Los astrovirus ( Astroviridae ) son un tipo de virus que se descubrió por primera vez en 1975 utilizando microscopios electrónicos después de un brote de diarrea en humanos. [1] Además de los humanos, los astrovirus ahora se han aislado de numerosas especies animales mamíferas (y se clasifican como género Mamastrovirus ) y de especies aviares como patos, pollos y pavitos (clasificados como género Avastrovirus ). Los astrovirus son virus icosaédricos de 28-35 nm de diámetro que tienen una estructura de superficie característica similar a una estrella de cinco o seis puntas cuando se observan por microscopía electrónica. Junto con Picornaviridae y Caliciviridae , Astroviridae comprende una tercera familia de virus sin envoltura cuyo genoma está compuesto de ARN monocatenario de sentido positivo . [2] Los astrovirus tienen un genoma de ARN monocatenario de sentido positivo no segmentado dentro de una cápside icosaédrica sin envoltura . [3] Numerosos estudios han demostrado 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 infecciones del tracto gastrointestinal, pero también pueden provocar encefalitis (en 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 de Taxonomía de Virus (ICTV) estableció a 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 1-3), astrovirus del pato (astrovirus del pato C-NGB) y astrovirus del pavo (astrovirus del pavo 1). El género Mamastrovirus incluye astrovirus bovinos 1 y 2, astrovirus humanos (tipos 1-8), astrovirus felino 1, astrovirus porcino 1, astrovirus del visón 1 y astrovirus ovino 1. [7]
Los astrovirus tienen una apariencia de estrella con cinco o seis puntas. Su nombre se 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 distintiva. El dominio de la espiga en particular tiene un pliegue de sándwich beta de 3 capas y una estructura central de barril beta de 6 hebras. El barril beta tiene un núcleo hidrófobo. El sándwich beta de triple capa está empaquetado fuera del barril beta. La espiga también forma un dímero. Se descubrió que esta estructura única era similar a las proyecciones de proteínas encontradas en la cápside del virus de la hepatitis E. El dominio de proyección del astrovirus humano contiene un sitio de unión al receptor para polisacáridos. La secuencia de aminoácidos de la proteína de la cápside del astrovirus no tiene una homología similar a la de 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 en 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 del 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 empaquetamiento y produce cápsides inmaduras hechas de VP70. Después de la encapsidación, las cápsides inmaduras se liberan de la célula sin lisis. [6] Los viriones extracelulares son escindidos por la tripsina y forman viriones infecciosos maduros. [14]
Los astrovirus son virus sin envoltura de 28-30 nm con simetría icosaédrica T-3. Tienen formas esféricas y consisten en una cubierta proteica de cápside. Los astrovirus tienen proyecciones distintivas de cinco o seis puntas en forma de estrella 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 formar la proteína VP70. Las cápsides que están hechas de la proteína VP70 son escindidas por tripsina para formar partículas que son muy infecciosas (VP25/26, VP27/29 y VP34). Las espigas que crean la apariencia de estrella en la superficie del virión están hechas de dos proteínas estructurales (VP25 y VP27), mientras que la cubierta de la cápside está hecha de VP34. [15]
Los astrovirus tienen un genoma compuesto por una sola hebra de ARN de sentido positivo . La hebra tiene una cola de poli A en el extremo 3' , pero no tiene capuchón 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 longitud. El genoma está organizado en tres marcos de lectura abiertos (ORFs), 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 estas VP26. Esta proteína probablemente esté involucrada 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 sinónimos 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 de tipo 3 y tipo 4, [20] [21] y en las 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, y se cree que la iniciación de la traducción está mediada por VPg de manera similar a Caliciviridae . [24] [25] Un mecanismo de cambio de marco entre estos dos polipéptidos no estructurales traduce la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp). [26] 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. RdRp transcribe el ARN subgenómico a partir del promotor subgenómico, lo que permite una mayor producción de proteínas estructurales. El ARN subgenómico contiene ORF2 que codifica la proteína precursora de la cápside (VP90). VP90 se escinde proteolíticamente durante el empaquetamiento y produce cápsides inmaduras hechas de VP70. Después de la encapsidación, las cápsides inmaduras se liberan de la célula sin lisis. [6] Los viriones extracelulares son escindidos por la tripsina y forman viriones infecciosos maduros. [27]
La cápside de Astroviridae está relacionada con la de Tymoviridae . La región no estructural está relacionada con la de Potyviridae . Parece que este grupo de virus puede haber surgido en algún momento del 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. [28]
Los virus Avastrovirus 1-3 se asocian con infecciones entéricas en pavos, patos, pollos y gallinas de guinea. En los pavitos de 1 a 3 semanas de edad, algunos síntomas de enteritis incluyen diarrea, apatía, ingestión de hígado y nerviosismo. Estos síntomas suelen ser leves, pero en los casos de enteritis y síndrome de mortalidad de los pavitos (PEMS), que tiene como síntomas deshidratación, disfunción inmunológica y anorexia, la mortalidad es alta. [29] El examen post mortem de los intestinos de las aves infectadas muestra intestinos llenos de líquido. También se observa hiperplasia de enterocitos en estudios histopatológicos. 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, lo que produce hepatitis y nefritis. [4] Las aves infectadas por el virus de la nefritis aviar suelen morir en las 3 semanas siguientes a la infección. Las partículas virales se pueden detectar en la materia fecal en el plazo de 2 días y la máxima eliminación del virus se produce entre 4 y 5 días después de la infección. [30] El virus se puede encontrar en el riñón, el yeyuno, el bazo, el hígado y la bursa de las 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 este astrovirus del pato (DAstV) suele ser mortal. [31]
En las aves, los avastrovirus se detectan mediante la técnica ELISA de captura de antígeno. En ausencia de vacunas, la higiene es la forma predominante de prevenir las infecciones por avastrovirus . [4]
Los mamastrovirus suelen causar gastroenteritis en mamíferos infectados. En los animales, la gastroenteritis no suele diagnosticarse porque la mayoría de las infecciones por astrovirus son asintomáticas. Sin embargo, en los visones y los seres humanos, los astrovirus pueden causar diarrea y pueden ser mortales. El período de incubación del mamastrovirus es de 1 a 4 días. Cuando aparecen los síntomas, el período de incubación es seguido por diarrea durante varios días. En los visones, los síntomas incluyen un aumento de la secreción de las glándulas apocrinas . [4] Los astrovirus humanos se asocian con gastroenteritis en niños y adultos inmunodeprimidos. [32] Entre el 2 y el 8 % de las gastroenteritis no bacterianas agudas 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. [33]
Los mamastrovirus también causan enfermedades del sistema nervioso. [34] Estas enfermedades se dan con mayor frecuencia en el ganado, los visones y los seres humanos. En el ganado, 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, el cerebelo, la médula espinal y el tronco encefálico. [35]
Miembros de una familia de virus relativamente nueva, los astroviridae, los astrovirus ahora se reconocen como una causa de gastroenteritis en niños, cuyos sistemas inmunológicos están subdesarrollados, y adultos mayores, cuyos sistemas inmunológicos generalmente están algo comprometidos. La presencia de partículas virales en la materia fecal y en las células intestinales epiteliales indica que el virus se replica en el tracto gastrointestinal de los humanos. [36] Los síntomas principales son diarrea , seguida de náuseas, vómitos , fiebre , malestar 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 solo en algunos casos raros conduce a la 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, lo que lleva a casos más graves o afecciones secundarias que podrían requerir atención hospitalaria. [37] De lo contrario, las personas infectadas no necesitan hospitalización porque los síntomas se reducirán por sí solos, después de 2 a 4 días. [38]
Las infecciones humanas suelen ser autolimitadas, pero también pueden propagarse sistemáticamente e infectar a personas inmunodeprimidas. [39]
Los astrovirus causan con mayor frecuencia infecciones del tracto gastrointestinal, pero en algunos animales pueden causar encefalitis (humanos y ganado), hepatitis (aviar) y nefritis (aviar). [40]
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. [41] Se ha informado de un método que utiliza RT-PCR en tiempo real, que puede detectar todos los genotipos de astrovirus humanos. [42] Algunas técnicas de RT-qPCR pueden detectar simultáneamente astrovirus humanos y otros virus entéricos asociados con la gastroenteritis . [43] También se utilizan microarrays para diferenciar entre los ocho serotipos diferentes de astrovirus humanos. [2]
Los astrovirus causan gastroenteritis al causar la destrucción del epitelio intestinal, lo que lleva a la inhibición del mecanismo de absorción habitual, la pérdida de las funciones secretoras y la disminución de la permeabilidad epitelial en los intestinos. Se observó que las respuestas inflamatorias no afectaban la patogénesis de los astrovirus. [44]
Los astrovirus se asocian con el 5-9% de los casos de gastroenteritis en niños pequeños. [45] Los humanos de todas las edades son susceptibles a la infección por astrovirus, pero los niños, los ancianos y aquellos que están inmunodeprimidos son los más propensos. Un estudio de la enfermedad intestinal en el Reino Unido, publicado en 1999, determinó la incidencia como 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. [46] Estudios en los EE. UU. han detectado astrovirus en las heces del 2-9% 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 bebés que excretaban partículas virales no presentaban síntomas gastrointestinales. [47] 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. Si se observa 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. [48] [49]
La incidencia de infecciones por astrovirus varía según la estación. En los climas templados , la infección es más alta durante los meses de invierno, posiblemente debido a las temperaturas más bajas que mejoran la estabilidad del virus. [50] Esto contrasta con las regiones tropicales , donde la prevalencia es más alta durante la estación lluviosa. 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. [47]
Los astrovirus humanos se transmiten por vía fecal-oral . El modo principal de transmisión de los astrovirus es a través de alimentos y agua contaminados. Los niños pequeños que viven en guarderías o los adultos que viven en cuarteles militares son los más propensos a desarrollar la enfermedad. Los astrovirus humanos pueden liberarse en grandes cantidades en las heces de las personas infectadas y contaminar las aguas subterráneas , el agua dulce y el agua marina debido al 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 fomentan la transmisión de virus entéricos . [51]
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 de mataderos de pavos tenían tres veces más probabilidades de dar positivo en la prueba de anticuerpos contra astrovirus de pavos. [52] Además, algunos astrovirus humanos, de patos, pollos y pavos están relacionados filogenéticamente y comparten características genéticas. [7]
Los astrovirus humanos se pueden prevenir mediante la detección e inactivación en alimentos y agua contaminados, además de la desinfección de fómites contaminados. [7]
En un estudio de Bjorkholm et al., a un paciente de 78 años diagnosticado con macroglobulinemia de Waldenström se le administraron 0,4 g/kg de inmunoglobulina de astrovirus durante cuatro días, y los síntomas se disolvieron, lo que llevó a una recuperación completa del astrovirus; sin embargo, aún se deben realizar 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 el rotavirus como para el astrovirus. La Achyrocline bogotensis se utilizaba habitualmente para infecciones cutáneas y urinarias. La metodología de prueba del fármaco implicaba la aplicación del extracto a las células para el pretratamiento (bloqueo), la actividad viral directa (evidencia de la eliminación del virus) y el tratamiento (una disminución de la carga viral después de que se establece una infección). El extracto demostró una actividad viral directa al eliminar los astrovirus directamente y un tratamiento al provocar una disminución de la carga viral después de una infección establecida. No se evidenció un efecto de pretratamiento durante el experimento. [54]
1975: Appleton y Higgins descubrieron por primera vez el astrovirus en muestras de heces de niños que sufrían gastroenteritis utilizando microscopía electrónica (EM).
1975: Madeley y Cosgrove denominaron Astrovirus a la partícula viral de 20-30 nm basándose en su apariencia de estrella en la microscopía electrónica.
1976-1992: Lee y Kurtz serotipificaron 291 muestras de heces de astrovirus en Oxford; descubrieron los serotipos 6 y 7
1981: Lee y Kurtz lograron cultivar astrovirus en un cultivo de tejido dependiente 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 et al. descubrieron que un brote de gastroenteritis de 22 días de duración 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. 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. secuencian el ARN del astrovirus y determinan la presencia de tres ORFs y cambio de marco ribosómico.
1993: Monroe et al. clasifican datos subgenómicos de astrovirus, lo que respalda la clasificación de los astrovirus como una familia viral.
1994: Oishi et al. determinan que el astrovirus es la principal causa de gastroenteritis en las escuelas de la ciudad de Katano, Osaka, Japón
1995: Bjorkholm et al. llevaron a cabo un estudio clínico y un paciente de 78 años con macroglobulinemia de Waldenström y gastroenteritis asociada a astrovirus fue tratado con éxito con inmunoglobulina intravenosa.
1995: Jonassen et al. utilizan PCR para detectar todos los serotipos conocidos (7) de astrovirus
1995: En su sexto informe, el ICTV establece a Astroviridae como una familia viral.
1996: Glass et al. señalan un cambio epidemiológico con respecto a los astrovirus debido a las mejoras en la RT-PCT (PCR de transcripción inversa), los anticuerpos monoclonales y los inmunoensayos enzimáticos (EIA); los astrovirus ahora se consideran una de las principales causas de enfermedades diarreicas en todo el mundo.
1996: Palombo y Bishop sobre la 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. realizan un estudio clínico en Bangladesh y concluyen que las infecciones por astrovirus implican 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 un astrovirus en un brote de gastroenteritis en Dijon, Francia
2001: Dennehy et al. recolectaron muestras de heces de niños hospitalizados que sufrían gastroenteritis aguda; se determinó que el astrovirus era la segunda causa principal de gastroenteritis después del rotavirus.
2002: Guix et al. completan 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 recogidas de 346 niños que padecían gastroenteritis en Gaborone, Botswana.
2009: Finkbeiner et al. utilizaron la secuenciación de Sanger para descubrir un nuevo astrovirus en muestras de heces de niños que sufrieron un brote de gastroenteritis aguda en una guardería.
2009: Utilizando RT-PCR, Kapoor et al. descubren nuevas cepas de astrovirus HMOAstV especies A, B, C que son muy similares a los astrovirus encontrados en especies de visones y ovinos; esto demostró que el virus puede tener la capacidad de saltar de especie.
