Download Variación genética y antigénica de los virus de influenza A

UN MUNDO,
UNA SALUD
EL CASO DE LA INFLUENZA
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
Enrique Agüera Ibañez
Rector
Jose Ramón Eguivar Cuenca
Secretaria General
Jaime Vázquez López
Vicerrectoría de Docencia
Marco Antonio E. Aguilar Ballesteros
Director de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Carlos Contreras Cruz
Director de Fomento Editorial
Un mundo, una salud. El caso de la influenza
Rosa del Carmen Xicohténcatl Palacios, Nora Fernández Jaramillo, Juan Montaño Hirose
Diseño de portada: Marco Albores Fernández
Primera edición, octubre de 2009
Foto1
Anade Silvestre. Cortesía Sofía González Guzmán
Foto 2
Porcino en producción intensiva
Foto 3
Personas durante la contingencia de abril de 2009. Fotos cortesía de Sofía González
Guzmán
Dirección de Fomento Editorial
2 Norte 1404
Tel (222) 2 53 14 87
Puebla, Puebla
Impreso y hecho en México
Printed and made in México
Rosa del Carmen Xicohténcatl Palacios
Nació en la ciudad de Puebla el 6 de junio de 1956. De
1973 a 1977 fue alumna de la Facultad de Medicina
Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Nacional
Autónoma de México. Obtuvo el grado de maestra en
salud pública por la Universidad Popular Autónoma
del Estado de Puebla en 2001. En 2008 obtuvo el
grado de doctora en ciencias aplicadas al aprovechamiento de los recursos naturales en el Centro de
Estudios Justo Sierra (Surutato, municipio de Badiraguato, Sinaloa). Desde 1978 labora en la Facultad de
Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Benemérita
Universidad Autónoma de Puebla.
Nora Fernández Jaramillo
Originaria de la Ciudad de Puebla. De 1974 a 1978
fue alumna de la Universidad Patricio Lumumba en
Moscú, URSS, en donde obtuvo el grado de ingeniero
agrónomo. En 1997 obtuvo el grado de maestra en
Ciencias en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. En 2008 obtuvo el grado de doctora en
ciencias aplicadas al aprovechamiento de los recursos
naturales en el Centro de Estudios Justo Sierra
(Surutato, municipio de Badiraguato, Sinaloa). Desde
1980 labora en la Facultad de Medicina Veterinaria y
Zootecnia de la Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla.
Juan Montaño Hirose
Estudió medicina veterinaria y zootecnia en la Universidad Nacional Autónoma de México. Obtuvo el grado
de maestro en ciencias (bioquímica) por la Universidad
Federal de Paraná (Brasil) y el de doctor en ciencias
por la Universidad de París (inmunología); la tesis la
realizó en el Instituto Pasteur de París sobre la rabia
transmitida por murciélagos, obtuvo mención honorífica. Ha trabajado en distintas instituciones mexicanas
como investigador, docente y administrador.
[7]
Variación genética y antigénica de los virus de influenza A
Ma Isabel Salazar1*
Orestes López Ortega 1
Elizabeth González Durán2
Gloria León Ávila 1
María Eugenia Castro Mussot 1
1
L
os tres tipos de influenzavirus: A, B y
C se definen con base en la ausencia de
reactividad cruzada para sus proteínas
NP y M1. Adicionalmente, estos tipos
virales exhiben diferentes características en sus
genomas y partículas virales. Para los virus de
influenza A, los principales virus pandémicos, se
han encontrado además 16 subtipos de HA (H1H16) y 9 subtipos de NA (N1-N9).
La gran variabilidad genética y antigénica que exhiben los influenzavirus A se debe a la conformación
particular de su genoma, a su alta tasa de mutación
y a la reasociación frecuente de sus segmentos genómicos. Se generan así múltiples cambios a nivel de
*maisabelsalazar@gmail.com
Escuela Nacional de Ciencias BiológicasInstituto Politécnico Nacional (ENCP-IPN)
2
Instituto Nacional de Diagnóstico y
Referencia Epidemiológica (INDRE)
su secuencia genómica que se reflejan rápidamente
en las proteínas reconocidas por el sistema inmune
del individuo infectado. La genética particular de
los virus de influenza A, les confiere un importante
potencial pandémico. Los mecanismos de variación
genética conducen a que la respuesta inmunológica
de memoria pueda tener poco o ningún efecto cuando una nueva variante infecta.
Genoma viral
Los virus de influenza tipo A contiene ocho
segmentos génicos de RNA de cadena negativa
de diversos tamaños que varían de 890 a 2350
nucleótidos (Cuadro 4.1). Los tres segmentos de
Cuadro 4.1. Características generales de los segmentos genéticos del virus de influenza A
(Strauss & Strauss, 2005).
Segmento
Proteína
PM (kDa)
Moléculas
por virión
Funciones identificadas
1
PB2
85.7
30-60
RpdR: unión del cap
2
PB1
86.5
30-60
RpdR: actividad de alargamiento
3
PA
84
30-60
RpdR: actividad proteolítica
4
HA
70
~500
Hemaglutinina, reconocimiento del receptor
5
NP
56
~1000
Nucleoproteína: unión al RNA; parte del complejo
transcriptasa; transporte nuclear/citoplasmático del
RNA viral.
6
NA
50
~100
Neuraminidasa, liberación de la partícula viral
7
M1
28
~3000
Proteína de matriz, componente principal del virión.
M2
11
20-60
Proteína integral de membrana, canal iónico.
NS1
(NS1A)
27
0
Proteína no estructural: corte/empalme y traducción. Proteína anti-interferón.
NEP
(NS2)
14
130-200*
Proteína de localización nuclear y citoplasmática
de función desconocida.* Aunque se le considero
inicialmente no estructural, se ha reportado que está
asociada a la M1en la partícula viral.
8
[ 41 ]
mayor tamaño (PA, PB1 y PB2) codifican para
las subunidades que conforman las RpdRs. Los
segmentos de tamaño intermedio codifican para la
hemaglutinina (HA), la neuraminidasa (NA) y la
nucleoproteína (NP). Las proteínas HA, NA y M1
conforman la envoltura del virus. Los segmentos
restantes codifican para la proteína de matriz (M1)
y para dos proteínas no estructurales (NS1A y
NS2/NEP).
Con un genoma de menos de 14 Kb, el virus
ha desarrollado varias estrategias para expandir
la capacidad codificante de su genoma (Lamb &
Takeda, 2001). Dichas estrategias son diversas e
incluyen el corte/empalme alternativo de RNA
(splicing) en NS. Mientras que los mRNAs del
segmento M son procesados por corte/empalme
alternativo y los mRNAs del segmento PB1 son
bicistrónicos (Cheung et al, 2005).
De los 8 segmentos de RNA viral (RNAv), el
mRNA correspondiente a M1 puede además ser
procesado por corte/empalme alternativo para
generar M2 y M3, ya que el gen M del virus de
la influenza A contiene dos sitios posibles de
corte/empalme (nt 12-13 y 52-53), cuya selección
pudiera estar relacionada con factores de la célula
hospedera (Inglis & Brown, 1981; Shih et al., 1995,
Salazar et al, 2010).
Proteínas virales
Hemaglutinina (HA). El polipéptido de la HA
es de 70 kDa (HA0) y sufre un corte proteolítico
por proteasas del hospedero para generar dos
polipéptidos (HA1 and HA2) que se unen por un
enlace de puente disulfuro (aproximadamente 500
moléculas por partícula viral). HA1 contiene el
sitio de unión al ácido siálico y el extremo amino
del péptido HA2 permite la fusión del virus a la
membrana endosomal de la célula infectada. Las
moléculas de HA forman trímeros con un peso
molecular aproximado de 220 kDa que presentan
tres regiones estructuralmente distintas: una
cabeza globular constituida por hojas de ȕ–plegada
antiparalela y el sitio de rompimiento HA1/HA2.
La región de la cabeza HA1 posee el sitio de unión
al receptor (ácido siálico) y contiene esencialmente
todos los sitios antigénicos reconocidos por los
anticuerpos humanos (Das et al, 2010).
El extremo amino de HA1 forma la hebra central del pie globular, el resto de la cadena se dirige
hacia la cabeza globular. HA2 forma dos Į-hélices,
las cuales constituyen la estructura que estabiliza
el trímero, el extremo carboxi terminal proporcio-
na las hebras restantes del pie globular. Después de
que el virus se interioriza en endosomas, la acidificación de los mismos dispara cambios conformacionales irreversibles. Dichos cambios incluyen la
disociación de HA1 de la membrana endosomal y
su movimiento de HA2. Por otro lado, un cambio
conformacional de rizo a hélice en HA2 la capacita para fusionarse a la membrana del endosoma y
promueve la fusión de las membranas viral y endosomal resultando en la liberación de las ribonucleoproteínas virales (vRNPs) al citoplasma (Das
et al. 2010).
Neuraminidasa (NA). Las neuraminidasas hidrolizan el enlace glicosídico entre dos o más carbohidratos o entre un carbohidrato y otro tipo de
molécula. Esta enzima pertenece a la familia de
las sialidasas, aunque su secuencia de aminoácidos muestre gran homología con otras sialidasas.
Las neuraminidasas rompen entre el ácido siálico
terminal y un carbohidrato en una glicoproteína.
Existen aproximadamente 100 moléculas por partícula viral.
La neuraminidasa viral una proteína de 469
aminoácidos y es esencial para la liberación de la
partícula viral de la membrana externa de las células infectadas por rompimiento del ácido siálico de
las glicoproteínas del hospedero que es reconocido
por la hemaglutinina viral.
La NA es una proteína transmembranal con una
pequeña cola citoplásmica en su extremo amino
(residuos 1-6) seguida de la región transmembranal (residuos 7-34) responsable de la translocación
de la proteína. Enseguida exhibe una región no
estructurada rica en aminoácidos polares (residuos
35-82) que conecta el ancla de la membrana al dominio catalítico de la NA (residuos 83-469).
Esta región es la que presenta mayor variación
en secuencia entre los influenzavirus incluyendo la
eliminación de grandes segmentos (Maurer-Stroh
et al, 2009). La NA evita la autoagregación viral
mediante la remoción de la cubierta viral, del carbohidrato facilitador de la movilidad viral de un
sitio a otro. El sitio de unión al ácido siálico en esta
proteína forma una cavidad que fue descrita detalladamente a partir de la estructura de un cristal.
Las drogas oseltamivir y zanamivir mimetizan al
ácido siálico e inhiben esta enzima.
Nucleoproteína (NP). Es una proteína estructural de 498 aminoácidos que forma la cápside del
RNA viral (RNAv). La proteína tiene en su extre-
[ 42 ]
mo amino terminal una región de unión a RNA
(residuos 1-181) y dos dominios responsables de
la interacción entre monómeros en los residuos
189-358 y 371-465 (Das et al., 2010). Existen unas
100 moléculas de NP en cada partícula viral. Las
vRNPs están constituidas por múltiples copias
de moléculas de nucleoproteína, un genoma de
RNAv y un complejo de polimerasas (complejo P)
que se empacan en las estructuras mencionadas.
La NP también participa en el importe nuclear por
medio de sus dos señales de localización nuclear
(NLSs), una no convencional (aminoácidos 3-13)
y una bipartita (aminoácidos 198-216). En el proceso de replicación se requiere para la síntesis de
RNAs largos. Adicionalmente interacciona con las
polimerasas virales PB1 y PB2, lo que sugiere un
papel en la regulación de la actividad de polimerasa (Osaka et al, 2007; Li et al, 2009).
La exportación de los vRNPs del núcleo hacia
el citoplasma ocurre a través de la interacción entre
NP y M1/NS2. Los monómeros de la NP constituyen una estructura en forma de luna. La cresta
de unión a ssRNA se localiza en la superficie externa, entre los dos dominios de la proteína. Los
monómeros de la NP se unen entre sí a través de
la inserción de una saliente en la molécula de NP
vecina y se promueve la oligomerización requirida
para la formación de los vRNPs (Das et al., 2010).
Proteína de matriz 2 (M2). Esta es una proteína
integral de membrana de 97 aminoácidos que forma
tetrámeros y posee un dominio extracelular pequeño
(extremo amino), un dominio transmembranal
y un dominio citoplásmico (extremo carboxilo)
que está acetilado y fosforilado. Esta proteína se
expresa sobre la superficie de células infectadas y se
incorpora a los viriones donde se constituye como
un componente no mayoritario (20 a 60 moléculas
por partícula viral). El dominio transmembranal de
M2 forma un canal iónico que se regula por pH. Los
residuos His37 y Trp41 están muy conservados y se
localizan en dicho canal y son fundamentales para
el transporte de protones. En condiciones de pH
bajo, la His37 está protonada, lo cual incrementa
el flujo de protones. El Trp 41 a pH alto forma una
puerta que bloquea el canal. El pH bajo así como
los cambios conformacionales de las hélices de la
región transmembranal promueven que la puerta
se abra. Esta proteína es el blanco principal de
drogas antivirales de la clase de los adamantanos
cuya acción radica en bloquear la actividad del
canal (Arias et al, 2009; Das et al, 2010).
Proteína de matrix 1 (M1). Esta proteína está
codificada por el segmento 7 y es la proteína más
abundante detectada en los viriones; es bifuncional
se une a la membrana y une RNA, dicha actividad
reside entre los residuos 148-16 y este fragmento se
asemeja a un dedo de zinc. Esta proteína media la
encapsidación de los núcleos de RNA-nucleoproteína en una envoltura de membrana, actividad
que explica su naturaleza bifuncional. En una
partícula viral se ha reportado que hay unas 3000
unidades de esta proteína viral.
Está constituida por dos dominios unidos por
una secuencia conectora. El extremo amino tiene
una estructura multihelicoidal que se divide en
dos subdominios, el dominio carboxi terminal
también está constituido por una estructura de
a–hélice (Nasser et al, 1996). En esta proteína
también ocurre un evento de corte y empalme que
es controlado tanto por proteínas virales como
celulares.
Proteína no estructural 1 (NS1). El octavo
segmento del genoma del virus codifica para un
mRNA colineal, el cual después de corte y empalme
origina dos proteínas no estructurales (NS1A y
NS2/NEP) (Figura 1), la primera claramente
involucrada en la evasión de la respuesta inmune
mediante su actividad anti-interferón. Las dos
especies de mRNA comparten 56 nucleótidos en el
extremo 5’, provocando que NS1 y NEP exhiban
10 aminoácidos en común en su extremo amino. La
regulación del corte y empalme ocurre parcialmente
por la proteína NS1 que podría considerarse como
un mecanismo de autorregulación de los niveles de
proteína en células infectadas. NS1A es una proteína
no estructural de 230-237 aa con un peso molecular
aproximado de 26-27 kDa (Hale et al. 2008).
NS1 no es componente de las partículas virales
pero se expresa en niveles altos en células infectadas.
NS1contribuye con la replicación eficiente del virus
a través de una regulación temporal de la síntesis de
los mRNAs y el corte y empalme de los mismos y la
maduración correcta de las partículas virales.
NS1es una proteína dimérica que se localiza en
el núcleo y tiene la facultad de unir RNA (dsRNA)
a través de su dominio NS1A (residuos 1-70). La
principal función de este dominio es la inhibición
del interferón (Das et al, 2010). Se han descrito varias
mutaciones en NS1 y se ha demostrado que están
relacionadas con la virulencia y la patogenicidad,
ya que confieren cierta capacidad para modular la
respuesta inmune del hospedero (Arias et al, 2009).
[ 43 ]
La proteína NEP originalmente denominada
NS2 se localiza en el núcleo pero se ha demostrado
que está presente en viriones purificados en donde
interactúa con la proteína M1. Estas proteínas están involucradas en el exporte nuclear de vRNPs
que se efectúa por la proteína Crm1. NEP se une
a través de su extremo amino con Crm1 y por su
extremo carboxilo con M1, la cual está unida a
las vRNPs. NEP adicionalmente se une a otras
proteínas como nucleoporinas y es responsable del
reclutamiento de proteínas de la maquinaria de exporte y de facilitar el exporte del complejo (Robb
et al, 2009).
Polimerasa viral (PA, PB1 y PB2). La polimerasa
viral (complejo P) es un heterotrímero compuesto
por las subunidades PA (polimerasa ácida), PB1
(polimerasa básica 1) y PB2 (polimerasa básica 2)
con un peso molecular aproximado de 250 kDa.
El complejo lleva a cabo tanto la transcripción del
mRNA como la replicación. Dentro de la partícula
viral se encuentran de unas 30 a 60 copias de este
complejo.
La subunidad PB1 es el componente del complejo que cataliza la adición secuencial de nucleótidos durante el alargamiento de la cadena de RNA.
Esta subunidad contiene múltiples sitios activos
necesarios para la polimerización de las cadenas
de RNA y también para la asociación con PA y
PB2 para formar el complejo heterotrimétrico
(Tumpey & Belser, 2009).
La subunidad PA tiene actividades de
endonucleasa y proteasa y participa en la unión de
vRNA/cRNA e interactúa con la subunidad PB1.
El dominio del extremo amino (PAN residuos 1-197)
posee una actividad de endonucleasa dependiente
de cationes. El procesamiento de los pree-mRNA
por esta subunidad es crítico para la síntesis del
Figura 4.1. Modelos de las estructuras tridimensionales de cada una de las proteínas codificadas por los
virus de influenza A. Las ilustraciones fueron tomadas de diversas fuentes como se indica en la sección de
bibliografía.
[ 44 ]
mRNA viral. Los residuos His41, Glu80, Asp108
and Glu119 están conservados entre los subtipos de
influenza A y entre las cepas. El dominio carboxi
terminal (PAC residuos 239-716) interactúa con el
extremo amino de PB1N.
La subunidad PB2 es responsable de la unión
del cap y el extremo carboxilo contiene una señal
de localización nuclear (NLS) bipartita para el
importe nuclear del citoplasma (localizada en los
residuos 678-757) (Das et al, 2009).
Ciclo de replicación
El ciclo de replicación inicia una vez que el virus se
adsorbe a los residuos del ácido siálico presentes en
la superficie de la célula, cuya configuración depende
del tipo celular y de la especie infectada (Figura 2). Las
cepas de influenza aviar se unen preferencialmente al
ácido siálico unido a galactosa vía enlaces Į 2,3 la
cual es la principal configuración de ácido siálico del
epitelio celular del intestino de aves silvestres como
los patos (Arias & López, 2009).
En contraste, los virus de influenza de humanos
se unen preferencialmente a residuos de ácido
siálico unidos a galactosa por enlaces Į 2,6, que
son la configuración principal encontrada en las
células epiteliales del tracto respiratorio humano.
Los residuos en configuración Į 2,3 en humanos
parecen limitarse a las células ciliadas del tracto
respiratorio bajo y se encuentran en una baja
proporción (Suzuki et al, 2000).
La interacción con los residuos de ácido siálico
ocurre a través de un dominio estructural ubicado
en la proteína viral HA1 (ver proteínas virales).
Finalizado este proceso el virus es interiorizado
por una endocitosis mediada por receptor. La
acidificación del endosoma provoca un cambio en
la conformación de la proteína viral HA, lo que
favorece la fusión de las membranas celular y viral
(Arias & López, 2009).
El pH bajo favorece además la disociación de
las RPs asociadas a cada uno de los segmentos genómicos virales dentro del endosoma. La proteína
M2 funciona como un canal iónico y permite la
entrada de protones hacia el interior de la partícula
viral. Entonces los segmentos de RNA que constituyen el genoma viral son liberados al citoplasma.
Cada segmento viral ingresa al núcleo a través de
los poros nucleares debido a que proteína viral NP
unida a ellos posee señales de localización para
ello (Arias & López, 2009).
En el núcleo se inicia la transcripción y se
lleva a cabo la replicación. La transcripción viral
requiere la cooperación de factores celulares y
la incorporación del CAP al 5´ de cada uno de
los segmentos virales que son transcritos a los
correspondientes mRNAs. Debido a que los
segmentos virales originales poseen RNA de
polaridad negativa (es decir que no pueden ser
utilizados como mRNAs), su transcripción debe
ser mediada por el complejo RNA polimerasa
Figura 4.2. Las dos configuraciones diferentes del ácido siálico unido a galactosa que se localizan en la
superficie celular y son reconocidas por la proteína viral de superficie HA (adaptado de: Virology blog).
[ 45 ]
dependiente de RNA (RpdR). Esta proteína
sintetiza también el RNA complementario que
es utilizado como molde para la formación de los
nuevos genomas virales.
Los RNAs sintetizados de novo y correspondientes a cada uno de los segmentos son transportados
al citoplasma, donde conducen a la síntesis de las
proteínas virales correspondientes. Las NPs sintetizadas se translocan al núcleo debido a su señal
de localización nuclear, allí se ensamblan con los
nuevos genomas virales.
Por otro lado, las proteínas HA y NA, una vez
sintetizadas en el retículo endoplasmático, son
transportadas hacia la membrana celular, vía aparato
de Golgi incorporando en su tránsito hidratos
de carbono a sus cadenas laterales. Las áreas de
membrana celular, que contienen las proteínas HA,
NA y M2 envuelven a las proteínas virales internas y
la gemación progresa hasta que emergen las nuevas
partículas virales (Arias & López, 2009).
Entre las proteínas viales se encuentran la M1
y el complejo ribonucleoproteíco (NP-RNA).
También las copias (30 a 60) de la RpdR sintetizada
y heterodimérizada en las células infectadas deben
ser empaquetadas en los viriones. Los 8 segmentos
genómicos son indispensables en cada una de las
nuevas partículas virales formadas para que éstas
sean infectivas. Cada segmento génico de cualquier
influenzavirus contiene secuencias señal altamente
conservadas que participan en la interacción con la
proteína M1 (matriz), que forma la bóveda interna
de la partícula viral (Palese, 2004). Es debido a
esta homología que los segmentos génicos de
un virus infectante pueden ser empaquetados
en las cápsides de algún otro virus de influenza
coinfectante (genetic reassorment). Así, cuando dos
o más influenzavirus diferentes entran en una
misma célula, sus segmentos pueden reasociarse y
dar origen a nuevas variantes virales.
Una vez en la superficie celular, la proteína viral
de superficie NA corta los residuos de ácido siálico
en la superficie celular infectada evitando la readsorción de las nuevas partículas virales y promoviendo así su liberación (Arias & López, 2009).
Variación genética
Los virus de la influenza A no sólo son capaces
de mutar rápidamente y generar nuevas variantes
mediante este mecanismo, pueden además
intercambiar segmentos genómicos completos con
otros virus y generar como consecuencia nuevos
virus algunos de ellos con potencial pandémico. No
obstante, los mecanismos moleculares mediante
los cuales ocurren los rearreglos genómicos en
las células no están bien claros. Las variaciones
antigénicas en las proteínas HA y NA capacitan
al virus para evadir la respuesta inmune humoral
(anticuerpos) de memoria adquirida en infecciones
previas, hecho que condiciona las epidemias
recurrentes de influenza.
Es importante notar que los de influenzavirus
tienen una alta tasa de error durante la replicación
de sus genomas, debida a la baja fidelidad de RpdR,
con la que copian sus segmentos génicos. Esta
enzima carece además de la actividad necesaria
para corregir los errores introducidos (edición) y
por lo tanto se producen las mutaciones (cambios)
en la secuencia de nucleótidos de sus genes. La tasa
de error que exhibe esta polimerasa viral es de 1 x
10-3 a 1x 10-5, es decir, que introduce una mutación
por cada mil o cien mil nucleótidos copiados (Stech
et al, 1999, Salazar et al, 2010).
Debido a que la tasa de mutación es alta, sólo
una mínima fracción de las copias generadas son
idénticas a las parentales. Así, se genera en la
progenie de este virus una gamma de genomas
parecidos pero no clonales (idénticos), denominados
quasiespecies. Es posible que varias de las mutaciones
generadas resulten ser letales. Debido a la baja
fidelidad de la RpdR viral una buena porción de
la progenie pueden ser partículas defectuosas, sin
embargo, la estructura genética de quasiespecies
conlleva un alto potencial de adaptación a los
cambios ambientales, incluyendo la presión por las
defensas del hospedero (Biebriche et al, 1999).
Las quasiespecies virales son en general aquellos
genomas virales mutantes y recombinantes que
están estrechamente relacionados (pero que no
son idénticos) y que han estado sometidos a
constante variación genética, así como a procesos
de competencia y selección (Domingo et al, 1985).
Es importante destacar que la generación de
quasiespecies tiene un efecto dual sobre la progenie
generada, por un lado mejoran la probabilidad
del virus a adaptarse con rapidez a un nuevo
hospedero. Por el otro lado, permite la producción
de variantes defectuosas (deletéreas), que se
extinguen. Elementos importantes en la selección
y enriquecimiento de la quasiespecie particular
más apta son el ambiente y la presión adaptativa
en cada hospedero (Wang et al, 2008).
Se ha estimado que la tasa de mutación para la HA
(específicamente en el dominio HA1) del subtipo H3 es
de 6.7 x10 -3 mutaciones/sitio/año (Smith et al, 1989).
[ 46 ]
El análisis filogenético de los virus pandémicos
AH1N1 colectados de diferentes regiones del
mundo durante el brote del 2009, demostró la
presencia de variantes de AH1N1 con cambios
de aminoácidos característicos (mutaciones
específicas) en el gen de la neuraminidasa (NA),
(Garten, et al, 2009. Itoh et al, 2009). Con base
en este hallazgo se han clasificado a los virus
AH1N1 que circulan actualmente en tres grupos
(de acuerdo a las mutaciones en el gen de la NA).
La primera variante referida como el grupo A/
California/04/2009, se identifica porque presenta
el aminoácido valina (V) en la posición 106 y
asparagina (N) en la 248, la segunda variante
llamada grupo A/Osaka/164/2009, que se
caracteriza por presentar la mutación V106I y
la tercer variante conocida como grupo A/New
York/18/2009 contiene las mutaciones V106I y
N248D. Las mutaciones antes mencionadas no
están relacionadas a resistencia a antivirales, pero
han resultado de gran utilidad para la clasificación
de las cepas circulantes a nivel mundial (Garten et al,
2009). No obstante se ha reportado recientemente
una mutante en HA (H274Y) relacionada con la
resistencia a oseltamivir (Kiso et al, 2010).
La diversidad genética de los influenzavirus
se genera entonces por ambas, una alta tasa de
mutación asociada a la replicación por la RNA
polimerasa de baja fidelidad y al fenómeno de
reasociación (genetic reassorment) de los diferentes
segmentos virales, cuando dos o más variantes
virales coinfectan al mismo individuo.
Aunque los mecanismos moleculares que
intervienen en el intercambio de segmentos durante
la reasociación viral no se conozcan con detalle,
los estudios de coinfección con cepas de virus de
origen humano H3N2 circulando en América y
virus proveniente de un brote con H3N2 de Asia,
indican que estos eventos no ocurren al azar. Al ser
así se limita el número de reasociaciones funcionales
posibles y se reduce el número de variantes virales
potencialmente patógenas (Rabadan et al, 2008).
Las reasociaciones de segmentos han generado
virus multirrecombinantes, algunos de éstos con la
capacidad de infectar directamente humanos o de
que alguna de sus quasiespecies virales se adapte
a la trasmisión directa entre humanos; después
de varios eventos mutagénicos. Los brotes de
influenza importantes que causaron una mortalidad
significativa en la poblaciones humanas en el siglo
XX, como el de la influenza española AH1N1
en 1918, la gripe asiática AH2N2 en 1957 y la
influenza de Hong Kong AH3N2 en 1968, fueron
consecuencia de eventos de reasociación ocurridos
con virus de origen zoonótico (Kilbourne, 2006).
Los cerdos han sido considerados por mucho
tiempo el intermediario más importante y la fuente principal de nuevas variantes de virus de la in-
Figura 4.3. Hospederos y origen de cada uno de los segmentos genómicos en la cepa de influenza A (H1N1)
de 2009. Origen de los segmentos corresponde a, a: aviar, h: humano y p: porcino (Garten et al, 2009).
[ 47 ]
fluenza. La característica principal de los cerdos
es que poseen células que contienen receptores
tanto para los virus de origen humano y mamíferos como de las aves, por lo que si un evento de
coinfección ocurre el intercambio de segmentos
entre diferentes virus se produce y se generan así
nuevas variantes virales (Thacker & Janke, 2008).
Las nuevas variantes generadas pueden contener
segmentos provenientes de virus que infectan aves
o cerdos y al mismo tiempo segmentos de virus
que infectan a humanos, por esta razón, los cerdos
son considerados “vasos mezcladores” y son la
fuente generadora de virus con potencial pendémico (Brown et al, 1998).
El análisis filogenético del genoma completo
de un virus de influenza porcino, aislado en los
90, demostró que éste emergió de tres eventos de
recombinación genética (reasociación) entre el virus
AH3N2 estacional, el virus de la influenza porcina
clásica (europea) y el virus de la influenza aviar
de Norteamérica, dando origen a esta reconocida
triple recombinante (Shinde et al, 2009).
Interesantemente, el virus AH1N1 pandémico
que surgió el pasado 2009, fue el resultado de una
reasociación más entre la triple recombinante de
origen porcino y un virus porcino con características
del virus de la influenza aviar Eurasiática de
donde adquirió la proteína de matriz (M1) y la
neuraminidasa (NA) (Garten, et al 2009; Itoh et al,
2009), (Figura 4.3).
Mutación y función
Los virus de influenza A experimentan un
proceso de evolución constante producto de las
mutaciones que les permiten generar quasiespecies
(ver variación genética) y adaptarse al hospedero
y a las condiciones del ambiente, debido a la
presión selectiva (Webster et al, 1982; Webster et
al, 1999). Las mutaciones se pueden presentar
como sustituciones de nucleótidos (transiciones
o transversiones), inserciones o bien deleciones
(Wright & Webster, 2001); las cuales ocurren en
cada uno de los ocho segmentos genómicos del
virus. Las mutaciones se acumulan en cada ciclo
de replicación y generan variantes en la estructura
y/o función de las proteínas que expresan (Webster,
1999; Webster & Hulse, 2004).
Existen cambios más significativos entre las 16
diferentes HAs (secuencias de aminoácidos), que
muestran divergencias de al menos 30%, hecho que
tiene consecuencias importantes en su perfil antigénico (Webster et al, 1982, 2006; Webster, 1994).
La mayoría de las mutaciones que ocurren en los
virus encontrados en las aves silvestres acuáticas,
son silenciosas, es decir no originan cambios en los
aminoácidos codificados, lo que indica la existencia de una restricción funcional en la evolución de
estas proteínas.
Sin embargo, al transmitirse estos virus las
mutaciones que se acumulan tanto en las aves
domésticas como en los mamíferos originan cambios
en los aminoácidos y generan alteraciones importantes
en el comportamiento biológico de la progenie viral
(Taubenberger & Morens, 2006; Kawaoka et al,
1990; Röhm et al, 1996; Fouchier et al, 2005, Suárez,
2000). Esta selección de variantes virales permite
la adaptación e infección de especies diferentes, la
evasión de la respuesta inmune (escape viral) en
especies habitualmente infectadas, la emergencia por
presión selectiva de variantes resistentes a los agentes
antivirales o con tropismos celulares diferentes, todo
lo anterior con la consecuente modificación en la
patogénesis viral (Holland et al, 1982; Webster &
Hulse, 2004; Alexander, 2000).
Los virus de influenza sufren mutaciones constantes en sus proteínas HA y NA que se localizan
en la superficie de la partícula viral, la generación
de estas mutaciones es central en el escape viral
a la respuesta inmunitaria de sus hospederos. A
diferencia de otros virus respiratorios, los virus
de influenza no sólo poseen este mecanismo de
variación antigénica (antigenic drift), conocido
como deriva génica que resulta en cambios en las
proteínas causados por mutaciones puntuales de
sus genes. Por otro lado, el cambio antigénico debido
a antigenic shift produce modificaciones profundas
en la antigenicidad e incluso en algunos casos en la
funcionalidad, debido al intercambio de segmentos genómicos completos con otros influenzavirus.
Se producen así nuevos virus con combinaciones
de proteínas HA y NA diferentes a las de los virus
originales (Figura 4) (Arias & López, 2009).
Es claro que las reasociaciones (o rearreglos
genéticos) que ocurren mediante el intercambio
de segmentos de RNA entre diferentes virus de
influenza A de origen diverso (aviar, humano y
porcino, principalmente) generan grandes cambios
antigénicos en estos virus (antigenic shift).
Si los virus generados por este mecanismo poseen
la capacidad de infectar humanos y de transmitirse
entre ellos, tienen entonces un potencial pandémico,
ya que la población humana mundial no posee ninguna inmunidad contra esta variante viral emergida
en la naturaleza (Arias & López, 2009).
[ 48 ]
Figura 4.4. Generación de una nueva variante mediante reasociación de segmentos
(genetic reassorment), (Arias & López, 2009).
Este fenómeno es entonces el principal condicionante del surgimiento de virus de influenza con
carácter pandémico, debido al cambio antigénico
que conllevan en varios casos severidad y resultan
en consecuencias clínicas impredecibles en una
población nueva (Nelson et al, 2008).
Variación antigénica
La mayoría de las mutaciones es claro que se
mantienen silenciosas, es decir no tienen ningún
efecto sobre la secuencia de aminoácidos para
la que codifican, pero dan origen a cambios que
afectan la antigenicidad de las proteínas para las
que codifican. La variación antigénica se refiere
al hecho de que diferentes aislados de la misma
especie viral puedan mostrar reactividad cruzada
variable cuando se prueban con un suero estándar,
el cual fue obtenido utilizando el aislado original
(Air & West, 2010).
La respuesta inmune del hospedero hacia los
virus infectantes es considerada generalmente
como un elemento de selección negativa sobre las
especies virales. Las bases primarias de la variación
antigénica son la selección de virus mutantes
(quasiespecies) por anticuerpos. Estas son conocidas
como mutantes de escape, ya que éstas son
resistentes a la neutralización por los anticuerpos
y por lo tanto poseen una ventaja evolutiva a la
presencia de los anticuerpos. Las mutantes virales
de escape pueden ser también seleccionadas por
células T CD4+ o CD8+ (Air & West, 2010).
Los virus de la influenza A son uno de los
grupos virales que muestran el mayor número de
mutaciones acumuladas a través del tiempo, fenómeno conocido como deriva génica (que condiciona el antigenic drift). La ocurrencia de este fenómeno sobre las proteínas HA y NA está asociado
significativamente con la epidemias de influenza
estacional. Es claro que si la proteína (antígeno)
HA cambia su forma, los anticuerpos que normalmente neutralizan a dicho determinante, entonces
son incapaces de hacerlo y permiten que la nueva
mutante viral infecte de nuevo al hospedero.
La deriva génica producida por las mutaciones
puntuales (ver variación genética) es un proceso
constante en los genomas de los virus de influenza A
y resulta en la selección de nuevas variantes virales.
Eventualmente las mutantes más aptas se enriquecen
en la población viral y se tornan la quasiespecie más
abundante. Usualmente al paso de algunos años
estas variantes virales alcanzaran un punto descrito
como la catástrofe del error, al acumular múltiples
incompatibilidades con la funcionalidad de sus
proteínas y se extinguen. No obstante debido a
la estructura genética de quasisespecies una nueva
variante apta a las condiciones predominantes se
selecciona (Domingo et al, 1998).
Este proceso no sólo permite que los influenzavirus cambien antigénicamente sino que puedan
reinfectar a los individuos repetidamente a través
de sus vidas. También ésta es la principal razón por
las que las vacunas de influenza estacional deben
formularse año con año con las variantes virales
que predominantemente circulan a nivel mundial.
Al intercambio de segmentos HA y NA
genómicos (antigenic shift) se les asocia con
[ 49 ]
pandemias. Puesto que los virus de origen aviar
no pueden infectar fácilmente a los mamíferos, se
piensa que el papel de reservorios como los cerdos
(que pueden coinfectarse) es crucial para que
surjan las variantes que infectan a humanos.
La aparición de nuevos subtipos también puede
ocurrir cuando virus que circulan en humanos
atraviesan la barrera entre especies, logrando
que, por ejemplo, un virus de ave o de cerdo
infecte directamente a un humano. Tal es el caso
del virus H5N1 que ha causado problemas en la
región asiática hacia finales de los 90 (Webster
et al, 2006). Las cepas virales que surgen de esta
forma pueden evolucionar mediante mutación
y adaptarse a transmitirse de persona a persona.
Debido a la adquisición de estos nuevos genes
de origen zoonótico, los individuos no tienen la
protección de anticuerpos pre-existentes. Esta es la
razón por la que las variantes emergidas de esta
forma puedan tener un impacto tan importante
y severo en la salud pública de las poblaciones
humanas.
El efecto antigenic drift en epítopes del gen
HA afecta el reconocimiento de anticuerpos
específicos que neutralizan la infectividad viral,
bloqueando la interacción de la HA con residuos
de ácido siálico de la membrana de la célula
huésped, principalmente de los virus de influenza
A (Knossow & Skchel, 2006).
Durante el siglo pasado se presentaron cuatro
cambios antigénicos en los virus que infectan a la
población, tres de los cuales causaron pandemias: en
1918, con la aparición consecuente del virus H1N1;
en 1957 el virus H1N1 fue reemplazado por el H2N2,
y en 1968 el virus H3N2 reemplazó al subtipo H2N2.
En 1977 el subtipo H1N1 afectó a la entonces Unión
Soviética. En este último caso, y a diferencia de las
pandemias anteriores, el virus H1N1 no reemplazó
al subtipo circulante H3N2, sino que ambos subtipos
circulan hasta nuestros días. Las pandemias de 1957
y 1968 fueron el resultado del intercambio de genes
entre virus de origen humano y aviar. Nuevamente
y ya en nuestro siglo surgió en 2009 una pandemia
provocada por un virus H1N1 (Figura 5).
Figura 4.5. Relación histórica de las variantes virales más
importantes originadas por reasociación de segmentos
genómicos que han afectado a humanos. El prefijo a indica
origen aviar, el h: origen humano, el p: de origen porcino y u:
origen desconocido. Se indican los subtipos para HA y NA
así como el origen de cada segmento genómico para cada
una de estas variantes y también el año en que se causo el
brote. Adaptado de: Air & West, 2010.
[ 50 ]
Así, las evidencias disponibles sugieren que la
pandemia de 1918 fue causada por la introducción
de un virus de aves en la población humana.
Cuando esto sucede, normalmente se produce una
infección severa, ya que las proteínas H y N del
virus de ave o cerdo son diferentes a las que tienen
los virus de humano, y por lo tanto los individuos no
están protegidos inmunológicamente contra estas
nuevas cepas. Como se mencionó anteriormente,
si estos virus de origen animal que infectaron a un
humano adquieren la capacidad de transmitirse
eficientemente de persona a persona, entonces son
virus que, al igual que los que cambian de subtipo
por mezcla de genes de dos virus diferentes, tienen
un alto potencial de generar epidemias serias, y
aun pandemias (Arias & López, 2009).
Variación y respuesta inmune
Los anticuerpos representan una rama importante
de la respuesta inmune adaptativa, estas moléculas
son producidas por células plasmáticas procedentes
de linfocitos B después de su diferenciación
inducida por el antígeno específico y con la
cooperación de linfocitos T CD4+. La respuesta
inmune que se genera después de la infección
por un virus de influenza conduce al final a la
formación de anticuerpos de las clases IgA e IgG,
que se localizan en las secreciones respiratorias
y en el suero y que desempeñan la función de
neutralizar la infección porque interfieren en
la liberación de nuevas partículas virales de la
membrana de las células infectadas. La mayor
cantidad de anticuerpos producidos durante una
infección por los influenzavirus está dirigida
contra las glicoproteínas virales HA y NA.
Es clara la correlación entre la protección y
la concentración de anticuerpos contra la HA
en el suero (Taylor & Dimmock, 1985; Suárez
& Schultz-Cherry, 2000). No obstante, los virus
de influenza pueden causar enfermedad aún en
individuos inmunes, lo que indica la capacidad del
virus tanto para evadir la respuesta de memoria
como para trastornar al sistema inmune.
Los anticuerpos específicos son suficientes para
controlar al virus de la influenza en la fase aguda,
por lo que la neutralización del virus es central
para eliminar la infección. Los anticuerpos no
solamente se unen y neutralizan a los virus, sino
que también facilitan el proceso de la fagocitosis,
propician las reacciones de lisis dependientes de
complemento sobre células infectadas con virus y
favorecen la eliminación de éstas por células NK.
Sin embargo, es claro que los influenzavirus
pueden causar infecciones repetidas a pesar de que
el hospedero posea células de memoria para una
variante viral determinada, pues el virus evade la
respuesta inmune del hospedero porque sufre mutaciones frecuentes que pueden inducir cambios
antigénicos en los subtipos (drift) y ocasionalmente
modificaciones antigénicas mayores (shift) (sección
de variación antigénica).
Para resistir la infección respiratoria se requieren
anticuerpos neutralizantes contra HA y NA, pues
se ha comprobado que tienen el potencial de disminuir la velocidad de la replicación viral, mientras
que la respuesta inmune celular, mediada por linfocitos T, logra la eliminación de células infectadas
de los pulmones (Cox et al, 2004). La protección
contra la reinfección requiere también de la presencia de anticuerpos neutralizantes en el hospedero,
pero es igualmente importante la generación de
inmunidad de tipo Th1 (celular) en contra del virus
para depurar la infección (Graham et al, 1994).
La inmunidad celular es crítica, pues los linfocitos CD4+ y CD8+ producen citocinas tales como
los interferones que contribuyen a suprimir la replicación viral. La respuesta Th1 óptima consiste
en la producción de células T CD4+ secretoras de
interferón gamma y de células TCD8+ citotóxicas
con capacidad de lisar células infectadas por virus
(Moran et al, 1999).
Se han podido poner de manifiesto células T
citotóxicas CD8+ específicas hacia las proteínas
virales HA, NP, PB2 y M2, entre tres y cuatro
días después de la infección (Karson, 1996).
Estudios sobre la respuesta celular en infecciones
por influenzavirus indican su participación en el
tracto respiratorio para el control de la replicación
viral (Woodland, 2003). Por lo anterior, existen
evidencias suficientes para asegurar que ambas
ramas de la inmunidad adaptativa son esenciales
para producir la resistencia contra la infección a
largo plazo.
La inducción óptima de respuestas dependientes de linfocitos T implica la acción de interferones
tipo I (IFN-I). El IFN-I induce la expresión de cientos de genes que promueven un estado antiviral en
las células, sin embargo en la infección por virus de
influenza la producción de IFN-Į es inhibida por
la proteína viral NS1 que interfiere con la respuesta inmune innata. La proteína no estructural NS1
de los influenzavirus es un factor de virulencia con
múltiples funciones en las células: además de controlar la replicación del RNA viral (Falcon et al,
[ 51 ]
2001) y la síntesis de proteínas virales (Hatada et
al, 1990) una de sus principales funciones es la inhibición de la respuesta de interferón del huésped
(Garcia-Sastre et al, 1998), lo cual impide también,
la presentación de antígeno correcta por células
dendríticas a los linfocitos (Fernández-Sesma et al,
2006; Mueller et al, 2010).
Se investigó la respuesta de linfocitos T CD8+ hacia
influenzavirus recombinantes adaptados a ratón, con la
proteína NS1 truncada o eliminada y que expresaban
el epítopo gp33-41 del virus de la coriomeningitis
linfocítica. La infección intranasal de ratones con
estos virus atenuados indujo respuestas tanto T como
B de larga duración a pesar de que la replicación
viral se encontraba reducida significativamente en los
pulmones, en comparación con la infección por virus
silvestres (wild-type). Los influenzavirus atenuados
que expresan la NS1 truncada generaron inmunidad
protectora incrementada, debida a la expansión de la
subpoblación de células CD8+ antígeno-específicas.
El control de las infecciones virales latentes y
persistentes depende de los linfocitos T citotóxicos al
mismo tiempo que de los mecanismos de eliminación
por anticuerpos, por lo tanto las observaciones
obtenidas con la proteína NS1 modificada deben ser
consideradas para el diseño de nuevas vacunas vivas
modificadas contra los virus de la influenza (Mueller
et al, 2010).
Entonces, los mecanismos de evasión de los
influenzavirus incluyen el bloqueo en el inicio de
la respuesta específica adaptativa por la proteína
NS1, pero de manera importante la continua
variación antigénica impide la producción de los
anticuerpos específicos necesarios para neutralizar
a las nuevas variantes virales, ya que no existen
células de las subpoblaciones CD4+ y CD8+
antígeno específicas.
Variación y vacunas
Es un hecho bien demostrado que la antigenicidad
del virus de cada brote es diferente a la del virus
vacunal, estas variaciones antigénicas obligan a
identificar a las variantes antigénicas circulantes
y de los virus con potencial pandémico, tarea
realizada por el Sistema Global de Vigilancia
de Influenza de la Organización Mundial de la
Salud (OMS). Las acciones del sistema incluyen la
recepción de muestras de pacientes a laboratorios
y centros internacionales dedicados al aislamiento
y caracterización del virus. Una vacuna efectiva
contra influenza idealmente debe inducir
inmunidad humoral y celular.
Los expertos de la OMS recomiendan el
primer trimestre de cada año, las cepas virales
que deben ser incluidas en la elaboración de la
vacuna estacional, la cual será capaz de inducir
la inmunidad contra los virus circulantes. Es
recomendable la administración anual de la
vacuna contra la influenza endémica estacional
en los grupos de alto riesgo. De acuerdo con la
OMS los grupos de mayor riesgo son los infantes de
seis a 23 meses, personas de más de 60 años con
enfermedades complicadas y adultos mayores de
65 años.
Entre las vacunas disponibles para prevenir la
infección por los influenzavirus humanos está la
vacuna inactivada, que se basa en virus replicados
en embriones de pollo. Esta se administra por vía
intramuscular, es la más utilizada y es trivalente,
ya que la constituyen virus completos inactivados
de los subtipos H1N1, H3N2 (los más comunes en
humanos) y de influenza B. Se recomiendan dos
aplicaciones para garantizar una mejor respuesta
inmune protectora. Los resultados indican que
ofrece una efectividad de 60 a 90% en niños y adultos mayores (Hilleman, 2002).
Las vacunas de influenza inactivadas existentes
inducen respuestas de anticuerpos protectores de
gran magnitud contra infecciones por influenzavirus homólogos, pero que resultan totalmente ineficientes contra infecciones por virus heterólogos,
donde muchas de las proteínas virales son distintas
(Subbarao et al, 2006). Además inducen una inmunidad mediada por células menos efectiva.
La vacuna de virus activo, atenuada y adaptada
al frío, es producida por reasociación in vitro a partir de una semilla maestra de virus. Está basada en
virus que contienen mutaciones que le permiten replicarse solamente a temperaturas cercanas a 20°C,
contiene segmentos genómicos con alteraciones
estables que limitan su replicación, son crecidos
en embriones de pollo y se le insertan además los
genes de HA y NA de los virus recomendados por
la OMS para cada temporada invernal (Mendelmen et al, 2001). Es administrada en humanos por
vía intranasal de modo que la infección se limita
al tracto respiratorio alto. Destaca su seguridad,
ya que no contiene antígenos de microorganismos
aviares presentes en el embrión ni proteínas de aves
que puedan inducir hipersensibilidad. También es
notoria la simplicidad de su aplicación. Sin embargo, se advierte el riesgo de que el virus vacunal
activo pueda reasociarse con virus circulantes y
originar nuevos virus con potencial pandémico.
[ 52 ]
Asimismo existe el riesgo de que los virus de
campo pudieran adquirir genes de los virus vacunales con efectos impredecibles en la población,
además se requiere mantener la cadena fría durante el almacenamiento y transporte del producto
para evitar su inactivación (Youngner et al, 1994;
Pfleiderer et al, 2002). Sin embargo, este tipo de
vacunas pueden generar inmunidad de más larga
duración contra cepas virales heterólogas.
Recientemente se ha sugerido la utilización de
virus carentes del gen NS1 en la elaboración de
vacunas vivas atenuadas, pues se ha comprobado
que presentan alta inmunogenicidad, ya que se ha
determinado que son estimuladores potentes de
células dendríticas humanas, las cuales son centrales en la respuesta inmune (Mueller et al, 2010). La
proteína NS1 de los influenzavirus interfiere con
la producción de IFN-Į en la respuesta inmune
innata, lo cual impide la correcta presentación de
antígeno a los linfocitos (Fernández-Sesma et al,
2006; Mueller et al, 2010).
Ambos tipos de vacunas se formulan con frecuencia, de modo que coinciden con las cepas de
influenza circulantes y son eficientes en inducir
protección a niños y a adultos. En los individuos
mayores, sin embargo, su eficacia es mucho menor, pues se ha observado que este grupo presenta
más frecuencia de infecciones severas.
La vacuna de subunidades que se han probado
a la fecha y que contiene mayores concentraciones
y pureza de los antígenos HA y de NA no ha resultado muy eficiente, pues se ha demostrado una
baja inducción de anticuerpos, en especial en niños
en edad preescolar (Hilleman, 2002).
Las vacunas de DNA se han utilizado sólo a
nivel experimental y se basan en plásmidos que
contienen los genes para proteínas virales como
HA, NA, y NP de los influenzavirus en cuestión,
han mostrado protección satisfactoria en ratones;
sin embargo, la evaluación de los expertos destaca
el riesgo que el material genético pudiera traer para
la población.
La gran necesidad de mejorar las vacunas de
influenza para uso humano, particularmente para
adultos mayores quienes corren el mayor riesgo de
padecer la infección severa, ha conducido a una
alternativa tecnológica en el diseño de vacunas, las
partículas parecidas a virus (PPV). Este tipo de vacunas ha demostrado una protección significativa
en otras infecciones virales como la del papiloma
humano. Las PPV están formadas por proteínas
estructurales del influenzavirus, constituidas por
un proceso de autoensamblaje en sistemas de expresión de baculovirus. No son partículas infecciosas, no se replican, pero conservan las propiedades
estructurales de las proteínas HA y NA.
Se ha demostrado, en estudios con ratones, que
la vacunación con PPV produjo un alto grado de
protección contra el virus pandémico de 2009, lo
que sugiere que pueden ser útiles en el desarrollo
de vacunas efectivas (Quan et al, 2010). Entre sus
ventajas destacan la alta inmunogenicidad, ya que
bajas dosis pueden proveer de protección contra
la infección letal, su producción es más rápida y
mucho más barata respecto a las inactivadas o de
virus atenuados.
La vacuna estacional trivalente de PPVs está
compuesta por las proteínas HA, NA y M1 de los
virus de influenza A H1N1/H3N2/influenza B e
induce en ratones y hurones, títulos altos de anticuerpos inhibitorios de la hemaglutinación en contra las tres cepas de influenza, pero también contra
un panel de influenzavirus heterólogos, además
puede proteger contra el reto de virus de influenza
y las respuestas de linfocitos TCD8+ específicos
son mayores que las obtenidas contra la vacuna
inactivada trivalente comercial (Ross et al, 2009).
Se prevé que la nueva generación de vacunas
contra la influenza, a base de PPV, tendrá un impacto muy significativo en el control de esta infección viral (Ross et al, 2009). La detección de las
nuevas variaciones antigénicas o de transferencia
entre especies se logra únicamente mediante la
vigilancia continua de la evolución antigénica de
los influenzavirus, lo que contribuye a definir los
componentes de las nuevas vacunas tanto en humanos como en animales.
Es importante destacar que en el caso de una
pandemia por un nuevo virus, la aplicación de la
vacuna endémica estacional brinda poca protección
dependiendo del grado de reacción cruzada entre
las variantes participantes, así de acuerdo a la
experiencia en esta situación todos los individuos
deberán considerarse en riesgo (Hilleman, 2002;
Taubenberger & Morens, 2006). Los investigadores
de la OMS han puesto a la disposición de los
científicos, los distintos aislamientos existentes
para el desarrollo de una vacuna eficiente capaz
de prevenir y controlar la siguiente pandemia de
influenza ante el riesgo de que algunos virus de
aves pudieran resultar pandémicos (García-García
& Ramos, 2006).
Ante la dificultad de no poder predecir cuál será
el virus causal de la próxima pandemia, para la
[ 53 ]
producción de vacunas se deben encontrar nuevas
estrategias que nos permitan responder rápidamente a la continua variación antigénica natural de los
virus de la influenza. Podríamos también considerar otras intervenciones, incluso a nivel de sus
reservorios para limitar la emergencia de variantes
con potencial pandémico desde su principal raíz,
las aves y los cerdos.
BIBLIOGRAFÍA
Domingo E, Martínez-Salas E, Sobrino F, De la Torre
JC, Portela A, Ortín J, et al. The quasiespecies
(extremely heterogeneous) nature of viral RNA
genome populations; Biological relevance- a review.
Gene. 1985;40:1-8.
Air GM, West JT. Chapter: Antigenic Variation. Desk
Encyclopedia of General Virology. Academic Press.
Editors: Brian W.J. Mahy and Marc HV van
Regenmortel. 2010. San Diego, CA, USA. pp 530-540Alexander DJ. A review of avian influenza in different
bird species. Vet Microbiol, 2000; 74:3-13
Domingo E, Baranowski E, Ruiz-Jarabo CM, MartínHernández AM, Saiz JC, Escarmis C. Quasispecies
structure and persistence of RNA viruses. Emergen
Infect Dis. 1998;4(4):522-527.
Arias CF, Escalera-Zamudio M, Soto-Del Río ML,
Cobián-Güemes AG, Isa P, López S. Molecular
anatomy of 2009 influenza virus A (H1N1). Arch
Med Res. 2009; 40(8):643-54.
Falcon AM, Marion RM, Zurcher T, Gómez P, Portela
A, Nieto A, et al. Defective RNA replication and
late gene expression in temperature-sensitive
influenza viruses expressing deleted forms of the
NS1protein. J Virol. 2001;78:3880-3888.
Arias C, López S. Anatomía del virus de la influenza A
/H1N1-2009. Ciencia. 2009; Jul-Dic: 14-24.
Biebriche CF. Origin and evolution of viruses. Chapter
4: Mutation, competition and selection as measured
with small RNA molecules. Edited By Esteban
Domingo, Robert Webster and John Holland.
Academic Press. 1999. pp 72-75.
Fernandez-Sesma A, Marukian S, Ebersole BJ.,
Kaminski D, Park M-S, Yuen T, et al. Influenza
Virus Evades Innate and Adaptive Immunity via the
NS1 Protein. J Virol. 2006;80:6295-6304.
Brown I, Harris, P, McCauley, J. Alexander D. Multiple
genetic reassorment of avian and human influenza
A viruses in european pigs, resulting in the
emergence of an H1N2 virus of novel genotype. J
Gen Virol. 1998; 79: 2947-2955.
Fouchier RA, Munster V, Wallensten A, Bestebroer
TM, Herfst S, Smith DR, et al. Characterization of
a novel influenza A virus hemagglutinin subtype
(H16) obtained from black-headed gulls. J Virol.
2005;79:2814-2822.
Cheung T, Guan Y, Ng S, Chen H, Wong C, Peiris J,
et al. Generation of recombinant influenza A virus
without M2 ion-channel protein by introduction of
a point mutation at the 5’ end of the viral intron. J
Virol. 2005;75:4439-4443.
García-García J, Ramos, C. La influenza, un problema
vigente de salud pública. Salud Pub Mex.
2006;48:244-267.
García-Sastre A, Egorov A, Matassov D, Brandt S,
Levy DE, Durbin JE, et al. Influenza A virus
lacking the NS1 gene replicates in interferondeficient systems.Virology. 1998;252:324-330.
Cox, RJ, Brokstad KA and Ogra P. Influenza virus:
immunity and vaccination strategies: comparison
of the immune response to inactivated and live,
attenuated influenza vaccines. Scand J Immunol,
2004;59:1-15.
Garten, RJ, David CT, Russell CA, Shu B, Lindstrom S,
Balish A, et al. Antigenic and genetic characteristics
of swine-origin 2009 A (H1N1) influenza viruses
circulating in humans. Science. 2009;325:197-201.
Das K, Aramini JM, Ma LC, Krug RM, Arnold E.
Structures of influenza A proteins and insights
into antiviral drug targets. Nat Struct Mol Biol.
2010;17(5):530-8.
Graham MB, Braciale VL, Braciale TJ. Influenza virus
specific CD4+ T helper type 2 T lymphocytes do
[ 54 ]
not promote recovery from experimental virus
infection. J Exp Med. 1994;180:1273-1282.
types A and B, types A and B, live, coldadapted
(CAIV-T) in healthy children and healthy adults.
Vaccine. 2001;19:2221-2226.
Hale BG, Randall RE, Ortín J, Jackson D. The
multifunctional NS1 protein of influenza A viruses.
J Gen Virol. 2008;89(Pt 10):2359-76.
Maurer-Stroh S, Ma J, Lee RT, Sirota FL, Eisenhaber F.
Mapping the sequence mutations of the 2009 H1N1
influenza A virus neuraminidase relative to drug and
antibody binding sites. Biol Direct. 2000;20:4-18.
Hatada E, Hasegawa M, Shimizu K, Hatanaka
M, Fukuda R. Analysis of influenza A virus
temperature-sensitive mutants with mutations in
RNA segment 8. J Gen Virol. 1990;71:1283-1292.
Moran TM, Park AH, Fernandez-Sesma, JL Schulman.
Th2 responses to inactivated influenza virus can be
converted to Th1 responses and facilitate recovery
from heterosubtypic virus infection. J Infect Dis.
1999;180:579-585.
Hilleman MR. Realities and enigmas of human viral
influenza: pathogenesis, epidemiology and control.
Vaccine. 2002;20:3068-3087.
Mueller SN, Langley WA, Carnero E, GarcíaSastre A, Ahmed R. Immunization with Live
Attenuated Influenza Viruses That Express
Altered NS1 Proteins Results in Potent and
Protective Memory CD8+ T-Cell Responses. J
Virol. 2010;84:1847-1855.
Holland J, Spindler K, Horodyski F, Grabau E, Nichol
E, VandePol S. Rapid evolution of RNA genomes.
Science. 1982;215:1577-1585.
Inglis S, Brown C. Spliced and unspliced RNAs
encoded by virion RNA segment 7 of influenza
virus. Nucleic Acids. 1981;9:2727-2740.
Nasser EH, Judd AK, Sanchez A, Anastasiou D,
Bucher DJ. Antiviral activity of influenza virus M1
zinc finger peptides. J Virol. 1996;70(12):8639-44.
Itoh Y, Shinya K, Kiso M, Watanabe T, Sakoda Y,
Hatta M, et al. In vitro and in vivo characterization
of new swine-origin H1N1 influenza viruses.
Nature. 2009;460:1021-1025.
Nelson MI, Viboud C, Simonsen L, Bennet RT,
Griesemer SB, St George K, et al. Multiple
reassorment events in the revolutionary history of
H1N1 influenza A virus since 1918. PLoS Pathog.
2008; }4:e1000012.
Karson DT. Cytotoxic T cells in influenza immunity.
Semin Virol. 1996;6:906-908.
Kawaoka Y, Yamnikova S, Chambers TM, Lvov DK,
Webster RG. Molecular characterization of a new
hemaglutinin subtype H14 of influenza virus A.
Virology. 1990;179:759-767.
Ozawa M, Fujii K, Muramoto Y, Yamada S,
Yamayoshi S, Takada A, et al., Contributions of
two nuclear localization signals of influenza A
virus nucleoprotein to viral replication. J Virol.
2007;81(1):30-41.
Kilbourne E. Influenza Pandemics of the 20th century.
Emergen Infect Dis. 2006;12:9-14.
Kiso M, Shinya K, Shimojima M, Takano R,
Takahashi K, Katsura H, et al. Characterization
of oseltamivir-resistant 2009 H1N1
pandemic influenza A viruses. PLoS Pathog.
2010;6(8):e1001079.
Palese, P. Influenza: old and new threats. Nat Medicine.
2004; 10(12 Suppl):S82-7
Knossow M, Skchel J. Variation and infectivity
neutralization in influenza. Immunology.
2006;119:1-7.
Quan FS, Vunnava A, Compans RW, Kang SM. Viruslike particle vaccine protects against 2009 H1N1
pandemic influenza virus in mice. PLoS ONE.
2010;5(2):e9161.
Pfleiderer M, Löwer J, Kurth R. Cold-attenuated
live influenza vaccine, a risk-benefit assessment.
Vaccine. 2002;20:886-894.
Lamb R, Takeda M. Death by influenza virus protein.
Nat Med. 2001;7:1286-1288.
Rabadan R, Levine A, Krasnitz M. Non Random
reassortment in human A influenza. Influenza other
Respi viruses. 2008;2:9-22
Li Z, Watanabe T, Hatta M, Watanabe S, Nanbo A,
Ozawa M, et al. Mutational analysis of conserved
amino acids in the influenza A virus nucleoprotein.
J Virol. 2009;83(9):4153-62.
Robb NC, Smith M, Vreede FT, Fodor E. NS2/NEP
protein regulates transcription and replication of the
influenza virus RNA genome. J Gen Virol. 2009;
90(Pt 6):1398-407.
Mendelmen PM, Cordova J, Cho I. Safety and
effectiveness of influenza virus vaccine, trivalent,
[ 55 ]
Röhm C, Zhou N, Suss J, Mackenzie J, Webster
RG. Characterization of a novel influenza
hemagglutinin, H15. Criteria for determination of
influenza subtypes. Virology. 1996;217:508-516.
Taylor HP, Dimmock NJ. Mechanism of neutralization
of influenza virus by secretory IgA is different
from that of monomeric IgA or IgG. J Exp Med.
1985;161:198-209.
Ross TM, Mahmood K, Crevar CJ, Schneider-Ohrum
K, Heaton PM, Bright RA. A trivalent virus-like
particle vaccine elicits protective immune responses
against seasonal influenza strains in mice and
ferrets. PLoS One. 2009;4(6):e6032.
Taubenberger JK, Morens DM. 1918 influenza: the
mother of all pandemics. Emergen Infect Dis.
2006;12:15-22.
Thacker E, Janke B. Swine Influenza virus Zoonotic
potential and vaccination strategies for the control
of avian and swine influenzas. J Infect Dis.
2008;197:19-24.
Salazar MI, López-Ortega O, León-Ávila G, RamírezGonzález JE, Castro-Mussot ME. El origen de la
variabilidad genética de los virus de influenza. Gac
Méd Méx. 2010;146 (3):199-207.
Tumpey TM, Belser JA. Resurrected pandemic influenza
viruses. Annu Rev Microbiol. 2009;63:79-98.
Shih S, Nemeroff M, Krug R. The choice of alternative
5’ splice sites in influenza virus M1 mRNA is
regulated by the viral polymerase complex. Proc
Natl Acad Sci USA. 1995;92:6324–6328.
Wang R, Soll L, Dugan V, Runstadler J, Happ G,
Taubenberger JK. Examining the hemagglutinin
subtype diversity among wild duck-origin influenza
A viruses using ethanol-fixed cloacal swabs and a
novel RT-PCR method. Virology. 2008;375:182-189.
Shinde V, Bridges CB, Uyeki TM, Shu B, Balish A,
Xhu A, et al. Triple-reassortant swine influenza A
(H1N1) in humans in the United States, 2005-2009.
N Engl J Med. 2009;360:2616-2625.
Webster RG, Laver WG, Air GM, Schild GC.
Molecular mechanisms of variation in influenza
viruses. Nature. 1982;296:115-121.
Smith FL, Palese P. 1989. Variation in influenzavirus
genes: Epidemiology, pathogenic, and evolutionary
consequences. En Krug RM editor. The Influenza
viruses, New York, USA; Plenum. pp 152-200.
Webster RG. Antigenic variation in influenza viruses.
En: Domingo E, Webster R, Holland J, Ed. Origin
and evolution of viruses. San Diego, CA: Academic
Press. 1999:377-390.
Stech J, Xiong X, Scholtissek C, Webster RG.
Independence of evolutionary and mutational rates
after transmission of avian influenza viruses to
swine. J Virol. 1999;73:1878-1884.
Webster RG, Hulse DJ. Microbial adaptation and change:
avian influenza. Rev Sci Tech. 2004;23:453-465.
Webster RG, Peiris M, Chen H, Guan Y. H5N1
outbreaks and enzootic influenza. Emerg Infect Dis.
2006;12:3-8.
Strauss J, Strauss E. Viruses and human disease. Ed.
Elsevier., 2nd edición, 2008, San Diego, California,
EUA.
Woodland DL. Cell-mediated immunity to respiratory
virus infections. Curr Opin Immunol 2003;15:430-435.
Suarez DL, Schultz-Cherry S. Immunology of avian
influenza virus: a review. Dev Comp Immunol.
2000;24:269-283.
Wright PF, Webster RG. Orthomyxoviruses. En: Knipe
DM, Howley PM, Ed Fields Virology. vol. 1. 4a.
Ed. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins.
2001:1533-1579.
Suarez DL. Evolution of avian influenza viruses. Vet
Microbiol. 2000;74:15-27.
Subbarao K, Murphy BR, Fauci AS. Development
of effective vaccines against pandemic influenza.
Immunity. 2006;24:5-9.
Youngner JS, Treanor JJ, Betts RF, Whitaker-Dowling
P. Effect of simultaneous administration of coldadapted and wild-type influenza infection in
humans. J Clin Microbiol 1994, 32:750-754.
Suzuki Y, Ito T, Suzuki T, Holland RE, Chambers TM,
Kiso M, et al. Sialic Acid species as a determinant
of the host range of influenza A viruses. J Virol.
2000;74 (24):11825-11831.
Virology blog: http://www.virology.ws/2009/05/05/
influenza-virus-attachment-to-cells-role-of-differentsialic-acids/
[ 56 ]