Tema 13 (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Bioquímica - 2º curso
Asignatura Virologia
Año del apunte 2014
Páginas 10
Fecha de subida 21/02/2015
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María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Tema 13. RESPUESTA A LAS INFECCIONES VÍRICAS LAS VACUNAS El sarampión y la rubeola son dos enfermedades que únicamente ocurren una vez en la vida y esto es debido que nuestro sistema inmune, después de la infección, tiene una memoria que hace que si tenemos sucesivos encuentros con este mismo virus lo pueda repeler eficazmente sin que pasemos la enfermedad. Las vacunas lo que pretenden crear es esto, es decir, generar una respuesta inmune protectora en nuestro cuerpo.
Tipos de vacunas: Vacuna de la polio El virus de la polio se trata de un virus entérico pero que puede afectar al sistema nervioso periférico (SNP) provocando la destrucción del nervió y la atrofia del músculo. Este virus forma parte de la historia de la humanidad ya que en el antiguo egipcio hay indicios de que está enfermedad ya existía. No fue hasta la mitad del siglo pasado cuando hubo un aumento de los casos de infección por polio en grandes ciudades de los EEUU.
Formación de vacunas de virus inactivados En los años 50 se hizo cultivo de células en el laboratorio pensando en producir vacunas contra este virus. Lo que se hizo con los primeros cultivos de células huésped era producir grandes cantidades de virus que eran inactivados; de manera que se produjo una vacuna inactivada ya que los virus eran matados químicamente. De este modo, si se inyectan estos virus generarán una respuesta inmune sin generar la enfermedad.
Formación de vacunas de virus atenuados Unos años más adelante se produjo otro tipo de vacuna contra el virus de la polio y que era muy distinta, se trataba de una vacuna oral que estaba formada por virus vivos pero atenuados. Este tipo de vacuna se caracterizaba porque había que darla por la misma puerta de entrada que el virus natural.
Cuando se empezaron a introducir las vacunas disminuyeron enormemente los casos de la polio ya que se crearon campañas de vacunación muy importante.
Las vacunas a partir de virus atenuados se generaron de manera empírica, de manera que algunas veces funcionaban y otras no. Para hacerlas se obtiene el virus natural (salvaje) de un paciente infectado y se intenta hacer un salto de huésped; este hecho es muy difícil de manera que hay que intentarlo muchas veces.
Si se prueba mucho, el virus puede que tenga una mutación que le permita mantenerse en el tejido de otro huésped. Por lo tanto, el virus se ha tenido que transformar para adaptarse y se calcula que se requieren entre 5 y 10 mutaciones.
1 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Una vez se ha obtenido el virus transformado hay que ver si este es capaz de infectar células humanas o no. Si no es capaz de infectarlas, o en el caso de la vacuna atenuada para el virus de la polio no es capaz de reproducirse en el sistema nervioso, aunque sí que lo haga en el intestino, ya hemos conseguido un virus que nos podría servir para vacunar.
Otra cosa que hay que probar es que aunque el virus haya cambiado, sigue produciendo una protección contra el virus salvaje, es decir, que los anticuerpos formados para el virus mutado nos protegerán del virus salvaje. Este es uno de los motivos por los que en muchos casos que se han intentado producir vacunas mediante virus atenuados no han sido eficaces; este hecho únicamente se puede ver de forma empírica.
La vacuna atenuada es la que se utiliza actualmente y en general se aplica por la misma vía de entrada del virus nativo.
Comparación entre las vacunas En la tabla vemos una comparación entre las vacunas de virus inactivados y vacunas de virus atenuados: La vacuna inactivada se subministra inyectada y la atenuada por vía oral, en el caso de la polio y por lo tanto, es más fácil de subministrar en el caso de la atenuada.
En ambos casos se produce una buena estimulación de las IgG. En la gráfica podemos observar que cuando el virus entra en contacto con el individuo se produce la aparición de IgM de forma esporádica.
En la vacuna atenuada se produce un aumento de la inmunidad local y su protección es mayor.
2 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 En cuanto al coste sabemos que es más elevado en la inactivada que en la atenuada y esto es debido a que en la inactivada el virus está muerte y se subministra en 3 dosis (línea roja hace referencia a la respuesta inmune); por lo tanto, en la primera dosis se produce una respuesta inmune pero está aun no es suficiente. En cambio, en la vacuna atenuada solo hace falta dar una pequeña dosis vía oral de manera que los virus en el intestino se van multiplicando y conseguimos una inmunidad.
Observamos que hay una gran cantidad de ventajas para la vacuna oral y es por esto que la vacuna oral fue utilizada más frecuentemente en el caso de la vacunación contra la polio.
En cuanto a desventajas de la vacuna atenuada sabemos que puede dar una respuesta equivocada en sitios tropicales; recordamos que se tratan de virus vivos y hay que mantenerlos en frío para que realicen su función; por lo tanto, cuando se llevaban a países que no podían asegurar la cadena de frío podía ser que estas vacunas atenuadas no fueran suficientemente eficaces.
Otra desventaja de la vacuna atenuada es que se puede hacer una transmisión involuntaria a personas sensibles al virus.
Imaginamos que damos la vacuna a un niño y por lo tanto estará eliminando este virus por las heces que si entran en contacto con un individuo inmunodeprimido puede ser un problema.
Por otro lado, los virus han sufrido una serie de mutaciones para no ser virulentos (entre 5 y 10) pero estas mutaciones pueden revertir. Esto es muy poco usual pero hoy en día no se suele asumir este riesgo.
Las vacunas atenuadas, en general, están contraindicadas en caso de inmunodeficiencia, casos de embarazo… ya que son personas más susceptibles a padecer enfermedades.
Todos estos motivos han hecho que la OMS decidiera no subministrar la vacuna oral y volver a la vacuna inactivada (inyectada).
Requerimientos de una vacuna eficaz Una vacuna eficaz tiene una serie de requisitos:  La vacuna tiene que ser segura y por lo tanto no tiene que causar la enfermedad  Los efectos secundarios tienen que ser los mínimos.
 La vacuna tiene que ser capaz de inducir una respuesta inmune protectora: tanto innata como adquirida.
 El coste de cada dosis, la estabilidad biológica, la facilidad para administrarla y la aceptación pública son factores que hacen que una vacuna sea más eficaz.
3 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Virus contra los que se han generado vacunas atenuadas e inactivadas En la tabla se representan qué vacunas se han elaborado para diferentes virus y en la gráfica se representa los casos por miles del sarampión entre los años 60 y 70 y de qué modo disminuyeron los casos cuando empezó a subministrarse la vacuna. Las vacunas junto con los antibióticos han aumentado notablemente la esperanza de vida.
Siguiendo con la vacuna de la polio, en el año 1988 había una mayoría de países que no habían conseguido erradicar la enfermedad y estos se situaban en África, Asia y buena parte de América. Fue en este momento en el que se decidió hacer una campaña global donde comenzaron a subministrarse vacunas con virus inactivados que posteriormente fueron substituidas por vacunas con virus atenuados. En 2012 han bajado mucho los casos de incidencia pero aun así no se ha conseguido erradicar. Posteriormente decidieron que la vacuna oral podía ser un problema para erradicar la enfermedad y por lo tanto, se volvió a pasar a la vacuna inyectada.
4 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Virus de la viruela A continuación destacaremos una serie de puntos que diferencian el virus de la polio del de la viruela y que podrían explicar porqué no se ha conseguido erradicar de la población: 1.
La viruela solo es infeccioso después del periodo de incubación. En el caso del virus de la polio no es así, sino que es el típico virus iceberg donde únicamente el 10% de la gente sabe que lo ha tenido, es decir, se piensan que han pasado otra cosa y han estado durante semanas y semanas eliminando el virus.
2.
Tienen una transmisión diferente. El virus de la viruela se transmite por vía aérea y por lo tanto tienes que estar cerca de la persona para que se contamine; en el caso de la polio, se produce por contacto oral – fecal y simplemente con una contaminación de agua ya se podría propagar.
3.
En la viruela la infección no es persistente mientras que una persona infectada por polio puede estar semanas eliminando el virus, esto hace que sea más fácil de transmitir y que además pase desapercibido.
4.
Las infecciones subclínicas (sin síntomas) no se transmiten en la viruela pero en la polio sí, es decir, gente que no ha tenido síntomas puede transmitir el virus.
5.
La viruela tiene unos síntomas bastante claros pero en la polio, el 90% de los casos no se diagnostican porque no se detectan.
6.
El virus de la viruela tiene un único serotipo, en cambio, el de la polio tiene 3 lo que hace que haya más variabilidad. Hay que tener presente que la vacuna para la polio está hecha contra estos 3 serotipos.
Otras vacunas Cuando apareció la tecnología del DNA recombinante se pensó que para qué hacía falta reproducir virus con todos los problemas de bioseguridad que eso conlleva si somos capaces de producir proteínas recombinantes de la cápside o el virus para así generar una respuesta inmune.
La primera proteína que se produjo fue contra el virus de la hepatitis B, concretamente en la vacuna había una proteína de la cápside y fue producida en levaduras. Se vio que esta vacuna podía dar una buena protección, a un 90% de los individuos con el plus de que no se reviertan las mutaciones, etc.
Lo que sí que se comprobó es que habían factores en los individuos que hacían que no hubiera una respuesta inmune adecuada como lo son la edad, la obesidad, el hecho de ser fumador, estar inmunodeprimido, entre otros.
También se produjo la vacuna contra el virus de la gripe y contra el HiV.
5 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Virus del papiloma humano También se consiguió hacer contra el virus del papiloma, que vemos representado en la imagen.
Al creador del virus del papiloma le dieron el premio Nobel y demostraron que el carcinoma de cuello uterino era producido por el virus del papiloma que es un virus sin envuelta y de simetría icosaédrica.
Para poder crear la vacuna contra el papiloma se extrajo de un paciente con este tipo de cáncer el DNA de las células y de ellas el DNA del virus del papiloma que es dsDNA. Este virus se transmite por vía sexual e infecta las mucosas, que muchas veces llega al cuello uterino.
El virus del papiloma intenta infectar las células basales del epitelio estratificado ya que estas células son como las células madre que están constantemente replicándose y por lo tanto, el virus tiene a su alcance la maquinaria para dividirse. Al cabo de unas semanas, la infección ya está transmitida a todos los estratos.
En algunos casos el virus pasa desapercibido pero en otros aparecen unas pequeñas verrugas genitales. En un 90%, al cabo de dos años se considera que es una enfermedad que ya no da ninguna sintomatología. En un pequeño porcentaje de casos, el genoma del virus queda integrado en el genoma de las células y en consecuencia controla la expresión de determinados genes, sobretodo disminuye la expresión de genes supresores de tumores como p53.
En los casos en los que el genoma se queda integrado, al cabo de 10 – 30 años atacaban generando un cáncer que suele tener un pronóstico ya que dan metástasis en seguida.
Lo malo de este virus es que tiene más de 100 serotipos y por lo tanto es difícil tener una vacuna que cubra todo. Se ha visto que el 70% de los casos están producidos por los serotipos 16 y 18.
6 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Si observamos en la imagen la distribución de cáncer uterino a nivel mundial podemos decir que recuerda a los datos del sida.
Infección común El 80% de la población ha estado en contacto y ha sido infectada con el virus del papiloma que permanecerá durante años en el epitelio. Hay que tener en cuenta que se pueden infectar tanto hombres como mujeres por la vía sexual pero que a los hombres nos e les vacuna porque no pueden desarrollar este tipo de cáncer aunque se puedan promover otros tipos.
Vacunación La vacuna se aplica a las niñas cuando tienen unos 12 años en tres dosis. Se trata de vacunas recombinantes que están producidas a partir de una proteína de la cápside del virus. Cuando se observa la proteína por difracción de rayos X se ve que tienen tendencia a autoensamblarse y formar estructuras vacías conocidas como virus like particles.
Encontramos dos tipos de vacunas:  Tetravalentes que está hecha contra 4 serotipos (6, 11, 16 y 18) y que se produce en cantidades industriales en Saccharomyces.
 Bivalente que está hecha contra 2 serotipos (16 y 18) y producida en Baculovirus.
Vacunas en desarrollo: vacunas de DNA Las vacunas de DNA son vacunas que están en desarrollo y son un paso más allá. Para qué vamos a producir y purificar proteínas si en el fondo podríamos inyectar un vector de expresión y que sea el individuo el que genere la proteína.
Hay que tener presente que esto no se hace de manera general porque no es un procedimiento sencillo. Se tiene que producir un vector de expresión con el DNA que nos interesa y en general lo que pasa es que los ácidos nucleicos son bastante lábiles y por lo tanto se degradan en poco tiempo; la solución para esto es inyectarlo en músculo que aunque se degradará parcialmente, la poca proteína que se produzca podrá generar anticuerpos.
Hoy en día se ha sacado al mercado la vacuna de DNA contra el virus West Nile virus, para caballos. Para humanos aun no se han comercializado este tipo de vacunas y están en fase de ensayo clínico.
7 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Entre las ventajas de las vacunas de DNA encontramos que:  Son muy prácticas y se pueden generar con la comodidad de escoger codones.
 Se pueden hacer con la seguridad que tienen las vacunas recombinantes de no expresar la enfermedad.
 Los plásmidos son my estables; el DNA puede aguantar bien a temperatura ambiente durante semanas y refrigerados durante años.
 Producen respuesta inmune a nivel de linfocitos T i linfocitos L.
Entre las posibles desventajas encontramos que:  Los ensayos clínicos que hay hechos hasta el momento no aseguran que se pueda producir la correcta integración.
 Pueden haber problemas de autoinmunidad ya que a fuerza de inyectar un vector exógeno se podrían generar anticuerpos contra el DNA del paciente. Hay que tener presente que esto aun no se ha visto pero existe el miedo.
 Que se desarrollen anticuerpos contra los adyuvantes que se incluyen en las vacunas.
 Resistencia a antibióticos ya que para seleccionar a las bacterias transformantes con nuestro plásmido necesitamos utilizar un marcador de selección. Para solucionar esto lo que se hace es utilizar antibióticos muy raros o bien orígenes de replicación diferentes.
Otras maneras de insertar los vectores de expresión El vector de expresión se introduce en bacterias que se han modificado para que no sean patógenas; la bacteria se hace entrar en un determinado tipo celular donde liberará el plásmido de expresión de manera que se podrá codificar para la proteína y se generará una respuesta inmune.
Hay que tener en cuenta que no siempre hace falta sintetizar el péptido entero ya que los anticuerpos (Ab) no lo reconocen completamente sino una pequeña región.
Hoy en día ya se ha probado generar vacunas con partes inmunogénicas de una proteína parcial, un ejemplo es contra el virus de la encefalitis japonesa.
8 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 RESPUESTA INMUNE QUE PRODUCE EL ORGANISMO Cuando el organismo entra en contacto con el virus primeramente se produce una respuesta no adaptativa mediada por las células NK e interferón que no necesita de un reconocimiento específico del virus. La entrada del virus y su replicación produce un aumento de la carga viral en entrar y consecuentemente un aumento de la respuesta no adaptativa, que si no es suficiente, dispara una respuesta adaptativa que conlleva una serie de días.
La respuesta adaptativa permite la reducción de la carga viral y la desaparición del virus. Además, también produce una memoria del virus en el organismo. Esta respuesta esta mediada por dos procesos diferentes:  Respuesta humoral: las células B cuando se encuentran con el antígeno viral se activan y se convierten en células plasmáticas que van a estar produciendo y secretando anticuerpos con la capacidad de neutralizar el virus.
 Respuesta celular: se reconoce el antígeno viral y se activan las células T que van a secretar citoquinas que actuaran a distintos niveles y están implicadas también en la activación de células plasmáticas.
Los anticuerpos aparte de ser neutralizantes también van a ayudar a la función de los linfocitos T y células NK. Los linfocitos T citotóxicos también por reconocimiento de un antígeno específico se encargaran de matar a las células que expresen las proteínas virales mientras que otro tipo de linfocito T se encara de activar los linfocitos B, productores de antígenos.
9 María Monteserín Cuesta Judith González Gallego Virologia. T13 Actividad del interferón El interferón es una citoquina con actividad antiviral y es producida por una célula cuando esta es infectada lo que permite proteger las células vecinas para que no sean infectadas.
Tenemos tres tipos: α, β con actividad antiviral y γ que se encarga de eliminar las células tumorales.
Una célula es capaz de producir este interferón por la presencia de doble cadena de RNA en la célula puesto que esto no es un aspecto habitual. Incluso cuando el virus es de DNA también se pueden producir doble cadena de RNA ya que si tiene genes atrapados los transcritos se pueden solapar formando una estructura de doble cadena. De este modo, la formación de doble cadena sirve a la célula para alterar que está siendo infectada por un virus. La célula produce interferón para protegerlas células vecinas, la célula infectada puede morir pero protegerá al resto antes que llegue el virus.
El interferón activa una ribonucleasa que se encarga de degradar el RNA y también activar una proteína quinasa que inhibirá el inicio de la traducción lo que acaba inhibiendo la síntesis de proteínas. Como se impide la síntesis proteica y la formación de RNA el virus no se puede replicar. El peor aspecto de esta acción es que no es específica para los virus de manera que, también se degradará el RNA celular y se impedirá la síntesis proteica celular de manera que, podemos considerar que el interferón es tóxico para las células.
El interferón es un antiviral bastante importante y de interferón (α) hay más de 15 tipos distintos, por ejemplo el α2 se ha producido de manera recombinante y se emplea como tratamiento de determinadas infecciones como la hepatitis B y C. también se emplea en el tratamiento de verrugas genitales (producidas por el papiloma) o para tratar el virus del herpes en pacientes con VIH.
Hay un caso que está demostrado en que el interferón α2 con la ribavidina no siempre pero si en un buen porcentaje es capaz de eliminar el virus de la hepatitis C (aunque por lo general los antivirales no son eficaces para eliminar un virus).
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