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INFECCIÓN RESPIRATORIA VIRAL Y FUNCIÓN DE LAS
QUIMIOCINAS EN EL RECLUTAMIENTO CELULAR
La infección respiratoria viral constituye un problema de salud muy importante a
nivel mundial y los costos atribuibles al tratamiento de estas infecciones son una carga
económica importante. Por ejemplo, aproximadamente 3 % de todos los niños menores
de 1 año de edad necesitan ser admitidos en hospitales cada año a causa de una
infección del tracto respiratorio inferior. Dicho de otro modo, cada año se presentan
150.7 millones de casos nuevos de neumonías en niños pequeños a escala mundial
(WHO, 2004). En donde se han realizado los estudios necesarios se ha observado que la
mayoría de las infecciones del tracto inferior son causadas por virus. En Alemania, los
costos anuales médicos directos e indirectos causados por los virus de influenza han
sido estimados en 1 a 2.5 miles de millones de euros.
Por otro lado, las infecciones del tracto respiratorio superior, como el resfriado
común, tienen las mayores tasas de morbilidad, en todo el mundo, y tienen un alto
impacto en relación con las horas de trabajo perdidas.
Una gran variedad de virus causan estas enfermedades e incluyen a los virus de
influenza A, B y C, los virus de parainfluenza 1, 2, 3 y 4, los rinovirus, los adenovirus
(con más de 40 serotipos), el virus sincitial respiratorio (serotipos A y B), el
metapneumovirus, y los coronavirus, entre los que se ha encuentran dos nuevos CoV, el
causante del brote del síndrome respiratorio agudo severo (SARS), y otro descubierto
por investigadores holandeses. Los virus respiratorios pueden causar una variedad de
síndromes respiratorios que van del resfriado común, y faringitis, a traqueo bronquitis,
croup, bronquiolitis o neumonía y síndrome respiratorio agudo severo.
Los rinovirus son los principales causantes del resfriado común y de las
exacerbaciones de asma.
Figura 1. Rinovirus 14, resuelto por microscopía crio-electrónica y
reconstrucción de imagen (1, 2).
El virus sincitial respiratorio se caracteriza por causar cuadros respiratorios de
vías bajas en niños pequeños, en particular, de bronquiolitis. Este virus tiene una
estructura similar a la de los virus de parainfluenza.
Los virus de influenza causan frecuentemente neumonía. En particular, los virus
de influenza han causado gran morbilidad y mortalidad en todo el Mundo. En 1918, los
virus de influenza causaron la muerte de 20 millones de gentes en Europa; y hace poco
el CDC (Center of Disease Control) informó de 14 casos de influenza severa, la cual
causó la muerte de 4 personas (niños y jóvenes menores de 21 años) en Michigan,
EEUU.
Figura 2. Virus de influenza. En la figura imagen de Linda Stannard, del
Department of Medical Microbiology, University of Cape Town (1, 2).
Los parainfluenza virus (PIV) son
bronquiolitis y neumonías.
causa importante de cuadros de croup,
Figura 3. Virus de parainfluenza (1,2)
Los adenovirus son una familia numerosa de virus que pueden causar además de
cuadros respiratorios, infecciones gastrointestinales, de la conjuntiva, y de vías
urinarias.
Fig. 4. Adenovirus. Fotografía electrónica de Milan Nermut del National
Institute for Biological Standards and Control del Reino Unido (1, 2).
Destaca entre los virus respiratorios el nuevo coronavirus, ya que produce un
tipo de neumonía fulminante que con gran frecuencia causa la muerte de los pacientes.
De hecho, este virus ha infectado más de 8,000 personas en un periodo de 8 meses.
Figura 5. Coronavirus (1,2).
Recientemente se ha descubierto un nuevo virus causante de enfermedad
respiratoria viral, el metapneumovirus.
Las técnicas que usualmente se utilizan para detectar la infección por virus
respiratorios incluyen: aislamiento viral, inmunofluorescencia, pruebas serológicas. Para
el aislamiento se incuba la muestra sobre monocapas de células permisibles durante al
menos 10 días. Después de este tiempo, se revisan las células en busca del efecto
citopático, el cual puede ser más o menos característico. Por ejemplo, los adenovirus
causan redondeamiento, hinchazón y desprendimiento de las células. El virus sincitial
respiratorio produce células gigantes multinucleadas, que son células infectadas cuyas
membranas se fusionan (Fig. 6a). Otro sistema para el aislamiento de los virus son los
huevos de aves embrionados, los cuales han sido muy útiles desde antes de que se
usaran los cultivos de tejidos, hasta la fecha (Fig. 6b). Para la prueba de la
inmunofluorescencia se preparan células de exudado faríngeo en portaobjetos y se
incuban con anticuerpos específicos, la reacción se visualiza mediante un anticuerpo
secundario que está unido de forma artificial a un compuesto que fluoresce con la luz
UV (Fig. 6c y d).
a
b
c
d
Figura 6. Métodos de detección viral. a) El virus sincitial respiratorio produce sincitios
o células gigantes multinucleadas en las células que infecta. b) Los huevos embrionados
de pollo han sido muy útiles en el aislamiento de virus en general. Después de varios
días de incubación con la muestra, se revisan las membranas y el embrión en busca de
lesiones producidas por los virus. La inmunofluorescencia resalta las células infectadas
cuando son iluminadas por la luz ultravioleta, el recuadro c muestra células infectadas
por adenovirus; el recuadro d, por influenza.
Recientemente, hemos desarrollado técnicas de biología molecular para detectar
rinovirus y hemos demostrado que este virus es causante de 50 % de los casos de
cuadros respiratorios en niños de 6 a 12 años de edad.
En el Laboratorio de Inmunoalergia y Asma del INER, se están desarrollando
diferentes proyectos de investigación entre los que se encuentra “Mecanismos de
reclutamiento celular durante la infección viral respiratoria”.
Una característica de la infección respiratoria viral es que ocurre reclutamiento
de leucocitos (neutrófilos, monocitos, linfocitos y eosinófilos) en la vía aérea de los
pacientes; aunque no se conocen los mecanismos del reclutamiento celular. En los
últimos años se han empezado a estudiar un grupo de proteínas relacionadas
estrechamente con el reclutamiento celular, las quimiocinas. Éstas son una superfamilia
de citocinas que debido a la posición de los residuos de cisteínas localizados en la
región amino terminal de la molécula se han dividido en cuatro subfamilias (CL, CCL,
CXCL, y CXXXCL).
Nosotros hemos demostrado con anterioridad que la quimiocina IL-8 tiene una
función crucial en el reclutamiento de los neutrófilos, mientras que las quimiocinas
RANTES y MIP-1alfa participan predominantemente en la activación de eosinófilos en
niños con infección respiratoria viral. Esto es importante ya que los leucocitos pueden
causar daño tisular a través de la liberación de mediadores de la inflamación o
proteasas.
En realidad todavía se desconocen muchos detalles acerca del reclutamiento
celular durante la infección viral respiratoria.
En un estudio preliminar hemos encontrado que la MCP-4 (Monocyte
Chemotactic Protein tipo 4) se incrementa en las secreciones nasales de niños con
infección respiratoria viral mientras que los niveles de la MCP-1 permanecen sin
cambios. Esto sugiere que las MCP-s tienen una función clave en el reclutamiento
celular en la infección respiratoria viral, y además que pueden actuar en forma
diferencial.
700
140
600
MCP-4 (pg/ml)
MCP-1 (pg/ml)
120
100
80
60
40
500
400
300
200
194.5 + 107.7
20
17.5 + 26.0
16.15 ±11
0
virus
controls
100
0
33.0 + 5.7
virus
controls
Figura 1. Niveles de MCP-1 en Figura 2. Niveles de MCP-4 en
secreciones nasales de niños con y sin secreciones nasales de niños con y sin
infección respiratoria viral (p>0.5).
infección respiratoria viral (p0.01).
En este proyecto se propone:
Determinar la importancia de los virus respiratorios como causantes de
enfermedad respiratoria aguda en una cohorte de 125 niños de 6 a 12 años de edad
durante dos años de seguimiento.
Estudiar la función de las quimiocinas en el reclutamiento celular durante la
infección viral. Es decir se estudiarán las quimiocinas que reclutan macrófagos,
neutrófilos, eosinófilos, células dendríticas y linfocitos.
Estudiar las células reclutadas durante los cuadros respiratorios en la mucosa
nasal.
Estudiar la presencia de los receptores de quimiocinas en las células reclutadas
en la mucosa nasal.
En este proyecto se contará con la colaboración del Dr. Carlos Arias (del
Instituto de Biotecnología, Cuernavaca) y de la Maestra Irma López (del INDRE). La
Maestra López en colaboración con el CDC ha establecido la metodología adecuada
para detectar subtipos de virus de influenza (A/H1N1 y A/H3N2, etc.). En colaboración
con el Dr. Carlos Arias, del Instituto de Biotecnología de Cuernavaca investigaremos la
presencia de variantes (mutaciones por deriva génica) de influenza y coronavirus.
Esperamos que a largo plazo, este proyecto establecerá las bases de un programa de
vacunación contra los virus de la influenza en nuestro país.
Departamento de Inmunogenética y Alergia
Colaboradores:
Felipe Fuentes Arenas
José Luis Hernández Cruz
Rosalía Montes Vizuet
César Luís Rentería Rosales
Julio Santiago
Luis Manuel Terán Juárez
Bibliografía
1.
2.
3.
Rudan I, Tomaskovic L, Boschi-Pinto C, Campbell H on behalf of WHO
Child Health Epidemiology Reference Group. 2004. Global estimate of the
incidence of clinical pneumonia among children under five years of age. Bull
WHO 82:895-903. Gratis en la red.
The Big Picture Book of Viruses.
http://www.virology.net/Big_Virology/BVHomePage.html
All the virology on the web.
http://www.tulane.edu/~dmsander/garryfavweb.html