Los astrovirus ( Astroviridae ) son un tipo de virus que se descubrieron por primera vez en 1975 utilizando microscopios electrónicos tras un brote de diarrea en humanos. [1] Además de los humanos, ahora se han aislado astrovirus de numerosas especies de animales mamíferos (y están clasificados como género Mamastrovirus ) y de especies de aves como patos, pollos y pavitos (clasificados como género Avastrovirus ). Los astrovirus son virus icosaédricos de 28 a 35 nm de diámetro que tienen una estructura superficial característica en forma de estrella de cinco o seis puntas cuando se observan mediante microscopía electrónica. Junto con Picornaviridae y Caliciviridae , los Astroviridae comprenden una tercera familia de virus sin envoltura cuyo genoma está compuesto de ARN monocatenario de sentido positivo. [2] El astrovirus tiene un genoma de ARN de sentido positivo, monocatenario y no segmentado dentro de una cápside icosaédrica sin envoltura . [3] Se ha demostrado en numerosos estudios que los astrovirus humanos son una causa importante de gastroenteritis en niños pequeños en todo el mundo. [2] En los animales, los astrovirus también causan infección del tracto gastrointestinal, pero también pueden provocar encefalitis (humanos y ganado), hepatitis (aviar) y nefritis (aviar). [4]
Esta familia de virus consta de dos géneros, Avastrovirus (AAstV) y Mamastrovirus (MAstV). [5]
El Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus (ICTV) estableció Astroviridae como una familia viral en 1995. [6] Se han reportado más de 50 astrovirus, aunque el ICTV reconoce oficialmente 22 especies. [7] El género Avastrovirus comprende tres especies; Astrovirus del pollo (virus de la nefritis aviar tipos 1 a 3), astrovirus del pato (astrovirus C-NGB del pato) y astrovirus del pavo (astrovirus 1 del pavo). El género Mamastrovirus incluye los astrovirus bovinos 1 y 2, el astrovirus humano (tipos 1-8), el astrovirus felino 1, el astrovirus porcino 1, el astrovirus 1 del visón y el astrovirus 1 ovino.
Los astrovirus tienen apariencia de estrella con cinco o seis puntas. Su nombre deriva de la palabra griega "astron" que significa estrella. Son virus de ARN sin envoltura con cápsides cúbicas , de aproximadamente 28 a 35 nm de diámetro con simetría T=3. [8] [9] Los astrovirus humanos son parte del género Mammastrovirus y contienen 8 serotipos. Las espigas de la cápside del astrovirus humano tienen una estructura distinta. El dominio de pico en particular tiene un pliegue beta-sándwich de 3 capas y una estructura central de barril beta de 6 hebras. El barril beta tiene un núcleo hidrofóbico. El sándwich beta de triple capa se envasa fuera del barril beta. La espiga también forma un dímero. Se descubrió que esta estructura única era similar a las proyecciones de proteínas que se encuentran en la cápside del virus de la hepatitis E. El dominio de proyección del astrovirus humano contiene un sitio de unión al receptor de polisacáridos. La secuencia de aminoácidos de la proteína de la cápside del astrovirus no tiene una homología similar con otras proteínas virales conocidas, pero la más cercana sería la del virus de la hepatitis E. [10]
Los astrovirus infectan a aves y mamíferos por vía fecal-oral . Tienen un tropismo tisular por los enterocitos . La entrada a la célula huésped se logra mediante la unión a los receptores del huésped, lo que media la endocitosis. La replicación sigue el modelo de replicación del virus de ARN de cadena positiva . [11] El ARN del astrovirus es infeccioso y funciona como ARN mensajero para ORF1a y ORF1b. [12] Un mecanismo de cambio de marco entre estos dos polipéptidos no estructurales traduce la ARN polimerasa dependiente de ARN . [13] En los complejos de replicación cerca de las membranas intracelulares, ORF1a y ORF1b se escinden para generar proteínas no estructurales individuales que participan en la replicación. El ARN subgenómico resultante contiene ORF2 y codifica la proteína precursora de la cápside (VP90). VP90 se escinde proteolíticamente durante el envasado y produce cápsidas inmaduras hechas de VP70. Después de la encapsidación, las cápsides inmaduras se liberan de la célula sin lisis. [6] La tripsina escinde los viriones extracelulares y forman viriones infecciosos maduros. [14]
Los astrovirus son virus sin envoltura de 28-30 nm con simetría icosaédrica T-3. Tienen forma esférica y constan de una cubierta proteica de cápside. Los astrovirus tienen proyecciones distintivas en forma de estrella de cinco o seis puntas en el 10% de los viriones (los otros viriones tienen superficies lisas). [4] La cápside del virión se expresa a partir de un ARNm subgenómico y su precursor sufre múltiples escisiones para producir la proteína VP70. Las cápsides que están hechas de la proteína VP70 son escindidas por la tripsina para formar partículas que son muy infecciosas (VP25/26, VP27/29 y VP34). Las púas que crean la apariencia de estrella en la superficie del virión están formadas por dos proteínas estructurales (VP25 y VP27), mientras que la cubierta de la cápside está formada por VP34. [15]
Los astrovirus tienen un genoma compuesto por una sola hebra de ARN de sentido positivo . La hebra tiene una cola poli A en el extremo 3' , pero no tiene una tapa en 5' , sino que está unida a una proteína VPg . Con la exclusión de la poliadenilación en el extremo 3' , el genoma tiene entre 6,8 y 7,9 kb de largo. El genoma está organizado en tres marcos de lectura abiertos (ORF), con una superposición de aproximadamente 70 nucleótidos entre ORF1a y ORF1b. El ORF restante se conoce como ORF2. [16] ORF2 codifica las proteínas estructurales, [17] que son -al menos- VP26, VP29 y VP32, siendo la más antigénica e inmunogénica de ellas la VP26. Esta proteína probablemente esté implicada en los primeros pasos de la infección viral, siendo un factor clave en el ciclo biológico de los astrovirus. [18] Se ha estimado que la tasa de mutación del genoma del astrovirus humano es de 3,7 × 10 −3 sustituciones de nucleótidos por sitio por año, con una tasa de cambios sinónima de 2,8 × 10 −3 sustituciones de nucleótidos por sitio por año. [19] La capacidad de recombinación genética parece estar presente en los astrovirus humanos tipo 3 y tipo 4, [20] [21] y en cepas de astrovirus porcinos. [22]
La replicación de los astrovirus ocurre en el citoplasma. [23] El ARN del astrovirus es infeccioso y funciona como ARN mensajero para ORF1a y ORF1b. [24] Un mecanismo de cambio de marco entre estos dos polipéptidos no estructurales traduce la ARN polimerasa dependiente de ARN . [25] En los complejos de replicación cerca de las membranas intracelulares, ORF1a y ORF1b se escinden para generar proteínas no estructurales individuales que participan en la replicación. El ARN subgenómico resultante contiene ORF2 y codifica la proteína precursora de la cápside (VP90). VP90 se escinde proteolíticamente durante el envasado y produce cápsidas inmaduras hechas de VP70. Después de la encapsidación, las cápsides inmaduras se liberan de la célula sin lisis. [6] La tripsina escinde los viriones extracelulares y forman viriones infecciosos maduros. [26]
La cápside de Astroviridae está relacionada con las de Tymoviridae . La región no estructural está relacionada con los Potyviridae . Parece que este grupo de virus puede haber surgido en algún momento en el pasado como resultado de un evento de recombinación entre dos virus distintos y que esto incluso ocurrió en la unión de las regiones codificantes estructurales y no estructurales. [27]
Los avastrovirus 1 a 3 se asocian con infecciones entéricas en pavos, patos, pollos y gallinas de Guinea. En pavipollos de 1 a 3 semanas de edad, algunos síntomas de enteritis incluyen diarrea, apatía, ingesta de hígado y nerviosismo. Estos síntomas suelen ser leves, pero en los casos de enteritis y síndrome de mortalidad de los pavitos (SEMP), que tiene como síntomas deshidratación, disfunción inmune y anorexia, la mortalidad es alta. [28] El examen post mortem de los intestinos de aves infectadas muestra intestinos llenos de líquido. En los estudios histopatológicos también se observa hiperplasia de enterocitos. Sin embargo, a diferencia de otros virus entéricos, no hay suministro de vellosidades. [4]
Las especies de avastrovirus a menudo infectan sitios extraintestinales como el riñón o el hígado, provocando hepatitis y nefritis. [4] Las aves infectadas por el virus de la nefritis aviar generalmente mueren dentro de las 3 semanas posteriores a la infección. Las partículas virales se pueden detectar en la materia fecal dentro de los 2 días y la eliminación máxima del virus ocurre 4 a 5 días después de la infección. [29] El virus se puede encontrar en el riñón, yeyuno, bazo, hígado y bolsa de aves infectadas. Los síntomas de esta enfermedad incluyen diarrea y pérdida de peso. Las necropsias muestran riñones hinchados y descoloridos y hay evidencia de muerte de las células epiteliales y nefritis intersticial linfocítica. [4] Otro avastrovirus extraintestinal es el virus de la hepatitis aviar que infecta a los patos. La hepatitis en patos causada por el astrovirus del pato (DAstV) suele ser mortal. [30]
En las aves, los avastrovirus se detectan mediante ELISA de captura de antígeno. A falta de vacunas, el saneamiento es la forma predominante de prevenir las infecciones por Avastrovirus . [4]
Los mamastrovirus suelen causar gastroenteritis en mamíferos infectados. En los animales, la gastroenteritis generalmente no se diagnostica porque la mayoría de las infecciones por astrovirus son asintomáticas. Sin embargo, en los visones y los humanos, los astrovirus pueden causar diarrea y ser fatales. El período de incubación del mamastrovirus es de 1 a 4 días. Cuando se presentan síntomas, al período de incubación le sigue diarrea durante varios días. En el visón, los síntomas incluyen un aumento de la secreción de las glándulas apocrinas . [4] Los astrovirus humanos están asociados con gastroenteritis en niños y adultos inmunocomprometidos. [31] Entre el 2% y el 8% de las gastroenteritis agudas no bacterianas en niños se asocian con astrovirus humanos. Estas partículas virales suelen detectarse en las células epiteliales del duodeno. [4] En las ovejas, se encontraron astrovirus ovinos en las vellosidades del intestino delgado. [32]
Los mamastrovirus también causan enfermedades del sistema nervioso. [33] Estas enfermedades ocurren con mayor frecuencia en ganado vacuno, visones y humanos. En el ganado vacuno, esto ocurre esporádicamente e infecta a animales individuales. Los síntomas de esta infección incluyen convulsiones, decúbito lateral y alteración de la coordinación. Los exámenes histológicos mostraron necrosis neuronal y gliosis de la corteza cerebral, cerebelo, médula espinal y tronco del encéfalo. [34]
Los astrovirus, miembros de una familia de virus relativamente nueva, los astroviridae, ahora se reconocen como una causa de gastroenteritis en niños, cuyos sistemas inmunológicos están poco desarrollados, y en adultos mayores, cuyos sistemas inmunológicos generalmente están algo comprometidos. La presencia de partículas virales en la materia fecal y en las células epiteliales intestinales indica que el virus se replica en el tracto gastrointestinal de los humanos. [35] Los principales síntomas son diarrea , seguida de náuseas, vómitos , fiebre , malestar general y dolor abdominal. Algunos estudios de investigación han demostrado que el período de incubación de la enfermedad es de aproximadamente tres a cuatro días. La infección por astrovirus no suele ser una situación grave y sólo en algunos casos raros provoca deshidratación . La gravedad y la variación de los síntomas se correlacionan con la región en la que se desarrolla el caso. Esto podría deberse a factores climáticos que influyen en el ciclo de vida o el método de transmisión de esa cepa particular de Astrovirus. La desnutrición y la inmunodeficiencia tienden a exacerbar la afección, dando lugar a casos más graves o afecciones secundarias que podrían requerir atención hospitalaria. [36] De lo contrario, las personas infectadas no necesitan hospitalización porque los síntomas se reducirán por sí solos, después de 2 a 4 días. [37]
Las infecciones humanas suelen ser autolimitadas, pero también pueden propagarse sistemáticamente e infectar a personas inmunocomprometidas. [38]
Los astrovirus causan con mayor frecuencia infección del tracto gastrointestinal, pero en algunos animales pueden provocar encefalitis (humanos y ganado), hepatitis (aviar) y nefritis (aviar). [39]
La microscopía electrónica , el inmunoensayo enzimático ( ELISA ), la inmunofluorescencia y la reacción en cadena de la polimerasa se han utilizado para detectar partículas virales, antígenos o ácidos nucleicos virales en las heces de personas infectadas. [40] Se ha informado sobre un método que utiliza RT-PCR en tiempo real, que puede detectar todos los genotipos de astrovirus humanos. [41] Algunas técnicas de RT-qPCR son capaces de detectar simultáneamente astrovirus humanos y otros virus entéricos asociados con la gastroenteritis . [42] Los microarrays también se utilizan para diferenciar entre los ocho serotipos diferentes de astrovirus humanos. [2]
Los astrovirus causan gastroenteritis al provocar la destrucción del epitelio intestinal, lo que provoca la inhibición del mecanismo de absorción habitual, la pérdida de funciones secretoras y la disminución de la permeabilidad epitelial en los intestinos. Se observó que las respuestas inflamatorias no afectan la patogénesis de los astrovirus. [43]
Los astrovirus se asocian con entre el 5 y el 9% de los casos de gastroenteritis en niños pequeños. [44] Los seres humanos de todas las edades son susceptibles a la infección por astrovirus, pero los niños, los ancianos y aquellos que están inmunocomprometidos son los más propensos. Un estudio sobre enfermedades intestinales en el Reino Unido, publicado en 1999, determinó una incidencia de 3,8/1000 pacientes-año en la comunidad ( IC del 95% , rango 2,3-6,4), la cuarta causa más común conocida de gastroenteritis viral. [45] Estudios en los EE.UU. han detectado astrovirus en las heces de 2 a 9% de los niños que presentan síntomas; La enfermedad es más frecuente en niños menores de dos años, aunque se han informado brotes entre adultos y ancianos. Los primeros estudios realizados en Glasgow demostraron que una proporción significativa de los bebés que excretaban partículas virales no presentaban síntomas gastrointestinales. [46] Los estudios de seroprevalencia realizados en los EE. UU. han demostrado que el 90% de los niños tienen anticuerpos contra HastV-1 a los 9 años, lo que sugiere que la infección (en gran medida asintomática) es común. Al observar el patrón de la enfermedad, se sugiere que los anticuerpos brindan protección durante la vida adulta hasta que el título de anticuerpos comienza a disminuir más adelante en la vida. [47] [48]
La aparición de infecciones por astrovirus varía según la temporada. En climas templados , la infección es mayor durante los meses de invierno, posiblemente debido a las temperaturas más bajas que mejoran la estabilidad del virus. [49] Esto contrasta con las regiones tropicales donde la prevalencia es mayor durante la temporada de lluvias. La distribución estacional en los climas tropicales puede explicarse por el efecto de la lluvia, particularmente en el deterioro del saneamiento en los países en desarrollo. [46]
Los astrovirus humanos se transmiten por vía fecal-oral . El principal modo de transmisión de astrovirus es a través de alimentos y agua contaminados. Los niños pequeños que trabajan en guarderías o los adultos en cuarteles militares tienen más probabilidades de desarrollar la enfermedad. Los astrovirus humanos pueden liberarse en grandes cantidades en las heces de personas infectadas y contaminar las aguas subterráneas , el agua dulce y el agua marina debido a un tratamiento inadecuado de las aguas residuales . Las frutas y verduras cultivadas en aguas contaminadas también pueden actuar como fuentes de infección viral. Las malas prácticas de manipulación de alimentos, la mala higiene de las manos y la contaminación de objetos inanimados son otros factores que favorecen la transmisión de virus entéricos . [50]
Los astrovirus también pueden transmitirse a los humanos a partir de otras especies animales. En comparación con las personas que no tuvieron contacto con pavos, los trabajadores del matadero de pavos tenían tres veces más probabilidades de dar positivo en anticuerpos contra los astrovirus de pavo. [51] Además, algunos astrovirus humanos, de pato, de pollo y de pavo están relacionados filogenéticamente y comparten características genéticas. [52]
Los astrovirus humanos se pueden prevenir mediante la detección e inactivación de alimentos y agua contaminados, además de la desinfección de fómites contaminados. [7]
En un estudio realizado por Bjorkholm et al., a un paciente de 78 años diagnosticado con macroglobulinemia de Waldenstrom se le administraron 0,4 g/kg de inmunoglobulina de astrovirus durante cuatro días y los síntomas desaparecieron, lo que condujo a una recuperación completa del astrovirus; sin embargo, aún no se han completado más pruebas. [53]
En un estudio realizado por Tellez et al., se utilizaron extractos de una planta, Achyrocline bogotensis, para desarrollar una terapia antiviral tanto para rotavirus como para astrovirus. Achyrocline bogotensis se usaba comúnmente para infecciones de la piel y urinarias. La metodología de prueba de fármacos implicó la aplicación del extracto a las células para el pretratamiento (bloqueo), la actividad viral directa (evidencia de matar el virus) y el tratamiento (una disminución en la carga viral después de que se establece una infección). El extracto demostró actividad viral directa al matar los astrovirus directamente y el tratamiento al conducir a una disminución de la carga viral después de una infección establecida. Durante el experimento no fue evidente un efecto previo al tratamiento. [54]
1975: Appleton y Higgins descubrieron por primera vez el astrovirus en muestras de heces de niños que padecían gastroenteritis mediante microscopía electrónica (EM).
1975: Madeley y Cosgrove denominaron Astrovirus a la partícula viral de 20 a 30 nm basándose en su apariencia de estrella EM (microscopía electrónica).
1976-1992: Lee y Kurtz serotipificaron 291 muestras de heces de astrovirus en Oxford; descubiertos serotipos 6 y 7
1981: Lee y Kurtz pudieron cultivar astrovirus en cultivos de tejidos dependientes de tripsina utilizando células de riñón de embrión humano (HEK)
1985: Lee y Kurtz descubren dos serotipos de astrovirus que se utilizan para tipificar 13 cepas de astrovirus adquiridos en la comunidad.
1987: Gray y cols. descubrió que un brote de gastroenteritis que duró 22 días en un hogar de ancianos fue causado por astrovirus tipo 1 y calicivirus
1988: Hermann y Hudson utilizan la caracterización de antígenos de astrovirus cultivados con HEK para desarrollar anticuerpos monoclonales.
1992: Cruz et al. Se analizaron 5.000 muestras de heces. El 7,5% de las enfermedades diarreicas encontradas en niños ambulatorios rurales de Guatemala fueron causadas por astrovirus.
1993: Jiang et al. secuenciar el ARN del astrovirus y determinar la presencia de tres ORF y cambio de marco ribosómico
1993: Monroe y cols. clasificar datos subgenómicos para astrovirus, brindando apoyo para que los astrovirus se clasifiquen como una familia viral
1994: Oishi et al. determinar el astrovirus como la principal causa de gastroenteritis en escuelas de la ciudad de Katano, Osaka, Japón
1995: Bjorkholm y otros. realizó un estudio clínico y un paciente masculino de 78 años con macroglobulinemia de Waldenström y gastroenteritis asociada a astrovirus fue tratado con éxito con inmunoglobulina intravenosa
1995: Jonassen et al. utiliza PCR para detectar todos los serotipos conocidos (7) de astrovirus
1995: En su sexto informe, ICTV establece Astroviridae como familia viral
1996: Glass y cols. afirma un cambio epidemiológico con respecto a los astrovirus debido a mejoras en RT-PCT (PCR con transcripción inversa), anticuerpos monoclonales e inmunoensayos enzimáticos (EIA); Los astrovirus ahora se consideran una de las principales causas de enfermedades diarreicas en todo el mundo.
1996: Palombo y Bishop, epidemiología de las infecciones por astrovirus en niños que padecen gastroenteritis en Melbourne, Australia (los datos recopilados incluyen incidencia total, diversidad genética y caracterización de serotipos)
1998: Unicomb et al. realizar un estudio clínico en Bangladesh y concluir infecciones por astrovirus que involucran enfermedades diarreicas nosocomiales, agudas y persistentes.
1998: Gaggero et al. identifican al astrovirus humano tipo 1 como la principal causa de gastroenteritis aguda en niños chilenos
1999: Bon et al. descubren astrovirus en un brote de gastroenteritis en Dijon, Francia
2001: Dennehy et al. recogió muestras de heces de niños hospitalizados que padecían gastroenteritis aguda; Se determinó que el astrovirus es la segunda causa principal de gastroenteritis después del rotavirus.
2002: Guix et al. completa un estudio epidemiológico sobre la presencia de astrovirus en Barcelona, España; la incidencia total de astrovirus en 2.347 muestras fue de 4,95 con un pico en el número de casos en el invierno
2003: Basu et al. Descubrieron astrovirus en el 2,7% de las muestras de heces recolectadas de 346 niños que padecían gastroenteritis en Gaborone, Botswana.
2009: Finkbeiner et al. utilizó la secuenciación de Sanger para descubrir un nuevo astrovirus en muestras de heces de niños que padecían un brote de gastroenteritis aguda en una guardería
2009: Utilizando RT-PCR, Kapoor et al. descubrir nuevas cepas de astrovirus HMOAstV especies A, B, C que son muy similares a los astrovirus que se encuentran en especies de visones y ovinos; esto demostró que el virus puede tener la capacidad de saltar de especie
