Rotavirus

O Rotavirus (do latín rota, 'roda', pola súa forma) é un xénero de virus que son a principal causa de diarreas graves en nenos. Trátase de virus de ARN bicatenario da familia Reoviridae. Practicamente todos os nenos do mundo foron infectados por rotavirus algunha vez antes dos 5 anos de idade. Con cada infección desenvólvese inmunidade, polo que as infeccións posteriores son menos graves; e os adultos raramente se infectan. Hai cinco especies destes virus, denominadas A, B, C, D, e E. O Rotavirus A, que é a especie máis común, causa máis do 90% das infeccións en humanos.

O virus transmítese pola ruta fecal-oral. Infecta e dana as células que tapizan o intestino delgado (enterocitos) causando gastroenterite. Os rotavirus descubríronse en 1973 e son responsables do 50% das hospitalizacións por diarreas graves en nenos. Ademais do seu impacto na saúde humana, os rotavirus tamén infectan animais, incluído o gando.

A infección por rotavirus é xeralmente unha doenza doada de manexar na infancia, pero, aínda así, no mundo morren pola súa causa 450 000 nenos de menos de 5 anos cada ano, a maioría dos cales viven en países en vías de desenvolvemento económico, e case dous millóns máis caen gravemente enfermos. As campañas sanitarias para combater os rotavirus céntranse na terapia de rehidratación oral para nenos infectados e na vacinación para impedir a enfermidade. A incidencia e gravidade das infeccións por rotavirus baixou significativamente nos países que engadiron a vacinación contra os rotavirus ás súas políticas rutineiras de inmunización dos nenos.

 Viroloxía 
 Tipos de rotavirus 
Hai cinco especies de rotavirus, denominadas A, B, C, D e E. As infeccións en humanos débense principalmente ás especies A, B e C, pero especialmente á A. As cinco especies poden causar enfermidades noutros animais.
O rotavirus A ten varias cepas, chamadas serotipos. Para os rotavirus, de modo similar ao que ocorre co virus da gripe, utilízase un sistema de clasificación dual baseado nas dúas proteínas de superficie do virus. Unha delas é a glicoproteína VP7, que define os serotipos G, e a outra é a proteína VP4 sensible á protease, que define os serotipos P. Como os dous xenes que determinan os tipos G e P poden transmitirse separadamente á proxenie destes virus, poden darse diferentes combinacións delas.

 Estrutura 
O xenoma do rotavirus consta de 11 moléculas de ARN bicatenario distintas, que teñen 18.555 nucleótidos en total. Cada un destes segmentos ou moléculas é un xene, numerados do 1 ao 11 por tamaño decrecente. Cada xene codifica unha proteína, agás o xene 9, que codifica dúas. O ARN está rodeado por unha cápside proteica icosaédrica de tres capas. As partículas virais teñen uns 76,5 nm de diámetro e carecen de envoltura.

 Proteínas 
Hai seis proteínas virais (VPs), que forman a partícula vírica (virión). Estas proteínas estruturais denomínanse VP1, VP2, VP3, VP4, VP6 e VP7. Ademais das VPs, hai seis proteínas non estruturais (NSPs), que se producen só nas células infectadas por rotavirus, que son: NSP1, NSP2, NSP3, NSP4, NSP5 e NSP6.
esquerda|miniatura|Diagrama simplificado da localización de proteínas estruturais de rotavirus. A imaxe mostra as moléculas de ARN rodeadas pola proteína VP6 e esta rodeada pola proteína VP7. A proteína V4 sobresae da superficie da partícula vírica esférica.
Polo menos seis das doce proteínas codificadas polo xenoma do rotavirus únense ao ARN. A función destas proteínas na replicación do rotavirus non se comprende totalmente; crese que están relacionadas coa síntese de ARN e o seu empaquetamento no virión, o transporte de ARNm ao sitio de replicación do xenoma, e a tradución do ARNm e regulación da expresión xénica.

 Proteínas estruturais 
A VP1 está localizada na parte central (core) do virus e é un encima ARN polimerase. Nunha célula infectada este encima produce transcritos de ARNm para a síntese de proteínas virais e produce copias dos segmentos de ARN que forman o xenoma do rotavirus para a produción de novas partículas víricas.
esquerda|miniatura|
Micrografía electrónica de nanopartículas de ouro unidas a un rotavirus. Os obxectos circulares pequenos escuros son nanopartículoas de ouro cubertas cun anticorpo monoclonal específico para a proteína VP6 de rotavirus.

A VP2 forma a capa central do virión e únese ao xenoma de ARN.

A VP3 forma parte do core interno do virión e é un encima chamado guanilil transferase, o cal cataliza a formación da carapucha 5' durante a modificación postranscricional do ARNm. A carapucha 5' estabiliza o ARNm viral ao protexelo dos encimas que degradan os ácidos nucleicos chamados nucleases.

A VP4 está na superficie do virión e sobresae como unha espícula. Únese a moléculas receptoras da superficie celular e dirixe a entrada do virus na célula. A VP4 ten que ser modificada polo encima tripsina (unha protease), que se encontra no tracto dixestivo, transformándose en VP5* e VP8* antes de que o virus poida ser infeccioso. Da VP4 depende a maior ou menor virulencia do virus e determina que o virus é do tipo P.

A VP6 forma a masa da cápside. É moi antixénica e pode utilizarse para identificar as especies de rotavirus. Esta proteína utilízase nas probas de laboratorio para as infeccións por rotavirus A.

A VP7 é unha glicoproteína que forma a superficie externa do virión. Ademais das súas funcións estruturais, determina que o virus sexa unha cepa do tipo G e, xunto coa VP4, está implicada na immunidade á infección.

 Proteínas virais non estruturais 
A NSP1 é o produto do xene 5. Trátase dunha proteína non estrutural que se une ao ARN.

A NSP2 é unha proteína de unión ao ARN que se acumula nas inclusións citoplasmáticas (viroplasma) necesaria para a replicación do xenoma.

A NSP3 únese ao ARNm viral nas células infectadas e é responsable do bloqueo da síntese de proteínas celulares.

A NSP4 é unha enterotoxina viral que induce diarrea e foi a primeira enterotoxina viral que se descubriu.

A NSP5 está codificada polo segmento xenómico 11 do rotavirus A e en células infectadas polo virus a NSP5 acumúlase no viroplasma.

A NSP6 é unha proteína que se une a ácidos nucleicos, e está codificada no xene 11 a partir dun marco de lectura aberto fóra de fase.

+ Proteínas e xenes de rotavirus Segmento de ARN (xene)  Tamaño (pares de bases)  Proteína  Peso molecular (kDa)  LocalizaciónCopias por partícula Función 1 3302  VP1  125  Nos vértices da parte central (core)<25 ARN polimerase ARN dependente 2 2690  VP2 102 Forma a capa interna do core120  Estimula a ARN replicase viral 3 2591  VP3 88 Nos vértices do core<25   encima guanilil transferase que coloca a carapucha 5' ao ARNm 4 2362  VP4 87 Espícula de superficie120  Unión á célula, virulencia51611NSP159Non estrutural0unión ao extremo 5' do ARN61356VP645Cápside interna780Estrutural e antíxeno específico de especie71104NSP337Non estrutural0Aumenta a actividade do ARNm viral e detén a síntese proteica celular81059NSP235Non estrutural0NTPase implicada no empaquetamento do ARN91062VP71 VP7238 e 34Superficie780Estrutural e antíxeno de neutralización10751NSP420Non estrutural0 Enterotoxina11667NSP5 NSP622Non estrutural0 modulador que se une a ARN monocatenario e bicatenario de NSP2
Esta táboa está baseada no estudo da cepa de rotavirus simia SA11.Desselberger U. Rotavirus: basic facts. In Rotaviruses Methods and Protocols. Ed. Gray, J. and Desselberger U. Humana Press, 2000, pp. 1–8. ISBN 0-89603-736-3Patton JT. Rotavirus RNA replication and gene expression. In Novartis Foundation. Gastroenteritis Viruses, Humana Press, 2001, pp. 64–81. ISBN 0-471-49663-4 As asignacións de codificación ARN-proteína difiren nalgunhas cepas.

 Replicación 
miniatura|300px|Debuxo simplificado do ciclo de replicación dun rotavirus.
Os rotavirus replícanse principalmente no tracto gastrointestinal, e infectan aos enterocitos que tapizan as vilosidades (villi) do intestino delgado, causando cambios estruturais e funcionais no epitelio. O triplo recubrimento proteico do virus faino resistente ao pH ácido do estómago e aos encimas dixestivos do tracto gastrointestinal.

O virus entra nas células por endocitose mediada por receptor e forma unha vesícula chamada endosoma. As proteínas da terceira capa (VP7 e a espícula VP4) interrompen a membrana do endosoma, orixinando unha diferenza na concentración de calcio. Isto causa a rotura dos trímeros de VP7 en subunidades proteicas separadas, deixando capas das proteínas VP2 e VP6 arredor do ARN bicatenario viral, formando unha partícula de dobre capa (DLP).

As once moléculas de ARN bicatenario permanecen dentro das dúas capas proteicas protectoras e a ARN polimerase ARN dependente viral xera transcritos de ARNm do xenoma viral bicatenario. Ao permanecer dentro do core, o ARN viral consegue evadir as respostas inmunitarias do hóspede que utilizan a interferencia de ARN, que se activan pola presenza de ARN bicatenario na célula.

Durante a infección, o rotavirus produce ARNm tanto para a síntese de proteínas coma para a replicación xénica. A maioría das proteína do rotavirus acumúlanse no viroplasma, onde se replica o ARN e se ensamblan as partículas de dobre capa (DLPs). O viroplasma fórmase arredor do núcleo celular en só dúas horas despois da infección vírica, e consta de factorías de virus que se cre están feitas por dúas das proteínas non estruturais: NSP5 e NSP2. A inhibición de NSP5 por interferencia de ARN dá lugar a un acusado decrecemento na replicación dos rotavirus. As partículas de dobre capa migran ao retículo endoplasmático, onde adquiren a súa terceira capa, a máis externa (formada por VP7 e VP4). Os virus fillos libéranse da célula por lise.

 Infeccións por rotavirus 
Os rotavirus producen gastroenterites.

 Signos e síntomas 
A gastroenterite producida por rotavirus é unha enfermidade que pode ser leve ou grave caracterizada por vómitos, diarrea acuosa, e febre baixa. Afecta sobre todo a nenos. Unha vez que o neno é infectado polo virus, hai un período de incubación de aproximadamente dous días antes de que aparezan os síntomas. Estes xeralmente empezan con vómitos seguidos por de catro a oito días de diarrea abundante. A deshidratación é máis común na infección por rotavirus que na maioría das causadas por patóxenos bacterianos, e é a causa máis común das mortes relacionadas coas infeccións por rotavirus.

As infeccións por rotavirus A poden ocorrer durante toda a vida: a primeira vez xeralmente produce síntomas, pero as sucesivas posibles infeccións son normalmente leves ou asintomáticas, xa que o sistema inmunitario proporciona certa protección contra o virus. En consecuencia, a frecuencia de infeccións sintomáticas é máis alta en nenos de menos de dous anos e decrece progresivamente ata os 45 anos. A infección nos neonatos é común, pero xeralmente produce unha enfermidade asintomática ou leve; a maioría dos síntomas graves adoitan presentarse en nenos entre os seis meses e os dous anos de idade, ou entre as persoas vellas e os que teñen inmunodeficiencia. Debido á inmunidade adquirida durante a infancia, a maioría dos adultos non son susceptibles aos rotavirus; e as gastroenterites que aparecen nos adultos xeralmente teñen outros axentes causantes, pero as infeccións asintomáticas nos adultos poden manter a transmisión da infección na comunidade.

 Transmisión 
dereita|miniatura|Rotavirus procedentes das feces dun neno infectado.
O rotavirus transmítese pola ruta fecal-oral, por contacto con mans contaminadas, superficies e obxectos, e posiblemente pola ruta respiratoria. As feces dunha persoa infectada poden conter máis de 10 trillóns de partículas infecciosas por gramo; e só son necesarias menos de 100 partículas para transmitir a infección a outra persoa.

Os rotavirus son estables no medio ambiente e atopáronse en mostras tomadas de estuarios, e o virus permanece infectivo entre 9 e 19 días. As medidas sanitarias usadas para eliminar bacterias e parasitos parecen non ser efectivas para controlar aos rotavirus, xa que a incidencia de infeccións por rotavirus en países cun alto nivel sanitario é similar á que teñen os de nivel menor.

 Mecanismos da doenza 
dereita|miniatura|Micrografía electrónica dun enterocito infectado por un rotavirus coa súa superficie destruída (arriba) comparado cunha célula non infectada (abaixo). Barra de aproximadamente 500 nm.
A diarrea é causada por diversas actividades que realiza o virus. A mala absorción prodúcese porque se destrúen as células do epitelio intestinal (enterocitos). A proteína de rotavirus tóxica NSP4 induce unha secreción de cloruro dependente do ión calcio e da idade, que interrompe a reabsorción de auga mediada polo transportador SGLT1, reducindo aparentemente a actividade das disacaridases da membrana do bordo en cepillo dos enterocitos, e posiblemente activando os reflexos secretores dependentes de ión calcio do sistema nervioso entérico. Os enterocitos intactos segregan lactase no intestino delgado; e a intolerancia á lactosa do leite debido á deficiencia de lactase é un síntoma de infección por rotavirus, que pode persistir durante semanas. A miúdo a diarrea reaparece cando se reintroduce o leite na dieta do neno, debido á fermentación bacteriana do azucre disacárido lactosa no intestino.

 Diagnose e detección 
A diagnose das infeccións por rotavirus normalmente se fai unha vez que se diagnostica gastroenterite como a causa dunha diarrea grave. Á maioría dos nenos ingresados en hospitais con gastroenterite fáiselle a proba de detección do rotavirus A
A diagnose específica da infección por rotavirus A faise procurando o virus nas feces dos nenos por inmunoensaio encimático. Os test son sensibles e específicos e detectan todos os serotipos do rotavirus A. En laboratorios de investigación poden utilizarse outros métodos, como a microscopía electrónica e a PCR. A PCR con reversotranscrición (RT-PCR) pode detectar e identificar todas as especies e serotipos de rotavirus humanos.

 Tratamento e prognose 
O tratamento das infeccións por rotavirus agudas non é específico e implica o tratamento dos síntomas e, o que é máis importante, o mantemento da hidratación. Se non se trata, os nenos poden morrer como resultado dunha grave deshidratación. Dependendo da gravidade da diarrea, o tratamento consiste nunha terapia de rehidratación oral, durante a cal se lle dá ao neno auga extra para beber que contén pequenas cantidades de sales e azucre. En 2004, a OMS e a UNICEF recomendaron o uso de solucións de rehidratación oral de baixa osmolaridade e suplementación de cinc como dobre tratamento da diarrea aguda. Algunhas infeccións son graves dabondo como para requirir hospitalización, durante a cal os fluídos se administran por vía intravenosa ou por tubo nasogástrico, e poden monitorizarse os niveis de electrólitos e glicemia do neno. As infeccións por rotavirus raramente causan outras complicacións, e se o neno recibe o tratamento axeitado o prognóstico é moi bo.

 Epidemioloxía 
esquerda|miniatura|Variación estacional das infeccións por rotavirus A nunha rexión de Inglaterra: a frecuencia das infeccións aumenta durante o inverno do hemisferio norte.

O rotavirus A é o causante de máis do 90% das gastroenterites por rotavirus nos humanos, e é endémico en todo o mundo. Cada ano os rotavirus causan millóns de casos de diarrea nos países vías de desenvolvemento, case 2 millóns requiren hospitalización e estímase que se producen 453.000 mortes de nenos menores de 5 anos por esta causa, o 85% dos cales viven en países non desenvolvidos. O importante papel dos rotavirus como causante de diarreas non está suficientemente recoñecido pola comunidade sanitaria en todo o mundo, especialmente nos países en vías de desenvolvemento. Pode dicirse que practicamente todos os nenos foron infectados por rotavirus antes dos 5 anos. Entre os nenos pequenos é a principal causa de diarrea grave, e é responsable de aproximadamente do 20% dos casos, e do 50% das hospitalizacións nesa franxa de idade. Os rotavirus causan o 37% das mortes atribuídas a todos os tipos de diarrea e o 5% de todas as mortes infantís por debaixo dos 5 anos de idade.
As infeccións por rotavirus teñen lugar principalmente durante os meses fríos e secos. O número de casos que se pode atribuír a comida contaminada non se coñece. Noutra estimación feita pola UNICEF e a OMS indícase o seguinte: "Estímase que o rotavirus causa o 40% de todos os ingresos hospitalarios debido a diarreas entre os nenos por debaixo de 5 anos de idade en todo o mundo e orixina 100 millóns de episodios de diarrea aguda todos os anos, que teñen como resultado a morte de entre 350.000 e 600.000 nenos".UNICEF/WHO (2009) "Diarrhoea: Why children are still dying and what can be done." Retrieved 23 May 2010

Os estalidos de diarrea por rotavirus A son comúns entre os nenos pequenos hospitalizados, os nenos maiores en garderías, e persoas vellas en residencias da terceira idade. En 2005 produciuse en Nicaragua unha grande epidemia diarreica por rotavirus asociada con mutacións no xenoma do rotavirus A, que posiblemente fixeron que o virus evitase a estendida inmunidade da poboación.

O rotavirus B, tamén chamado rotavirus da diarrea dos adultos ou ADRV, causou importantes epidemias na China que afectaron a miles de persoas de todas as idades, e que foron resultado da contaminación das augas potables con augas residuais. Tamén houbo infeccións por rotavirus B na India en 1998 por unha cepa chamada CAL, que ,a diferenza do ADRV, é endémica. Ata agora, as epidemias causadas por rotavirus B están confinadas fundamentalmente na China.

O rotavirus C foi asociado con casos raros e esporádicos de diarrea en nenos, que poden afectar a toda a familia.

 Vacina 

miniatura|dereita|Os rotavirus teñen unha característica forma de roda.
Como a mellora das medidas hixiénicas non diminúe a prevalencia das doenzas retrovirais, e a frecuencia de hospitalizacións se mantén alta a pesar do uso de terapia de rehidratación oral, a principal intervención sanitaria que se pode aplicar é a vacinación. Elaboráronse dúas vacinas contra as infeccións por rotavirus A que son seguras e efectivas en nenos: Rotarix de GlaxoSmithKline e RotaTeq de Merck. Ambas as dúas son de administración por vía oral e conteñen virus atenuados vivos. En 2009, a OMS recomendou que se incluíse unha vacina contra os rotavirus en todos os programas nacionais de inmunización. A incidencia e gravidade das infeccións por rotavirus diminuíu significativamente nos países que aplicaron esta recomendación. Por exemplo, en México, que en 2006 estaba entre os primeiros países do mundo que introduciu a vacinación contra os rotavirus, as taxas de enfermidades diarreicas caeron durante a temporada de rotavirus de 2009 en máis do 65% entre os nenos de menos de 2 anos. En Nicaragua, que en 2006 se converteu no primeiro país en vías de desenvolvemento en introducir vacina do rotavirus, as infeccións graves por rotavirus reducíronse nun 40% e o ingreso en coidados intensivos á metade. Nos Estados Unidos a vacinación contra os rotavirus desde 2006 fixo reducir as hospitalizacións relacionadas con rotavirus nun 86%. As vacinas puideron tamén servir de prevención da enfermidade en nenos non vacinados ao limitar o número de infeccións circulantes.

Hai licenzas de vacinas contra o rotavirus en máis de 100 países, pero só 28 países introduciron nos seus plans de vacinación rutineiros a vacinación contra os rotavirus. Os ensaios sobre seguridade e eficacia das vacinas Rotarix e RotaTeq en África e Asia encontraron que as vacinas reducían drasticamente as diarreas graves entre os nenos nos países en vías de desenvolvemento, nos cales ocorrían a maioría das mortes por rotavirus. En 2012 a revisión Cochrane de 41 ensaios clínicos nos que participaran 186 263 persoas concluíu que Rotarix e RotaTeq son vacinas efectivas. Estanse desenvolvendo outras vacinas contra os rotavirus. A partir de setembro de 2013, ofrecerase a vacina para todos os nenos no Reino Unido entre dous e tres meses de idade.UK Department of Health: New vaccine to help protect babies against rotavirus. Retrieved on 10 November, 2012 No Estado Español a vacinación por rotavirus non forma parte do programa xeral de vacinación (ano 2012) nin está financiada pola sanidade pública, pero si recomendada polo Comité Asesor de Vacinas da Asociación Española de Pediatría CAV-AEP El Portal de las vacunas de la Asociación Española de Pediatría  e pola Sociedade Europea de Gastroenteroloxía, Hepatoloxía e Nutrición Pediátrica (ESPGHAN) e a Sociedade Europea de Infectoloxía Pediátrica (ESPID) e a Organización Mundial da Saúde (OMS).

A organización non gobernamental PATH, a OMS, os Centers for Disease Control and Prevention dos Estados Unidos, e a GAVI Alliance están traballando para levar as vacinas de rotavirus aos países en vías de desenvolvemento, onde se producen a maioría dos casos e mortes en nenos.

 Infección noutros animais 
Os rotavirus infectan as crías de moitas especies de animais e son unha importante causa de diarreas en animais salvaxes e domésticos en todo o mundo. Como son patóxenos do gando, especialmente de cuxos e bácoros, os rotavirus causan perdas económicas aos gandeiros debido aos custos dos tratamentos asociados con altos graos de morbilidade e mortalidade. Estes rotavirus que afectan aos animais son un reservorio potencial para o intercambio xenético cos rotavirus humanos. Hai evidencias de que os rotavirus animais poden infectar aos humanos, quer por transmisión directa do virus quer por ceder un ou varios dos seus segmentos xenómicos de ARN ás cepas humanas (por redistribución ou reassortment).

 Historia 
dereita|miniatura|Unha das micrografías electrónicas de Flewett. Os rotavirus teñen aspecto de roda.
En 1943, Jacob Light e Horace Hodes probaron que un axente filtrable presente nas feces de nenos con diarrea infecciosa tamén causaba diarrea no gando vacún. Tres décadas despois, probouse que mostras conservadas deste axente eran rotavirus. Nos anos intermedios, atopouse un virus dos ratos que estaba relacionado co virus que causaba diarrea nas vacas. En 1973, Ruth Bishop e colegas describiron varios virus relacionados que se atoparon en nenos con gastroenterite.

En 1974, Thomas Henry Flewett propuxo para eles o nome rotavirus ao observar que, cando se vían por microcopio electrónico, as partículas de rotavirus parecían rodas (rota en latín); o nome foi recoñecido oificialmente polo Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) catro anos despois. En 1976, describíronse outros virus relacionados noutras especies animais. Estes virus causaban gastroenterites agudas, e foron recoñecidos como un grupo de patóxenos que afectaban a humanos e animais en todo o mundo. Os serotipos dos rotavirus describíronse en 1980, e no seguinte ano, cultivouse por primeira vez (en cultivo celular de células de ril de mono) un rotavirus de procedencia humana, ao engadir ao medio de cultivo tripsina (un encima que se encontra no duodeno dos mamíferos e que agora se sabe que é esencial para a replicación do rotavirus). A capacidade de cultivar rotavirus en cultivos celulares acelerou o ritmo das investigacións, e a mediados da década de 1980 avaliouse a primeira vacina contra o rotavirus.

En 1998, unha vacina do rotavirus obtivo licenza nos Estados Unidos de América. Os ensaios clínicos con esta vacina realizados nos Estados Unidos, Finlandia, e Venezuela atoparon que tiña unha efectividade do 80% na prevención das diarreas graves causadas polo rotavirus A, e non se detectaron efectos adversos graves estatisticamente significativos. Porén, o fabricante retirou a vacina do mercado en 1999, ao descubrirse que a vacina podía ter contribuído a un incremento do risco de invaxinación intestinal (intususcepción), un tipo de obstrución intestinal, nun de cada 12.000 nenos vacinados. A experiencia provocou un intenso debate sobre os beneficios e riscos relativos da vacina do rotavirus. En 2006, demostrouse que dúas novas vacinas contra a infección por rotavirus A eran seguras e efectivas en nenos, e en xuño de 2009 a Organización Mundial da Saúde recomendou que a vacinación contra os rotavirus fose incluída en todos os programas de vacinación nacionais para proporcionar protección contra este virus.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Norovirus

 Ligazóns externas 
 Páxina web dos rotavirus da OMS
 Páxina do CDC sobre Rotavirus
 Viralzone: Rotavirus
 Vaccine Resource Library: Rotavirus
 DefeatDD.org

 Estruturas macromoleculares tridimensionais de Rotavirus no EM Data Bank(EMDB)

Categoría:Virus
Categoría:Doenzas infecciosas