Capítulo 24: Bases moleculares de la hepatitis B

El término hepatitis significa “inflamación del hígado”, y las causas más comunes de esta inflamación son las infecciones por uno o más de los virus conocidos como virus de la hepatitis A, B, C, D y E (VHA, VHB, VHC, VHD, VHE, respectivamente). Todos estos virus pueden causar una enfermedad aguda con síntomas que duran varias semanas, como ictericia (color amarillo en la piel y los ojos), orina oscura, fatiga extrema, náuseas, vómitos y dolor abdominal. De los virus mencionados anteriormente, el VHB y el VHC pueden ser asintomáticos, sin daño hepático aparente, en personas portadoras, o bien causar manifestaciones clínicas como la aparición de una hepatitis crónica con evolución a cirrosis hepática, que puede culminar con un carcinoma hepatocelular.

En relación con el VHB, los avances de la biología molecular han contribuido de forma considerable a la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de la hepatitis B. En la actualidad, se conoce con precisión la organización genómica y los mecanismos de transcripción y replicación del virus. Para ello, se cuenta con métodos diagnósticos que permiten identificar de forma directa la presencia del genoma de este virus en muestras biológicas. Además, se dispone de una vacuna recombinante muy efectiva (ofrece 90% de protección) y con efectos colaterales mínimos. La producción de antígenos recombinantes también ha permitido mejorar el diagnóstico serológico para la detección de los antígenos virales y/o de los anticuerpos que se forman en respuesta a la infección. A pesar de los esfuerzos realizados por los diferentes grupos de investigación, aún no se cuenta con un tratamiento ideal. Los medicamentos aprobados para tratar la hepatitis B son el interferón, la lamivudina, el adefovir dipivoxil, el entecavir y el tenofovir. El tratamiento con antivirales ha mostrado una mejoría clínica en algunos pacientes y se ha visto una disminución en la aparición del carcinoma hepatocelular en países con alta endemia de esta afección. Sin embargo, comúnmente se presentan variantes del virus resistentes a los fármacos, lo que pone de manifiesto la necesidad de extender las medidas de prevención y diagnóstico a escala mundial y continuar la búsqueda de nuevas estrategias de tratamiento más efectivas, con el objeto de lograr erradicar la hepatitis B.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que aproximadamente 2 000 millones de personas están infectadas por el VHB, de las cuales 350 millones presentan una infección crónica. Es la décima causa de muerte a escala mundial y al año mueren alrededor de 500000 a 1.2 millones de personas por complicaciones de infección por el VHB. La distribución de esta infección en el mundo es heterogénea, por lo que se divide en tres categorías geográficas, basadas en la prevalencia de portadores crónicos al HBsAg: a) áreas con una prevalencia elevada (> 8%); b) áreas con prevalencia intermedia (2 a 8%), y c) áreas con prevalencia baja (< 2%). Dentro de las regiones con una prevalencia elevada se encuentran algunos países de África, el sureste de Asia y China. Las zonas de prevalencia intermedia incluyen el este y el sureste de Europa, África del norte, Oriente Medio, Japón, India y algunas partes de Sudamérica. Estados Unidos y Europa occidental son zonas de baja endemia. En México, los estudios, aunque no representan a la población en general, sugieren que es un país con baja endemia, con algunas zonas de prevalencia intermedia.

• Perinatal (madre a hijo).

• Inyecciones y transfusiones de productos sanguíneos no seguras.

• Contacto sexual.

• Uso de jeringas y agujas no estériles.

En los países con prevalencia elevada, la mayoría de las infecciones se adquieren por vía perinatal y durante la etapa temprana de la infancia, cuando el sistema inmune es inmaduro. En esas regiones, el cáncer hepatocelular se encuentra dentro de las tres primeras causas de muerte. En los países con endemias moderada y baja, la hepatitis B se adquiere en el adulto joven por actividad sexual y el consumo de drogas por vía intravenosa. Además, la hepatitis B es la principal infección viral que se presenta en los trabajadores de la salud por punción accidental o por trabajar sin las medidas de prevención suficientes, sobre todo en los países donde el uso de la vacuna no está generalizado.

Para entender los conceptos de la historia natural de la hepatitis B, su prevención, diagnóstico y tratamiento, en primer lugar es importante conocer los aspectos fundamentales del VHB, la organización de su genoma y las características más importantes de sus proteínas.

El VHB se clasifica dentro de la familia Hepadnaviridae, del género Orthohepadnavirus, presenta tropismo por el hígado y se caracteriza por ser un virus de ADN circular de doble cadena, el cual se replica a través de un ARN intermediario mediante transcripción inversa. El genoma del VHB puede integrarse en los cromosomas del hospedero. En vivo, el hígado es el principal órgano de replicación del virus; sin embargo, se han encontrado genomas virales intermediarios de la replicación fuera del hígado, como en el epitelio del ducto biliar, el páncreas, las células renales, los linfocitos y los monocitos. La partícula viral madura está compuesta de una nucleocápside rodeada por una bicapa de lípidos en la cual se incorporan las proteínas de la envoltura. Dentro de la nucleocápside se encuentra el genoma viral que contiene toda la información genética organizada.

Genómica y proteómica

El genoma del VHB está constituido por ADN de 3 200 pb, aunque su tamaño varía un poco según el genotipo. Si a esta característica tan peculiar de tener un genoma pequeño se le agrega que durante la replicación utiliza un ARN intermediario (con una transcriptasa inversa que no corrige errores), puede concluirse, entonces, que se trata de un virus con una tasa de mutación intermedia (entre un virus de ADN y uno de ARN). Una característica más del ADN del VHB es que una de sus cadenas es más pequeña que la otra. Se divide en cuatro regiones principales que son fragmentos de lectura abierta (FLA): S, C, P y X (figura 24-1). Estos FLA contienen los genes que codifican para las proteínas de la envoltura viral, las proteínas de la cápside, el antígeno e (HBeAg), la polimerasa y la proteína X, y dado que estos genes se sobreponen, la mayoría de las bases del ADN del genoma del VHB participan en la codificación de dos proteínas virales. En la figura 24-1 y en el cuadro 24-1 se muestra la organización del genoma del VHB, sus tránscritos, las proteínas y las características principales de estas moléculas.

Replicación

Una vez que el virus penetra en el hepatocito, libera la nucleocápside en el citoplasma (figura 24-2). A continuación, el genoma viral se transporta al núcleo mediante mecanismos aún no bien definidos. Después, la cadena positiva del ADN viral no completa se termina de sintetizar por medio de la polimerasa viral, donde forma un ADN circular covalentemente cerrado (ADNccc). La ARN polimerasa II del huésped transcribe la cadena negativa del ADN viral en un ARN pregenómico (ARNpg) de 3.5 kb y tres ARN mensajeros (ARNm) que sirven para la traducción de las proteínas virales.

El ARNpg sale del núcleo y, en el citoplasma, tiene dos funciones: por un lado, sirve como mensajero para la síntesis de la polimerasa y de la proteína central, y por otro, es un intermediario en el proceso de la replicación. Si el ADN viral continúa el tiempo suficiente en la célula, se convierte en bicatenario, y en este caso regresa al núcleo para otra ronda replicativa (figura 24-2). Sin embargo, cuando se forma un ADN de doble cadena parcial, la nucleocápside madura e interactúa con las proteínas de la envoltura en el retículo endoplásmico, para formar la partícula viral completa de 42 nm, que es secretada mediante exocitosis.

La probabilidad de desarrollar infección aguda con la sintomatología característica (ictericia, dolor abdominal, orina oscura, fiebre) y la eliminación posterior del VHB está relacionada con la edad; en niños menores de cuatro años se presenta en sólo 10% de los casos, aproximadamente, mientras que en los adultos jóvenes, la proporción es mayor (aproximadamente, 90%). En cambio, la probabilidad de evolucionar a una hepatitis crónica por el VHB es elevada en los individuos infectados por vía perinatal (90%) o durante la infancia (20 a 30%), comparada con la que se adquiere cuando se infecta un adulto inmunocompetente (< 10%). Se han descrito tres fases de la hepatitis crónica según lo observado durante el seguimiento de los individuos infectados a edad temprana. Estas fases son: a) inmunotolerancia, con biopsia hepática normal o con cambios mínimos de inflamación sin fibrosis; b) fase inmunoactiva, que se subdivide en b1) HBeAg positivo y b2) HBeAg negativo, con inflamación hepática con o sin presencia de fibrosis determinada mediante biopsia hepática, y c) fase de hepatitis B inactiva, en la que la inflamación hepática con o sin fibrosis puede mejorar con el tiempo y, en algunas, ocasiones puede no detectarse el HBsAg. En el cuadro 24-2 se describen las principales características de estas fases.

La mayoría de los portadores del VHB experimentan la seroconversión del HBeAg; esto quiere decir que la proteína HBe del VHB no se detecta en sangre y aparecen los anticuerpos dirigidos contra esta proteína. Esta seroconversión generalmente se asocia a un buen pronóstico en la evolución de la hepatitis B.

El resultado a largo plazo de la hepatitis crónica B es heterogéneo. La incidencia anual de cirrosis clínicamente diagnosticada se estima de 2 a 3%, los factores de riesgo para desarrollar cirrosis incluyen edad avanzada, presencia de HBeAg y niveles elevados de alanina aminotransferasa (ALT). La incidencia anual de carcinoma hepatocelular (CHC) se estima que es menor a 1% en los pacientes sin cirrosis y de 2 a 3% en los pacientes con esta enfermedad. El CHC se presenta más en hombres comparado con mujeres 3:1 a 4:1, y otros factores de riesgo para el desarrollo de CHC incluyen presencia de cirrosis, edad avanzada, historia familiar de CHC y coinfección con hepatitis C.

La eliminación espontánea anual del HBsAg se presenta en 0.5 a 0.8% de los pacientes con hepatitis B crónica. Se considera que las personas que eliminan este antígeno están en la fase de “recuperación” de la hepatitis; sin embargo, se dispone de evidencias de que, aun cinco años después, en más de 20% puede detectarse el ADN-VHB en muestra sanguínea, y más aún, en los individuos que se considera que han eliminado el ADN-VHB, se sigue detectando el ADNccc del VHB en el hígado. Los pacientes que eliminaron el HBsAg sin desarrollar cirrosis también presentan riesgo de desarrollar CHC. Esto puede ocurrir porque el genoma del VHB permanece en muy bajas concentraciones en sangre e hígado y porque tiene la capacidad de integrarse en el genoma del hepatocito, lo que puede conducir a alteraciones celulares. Por ello, las personas que fueron HBsAg positivas y que se encuentran en fase de “recuperación” deben continuar realizándose evaluaciones clínicas de por vida para detectar un CHC.

Carga viral

Se dispone de evidencias que muestran que la incidencia de cirrosis se incrementa en los pacientes con una carga viral elevada.

Genotipo del virus de la hepatitis B

A la fecha se han definido 10 genotipos que se designan con las letras del alfabeto, de la A a la J, y múltiples subtipos. La clasificación se basa en una diferencia de 8% en la secuencia de nucleótidos del genoma completo. Los distintos genotipos presentan una distribución geográfica diferente: el genotipo A predomina en el norte de Europa, América e India; los genotipos B y C, en Asia y el Pacífico; el genotipo D se detecta principalmente en el Mediterráneo, gran parte de Rusia e India; el genotipo E se localiza en África; el genotipo F, en América Central y del Sur, y el genotipo H es el que predomina en México. El genotipo G se ha identificado en Francia, Alemania, Estados Unidos y México. La determinación del genotipo se consideró útil para precisar el pronóstico de la respuesta al tratamiento. Estudios en que se comparan el genotipo A con el D y el B con el C muestran que los pacientes infectados con los genotipos A y B responden mejor a la terapia con interferón alfa. También existen estudios que sugieren que los pacientes infectados con el genotipo A eliminan con mayor facilidad el HBsAg sin necesidad de terapia. Así, en un paciente con genotipo A en quien se observa que los niveles del ADN viral están disminuyendo, se recomienda esperar para valorar si se produce la eliminación viral sin necesidad de tratamiento. En cambio, si el paciente no logra eliminar la infección viral por medio de su sistema inmune, se valorará si pueden recibir tratamiento, ya que de no ser así se le pronosticaría una enfermedad hepática grave.

La determinación del genotipo podría utilizarse en el futuro para identificar pacientes con alto riesgo de progresión de la enfermedad. Se dispone de estudios que indican que existe una correlación entre el genotipo y la gravedad de la enfermedad hepática. Las infecciones con el genotipo C, F1 y B2-5 se han asociado con un alto riesgo de desarrollar carcinoma hepatocelular; en cambio, las infecciones con los genotipos B1, B6 y A2 parecen estar asociadas con un riesgo menor de presentar complicaciones hepáticas. Sin embargo, es necesario incrementar el número de estudios, ya que esta comparación no se ha estudiado en la mayoría de los genotipos del VHB.

En México, en donde predomina el genotipo H, no se cuenta con estudios clínicos que permitan conocer si existe una asociación entre el genotipo del VHB y el nivel de gravedad de daño hepático, la respuesta al tratamiento y la vulnerabilidad del virus a desarrollar mutaciones de resistencia a los análogos de nucleósidos y/o nucleótidos utilizados en el tratamiento de la hepatitis B.

Como se apuntó más arriba, el VHB se replica a través de un ARN intermediario (para lo cual se requiere de una transcriptasa inversa que carece de la capacidad de corrección de errores), por lo que presenta una tasa de mutación 10 veces más alta que otros virus de ADN. Esta elevada tasa de mutación conduce al surgimiento de variantes virales con implicaciones clínicas.

Mutaciones presentes en la región precentral y central

Como se mencionó anteriormente, esta región codifica para la proteína central y para el HBeAg. Estas dos proteínas contienen determinantes antigénicos potentes que evocan una respuesta inmune durante el mecanismo de eliminación viral. Existen dos grupos de mutaciones que afectan la síntesis del HBeAg: 1) las que se encuentran en la región precentral,y 2) las localizadas en el promotor basal central. Una explicación de la presencia de estas mutaciones es que la presión que ejerce el sistema inmune para erradicar el virus conduce al desarrollo de estas “mutaciones de escape”, lo que permite la sobrevivencia de las variantes del virus que no producen HBeAg (mutante precentral) o lo producen a niveles muy bajos, pero que aun con esas mutaciones el virus no pierde la capacidad de replicarse, y algunas veces lo hace con mayor eficiencia (mutaciones en el promotor basal central). Estas mutaciones se presentan en todos los genotipos, pero son más comunes en los genotipos asociados al desarrollo de cirrosis descompensada o con CHC, tales como el genotipo C.

Mutaciones en la región PreS/S

En zonas endémicas a la hepatitis B se ha encontrado la presencia de mutaciones de escape a la vacuna que alteran el HBsAg. En general, una sustitución de un aminoácido glicina por una asparagina en la posición 145 del HBsAg es suficiente para que los anticuerpos que se generan en respuesta a un virus silvestre o a la vacuna, no detecten este antígeno. Por tanto, la presencia de estas mutaciones puede dar como resultado una prueba serológica negativa para la detección del HBsAg (hepatitis B oculta) y una mala respuesta a la vacuna. El aminoácido 145 del HBsAg se encuentra dentro del determinante “a”, nombre que se le dio a los aminoácidos localizados de la posición 99 a la 170 del HBsAg. Este determinante representa el principal blanco inmune de los anticuerpos dirigidos contra este antígeno, ya sea por una infección activa o en respuesta a la vacuna.

En pacientes con hepatitis B oculta también se han encontrado mutaciones en las regiones Pre-S1 y Pre-S2, con presencia de deleciones o mutaciones sin sentido en el codón de inicio de pre-S2 (que afecta a la síntesis de la proteína mediana de envoltura).

La evaluación de un paciente con diagnóstico de hepatitis B debe dirigirse al monitoreo de la actividad de la enfermedad y al conocimiento de su evolución según lo que se conoce de la historia natural de la hepatitis B, con el objeto de evaluar de forma adecuada el tratamiento y/o manejo del paciente. Además de la historia médica y la evaluación clínica, se requiere el diagnóstico serológico, bioquímico y molecular como prueba virológica, para confirmar el diagnóstico; también se requieren estudios de imagen para continuar con el monitoreo del paciente. La biopsia hepática, aunque no es necesaria en todos los casos, puede ser muy útil para aportar un pronóstico de la enfermedad y para ofrecer un seguimiento adecuado en los pacientes seleccionados para tratamiento. La frecuencia del monitoreo clínico en el paciente debe determinarse según la actividad y el estadio de la enfermedad. La búsqueda dirigida al desarrollo del carcinoma hepatocelular debe basarse en la edad, el sexo, la raza, la historia familiar, la duración, la actividad y el estadio de la enfermedad. En la cuadro 24-3 se especifican los estudios de imagen y de laboratorio recomendados por el consenso de los National Institutes of Health, en la primera visita de un paciente con diagnóstico de hepatitis B.

El diagnostico de la hepatitis B se lleva a cabo mediante la detección del HBsAg, principal marcador serológico de escrutinio en la hepatitis B. La presencia de este marcador puede detectarse tanto en la etapa aguda de la infección como en la etapa crónica. El marcador serológico específico de una hepatitis B aguda es el anticuerpo de tipo M, dirigido contra la proteína central del VHB (IgM-anti-HBc). La presencia del HBeAg en suero indica que hay una elevada replicación viral en el hígado. La “seroconversion del HBeAg” se asocia a una mejoría clínica de la hepatitis (reducción del ADN viral, niveles normales de ALT e inflamación leve en hígado). Esta mejoría clínica también se acompaña de la seroconversión del HBsAg (HBsAg negativo/anti-HBs positivos). La presencia de los anti-HBs, en ausencia del resto de marcadores serológicos del VHB, indica que la persona ha sido vacunada contra el virus o que fue infectada pero con altas probabilidades de haber eliminado al virus. En el cuadro 24-2 se muestra la relación del diagnóstico serológico y molecular (carga viral) con la hepatitis aguda, infección resuelta, inmunización y las tres fases de la historia natural de la hepatitis crónica mencionadas anteriormente.

Se dispone de cuatro tipos de ensayos moleculares para el diagnóstico y manejo de la hepatitis B: 1) detección de la carga viral, mediante pruebas cuantitativas; 2) determinación de los genotipos; 3) pruebas de resistencia antiviral, para detectar mutaciones, y 4) pruebas de detección de mutaciones en la región del promotor central y la región precentral. Las pruebas que determinan la carga viral del VHB en sangre periférica (suero o plasma) son las utilizadas con más frecuencia. Las otras pruebas son muy especializadas, por lo que su uso es más limitado.

Detección de la carga viral

Es fundamental en la evaluación inicial de la hepatitis B crónica y durante su manejo, en particular para tomar la decisión de iniciar el tratamiento y su monitoreo. Los ensayos de carga viral altamente sensibles son importantes en el diagnóstico de pacientes con carga viral baja, tales como los que tienen hepatitis crónica y son negativos al HBeAg, así también como aquellos con hepatitis B oculta. Uno de los aspectos fundamentales es la sensibilidad analítica de la prueba molecular (cantidad mínima de ADN que es capaz de detectar) y el rango dinámico (lo mínimo y máximo que se detecta). Si esto se desconoce y no se analiza el tipo de prueba que se lleva a cabo, entonces, dependiendo de la carga viral, pueden perderse resultados valiosos en pacientes que se encuentran en los extremos de la carga viral. En el cuadro 24-4 se muestran las pruebas que existen comercialmente y sus principales características.

Determinación de los genotipos

Las pruebas moleculares para la determinación del genotipo son útiles, ya que el genotipo podría influir en el resultado de la hepatitis B crónica y el éxito del tratamiento antiviral.

Pruebas de resistencia antiviral

Se dispone de pruebas comerciales que, detectan la resistencia a los antivirales mediante PCR e hibridación de ácidos nucleicos. Sin embargo, en la mayoría de casos estas pruebas no son de rutina y sólo se realizan en protocolos de investigación. Para el seguimiento del tratamiento de la hepatitis B de rutina se mide la carga viral, ya que un aumento de 10 veces en dicha carga puede indicar la presencia de una mutación que confiere resistencia al antiviral en uso. La detección de mutaciones de resistencia antiviral es muy valiosa en la decisión del fármaco que se va a utilizar como tratamiento, ya que hay mutaciones del VHB que presentan reactividad cruzada con diferentes antivirales; esto es, la misma mutación afecta a la eficacia de diferentes fármacos. Así, por ejemplo, la mutación rtL180M presente en el dominio de transcriptasa inversa de la polimerasa viral, que en la posición 180 cambia una Leu por una Met, crea una resistencia del virus al tratamiento con lamivudina y telvivudina, y disminuye el efecto del entecavir.

Pruebas de detección de mutaciones en el promotor central y la región precentral

Estas pruebas se llevan a cabo en pacientes con hepatitis crónica negativos al HBeAg y se aplican sólo en proyectos de investigación. En un futuro próximo estas pruebas podrán ser muy útiles en el tratamiento, el pronóstico y la evolución clínica de la hepatitis B.

A pesar de los avances desarrollados en el conocimiento de la hepatitis B, que han llevado a una disminución de casos de CHC, así como a un incremento en el promedio y la calidad de vida de los pacientes infectados, todavía se requiere mayor número de estudios, en diferentes razas, dirigidos a entender más a fondo la asociación de los aspectos genéticos del virus y del hospedero, enfocados al conocimiento de la fisiopatología de la hepatitis B y al desarrollo de nuevos fármacos más adecuados para erradicar esta infección.