Retrovirus humanos Federico García García, Vicente Guillot Suay, Marta Alvarez Estévez. Servicio de Microbiología, Hospital Clínico San Cecilio, Granada. Introducción Estructura y ciclo de replicación Diagnóstico de laboratorio Manifestaciones clínicas Patogenia Epidemiología Tratamiento y control de la enfermedad Retrovirus endógenos humanos Bibliografía Introducción Los retrovirus han sido uno de los primeros virus que ha conocido el ser humano. Hasta finales del siglo pasado, estos virus sólo se habían descrito en animales y, generalmente, se relacionaban con procesos neoplásicos, en especial leucemias y linfomas. Es a partir de las dos últimas décadas del siglo XX cuando estos virus se describen en el ser humano y cuando las enfermedades que producen adquieren su verdadera dimensión debido a la aparición del síndrome de inmunodeficiencia adquirida, causado por un retrovirus (1, 2). En la naturaleza, los retrovirus pueden encontrarse en dos formas: como viriones que contienen ARN capaces de infectar a una nueva célula y como provirus ADN, que pueden ser silentes o activados (3). Los provirus existen de forma natural en muchos vertebrados, entre ellos el hombre, y en algunos invertebrados; en este caso, están presentes en algunas de esas células como genes “normales”. Los retrovirus son únicos en este aspecto. Los humanos contenemos secuencias de ADN integradas en nuestro ADN celular que se asemejan a las secuencias de los retrovirus (retroviruslike), pero la mayoría de estas secuencias están silentes o forman pseudogenes. Algunos de estos genes se pueden expresar en determinadas situaciones patológicas, e incluso algunos autores plantean el papel que desempeñan lo que se ha venido a llamar “retrovirus endógenos” en algunos tipos de leucemias y en determinados trastornos inmunológicos (4). Se cree que los retrovirus endógenos han evolucionado a partir de elementos transponibles que hoy en día todavía están presentes en determinadas formas de vida inferior (levaduras y Drosophila). Además de los retrovirus endógenos, algunos retrovirus han evolucionado hasta ser capaces de transmitirse de animal a animal y de persona a persona, y son los que suelen causar las enfermedades en el ser humano. En el hombre, tres de estos retrovirus “exógenos” se han relacionado con la producción de enfermedad: HTLV-I, HTLV-II y VIH. HTLV-I (human T-cell leukemia virus) se ha relacionado con la leucemia de células T del adulto y la paraparesia espástica tropical (5); HTLV-II se ha relacionado con la leucemia de células pilosas, aunque hoy en día esto es objeto de controversia (6). El virus de la inmunodeficiencia humana es el agente etiológico del síndrome de inmunodeficiencia adquirida. Los retrovirus se clasifican en tres subfamilias: oncovirus, lentivirus y spumavirus. También se han clasificado en función de los morfotipos observados mediante microscopia electrónica. Así, se clasifican en: tipo A, no infecciosos, que son virus endógenos de algunos animales y cuya función en ese organismo es desconocida por el momento; tipo B, cuyos miembros pueden existir de forma endógena y exógena, y son los responsables de los tumores mamarios de algunos animales; tipo C, que también pueden ser endógenos o exógenos (la mayoría de los oncovirus presenta esta estructura). Los del tipo D incluyen la mayor parte de los lentivirus (7). A continuación se describen las principales características de los HTLV y haremos una breve reseña de los retrovirus endógenos humanos (HERV, del inglés human endogenous retroviruses). Estructura y ciclo de replicación Los HTLV son retrovirus de la familia de los oncovirus. Su situación taxonómica se representa en la Tabla 1. Su característica principal es la presencia de la enzima transcriptasa inversa, que transcribe el ARN en ADN. La mayoría de los retrovirus son esféricos, de 100 nm de diámetro, y están compuestos por un core central de carácter proteico rodeado de una envuelta de glucoproteínas sobre una bicapa lipídica. El core contiene varias moléculas de transcriptasa inversa unidas a dos moléculas de ARN de cadena sencilla. Tabla 1. Situación taxonómica de los HTLV. Familia Subfamilia Miembros Patología asociada Retroviridae Oncovirinae HTLV-I Linfocitosis crónica Leucemia de células T del adulto Paraparesia espástica tropical / mielopatía asociada al HTLV HTLV-II Leucemia linfocítica crónica de células T Neuropatía periférica HTLV-V Micosis fungoides Linfoma cutáneo de células T La Figura 1 representa el provirus (ADN) de HTLV, en comparación con el del VIH. La región codificante está flanqueada en cada extremo por dos secuencias idénticas (LTR) que contienen los elementos necesarios para su integración en el genoma celular y para la regulación de la expresión vírica. Los genes víricos codifican las proteínas del core (gag), de la envoltura (env), las proteínas enzimáticas (pol) y las reguladoras (tax y rex) (8, 9). Figura 1. Esquema comparativo del genoma de VIH-1 y HTLV-1. HTLV-1 LTR LTR pol tax pX-II tax env pro gag pX-I rex rex VIH-1 LTR LTR tat vpu rev vpr pro nef pol env gag vif rev tat El ciclo de replicación de los HTLV es muy parecido al del VIH, que se discutirá con detalle en capítulos posteriores del Tratado de Sida. Brevemente, implica los procesos de entrada a la célula hospedadora mediante la unión al receptor, la descapsidación, la transcripción del ARN genómico en ADN proviral, su integración en el genoma de la célula y la posterior expresión de éste en forma de una poliproteína que, posteriormente, se escinde en las distintas proteínas funcionales y estructurales del virus (10). Diagnóstico de laboratorio El diagnóstico se establece generalmente en función de la determinación de anticuerpos dirigidos contra el HTLV. Para ello, se utilizan técnicas de ELISA de tercera generación (11, 12) como técnicas de cribado (screening), y los resultados positivos se confirman posteriormente mediante técnicas de radioinmunoprecipitación (RIPA) o de Western blot. Ninguno de estos métodos puede discriminar entre HTLV-I y HTLV-II; para esto se recurre a técnicas de biología molecular, en concreto a la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que además se puede utilizar para identificar aquellos individuos con infección por HTLV que aún no han seroconvertido (13-15). El período que transcurre entre el contacto con el virus y la seroconversión es, por el momento, desconocido. Manifestaciones clínicas El HTLV-I, un oncovirus exógeno, puede provocar desde una infección asintomática hasta trastornos linfoproliferativos y neurológicos. La mayoría de los individuos con infección asintomática por el HTLV-I tienen recuentos de linfocitos normales, pero algunos pueden presentar una moderada linfocitosis; la mitad de ellos progresará a una forma crónica de leucemia de células T adultas, que sólo aparece en el 2%-4% de los pacientes con infección por el HTLV-I. La leucemia de células T adultas se caracteriza por un curso agresivo que puede suponer inmunosupresión e infecciones oportunistas. La infección por el HTLV-I puede causar una encefalomielopatía de progresión lenta, denominada paraparesia espástica tropical o mielopatía asociada al HTLV-I; la clínica de esta enfermedad puede simular la de la esclerosis múltiple. Aunque se ha querido relacionar la infección por el HTLV-I con otras situaciones clínicas, no existe un grado suficiente de evidencia por el momento como para tenerlas presentes. Dos HTLV más, el HTLV-II y el HTLV-V, pueden guardar relación con la producción de enfermedad en el ser humano. El HTLV-II se ha asociado a casos de leucemia de células pilosas, aunque hoy día esto es discutido. El HTLV-V se ha aislado de pacientes con micosis fungoide, un linfoma de células T. Patogenia El mecanismo por el que los HTLV provocan enfermedad es diferente al de otros retrovirus animales oncogénicos. A diferencia de éstos, los HTLV no poseen un gen onc y, además, no se integran de una forma ordenada en el genoma celular. Los HTLV poseen dos genes únicos, tax y rex, necesarios para la replicación vírica y la transcripción del genoma; se han descrito varios eventos que aportan datos sobre la implicación de tax en la leucemia. De ellos, el de mayor evidencia es la activación de genes celulares implicados en el crecimiento de células T; se ha propuesto la hipótesis de que el producto del gen tax de HTLV-I estimula la producción de receptores de interleucina (IL) 2, y que HTLV-I incluso podría provocar una mayor liberación de IL-2 per se (15). Además, el HTLV-I podría estimular el crecimiento de células T incluso sin necesidad de infectar a la célula. Todos estos eventos no son suficientes para explicar la leucemia producida por HTLV, y parece claro que deben existir otros episodios patogénicos adicionales. De igual modo se han propuesto mecanismos patogénicos que explican la inmunosupresión causada por HTLV, aunque en la actualidad desconocemos los mecanismos exactos por los que HTLV-I produce paraparesia espástica tropical (17, 18). Epidemiología El HTLV-I es prevalente en diferentes partes del mundo. La mayor prevalencia se ha descrito en el suroeste de Japón, donde se han identificado seis áreas endémicas; en estas regiones, la prevalencia de anticuerpos dirigidos contra el HTLV-I oscila entre el 6% y 37%. El HTLV-I también es endémico en el Caribe, con una seroprevalencia global del 4% y una prevalencia intrafamiliar que puede llegar hasta el 48%. En ambos lugares, la prevalencia de HTLV-I aumenta con la edad. En África, los datos disponibles ponen de manifiesto una prevalencia que ronda el 4%-7%. También se ha descrito la presencia de HTLV en adictos a drogas intravenosas y en homosexuales de Italia y Estados Unidos (3). Existen estudios que consideran que estos datos no son representativos de la población general en la actualidad y que para conocer la verdadera prevalencia de estos virus, esta debería reevaluarse (19). A pesar de ello, algunos países con elevado índice de inmigración de nativos de zonas altamente endémicas están valorando la introducción de programas de control de la transmisión de HTLV. Un estudio llevado a cabo por Treviño (20), describe tasas de detección de HTLV hasta 1000 veces superiores en mujeres embarazadas procedentes de zonas endémicas que en nativas. En nuestro país, algunas comunidades están valorando la introducción de programas de detección de HTLV en mujeres embarazadas procedentes de países endémicos. En España, hasta diciembre de 2002 se habían identificado un total de 56 casos de infección por el HTLV-I y 566 por el HTLV-II. La mayor parte de los sujetos infectados por el HTLV-I eran inmigrantes de zonas endémicas, o españoles que han viajado a aquellas regiones o que han mantenido relaciones sexuales con oriundos de ellas. Por el contrario, la infección por el HTLV-II predomina entre los adictos a drogas intravenosas, que con frecuencia están infectados por el VIH-1 (21). Una reciente actualización por parte de Toro et al (22) muestran que el total de casos de infección por HTLV-I comunicados hasta diciembre de 2007 ascendía a 104, con un predominio igualmente de inmigrantes y siendo la transmisión mediante trasplante de órganos excepcional. Con respecto a la infección por HTLV-II, el año 2007 se cerró en España con 684 casos, con un predominio de ADVP, al igual que ocurria en el corte de 2002. El HTLV se transmite fundamentalmente por vía sexual, a través de sangre o hemoderivados, y de madre a hijo a través de la lactancia materna. Existen estudios en Japón que demuestran la seroconversión a HTLV en el 48%-82% de las personas que recibieron transfusiones de sangre de individuos seropositivos para el HTLV. El hecho de que la seroprevalencia se incremente con la edad habla a favor de la transmisión por vía sexual. La transmisión se produce fundamentalmente a través de células que llevan el ADN proviral más que a través de viriones ARN, lo que explica su mala transmisibilidad (10); esto y su menor variabilidad genética hacen que estos retrovirus sean mucho menos “peligrosos” que el VIH. En los últimos años la infección por HTLV ha adquirido especial importancia por su implicación en el trasplante de órgano sólido (23, 24) El período de incubación de la leucemia de células T puede llegar a ser de hasta 40 años; el de la paraparesia espástica tropical es inferior. La incidencia de enfermedad en los individuos con infección por el HTLV es extremadamente baja: menos del 0,1%/año de los individuos infectados por HTLV-I de Japón desarrollaron leucemia de células T adultas. Tratamiento y control de la enfermedad El tratamiento de la enfermedad y sus secuelas es extremadamente difícil e incluye en ocasiones protocolos de quimioterapia combinada [régimen LSG15 (VCAP-AMPVECP)] (25). Una aproximación experimental al tratamiento es el empleo de anticuerpos dirigidos contra Tac. Para tratar la paraparesia espástica tropical se han empleado glucocorticoides. Se ha demostrado el efecto in vitro de zidovudina (AZT) y zalcitabina (ddC) en el crecimiento de células T infectadas por el HTLV-I pero no se ha demostrado ningún efecto in vivo. Recientemente se han comunicado nuevas estrategias experimentales, como el empleo de ciclosporina (26) o el empleo de monoclonales anti CD30 (27) En ausencia de tratamiento y de vacuna eficaces, los individuos anti-HTLV-I positivos deben ser educados para que conozcan las formas de evitar su transmisión (prácticas sexuales, evitar compartir jeringuillas y evitar la lactancia materna). Ésta es la forma más eficaz de reducir el número de individuos infectados por el HTLV. Aunque la posibilidad de desarrollar una vacuna sería más fácil que en el caso del VIH, la baja incidencia de la enfermedad en los países desarrollados ha limitado el interés de la industria farmacéutica. Los HTLV son de gran utilidad en el laboratorio, ya que se pueden utilizar para inmortalizar varios tipos de células T humanas, que se utilizan para la producción de linfocinas y quimiocinas, entre otras sustancias (9). Retrovirus endógenos humanos Los retrovirus endógenos humanos (HERV) son una familia de virus presentes en nuestro genoma que tienen una organización molecular similar a la de los retrovirus (gag-pol-env) pero que a diferencia de éstos, no son infectivos. Se han transmitido en el ser humano durante generaciones, y se estima que son un reflejo de la infección previa por retrovirus exógenos. La superfamilia HERV-K representa los HERV de mayor actividad y sus miembros son capaces incluso de producir partículas retrovirales (4). Diversos estudios describen la presencia de HERV asociados a diferentes situaciones clínicas, como el cáncer testicular (28), la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (29), el melanoma (30) y la artritis reumatoide (31). Sin embargo, algunos estudios discuten también los efectos beneficiosos de los HERVs (32). Bibliografía 1. Temin, H. Origin and general nature of retroviruses. En: Levy, J.A. (Ed.). The Retroviridae. Plenum Press, Nueva York, London 1992; 1-18. 2. Coffin, J. Historical introduction to the general properties of retroviruses. En: Coffin, J., Highes, S., Varmus, H. (Eds.). Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Nueva York 1997; 1-3. 3. Cloyd, M.W. Human retroviruses. http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch062.htm. 4. Nelson, P.N., Carnegie, P.R., Martin, J. y cols. Demystified. Human endogenous retroviruses. Mol Pathol 2003; 56:11-18. 5. Manns, A., Hisada, M., La Grenade, L. y cols. Human T-lymphotropic virus type I infection. Lancet 1999; 353: 1951-1958. 6. Soriano, V., Gutiérrez, M. El HTLV-II. Med Clin (Barc) 1994; 102: 96-97. 7. Nájera, R. Los retrovirus humanos. En: Soriano, V., González-Lahoz, J. (Ed.). Manual de SIDA. Editorial IDEPSA,Madrid 1999; 1-19. 8. Gallo, R.C. The path to discoveries of human retroviruses. J Human Virol 2000; 3: 1-5. 9. Gallo, R.C. Human retroviruses after 20 years: A perspective from the past and prospects for their future control. Immunol Rev 2002; 185: 236-265. 10. Derse, D., Hill, S., Lloyd, P. y cols. Examining human T-lymphotropic virus type I infection and replication by cell-free infection with recombinant virus vectors. J Virol 2001; 75: 8461-8468. 11. Kapprell, HP., Stieler, M., Oer, M. y cols. Evaluation of a new third-generation ARCHITECT rHTLV-I/II assay for blood screening and diagnosis. Diagn Microbiol Infect Dis. 2010 Mar 11. [Epub ahead of print] 12. Jacob, F., Magri, M.C., Costa, E.A. y cols. Comparison of signal-to-cutoff values in first, second, and third generation enzyme immunoassays for the diagnosis of HTLV-1/2 infection in "at-risk" individuals from São Paulo, Brazil. J Virol Methods. 2009 Aug; 159(2):288-90. 13. Moens, B., López, G., Adaui, V. y cols. Development and validation of a multiplex real-time PCR assay for simultaneous genotyping and human T-lymphotropic virus type 1, 2, and 3 proviral load determination. J Clin Microbiol. 2009 Nov; 47(11):3682-91. 14. Besson, G., Kazanji, M. One-step, multiplex, real-time PCR assay with molecular beacon probes for simultaneous detection, differentiation, and quantification of human T-cell leukemia virus types 1, 2, and 3. J Clin Microbiol. 2009 Apr; 47(4):1129-35. 15. Soriano, V., González, M., Gutiérrez-Lahoz, J. Detection of HTLV-II proviral sequences in HIV-immunosuppressed patients with HTLV indeterminate serological patterns. J Infect 1998; 36: 243-244. 16. Bangham C. The immune response to HTLV-I. Curr Opin Immunol 2000; 12: 397402. 17. Azimi, N., Mariner, J., Jacobson, S., Waldmann, T.A. How does interleukin 15 contribute to the pathogenesis of HTLV type 1-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis? AIDS Res Hum Retroviruses 2000; 16: 1717-1722. 18. Nakamura, T. Immunopathogenesis of HTLV-I associated myelopathy/tropical spastic paraparesis. Ann Med 2000; 32: 600-607. 19. Hlela, C., Shepperd, S., Khumalo, N.P. y cols. The prevalence of human T-cell lymphotropic virus type 1 in the general population is unknown. AIDS Rev. 2009 Oct-Dec; 11(4):205-14. 20. Treviño, A., Aguilera, A., Caballero y cols. Seroprevalence of HTLV-1/2 infection among native and immigrant pregnant women in Spain. AIDS Res Hum Retroviruses. 2009 Jun; 25(6):551-4. 21. Toro, C., Rodés, B., Aguilera, A. y cols. Infecciones por VIH-2 y HTLV-I/II en España. Enferm Infecc Microbiol Clin 2004; 22: 177-182. 22. Toro, C., Soriano, V; Grupo Español de Estudio del VIH-2 y HTLV-1/2. Human immunodeficiency virus type 2 and human T-cell lymphotropic virus type 1 and type 2 infections in Spain: an update. Enferm Infecc Microbiol Clin. 2009 Aug-Sep; 27(7):377-9. 23. Yara, S., Fujita, J., Date, H. Transmission of human T-lymphotropic virus type I by bilateral living-donor lobar lung transplantation. J Thorac Cardiovasc Surg. 2009 Jul; 138(1):255-6. 24. Pillonel, J., Brouard, C., Laperche, S. y cols. Quantitative estimate of the risk of blood donation contamination by infectious agents. Transfus Clin Biol. 2009 May; 16(2):138-45. Epub 2009 May 5. 25. Tobinai, K. Current management of adult T-cell leukemia/lymphoma. Oncology (Williston Park). 2009 Dec; 23(14):1250-6. 26. Haynes, R.A. 2nd, Ware, E., Premanandan, C. y cols. Cyclosporine-induced immune suppression alters establishment of HTLV-1 infection in a rabbit model. Blood. 2010 Jan 28; 115(4):815-23. 27. Maeda, N., Muta, H., Oflazoglu, E., Yoshikai, Y. Susceptibility of human T-cell leukemia virus type I-infected cells to humanized anti-CD30 monoclonal antibodies in vitro and in vivo. Cancer Sci. 2010 Jan; 101(1):224-30. 28. Singh S, Kaye S, Gore ME, y cols. The role of human endogenous retroviruses in melanoma. J Dermatol. 2009 Dec;161(6):1225-31. 29. Jeong, B.H., Lee, Y.J., Carp, R.I., Kim, Y.S. The prevalence of human endogenous retroviruses in cerebrospinal fluids from patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease. J Clin Virol. 2010 Feb; 47(2):136-42. Epub 2009 Dec 11. 30. Gimenez J, Montgiraud C, Pichon JP y cols. Custom human endogenous retroviruses dedicated microarray identifies self-induced HERV-W family elements reactivated in testicular cancer upon methylation control. Nucleic Acids Res. 2010 Jan 7. [Epub ahead of print]. 31. Balada, E., Ordi-Ros, J., Vilardell-Tarrés, M. Molecular mechanisms mediated by human endogenous retroviruses (HERVs) in autoimmunity. Rev Med Virol. 2009 Sep; 19(5):273-86. 32. Kurth, R., Bannert, N. Beneficial and detrimental effects of human endogenous retroviruses. Int J Cancer. 2010 Jan 15; 126(2):306-14.