Rotavirus

Se estima que a los tres años de edad virtualmente cada niño nacido habrá sido infectado al menos una vez por rotavirus, siendo variable la consecuencia clínica de estas infecciones. El mayor causante de patología en humanos es el rotavirus del serogrupo A y a éste nos referiremos en lo sucesivo. Estos agentes han sido reconocidos como la causa individual más importante de diarrea severa en niños pequeños causando gran mortalidad en países en desarrollo y siendo la causa de ingentes gastos asociados a morbilidad en todo el mundo (Discutido previamente en Aspectos Epidemiológicos de las Infecciones por Rotavirus, Merck Newsletter I). Estos hechos y el reconocimiento de que las mejoras en las condiciones sanitarias no afectan la diseminación del rotavirus han impulsado la idea de que una vacuna de uso universal evitaría gran número de muertes tempranas y ahorraría gastos y recursos de los sistemas de salud

Un escollo importante en el desarrollo de vacunas contra rotavirus es la falta de un conocimiento adecuado de los mecanismos que median la inmunidad a pesar del gran esfuerzo dedicado a ese objetivo y el desarrollo de varios modelos animales. La infección por rotavirus no genera inmunidad esterilizante por lo que las reinfecciones son posibles a lo largo de toda la vida. Sin embargo, fue observado tempranamente que la primo-infección hace que la probabilidad de enfermedad grave se reduzca en las infecciones subsiguientes (Bishop, 1983). Por otro lado y, aunque existirían grupos genéticos de rotavirus adaptados a las distintas especies animales, la posibilidad de transmisión e intercambio genético entre los rotavirus humanos y animales existe y esto hace que no se pueda plantear la erradicación como objetivo de la vacunación.

Teniendo en cuenta lo antedicho se comprende la lógica de la estrategia utilizada en la mayoría de las vacunas desarrolladas contra rotavirus que tienen como objetivo disminuir o eliminar la enfermedad severa pero no evitar la infección. Estas vacunas consisten de virus atenuados que, administrados oralmente, replican en el epitelio intestinal. Esta infección, a semejanza de las naturales, induce distintos grados de protección contra enfermedad. A continuación se describirán algunos de los hallazgos sobre la forma en que se manifiesta la enfermedad y la protección contra la misma. También abordaremos algunas de las hipótesis que se manejan actualmente sobre los mecanismos que median la respuesta inmune.

Período de incubación:
Se ha estimado que el período de incubación es de menos de dos días. En adultos infectados experimentalmente la diarrea se produce de dos a cuatro días luego del desafío, aunque en uno de los voluntarios, la fiebre y los vómitos se presentaron en el primer día y la diarrea al tercero (Kapikian, 1983).

Manifestaciones de la enfermedad:
La infección por rotavirus produce un espectro de manifestaciones que va desde lo subclínico a la diarrea severa con deshidratación grave y en ocasiones fatal. En un estudio comparativo en niños hospitalizados se encontró que son significativamente más frecuentes la deshidratación y los vómitos en la enfermedad causada por rotavirus que en diarreas no asociadas a este agente. De este trabajo también se desprende que, de los 72 niños con diarrea por rotavirus, hubo un 46% con fiebre que superó en la mayoría los 37,9ºC,, vómitos en un 96% con una duración promedio de 2,6 días, diarrea con una duración promedio de 5 días y la hospitalización duró en promedio 4 días (Rodríguez, 1977). Otras manifestaciones menos frecuentes no han sido asociadas firmemente a la infección por rotavirus. De 21 niños muertos como consecuencia de gastroenteritis por rotavirus en una casuística de un hospital canadiense, en solo dos casos pudo hallarse algún factor distinto a la infección que contribuyera al desenlace fatal, siendo el resto de los pacientes niños saludables de entre 4 y 30 meses de edad. La muerte ocurrió entre uno y tres días desde el comienzo de los síntomas motivada en 16 de los casos por la grave deshidratación y desbalance de electrolitos y en tres por aspiración de vómito (Kapikian, 2001).

Cursos atípicos:
En los niños con inmunodeficiencias primarias se puede producir enfermedad crónica e incluso diseminación a ciertos órganos como el hígado o riñones. En pacientes con inmunosupresión inducida por transplante de médula ósea la gastroenteritis por rotavirus se ha demostrado como una amenaza seria a la sobrevida, también se ha asociado a diarreas severas en adultos en trasplante renal aunque no así en las diarreas del adulto con HIV. Se piensa que la mala nutrición incrementa la severidad de las manifestaciones clínicas de la enfermedad, efecto que ha sido reproducido en animales (Rieppenhoff-Talty, 1985). La gravedad de la malnutrición puede verse agravada adicionalmente por las diarreas repetidas en reinfecciones y el daño consiguiente a la capacidad de absorción de la mucosa (Kapikian, 2001).

Dependencia de la edad:
Las infecciones por rotavirus del grupo A producen diarreas severas en niños entre los 3 y los 24 meses con mayor probabilidad que en los más pequeños o mayores. Esta dependencia de la edad no ha sido totalmente aclarada, las posibles explicaciones son la respuesta inmune generada por infecciones naturales repetidas a edades mayores y anticuerpos transplacentarios maternos y factores específicos e inespecíficos de la leche materna a edades por debajo de los tres meses (Clark, 2004). Por otro lado, en ratones se ha demostrado susceptibilidad edad dependiente a la enterotoxina NSP4 (Ball, 1996). Adicionalmente, dado que es necesario el clivaje de la proteína VP4 para la entrada a la célula y que este clivaje depende de la acción de proteasas, la menor concentración de exopeptidasas en secreciones intestinales de los recién nacidos podría ser parte de la explicación (Clark, 2004).

Efecto del amamantamiento:
El amamantamiento protege en cierta medida de las infecciones por rotavirus por disminución de la exposición, por la transferencia de anticuerpos IgA y tal vez en forma más importante por factores inespecíficos como la provisión de vitamina A y la glicoproteína lactadherina (Matson, 2001). En cualquier caso, la protección conferida al recién nacido parece estar bastante limitada en el tiempo (Kapikian, 2001). También se ha correlacionado protección contra rotavirus con la presencia de anticuerpos IgG provenientes de pasaje trasplacentario en niños no alimentados con leche materna (Matson, 2001).

Las respuestas inmunes y la protección conferida por éstas han sido estudiadas extensamente en modelos animales inoculados con cepas homólogas y heterólogas, partículas inactivadas y proteínas purificadas. Los estudios en humanos incluyeron infección natural e inmunizaciones en los que se han medido sobre todo parámetros de la respuesta adaptativa y protección. Los estudios prospectivos de infecciones naturales por rotavirus en niños permitieron saber que una infección puede proteger contra infecciones subsecuentes (Bishop, 1983; Velázquez, 1996). Los rotavirus pueden infectar al mismo niño muchas veces pero una segunda infección tiende a ser menos severa y en las subsecuentes infecciones la protección contra diarrea severa es total.

Existen diversos mecanismos involucrados en la respuesta inmune protectora contra infección y enfermedad, aunque se han publicado resultados conflictivos al respecto. Un ejemplo importante de esto es el rol relativo de la inmunidad serotipo específica versus la heterotípica, tema que aún es controversial. Tampoco está claro cual de las dos proteínas superficiales VP4 o VP7 es más inmunogénica al inducir anticuerpos neutralizantes ni ha sido posible dilucidar hasta el momento cual de las dos, y cual región dentro de las mismas es más eficiente en producir inmunidad protectora (Kapikian, 2001)

Diversidad antigénica del rotavirus:
Como se ha detallado previamente (Ver Newsletter I) los rotavirus se han clasificado en serogrupos y, dentro de éstos en serotipos. De los siete serogrupos reconocidos, el grupo A es, por mucho, el más importante causante de diarreas en la primera infancia. La proteína VP6 es la principal responsable de la antigenicidad de serogrupo, es la proteína mayoritaria y altamente inmunogénica pero los anticuerpos que induce no son neutralizantes in Vitro. Las proteínas que inducen esta clase de anticuerpos son la VP7 y la VP4 dando origen a la clasificación dual en serotipos G y P respectivamente (Fig 1).

Para el serogrupo A se han descrito 15 genotipos G y 26 genotipos P (Martella, 2005) (Existe una correlación importante entre genotipo y serotipo, y, en teoría, cada genotipo se correspondería con la existencia de una variante serotípica o, al menos, sub-serotípica). De esta diversidad genética hallada hasta el presente, once genotipos G (G1-6, 8-12) y doce genotipos P (1, 3-6, 8-11, 14, 19, 25) han sido al menos una vez demostrados en el humano (Martella, 2005; Rahman, 2005). De éstos, solo cinco tipos G y tres tipos P representan más del 90% de las cepas relevadas en la última revisión global (Santos, 2005).

Relevancia de la inmunidad serotipo específica:
La mera existencia de serotipos sugiere un rol crítico de los anticuerpos tipo-específicos en la protección aunque la relativamente limitada diversidad de los serotipos circulantes argumenta a favor de la hipótesis contraria. Los seguimientos por períodos prolongados demuestran que un genotipo puede predominar por largos períodos en una población lo cual parecería incompatible con un rol exclusivo de anticuerpos tipo-específicos en la protección. Sin embargo, algunos estudios han sugerido que variaciones intragenotípicas podrían explicar este fenómeno por lo que son necesarios más estudios sobre la deriva antigénica de los serotipos en períodos prolongados (Franco, 2006). Desde un punto de vista epidemiológico, la aparición de especificidades emergentes sin causar enfermedad especialmente severa o desplazando completamente a los serotipos previos ha sido interpretado como evidencia de mecanismos protectores de reacción cruzada entre serotipos (inmunidad heterotípica) (Franco, 2006).

Un caso especial lo representan las cepas P[4]G2, las cuales causan brotes de diarrea en niños en edad escolar y en adultos en una proporción mayor a la esperada de acuerdo a su frecuencia epidemiológica (Griffin, 2002; Mikami, 2004). Se ha sugerido que estas diarreas se producen por falta de protección heterotípica de largo término ya que los genotipos que con mayor probabilidad infectan a los individuos en los primeros años de vida (P[8]G1, G3, G4) no comparten los antígenos de neutralización VP4 y VP7 con los virus P[4]G2. Aún más, ambos conjuntos de virus son aún más divergentes ya que pertenecen generalmente a genogrupos distintos (Griffin, 2002). El genoagrupado es una técnica que permite evidenciar relaciones de homología entre distintas cepas. Por este método los rotavirus humanos se asignaron a tres grupos cuyos miembros comparten gran homología (genogrupos): Wa like, DS-1 like y AU-1 like. Las cepas P[8]G1, G3, G4 y G9 pertenecen generalmente al tipo Wa y las P[4]G2 son generalmente tipo DS-1 por lo que todas las proteínas de éstas últimas (no solo los antígenos de neutralización) comparten bajo nivel de homología con las primeras. Por esto se considera que los rotavirus humanos del tipo P[4]G2 podrían constituir un desafío para las vacunas monovalentes.

En resumen, podría decirse que la inmunidad serotipo específica jugaría un rol importante aunque no exclusivo ya que existe evidencia de que la inmunidad heterotípica es clínicamente significativa. El caso más importante en el cual los mecanismos inmunes serotipo específicos serían determinantes para la protección son las cepas P[4]G2 del genogrupo DS-1(Franco, 2006).

Protección inducida por infección natural:
El grado en que se obtiene protección a través de los anticuerpos neutralizantes serotipo-específicos preexistentes en suero fue evaluado en voluntarios humanos. Se demostró que existe un nivel crítico de anticuerpos preexistentes (homo o heterotípicos) que provee resistencia a la enfermedad (Kapikian, 1983). Uno o más epítopes de neutralización son compartidos en las proteínas de superficie entre distintos serotipos y las respuestas heterotípicas parecen reforzarse por las infecciones repetidas.

En estudios sobre los efectos de la inmunidad humoral local y sistémica en niños menores de dieciocho meses se encontró que existirían umbrales de concentración de los anticuerpos anti-rotavirus IgA fecal, IgA sérica e IgG sérica por encima de los cuales se adquiere protección contra infección o enfermedad (Matson, 1993; O´Ryan, 1994). Resultados similares fueron obtenidos en otros estudios en niños y en modelos animales de infección en los cuales se observó, además, que en ratones deficientes en IgA la protección podía ser provista por otros isotipos, fundamentalmente por IgG. El efecto de la infección neonatal pudo ser apreciado en un seguimiento de tres años de un grupo de 81 niños de los cuales 44 fueron rotavirus positivo durante los primeros 14 días de vida. En este subgrupo la incidencia de enfermedad diarreica fue significativamente menor y la protección contra enfermedad severa fue del 100% (Bishop, 1983).

Luego de una infección primaria los niños desarrollan una respuesta de anticuerpos neutralizantes en suero contra el serotipo G de la cepa infectante y en menor medida contra otros tipos (respuesta heterotípica) (Offit, 1996). Las infecciones repetidas tienden a ensanchar el rango de serotipos contra los que se adquiere inmunidad protectora ( O´Ryan, 1994; Offit, 1996). Si la segunda infección es por una cepa con el mismo tipo G que la primera, su curso será muy probablemente asintomático sugiriendo protección homotípica (Velázquez, 1996).

Mecanismos efectores de la inmunidad contra rotavirus:
Los mecanismos responsables de inmunidad frente a la infección y enfermedad por rotavirus no son aún comprendidos totalmente, especialmente en humanos. Los modelos animales han sido particularmente útiles para dilucidar la importancia relativa de la respuesta local versus la sistémica y los mecanismos celulares y humorales involucrados. Observaciones tempranas en corderos y terneros sugirieron que los anticuerpos en el lumen del intestino delgado y no los circulantes eran los determinantes de la resistencia. Evidencia posterior en terneros y más tarde en humanos y simios demuestra que si el nivel de anticuerpos circulantes es suficientemente alto la inmunoglobulina luminal derivada de la sérica es capaz de proveer protección en el tracto gastrointestinal (Besser, 1988; Westerman, 2005).

Los estudios en el modelo murino de infección (el ratón es susceptible a enfermedad solo durante los primeros quince días de vida), han sido muy importantes para la exploración de la importancia relativa de los distintos tipos de respuesta inmune como factores de protección. Tales estudios arrojaron varias conclusiones:

a) Los anticuerpos específicos son de importancia primaria en la protección contra la reinfección y muy particularmente la IgA dimérica secretada;

b) Los linfocitos B específicos que expresan homing receptors para la mucosa intestinal (_4_7) median el efecto antiviral y el aclarado de la infección.

c) En general las cepas homólogas son mucho más potentes que las heterólogas en la inducción de respuestas humorales locales protectoras;

d) Los linfocitos T CD4+ son escenciales para el desarrollo de la IgA intestinal y para el establecimiento de las respuestas de memoria.

e) Células T __, CD8+, restringidas por MHC de clase I juegan un rol principal en la resolución de la infección primaria por rotavirus pero los anticuerpos específicos, células T CD4+ y mecanismos innatos no caracterizados están también implicados en este proceso;

f) Después de la infección primaria los linfocitos T CD8+ median la protección casi completa (hasta dos semanas) o la protección parcial (3 meses o menos) contra la reinfección, esta protección disminuye ocho meses después de la infección primaria;

g) La perforina, Fas o interferón gamma no son esenciales en la actividad de los linfocitos CD8+;

h) Las células T CD8+ que expresan la integrina _4_7 (un homing receptor para la mucosa intestinal) parecen ser más eficientes en mediar el aclaramiento viral que los que no lo expresan (Ward, 1996; Franco, 1997; Williams, 1998; Kapikian, 2001).

La mayor eficiencia antiviral de las células productoras de anticuerpos que se localizan en la lamina propria puede ser explicada por la capacidad de la IgA secretada para mediar la expulsión y la exclusión del rotavirus dentro del enterocito y en el lumen y estroma intestinal según el modelo ilustrado en la Fig. 1. Los resultados de estos experimentos son compatibles con un mecanismo mediante el cual los anticuerpos producidos localmente unen estructuras virales durante su pasaje por el interior de la célula intestinal hacia el lumen (transcitosis). Esta interacción puede resultar en la expulsión del virus y/o en el bloqueo de algún paso crítico durante la replicación. (Burns, 1996; Feng, 2002).

Los anticuerpos anti VP6 que median la expulsión de rotavirus han sido demostrados solo en ratones, por otro lado se supone que serían de crítica importancia los anticuerpos anti VP4 y/o VP7 que bloquearían la infección en el lumen (exclusión) y los anti enterotoxina NSP4 que bloquearían la diarrea (Franco, 2006; Ball, 1996).

En ratones también se ha determinado una respuesta inmune de anticuerpos sistémica (linfocitos B productores de IgG e IgA en bazo y médula ósea) además de la de mucosa (principalmente LB productores de sIgA en placas de Peyer y lámina propria). Esto estaría en acuerdo con el hallazgo reciente de que durante la infección aguda por rotavirus los niños sufren una importante antigenemia (Blutt, 2003). Aunque la IgA intestinal parece ser el mecanismo protector más importante contra rotavirus, la IgG o IgM específica de producción local o cantidades suficientes producidas en forma sistémica también median protección.

En el modelo porcino no se ha demostrado de la misma manera el efecto protector de anticuerpos locales anti VP6 o anti NSP4 y, en cambio parece ser crítico para la protección que la cepa inmunizante y la de desafío compartan las proteínas VP4 o VP7 (protección homotípica) (Franco, 2006).