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Zika, ébola: ¿de dónde surgen las nuevas amenazas virales?

Enrique J. de la RosaEster LázaroPor Ester Lázaro y Enrique J. de la Rosa (CSIC)*

Hoy el zika, ayer el ébola… ¿Cuál tocará mañana? La sorpresa y cierta alarma que nos causan las infecciones virales emergentes tienen su explicación en la biología de los virus, sin necesidad de acudir a ningún tipo de conspiración.

Los virus son entidades biológicas de una gran simplicidad. Están compuestos por una o varias moléculas de ADN o ARN, que contienen la información genética, y una o dos estructuras que lo envuelven y protegen: la cápsida de proteínas y la envuelta de lípidos y proteínas. Fuera de una célula los virus son entidades inertes y relativamente resistentes a las condiciones ambientales. Cuando infectan una célula dentro de un organismo comienza a ejecutarse un programa cuyo objetivo es que el metabolismo celular se ponga al servicio del virus, se produzca una progenie viral y se extienda la infección a las células vecinas. Este proceso entre virus y células infectadas es el que da lugar, por diferentes vías, a la enfermedad y sus complicaciones que, en casos extremos, producen la muerte del organismo infectado. Algunas de dichas enfermedades, como la gripe, se conocen desde muy antiguo. De otras, sin embargo, no hemos tenido noticia hasta tiempos más recientes. Entre estas últimas tenemos el sida causado por el VIH, las fiebres hemorrágicas provocadas por el virus ébola, o los síndromes causados por el SARS (siglas en inglés de Síndrome Respiratorio Agudo y Grave)  y el MERS (siglas en inglés de Síndrome Respiratorio de Oriente Próximo).

Célula del ébola

Imagen del virus del ébola ampliado 108.000 veces / Desi_siempreL / Wikimedia Commons.

La selección natural favorece a aquellos virus que no matan a su hospedador. En los casos mencionados de infecciones virales emergentes nos encontramos ante virus que estaban adaptados a hospedadores animales, los llamados reservorios virales. En sus reservorios los virus causan una enfermedad muy leve o asintomática. Pero cuando consiguen propagarse en una nueva especie, como la humana, la enfermedad casi siempre presenta síntomas mucho más graves, incluso mortales. Dicho sea de paso, esto también habría sido posible en el caso de la gripe aviar (gripe A), aunque afortunadamente no ocurrió.

Este comportamiento natural de los virus se ha agravado y extendido porque algunos de ellos, antes localizados en regiones muy concretas de nuestro planeta, se han expandido a otras áreas que estaban libres de ellos. Los cambios ambientales y sociales, el calentamiento global y los movimientos masivos de personas han facilitado el contacto entre las distintas especies implicadas en los ciclos de mantenimiento virales. El ejemplo más reciente es el virus zika, que se identificó por primera vez en Uganda en 1947. Aunque ha ocasionado otros brotes, no ha sido hasta ahora cuando ha comenzado a extenderse ampliamente por América, causando una gran alarma por las posibles consecuencias de la enfermedad y por la falta, como en una alta proporción de las enfermedades virales, de tratamientos.

/Eneas de Troya. Wikimedia Commons

/ Eneas de Troya. Wikimedia Commons.

¿Por qué, siendo los virus entidades mucho más simples que otras causantes de enfermedades, es tan difícil encontrar tratamientos efectivos? De nuevo la respuesta, aunque no es simple, está en su biología. Entre los factores responsables de que un virus consiga establecer una cadena de transmisión estable en una nueva población, uno de los más importantes es la gran rapidez con la que puede generar mutantes con nuevas capacidades, entre ellas la interacción con los receptores de nuevas células o la mejora de los mecanismos de transmisión entre individuos. Esto les provee de un fuerte potencial de evolución que permite a los virus adaptarse en tiempo récord a casi cualquier cambio ambiental, incluyendo la infección de nuevos hospedadores, o las estrategias diseñadas para luchar contra ellos.

 

*Ester Lázaro es investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de evolución experimental con virus y microorganismos. Este texto se ha inspirado en una charla impartida por la científica en ‘Ciencia con chocolate’, actividad de divulgación coordinada por Enrique J. de la Rosa, coautor de este artículo e investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas.

¿Existen personas resistentes al VIH?

Por Beatriz Pacheco (CSIC)*B. Pacheco

Como comentábamos en el post anterior, los virus de la inmunodeficiencia humana (VIH-1 y VIH-2) provienen de la transmisión a los humanos de unos virus muy parecidos: los virus de la inmunodeficiencia de simios (SIVs), que infectan determinadas especies de monos africanos. En su huésped natural los SIVs no suelen causar enfermedad. Sin embargo, cuando uno de estos virus salta de una especie a otra sí puede hacerlo. Esto es lo que ocurrió, por ejemplo, con el virus que infecta macacos (SIVmac) y el VIH que infecta humanos. ¿Por qué en su huésped natural los SIVs no causan inmunodeficiencia y en los humanos el VIH sí causa enfermedad? Para responder esta pregunta, los científicos tratamos de entender la patogénesis del virus y los mecanismos de transmisión entre especies.

Diversos estudios han confirmado una coevolución entre los virus y sus huéspedes naturales. Cuando un virus salta a una nueva especie y consigue establecerse y transmitirse produciendo alguna enfermedad grave, la selección natural tenderá a seleccionar los individuos más resistentes a este virus. Por su parte, el virus tenderá a evolucionar para escapar del sistema inmune del huésped. En esta batalla por la supervivencia existen varios escenarios posibles. Podría ocurrir que el virus llegase a eliminar a la nueva especie (esto es lo menos probable). Otra posibilidad es que la nueva especie evolucione hasta hacerse completamente resistente al virus y lo elimine. Sin embargo, lo más probable es que el virus y el huésped coevolucionen y, tras muchos años de coexistencia, se llegue a una situación de tablas en la cual ambos coexistan sin causarse mucho daño mutuo. El patógeno se habrá adaptado para evadir parcialmente el sistema inmune del huésped (y establecer una infección), pero a cambio habrá perdido patogenicidad (no causará una enfermedad grave). Para el virus (patógeno) esta situación puede ser más beneficiosa que matar a su huésped o causarle una enfermedad grave, pues esto podría llevar a la eliminación del mismo y a la selección de individuos más resistentes.

Virus VIH. / Kanijoman. Flickr

Virus VIH. / Comunicación CSIC

Durante al menos 100.000 años los SIVs que infectan de forma endémica determinadas especies de monos africanos han estado conviviendo con sus huéspedes naturales. La selección natural ha llevado a esa situación de equilibrio en la que el SIV puede infectar estos primates sin causarles inmunodeficiencia. Sin embargo, nosotros sólo llevamos conviviendo con el VIH aproximadamente un siglo, que a nivel evolutivo no es mucho tiempo. Si dejásemos al virus del SIDA evolucionar por su cuenta durante muchos años, probablemente llegaría un momento en que, como ocurre en otros primates, la infección por HIV en humanos sería asintomática o casi asintomática, convirtiéndose en una infección crónica (como la causada por el virus del herpes simple). Por un lado, la selección natural en humanos favorecería a aquellos individuos con mayor resistencia al virus. Por otro lado, los virus con patogenicidad atenuada podrían verse beneficiados frente a otros más patógenos, ya que al no matar a su huésped tendrían más oportunidades de transmitirse a uno nuevo. Sin embargo, nosotros no vamos a esperar a que esa adaptación tenga lugar.

La pregunta es: ¿existen personas completamente resistentes al VIH? Probablemente no. Pero sí sabemos que hay individuos más resistentes a la infección por VIH, que tienen menos probabilidades de infectarse con el virus en caso de exposición al mismo, o que si se llegan a infectar no desarrollan síntomas de SIDA en ausencia de tratamiento. Numerosos estudios han investigado los mecanismos responsables de esta resistencia parcial al VIH y en algunos casos se han descubierto los factores implicados.

Para entrar en la célula, el VIH necesita utilizar un receptor llamado CD4 y un correceptor, que puede ser CCR5 o CXCR4. Hay personas que tienen una mutación (Δ32) en las dos copias del gen que codifica la proteína CCR5; esa mutación produce un CCR5 con una deleción en uno de sus extremos (es decir, a la proteína le falta un trozo). Como el VIH no es capaz de utilizar ese CCR5 más corto, los individuos con esta mutación son resistentes a las cepas de virus que necesitan esa proteína para entrar en las células y replicarse, que son la mayor parte de los virus circulantes. También hay personas infectadas por el VIH pero que en ausencia de tratamiento son capaces de mantener la carga viral a niveles muy bajos o incluso indetectables, y que no desarrollan SIDA. Pero desafortunadamente representan un porcentaje muy bajo de la población infectada. Los motivos de esta mayor resistencia intrínseca al virus parecen ser heterogéneos. A veces simplemente estos individuos se han infectado por cepas menos virulentas (virus que tienen alguna mutación que hace que sean menos patogénicos). Otras veces se debe a factores intrínsecos del sistema inmune innato de estos individuos. Y en algunos casos aún se desconocen los motivos.

Tití común (Callithrix jacchus). Laszlo Ilyes/Flickr

Tití común (Callithrix jacchus) / Laszlo Ilyes. Flickr

Estudiar los factores responsables de la resistencia natural frente al SIV en ciertos primates, así como la capacidad de algunas personas de controlar la infección por VIH, podría abrir el camino al desarrollo de nuevas terapias que permitan eliminar el virus en pacientes infectados o evitar nuevas infecciones.

Hasta la fecha no se ha identificado ningún virus similar al VIH o SIV que infecte de modo natural a monos de Latinoamérica, que parecen resistentes a ellos. Uno de ellos es el tití común. En la actualidad estamos estudiando a qué se debe su resistencia natural a la infección por VIH-1. Hemos visto que en sus linfocitos (las células diana del VIH) existen múltiples bloqueos a la replicación del virus. Nuestro proyecto ‘Innate intracellular blocks to HIV-1 in New World monkeys’ se centra en identificar y caracterizar los factores (proteínas celulares) responsables de estos bloqueos.

 

* Beatriz Pacheco trabaja como investigadora en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” gracias a un contrato JAE-Doc cofinanciado por el Fondo Social Europeo. Su proyecto de investigación está financiado por el 7º Programa Marco de la UE a través de un Marie-Curie Creer Integration Grant (grant agreement number 332623).

¿Cuál es el origen del virus del SIDA?

B. PachecoPor Beatriz Pacheco (CSIC)*

¿Cómo y cuándo surgió el virus del SIDA en humanos? Existen múltiples teorías acerca de su origen. Algunas llegan a afirmar que el VIH no existe y que el SIDA se debe a un déficit de vitaminas; otras se apuntan a tesis conspirativas y sostienen que el virus fue generado en un laboratorio por científicos estadounidenses, y las hay que incluso defienden que la epidemia se debe a un “castigo divino”. Obviamente, estas explicaciones carecen de fundamento científico. Sin embargo, la ciencia sí ha podido demostrar que el VIH procede de la transmisión a los humanos de unos virus similares que infectan con una alta prevalencia ciertas especies de monos africanos.

Pero ¿cuándo surgió el VIH? Aunque los primeros casos de SIDA se describieron en EEUU en 1981, diversos estudios filogenéticos han situado las primeras infecciones causantes de la pandemia actual en torno a 1920 en Kinsasa, capital de la República Democrática del Congo. La expansión demográfica de principios del siglo XX, junto con el desarrollo industrial y el aumento del comercio sexual, habrían favorecido la transmisión y diversificación del virus, con su consecuente adaptación al nuevo huésped humano.

Virus del SIDA (color verde) ensamblándose a un linfocito. / Centers for Disease Control.

Virus del SIDA (color verde) ensamblándose a un linfocito. / Centers for Disease Control.

Conviene recordar que los virus causantes del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) se denominan virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 y tipo 2 (VIH-1 y VIH-2, respectivamente), y que ambos presentan una alta variabilidad genética. Los primeros (VIH-1) se clasifican en 4 grupos: M, N, O y P. Los de tipo 2 (VIH-2) se dividen en 8 grupos de los cuales sólo dos tienen relevancia epidémica. La gran mayoría de las infecciones por VIH a nivel mundial se deben a virus VIH-1 del grupo M, mientras que las infecciones por VIH-2 suponen un pequeño porcentaje, concentrándose en países de África occidental como Guinea-Bissau, Gambia, Senegal, Cabo Verde, Costa de Marfil, Mali, Mauritania, Sierra Leona o Nigeria.

Cuando en los años 80 del pasado siglo se identificó y secuenció por primera vez el VIH-1, se vio que tenía cierta similitud con el virus Visna que infecta a ovejas. Esto dio pie a teorías conspirativas que afirmaban que el VIH-1 había sido generado en un laboratorio del ejército de los EEUU, supuestamente para eliminar a la raza negra y a los homosexuales. En 1986 se aisló un segundo tipo de virus en humanos que también causaba SIDA, el VIH-2, genéticamente muy parecido al VIH-1. Poco después se comprobó que el VIH-2 tenía una similitud incluso mayor con un virus que causaba síntomas similares al SIDA en algunos macacos cautivos. Posteriormente se aislaron virus parecidos en otros primates africanos como chimpancés, gorilas, monos verdes o mangabeys, que colectivamente se denominaron virus de la inmunodeficiencia de simios (SIV, por sus siglas en inglés). Para diferenciarlos entre sí, a estos virus de simio se les añade un sufijo distintivo de la especie en la cual se han aislado. Hoy en día la ciencia ha demostrado que el origen del HIV está en estos virus de simios, los SIVs.

Chimpancé

Según los estudios, el virus SIV que infecta a los chimpancés es el origen del tipo de VIH responsable del 95% de las infecciones en humanos. / Alain Houle (Harvard University) – BMC Ecology image competition.

Estudios científicos apuntan a que los virus VIH-1 de grupo M, responsables de más del 95% de las infecciones por VIH, y los de grupo N provienen de la transmisión a humanos del SIV que infecta chimpancés (SIVcpz). Mientras, los grupos P y O del VIH-1 provendrían de la transmisión de virus que infectan gorilas (SIVgor). El VIH-2, por su parte, tiene su origen en los virus que infectan mangabeys grises (SIVsmm) que habitan en África occidental. Cada uno de los 8 grupos de VIH-2 se habría originado a partir de 8 eventos independientes de transmisión de estos monos a los humanos.

La infección por VIH tiene por tanto su origen en una zoonosis, esto es, la transmisión de una infección de una especie a otra. Sin embargo, la transmisión de un virus (u otro patógeno) entre especies no es algo sencillo. Estadísticamente las zoonosis no son frecuentes. Existen diversas barreras de especie que normalmente impiden que esto ocurra. Estas barreras pueden ser factores que el virus necesita en algún momento de su ciclo para replicarse en las células del individuo infectado y que, al ser diferentes entre especies, impiden al virus su utilización. En otros casos existen factores que actúan de manera dominante impidiendo la replicación del virus en determinadas especies. Cuanto más próximas filogenéticamente estén las dos especies, más fácil será que el virus consiga su propósito e infecte a la segunda especie. En el caso del SIDA este salto fue posible debido a la proximidad genética entre los chimpancés y los humanos y la capacidad intrínseca del virus de mutar. Después los factores socioeconómicos y demográficos mencionados habrían favorecido su propagación.

 

* Beatriz Pacheco trabaja como investigadora en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” gracias a un contrato JAE-Doc cofinanciado por el Fondo Social Europeo. Su proyecto de investigación está financiado por el 7º Programa Marco de la UE a través de un Marie-Curie Creer Integration Grant (grant agreement number 332623).