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Quimica.es

Descubren un mecanismo que afecta la multiplicación de linajes del virus del dengue

Publicado em 20 agosto 2018

Un linaje del virus del dengue 1 encontrado en Brasil logra prevalecer sobre otro pese a multiplicarse menos en los mosquitos portadores del virus y en las células humanas infectadas. Este descubrimiento se concretó en el marco de una investigación colaborativa que contó con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo - FAPESP y cuyo desarrollo tuvo lugar en diversas instituciones brasileñas y en una universidad de Estados Unidos.

De acuerdo con esta investigación, este linaje activa en menor medida la respuesta del sistema inmunológico de los enfermos. Al ser menos combatido, el virus logra multiplicarse más en el cuerpo humano, aumentando así las probabilidades de que la persona sea picada por un mosquito y contagie a otras. De este modo, este linaje logra superar a otro que tiene una capacidad mucho mayor de multiplicarse en mosquitos y en pacientes.

Los investigadores estudiaron los linajes 1 y 6 (L1 y L6) del virus del dengue tipo 1 que afectan a la población de São José do Rio Preto, una localidad del estado de São Paulo, en Brasil. El estudio mostró que pese a que el L1 posee una mayor capacidad de multiplicación en el mosquito y en las células, el L6 logra minimizar e incluso desactivar las respuestas inmunológicas del cuerpo humano, lo cual hace que este linaje ocupe el lugar del L1.

"Existían tres prácticas para investigar las situaciones de multiplicación del virus del dengue y explicar por qué un linaje superaba al otro. Nuestra investigación arrojó luz sobre un nuevo fenómeno que explica de qué manera sobrevive un virus en el seno de una población", dijo Maurício Lacerda Nogueira, profesor adjunto del Laboratorio de Investigaciones en Virología del Departamento de Enfermedades Dermatológicas, Infecciosas y Parasitarias de la Facultad de Medicina de São José do Preto (Famerp) y uno de los autores de artículo publicado en PLOS Neglected Tropical Diseases con los resultados de la investigación.

"Pero no se trata únicamente de observar si el virus se multiplica más o menos en el mosquito o en la célula humana para entender por qué un linaje ocupa el lugar de otro. Debemos saber de qué manera interactúa el virus con el ser humano como un todo", declaró Lacerda Nogueira, quien también es presidente de la Sociedad Brasileña de Virología.

Este estudio aporta nuevos conocimientos fundamentales para la producción de vacunas en el combate contra la enfermedad. "La comprensión global de cómo interactúa el virus con la población nos ayuda a entender de qué manera funcionan las vacunas y resulta fundamental para poder diseñarlas", dijo.

Se sabe que en Brasil hubo tres introducciones de virus del dengue tipo 1: los linajes 1, 3 y 6, todos con el mismo genotipo. En São José do Rio Preto se registró inicialmente la circulación del L6, al menos desde 2008. En 2010 se detectó por primera vez al L1 en dicha ciudad. Durante un período, ambos circularon conjuntamente.

Se esperaba que L1 exhibiese una mayor capacidad de multiplicación en las células y en los mosquitos transmisores -Aedes aegypti- ya que el mismo llegó después que L6 y logró instalarse. Pero a partir de 2013, L1 empezó a menguar hasta que no se lo detectó más en la población, contrariando la expectativa de que ese nuevo linaje reemplazase a L6.

Este hecho contrariaba al conocimiento científico producido al respecto de la prevalencia de un linaje sobre otro, un fenómeno denominado sustitución de clado (el grupo de organismos originados a partir de un sólo ancestro común).

El mismo puede concretarse si el linaje introducido en el medio se multiplica mejor en las células humanas que el que ya se encontraba en el ambiente. La otra hipótesis indica que el linaje que llegó posteriormente se multiplica más en el mosquito. En ambos casos, se dice que el virus que suplantó al otro tiene un "fitness viral" mejor.

Fitness epidemiológico

Una tercera explicación surgió a partir de un estudio realizado en Puerto Rico en 2015, donde se encontró un linaje del virus del dengue con un fitness viral peor que los de los que ya se encontraban en el ambiente, pero que terminó prevaleciendo por sobre los demás. Se descubrió que ese linaje inhibe el sistema interferón, una proteína que induce una respuesta antiviral siempre que alguien es infectado por virus, disminuyendo así su replicación. En este caso, a este proceso se lo denomina fitness epidemiológico.

En el caso brasileño, no ocurrió nada de esto. En primer lugar, los investigadores secuenciaron los genomas de los dos linajes de virus. Éstos tienen 47 aminoácidos distintos y son muy distantes genéticamente; pero competieron entre ellos y L6 ganó.

"Las informaciones que teníamos hasta entonces mostraban que lo esperable era que L6 se multiplicase mejor, por eso habría prevalecido; pero cuando observamos células contaminadas de humanos y de monos nos dimos cuenta de que L1 se multiplica 10 veces más que L6 en promedio", dijo Lacerda Nogueira.

Si L1 no lo hacía en las células humanas, la hipótesis indicaba que el mejor fitness viral se explicaría porque L6 se multiplicaría mejor en el mosquito. Entonces los científicos infectaron oralmente mosquitos cautivos, criados para la realización de experimentos científicos. Para alimentarse, los mosquitos picaban una membrana que tenía sangre de ratón contaminado con virus del dengue de los linajes 1 y 6. "Nuevamente L1 se multiplicó 10 veces mejor en el mosquito que L6", sostuvo.

Surgió entonces la posibilidad de que los mosquitos cautivos quizá no fuesen representativos con relación a los hallados en el medio ambiente. Al realizarse un nuevo experimento, en el cual se recolectaron huevos del mosquito en el ambiente que hicieron eclosión en el laboratorio, se arribó al mismo resultado: L1 seguía siendo más eficiente en la multiplicación que L6, pese a que los estudios demostraban que pacientes contaminados con L6 poseían una carga viral mucho mayor que los infectados por L1.

Restó entonces la hipótesis del fitness epidemiológico, tal como sucedió en Puerto Rico, donde se halló un virus del dengue que codificaba un ARN que inhibía al interferón. Pero no se confirmó la interferencia en el caso brasileño. "Entonces nos percatamos de que nos encontrábamos frente a otro mecanismo, diverso con relación a los tres conocidos", dijo Lacerda Nogueira.

Para dilucidar este misterio, los investigadores pasaron a efectuar el estudio de los aspectos inmunológicos de la interacción del virus con la respuesta inmunitaria del organismo. Utilizando sistemas computacionales de predicción, verificaron que L1 lograba activar mucho más a los linfocitos B y T, que integran el sistema inmunológico, que lo que lo hacía L6.

A continuación, en los estudios con ratones y células donadas por personas contaminadas con el virus, los científicos lograron estimular y medir la activación de respuestas de los linfocitos B y T, y notaron que L6 activaba una respuesta más débil que L1. Y midieron también el nivel de citocinas presentes en el suero extraído de los pacientes. Las citocinas cumplen el rol de activar, mediar o regular la respuesta inmunitaria.

"En general, observamos que L1 se multiplica mucho mejor, pero también activa fuertemente el sistema inmunológico, tanto el del humano como el del ratón; es decir que L1 induce una respuesta muy fuerte del organismo contra el virus. En tanto, L6 se multiplica menos, pero inhibe o no estimula o estimula poco las respuestas del sistema inmunológico. Por eso el organismo tarda más para reconocer al virus", dijo.

Por este motivo, la cantidad de virus del linaje 6 en el ser humano es en promedio 10 veces mayor que la del 1, según constataron los investigadores. Y también observaron que el virus del linaje 1 se multiplica mucho más en el mosquito y exhibe una replicación local mucho mayor al infectar a la persona.

Pero esta replicación induce una activación fuerte de linfocitos B y T, que deriva en un aumento de citocinas, es decir que genera una fuerte respuesta inmunitaria, capaz de inhibir la replicación sistémica del virus en el cuerpo. De este modo, la carga viral resulta menor y disminuye su propagación hacia los mosquitos, es decir que menos gente será infectada por éstos.

En el caso del virus del linaje 6, pese a su menor capacidad de multiplicación en el mosquito y también en el lugar de replicación inicial después de picar a una persona, éste produce una activación débil de linfocitos B y T y estimula la producción de citocinas que, a decir verdad, inhiben la respuesta inmunitaria en lugar de estimularla.

"De este modo, existe una replicación sistémica mucho mayor en la persona, es decir, una cantidad de virus mayor en la población, lo que puede infectar a una mayor cantidad de mosquitos. Arribamos a la conclusión entonces de que el L6 tienen un mejor fitness epidemiológico que el L1, el cual a su vez posee un mejor fitness viral que el L6", dijo Lacerda Nogueira.

La investigación tuvo una duración de dos años y medio y comprendió a un grupo de 24 científicos de diversas instituciones brasileñas de educación superior -a la Famerp se le sumaron la Fundación Oswaldo Cruz y las universidades federales de Río de Janeiro (UFRJ) y de Minas Gerais (UFMG) y la Unesp-, aparte de un colaborador extranjero: Nikos Vasilakis, también coautor del artículo e investigador del Centro de Enfermedades Tropicales de la Universidad de Texas (Galveston), en Estados Unidos.

"Valiéndose de análisis epidemiológicos, filogenéticos, moleculares e inmunológicos, los autores de la investigación demostraron que diferencias en la respuesta inmunitaria del huésped determinan la dinámica de la circulación del dengue de dos linajes circulantes en la ciudad, lo cual sugiere que los factores que influyen sobre la dinámica de la transmisión del dengue son mucho más complejos de lo que se sospechaba anteriormente", dijo Vasilakis.