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Arenavirus

Un arenavirus es un virus de ARN ambisentido bisegmentado o trisegmentado que es miembro de la familia Arenaviridae . [1] [2] Estos virus infectan a roedores y ocasionalmente a humanos. También se ha descubierto una clase de arenavirus nuevos y altamente divergentes, conocidos propiamente como reptarenavirus, que infectan a las serpientes para producir la enfermedad de los cuerpos de inclusión , principalmente en boas constrictoras . Se sabe que al menos ocho arenavirus causan enfermedades humanas. Las enfermedades derivadas de los arenavirus varían en gravedad. La meningitis aséptica, una enfermedad humana grave que causa inflamación que cubre el cerebro y la médula espinal, puede surgir del virus de la coriomeningitis linfocítica . Los síndromes de fiebre hemorrágica , incluida la fiebre de Lassa , se derivan de infecciones como el virus Guanarito , el virus Junin , el virus Lassa , el virus Lujo , [3] el virus Machupo , el virus Sabia o el virus Whitewater Arroyo . [4] Debido a la asociación epidemiológica con roedores, algunos arenavirus y bunyavirus se denominan robovirus .

Estructura

Estructura y composición del genoma del mammarenavirus.

En un corte transversal, los arenavirus contienen partículas granuladas que son ribosomas adquiridos de sus células hospedadoras. Es por esta característica que adquirieron el nombre arena , de la raíz latina que significa arena . [5] No se cree que las estructuras ribosómicas sean esenciales para la replicación del virus. Las partículas virales, o viriones, son pleomórficas (de forma variable) pero a menudo son esféricas, con un diámetro de 60 a 300 nm, y están cubiertas con picos de glucoproteína superficial. [6]

El virus contiene una nucleocápside con dos segmentos de ARN monocatenario . La nucleocápside consiste en un núcleo de ácido nucleico encerrado en una capa de proteína. Aunque se los clasifica como virus de sentido negativo , [7] los arenavirus son ambisentidos . Mientras que secciones de su genoma codifican genes en sentido negativo (polaridad inversa), otras secciones codifican genes en la dirección opuesta (sentido directo/positivo). Se cree que esta compleja estructura de expresión génica es un sistema regulador primitivo, que permite al virus controlar qué proteínas se sintetizan en qué punto del ciclo de vida. El ciclo de vida del arenavirus está restringido al citoplasma celular. [ cita requerida ]

Genoma

Genomas de Arenaviridae

Los arenavirus tienen un genoma de ARN segmentado que consta de dos ARN ambisentido monocatenarios. [8] Al igual que con todos los virus de ARN de sentido negativo, el ARN genómico por sí solo no es infeccioso y se requiere la maquinaria de replicación viral para iniciar la infección dentro de una célula huésped. [9] El ARN genómico de sentido empaquetado en el virión del arenavirus se denomina ARN de sentido negativo y primero debe copiarse en un ARNm de sentido positivo para producir proteína viral . [10] Los segmentos de ARN se denominan Pequeño (S), Mediano (M; si está presente) y Grande (L), [8] [11] y codifican cuatro proteínas virales en una estrategia de codificación ambisentido única. [12] [13] Para los mammarenavirus y reptarenavirus, cada segmento de ARN codifica dos proteínas virales en orientación opuesta, de modo que el genoma de ARN de sentido negativo sirve como plantilla para la transcripción de un único ARNm y la copia de sentido positivo del genoma de ARN moldea un segundo ARNm . [10] Las secuencias codificantes separadas de las dos proteínas virales están divididas por una secuencia de ARN de la región intergénica que se predice que se pliega en una estructura de horquilla estable. [14]

Los extremos terminales de cada segmento de ARN contienen una secuencia altamente conservada de 19 nucleótidos que es crítica para el reclutamiento de la maquinaria de replicación viral y el inicio de la transcripción del ARNm viral y la replicación genómica . [15] [16] [17] [18] [19] Las secuencias conservadas de los extremos 5' y 3' del ARN son complementarias y permiten que cada segmento de ARN adopte una estructura de panhandle de ARN bicatenario [20] que mantiene los extremos en estrecha proximidad y da como resultado una apariencia circular en las plantillas genómicas de arenavirus purificadas visualizadas por microscopía electrónica . [21] [22] La estructura de panhandle de ARN bicatenario es crítica para la síntesis eficiente de ARN viral, [18] [23] pero las posibles interacciones interterminales de ARN bicatenario deben aliviarse transitoriamente para reclutar la polimerasa viral . [19]

El ARN del segmento S tiene aproximadamente 3,5 kb y codifica la proteína de la nucleocápside viral (NP) y la glicoproteína (GPC). [24] El ARN del segmento L tiene aproximadamente 7,2 kb y codifica la ARN polimerasa dependiente del ARN viral (L) y una pequeña proteína que contiene el dominio RING (Z). [25] [26] [27]

La proteína Z forma homooligómeros y un componente estructural de los viriones. [28] La formación de estos oligómeros es un paso esencial para el ensamblaje y la gemación de partículas. La unión entre Z y el complejo de glucoproteína de la envoltura viral es necesaria para la infectividad del virión. Z también interactúa con las proteínas L y NP. La actividad de la polimerasa parece estar modulada por la asociación entre las proteínas L y Z. La interacción entre las proteínas Z y NP es fundamental para el empaquetamiento del genoma. [ cita requerida ]

Microbiología

Ciclo de replicación del arenavirus.

La glicoproteína (GP) se sintetiza como molécula precursora. [29] Se divide en tres partes: GP1, GP2 y un péptido señal estable (SSP). Estas reacciones son catalizadas por peptidasas de señal celulares y la enzima celular isoenzima-1 de la subtilisina kexina (SKI-1)/proteasa del sitio 1 (S1P). Estos procesos son esenciales para la competencia de fusión y la incorporación de GP madura en partículas de virión en ciernes nacientes. [ cita requerida ]

Taxonomía

Dentro de la familia Arenaviridae , los arenavirus se clasificaban anteriormente en el género Arenavirus , pero en 2015 se dividieron en los géneros Mammarenavirus para aquellos con huéspedes mamíferos y Reptarenavirus para aquellos que infectan serpientes. [30] [31] Los reptarenavirus y los mammarenavirus están separados por una barrera de especies impenetrable. Los roedores infectados no pueden transmitir la enfermedad a las serpientes, y la EII en serpientes cautivas no es transmisible a los humanos. [ cita requerida ]

También se ha establecido un tercer género, Hartmanivirus ( que no debe confundirse con el género Haartmanvirus de vibriófagos de la familia Demerecviridae , orden Caudovirales ), [32] que incluye otras especies que infectan a las serpientes. La organización del genoma de este género es típica de los arenavirus, pero sus glicoproteínas se parecen a las de los filovirus . Las especies de este género carecen de la proteína matriz. [33]

También se ha establecido un cuarto género, Antennavirus , [34] para dar cabida a dos arenavirus que se encuentran en el pez sapo estriado ( Antennarius striatus ). [35] Se ha detectado un tercer Antennavirus en el salmón Chinook y el salmón rojo . [36]

Los mammarenavirus se pueden dividir en dos serogrupos, que difieren genéticamente y por distribución geográfica: [37] Cuando el virus se clasifica como "Viejo Mundo", esto significa que se encontró en el hemisferio oriental en lugares como Europa, Asia y África. Cuando se encuentra en el hemisferio occidental, en lugares como Argentina, Bolivia, Venezuela, Brasil y Estados Unidos, se clasifica como "Nuevo Mundo". El virus de la coriomeningitis linfocítica (LCM) es el único mammarenavirus que se encuentra en todo el mundo debido a su ubicuo huésped del Viejo Mundo, el ratón doméstico . Los virus de las áreas del Viejo y Nuevo Mundo parecen haber divergido hace ~45.000 años. [38] Los mammarenavirus del Viejo Mundo se originaron hace ~23,1-1,88 mil años, muy probablemente en el sur de África, mientras que los mammarenavirus del Nuevo Mundo evolucionaron en la región de América Latina y el Caribe hace ~41,4-3,3 mil años. [38]

Mammarenavirus

Complejo del Viejo Mundo

Taxonomía y localización de los arenavirus

Complejo del Nuevo Mundo

Virus de la reptación

Virus Hartmani

Virus de antena

Evolución

Se ha estudiado la evolución del género Mammarenavirus. [38] Las especies del Nuevo Mundo y del Viejo Mundo divergieron hace menos de 45.000 años. Las especies del Nuevo Mundo evolucionaron entre 41.400 y 3.300 años atrás en la región de América Latina y el Caribe. Las especies del Viejo Mundo evolucionaron entre 23.100 y 1.880 años atrás, muy probablemente en el sur de África. [38]

Embalses

Algunos arenavirus son patógenos zoonóticos y generalmente se asocian con enfermedades transmitidas por roedores a los humanos. Cada virus suele estar asociado con una especie particular de roedor huésped en la que se mantiene. Los arenavirus persisten en la naturaleza infectando primero a los roedores y luego transmitiéndose a los humanos. Los humanos pueden infectarse a través de la exposición de las mucosas a aerosoles o por contacto directo de la piel raspada con el material infeccioso, derivado de roedores infectados. [6] Los aerosoles son nieblas finas o aerosoles de excrementos secos de roedores, especialmente orina, que se dejan caer en el medio ambiente. La mayoría de los Arenavirus que contraen los humanos están dentro de sus propios hogares cuando estos roedores buscan refugio. El virus puede contraerse en fábricas, a partir de alimentos que han sido contaminados o dentro de áreas de trabajo agrícola. El riesgo de que los humanos contraigan la infección por Arenavirus está relacionado con la edad, la raza o el sexo dentro del grado de contacto con los excrementos secos de roedores. [ cita requerida ]

Epidemiología

Anfitriones

Enfermedades clínicas

Comparación de los fenotipos de enfermedad de los arenavirus OW y NW
  1. Los virus de la coriomeningitis linfocítica (LCM) causan una enfermedad febril similar a la gripe , pero ocasionalmente pueden causar meningitis, característicamente acompañada por grandes cantidades de linfocitos en el líquido cefalorraquídeo (como sugiere el nombre LCM).
  2. El virus de Lassa causa la fiebre de Lassa . La fiebre de Lassa es endémica en África occidental. El virus se aisló por primera vez en una población estadounidense destinada en la aldea de Lassa, en Nigeria. El virus puede transmitirse de persona a persona.
    • Enfermedades subclínicas: Los estudios serológicos sugieren que las infecciones asintomáticas son comunes, particularmente entre miembros de tribus de cazadores.
    • Infecciones clínicas: La fiebre de Lassa se caracteriza por fiebre alta, mialgia intensa, coagulopatía, erupción cutánea hemorrágica y hemorragia visceral ocasional, así como necrosis del hígado y el bazo.
  3. Otros Arenavirus como el virus Junín y el virus Machupo causan fiebres hemorrágicas.

Todas estas enfermedades representan una gran amenaza para la salud pública en las regiones donde se producen. Por ejemplo, cuando el virus Lassa del Viejo Mundo se transforma en fiebre Lassa, esto suele dar lugar a una cantidad significativa de mortalidad. De manera similar, el virus Junín del Nuevo Mundo causa la fiebre hemorrágica argentina. Esta fiebre es una enfermedad grave con manifestaciones hemorrágicas y neurológicas y una tasa de letalidad del quince al treinta por ciento. [6] La forma en que este virus se propaga es a través del aumento de los viajes hacia y desde las regiones endémicas. Estos viajes han llevado a la importación de la fiebre Lassa a áreas metropolitanas no endémicas de todo el mundo.

Brotes recientes

Una nueva especie de arenavirus llamada virus Lujo ha sido relacionada con cinco pacientes que presentaron síntomas de fiebre hemorrágica viral en Sudáfrica. [40] La enfermedad se originó cerca de Lusaka, Zambia y se propagó a Johannesburgo , Sudáfrica , después de que el primer paciente fuera trasladado a un hospital allí. Los resultados de las pruebas de secuenciación genética realizadas por epidemiólogos de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York , EE. UU., y en la División de Patógenos Especiales de los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades en Atlanta , EE. UU., proporcionaron evidencia de que el agente causal de la enfermedad es un virus de la familia Arenaviridae, que finalmente resultó en la muerte de cuatro de los cinco infectados en Zambia y Sudáfrica durante el brote que comenzó en septiembre de 2008. [ cita requerida ]

El arenavirus también ha sido señalado como la causa de muerte de tres receptores de órganos de donantes en Australia que contrajeron el virus después de recibir donaciones de riñón y de hígado de un solo donante de órganos infectado a finales de 2006. Los tres murieron en la primera semana de 2007. [41] [42]

La OMS y sus socios de la Red Mundial de Alerta y Respuesta ante Brotes Epidémicos (GOARN) siguen apoyando a los Ministerios de Salud de los dos países en diversas facetas de la investigación del brote, incluidos el diagnóstico de laboratorio, las investigaciones, la búsqueda activa de casos y el seguimiento de los contactos. [43]

Tratos

Existen muy pocos métodos de tratamiento disponibles. La falta actual de una vacuna autorizada y las limitadas opciones terapéuticas para el arenavirus hacen que se trate de uno de los grupos de virus más desatendidos. El único fármaco autorizado para el tratamiento de la infección humana por arenavirus es el análogo de nucleósido ribavirina . [44] La ribavirina reduce la morbilidad y la mortalidad en humanos infectados con ciertos arenavirus, como las infecciones por LASV y JUNV, si se toma en las primeras etapas de la enfermedad. La ribavirina muestra un éxito mixto en el tratamiento de la enfermedad grave por arenavirus y se asocia con toxicidades significativas. [45]

Enfoques experimentales

Es necesario producir fármacos antivirales eficaces a bajo coste, tomarlos por vía oral y que puedan soportar climas tropicales debido a las regiones en las que se producen estas infecciones. Por este motivo, el cribado de alto rendimiento (HTS) de pequeñas bibliotecas moleculares podría ser la respuesta para encontrar un mejor remedio. El HTS recopila bibliotecas de pequeñas moléculas sintéticas que se pueden utilizar para identificar moléculas "agonistas" promotoras de proteínas o interacciones "antagonistas" inhibidoras de proteínas. [44] Con el HTS se pueden descubrir fármacos antivirales sostenibles contra posibles nuevos virus patógenos humanos.

La inmunoterapia es otro enfoque potencial. Se han probado anticuerpos monoclonales contra el virus Junin en modelos animales. En 2020 se estaba investigando un agente inmunoterapéutico activo contra todos los mammarenavirus probados que utilizan el receptor 1 de transferrina como receptor. [46]

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