DESCRIPCIÓN
Bornaviridae es una familia de virus que contiene una única especie, el virus de la enfermedad de Borna (VEB).
Este virus posee un genoma de ARN monocatenario de sentido negativo por lo que se incluye en el Grupo V de la Clasificación de Baltimore. Este virus tiene el genoma más pequeño (8,9 kilobases) de todas las especies del orden Mononegavirales y es único dentro de ese orden con la capacidad de replicarse dentro del núcleo la célula huésped.
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| Borna, Alemania (1908) |
Aunque el virus es considerado principalmente como el agente causal de la enfermedad en caballos y otros animales, recientes hallazgos parecen indicar que el virus de Borna puede desempeñar un papel en algunos desórdenes humanos neurológicos y psiquiátricos incluyendo el trastorno bipolar y la depresión.
Los animales infectados por el VEB muestran cambios en el comportamiento: ansiedad, agresividad, separación del rebaño e hiperactividad. Estos signos también pueden encontrarse en seres humanos, con trastornos psiquiátricos como: enfermedad bipolar, depresión, esquizofrenia o encefatilis idiopáticas. Estas manifestaciones en los animales infectados se deben, principalmente, a la respuesta inmune contra las células infectadas del sistema nervioso central (SNC).
Desde 1980 se ha demostrado evidencia serológica de infección por el VEB en humanos. Sin embargo, aún existe mucho por investigar en este tema. En numerosos estudios se ha intentado asociar la presencia de anticuerpos o de partículas virales con manifestaciones psiquiátricas.
Debido a que los desórdenes psiquiátricos son un problema importante en salud pública, y a que la gran mayoría de los reportes científicos se han hecho en países desarrollados en donde la epidemiología de las enfermedades muestra un comportamiento muy distinto a la que se observa en países tropicales en vías de desarrollo, es necesario realizar análisis rigurosos para corroborar o refutar el efecto de la infección por el VEB en algunas enfermedades mentales.
Muchos agentes patógenos tienen tropismo por el SNC, causan desórdenes neurológicos o estados mentales anormales. Sin embargo, solo VEB se ha asociado con disfunciones en el desarrollo de las estructuras cerebrales. Estudios del comportamiento en animales infectados con VEB sugieren también una asociación en humanos con desórdenes psiquiátricos.
Características del virus
El VEB es un virus envuelto, no lítico, con ARN de cadena negativa y no segmentado (NNS). Es el único miembro de la familia Bornaviridae del orden de los Mononegavirales, que también incluye las familias Filoviridae, Paramyxoviridae y Rhabdoviridae. Tiene una morfología esférica con un diámetro de 70 a 130 nm. Posee un núcleo interno denso (50-60 nm) y una membrana externa con espículas de aproximadamente 7 nm de longitud4-10.
La infectividad viral se reduce rápidamente a 56ºC, a pH menor de 5 o mayor de 12, y con detergentes, solventes orgánicos, formaldehído y radiación ultravioleta.
Se conocen cuatro cepas: Borna V, Borna HE/80, Borna No/98 y Borna H1766. Los genomas han sido secuenciados y la homología entre secuencias es del 80% al 98%10.
La infección causa desórdenes neurológicos en caballos, ovejas y otros animales de granja en Europa Central. En ratas, que son probablemente los animales más susceptibles, el virus puede replicarse en otros tipos de células del SNC, incluyendo astrocitos. Las células neuronales de varias especies son susceptibles a la infección in vitro. Los síntomas neurológicos son el resultado de la respuesta inmune en contra de las células del SNC infectadas persistentemente. Dependiendo de la respuesta inmune y de la cinética de la replicación viral, una infección persistente puede originar una enfermedad neuronal severa.
Experimentalmente, VEB infecta además aves y primates no humanos; se ha reportado en varios animales silvestres; los períodos de incubación y los síntomas son variables.
Organización genómica y proteínas estructurales
El genoma del VEB (~8.9 kb) es característico de los Mononegavirales. Posee seis marcos de lectura abiertos (ORF). Estos ORFs codifican polipéptidos de 40 (p40), 24 (p24), 10 (p10), 16 (p16), 56 (p56) y 180 (p180) kDa. De acuerdo con sus posiciones en el genoma viral, su abundancia en las células infectadas, sus características bioquímicas y su secuencia, los polipéptidos del VEB p40, p24 y p16 corresponden a la nucleoproteína viral (N), la fosfoproteína (P) activadora transcripcional, y proteínas de matriz (M), respectivamente5,11,12. Se han identificado además 3 intrones: el I de 2.5 kb, el II de 7.2 kb y el III de 8.4 kb.
Ciclo de reconocimiento y replicación del VEB
La entrada del VEB a la célula se da por endocitosis mediada por receptor. Los anticuerpos antiproteína G (glicoporteína de superficie p56) tienen actividad neutralizante, lo que sugiere que esta proteína está implicada en la adsorción, penetración, o ambos. Evidencia reciente indica que la región N terminal de p56 es suficiente para el reconocimiento del receptor y la entrada del virus. El N terminal de gp43 contiene un dominio hidrofóbico, y las células infectadas forman un extenso sincitio a pH básicos; esto sugiere que gp43 está involucrada en la fusión pH-dependiente después de la internalización. La fusión libera la RNP, la cual es transportada al núcleo de la célula, donde ocurre la transcripción y la replicación.
El ARNm sufre edición con baja eficiencia y los polipéptidos que se generan, con excepción de N, son traducidos de ARNm policistrónicos, característica única de los Mononegavirus. La complejidad del ciclo del VEB requiere una variedad de eventos de transporte núcleo-citoplasma de las macromoléculas virales. La transcripción del ARNr ocurre en el nucleolo.
Patogénesis
Neuroinvasión y neuropropagación
La evidencia sugiere que la ruta primaria de infección es nasal, a través del neuroepitelio olfatatorio. Después de la replicación inicial en las neuronas localizadas en el sitio de entrada VEB migra intra-axonal al SNC. En ratas inoculadas el VEB se replica en el neuroreceptor del epitelio olfatorio.
En el núcleo de las neuronas infectadas, los agregados de material viral forman cuerpos de inclusión de Joest-Degen, característicos de la infección por VEB. Las partículas maduras no se detectan durante la propagación en SNC, lo que sugiere que lo hacen en forma de ribonucleoproteínas. La infección afecta algunos neurotransmisores. Su distribución en el hipocampo coincide con algunos aminoácidos de receptores excitatorios como el glutamato. En el sistema nervioso periférico se pueden detectar agentes virales y ARN en astrocitos, oligodendrocitos, células ependimales, y células de Schwann. En infecciones avanzadas, el virus difunde en forma radial, posiblemente al utilizar el transporte axonal anterogrado. El virus se ha detectado en nervios periféricos de todos los tejidos y órganos. Los anticuerpos neutralizantes pueden aparecer durante la infección y se han relacionado con restricción de la replicación viral en el sistema nervioso central.
Neuropatogénesis
La enfermedad causada por VEB se define como una encefalomielitis no purulenta, debida al mecanismo inmune dependiente de linfocitos T. Ratas infectadas experimentalmente desarrollan un comportamiento bifásico mediado por respuesta inmune. La alta expresión génica en el sistema límbico, junto a las alteraciones en los astrocitos y estructuras neuronales dentro del hipocampo, definen la histopatología de la enfermedad. La extensa reacción inflamatoria (30 a 40 días después de la infección) lleva a una destrucción neuronal que puede desencadenar en hidrocefalia. Linfocitos T CD y CD están presentes en infiltrados del SNC y su eliminación o bloqueo puede prevenir los síntomas y los cambios histopatológicos.
En ratas, el infiltrado inicial en los espacios perivasculares está compuesto de células T CD, CD, NK y macrófagos. Linfocitos de cerebros de ratas con infección aguda, expresan un MHC-I restringido a linfocitos T citotóxicos. La especificidad citolítica de células T CD está dirigida hacia el epítopo de la nucleoproteína viral.
Los cambios en el comportamiento asociados al VEB, pueden deberse a alteraciones del sistema dopaminérgico, como disminución de receptores D2 y D3. Además, se han descrito otras alteraciones, como cambios en niveles de ARNm de colecistokinina, ácido glutámico descarboxilasa, y somatostatina que pueden ser consecuencia de la respuesta inflamatoria.
Aumento en interleucinas: IL-6, TNF- , IL-1 y óxido nítrico sintasa ARNm inducible en cerebros de rata infectados, correlacionan con el grado de inflamación y severidad. Animales que sobreviven muestran signos de una enfermedad crónica, con resolución de los infiltrados inflamatorios del SNC. Las ratas Lewis que sobreviven muestran destrucción permanente del cerebro (ej. hidrocefalia) y signos crónicos de enfermedad neurológica (como apatía, y ceguera).
A pesar de que el virus se distribuye en el cerebro, la neuropatología se concentra en el girus dentate, cerebelo y neocorteza, donde las células granulares, células de Purkinje y células piramidales sufren apoptosis. Aunque se da respuesta inmune, su distribución no correlaciona con el sitio dañado. La neuropatología colocaliza con proliferación de microglia y expresión de MHC clase I y II, ICAM, CD4 y CD8, lo que sugiere que la patología está relacionada con activación de la microglia y apoptosis de poblaciones neuronales específicas, más que por el tropismo viral o la respuesta inmune específica.
Epidemiología
Reservorios
Debido a que es posible infectar ratas, ratones, ovejas y caballos en forma experimental, vía intranasal, se puede asumir que la infección puede ocurrir por esta ruta, sin embargo, la vía natural de infección aún no se ha determinado. La infección puede cursar asintomática en animales de granja. La ausencia de mutaciones específicas de especie en el VEB entre animales de granja, está en favor de que estos animales sirven de reservorios. El factor geográfico, la frecuencia del virus en establos con poca higiene y la periodicidad estacional, podrían sugerir la existencia de un roedor como reservorio. Ratas recién nacidas infectadas, que no desarrollan enfermedad neurológica, excretan el virus en orina y posiblemente en otras secreciones.
Se ha detectado infección natural en caballos, perros, ovejas, ganado vacuno, conejos, cabras, ciervos, alpacas, llamas, gatos, linces, hipopótamos, perezosos, monos Vari (Memur variegatus) y avestruces.
Infecciones en humanos
Las infecciones en humanos pueden cursar sin fiebre, sin cambios mentales o signos típicos de encefalitis, pero podrían inducir signos psiquiátricos como: depresión, manía, ansiedad, desórdenes cognoscitivos, disquinesia tardía, disfunción social, desórdenes auditivos y enfermedades idiopáticas. Si ocurre en los tres primeros años de vida, puede ocasionar autismo, ansiedad crónica, déficits cognoscitivos y desarrollo anormal del cerebelo y del hipocampo.
Ensayos con inmunofluorescencia (IFA) muestran en el suero de algunos pacientes psiquiátricos, IgG específica para antígenos de VEB. Estos anticuerpos son menos frecuentes en controles sanos, lo que sugiere asociación del VEB con desórdenes psiquiátricos.
Se han encontrado niveles anormales de BDNF (factor neurotrófico derivado de cerebro) y receptores 5-HT (serotonina), así como reducción del número de formaciones sinápticas en cerebros de personas con desórdenes mentales. Ratones transgénicos desarrollan desórdenes neuropatológicos y anormalidades neurofisiológicas similares a los descritos en humanos, y el daño en la función de las células gliales puede ser un factor común para la inducción de desordenes de comportamiento.
En diferentes estudios serológicos, se observó que la prevalencia de anticuerpos anti-VEB en pacientes psiquiátricos, varía del 0% al 30%. Esto puede deberse a los diferentes métodos de detección.
Por ejemplo, en Yucatán, México, se encontró una prevalencia del 21.43% en pacientes esquizofrénicos y del 0% en pacientes sanos.
Diagnóstico
Entre las pruebas más utilizadas para el dianóstico de la infección por VEB están:
A. Detección de anticuerpos anti-VEB: La inmunoflorescencia indirecta (IFI) es rápida y sensible para ser utilizada para muestras de diferentes animales, sin embargo, en humanos, no es suficientemente específica. Los "inmunoblots" son más específicos que la IFI, pero poco sensibles. Los ELISAS tienen una sensibilidad mayor y han sido más utilizados.
B. Pruebas inmunológicas para detección de proteínas virales: Para detectar proteínas en tejidos se ha usado la inmunohistoquímica post mortem, también se ha reportado el uso de citometría de flujo en sangre periférica.
C. Detección de ácidos nucléicos virales: El RT-PCR detecta el virus circulante en células monononucleares de sangre periférica, también se ha usado el RT-PCR anidado y RT-PCR Tiempo Real. El aislamiento del virus mediante cultivo celular es poco usado, es costoso y de difícil estandarización.
EL RT-PCR tiempo real permite la cuantificación continua de los productos de PCR mediante el uso de oligonucleótidos marcados. Es específico, rápido, reproducible y muy sensible, lo cual permite detectar pocas copias del virus. Schindler, 2004, utilizó esta técnica para detección y cuantificación de VEB en hospederos enfermos y en garrapatas inoculadas experimentalmente, con excelentes resultados, logró detectar hasta una molécula por reacción.
Tratamiento
La inmunidad pasiva en ratas aún no ha mostrado controlar o prevenir la infección. La vacunación a partir de cultivos de alto título viral puede proteger parcialmente. La transferencia de linfocitos T específicos contra el virus, al inicio de la infección, reduce la infección. Otros reportan que la amantidina es efectiva y la ribavirina intracerebral causa mejora clínica en ratas.
El análogo nucleósido 1- -D-arabinofuranosilcotisina (Ara-C), un inhibidor de la ADN polimerasa, inhibe la replicación viral, la síntesis de proteínas, previene la infección célula-célula, inhibe la replicación in vivo en cerebro y previene la persistencia de la infección en ratas.
Además, se observó que los anticuerpos antiglicoproteína mayor (gp94) pueden prevenir la enfermedad. Esto puede ser un importante hallazgo para la formulación de una vacunas. Stiz et al. demostraron que se puede prevenir la infección generalizada con anticuerpos neutralizantes.
Actualmente muchos desórdenes psiquiátricos se describen como "síndromes"; en conclusión, se puede decir que el VEB podría ser solo un cofactor en el desarrollo de la enfermedad. La prevalencia de anticuerpos o fragmentos genómicos del VEB en la población sana puede sugerir que el virus tiene una baja patogenicidad, sin embargo, la prevalencia aumenta en pacientes con desorden depresivo mayor y desorden bipolar, lo que sugiere asociación entre la infección viral y la enfermedad.
La prevalencia del VEB varía de un estudio a otro, probablemente debido a la falta de consenso en los protocolos de laboratorio, a la aparente baja afinidad de las inmunoglobulinas humanas contra los antígenos virales, y a la baja cantidad de virus circulantes en sangre.
La alta prevalencia de enfermedades mentales en Costa Rica demanda hacer un estudio adecuado, que nos permita conocer la incidencia de infección y estimar el impacto en enfermedades mentales. El Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular de la Universidad de Costa Rica ha iniciado una investigación para detectar ácidos nucléicos virales que codifican las proteínas p24 y 40 en plasmas de pacientes psiquiátricos. Se empleará el RT-PCR tiempo real, por su sensibilidad y especificidad para obtener resultados certeros.
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