CAPÍTULO 15: Virus de las diarreas

La gastroenteritis (inflamación del estómago, el intestino delgado y el intestino grueso) viral se origina por rotavirus, calicivirus, astrovirus y adenovirus (algunos serotipos), y da por resultado vómitos o diarrea. La enfermedad diarreica aguda generalmente es de evolución rápida (en el transcurso de varias horas), y dura menos de tres semanas. Además de las bacterias y protozoos que causan alrededor de 20 a 25% de estos casos, los virus antes mencionados, que se describen a continuación, son una causa importante de la mayor parte de los casos.

Hasta el decenio de 1970-1979, la prueba de la influencia viral en las diarreas agudas se basaba en general en la exclusión de los patógenos bacterianos o protozoarios conocidos y su sustentación era por medio de filtrados libres de células provenientes de heces diarreicas que se daban por vía oral a voluntarios en un intento por reproducir la enfermedad. Como podría esperarse, los resultados de tales experimentos eran variables y los métodos eran imprácticos como método diagnóstico rutinario de laboratorio. Un aspecto de tales infecciones que resultó ser de gran ayuda era la frecuente asociación con abundante excreción de partículas virales durante la fase aguda de la enfermedad. Las cantidades de viriones mayores a 10⁸ por gramo de heces diarreicas son relativamente comunes, lo cual permite la fácil visualización por medio de microscopio electrónico (figura 15-1). Con frecuencia se han empleado la microscopia electrónica directa y la inmunomicroscopia electrónica para detectar e identificar los presuntos virus causales; este último método también se puede emplear para la detección de las respuestas de anticuerpos humorales contra la infección. Actualmente, las reacciones en cadena de la polimerasa (PCR) y los inmunoensayos enzimáticos (EIA) se han utilizado con una frecuencia cada vez mayor para el diagnóstico.

La detección de un virus específico en las heces de los pacientes sintomáticos no es suficiente para establecer el papel del virus como causa de la enfermedad. Otros criterios a satisfacer incluyen los siguientes:

1. Establecer que el virus se detecta en los pacientes enfermos con una frecuencia significativamente mayor que en controles asintomáticos, equiparados de manera apropiada, y que la excreción del virus se correlaciona en forma temporal con los síntomas.

2. Demostrar respuestas de anticuerpos humorales o secretorios, o ambos, en pacientes que excretan el virus.

3. Reproducir la enfermedad por inoculación experimental de hospedadores humanos o animales no inmunizados (en general el criterio más difícil de cumplir).

4. Excluir otras causas conocidas de diarrea, como bacterias, toxinas bacterianas y protozoarios.

Al utilizar estos criterios se han establecido claramente cuatro grupos de virus como causas importantes de enfermedad gastrointestinal: rotavirus, calicivirus, astrovirus y algunos serotipos de adenovirus (adenovirus “entéricos”). También se ha encontrado la participación de otros virus, pero no se han satisfecho con éstos muchos de los criterios anteriores; en consecuencia, en la actualidad se consideran como “candidatos” a ser causales de enfermedad gastrointestinal.

Los virus establecidos en la actualidad se listan en el cuadro 15-1 y todos tienen diversas características en común, incluyendo tendencia a periodos breves de incubación, contagio fecal-oral por vías directas o indirectas, y producción de vómito, que en general antecede o acompaña a la diarrea. La última característica ha influido en los médicos para que utilicen el término gastroenteritis viral aguda para describir el síndrome asociado con estos agentes.

Los rotavirus intestinales humanos se descubrieron por primera vez en 1973 por medio de examen con microscopio electrónico de muestras de biopsia duodenal de lactantes con diarrea (figura 15-2). Desde entonces, se les ha encontrado en todo el mundo y se cree que explican de 40 a 60% de los casos de gastroenteritis aguda que ocurre durante los meses más fríos en lactantes y niños menores de dos años. Anualmente, más de 500 000 muertes de menores de cinco años en todo el mundo se atribuyen a infecciones por rotavirus, mientras que esas muertes en Estados Unidos son más bien poco frecuentes; empero, la tasa de morbilidad anual ha sido considerable durante los últimos años (figura 15-3). Antes de la introducción de vacunas contra rotavirus en 2006, la mayoría de los niños en Estados Unidos quedaba infectada antes de los cinco años de edad. El uso sistemático de la vacuna contra rotavirus en lactantes ha reducido de manera significativa la infección por rotavirus en Estados Unidos. Estos virus se han detectado en contenido intestinal y en tejidos del tracto gastrointestinal superior.

VIROLOGÍA

Los rotavirus pertenecen a la familia Reoviridae. El genoma de los rotavirus es singular en el sentido de que tienen 11 segmentos de RNA de doble cadena. Los 11 segmentos del genoma codifican para seis proteínas estructurales (VP1 a VP4, y VP6 y VP7) y seis proteínas no estructurales (NSP1 a NSP6) (figura 15-4A). Hay tres tipos de partículas de virus, entre ellas de tres capas (previamente llamadas de doble cáscara o cubierta), de doble capa (previamente llamadas de cáscara o cubierta única) y de una sola capa (cápsides vacías, que por lo general carecen de genomas) (figuras 15-1A, 15-2). La partícula de virus completa de rotavirus es un virus en forma de rueda, y el nombre se deriva del latín rota (“rueda”) debido a la cápside externa, que semeja una rueda fija mediante rayos cortos a la cápside interna y el centro (figuras 15-1, 15-2 y 15-4A). Once segmentos de genoma RNA de doble cadena están empacados en una cápside icosaédrica, lo que conforma las partículas esféricas de 65 a 75 nm de diámetro (también se han descrito formas más pequeñas) (figura 15-4B-D). La partícula de virus tiene una RNA polimerasa dependiente de RNA asociada con virión, y una cápside externa de doble cáscara o cubierta; dos segmentos codifican para proteínas de la cápside externa (VP4 y VP7), que son blancos para anticuerpos neutralizantes. Las principales proteínas de la cápside externa son VP4 y VP7. VP4 desempeña varias funciones, entre ellas proteína de fijación viral, mientras que VP7 es un antígeno específico para tipo, y facilita la fijación y la entrada virales.

Los rotavirus se clasifican en siete grupos, A a G, con base en la proteína de la cápside interna, VP6. Las infecciones de seres humanos se originan predominantemente por el grupo A, y menos a menudo por el grupo B o C. Con base en antígenos específicos para tipo VP4 y VP7 sobre la cápside externa, se han designado serotipos G (VP7 es una glucoproteína) y P (VP4 es sensible a proteasa). Cinco serotipos (G1, G2, G3, G4 y G9) tienen gran importancia epidemiológica porque representan más de 90% de los serotipos detectados en todo el mundo. La cápside exterior se fragmenta en forma proteolítica dentro del tracto gastrointestinal para generar una partícula subviral infecciosa intermedia (ISVP), que activa el virus para la infección. Los rotavirus se pueden replicar en el laboratorio dentro del citoplasma de células cultivadas infectadas, pero es difícil su propagación debido a que en general el ciclo de replicación es incompleto y a menudo no se producen viriones infecciosos maduros. Sin embargo, en algunos casos se ha logrado la propagación exitosa in vitro de las cepas humanas.

La replicación de los rotavirus se describe en la figura 15-5. Los rotavirus se transmiten por la vía fecal-oral, y la partícula de virus es parcialmente digerida en el tracto gastrointestinal, y activada por división por proteasa que da por resultado la pérdida de VP7 y división de VP4 para generar ISVP. El VP4 se une a glucoproteínas que contienen ácido siálico sobre células epiteliales, y el ISVP penetra en las células blanco. La generación de la ISVP es necesaria para la infección por rotavirus porque la partícula viral con doble capa, después de ingresar a las células a través de endocitosis mediada por el receptor, es incapaz de establecer la infección debido a que se degrada. Luego del ingreso de la ISVP, el núcleo viral que contiene los genomas RNA de doble cadena y la RNA polimerasa dependiente de RNA se libera parcialmente dentro del citoplasma. Los rotavirus emplean una estrategia de RNA negativo para la transcripción y replicación. La RNA polimerasa dependiente de RNA dirige la síntesis de los mRNA inicial y final, seguida de replicación del genoma mediante el uso de la hebra negativa del RNA del genoma doble hebra. Las proteínas iniciales que se producen se requieren para la replicación del virus, en tanto que las proteínas finales son principalmente estructurales. El rotavirus se ensambla por asociación de su núcleo con una proteína no estructural (NS28, producto de NSP4) y al adquirir VP7 y una membrana al momento de la gemación dentro del retículo endoplásmico (ER); por último, el virus abandona su membrana en el ER y se libera al ocurrir la lisis celular.

Los rotavirus de origen animal también son muy frecuentes y producen enfermedades gastrointestinales agudas en una diversidad de especies. Los animales muy jóvenes, como becerros, ratones lactantes, lechones y aves de corral, son particularmente susceptibles. A menudo, los rotavirus animales se replican en cultivos celulares y la infección entre especies se ha logrado de manera experimental; sin embargo, no existe evidencia de que ocurra este tipo de contagio entre especies dentro de la naturaleza (p. ej., no se sabe de rotavirus animales que afecten a los humanos y viceversa).

Una característica única de los rotavirus es la facilidad con la que los 11 segmentos de RNA pueden pasar por un reordenamiento. Esto ha permitido el desarrollo de vacunas con virus vivos que combinan los genes de rotavirus animales de fácil cultivo con genes de rotavirus humanos que codifican proteínas de cápside específicas del serotipo.

INFECCIÓN POR ROTAVIRUS HUMANOS

EPIDEMIOLOGÍA

Los brotes de infección por rotavirus son comunes, en particular durante los meses más fríos, entre lactantes y niños de uno a 24 meses de edad. También puede afectar a niños mayores y adultos, pero las tasas de ataque son en general mucho menores y la enfermedad es más leve. De igual manera, se han reconocido brotes entre personas ancianas y pacientes institucionalizados.

Aunque los recién nacidos se infectan con facilidad con este virus, a menudo dichas infecciones producen pocos o ningún síntoma clínico. Este dato se ilustra en las tasas de infección de 32 a 49% informadas en algunas guarderías para neonatales, pero ha habido tasas de sólo 8 a 28% de enfermedad leve en lactantes. Es poco claro si esta resistencia transitoria a la enfermedad es resultado de factores de maduración del hospedador o de inmunidad proporcionada de manera transplacentaria. Los estudios seroepidemiológicos han sido útiles para demostrar la generalización de los virus y pueden ayudar a explicar las tasas de ataque específicas de la edad. Para los cinco años de edad, casi todos los individuos tienen anticuerpos humorales, lo cual sugiere una elevada tasa de infección viral en los primeros años de vida.

PATOGÉNESIS

Los rotavirus parecen localizarse principalmente en el duodeno y yeyuno proximal; causan destrucción de las células epiteliales vellosas con despunte (acortamiento) de las vellosidades e infiltrados variables, casi siempre leves, de células inflamatorias mononucleares y de unas cuantas células polimorfonucleares dentro de las vellosidades. No afectan la mucosa gástrica y del colon; sin embargo, por razones que se desconocen, se presenta una demora notable en el tiempo del vaciado gástrico. Los principales efectos fisiopatológicos son una disminución en la superficie de absorción en el intestino delgado y reducción en la producción de enzimas del borde en cepillo, como las disacaridasas. El resultado neto es un estado transitorio de malabsorción, con manejo defectuoso de grasas y azúcares. Quizá se requieran hasta tres a ocho semanas para restaurar la integridad histológica y funcional normal de la mucosa dañada. Aunque todavía se desconoce el producto específico del gen asociado con la virulencia, ciertas evidencias sugieren que una proteína no estructural, la NSP4, quizá se comporte como enterotoxina, de manera similar a la enterotoxina termolábil de Escherichia coli y la toxina del cólera. Esto podría explicar también el exceso de líquido y secreción de electrolitos en la fase aguda de la enfermedad. En general, la excreción viral dura de dos a 12 días, pero puede prolongarse en gran medida en pacientes desnutridos o inmunodeficientes con síntomas persistentes.

INMUNIDAD

Los pacientes con infección por rotavirus responden con la producción de anticuerpos humorales tipoespecíficos que parecen durar por años y quizá toda la vida. Además, los anticuerpos secretorios tipoespecíficos de IgA se producen en las vías intestinales y su presencia parece correlacionarse mejor con la inmunidad a la reinfección. El amamantamiento también parece tener una función protectora contra la enfermedad por rotavirus en lactantes pequeños. Los anticuerpos secretorios de IgA contra los rotavirus aparecen en el calostro y continúan secretándose en la leche materna durante varios meses después del parto. También se ha mostrado que la glucoproteína mucina de la leche materna humana se enlaza con los rotavirus, inhibiendo su replicación in vitro e in vivo.

ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

Después de un periodo de incubación de uno a tres días, en general ocurre el inicio abrupto de vómito, seguido a las cuantas horas por heces oscuras que son frecuentes, copiosas y líquidas. En casos graves, es posible que las heces se vuelvan claras; los japoneses conocen a esta enfermedad como hakuri, la “diarrea blanca”. Se presenta fiebre, que suele ser baja. Los vómitos pueden persistir durante uno a tres días y la diarrea de cuatro a ocho días. Las principales complicaciones son producto de la deshidratación grave, asociada en ocasiones con hipernatremia.

DIAGNÓSTICO

El diagnóstico de la infección aguda por rotavirus se realiza en general por medio de la detección de las partículas virales, el antígeno RNA del virión en las heces durante la fase aguda de la enfermedad. Esto se puede lograr por examen directo de muestras en el microscopio electrónico o, de manera más conveniente, por medio de detección inmunológica del antígeno con métodos IEE o del RNA del virión por RT-PCR.

TRATAMIENTO Y PREVENCIÓN

No existe tratamiento específico para la infección por rotavirus. En casos graves se requiere reemplazo vigoroso de líquidos y electrolitos, lo cual puede salvar la vida del paciente. Los rotavirus son muy infecciosos y pueden diseminarse con rapidez dentro de las familias y en entornos institucionales. El control consiste en medidas rigurosas de higiene, incluyendo lavado cuidadoso de las manos y eliminación adecuada de las excreciones entéricas.

La vacuna contra rotavirus o antirrotavírica basada en rhesus atenuada viva o reordenada (previamente desarrollada) se elaboró y se autorizó en Estados Unidos en 1998, pero se retiró del mercado debido a algunos efectos secundarios (intususcepción, invaginación intestinal). En 2006 se autorizó una vacuna reordenada bovina/humana oral, viva (RotaTeq desarrollada por Merck) para uso sistemático en Estados Unidos. Se administra en una serie de tres dosis a los dos, cuatro y seis meses de edad. Una segunda vacuna oral viva, Rotarix (desarrollada por GlaxoSmithKline), también está autorizada para una serie de dos dosis, que se administran a los dos y los cuatro meses. La edad mínima para la administración de la primera dosis es de seis semanas, y la edad máxima es de 14 semanas y seis días. El intervalo mínimo entre dosis es de cuatro semanas y todas las dosis deben completarse hacia los ocho meses de edad. Hasta la fecha, su eficacia después de una serie de tres dosis ha sido excelente, y no han surgido preocupaciones respecto a seguridad. La eficacia de la vacuna para prevenir infección es de 85 a 98%. No obstante, la vacuna contra rotavirus no debe administrarse a lactantes de 15 meses de edad o más debido a la falta de disponibilidad de datos respecto a seguridad.

Aunque los calicivirus fueron los primeros en asociarse de manera clara con los brotes de gastroenteritis, se sabe considerablemente menos sobre su biología que sobre la de los rotavirus. Los calicivirus pertenecen a la familia Caliciviridae. Dos géneros, Norovirus y Sapovirus, infectan a seres humanos. Se asociaron por primera vez con un brote ocurrido en Norwalk, Ohio, en 1968 y su papel se confirmó por medio de la producción de la enfermedad en voluntarios a quienes se administraron filtrados fecales. Por tal motivo, en un principio se le denominó agente Norwalk, y virus similares han recibido nombres como agente Hawai, agente del Condado Montgomery, agente Dichling y así sucesivamente.

VIROLOGÍA

Los calicivirus son pequeñas partículas desnudas, con cápside icosaédrica, que contienen RNA positivo y que miden 27 a 38 nm de diámetro. Su apariencia es similar a la de los parvovirus y al virus de la hepatitis A (figura 15-1B). En la actualidad, se reconocen dos géneros de calicivirus que causan diarrea: los norovirus (prototipo de la familia) y los sapovirus. Las partículas de los norovirus son redondas, en tanto que las partículas de otros calicivirus tienen forma de estrella. Los calicivirus parecen ser sumamente resistentes; su infectividad persiste después de exposición al ácido, éter y calor (60 °C durante 30 minutos). No se les ha podido propagar de manera eficiente en cultivos celulares o de órganos.

A través de inmunomicroscopia electrónica se han demostrado cuando menos cuatro diferentes serotipos de norovirus en el suero de pacientes afectados en estado convaleciente. El conocimiento de las características antigénicas y de la biología de estos virus se ha visto gravemente obstaculizado por la incapacidad actual para cultivarlos en el laboratorio y por su falta de patogenicidad conocida en animales.

INFECCIONES POR CALICIVIRUS

EPIDEMIOLOGÍA

Si bien la infección por calicivirus ocurre en todo el mundo, en Estados Unidos anualmente se reportan más de 21 millones de infecciones por norovirus. Son la causa más común de gastroenteritis no bacteriana en adultos. Los brotes familiares y comunitarios agudos son comunes, y pueden ocurrir en cualquier estación del año. Los norovirus han sido en particular un problema importante en entornos cerrados, como barcos crucero, hospitales, hospicios y escuelas. Las principales fuentes de transmisión son alimento contaminado, de persona a persona, agua y fuente desconocida. A diferencia de los rotavirus, los calicivirus son causa mucho más común de enfermedad gastrointestinal en niños mayores y adultos. Esta diferencia en la predilección específica de la edad quizá se refleje en las encuestas serológicas, que han mostrado que la prevalencia de los anticuerpos se eleva en forma lenta, alcanzando cerca de 50% para la quinta década de vida, un notable contraste con la frecuente adquisición de anticuerpos contra rotavirus en los primeros años de vida. La transmisión es principalmente fecal-oral; los brotes también se han asociado con el consumo de agua contaminada y de mariscos y otros alimentos crudos. Los brotes agudos incluyen niños mayores y adultos.

PATOGÉNESIS

Tanto la patogénesis como la patología son similares a las descritas para los rotavirus, excepto que aún no se han descrito aspectos enterotóxicos para los calicivirus. En general, los cambios en la mucosa se revierten al estado normal dentro de las dos semanas a partir del inicio de la enfermedad. La diseminación viral en las heces no dura por lo general más de tres a cuatro días.

INMUNIDAD

Los pacientes y los voluntarios infectados en procedimientos experimentales responden a la infección con la producción de anticuerpos humorales, que persisten de manera indefinida; no obstante, su función en la protección contra reinfección parece ser mínima. Llegan a ocurrir reinfección y enfermedad a causa del mismo serotipo, y el papel de los anticuerpos locales todavía no está bien definido. Es posible que factores no inmunitarios o genéticos sean esenciales para la protección.

ASPECTOS CLÍNICOS

El periodo de incubación es de 10 a 51 horas, seguido de inicio abrupto de vómito y diarrea, un síndrome que es imposible de distinguir en términos clínicos del causado por rotavirus. Los pacientes con infección por norovirus experimentan más vómitos que los infectados por sapovirus. La complicación más común es la deshidratación. Es poco común la coexistencia de síntomas respiratorios, y la duración de la enfermedad es relativamente breve (en general uno a dos días). Estos virus pueden detectarse por medio de microscopio electrónico o inmunomicroscopia electrónica en las heces durante la fase aguda de la enfermedad. Además, se han desarrollado métodos de EIA y PCR. Como en la infección por rotavirus, no existe tratamiento específico aparte del reemplazo de líquidos y electrolitos. La prevención requiere buenas medidas de higiene. En la actualidad, no hay vacuna disponible.

Los astrovirus pertenecen a la familia Astroviridae. Los astrovirus tienen una forma que se parece a una estrella de cinco o seis puntas (figura 15-1C). Se les ha conocido desde 1975. En años recientes se ha reconocido a los astrovirus como causa de brotes a menudo leves de gastroenteritis, de manera principal entre infantes, niños en edad escolar y hogares de residencias para ancianos. Se han identificado ocho serotipos humanos de astrovirus.

Son virus RNA positivos, con cápside desnuda y forma de estrella, de 28 a 38 nm. Los viriones son esféricos, y la forma y genoma se parecen a algunos de los miembros de los calicivirus. El genoma de 6.8 a 7.9 nucléotidos codifica un RNA completo y un RNA subgenómico. Los astrovirus son estables ante el ácido, resistentes al calor por un periodo corto, y resistentes a diversos detergentes y solventes de lípidos. El ciclo de replicación de los astrovirus no se ha caracterizado por completo debido a la falta de un sistema de cultivo celular fiable. Sin embargo, los astrovirus se han propagado en células embrionarias primarias de riñón humano con extractos fecales que contienen astrovirus. Lo más probable es que la replicación del virus sea similar a la de otros virus RNA de sentido positivo.

De modo parecido a lo que sucede con otros virus que causan diarrea, los astrovirus también se transmiten por la vía fecal-oral. El periodo de incubación es de uno a dos días, y el virus pasa hacia las heces. El virus se identificó en células epiteliales intestinales, lo que sugiere que probablemente se replique en estas células. Los datos sobre patogenia viral provenientes de seres humanos son limitados. El virus se disemina durante un tiempo prolongado en pacientes que tienen alteraciones inmunitarias. No se dispone de un tratamiento o vacuna específico. Se requieren medidas similares a las que se ponen en práctica para otros virus que causan diarrea.

Algunos adenovirus (DNA de doble cadena, cápside desnuda), la mayoría de los cuales son extremadamente difíciles de cultivar in vitro (en contraste con los asociados con enfermedades respiratorias y que se abordan en el capítulo 9), ahora se reconocen como patógenos intestinales importantes. Es posible que expliquen de 5 a 15% de todas las gastroenteritis virales en niños pequeños; estos últimos incluyen a los serotipos 40, 41 y quizá 38. Estos adenovirus infectan principalmente a lactantes de alrededor de menos de dos años de edad. Se transmiten por la vía fecal-oral, y el periodo de incubación es de ocho a 10 días, y los síntomas de gastroenteritis duran cinco a 12 días. El diagnóstico puede efectuarse mediante detección de antígeno, PCR, aislamiento de virus, y estudio serológico. Las estrategias de tratamiento y prevención son similares a las que se ponen en práctica para tratar infección por otros virus que causan diarrea.

Otros agentes asociados con enfermedades gastrointestinales incluyen a virus similares al coronavirus, torovirus y algunos virus Coxsackie del grupo A (estos últimos causan principalmente síntomas gastrointestinales en pacientes con compromiso inmunitario grave). Esta lista quizá crezca en el futuro; sin embargo, hasta saber más sobre su biología, comportamiento epidemiológico e impacto en la salud humana, por el momento siguen siendo virus “candidatos”.