Érase una vez La Ciencia

Jiménez Clavero M.A. y Sánchez-Seco Fariñas M.P., “El Virus del Nilo Occidental (Virus West Nile): epidemiología, prevención y control», Zoonosis nº64. disponible en http://www.colvema.org/PDF/WestNile.pdf

Margo A. Brinton, “Replication Cycle and Molecular Biology of the West Nile Virus”, Viruses, nº6, 2013, págs. 13-53. Disponible en www.mdpi.com/journal/viruses

“Fiebre del nilo occidental”, 2009. Disponible en http://www.cfsph.iastate.edu/Factsheets/es/fiebre_del_nilo_occidental.pdf

Wikipedia, Virus del nilo occidental, 2014. Disponible en http://es.wikipedia.org/wiki/Virus_del_Nilo_Occidental

Para concluir la parte de este blog que trata sobre el WNV, dedicaremos las últimas líneas del trabajo a la importancia que tienen la prevención y el control de las enfermedades víricas (tanto de este, como de otros virus). Para llevarlos a cabo es necesaria la existencia de programas globales, integrados, y de control de plagas, así como una buena información de cara al público.

Para garantizar el éxito de un programa de control de plagas se han de realizar una serie de acciones importantes, como son:

1. Vigilancia. En ausencia de enfermedad (como es el caso de España), la vigilancia proporciona datos sobre las especies que actúan como vectores (distribución geográfica, número de adultos, hábitat idóneo de las larvas, etc.), y esto puede acelerar la respuesta después de la detección de la enfermedad.
2. Reducción de las fuentes de origen. Se trata de reducir o eliminar los sitios de cría de larvas de mosquitos mediante, por ejemplo, la eliminación de residuos o el manejo del agua.
3. Control químico. Emplear insecticidas contra las larvas (larvicidas) o contra mosquitos adultos (adulticidas).
4. Control de resistencias. Retrasar o evitar la aparición de poblaciones de vectores que son resistentes a los insecticidas.
5. Control biológico. Usar organismos biológicos, como peces larvívoros, o productos derivados de ellos para controlar las plagas que se encuentran de forma natural en algunos hábitats.
6. Medidas complementarias. Formación continuada de trabajadores implicados en las tareas de control de mosquitos, educación higiénico-sanitaria de la población, campañas de información pública, etc.

En España, la red de investigación EVITAR (Enfermedades VÍricas Transmitidas por Artrópodos y Roedores) recoge los esfuerzos de diversos profesionales en distintos ámbitos para investigar, vigilar, prevenir y controlar las infecciones causadas por estos virus. Esta red está llevando a cabo una vigilancia activa y actúa como órgano consultivo dando recomendaciones y elaborando planes de actuación ante la posibilidad de detectar WNV y/u otros agentes.

Aquí finaliza nuestra pequeña aportación de información sobre el Virus del Nilo Occidental. Esperamos que encontréis interesantes algunos aspectos o, cuanto menos, curiosos. Podréis comprobar la veracidad de todo lo expuesto hasta ahora en la bibliografía que os proporcionamos.

Ahora que ya hemos hablado tanto de la historia como de la naturaleza del WNV, para ir finalizando pasaremos a hablar de los síntomas que produce en aquellos seres a los que infecta, y de los métodos para diagnosticar el virus.

La presencia del virus en un organismo puede provocar una gran variedad de síntomas cuya gravedad puede ser desde nula (enfermedades asintomáticas) a muy alta (con posibilidad de muerte). Hay veces que la enfermedad puede dejar secuelas en el individuo, que normalmente se asocian con enfermedades neuroinvasivas (encefalitis, meningitis o poliomielitis), pero lo más común son una serie de síntomas que después de un tratamiento adecuado desaparecen sin causar más problemas y que se engloban en lo que se conoce como “Fiebre del Nilo Occidental”.

En humanos, los síntomas asociados al WNV son:

1. Fiebre del Nilo Occidental (West Nile Fever, WNF): es el principal síntoma que aparece en la gente que ha sido infectada por el virus. Se caracteriza por la presencia de fiebre, dolores de cabeza, mialgias, fatiga y, a veces, problemas gastrointestinales (diarreas y vómitos). También pueden aparecer erupciones cutáneas en el pecho y en la espalda, que puede extenderse hasta las manos y que normalmente son transitorias. Se cree que estas erupciones son debidas a respuestas inmunitarias del organismo frente al virus, ya que aparecen con más frecuencia en personas adultas que sólo padecen la fiebre. Los casos de muerte por esta fiebre son muy escasos y normalmente están asociados con personas mayores, inmunodeprimidas y/o con problemas cardiopulmonares.

2. Enfermedades neuroinvasivas asociadas al WNV, tales como:

• Meningitis (West Nile Meningitis, WNM): sus síntomas son los de una meningitis normal. El paciente padece una fuerte fiebre, con intensos dolores de cabeza y rigidez en la nuca. Se han encontrado casos de fotofobia y fonofobia (intolerancia anormal a los ruidos). El fluido cerebroespinal padece una pleocitosis, es decir, un aumento en la cantidad de glóbulos blancos. También se pueden sufrir problemas gastrointestinales que pueden causar un estado grave de deshidratación. Este estado requiere de un rápido ingreso hospitalario para estabilizar al paciente que lo sufre.
• Encefalitis (West Nile Encephalitis, WNE): el rango de gravedad de la encefalitis puede ser muy amplio, variando desde un simple estado de confusión hasta un estado bastante grave, que puede producir el coma y posteriormente la muerte. Este último se suele observar en pacientes mayores (por encima de los 55 años) y en pacientes inmunodeprimidos. Los afectados padecen un temblor violento (sobretodo en las extremidades superiores y en los músculos faciales) que puede darse incluso en periodos de sueño. Este temblor puede derivar en párkinson o hipomimia. Se cree que estos trastornos pueden suceder debido al neurotropismo (atracción) del virus hacia zonas del cerebelo o del tálamo.
• Poliomielitis (West Nile Poliomyelitis, WNP): normalmente asociada a otro tipo de virus, los poliovirus, que producen una debilidad muscular que puede acabar en una parálisis. Pero en el caso del Virus del Nilo Occidental, la poliomielitis se produce cuando el virus actúa a nivel de las neuronas motoras inferiores de la médula espinal. La WNP se produce en las primeras horas de la enfermedad (entre las 24-48 horas después de la infección) y puede producir una parálisis del diafragma y de los músculos intercostales, provocando así un fallo respiratorio.

3. Otras manifestaciones: después de la fiebre, e incluso después de alguna de las enfermedades neuroinvasivas, se puede producir coriorretinitis (inflamación de la coroides i de la retina). También puede darse vitritis (inflamación del cuerpo vítreo), y neuritis óptica (inflamación del nervio óptico).

En niños, la enfermedad normalmente no excede de la fiebre. No obstante, se han dado casos en los que los niños han llegado a padecer meningitis.

Por lo que respecta a las aves, normalmente la enfermedad es asintomática, excepto en córvidos, que provoca una gran mortalidad.

En équidos (caballos y demás) podemos ver síntomas neurológicos como obnubilación, anorexia, visión dificultosa, movimientos masticatorios al vacío, incapacidad de tragar, ataxia (descoordinación en el movimiento), contracciones musculares, parálisis temporal, desplazamiento en círculos y alteraciones en la conducta (periodos de hiperexcitabilidad alternados con periodos de depresión).

También cabe destacar que, aunque no se ha podido demostrar su relación directa con el WNV, se han observado algunas otras enfermedades (como la rabdomiolisis, la hepatitis, la pancreatitis i la miocarditis) en personas que han sufrido una infección del virus o se les ha detectado la presencia de éste. Incluso, se ha encontrado RNA del WNV en la orina de algunos pacientes que han desarrollado fallos renales.

Para diagnosticar eficazmente la presencia del WNV en un organismo se pueden seguir dos métodos:

1. Detección directa del virus, para la cual se utilizan técnicas virológicas de aislamiento del virus o técnicas moleculares, como la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RTPCR). Para este tipo de diagnóstico se requiere que las muestras se tomen en el periodo de viremia, que en el caso de los humanos queda limitado a los primeros días después de la infección.
2. Detección de anticuerpos que actúan frente al virus, lo cual se realiza mediante técnicas serológicas, como ELISA («Ensayo por Inmunoabsorción Ligado a Enzimas»), mediante la inhibición de la hemaglutinación (IH), y mediante la seroneutralización (uso de sueros).

Micrografía en microscópio electrónico que muestra el WNV

De todas las técnicas mencionadas, las moleculares son las más rápidas y capaces de detectar el virus en menor concentración.

Dicho esto, lo único que nos falta por exponer son los modos de prevención y control del virus, que quedan explicados en la siguiente entrada del blog.

Ahora que ya se ha explicado un poco la genómica del virus, sus proteínas, y su epidemiología veamos cómo el WNV infecta las células y qué hace una vez dentro de ellas.

Cuando el virus entra en un organismo (ya sea ave, caballo, mosquito, humano, etc.), interacciona con unos receptores de membrana de la célula a la que va a infectar gracias a la proteína E (mencionada en el apartado anterior). Debido a esta interacción, se forma una vesícula (normalmente de clatrina) que se dirige a unos orgánulos endosomales de la célula, los cuales tienen un pH ácido que favorece un cambio conformacional de esta proteína E, la cual pasa de formar dímeros a formar trímeros. Éstos permiten la fusión de la envoltura del virus con la membrana de la vesícula, liberando la nucleocápside en el citoplasma.

Cuando esto ocurre, una parte del mRNA viral comienza a traducir las proteínas necesarias para formar nuevos viriones, y éstas son procesadas por el aparato de Golgi de la célula infectada (aquí es cuando se da la maduración de la proteína prM en proteína M, también mencionada anteriormente). Mientras, otra parte del mRNA se dedica a la síntesis de nuevo mRNA.

El ciclo viral acaba cuando se produce la reorganización y ensamblamiento de las proteínas sintetizadas y del nuevo RNA, lo que origina nuevas partículas infecciosas que pueden salir al exterior de la célula y volver a iniciar el ciclo.

La molécula de RNA del virus se compone de unas 11 kilobases. En su extremo 5′, como si de un mRNA se tratase, posee la “caperuza” (o CAP, en inglés): una región no codificante necesaria para la estabilidad del RNA y su correcta traducción. Sin embargo, en el extremo 3′ no se encuentra la otra región característica de los mRNA, la cola poli-A, formada por varios nucleótidos de adenina.

Como ya mencionamos anteriormente, el RNA del WNV es de polaridad positiva, y esto hace que sea necesario un cambio de la polaridad de la molécula para que, a partir de la hebra negativa resultante (que actúa como molde), se puedan sintetizar más copias de la hebra positiva, las cuales actuarán como mRNA. La traducción de este mRNA origina una poliproteína, pues solo hay un marco de lectura abierto (llamado ORF). Esta poliproteína necesita la acción de proteasas que rompan algunos de sus enlaces peptídicos para dar lugar a las distintas proteínas que formarán el nuevo virión, en concreto diez, las cuales pueden clasificarse en estructurales y no estructurales, tal y como se observa en la siguiente imagen:

Figura 1: RNA del WNV y proteínas que codifica

El primer segmento del RNA del virus, correspondiente con la sección “structural” en la figura 1, codifica las proteínas estructurales, es decir las que participan en la formación de la estructura del virus:

• La proteína C estabiliza el RNA y forma la nucleocápside icosaédrica del virus.
• La proteína M, presente en la envoltura del virus junto con la proteína E, tiene dos dominios que atraviesan dicha envoltura y un ectodominio (dominio externo a la envoltura). Esta proteína puede permanecer en su forma inmadura, llamada prM, que confiere al virus un carácter menos infeccioso. Tras su maduración a la forma M, adquiere más capacidad infecciosa. Se cree que puede tener una función de chaperona, la cual ayudaría al correcto plegamiento de la proteína E.
• La proteína E es la más importante de la envoltura. Se trata de un dímero proteico glicosidado responsable de la detección del sistema inmunitario, que participa en la adsorción del virus por parte de la célula hospedadora. La disposición de esta proteína E, junto con la M, da una apariencia esférica al virus.

Figura 2: estructura y morfología del WNV

 El segundo segmento de la molécula de RNA, correspondiente con la sección “nonstructural” en la figura 1, es el encargado de codificar las proteínas no estructurales del virus. Aunque no se conocen del todo los mecanismos de algunas de estas proteínas, se cree que están implicadas de forma directa o indirecta con la replicación del material genético.

• Las proteínas NS2A, NS2B, NS4A y NS4B (correspondientes a las regiones 2A, 2B, 4A y 4B en la figura 1) podrían estar relacionadas con el ensamblamiento y/o anclaje de los complejos replicativos en la envoltura.
• La proteína NS1 es una glicoproteína rica en cisteína, con tres sitios de glicosidación bien conservados que reducen la efectividad del virus si sufren alguna mutación. Su principal función es formar enlaces disulfuro, esenciales para la viabilidad del virus.
• La proteína NS3 es una proteasa de serina que es activa mientras está asociada a la proteína NS2B. El complejo NS3-NS2B escinde por los lugares correspondientes a la poliproteína formada tras la traducción.
• La proteína NS5 es la más larga de todas las del virus y la más conservada entre todos los Flavivirus. En su extremo N-terminal contiene la secuencia de la enzima S-adenosilmetionina transferasa, capaz de dar grupos metilos; y en su extremo C-terminal contiene una porción de la secuencia de la RNA-polimerasa.

El virus del Nilo occidental es del tipo arbovirus. Esta palabra deriva de “arthropod borne viruses”, que significa “virus transmitidos por artrópodos”.

Pertenece a la familia Flaviviridae, la cual incluye virus cuyo genoma está compuesto por una molécula monocatenaria de ARN de polaridad positiva, y por lo tanto se encuentra en el grupo IV de la clasificación de Baltimore.

Clasificación de Baltimore

Dentro de esta familia, pertenece al género Flavivirus, donde se encuentran los virus con envoltura y nucleocápside de simetría icosaédrica. Este género también incluye virus como el causante de la Fiebre Amarilla, el de la Encefalitis Japonesa, y el virus Dengue.

Se sabe que existen, al menos, dos linajes genéticos del WNV:

• El linaje 1 se puede subdividir en tres clados: 1a, 1b y 1c, siendo el 1a el que contiene a muchos de los virus virulentos causantes de los brotes más recientes. La cepa que ingresó en Estados Unidos en 1999 parece estar relacionada con el virus del linaje 1a observado en Israel desde 1997 hasta 2000, y es una de las más virulentas. Por otro lado, El clado 1b contiene un subtipo del WNV (virus Kunjin) observado en Australia, y el clado 1c contiene virus que han sido observados en la India.
• El linaje 2 contiene virus observados principalmente en África y generalmente causan infecciones asintomáticas (que no presentan síntomas) o, en algunos casos, afecciones leves.

Se han descubierto nuevas cepas clínicas en la República Checa, Rusia y Malasia que podrían representar linajes nuevos del WNV, y algunos estudios recientes sugieren que el virus se podría clasificar hasta en cinco linajes distintos.

Como ya se comentó en la introducción, el WNV se transmite por las picaduras de ciertos mosquitos, en su gran mayoría de la familia Culicidae, la cual incluye al género Culex (principal vector del WNV) pero también otros géneros importantes como Anopheles (encargado de la transmisión de la malaria) o Aedes (responsable de la transmisión del dengue y la fiebre amarilla).

Las aves son huéspedes que constituyen el reservorio principal del WNV. El nivel y la duración de la viremia varían según la especie. En regiones endémicas, este virus se mantiene a través de un ciclo enzoótico entre mosquitos y aves. Pero cuando las condiciones ambientales favorecen una elevada amplificación viral, un número significativo de «vectores puente» (mosquitos que se alimentan tanto de aves como de mamíferos) se infectan al final del verano y pueden propagar el virus a humanos, caballos y otros huéspedes accidentales. De todas las especies de aves susceptibles de ser infectadas por el virus (¡hasta 150!), las más importantes en su diseminación son las migratorias, ya que pueden transportarlo a grandes distancias, incluso de un hemisferio al otro.

Los focos endémicos del virus se localizan en los alrededores de humedales, lagos o deltas de ríos, es decir, allí donde el virus encuentra las mejores condiciones para mantener su ciclo entre los mosquitos vectores y las distintas especies de aves silvestres que abundan en estos ecosistemas.

Si bien el WNV normalemtne mantiene un ciclo selvático (o rural) en ambientes húmedos con la implicación de aves y mosquitos silvestres, ocasionalmente puede participar en lo que se conoce como ciclo urbano, en el cual las aves implicadas son domésticas o sinantrópicas (que viven próximas a los humanos, como los gorriones o las golondrinas), lo cual produce brotes epidémicos en áreas urbanas. Sabiendo esto se puede intuir que el riesgo de epidemias causadas por el WNV en zonas urbanas es más alto en aquellas más próximas a lugares donde los mosquitos se desarrollan en cantidades abundantes y con grandes masas de agua superficiales que atraen a las aves migratorias.

Ciclos de transmisión del WNV

Aunque la mayoría de los mamíferos se infectan a través de picaduras de mosquito, los mamíferos carnívoros y los reptiles también se pueden infectar al ingerir tejidos que contengan el virus. En el caso concreto de los humanos, las infecciones se producen generalmente por las picaduras, pero se han dado casos en los que la transmisión se ha producido por manipular aves infectadas o tejidos de cocodrilos infectados. Y, aunque la transmisión horizontal no es frecuente en humanos (sí lo es en las ardillas u otros animales que pueden expulsar el virus vía fecal), se han llegado a dar casos de transmisión  horizontal debidos a transfusiones de sangre, trasplantes de órganos e incluso a través de la placenta y la leche materna.

En estos últimos años se ha producido un rápido aumento tanto del avance como de la virulencia del WNV, afectando a amplias zonas donde nunca antes había sido observada la enfermedad y dándose también brotes epizoóticos (que se producen en muchos animales de la misma especie) tanto en caballos como en aves. Las causas de este fenómeno no están del todo claras, pero se especula que tengan una naturaleza antrópica: el calentamiento global, el aumento de la circulación de personas y mercancías como consecuencia de la globalización económica, etc. Todo ello hace que la fiebre del Nilo Occidental sea considerada como un paradigma de enfermedad emergente.

El WNV se aisló por primera vez en 1937 a partir de la sangre de una mujer procedente de Uganda, provincia del Nilo Occidental. Después fue aislado en Egipto tanto de pacientes como de mosquitos y aves en la década de los 50. Históricamente ha sido el causante de varias epidemias importantes, como la de Israel en 1950, la de Francia en 1962, y la de Sudáfrica en 1974.

En 1999 se aisló por primera vez en América y desde entonces se ha extendido por casi todo EE.UU. A parte de expandirse prácticamente de costa a costa entre 2002 y 2003, produciendo más de 10.000 casos de enfermedad en humanos, también se propagó por Canadá, donde en la actualidad llevan contabilizados más de 1000 casos. Hoy en día la epidemia se ha extendido también al sur, afectando a México y al Caribe.

En Europa, la fiebre del Nilo Occidental es poco conocida. Solo ocurre durante el periodo de máxima actividad de los mosquitos que la transmiten, que es de julio a septiembre. Esta enfermedad aquí no se había considerado importante ni grave en humanos hasta 1996, cuando se produjo una epidemia en Rumanía que ocasionó unos 400 casos, de los cuales 40 acabaron muriendo.

En España son muy escasos los estudios para determinar la presencia de arbovirus, pero los pocos que hay (en el delta del Ebro y el entorno de Doñana, por ejemplo) afirman la presencia del virus del Nilo Occidental y/o la de otros arbovirus.

Lugares donde se han dado brotes del WNV

El virus del Nilo occidental (West Nile Virus), identificado por primera vez en Uganda en 1937, es el patógeno causante de la fiebre del Nilo occidental, enfermedad muy extendida por oriente y África que puede llegar a ser mortal en algunos mamíferos, reptiles y aves. La mayoría de los casos clínicos se suelen dar en caballos y humanos, y de estos últimos solo un 20% de los infectados suele manifestar síntomas del virus, no muy distintos a los de una gripe normal. Pero una pequeña proporción de infectados (el 1%) pueden llegar a manifestar síntomas graves tales como meningitis, encefalitis o parálisis aguda, los cuales pueden ocasionar la muerte o discapacidad permanente.
Aunque se han observado infecciones por parte de algunas garrapatas y piojos, los artrópodos más importantes en la transmisión del virus son los mosquitos, sobretodo los del género Culex, de los cuales quizá el más importante sea Culex pipiens. 

Culex pipiens

Los mosquitos generalmente infectan aves, las cuales, como consecuencia de sus migraciones, propagan el virus a otra zona, donde serán picadas por otros mosquitos que captarán el virus de su sangre y continuarán con la transmisión picando a otros organismos. Esta es la forma más típica de transmisión del virus, pero ni mucho menos es la única.

En las próximas entradas explicaremos un poco la historia del virus y sus diferentes modos de transmisión. Posteriormente profundizaremos en lo que concierne a su naturaleza, su ciclo viral, los síntomas de su enfermedad y el diagnóstico de la misma, y finalizaremos exponiendo los métodos de prevención y control del virus.

Este blog ve la luz por primera vez con la intención de hacer ciencia. En un principio íbamos a ser 4 compañeros trabajando en el proyecto, pero por ciertas complicaciones (y para más comodidad) al final seremos solo 2: César Ruiz Pérez y un servidor, Roberto López Cruañes. Ambos intentaremos recoger toda la información que podamos del mundo de la virología relacionada con el virus del Nilo occidental (WNV), para compartirla con todos a través de este blog. Pero no por ello queda descartada la posibilidad de utilizar este mismo blog en un futuro próximo para compartir información sobre otros ámbitos de la Biología. En nuestra opinión, esta es una buena forma de hacer llegar nuevos conocimientos al resto del mundo. Al fin y al cabo, en eso se basa la ciencia.