21.3: Prevención y Tratamiento de Infecciones Virales
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- Identificar las principales enfermedades virales que afectan a los humanos
- Comparar vacunas y medicamentos antivíricos como enfoques médicos para los virus
Los virus causan una variedad de enfermedades en los animales, incluidos los humanos, que van desde el resfriado común hasta enfermedades potencialmente fatales como la meningitis (Figura\(\PageIndex{1}\)). Estas enfermedades pueden tratarse con medicamentos antivirales o mediante vacunas, pero algunos virus, como el VIH, son capaces tanto de evitar la respuesta inmune como de mutar para volverse resistentes a los medicamentos antivirales.
Vacunas para la Prevención
Si bien tenemos un número limitado de medicamentos antivirales efectivos, como los que se utilizan para tratar el VIH y la influenza, el método principal para controlar la enfermedad viral es mediante la vacunación, la cual está destinada a prevenir brotes mediante la construcción de inmunidad a un virus o familia de virus (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las vacunas se pueden preparar usando virus vivos, virus muertos o subunidades moleculares del virus. Las vacunas virales muertas y los virus subunitarios son incapaces de causar enfermedades.
Las vacunas virales vivas están diseñadas en el laboratorio para causar pocos síntomas en los receptores al tiempo que les dan inmunidad protectora contra futuras infecciones. La poliomielitis fue una enfermedad que representó un hito en el uso de vacunas. Las campañas de inmunización masiva en los años 50 (vacuna muerta) y 1960 (vacuna viva) redujeron significativamente la incidencia de la enfermedad, lo que provocó parálisis muscular en los niños y generó una gran cantidad de miedo en la población general cuando ocurrieron epidemias regionales. El éxito de la vacuna contra la polio allanó el camino para la dispensación rutinaria de vacunas infantiles contra el sarampión, las paperas, la rubéola, la varicela y otras enfermedades.
El peligro de usar vacunas vivas, que suelen ser más efectivas que las vacunas muertas, es el peligro bajo pero significativo de que estos virus vuelvan a su forma causante de enfermedad por mutaciones de espalda. Las vacunas vivas generalmente se hacen atenuando (debilitando) el virus “de tipo salvaje” (causante de enfermedad) cultivándolo en el laboratorio en tejidos o a temperaturas diferentes a las que está acostumbrado el virus en el huésped. Las adaptaciones a estas nuevas células o temperaturas inducen mutaciones en los genomas del virus, lo que le permite crecer mejor en el laboratorio al tiempo que inhibe su capacidad de causar enfermedad cuando se reintroduce en condiciones que se encuentran en el huésped. Estos virus atenuados por lo tanto aún causan infección, pero no crecen muy bien, permitiendo que la respuesta inmune se desarrolle a tiempo para prevenir enfermedades mayores. Las retromutaciones ocurren cuando la vacuna sufre mutaciones en el hospedador de tal manera que se readapta al huésped y puede volver a causar enfermedades, que luego pueden propagarse a otros humanos en una epidemia. Este tipo de escenarios ocurrieron tan recientemente como 2007 en Nigeria donde las mutaciones en una vacuna antipoliomielítica provocaron una epidemia de polio en ese país.
Algunas vacunas están en continuo desarrollo debido a que ciertos virus, como la influenza y el VIH, tienen una alta tasa de mutación en comparación con otros virus y células hospedadoras normales. Con la influenza, las mutaciones en las moléculas superficiales del virus ayudan al organismo a evadir la inmunidad protectora que se pudo haber obtenido en una temporada anterior de influenza, haciendo necesario que los individuos se vacunen cada año. Otros virus, como los que causan las enfermedades infantiles sarampión, paperas y rubéola, mutan con tanta poca frecuencia que año tras año se usa la misma vacuna.
Enlace al aprendizaje
Mire este video de NOVA para conocer cómo los microbiólogos intentan replicar el mortal virus de la influenza española de 1918 para que puedan comprender más sobre la virología.
Vacunas y medicamentos antivirales para el tratamiento
En algunos casos, las vacunas pueden usarse para tratar una infección viral activa. El concepto detrás de esto es que al dar la vacuna, se potencia la inmunidad sin agregar más virus causantes de enfermedades. En el caso de la rabia, una enfermedad neurológica fatal transmitida a través de la saliva de animales infectados por el virus de la rabia, la progresión de la enfermedad desde el momento de la mordedura del animal hasta el momento en que ingresa al sistema nervioso central puede ser de 2 semanas o más. Este es tiempo suficiente para vacunar a un individuo que sospecha que ha sido mordido por un animal rabioso, y su respuesta inmune potenciada es suficiente para evitar que el virus ingrese al tejido nervioso. Así, se evitan las consecuencias neurológicas potencialmente fatales de la enfermedad, y el individuo solo tiene que recuperarse de la picadura infectada. Este enfoque también se está utilizando para el tratamiento del Ébola, uno de los virus más rápidos y mortales en la tierra. Transmitida por murciélagos y grandes simios, esta enfermedad puede causar la muerte en el 70 al 90 por ciento de los humanos infectados en 2 semanas. Utilizando vacunas de reciente desarrollo que potencian la respuesta inmune de esta manera, existe la esperanza de que los individuos afectados puedan controlar mejor el virus, potencialmente salvando a un mayor porcentaje de personas infectadas de una muerte rápida y muy dolorosa.
Otra forma de tratar las infecciones virales es el uso de medicamentos antivirales. Estos medicamentos a menudo tienen un éxito limitado en la curación de enfermedades virales, pero en muchos casos, se han utilizado para controlar y reducir los síntomas de una amplia variedad de enfermedades virales. Para la mayoría de los virus, estos fármacos pueden inhibir al virus bloqueando las acciones de una o más de sus proteínas. Es importante que las proteínas diana estén codificadas por genes virales y que estas moléculas no estén presentes en una célula hospedadora sana. De esta manera, se inhibe el crecimiento viral sin dañar al hospedador. Hay un gran número de medicamentos antivirales disponibles para tratar infecciones, algunos específicos para un virus en particular y otros que pueden afectar a múltiples virus.
Se han desarrollado antivirales para tratar el herpes genital (herpes simple II) y la influenza. Para el herpes genital, medicamentos como el aciclovir pueden reducir el número y la duración de episodios de enfermedad viral activa, durante los cuales los pacientes desarrollan lesiones virales en sus células cutáneas. Como el virus permanece latente en el tejido nervioso del cuerpo de por vida, este medicamento no es curativo sino que puede hacer que los síntomas de la enfermedad sean más manejables. Para la influenza, medicamentos como Tamiflu (oseltamivir) (Figura\(\PageIndex{3}\)) pueden reducir la duración de los síntomas de la “gripe” en 1 o 2 días, pero el medicamento no previene los síntomas por completo. Tamiflu actúa inhibiendo una enzima (neuraminidasa viral) que permite que nuevos viriones salgan de sus células infectadas. Así, Tamiflu inhibe la propagación del virus de células infectadas a no infectadas. Otros medicamentos antivirales, como la Ribavirina, se han utilizado para tratar una variedad de infecciones virales, aunque su mecanismo de acción contra ciertos virus sigue sin estar claro.
Con mucho, el uso más exitoso de los antivirales ha sido en el tratamiento del retrovirus VIH, que provoca una enfermedad que, de no tratarse, suele ser mortal dentro de los 10 a 12 años posteriores a la infección. Los fármacos anti-VIH han sido capaces de controlar la replicación viral hasta el punto de que los individuos que reciben estos medicamentos sobreviven durante un tiempo significativamente más largo que los no tratados.
Los fármacos anti-VIH inhiben la replicación viral en muchas fases diferentes del ciclo replicativo del VIH (Figura\(\PageIndex{4}\)). Se han desarrollado fármacos que inhiben la fusión de la envoltura viral del VIH con la membrana plasmática de la célula hospedadora (inhibidores de la fusión), la conversión de su genoma de ARN en ADN bicatenario (inhibidores de la transcriptasa inversa), la integración del ADN viral en el genoma del huésped (inhibidores de la integrasa), y el procesamiento de proteínas virales (inhibidores de proteasa).
Cuando cualquiera de estos medicamentos se usa individualmente, la alta tasa de mutación del virus le permite desarrollar fácil y rápidamente resistencia al fármaco, limitando la efectividad del medicamento. El avance en el tratamiento del VIH fue el desarrollo de HAART, terapia antirretroviral altamente activa, que involucra una mezcla de diferentes medicamentos, a veces llamados “cóctel” de drogas. Al atacar al virus en diferentes etapas de su ciclo replicativo, es mucho más difícil para el virus desarrollar resistencia a múltiples fármacos al mismo tiempo. Aún así, incluso con el uso de la terapia combinada HAART, existe la preocupación de que, con el tiempo, el virus desarrollará resistencia a esta terapia. De esta manera, constantemente se desarrollan nuevos fármacos anti-VIH con la esperanza de continuar la batalla contra este virus altamente fatal.
Conexión cotidiana: Virología Aplicada
El estudio de los virus ha llevado al desarrollo de una variedad de nuevas formas de tratar enfermedades no virales. Los virus se han utilizado en terapia génica. La terapia génica se utiliza para tratar enfermedades genéticas como la inmunodeficiencia combinada grave (SCID), una enfermedad hereditaria recesiva en la que los niños nacen con sistemas inmunitarios severamente comprometidos. Un tipo común de SCID se debe a la falta de una enzima, la adenosina desaminasa (ADA), que descompone las bases de purina. Para tratar esta enfermedad mediante terapia génica, se toman células de médula ósea de un paciente con SCID y se inserta el gen ADA. Aquí es donde entran los virus, y su uso depende de su capacidad para penetrar las células vivas y traer genes con ellas. Los virus como el adenovirus, un virus humano de las vías respiratorias superiores, se modifican mediante la adición del gen ADA, y el virus luego transporta este gen a la célula. Las células modificadas, ahora capaces de hacer ADA, son luego devueltas a los pacientes con la esperanza de curarlos. La terapia génica utilizando virus como portadores de genes (vectores virales), aunque todavía experimental, es prometedora para el tratamiento de muchas enfermedades genéticas. Aún así, muchos problemas tecnológicos necesitan ser resueltos para que este enfoque sea un método viable para tratar enfermedades genéticas.
Otro uso médico de los virus se basa en su especificidad y capacidad para matar las células que infectan. Los virus oncolíticos se diseñan en el laboratorio específicamente para atacar y matar las células cancerosas. Un adenovirus genéticamente modificado conocido como H101 se ha utilizado desde 2005 en ensayos clínicos en China para tratar cánceres de cabeza y cuello. Los resultados han sido prometedores, con una mayor tasa de respuesta a corto plazo a la combinación de quimioterapia y terapia viral que al tratamiento de quimioterapia sola. Esta investigación en curso puede presagiar el comienzo de una nueva era de terapia contra el cáncer, donde los virus están diseñados para encontrar y matar específicamente las células cancerosas, independientemente de en qué parte del cuerpo puedan haberse propagado.
Un tercer uso de virus en medicina se basa en su especificidad e implica el uso de bacteriófagos en el tratamiento de infecciones bacterianas. Las enfermedades bacterianas se han tratado con antibióticos desde la década de 1940. Sin embargo, con el tiempo, muchas bacterias han desarrollado resistencia a los antibióticos. Un buen ejemplo es Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA, pronunciado “mersa”), una infección comúnmente adquirida en los hospitales. Esta bacteria es resistente a una variedad de antibióticos, lo que dificulta su tratamiento. El uso de bacteriófagos específicos para tales bacterias evitaría su resistencia a los antibióticos y específicamente los mataría. Si bien la terapia con fagos está en uso en la República de Georgia para tratar bacterias resistentes a antibióticos, su uso para tratar enfermedades humanas no ha sido aprobado en la mayoría de los países. Sin embargo, la seguridad del tratamiento se confirmó en Estados Unidos cuando la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos aprobó la fumigación de carnes con bacteriófagos para destruir el patógeno alimentario Listeria. A medida que evolucionan cada vez más cepas de bacterias resistentes a los antibióticos, el uso de bacteriófagos podría ser una solución potencial al problema, y el desarrollo de la terapia con fagos es de gran interés para los investigadores de todo el mundo.
Resumen
Los virus causan una variedad de enfermedades en humanos. Muchas de estas enfermedades pueden prevenirse mediante el uso de vacunas virales, que estimulan la inmunidad protectora contra el virus sin causar enfermedad mayor. Las vacunas virales también pueden usarse en infecciones virales activas, potenciando la capacidad del sistema inmune para controlar o destruir el virus. Una serie de medicamentos antivirales que se dirigen a enzimas y otros productos proteicos de genes virales se han desarrollado y utilizado con éxito mixto. Se han utilizado combinaciones de fármacos anti-VIH para controlar eficazmente el virus, extendiendo la vida útil de los individuos infectados. Los virus tienen muchos usos en medicamentos, como en el tratamiento de trastornos genéticos, cáncer e infecciones bacterianas.
Glosario
- atenuación
- debilitamiento de un virus durante el desarrollo de la vacuna
- mutación de espalda
- cuando una vacuna de virus vivo vuelve a su fenotipo causante de enfermedad
- terapia génica
- tratamiento de enfermedades genéticas mediante la adición de genes, el uso de virus para portar los nuevos genes dentro de la célula
- virus oncolítico
- virus diseñado para infectar y destruir específicamente las células cancerosas
- terapia con fagos
- tratamiento de enfermedades bacterianas usando bacteriófagos específicos de una bacteria particular
- vacuna
- solución debilitada de componentes de virus, virus u otros agentes que producen una respuesta inmune