(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Reproducción en los seres
vivos)( Enfermedades reproductivas) (Introducción)(Generalidades)(Introducción
al VIH)(Etapas
de la infección por VIH)(Virus
oportunistas)(Bacterias
oportunistas)(Protistos
oportunistas)(Hongos
oportunistas)(Otros
síntomas del SIDA)(Transmisión
y contagio)(SIDA
infantil)(Taxonomía)(Genética)(Como
ingresa el VIH al cuerpo, tropismo)(Respuesta
inmune)(Ciclo
de vida del VIH)(Diversidad
y adaptabilidad del VIH)(Diagnostico)(Efecto
del VIH en el sistema inmune)(Prevención,
tratamiento y epidemiología del VIH)(Descubrimiento
del VIH y el SIDA)(VIH,
historia y sociedad)(Controversias
sociales y negacionismo del VIH y el SIDA)(Algunas
infecciones de transmisión sexual)(Desordenes
reproductivos masculinos)(Desordenes
reproductivos femeninos)(Referencias
bibliográficas)
Uno de los principales obstáculos para el tratamiento del virus de la inmunodeficiencia humana es una enorme variabilidad genética y con gran potencial evolutivo. El VIH puede ser dividido en dos categorías generales, que en realidad corresponden a dos cepas de origen diferente e independiente, de dos cepas del VIS que afecta a dos especies de primates diferentes, los chimpancés “VIS a VIH-1” (Faria et al., 2014; Hemelaar, 2012; Plantier et al., 2009) y los mangabeyes grises “VIS a VIH-2” (Santiago et al., 2005). El VIH-1 puede ser dividido en varias cepas, de las cuales al menos tres surgieron de forma independiente, o lo que es lo mismo, se han formado mediante tres cruces independientes del VIS al ser humano. Sin embargo, todas las cepas que se encuentran fuera del Africa descienden de un solo ancestro común, la cepa M del VIH-1. Algunos de los descendientes del VIH-1 M son más virulentos o presentan resistencia a varios antirretrovirales, lo cual dificulta el control del VIH.
Basados
en los estudios sobre replicación y producción de viriones competentes para el
MLV, ALV y HTLV, se pensó originalmente que el VIH-1 sería un virus con un
genoma altamente homogéneo y poco variable. Sin embargo, a medida que más y más
cepas fueron secuenciadas y categorizadas taxonómicamente en base a las normas
de la Teoría Sintética de la Evolución, un resultado se hizo evidente, el VIH-1
presenta una extensa heterogeneidad. El punto es tan absurdo que no existen dos
muestras del VIH-1 idénticas, o peor aún, un mismo individuo puede desarrollar
cepas diferentes en una misma infección.
Aunque
las mutaciones pueden distribuirse en todo el genoma, lo cual muestra la enorme
flexibilidad de los genes virales al cambio, los loci hipervariables
corresponden al gen Env que codifican para las proteínas de la superficie
gp160. Sin embargo, en gp41 se encontró un dominio altamente conservado que
permitió el diseño de anticuerpos de muestras independientes de diferentes
continentes, sin embargo aun así existe variación, lo cual ha conllevado a
cierta variación en los inmunoensayos como ELISA y westernblot.
Existen
varios factores que contribuyen a la extraordinaria diversidad genética del
VIH1:
·
La molécula de ARN es inestable y tiende a generar
mutaciones de forma altamente espontánea.
·
La ARN transcriptasa reversa es una enzima que carece de un
dominio corrector como si poseen las ADN polimerasas, lo cual hace que la
transcriptasa reversa tienda al error –así de la llama en ingles “error-prone”
o tendiente al error.
·
Altas frecuencias de recombinación genética acompañando la
transcripción reversa.
·
Altas tasas de replicación por ciclo de infección.
La
recombinación es un proceso que le permite a los seres vivos intercambiar loci con alelos diferentes para
formar una nueva progenie con los alelos de los parentales y alelos nuevos
recombinados que no existían en la generación anterior. Aunque la recombinación
es un proceso que se enseña para las células eucariotas en su proceso de
meiosis, muchos virus incluyendo a los retrovirus llevan a cabo frecuentemente
procesos de recombinación. La recombinación en el VIH juega un rol crítico en
el incremento de su diversidad de forma independiente a las mutaciones,
adicionalmente es de mucha importancia en la formación de variantes de
relevancia clínica y epidemiológica. Aunque se sabe que los fragmentos de los
ARN virales no se recombinan al azar, los mecanismos exactos que permiten la
recombinación aun no son del todo claros. Los datos de algunos estudios
sugieren que la estructura secundaria del cromosoma viral, con sus bucles y
cambios de dirección juega un rol importante en el intercambio de genes.
El
VIH-1 es el más común de los dos tipos generales del VIH, se encuentra
universalmente distribuido, es más virulento y su contagio es mucho más
probable que el VIH-2. El VIH-1 ha
evolucionado al menos cuatro veces (o más, algunos estudios sostienen que del
chimpancé al humano ha pasado tres veces), dos desde los chimpancé (Keele
et al., 2006) y dos desde los gorilas que lo
obtuvieron de los chimpancés (Plantier
et al., 2009; Van Heuverswyn et al., 2006).
En
cualquier caso, la mayoría de las personas hacen referencia al VIH en sentido
común, aunque para ser precisos la pandemia global es causada por el VIH-1 del
subtipo M, el cual puede ser dividido en diferentes categorías. Sin embargo, le
daremos un vistazo a los cuatro grupos del VIH denominados clusters
principales.
Un
clúster representa un punto en un diagrama taxonómico donde se agrupan muchas
especies y/o linajes altamente emparentados con un antepasado común reciente.
Mediante el análisis comparativo de varias muestras del VIH-1 y varios VIS se
ha generado un sistema taxonómico dividido en cuatro clusters generales: M
(Main o principal), O (outliner o externo), N (non-M, non-O = no principal y no
externo) y el grupo P.
El
esquema anterior es el diagrama taxonómico no enraizado para los cuatro grupos
del VIH-1, dos de ellos están relacionados con el VIS de los chimpancés (M y
N), mientras que los otros dos están relacionados con el VIS de los gorilas (O
y P), el cual a su vez está relacionado con el VIS de los chimpancés. Por esto
es que se dice que el VIH-1 ha evolucionado varias veces de forma
independiente, aunque el linaje mundialmente distribuido es el (M).
M es el
clúster más importante de los cuatro que han sido reportados para el VIH-1 y
representa a más del 90% de las infecciones registradas alrededor del mundo. El
clúster M anida a una serie de clados o subtipos que son designados también
mediante una letra. Las formas recombinantes poseen códigos específicos. El
código viene antecedido las las letras CRF por forma recombinante circulante
“Circulating Recombinant Form” seguido por un numero serial de tres dígitos y
terminado por las letras de los clados que se recombinaron.
Si
tenemos una cepa recombinada de los clados A y B que resulta ser la 12 en en
orden de descubrimiento, su código es CRF12_AB. A su vez los clados pueden ser
divididos en subclados como A1, A2 y así sistemáticamente. Los clados del
cluster M son: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J y K, mientras que las formas
recombinantes ampliamente distribuidas superan las 49.
Distribución
del cluster M
A
continuación, describiremos los clados en los que se divide el clúster M del
VIH-1 y su ubicación más prevalente, teniendo en cuenta que todos los clados
pueden ser aislados en África:
·
A: es común en áfrica occidental, américa del Norte, América
Central y la región norte de América del Sur.
·
B: es representativo de Europa, las américas, Japón,
Tailandia y Australia.
·
C: Se encuentra en el cono sur africano, África del este,
India, Nepal y algunas partes de China.
·
D: Concentrado en áfrica central y del este.
·
E: Nunca ha sido aislado independientemente, siempre está
presente con secciones de otros clados en formas recombinantes por lo que es un
virus hipotético.
·
F: África Central, América del Sur, y el Este de Europa.
·
G: Ha sido encontrado en África y Europa Central.
·
H: contenido en África Central.
·
I: no es un clado en sí, sino el producto especial de varios
recombinantes complejos.
·
J: África Central, Occidental y del Norte, así como en el
Caribe.
·
K: Limitado en la República democrática del Congo y Camerún.
Variación de la
distribución del cluster M
El virus del VIH evoluciona a gran velocidad, lo cual ha hecho que el mapa de la distribución de sus clados haya cambiado con los años, y ciertamente el mapa que hoy expresamos como imagen principal sea obsoleto en unos cinco o diez años en el futuro. En cualquier caso, todos los clados del VIH-1 se originaron en África, porque es allí donde se los puede aislar a todos –lo cual es una evidencia más de que el VIH posee un origen africano. Con la rápida diseminación del VIH-1 en la región del sur de África a finales de los años 90s gracias a la política de negacionistas del VIH/SIDA, el clado C se ha convertido es la cepa más prevalente a nivel mundial, acumulando casi la mitad de las infecciones del VIH-1M en el mundo.
Figura 45. Dendrograma no enraizado
de los principales clados de VIH-1.
El
Clado A, el grupo más común en África al inicio de la pandemia, en la
actualidad solo representa el 12% de las infecciones mundiales, y se encuentra
principalmente en las américas, así como en las regiones de África central y
oriental. El clado B es el grupo más intensamente estudiado –y es de hecho el
organismo tipo para el cual se diseñan la mayoría de los inmunoensayos –es muy
prevalente en América del Norte y Australia.
Efecto
de la recombinación en el cluster M
Las
altas tasas de recombinación son un sello distintivo de los retrovirus y son
generados por el hecho de que una sola célula puede ser atacada de forma
simultánea por viriones de cepas diferentes. Para 1995 se hizo medicamente
significativo el hallazgo de que una fracción significativa de la diversidad
global del VIH-1 clúster M emerge por la recombinación de clados conocidos,
incluso de formas muy complejas. Los recombinantes tienen mayor tendencia a
aparecer en las regiones donde existen varios clados coexistentes en
proporciones significativas como África, América del Sur y el Sudeste de Asia.
El
clúster N fue bautizado debido a que no encajaba ni con el clúster M o el
clúster O. Este grupo fue identificado en 1998 y solo ha sido aislado en
Camerún. A la fecha, menos de 15 individuos han sido identificados con este
raro grupo del VIH gracias a las técnicas disponibles de inmunoensayos. Cabe
anotar que el clúster N presenta variación en su gp41 a un nivel suficiente
como para evadir la detección con versiones antiguas de los inmunoensayos.
En 2009
una nueva cepa del VIH fue secuenciada, encontrándose que formaba un clado con
virus recientemente descubiertos aislados en gorilas (VISgor), es decir, su
ancestro común estaba más cercanamente relacionado con el VIS de los gorilas
que con el VIS de los chimpancés. El virus ha sido aislado de una mujer
francesa residente en Camerún que fue diagnosticada con VIH-1 en 2004.
Pendiente
de identificación de más casos humanos.
El
Clúster O –outliner = externo –no se observaa de forma usual fuera del África
del centro-occidente. Es más común en Camerún, en donde un muestreo realizado
en 1997 encontró que cerca del 2% de las muestras obtenidas pertenecían al
grupo O. El grupo O es problemático ya que presenta variaciones en gp41 y por
lo tanto no podía ser detectado por las primeras versiones comerciales de los
inmunoensayos. Nuevos kits de detección han sido desarrollados para poder
incluir al clúster O dentro de los positivos.
Al
inicio de la infección, el grupo O representaba casi el 20% de las infecciones,
lo cual sumado al problema de los primeros kits para el diagnóstico conllevaba
a una tasa muy alta de malos diagnósticos paraa el VIH-1 clúster O.
Actualmente, los kits han mejorado, y la prevalencia de este clúster ha
disminuido a cerca del 1%.
Aunque
dos de los clúster del VIH-1 pueden rastrearse a VIS de gorilas, igual, los VIS
de los gorilas pueden rastrearse al VIS del chimpancé como grupo más cercano al
ancestro común del VIS de los primates antropomorfos. ¿Por qué el chimpancé?,
para responder a esta pregunta hay que dejar claro una cosa, los chimpancés no
son estrictamente vegetarianos, ellos también pueden organizar partidas de caza
para atrapar a otros primates. Primates que poseen sus propios VIS. Al igual
que con los humanos, comer carne cruda de primate es un vector para el contagio
de virus de tipo lentivirus.
Análisis
genéticos han arrojado que el VIS de los chimpancés, que es el más antiguo de
los primates antropomorfos emergió por recombinación del VISgsn y del VISrcm,
que son virus de especies de primates típicamente cazadas por los chimpancés,
en este caso los cecopitecos de nariz blanca (Cercopithecus nictitans) y los mangabeyes de cabeza rora (Cercocebus torquatus) respectivamente (Vessière,
Delaugerre, Plantier, & Simon, 2010). El modelo encaja en el sentido
de que los gorilas y los chimpancés compiten y combaten por el territorio, y
los conflictos pueden dejar heridas abiertas y contactos de fluido al morder,
lo cual explica el paso del VIS progenitor a los gorilas.
El VIH-2 ha sido reportado en otras partes del mundo, la primera vez que se reportó en USA fue en 1987, aunque los muestreos arrojan que se encuentra relativamente aislado en África. Muchos –pero no todos –los kits de diagnóstico para el VIH-1 pueden detectar al VIH-2. Hasta la fecha se han detectado 8 clústeres del VIH-2 que están nombrados por letras mayúsculas de la A hasta la H. De estos grupos solo los clústeres A y B son epidémicos. El Clúster A ha sido aislado principalmente en África occidental, pero también en Angola, Mozambique, Brasil, India y de forma muy limitada en Europa u USA. El clúster B se encuentra principalmente confinado a África occidental.
Figura 46. Potencial evolutivo. En el esquema
anterior podemos ver un ejemplo del proceso darwiniano. Las variantes
resistentes (R-1, R-2, R-3) se hacen prevalentes en la población cuando se
administra una determinada droga, cuando se retira, la forma silvestre o normal
se hace más prevalente, pero los genes de resistencia permanecen en la
población.
El
HIV-2 se encuentra cercanamente relacionado con el VIS de los mangabeyes grises
(Cercocebus atys) y el
código que este virus recibe es VISsmm –SIVsmm por sus siglas en inglés –los
cuales habitan los bosques del África occidental (Lemey
et al., 2003; Santiago et al., 2005). Los demás clúster del VIH-2
han sido aislados en solo una persona respectivamente. Lo anterior implica que
han sido transmitidos de forma independiente desde los mangabeyes grices, lo
cual indica que el VIH-2 ha evolucionado más de 5 veces de forma independiente
desde un mismo linaje –evolución paralela y convergente.
La
resistencia a los antirretrovirales es un caso bastante conocido en el
tratamiento de las infecciones contra el VIH y que cae en una categoría más
general, la resistencia a los tratamientos contra enfermedades infecciosas. Los
seres humanos esperamos que nuestras balas mágicas, una vez que han sido descubiertas,
dieran para siempre en base a los años y millones de dólares invertidos en su
investigación y desarrollo, pero los agentes infecciosos nos demuestran que los
procesos ciegos y aleatorios pueden derrotar aun las moléculas más avanzadas.
En estos artículos discutiremos brevemente algunas de las consecuencias de la
arrogancia humana sobre la genética del VIH.
Se dice
que la sífilis hubiera se hubiera convertido en una pandemia del grado del VIH
o peor en la Europa posterior a la II guerra mundial si no hubiera sido por la
intervención de los antibióticos. Estas drogas milagrosas dieron a la sociedad
occidental un sentido de seguridad y confianza enormes, pero en la actualidad
la resistencia a los antibióticos se ha convertido en un verdadero desastre.
Del mismo ocurre con la infección con VIH, con un problema adicional, donde los
antibióticos tenían éxito de erradicar la enfermedad, los antirretrovirales
simplemente restauran la etapa de latencia o la etapa subclínica. A pesar de lo
anterior no son raros los documentales y los médicos que sugieren alterar el
epíteto de enfermedad mortal al de enfermedad crónica (Soler,
2012). Casi todas las drogas
empleadas para combatir el VIH en la actualidad ya poseen algún tipo de
inefectividad contra algunas cepas circulantes del VIH (Gupta
et al., 2012; Johnson et al., 2013).
El HIV
ha desarrollado métodos de resistencia para evadir y/o tolerar los efectos de
los tratamientos al punto que no existe molécula individual a la cual no existe
un mecanismo de resistencia. El problema ocurre cuando la cepa individual ha
desarrollado resistencia contra una mezcla amplia de medicamentos, en tal caso
la etapa de latencia o subclínica mantenida por los medicamentos regresa rápidamente
al SIDA avanzado.
Estudios
han demostrado que cerca del 76.3% de los individuos VIH positivo en USA que
reciben tratamiento con antirretrovirales poseen alguna forma de resistencia a
los antirretrovirales y otros fármacos empleados en el tratamiento de la etapa
de SIDA. De todos los rasgos del VIH el factor que más facilita la evolución de
mecanismos de resistencia es su alta tasa de mutaciones (Richman
et al., 2004).
La
transcriptasa reversa carece del segundo dominio que le permite normalmente a
las enzimas replicadoras corregir los errores, esto se debe a que la
transcriptasa lo que posee es un domino ARNasa que degrada el templado de ARN a
medida que sintetiza el ADN bicatenario proviral. Como resultado, de todos los
sistemas con la propiedad de evolución, el VIH es sin duda el que posee la tasa
de mutaciones más alta conocida. Esto crea una situación ideal para que la
Selección Natural entendida como toda interacción entre el virus y su ambiente
permita la aparición de adaptaciones.
Las mutaciones se acumulan de generación en generación, y se recombinan con virus de otros linajes, creando una enorme variabilidad al interior de las poblaciones del VIH, y una probabilidad muy alta de que algunas de estas variantes puedan evadir o tolerar mecanismos moleculares que atacan a otras versiones del mismo virus al interior de la población. Lo anterior crea ciclos en los tratamientos, el paciente ingresa en etapa de SIDA, se lo trata, luego hay una mejoría inmediata pero paulatinamente regresa a la etapa de SIDA, momento en el cual hay que iniciar con otro tratamiento más potente y posiblemente con efectos secundarios más fuertes.
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