Virus de la influenza
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En esta lección, veremos la influenza y el VIH , dos virus humanos diferentes que continúan siendo un problema de salud, y veremos algunas de las características que les permiten evadir el sistema inmunológico humano.
Puede recordar que un virus es una entidad biológica que solo es capaz de reproducirse mediante el uso de una célula viva. Hay muchos tipos diferentes de virus que pueden infectar células humanas. Algunos son extremadamente mortales, como el virus del ébola, que afortunadamente también es extremadamente raro. Otros causan infecciones breves y leves que rara vez son peligrosas, como los virus picorna que causan el resfriado común.
Y luego está todo lo demás en el medio, como los virus de la influenza que causan la influenza. La enfermedad que conocemos como gripe en realidad es causada por varios virus relacionados que pertenecen todos al mismo grupo. Dentro de este grupo, hay muchas cepas diferentes de virus de la influenza humana y varias cepas que infectan a otros animales, como aves, cerdos, caballos y perros.
Los virus de la influenza son virus de ARN monocatenario con envoltura, lo que significa que están rodeados por una membrana plasmática como las células que infectan, y su material genético está en forma de ARN monocatenario. Pero en el caso de los virus de la influenza, el genoma está compuesto por ocho segmentos separados. Cada segmento de ARN es como uno de nuestros cromosomas, excepto que son mucho más cortos y cada uno codifica solo uno o dos genes.
Cuando un virus de la influenza infecta una célula, utiliza las enzimas, orgánulos, nutrientes y energía de la célula huésped para producir sus propias proteínas. Luego replica los ocho segmentos de ARN, que se empaquetan en una pieza de la membrana plasmática y brotan de la célula huésped como un virus libre en busca de una nueva célula huésped para infectar.
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Reordenamiento de influenza
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Por lo general, solo hay una cepa del virus de la influenza presente en un huésped; sin embargo, si hay dos, es posible que ambos virus infecten la misma célula. Luego, cuando esos virus replican su ARN, habrá dos versiones diferentes de cada segmento de ARN. Esto permite que se produzca el reordenamiento genético o la mezcla de segmentos de genes entre dos cepas diferentes de un virus.
Con ocho segmentos y dos versiones diferentes de cada uno, teóricamente hay 2 ^ 8, o 256 combinaciones diferentes que se pueden crear entre las dos cepas originales que infectaron la célula. De esta manera, las combinaciones exitosas de virus de la influenza casi siempre reproducirán exactamente la misma cepa viral millones de veces. Luego, de vez en cuando, cuando el azar permite que dos cepas diferentes infecten la misma célula, tienen el potencial de recombinarse y formar cientos de nuevas combinaciones que no han sido vistas por la población huésped.
La mayoría de los anticuerpos humanos contra los virus de la influenza reconocen un antígeno principal de la proteína hemaglutinina del virus, que a veces se denomina antígeno H.
El reordenamiento genético permite que los virus de la gripe cambien de forma periódica y abrupta el antígeno H que los anticuerpos humanos reconocen en un proceso llamado cambio antigénico . Este es un cambio repentino y significativo en un antígeno principal de un patógeno, generalmente mediante reordenamiento.
A lo largo de la historia, cada vez que se produce un cambio antigénico en la cepa de influenza predominante, el número de infecciones de influenza se ha disparado significativamente, lo que a menudo causa pandemias o brotes de enfermedades infecciosas que se extienden a distancias muy grandes en más de un continente e incluso en todo el mundo. Estas pandemias son causadas por la falta de inmunidad en la población humana a un antígeno H que no ha estado en circulación generalizada durante una generación o más.
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Entonces, ¿de dónde provienen estos nuevos antígenos? La mayoría de ellos son en realidad antígenos antiguos que existen en cepas de influenza más raras que persisten en pequeños focos de la población humana. Pero hay otra fuente de influenza que puede causar cambios antigénicos realmente dramáticos, y esa fuente son otros animales.
Reordenamiento de influenza basado en especies
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Algunos animales, especialmente los cerdos, pueden infectarse con virus de influenza de otras especies, como aves y humanos.
En estos animales se produce un reordenamiento genético entre varios virus de la gripe, y si los humanos viven en lugares estrechos con los animales, los virus de la gripe que contienen segmentos de ARN de todo tipo de cepas diferentes pueden comenzar a infectar a los humanos. Tal vez haya escuchado informes de noticias sobre brotes de gripe porcina o gripe aviar asiática en otros países junto con muchas especulaciones sobre cuán peligrosas pueden ser estas cepas exóticas, y no sin razón.
En 1918, se produjo un cambio antigénico en el virus de la influenza humana, que cambió el antígeno H a un antígeno de la influenza porcina al que nadie tenía inmunidad. La pandemia de gripe más grande y mortal jamás vista siguió pronto a este cambio, infectando a aproximadamente un tercio de la población mundial y matando a 50 millones de personas en solo seis meses. Esta pandemia, llamada gripe española, fue, con mucho, la pandemia más rápida y mortal de cualquier tipo en la historia de la humanidad.
El antígeno de la gripe porcina que inició la pandemia ahora forma parte del acervo genético del virus de la gripe humana. Muchas personas tienen inmunidad a este antígeno, que ahora es mucho menos probable que cause una pandemia tan devastadora, pero sirve como un recordatorio de lo que podría suceder si un nuevo antígeno emergiera nuevamente en la población humana.
VIH
Vamos a cambiar un poco de marcha aquí y hablar sobre una estrategia completamente diferente que algunos virus usan para evadir el sistema inmunológico humano, y esa estrategia es la mutación rápida. Usaremos el VIH como ejemplo, ya que ha dominado el arte de la mutación rápida y usó esta estrategia no solo para evadir el sistema inmunológico humano, sino para atacarlo directamente.
El VIH , o virus de la inmunodeficiencia humana, es un virus muy interesante en muchos sentidos. En primer lugar, el VIH es un retrovirus , lo que significa que tiene un genoma de ARN que utiliza como plantilla para producir ADN de doble hebra, que luego se incorpora al genoma del huésped. Esto es completamente al revés en comparación con la forma en que los organismos vivos usan el ADN y el ARN. Como recordará, los organismos vivos tienen genomas de ADN que utilizan como plantillas para hacer transcripciones de ARN, que luego se traducen en proteínas. Por el contrario, el VIH tiene un genoma de ARN que utiliza para producir ADN de doble hebra, que luego se incorpora al genoma de la célula huésped. Las células humanas no producen ADN a partir de moldes de ARN, por lo que no hay enzimas humanas capaces de realizar este proceso y, por lo tanto, el VIH debe proporcionar su propia enzima. Se llamatranscriptasa inversa .
La transcriptasa inversa crea ADN de doble hebra a partir de una plantilla de ARN, pero eso no es todo lo que hace. La transcriptasa inversa no es la enzima más precisa. Cuando crea ADN a partir de ARN, comete muchos errores y el resultado es que crea muchas mutaciones en el ADN del VIH antes de que se incorpore al genoma del huésped. Ésta es la fuente de la alta tasa de mutación del VIH. La tasa es tan alta que una vez que el sistema inmunológico del cuerpo comienza a responder a un antígeno del VIH, probablemente ya se haya creado otro antígeno del VIH por mutación en algún lugar del cuerpo. Los virus con este nuevo antígeno comenzarán a infectar las células, mientras que los virus con el antiguo antígeno serán atacados por el sistema inmunológico.
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El VIH infecta las células T colaboradoras
Otra característica interesante del VIH es la elección de la célula huésped. Verá, el VIH no infecta a todas las células humanas; en cambio, se dirige específicamente a las células T colaboradoras del sistema inmunológico.
Un virus del VIH debe unirse al receptor CD4 presente en todas las células T colaboradoras antes de que pueda fusionar su membrana plasmática con la de la célula T colaboradora y entrar. La transcriptasa inversa luego crea ADN de doble hebra a partir de la plantilla de ARN, y este ADN se incorpora al genoma de la célula huésped. El VIH puede permanecer inactivo en el genoma como un provirus , o un virus que se ha incorporado al genoma del huésped, durante varios años antes de que se active y comience a producir nuevos virus. Este largo tiempo de incubación del VIH permite que el virus permanezca en un huésped sin ser detectado durante mucho tiempo y aumenta en gran medida la distancia a la que el virus puede propagarse antes de que destruya el sistema inmunológico de su huésped y lo deje susceptible a otras enfermedades.
Resumen de la lección
En resumen, hay varias formas en que los virus pueden evadir el sistema inmunológico humano. Dos técnicas de evasión muy exitosas son la mutación rápida y los cambios antigénicos , que son cambios repentinos y significativos en un antígeno principal de un patógeno, generalmente mediante reordenamiento. Los virus de la influenza experimentan periódicamente cambios antigénicos, que generalmente conducen a tasas más altas de infección en la población humana. En casos muy raros, se introduce un antígeno completamente nuevo en el acervo genético de la influenza humana a partir de virus que infectan a otros animales. Uno de esos casos ocurrió en 1918, y debido a que nadie tenía inmunidad al nuevo antígeno, esta cepa de gripe provocó la pandemia más rápida y mortal de la historia de la humanidad.
El VIH , o virus de la inmunodeficiencia humana, evade el sistema inmunológico humano de una manera diferente. Utiliza una mutación rápida para estar un paso por delante del sistema inmunológico. El VIH es un retrovirus , lo que significa que tiene un genoma de ARN que utiliza como plantilla para producir ADN de doble hebra que luego se incorpora al genoma del huésped. La enzima transcriptasa inversa que usa el VIH para producir ADN bicatenario a partir del ARN es muy propensa a errores, lo que crea una alta tasa de mutación en el genoma del VIH y le permite mutar más rápido de lo que el sistema inmunológico puede desarrollar inmunidad a él. Tampoco ayuda que el VIH infecte las células T auxiliares y destruya el sistema inmunológico mientras se reproduce.
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