasta virus exclusivamente humanos, aunque tengan un origen animal. Podemos, por tanto, describir varias etapas desde que el patógeno animal evoluciona hasta transformarse en un patógeno exclusivamente humano . 

Por ejemplo, un virus que no está adaptado al ser humano podría ser el virus de la rabia. Es una de las enfermedades virales más antiguas y más temidas. Está extendida por todo el plantea, excepto Australia y la Antártida. Es una enfermedad muy infecciosa entre los mamíferos, particularmente en poblaciones silvestres de perros, coyotes, zorros, mapaches, zorrillos, mangostas y murciélagos. Es mucho menos frecuente en otros animales pero se ha aislado también en gatos, vacas, caballos, cerdos, ovejas, cabras, conejos, ratas, ardillas, monos, y un largo etcétera. La transmisión del virus de la rabia desde murciélagos que se alimentan de sangre (murciégalos hematófagos o vampiros) al ganado supone un enorme problema sanitario en buena parte de Latinoamérica. Los perros son el reservorio o almacén mundial del virus y son responsables del 95% de los casos de rabia humana. Alrededor del 75% de las personas infectadas por rabia padecen encefalitis en los primeros días. Sin embargo, el periodo de incubación puede ser desde sólo 4 días hasta 6 años, en algunos pocos casos. Lo normal es que la enfermedad dure unos pocos días, en un par de semanas se entra en coma y en un promedio de 18 días la muerte. En algunos casos los síntomas incluyen fobia a los líquidos, dificultad para tragar, agitación, ansiedad, alucinaciones, hiper-salivación, tendencia a morder, convulsiones, etc. Como ves, muy “zombi”. La vía de entrada del virus de la rabia en el organismo es a través de una herida o mordedura. El virus se replica en las células musculares, en algún momento pasa a las células nerviosas vía los receptores de acetilcolina y viaja por las neuronas hasta la médula espinal. Afortunadamente este “viaje” puede tardar varios días por lo que es posible un tratamiento post infección que consiste en suero antirrábico (inmunoglobulina humana contra la rabia) o vacunas (virus muertos inactivos) que bloquen al virus, impidan su diseminación al sistema nervioso central y detengan así enfermedad. Si no se consigue parar al virus y comienzan los síntomas,la mortalidad es prácticamente del 100%. La Organización Mundial de la Salud estima que cada año más de 15 millones de personas en todo el mundo reciben tratamiento post-exposición con la vacuna y mueren unas 60.000 personas por rabia, sobre todo en Asia y África. Solo se conocen ocho personas que habiendo comenzado los síntomas han sobrevivido a la rabia. Siete de ellas recibieron algún tipo de tratamiento antes o después de la infección y la mitad quedó con algún trastorno neurológico grave y permanente. Solo se conoce un caso, Jeanna Giese una joven de 15 años de Wisconsin (EE.UU.) que fue mordida por un murciélago, a la que no se le administró ni vacuna ni inmunosuero y que logró curarse. Ni el VIH, ni el Ébola, ni Marburg, ni gripe, ni viruela, …: rabia es el virus más mortífero. España se encontraba libre de rabia desde 1978, pero en junio de 2013 hubo un caso de un perro con rabia proveniente de Marruecos que mordió a cuatro jóvenes y un adulto, afortunadamente sin consecuencias. La rabia no se transite de persona a persona. La mejor forma de erradicar la rabia: la vacunación de los animales.

Un virus que está un poco más adaptado al ser humano es el virus Ébola que produce brotes esporádicos de fiebres hemorrágicas. Es un virus muy peligroso, produce hemorragias muy graves. Tiene una tasa de mortalidad muy alta pero una baja capacidad de trasmitirse, es un virus muy poco adaptado al ser humano por eso la probabilidad de que el Ébola se extienda por todo el planeta, se transforme en una pandemia y cause cientos de miles o millones de muertos, son mínimas. Parece que lo más probable es que el reservorio o almacén donde se esconde el virus en la selva son los murciélagos frugívoros, que se alimentan de fruta, como las especies Hypsignathus monstrosus, Epomops franqueti yMyonycteris torquata. En estos pequeños mamíferos el Ébola tiene su ciclo biológico natural (Figura 4). De ahí puede pasar a infectar animales salvajes, como chimpancés, gorilas, monos, antílopes, puercoespines y roedores. En primates no humanos el Ébola es también muy patógeno: se calcula que este virus ha acabado con cerca de un tercio de la población de gorilas salvajes. La extinción de los grandes simios no es solo culpa de los cazadores, también es culpa del Ébola. El contacto con todos estos animales infectados es la primera fuente de infección para el hombre. En África se consume carne de todos estos animales y en muchos ritos africanos se emplea sangre de animales. No tienes más que darte una vuelta por internet y ver las imágenes de los mercados de carne en África (te advierto que hace falta tener buen estómago para ver muchas de esas imágenes). El virus se introduce por tanto en la población humana por contacto con animales salvajes infectados. Por eso decimos que la infección por Ébola es también una zoonosis.

Los brotes de Ébola son muy localizados, normalmente entre familiares y personas del mismo grupo o tribu y personal sanitario. Y esto tiene su explicación. Muchos ritos funerarios africanos suponen despedidas familiares muy efusivas: el cadáver se vela en familia en la propia choza durante varios días antes de enterrarlo, y la familia y los allegados se despiden del difunto con besos, abrazos y caricias al cadáver. Si el fallecido estaba infectado por Ébola, ya te imaginas que el virus se transmite rápidamente entre toda la familia y la tribu. Cuando enferman van al hospital y los siguientes en la cadena de transmisión son el personal sanitario, que si no sospecha que hay un brote de Ébola, no toma las medidas de prevención y contención necesarias. Por eso, en África los brotes suelen afectar a familias y al personal sanitario. 

El virus Ébola se transmite de persona a persona a través del contacto directo con el cuerpo o fluidos corporales de una persona infectada (sangre, orina, sudor, semen, heces, vómitos o leche materna). Puede producirse contagio cuando las mucosas (los ojos, la nariz o la boca) o pequeñas heridas en la piel entran en contacto con entornos contaminados por fluidos de pacientes infectados por el virus, como prendas de vestir o ropa de cama sucias o agujas usadas. La piel es la primera barrera contra los virus, pero pequeñas heridas o abrasiones que podemos hacernos al rozarnos, arroscarnos o al afeitarnos son una puerta de entrada para los virus. Además, el virus Ébola no es un virus respiratorio, como el virus de la gripe, y no se transmite por el aire. Tampoco es un virus gastrointestinal, aunque cause diarreas, y no se trasmite ni por el agua ni por los alimentos en general (¡a no ser que te comas un murciélago o un mono infectado!) No hay evidencias de que el virus Ébola se trasmita por mosquitos u otro tipo de insectos.

No sabemos a ciencia cierta cuánto puede durar el virus viable en el ambiente, pero como ya hemos visto los virus no son células. Necesitan estar dentro de las células para multiplicarse y además dentro de células concretas no de cualquier célula. Por comparación con lo que sabemos de otros virus, es probable que este virus Ébola dure unas pocas horas en el ambiente, dependerá también de factores ambientales como la temperatura, la humedad, etc. Es muy probable por tanto que en el ambiente fuera de la célula el virus se inactive rápidamente. Donde sí puede permanecer más tiempo viable es en el cuerpo de personas fallecidas por la infección, por eso los cadáveres con Ébola son muy contagiosos y el contacto con los cadáveres es muy peligroso.

Por todas estas razones, la capacidad de transmisión del virus Ébola es muy baja comparada con otros virus. Por ejemplo, se calcula que una persona con Ébola puede transmitir el virus a una o dos personas. Si estás infectado puede ocurrir dos cosas, que te cures en tres o cuatro semanas y dejes de ser infeccioso, o que te mueras. Por eso, la transmisibilidad del Ébola es muy baja. Pero en otros virus, como los que se transmiten por el aire es diferente. Una persona con sarampión, uno de los virus más contagiosos que existe, es capaz de transmitir el virus a unas 12-18 personas, y una con viruela o paperas a entre 4 y 7 personas. En el caso del VIH, la media está entre 2 y 5 personas (una persona con el virus VIH puede pasar años sin saber que está infectado durante los cuales puede transmitir el virus a otras personas). Por eso, la probabilidad de que te contagies por Ébola si no has estado en contacto directo con un paciente infectado es casi nula. En una persona infectada, si no hay síntomas, la posibilidad de contagio es mínima. Durante los primeros días, la cantidad de virus en la persona infectada es muy pequeña y la posibilidad de contagiar a otros también es muy pequeña. Conforme avanza la enfermedad, aumenta la cantidad de virus y la probabilidad de transmitir la infección. Si no has estado en contacto con una persona infectada no puedes tener el Ébola. Además, con adecuadas medidas de protección las posibilidades de contagio se reducen significativamente. 

A diferencia del Ébola, otros virus que han evolucionado más en su adaptación al ser humano son el Dengue o la fiebre amarilla. Como hemos visto, el Dengue puede causar epidemias mucho más numerosas, al estar más adaptado a multiplicarse en humanos su trasmisión es mucho más frecuente, más fácil.

Por último, un ejemplo de virus de origen animal pero ya totalmente adaptado al ser humano es el VIH. Son virus que aunque tengan su origen en virus de animales, se han adaptado al ser humano, han dejado de infectar animales y son exclusivamente patógenos humanos. Como hemos visto, el origen del VIH son los retrovirus de primates no humanos, pero ahora es ya un virus que solo infecta a humanos.

Como vemos, distintos factores entre los que intervienen los mismos virus y el ambiente externo, condicionan la evolución de los virus desde su origen en animales hasta su adaptación al ser humano. Muchas de estas enfermedades son zoonosis, por tanto. El control de estas enfermedades en el ser humano se consigue controlando la infección en los animales. En este sentido, existen iniciativas internacionales muy interesantes, como Global Viral que mantienen laboratorios de virología en África central y en el sudeste asiático, que buscan nuevos virus en animales salvajes, con el objetivo de descubrir esos primeros estadios de la evolución viral, virus que todavía no se han adaptado al ser humano pero que son potencialmente peligrosos. Toman muestras de animales silvestres y mediante análisis de metagenómica (secuenciación y análisis de todos los genomas de la muestra) detectar nuevos virus que infectan esos animales y que potencialmente podrían pasar al ser humano. Se trata de entender cómo es este proceso de evolución hacia la emergencia de nuevos patógenos para prevenir o adelantarse a futuras infecciones virales, a futuras nuevas pandemias. En realidad solo conocemos la punta del iceberg del mundo de los virus, un mundo en el que todavía hay mucho por descubrir.

 

Lecturas recomendadas Módulo 6

– Nuevo coronavirus MERS: ¿alerta mundial?

http://microbioun.blogspot.com.es/2013/05/nuevo-coronavirus-mers-alerta-mundial.html

– Información del CDC sobre el coronavirus MERS (en inglés)

http://www.cdc.gov/CORONAVIRUS/MERS/INDEX.HTML

– ¿Hay que destruir las reservas del virus de la viruela?

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/medicina-y-biologia/43/posts/hay-que-destruir-las-reservas-del-virus-de-la-viruela-12140

– A más especies menos infecciones: conservar la biodiversidad limita la transmisión de patógenos

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/07/mas-especies-menos-infecciones.html

– Encuentran retrovirus y herpesvirus en el comercio ilegal de animales vivos o productos derivados

http://microbioun.blogspot.com.es/2012/01/encuentran-retrovirus-y-herpesvirus-en.html

– Ébola-Marbug, virus mortíferos: encuentran el primer Filovirus en España

http://microbioun.blogspot.com.es/2011/11/ebola-marburg-virus-mortiferos.html

– Emerging Infectious Diseases: Threats to Human Health and Global Stability. Morens DM, Fauci AS (2013) PLoS Pathog 9(7): e1003467. doi:10.1371/journal.ppat.1003467 [en inglés]

http://www.plospathogens.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.ppat.1003467

Anexo: A la búsqueda del maldito mosquito.

Como vemos las enfermedades transmitidas por mosquitos representan un riesgo real para Europa. En 2007 hubo un brote de Chikungunya en Italia, desde 2010 ha habido brotes de Dengue en Croacia, Francia y Madeira, y desde 2011 casos de malaria autóctona en Grecia e infecciones por el virus del Nilo occidental en algunos países limítrofes con Europa. El riesgo no es solo porque son muchos los viajeros que llegan a nuestro continente provenientes de zonas del planeta donde estas infecciones son endémicas, si no porque la zona mediterránea ya está colonizada por mosquitos vectores de estos virus.

Existen más de 15 enfermedades infecciosas transmitidas por mosquitos que potencialmente pueden llegar a Europa y hay más de 27 especies de mosquitos distintos que pueden transmitirlos. Doce de esos tipos de mosquitos ya están en Europa. Aunque la presencia de los mosquitos no quiere decir que la enfermedad esté presente, los mosquitos suponen un riesgo real de transmisión. La modificación de los ecosistemas, la creación y alteración de los humedales, el cambio climático, o pequeños cambios en la temperatura y humedad ambientales pueden modificar la distribución geográfica de estos insectos. Por eso, hay enfermedades tropicales que pueden dejar de ser tropicales. Es por estas razones que desde hace unos años se ha creado una red europea para la vigilancia de artrópodos (mosquitos, garrapatas, piojos, pulgas) que son vectores de enfermedades infecciosas. Consiste en colocar distintos tipos de trampas a lo largo de la geografía europea para monitorizar la población de mosquitos, conocer qué tipo de mosquito y si es portador de algún agente patógeno.

En España, por ejemplo, en 2014 comenzó un proyecto de colaboración ciudadana denominado “Atrapa el Tigre”, que consiste en una aplicación para dispositivos móviles y tabletas con los que los ciudadanos pueden informar de la posible presencia del mosquito tigre Aedes albopictus, para una posterior verificación de los entomólogos que colaboran en este proyecto. El mosquito tigre se vio por primera vez en Cataluña en 2004, y desde entonces se ha detectado en Valencia, Islas Baleares y Murcia, normalmente en zonas urbanas. Gracias a esta iniciativa, se ha detectado también en Andalucía en 2014. No sabemos que pasará en los próximos años, pero si el mosquito está presente hay más posibilidades de que el Chikungunya o el Dengue lleguen a España.