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PAEDIATRICA
© Asociación de Médicos Residentes  del  Instituto Especializado de Salud del Niño
ISSN versión electrónica 1728-2403

Paediatrica 2001 4(1): 21 - 27

FISIOPATOLOGÍA DE LA INFECCIÓN POR ROTAVIRUS

Dr. Clider Arias* Dr. Daniel Torres**


INTRODUCCIÓN

El Rotavirus A pertenece a la familia de los reovirus y es la causa mas frecuente de diarrea infantil severa en niños de 6 a 24 meses, causando en todo el mundo más de 3 millones de muertes (24% de todas las muertes) en niños menores de 5 años (12) (14). 

El rotavirus tiene como huésped o reservorio al hombre, primales, caballo, cerdo, perro, gato, conejo, ratón, vaca, pájaros, etc. El Rotavirus B causa grandes epidemias anuales en adultos de la China.

En el Perú son pocos los trabajos realizados. Gutierrez J. (1989) encontró que el 58% de 112 niños hospitalizados con Diarrea Aguda Infecciosa (D. A. I). correspondía a rotavirus. Mientras que en 1994 en Chiclayo de 168 muestras de niños menores de 3 años hospitalizados por D. A .I. solo el 19% correspondía a

rotavirus. El presente tema de revisión es un resumen a la luz de los conocimientos actuales sobre la acción patógena de este agente, modelo para el estudio molecular de la patogenia viral, causante de diarrea aguda. 

 

La familia Reovirae se divide en 6 géneros, 4 de los cuales pueden Infectar a los seres humanos y animales: Orthoreovirus, Coltivirus, Orbivirus y Rotavirus (el nombre de este último deriva del latín rota = rueda) (2). Los otros cuatro géneros infectan plantas e insectos.

El Rotavirus posee antígenos comunes localizados en la cápside interna que pueden identificarse por inmunofluorescencia, fijación del complemento y ELISA, en base a la glicoproteína VP7 G (g1 - g4) y VP4. Es importante tener en cuenta que el reordenamiento genétio de los rotavirus de humanos y animales pueden generar nuevos serotipos.

Se clasifican en serogrupos de la A a la G. Los serogrupos A, B y C son comunes en animales y humanos mientras que los D, E y F sólo se presentan en animales. El grupo A es el agente más común en gastroenteritis en niños de 6 - 24 meses .

Las propiedades de los reovirus están relacionadas a su estructura (Cuadro N°1) (1) (2). Las partículas virales maduras no envueltas poseen una cápside proteíca icosaédrica (75nm diámetro) compuesta por tres capas proteicas concéntricas (Fig.1), estas a su vez de Proteínas Virales(VP):

Capa Externa: Conformada por 780 copias de glicoproteína VP7 (37kda) y 60 picos o ganchos formados por dímeros de proteínas virales de adherencia VP4 (87kda). Esta es clivada por tripsina pancreática en VPS y VP8. Se observa en la superficie 132 canales acuosos que atraviesan la capa externa (VP7) e intermedia (VP6) uniendo el medio externo viral con el core. La transcripción de partículas realizada por la RNA polimerasa puede ser expulsado por estos canales.

Capa Intermedia: Constituida por 260 trímeros VP6 (41 kda) ordenado como un enrejado.

Capa interna: Estructurada por 60 dímeros de proteínas VP2 (102 kda) VP1 y VP3 unidas al RNA viral de doble cadena. El Genoma (conjunto de genes de una especie) consta de 11 segmentos que codifican las Proteínas Estructurales(SP) que forman parte del virus (ej. VP1)y las Proteínas no Estructurales (NSP) las cuales son parte de la estructura viral, pero participan en la formación de nuevos virus dentro del enterocito (ej. NSP2) (cuadro N°1)(6).

1.- INGRESO AL ENTEROCITO:

El paso inicial es el contacto del virus con el enterocito y su posterior ingreso al citoplasma (16). Se han descrito dos maneras por el cual el rotavirus puede ingresar al enterocito: por endocitosis o por penetración directa.

En el primer caso, en la endocitosis, el VP 4 juega un rol muy importante ya que esta molécula ,una vez activada, es la que va a reconocer a un receptor de membrana (el cual aún no ha sido determinado) en los enterocitos humanos. Diversos estudios experimentales en animales han identificado dos tipos de receptores: a) Glicoesfingolípido gangliotletraosliceramida(19), que fue descubierto en 1990 en enterocitos de ratones, simio y ovino y esta compuesto por, Ceramida, Glucosa, Galactosa (2 moléculas), Acetilgalactosamida y A.Siálico (NAcetilneuramínico ) y b) Gangliósido GM 3 el cual fue descubierto en 1998 en enterocitos de cerdos (5) y está compuesto por Galactosa, Glucosa, Esfingosina, A.Siálico. Esta última puede ser de dos tipos: 1.- Ac. NGlicolineuramínico (NEU Gc y 2.-AC. Acetilneuramínico (NEU Ac) . Para que el VP4 sea activado tiene que ser clivado a nivel del aminoácido arginina en las posiciones 241,231 y 247, por la tripsina pancreática dando como resultado el VPS y VP8 proporcionándole mayor infectividad y ocurriendo luego la endocitosis(24)(16).

En el segundo caso, mediante el mecanismo de penetración directa, el virus ingresa a través de la membrana con su cápside interna y el core, el VP 7 se queda localizado en la membrana.

2.- FUSIÓN ENDOSOMA - LISOSOMA:

Al ingresar el virus por Endocitosis se forman los endosomas conteniendo a los virus. Estos endosomas se fusionan con los lisosomas vertiendo éstos últimos sus enzimas proteolíticas en los primeros causando hidrólisis de la capa proteica (VP 6), dejando libre en el citoplasma al Core viral.

3.- REPLICACIÓN:

Para que se inicie la replicación vira¡ es necesario que se active la RNA polimerasa viral (Transcriptasa) que es la VP 1 contenida en el core viral. Esta va a producir RNA mensajeros, los cuales van a realizar copias de cada uno de los 11 segmentos del RNA viral, que son los que finalmente van a contener los genes que van a codificar cada una de las moléculas estructurales y no estructurales (Fig. 2 y 3).

Al microscopio electrónico se puede evidenciar en el citoplasma del enterocito a las 8 horas una estructura granular o fibrilar moderadamente electrodensa denominada VIROPLASMA el cual esta conformado por las proteínas sintetizadas y el RNA virales.

Dentro de las proteínas no estructurales que se van sintetizando, la NSP 1 y la NSP 3 se van a acumular en el citoesqueleto y van a servir para el ensamblaje del PRECORE, a esta estructura se une la VP 2 en el viroplasma con intervención de la NSP 2 y la NSP 5 formándose el CORE (como se muestra en la fig. 2).

Concomitantemente ocurre replicación del RNA (9) y ensamblaje del VP 6 que va a conformar una cápside al cual se denomina partícula "Inmadura". Estas partículas virales inmaduras van a migrar desde el viroplasma hacia el R.E.R. donde van a completar su maduración. Simultáneamente se sintetizan el VP 7 y la NSP 4 en el R.E.R. y son transportadas luego a aquellas donde se está completando la maduración del virus. La NSP 4 se constituirá, en el R.E.R. , en una proteína transmembrana (asociado a una chaperona, CALNEXINA) (17) que servirá como un receptor de virus inmaduros translocándolos al interior del R.E.R. Es en el R.E.R. donde el rotavirus termina de madurar y se ha visto que las chaperonas GRP 78 y GRP 94 cumplirían un papel fundamental en dicho proceso. El VP 7 se constituirá posteriormente, conjuntamente con el VP 4, en la cápside externa del rotavirus completando de esta manera su maduración.

4.- LISIS CELULAR:

El ciclo de replicación termina cuando el virus es liberado al lumen intestinal por lisis celular. Al respecto se ha visto en estudios experimentales que la NSP 4 produciría cambios en la permeabilidad de la membrana del R.E.R. y eventualmente muerte celular (3). Se ha podido observar que habría un incremento en la permeabilidad al calcio.

Los mecanismos por los cuales el rotavirus produce diarrea no han sido completamente elucidados. Se han propuesto los siguientes:
Mal absorción secundaria ala destrucción de enterocilos.
Alteraciones en el balance de fluidos transepitelial.
Isquemia vellosa local.

Estos mecanismos, sin embargo, no explicarían porqué muchas veces la diarrea se presenta mucho antes que aparezcan cambios histológicos. En vista de esto se han propuesto otros mecanismos patogénicos.

  1. El efecto "Toxina viral-like" se produciría durante el contacto del virus con el enterocito, es decir, que el sólo hecho de entrar en relación con la membrana del enterocito o su ingreso a las células es suficiente para inducir diarrea, esto se comprobó cuando genéticamente se inactivaron a rotavirus , y que a pesar de tener una replicación defectuosa y causar pocos cambios histológicos, inducían diarrea en un modelo animal (10).

  2. Se ha demostrado que la NSP 4 (o un péptido correspondiente a los residuos 114 a 13 5) se comporta como una "Enterotoxina viral" (4) . Actuaría sobre un receptor a nivel de membrana aún no identificado, produciendo incremento de calcio intracitoplasmático, activación de AMPc y aumento en la secreción de cloruro y diarrea secretoria. En 1996 J.M. Ball y col. publicaron en Science (4) su trabajo realizado en ratones de 6 a lo días de edad a quienes administró NSP4 intraperitonealmente o directamente en el lumen intestinal (siendo mayor la respuesta en esta última),causando diarreas en 1 a 4 horas postadministración. Este efecto fue edad y dosis dependiente. En tal sentido el NSP 4 expresado en células infectadas sería liberado dentro del lumen intestinal y se ligaría a un receptor sobre células adyacentes provocando una diarrea secretoria.

  3. En ratones neonatales el rotavirus provoca cambios en la microcirculación a nivel de las vellosidades intestinales (9):

    A las 18-48 horas postinfección hay una marcada isquemia (hipoxia) y atrofia de las vellosidades concomitantemente hay incremento pasajero de la división celular necesaria para reconstruir las vellosidades, induciendo hipersecreción.

    A las 72 horas hay recuperación de las vellosidades y microcirculación hiperémica Incipiente.
    A las 96 horas hay microcirculación hiperémica marcada, alterando el sistema de contracorriente, disminuyendo la osmolalidad de la zona hiperosmótica localizada en la punta de la vellosidad, empeorando la absorción de agua y prolongando la diarrea.

    A las 168 horas hay recuperación de la microcirculación y cese de la diarrea.

  4. Otra hipótesis planteada últimamente señala que el rotavirus produciría secreción de líquidos y electrolitos por activación del sistema nervioso de la pared intestinal (Sistema Nervioso Entérico) (12). La NSP4 al incrementar el calcio intracelular puede desencadenar la liberación de aminas o péptidos de las células endocrinas del intestino las cuales estimularían a las dendritas o terminaciones nerviosas libres localizadas debajo de la capa epitelial activando los reflejos secretorios nerviosos. Estos hallazgos también implican los potenciales sitios de acción de nuevas drogas en el tratamiento de la diarrea, como por ejemplo el bloqueo de los receptores de los neurotransmisores a nivel de los enterocitos o el empleo de los bloqueadores de los canales de calcio tipo 1 que disminuyen la liberación de aminas y péptidos de estas células.

CLÍNICA

Se presume que los síntomas respiratorios altos serían por la presencia del virus a nivel de mucosa respiratoria pero esto no está demostrado, no existe ninguna evidencia de que suceda. Lo que puede explicar esto es la respuesta inflamatoria manifestada a este nivel por la liberación de fragmentos del virus a nivel intestinal y la consiguiente liberación de citoquinas. De igual forma se explicarían la fiebre, anorexia y vómitos. Un thevenon positivo en heces se explica por la Isquemia y microsangrado a nivel de las microvellosidades. En un estudio realizado en lima se evidenció una reacción inflamatoria positiva en heces en 14% de muestras positivas a rotavirus y un 36% mostraron sangre oculta (25). la Fig. 3 nos ilustra la correlación de los síntomas con la aparición de los cambios histológicos.

PATOLOGÍA

Los cambios histopatológicos pueden dividirse en dos periodos basados en los hallazgos al microscopio óptico (M.O.) y al microscopio electrónico (M.E.). En las primeras 72 horas al MO se evidencia vacuolización de la superficie del epitelio, atrofia de las vellosidades, disminución de la altura del borde en cepillo, hiperplasia de las células de la cripta, infiltrado linfocitario en los espacios intraepileliales, e infiltración de la lámina propia con linfocitos , células plasmáticas y granulocitos. Cabe mencionar que el compromiso de la mucosa intestinal se da en parches, es decir alternando con áreas de mucosa indemne. Al ME se observa replicación viral en enterocitos, microvellosidades distorsionadas e irregulares, incremento de la concentración de ribosomas, mitocondrias hinchadas, R.E.R. distendido y aparición de matrices de VIROPLASMA. Luego de 72 horas ya no se observan partículas virales y se aprecia un reemplazo de enterocitos por células inmaduras. En 4 - 8 días la histología se normaliza (27).

Los mecanismos de defensa incluyen: la acidez gástrica, el sistema inmune local y sistémico (como el tejido linfoide asociado al intestino), la elaboración de inmunoglobulinas y defensinas (Cryptdins, que proveen inmunidad celular y humoral que protegen contra los microorganismos) y la movilidad gastrointestinal que dificulta la adherencia a la mucosa (13).

Una reducción de la infección en el periodo neonatal se podría explicar por la capacidad de inhibir la adherencia del rotavirus al enterocito por parte de la Ig A secretoria, una de las proteínas principales del calostro y una proteína mayor de la leche humana (21).

la Lactoferrina, otra proteína mayor de la leche humana madura, también previene la adherencia del rotavirus a sus receptores celulares (21). la lactadherina, que es una glicoproteína de 46 kDa asociada a la mucina y que también se encuentra en la leche humana se liga específicamente al rotavirus e inhibe su replicación (21) (22).

INMUNIDAD CLÍNICA

La relativa inmunidad a la enfermedad por rotavirus es adquirida siguiendo a la infección temprana en la infancia (19). La inmunidad no es completa y adultos con niveles bajos de antícuerpos pueden ser sintomáticamente infectados. La inmunidad humoral local parece ser la determinante clínica en la protección contra la enfermedad por rotavirus.

Después de una infección sintomática primaria por Rotavirus en la madre, existe transferencia transplacentaria de anticuerpos específicos para rotavirus. Los niños pueden ser infectados varias veces durante sus vidas. Después de una infección natural, 38% están protegidos contra cualquier infección subsecuente, 77% contra diarrea, y 87% están protegidos contra diarrea severa.

Los componentes de la respuesta inmune necesaria para suministrar protección contra el rotavirus no han sido completamente definidos. La Ig A salival y fecal específica para rotavirus, lg A sérica y la Ig G, anticuerpos específicos del tipo G, y la inmunidad celular reflejan la infección natural y la enfermedad. En estudios prospectivos de niños monitorizados y modelos animales, los anticuerpos séricos preexistentes y la Ig A fecal-Rotavirus han sido asociados contra la infección. Las respuestas de los anticuerpos a las primeras infecciones son primariamente homotípicas al tipo G infectante. Las respuestas subsecuentes son más amplias y reflejan una respuesta heterolípica con la detección de anticuerpos neutralizantes específicos para rotavirus en suero después de la infección aguda. (No lg A ni Ig M).

La detección de le A-Rotavirus en plasma, después de la infección aguda se da hasta después de 2 a 8 semanas de la infección. Aunque la replicación del rotavirus está confinada a células epiteliales vellosas del intestino delgado, se detectan Células Th específicas para rotavirus en la circulación.

INMUNIZACIÓN ACTIVA

Las vacunas no previenen la enfermedad, sólo disminuyen la severidad de la enfermedad. Ensayos clínicos en E.U., Finlandia y Venezuela (23) muestran eficacia de aproximadamente 80% para la prevención de enfermedad severa y de 48 a 68% contra episodios de diarrea inducido por rotavirus (14). La FDA autorizó en Agosto de 1998 el uso de la vacuna para rotavirus.

la vacuna cuadrivalente oral es un producto derivado de 4 grupos del RV A, (G1, G2, G,4, Rhesus Rv G3). En Septiembre de 1999 la Academia Americana de Pediatría suspendió su utilización ante la aparición de 23 casos de intususcepción durante las tres primeras semanas post vacunales (20). El estudio de seguimiento continua, dado al desconocimiento del número total de vacunados, podría ser mayor el número de casos de intususcepción presentados (15). Cabe señalar sin embargo que el riesgo real de la vacuna puede establecerse sólo comparando la incidencia de intususcepción en grupos vacunados y no vacunados en el mismo periodo de tiempo (26). 

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*Médicos Residentes UNMSN ISN

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