Aspectos evolutivos del virus de hepatitis C y/o virus de hepatitis B

Lic. Msc. Amelia Gonzalez


El virus de la hepatitis C infecta a más de 170 millones de personas en el mundo (WHO, 1999). Es un virus envuelto clasificado dentro de la familia Flaviviridae, tiene un genoma RNA de simple cadena, de sentido positivo, no segmentado de aproximadamente 9500 nucleótidos, con un simple marco de lectura abierto que codifica una poliproteína de ~3030 aminoácido con los genes en el siguiente orden C-E1-E2-p7-NS2-NS3-NS4A-NS4B-NS5A-NS5B. Las proteínas estructurales son C (core) y E1 y E2 (glicoproteínas de envoltura). La función del producto del gen p7 es aún desconocido. Las regiones NS2 hasta la NS5 codifican proteínas no estructurales (De Francesco et al., 1999). El virus de la hepatitis C (HCV) es el principal agente causal de hepatitis post transfusional, hepatitis esporádica no-A, no-B a nivel mundial (Choo et al., 1991; Alter  Seeff, 2000).

El virus de la hepatitis C (HCV) es un virus de transmisión parenteral, que progresa en más del 80% de los pacientes con hepatitis C aguda, a enfermedad crónica y muchos de ellos eventualmente progresan a carcinoma hepatocelular (Alter  Seeff, 2000). El se caracteriza por un alto grado de heterogeneidad genética. Su variabilidad genética es, sin embargo, distribuido desigualmente dentro del genoma, y algunas regiones, tales como NS3 y NS5B, son considerablemente conservadas. Han sido reportados seis diferentes genotipos (1-6) y un incrementado número de subtipos basado en el grado de divergencia en la secuencia genómica (Simmonds et al., 1994; Simmonds, 1999). El genotipo del virus de la hepatitis C (HCV) es un importante predictor de la respuesta a la terapia. El virus de la hepatitis C (HCV) circula y se comporta en individuos infectados como una mezcla de cercanamente relacionados pero distintas poblaciones virales referidas como quasispecies. El genotipo 1 es el más prevalente en Latino América. Recientes análisis filogenéticos de cepas aisladas en Uruguay revelaron la presencia de un linaje genético diferente de los subtipos 1 y demostraron la diversificación de los virus HCV en la región de América del sur. Cepas de este nuevo linaje genético ha sido recientemente encontrado en Chile, Brasil, Costa Rica y Perú.

La evolución del virus de la hepatitis C se cree es mediada por mutaciones puntuales, inserciones o delecciones. Otro mecanismo para evolución viral es la recombinación. Hay poca evidencia de recombinación entre cepas de virus de la hepatitis C (HCV) de diferentes genotipos (Colina et al., 2004; Kalinina et al., 2002; Yun et al., 1996). No obstante no ha sido establecida ni la extensión de la recombinación en virus de la hepatitis C (HCV) ni su relación con el resultado de la terapia. Sin embargo, ha sido sugerido que estos eventos de recombinación son raros in vivo y que los recombinantes resultantes son usualmente no viables (Simmonds et al., 1994; Prescott et al., 1997; Smith  Simmonds, 1997; Viazov et al., 2000). Kalinina et al. (2002) reportaron una recombinante HCV espontánea viable y demostraron que la recombinación puede jugar un rol en la evolución de este virus y que análisis de más de una región subgenómica es necesaria para evitar la pérdida de cepas recombinantes y que la genotipificación dentro de la región del core puede no ser siempre un valioso medio de predicción de la respuesta a interferon.

La recombinación natural de virus de la hepatitis C (HCV) existe y esas cepas híbridas pueden no sólo ser viables sino seleccionables. Aunque una recombinante no es necesariamente más virulenta, esto contribuiría a la evolución de virus de la hepatitis C (HCV). Esto tiene previamente implicaciones en términos de entender la biología y control de las infecciones por virus de la hepatitis C (HCV), con respecto al diagnóstico de laboratorio y tratamiento. Los genotipos y subtipos de virus de la hepatitis C (HCV) son considerables predictores de la respuesta al tratamiento de interferon y determinaciones de este tipo son corrientemente usadas para adaptar la indicaciones de los tratamientos (Zein, 2000) y la resistencia a interferon ha sido atribuida a la variabilidad de la secuencia de la proteína NS5A (residuos aminoacídicos 2209 a 2248) y de la región E2 (Gale et al., 1995; Polyak et al., 2001; Taylor et al., 1999).

La recombinación juega un significante rol en la evolución de los virus RNA porque crea variación genética, por reducción de la carga mutacional y por crear virus con nuevas propiedades (Worobey  Holmes, 1999). Recombinantes han sido reportados en otros miembros de la familia Flaviviridae tales como dengue virus (Holmes et al., 1999; Tolou et al., 2001), y en pestivirus, tal como el virus de la diarrea viral bovina (Ridpath  Neill, 2000), hepacivirus: GB virus C/virus de la hepatitis G (Worobey  Holmes, 2001) y encefalitis japonesa o virus de la encefalitis de St Louis (Twiddy  Holmes, 2003)

Regiones subgenómicas relativamente cortas dentro de la región no traducida 5´, core, E1 o NS5, las cuales han mostrado ser conservadas, dentro de una genotipo dado de virus de la hepatitis C (HCV), son usadas para la clasificación de cepas de virus de la hepatitis C (HCV) (Simmonds et al., 1994; Simmonds, 1999). La mayoría de los métodos para genotipificación directa de virus de la hepatitis C (HCV) incluye la amplificación de fragmentos subgenómicos, tales como 5´UTR, core, E1 y NS4 por PCR con primeros tipos específicos o por análisis de RFLP de productos de PCR (Ohno et al., 1997; Okamato et al., 1993; Stuyver et al., 1993; Stuyver et al., 1995). Genotipificación indirecta de virus de la hepatitis C (HCV) puede ser alcanzada por demostración de anticuerpos tipo específico inmunoensayo enzimático (Dixit et al., 1995; Simmonds et al., 1993). Así, actualmente la identificación del genotipo de virus de la hepatitis C (HCV) es basado en simples regiones subgenómicas y no toma en consideración la recombinación. Los análisis de secuencias no son usadas para la determinación de rutina de genotipos de virus de la hepatitis C (HCV) sino es usada como una referencia para la evaluación de otros procedimientos de genotipaje.

La hepatitis B es un problema de salud pública a nivel mundial, estimándose que más de 2 billones de personas se han infectado hasta la fecha, y que existen cerca de 350 millones de portadores crónicos del AgSHB alrededor del mundo (Zuckerman, 1999). Las mayores prevalencias para esta enfermedad se observan en el sudoeste Asiático y en África ecuatorial y del sur. Venezuela presenta un nivel de prevalencia intermedia, con 3 focos de alta endemicidad: Amerindios del Sur, Edo. Amazonas, Amerindios del Oeste, Sierra de Perijá, Edo. Zulia y un foco más recientemente descrito en el Edo. Barinas (Torres y Machado, 1994; Torres, 1996). La infección por el virus de la hepatitis B (VHB) o hepatitis B puede tomar diferentes cursos (hepatitis aguda, fulminante, crónica, silente), los cuales pueden ser serológica y molecularmente definidos, debido a la existencia de marcadores precisos de la infección. La infección aguda generalmente es auto limitante en adultos, sin embargo, entre un 5-10% de los individuos adultos infectados y hasta un 95% de los recién nacidos infectados por la vía perinatal, se convierten en portadores crónicos del virus. Las infecciones crónicas progresan a cirrosis en el 40% de los niños infectados al nacer y en el 5% de los individuos infectados en edad adulta.

Un alto porcentaje de los individuos crónicamente infectados desarrollan cirrosis y otras lesiones severas del hígado como carcinoma primario de este órgano. En cuanto al desarrollo de cáncer, existen evidencias epidemiológicas y moleculares que demuestran el potencial oncogénico de este virus (Fields, 1996). Por estas razones, la hepatitis B es la cuarta causa de muerte por enfermedades infecciosas a nivel mundial. El virus de la hepatitis B (VHB) se transmite esencialmente por la vía parenteral. Ya que este virus puede circular en altas concentraciones en sangre, la transmisión percutánea, nosocomial y horizontal ha sido también documentada. La transmisión vertical ocurre principalmente en países del Suroeste Asiático (Pujol, 2000).

El virus de la hepatitis B (VHB) es un hepadnavirus, cuyo genoma está compuesto por ADN. Una característica única de esta familia consiste en que por cada virus circula un gran número de partículas vacías, de forma esférica o alargadas, compuestas por el denominado antígeno de superficie o antígeno Australia (AgsHB). Esta característica ha facilitado enormemente la detección de este virus por medio del diagnóstico serológico y el desarrollo de una vacuna altamente inocua y efectiva contra este agente viral. El virión completo del virus de la hepatitis B (VHB) o partícula de Dane presenta un diámetro de aproximadamente 42 nm y posee una envoltura lipoproteína externa formada por un bajo contenido de lípidos. La nucleocápside interna de 30-34 nm, rodea el ADN genómico, la polimerasa viral (Pol), una proteína de shock térmico (Hsp90) y una proteína quinasa C capturada del citosol de las células infectadas. El genoma del virus de la hepatitis B (VHB) es parcialmente de doble cadena, formado por una cadena larga de polaridad negativa de 3,2 kb y una cadena corta positiva de longitud variable (20-80% la longitud de la cadena negativa), cuyo extremo 5´ está covalentemente unido al extremo 5´ de la cadena negativa.

A pesar de su pequeño tamaño, el genoma de los hepadnavirus codifica para 7 proteínas estructurales a través de un extensivo solapamiento de sus genes y al uso de una estrategia de expresión que les permite la iniciación diferencial de la transcripción. El genoma del virus de la hepatitis B (VHB) presenta cuatro marcos de lectura abiertos (ORF), los cuales codifican para:

1. Las proteínas de la envoltura (ORF S), que contiene tres codones de iniciación codifican para Pre-S1, Pre-S2 y S, que generan las proteínas grandes (L), mediana (M) y pequeña o principal (S) que van a formar la envoltura del virus.
2. Los antígenos de la cápside (ORF C), que contiene dos codones de iniciación que codifican para una proteína no estructural que es secretada, el antígeno e (AgeHB) de 18 kDa y el antígeno de la cápside o core (AgcHB) de 21 KDa.
3. La ADN polimerasa (ORF P)
4. El producto del gen X, que codifica para un polipéptido de 145-154 aa´s (17 KDa) cuya función todavía no es muy clara (Devesa y Loureiro, 2000; Nassal y Scahller, 1993).

El virus de la hepatitis B (VHB) presenta ciertas peculiaridades tanto en su genoma como en su ciclo de replicación, que lo hacen especialmente susceptible a la generación de variabilidad. Entre estas características especiales destacan el hecho de poseer un paso de transcripción reversa en su ciclo de replicación, hecho que diferencia los hepadnavirus del resto de los virus cuyo genoma está compuesto por una molécula de ADN, los cuales suelen ser por definición genéticamente más estables que los virus ARN. Por tal razón la heterogeneidad de las cepas del virus de la hepatitis B (VHB) que circulan en el mundo es 104 veces mayor que para cualquier genoma de tipo ADN. También existen restricciones a la generación de variabilidad dentro del genoma del virus de la hepatitis B (VHB), debido fundamentalmente al fuerte solapamiento de los marcos de lectura, por lo cual mutaciones toleradas en un gen podrían afectar la expresión de otro cuya secuencia se solapa (Devesa y Loureiro, 2000).

Más recientemente, el estudio de la secuencia de distintos aislados del virus de la hepatitis B (VHB) ha permitido su clasificación en 8 genotipos A-H

El genotipaje del virus de la hepatitis B (VHB) ha permitido un mejor entendimiento de la relación existente entre las diferentes cepas del virus, por lo que hoy en día la asignación de genotipos ha ganado mayor aceptación que la determinación de subtipos. El análisis de la distribución geográfica de los diferentes genotipos ha permitido observar que el genotipo D es el más diseminado a nivel mundial, ya que ha sido encontrado en muestras de pobladores aborígenes de Asia, en Indonesia, Papúa y Alaska, predominando en el área del Mediterráneo y la India. Los genotipos B y C están confinados a poblaciones del Asia Sur-Oriental y lejano Oriente y el genotipo E a poblaciones de la parte sub-Sahara del África. Los genotipos A y D están distribuidos principalmente en el viejo mundo, mientras que el genotipo F es encontrado en poblaciones aborígenes de América del Sur, sugiriéndose que podría representar el genotipo autóctono del nuevo mundo; es además el más divergente de los virus de la hepatitis B (VHB) humanos. El genotipo G ha sido recientemente descrita y su distribución no es aún completamente conocida. El genotipo H ha sido encontrado en América central y es cercamente relacionado al genotipo F. En Venezuela, el genotipo predominante en todas las poblaciones es el F (Blitz y col., 1998; Devesa y Loureiro, 2000; Magnius y Norder, 1995; Stuyver et al., 2000; Arauz- Ruiz et al., 2002).

La importancia clínica y biológica de la existencia de diferentes genotipos y de la generación de mutantes del virus de la hepatitis B (VHB) es todavía poco entendida; sin embargo existen algunos ejemplos que podrían reflejar diferencias biológicas y variaciones en el potencial replicativos de las diferentes cepas. Entre los ejemplos que comparan virus de diferentes genotipos tenemos la baja tasa de transmisión vertical de madres portadoras sanas del virus a sus bebés en el noroeste Europeo, donde circula principalmente el genotipo A y la frecuente transmisión vertical de la infección en Asia del Este donde predominan los genotipos B y C en comparación con África, donde la transmisión horizontal temprana parece ser más importante. Otro aspecto interesante sobre las implicaciones de la circulación de los diferentes genotipos del virus de la hepatitis B (VHB), es su posible efecto sobre la eficiencia de la vacuna (Devesa y Loureiro, 2000).

Además de la variabilidad genética del virus de la hepatitis B (VHB) acumulada a lo largo de su historia, que ha permitido la generación de genotipos del virus de la hepatitis B (VHB), la infección de un paciente por el virus de la hepatitis B (VHB) en continua replicación origina la producción de mutantes, principalmente como resultado de la presión ejercida por la respuesta inmunitaria del hospedero, así como la debida a la intervención de la vacunación y más recientemente de la terapia antiviral. Igualmente, durante la infección crónica, en particular en pacientes inmunosuprimidos, se ha reportado la aparición de mutantes del virus de la hepatitis B (VHB) que presentan codones de terminación tempranos y deleciones dentro de las regiones que codifican por ejemplo para las proteínas de superficie o cápside (Devesa y Loureiro, 2000; Gunther y col. 1999). Se han descrito varios aislados del virus de la hepatitis B (VHB) cuyo genoma parece presentar recombinación entre dos genotipos distintos virales. Estos hallazgos son muy significativos, porque describen una fuente de variabilidad genética del virus de la hepatitis B (VHB) que no era reconocida, además de facilitar una evidencia que pueda explicar el significado del cambio en la asociación entre un subtipo antigénico y un genotipo. El mecanismo preciso por el cual la recombinación toma lugar, así como su frecuencia e implicación potencial, permanece sin respuesta (Bollyky et al., 1996; Devesa y Loureiro, 2000).

Un factor esencial utilizado para calcular la divergencia evolutiva de hepadnavirus y retrovirus es la estimación de la tasa de mutación del genoma viral, la cual se define como el número de sustituciones de bases que ha ocurrido en el genoma por sitio por año de continua replicación de un virus en su hospedero. Estudios realizados en el modelo animal de hepadnavirus de marmotas (WHV) indican una tasa de mutación de aprox. 2.3 x 10-4 sustituciones por sitio por año, la cual es equivalente a la tasa de mutación del gen menos variable (cápside) de retrovirus (Girones y Miller, 1990). E

En los últimos años el uso de herramientas moleculares para el análisis de secuencias ha permitido a los evolucionistas especular acerca del origen y evolución de los hepadnavirus. Es así como, árboles filogenéticos basados en las secuencias de genomas completos revelaron que la primera división de linajes del virus de la hepatitis B (VHB) podría haberse originado entre los genomas F (genotipo autóctono del Nuevo Mundo) y los otros genomas, ocurriendo posteriormente una división entre las cepas B y C por un lado y entre las cepas A, D y E por el otro. Si consideramos que se estima que el paso de los primeros pobladores del Nuevo Mundo a través del estrecho de Behring ocurrió hace unos 30.000 años, es posible que durante ese tiempo hayan emergido nuevos genotipos del virus de la hepatitis B (VHB) por divisiones de la cepa progenitora del actual genotipo F. Otro aspecto interesante, se refiere a que el origen de los genomas B y C parece estar en Asia, mientras que el genotipo D puede haber reemplazado al genotipo A en el área del Mediterráneo incluyendo el Norte de África (Devesa y Loureiro, 2000).

Recientemente, la identificación de un hepadnavirus en monos lanudos del nuevo mundo (Woolly Monkey Hepatitis B Virus, WMHBV) permitió observar su cercanía filogenética con un aislado de Colombia genotipo F, por lo cual se ha sugerido que el WMHBV podría representar el progenitor de los hepadnavirus humanos y es compatible con la teoría de que el virus de la hepatitis B (VHB) es originario de América (Devesa y Loureiro, 2000). La información referente al descubrimiento de nuevos hepadnavirus (miembros de la misma familia que el virus de la hepatitis B (VHB)) ha crecido en forma significativa en estos últimos años (Takahashi y col., 2000). Estos estudios ayudan a conocer el origen evolutivo del virus de la hepatitis B (VHB). Entre las hipótesis que se manejan, una apunta a que el genotipo F, autóctono a América del Sur, sería el progenitor de los demás tipos virales que circulan en humanos (Bollyky y Holmes, 1999). Para ahondar en estos estudios es necesario disponer de secuencias de genoma completo del virus de la hepatitis B (VHB) y en particular de aislados autóctonos como son los provenientes de poblaciones amerindias.

En vista de que en los pacientes hemodializados se presenta una alta la prevalencia e incidencia de hepatitis C (Pujol et al., 1998) y B ( ) es esperado que ocurra una alta frecuencia de reinfección, infección mixta o exposición parenteral a diferentes genotipos de virus de la hepatitis C (HCV) y cambio de genotipo de virus de la hepatitis C (HCV) (Jarvis et al., 1994; Kao et al., 1994; Pujol et al., 1998) o de HBV. La aparición y desaparición de genotipos de virus de la hepatitis C (HCV) puede ser debido a un estado virémico intermitente específico o interferencia viral (Laskus et al., 1996; Oldach et al., 1995). Los pacientes hemodializados están con frecuencia inmunosuprimidos (Pujol et al., 1996) y esta condición puede favorecer la reinfección y sustitución de cepas (Laskus et al., 1996).

La presencia de posibles recombinantes de cepas de virus de la hepatitis C (HCV) circulando en América Latina y su relación con la terapia antiviral actual, es un asunto extremadamente importante que debe ser direccionado. Así como también, el conocimiento de las características genéticas de los virus de hepatitis que circulan en nuestro país permite un mejor entendimiento epidemiológico de estas enfermedades asociadas a cronicidad y secuelas graves tales como hepatitis fulminantes, cirrosis y cáncer de hígado. Esto permitiría mejorar el control de estas enfermedades, aportando información valiosa en el campo del diagnóstico (utilizando en el caso de que sea necesario herramientas diagnósticas más adecuadas a las variantes virales circulantes en el país, en particular en el caso de infecciones ocultas), así como quizá también en el campo de la prevención (infiriendo por ejemplo la eficacia de la vacuna contra el virus de la hepatitis B en nuestra población expuesta a variantes autóctonas del virus y evaluando la aparición de mutantes de escape a la vacuna) y el tratamiento con antivirales (analizando por ejemplo la aparición de resistencia a lamivudina).

Dado las implicaciones de la recombinación en la evolución de los virus (Worobey  Colmes, 1999) y el desarrollo de vacunas, programas de control de virus, manejo de pacientes y terapias antivirales, es claramente importante determinar la extensión en la cual la recombinación juega un rol en la evolución de virus de la hepatitis C (HCV) y/o HBV. El reconocimiento de la recombinación es importante no solo para desenredar la historia filogenético de cepas de virus de la hepatitis C (HCV), sino también la inferencia filogenético molecular. La ignorancia de la presencia de recombinación, pueden severamente comprometer los análisis filogenético.

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