Posts etiquetados con ‘Hemaglutinina’

La gripe y sus virus (I)

Dado que la alerta sanitaria sobre la gripe aviar H7N9 desencadenada en China recientemente (ver post anterior) va a atraer la atención del público y los medios durante un tiempo, en este post vamos a intentar resumir lo que hay que saber sobre los virus de la gripe, para proporcionar a los lectores la información básica que permita “digerir” correctamente la presumible avalancha de noticias sobre el tema en los próximos meses.

Como el tema es algo extenso, lo dividiremos en dos partes. La primera, que es la que va a continuación, describe los tipos de virus de la gripe, su diversidad genética y antigénica, y su evolución. En la segunda parte se hablará de cómo seleccionan los virus de la gripe las especies animales a las que infectan, qué hacen para atravesar la “barrera de especies”, y cómo es que algunos virus de la gripe adquieren una mayor virulencia. Al final se incluye un glosario con una definición de términos técnicos empleados a lo largo de estas explicaciones, para los lectores que no estén familiarizados con la jerga. 

Tipos de virus de la gripe.

Los virus de la gripe, o influenza, que tanto da (1), pertenecen a la familia Orthomyxoviridae, que son un grupo de virus con envoltura lipídica y genoma dividido constituido por ocho segmentos de ARN monocatenario (ver Figura 1). Existen tres géneros dentro de esta familia, los influenzavirus A, B y C, siendo el “A” el más importante desde el punto de vista sanitario (2). Los influenzavirus A son los únicos responsables de la gripe aviar, además de ser los agentes causales de la gripe común en humanos, y de las gripes porcina y equina. El tipo B se considera restringido a humanos y el C se ha aislado en el hombre y en el cerdo. En este post nos ceñiremos al género más relevante, el de los influenzavirus de tipo A.

Figura 1. Izquierda: fotomicrografía electrónica de virus de la gripe. Derecha: esquema de uno de estos virus, donde se destacan las glicoproteínas de superficie, hemaglutinina (color morado) y neuraminidasa (color naranja) unidas a una membrana lipídica que rodea la partícula vírica en cuyo interior se alojan ocho segmentos de ARN que constituyen el genoma del virus Fuente: Virology blog: http://www.virology.ws/2009/09/22/the-a-b-and-c-of-influenza-virus/

Subtipos antigénicos.

Los virus de la gripe exhiben en su superficie dos tipos de glicoproteínas mayoritarias insertadas en su envoltura lipídica, conocidas como hemaglutinina (HA) y neuraminidasa (NA) (Figura 1) en las que residen tanto la unión a receptores celulares como los sitios principales de reconocimiento antigénico por parte del sistema inmunitario del hospedador. Los subtipos antigénicos de los virus influenza (o gripe) tipo A vienen determinados según la particular composición de HA y NA que exhiben en la superficie. Se conocen 16 subtipos diferentes de HA (H1-H16) y 9 de NA (N1-N9). Estas dos glicoproteínas víricas se pueden presentar en cualquier combinación, lo que da lugar a 144 combinaciones o subtipos antigénicos de virus influenza, distinguibles serológicamente. Cada subtipo tiene sólo una clase de antígeno HA y una clase de antígeno NA. Se denominan HxNy siendo x e y el subtipo de HA y NA, respectivamente, que poseen. Por ejemplo, H5N1 designa el virus influenza A que posee HA del subtipo H5 y NA del subtipo N1. Conviene recalcar que dentro de cada subtipo existe una considerable variabilidad genética, antigénica y fenotípica, como veremos a continuación.

Los “otros” segmentos de ARN de los virus gripales les confieren una extensa diversidad genética.

Como hemos dicho antes, el genoma de los virus influenza tipo A está dividido en ocho segmentos (moléculas) de ARN, cada uno de los cuales codifica una o dos proteínas distintas del virus. Así, tenemos que además de las glicoproteínas de superficie HA y NA que ya hemos mencionado, el virus posee otras 9 proteínas, conocidas como PB1, PB1-F2, PB2, PA, M1, M2, NS1, NS2 y NP, cada una de ellas necesaria para distintas funciones relacionadas con el ciclo biológico del virus (que no vamos a detallar), y codificadas en distintos segmentos del ARN vírico (Figura 2). Como estas proteínas también varían entre cepas del virus, resulta que al final la variabilidad genética de estos virus es enorme. Digamos que a los 144 posibles subtipos antigénicos mencionados en el apartado anterior habría que añadir la variabilidad aportada por cada una de las variantes genéticas conocidas de las 8 proteínas víricas. Para hacernos una idea, si quisiéramos tipificar completamente una cepa de virus de gripe, a la denominación “antigénica” “HxNy” habría que añadir la información correspondiente a la variante de cada proteína vírica: “HxNyPB1zPB1-F2aPB2bPAcM1dM2eNS1fNS2gNPh” donde x, y, z, a, b, c, d, e, f, g y h serían las variantes concretas de cada una de las proteínas presentes en la cepa, que aunque no sean tan variables como la HA y la NA, también varían. Realmente no existe una nomenclatura de este tipo, pero sí que se tipifican determinadas cepas por medio de la secuenciación completa de todos los ARN que componen su genoma. Ya veremos en el siguiente post para qué sirve todo esto.

 

Figura 2. Esquema de la composición de los virus de la gripe tipo A. Se detallan a la derecha las diferentes proteínas víricas codificadas en el genoma de estos virus. A la izquierda se representa esquemáticamente un virión (partícula vírica) mostrando la localización de aquellas proteínas que están presentes en el mismo (NOTA: algunas proteínas víricas solamente se expresan durante una determinada fase de la infección, en la célula infectada, y no se encuentran en la partícula vírica) (Fuente: Wikimedia Commons).

Evolución de los virus de gripe.

¿De dónde surge toda esa variabilidad? Pues de la mutación y la selección que ocurre a nivel de cada segmento de ARN. Los virus con genoma de ARN poseen una alta tasa de mutación porque las enzimas que copian su genoma (ARN-polimerasas) carecen de actividad correctora de errores en la copia, de modo que se van introduciendo al azar errores en la secuencia de nucleótidos de la hebra de ARN. Las hebras resultantes de estas copias no del todo exactas forman parte de la nueva generación de virus que emerge de la célula infectada, y están sujetos a un proceso de selección natural (3). El medio actúa de filtro permitiendo que sobrevivan solo aquellos virus adaptados funcionalmente a unas condiciones ambientales concretas que prevalecen en el medio al que se enfrentan. A ello hay que añadir una propiedad singular de los virus que poseen genoma segmentado, como los virus gripales: dos variantes diferentes del virus pueden intercambiar segmentos de su genoma al azar si se encuentran co-infectando al mismo indivíduo. Este fenómeno es conocido como “redistribución genética” (“genetic reassortment”) y ofrece a los virus con genoma segmentado (como los virus de la gripe) un mecanismo muy eficaz de “barajar genes”, generando combinaciones distintas que pueden igualmente probar su eficacia frente a la selección natural ejercida por el medio. Volveremos sobre esto en la segunda parte.

 

Corolario 

En esta primera parte hemos visto que los virus gripales comprenden una enorme variedad de formas víricas, y hemos analizado la base de esa variedad a nivel molecular. Si después de leer esto aún les quedan ganas de seguir, en la segunda parte exploraremos sus características funcionales y cómo se las apañan para mantener en la naturaleza semejante diversidad, y como van surgiendo formas que a veces son capaces de saltar la barrera de especie y generar variantes más patógenas, dando lugar ocasionalmente a las pandemias de gripe.

Notas.

(1) El nombre de ” influenza”  se empleó ya en 1358 en Florencia, atribuyendo a la “influencia” de los astros, o posiblemente del frío, su aparición. El nombre de “grippe” (empleado por Sauvage en 1742), proviene del término francés “grippan”, y éste del alemán, “greiffen”, que quieren decir “agarrar”. Estas denominaciones han dado origen a las españolas de “gripe” e “influenza”, hoy en día consideradas sinónimas. Actualmente es el término gripe el más empleado en el lenguaje común. En términos científicos, gripe e influenza son sinónimos, y si bien la palabra gripe es más utilizada en el ámbito médico, influenza lo es en el veterinario.

(2) La denominación “gripe A”, popularizada en los medios de comunicación a raíz de la última pandemia de gripe de 2009, no es muy precisa que digamos, pues engloba a todos los influenzavirus tipo “A”, sean humanos, aviares, porcinos o equinos.

(3) Cualquier ser vivo está sujeto a evolución en un proceso que implica selección natural a partir de poblaciones sujetas a variabilidad genética. En eso, los virus se comportan como cualquier ser vivo. Sin embargo, al carecer de actividad metabólica propia, formalmente no se les considera “seres vivos” como tales, aunque sin duda forman parte de la materia viva.

 

Glosario

Antígeno: sustancia, normalmente parte de un microorganismo (virus, bacteria, parásito), que es reconocida y atacada por el sistema inmunológico del hospedador.

ARN monocatenario: ácido ribonucleico constituido por una sola cadena de nucleótidos. Los virus pueden tener genomas  mono o bicatenarios, de ARN o ADN.

Genoma: Dotación genética completa de una especie.

Glicoproteínas: proteínas que llevan en su estructura unas sustancias conocidas como glicanos, químicamente polisacáridos o azúcares complejos.

Hospedador o huésped: Organismo susceptible de forma natural a la infección por un determinado tipo de virus, bacteria o parásito.

Lipídica: perteneciente o relativa a los lípidos, que son las grasas naturales presentes en todos los organismos vivos. Todas las células y algunos virus como los de la gripe están rodeados por una membrana consistente en una doble capa de lípidos, que es una estructura conocida como bicapa lipídica.

Mutación: cambio genético que puede originar variaciones medibles en el organismo que la sufre.

Patogenicidad: capacidad de producir enfermedad en el hospedador. A veces se emplea como sinónimo de virulencia.

Serológico: relativo a la serología, que es un conjunto de técnicas de laboratorio que hacen uso de los anticuerpos (proteínas defensivas que genera el sistema inmunitario como respuesta a la presencia de una sustancia ajena al organismo, como p. ej. un agente infeccioso) para detectar, identificar y/o tipificar “antígenos”, como pueden ser agentes infecciosos o partes de éstos.

Secuencias de nucleótidos: En el material genético de los virus, como en el de cualquier ser vivo, la información se dispone en largas secuencias de nucleótidos. Los nucleótidos son las unidades o “bloques” básicos que constituyen los ácidos nucléicos (ADN y ARN) que integran el material genético. Cada nucleótido consta de un tipo de base nitrogenada unido a un azúcar  y a un fosfato. Hay cuatro tipos de bases nitrogenadas, designadas abreviadamente como A, C, G y T (U en el ARN). Las hebras de ADN o ARN consisten en largas hileras de nucleótidos formando hebras de miles de ellas (en los virus más pequeños) o millones en los cromosomas celulares. El orden en que están colocados esos diferentes tipos de nucleótidos en las largas moléculas de ADN o ARN es lo que conocemos como “secuencia de  nucleótidos” y es la forma que tienen los organismos de almacenar la información genética.

Tasa de mutación: frecuencia con la que ocurren errores  (mutaciones) al replicarse (copiarse) el material genético de un determinado organismo.

Etiquetas: , , , , , , , ,
Categorias: Nuevos virus

Gripe aviar A H7N9, China, 2013

Vamos a un virus emergente nuevo por año: en 2011 fue el virus Schmallenberg, en 2012 el nuevo coronavirus, y en 2013 parece que le ha tocado ese papel a la nueva cepa H7N9 de virus de la influenza (gripe) aviar detectada en China hace unos pocos días. Bueno, eso no es exactamente así, como ya saben los perspicaces lectores. En posts anteriores ya vimos que la emergencia de nuevos virus es un proceso constante. De todos los nuevos virus que emergen, sin embargo, solo unos pocos llaman nuestra atención, en particular por su capacidad de dañar a nuestra salud y/o la de nuestros animales o plantas. Y de estos pocos, solo un pequeño y selecto grupo alcanzan la fama, es decir, llegan a las páginas de los medios de comunicación general. Son estos pocos los que causan alarma. Parece este el caso de la nueva gripe aviar H7N9 que ha causado infecciones letales en humanos en China estos últimos días.

Antecedentes

El 31 de marzo (hace solo 9 días) la agencia Reuters se hacía eco de una noticia de la agencia estatal china de noticias Xinhua que anunciaba que la infección por una nueva cepa de gripe aviar había causado la muerte a dos personas en Shanghai (enlace). Al parecer esas dos personas (dos varones de 27 y 87 años)  adquirieron la infección a finales de febrero y murieron a consecuencia de ella a principios de marzo. Esta noticia inmediatamente desencadenó la alarma, pues se trata de un subtipo de virus de la influenza aviar (H7N9) que nunca antes había sido descrito que infectara a humanos, lo cual significa que no hay vacuna frente a él y tampoco existe inmunidad previa relevante en la población que pudiera protegerla de forma natural. Estos hechos, que son ciertamente preocupantes,  por si solos no hubieran desencadenado tanta alarma sin contar con el precedente de la influenza aviar H5N1. Como saben nuestros lectores, el punto álgido de esta epidemia -y de la alarma correspondiente desencadenada en los medios- tuvo lugar en 2006, cuando no era infrecuente escuchar a “expertos” decir que el riesgo de pandemia era inminente, y que en tal caso la pandemia de gripe de 1918, que causó entre 20 y 40 millones de víctimas, se quedaría corta. Afortunadamente, no ha ocurrido tal cosa, y con el tiempo se ha visto que ese riesgo era muy bajo. Lo que ha ocurrido es que el virus se ha extendido geográficamente por 15 países, causando en ellos importantes pérdidas en el sector avícola, y una zoonosis grave que se transmite de las aves de corral al hombre -pero no entre humanos- y que desde que fuera detectada en 1997 hasta hoy ha producido 622 casos de enfermedad en humanos, de los que 371 han sido mortales. A cambio, y gracias a los sistemas de alerta temprana implementados, poco después, en 2009 se pudo detectar y seguir en tiempo real una pandemia de gripe A H1N1 inesperada (como inesperados suelen ser todos los episodios de emergencia de virus) y aunque se empleó contra ella todo un arsenal de antivirales y vacunas que en alguna medida pudieron paliar algo su impacto, no se pudo evitar. El balance final de esta nueva gripe pandémica entre abril de 2009 y agosto de 2010 fue de unos 20.000 casos mortales confirmados en laboratorio (según la Organización Mundial de la Salud, OMS), aunque estimas indirectas sugieren que el número de víctimas mortales de esta pandemia pudo ser diez veces superior a esa cifra [1]. La OMS calcula que anualmente mueren en el mundo entre 200.000 y 500.000 personas a causa de la gripe estacional (enlace), de modo que la pandemia de nueva gripe A H1N1 de 2009 no fue especialmente grave. 

Para terminar de poner en antecedentes a los lectores hay que mencionar que, si bien el subtipo particular H7N9 no ha sido descrito hasta ahora en humanos, hay toda una amplia casuística de virus de gripe (o influenza) aviar del subtipo H7 (“Nx”) que han producido casos en humanos, algunos de ellos graves e incluso mortales. Recordemos, por ejemplo, el caso ocurrido en Holanda en 2003 en el que a raíz de un brote virulento de gripe aviar H7N7 en aves de corral, 86 personas que trabajaban en contacto con esas aves o en su entorno fueron contagiadas. La mayoría presentó conjuntivitis o síntomas similares a la gripe, pero uno de ellos desarrolló una neumonía grave y murió a causa de la infección [2]. De los 16 tipos de hemaglutininas conocidos, que caracterizan a los 16 subtipos “H” (H1-H16), hay dos, H5 y H7, que son especialmente sensibles a sufrir mutaciones que pueden dotar de elevada virulencia a los virus gripales que las poseen. Por ello, los virus gripales aviares cuyas hemaglutininas son de los tipos H5 o H7 son vigilados con especial intensidad. Esta especial capacidad de adquirir virulencia de estos dos subtipos se observa tanto para las aves como para los mamíferos, entre ellos los humanos. Por ello no sorprende demasiado encontrar el subtipo H7 en esta nueva cepa de gripe aviar patógena para humanos detectada en China hace unos pocos días

Situación actual

La situación actual (9 de abril) respecto a la gripe aviar H7N9, según fuentes oficiales chinas, es de 24 personas infectadas confirmadas en laboratorio. No se han hallado vinculaciones epidemiológicas entre ellos. Por provincias, 11 casos ocurrieron en Shanghai, 8 en Jiangsu, 2 en Anhui, y 3 en Zhenjiang. Todas estas provincias están muy próximas entre sí, en la costa oriental, la zona más densamente poblada del país. De los 24 casos, 7 murieron (5 en Shanghai y 2 en Zhenjiang) a causa de enfermedad respiratoria grave debida a la infección. Las investigaciones efectuadas por el momento en los contactos próximos a los casos confirmados  (se han estudiado ya más de 500 contactos) han dado resultados negativos, lo que sugiere que el virus no parece transmitirse eficazmente entre humanos. Hay resultados preliminares que indican que esta cepa vírica es sensible a antivirales como oseltamivir y zanamavir. La OMS de momento no considera recomendar medidas especiales de vigilancia fronteriza ni restricciones al comercio o viajes a las zonas afectadas. Se cree que la fuente de contagio son las aves, en particular aves de corral destinadas a la alimentación. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con la cepa H5N1 altamente patógena, que produce elevada mortalidad en aves, esta nueva cepa H7N9 no parece ser tan patógena en aves, por lo que está siendo difícil seguirle la pista (FAO). Si se ha detectado el virus en algunas aves. Muestras de palomas recogidas en un mercado de Shanghai resultaron positivas a la prueba de detección del virus. China ha declarado la infección por virus influenza H7N9 “de baja patogenicidad” (*) en granjas de palomas y otras aves (en China la avicultura abarca un rango de especies más amplio que en los países occidentales) a la Organización Internacional de la Sanidad Animal (OIE) y ha decidido sacrificar las aves de esas granjas infectadas como medida preventiva. Entre otras medidas, las autoridades chinas también han decretado el cierre temporal de mercados de venta de aves vivas en Shanghai y otras ciudades, y la restricción de movimientos comerciales de aves procedentes de ls provincias afectadas.

El virus ha sido completamente secuenciado y las secuencias han sido puestas inmediatamente a disposición de la comunidad científica. El análisis de éstas indica que esta cepa pudo emerger como resultado de una reasociación de segmentos genéticos (los virus de la influenza, o gripe, tienen un genoma de ARN dividido en 8 segmentos) procedentes de virus A H7N9 y A H9N2 (ECDC). Especialistas destacados como Richard Webby, tras un examen preliminar de las secuencias, han declarado que el virus posee ciertas mutaciones que caracterizan a cepas con alguna adaptación a infectar mamíferos (enlace).

En el CDC de Atlanta (EE.UU.) han comenzado a fabricar una posible vacuna (lo que se conoce como un “candidato vacunal”) a partir de las secuencias genéticas del virus (aún no se dispone de ninguna cepa aislada) mediante reconstrucción sintética de genes y genética inversa.

En resumen, se ha detectado la existencia de un virus de gripe aviar del subtipo H7N9 circulando en China y que produce una enfermedad respiratoria grave en humanos. Por el momento hay muy pocos casos y al parecer no se transmite bien entre humanos, por lo que el riesgo de que origine una pandemia es muy bajo, como ha reconocido la propia OMS. No obstante habrá que seguir la evolución de este virus para poder anticiparse ante cualquier posible riesgo.

 

Referencias

[1] Dawood, F.S. et al (2012) Estimated mortality associated with the first 12 months of 2009 pandemic influenza A H1N1 virus circulation: a modelling study. Lancet Inf Dis 12:687-695.

[2] Fouchier, R. A. M. et al (2004) Avian influenza A virus (H7N7) associated with human conjuntivitis and a fatal case of acute respiratory distress syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 February 3; 101(5): 1356–1361.

 

(*) En sanidad animal el concepto “baja patogenicidad” para las cepas de virus de gripe aviar está muy regulado, y es solo aplicable a aves, no a humanos. Las cepas con hemaglutininas de los tipos H5 ó H7 pueden ser de baja o de alta patogenicidad en función de los resultados observados en 2 tipos de pruebas: 1) su efecto en pollitos de 6 semanas, 2) la aparición de ciertas mutaciones detectables en la secuencia de la hemaglutinina, que correlacionan perfectamente con la patogenicidad en pollitos.

Etiquetas: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Categorias: Nuevos virus