CAPÍTULO 19: Virus del papiloma y del polioma

Históricamente, los papilomavirus y los poliomavirus se han comentado juntos en tratados de microbiología, agrupados bajo la categoría de papovavirus. Los papovavirus ahora se dividen en dos familias: Papillomaviridae y Polyomaviridae. En el cuadro 19-1 se muestran las características singulares que los distinguen uno de otro.

VIROLOGÍA

Los virus del papiloma son pequeños virus DNA circulares, sin envoltura y de doble cadena que exhiben una simetría cúbica (icosaédrica) de 55 nm de diámetro (figura 19-1). La cápside con forma de icosaedro comprende dos proteínas de cápside (estructurales), L1 (proteína mayor) y L2 (proteína menor). El genoma DNA circular de 8 kb con doble cadena del virus del papiloma humano (HPV) codifica siete u ocho genes tempranos (E1 a E8) y dos genes estructurales tardíos de la cápside (L1 y L2). Los genes tempranos se requieren para la regulación de la replicación y transformación viral. El virus no codifica alguna polimerasa y, en consecuencia, depende de la maquinaria de transcripción y replicación de la célula hospedadora. Con base en la homología del DNA, existen más de 100 genotipos del HPV, los cuales causan papilomas y verrugas en la epidermis de un amplio rango de vertebrados superiores. Diferentes miembros del grupo son, en general, específicos de la especie; por ejemplo, los virus del papiloma de bovinos y humanos sólo infectan a sus hospederos respectivos. En algunos casos, las lesiones causadas por estos agentes pueden volverse malignas y cada vez es más frecuente que se reconozca su papel como causas de ciertos cánceres humanos. Los virus del papiloma han sido difíciles de cultivar en tejidos y la mayoría de la información virológica se ha derivado de estudios moleculares y de expresión génica.

Ahora se han clonado los genomas de muchos papilomavirus y se les ha comparado mediante procedimientos de endonucleasas de restricción y homología del DNA. Dichos estudios han mostrado una amplia diversidad entre los virus del papiloma que infectan a diferentes especies y también entre aquellos que producen infección en humanos. Esto ha conducido a la asignación de números para los diferentes genotipos.

El ciclo de replicación del HPV no se entiende muy bien debido a la falta de estudios en un sistema de cultivo de tejido. Sin embargo, el ciclo de vida del virus puede reproducirse en células cultivadas al usar un sistema de cultivo especial hecho de células epiteliales escamosas estratificadas. Además, en tejidos humanos infectados se encuentran partículas infecciosas. El HPV infecta la capa basal del epitelio escamoso y el virus se internaliza y denuda, entregando el DNA al núcleo. La RNA polimerasa del hospedador transcribe los genes tempranos (E), a lo cual le sigue la síntesis de las proteínas tempranas. Algunos de los genes tempranos, E6 y E7, participan en la transformación que causa un aumento en la división celular. E6 se enlaza con la proteína p53 (supresor tumoral) y E7 se une con la proteína p105RB (retinoblastoma), lo cual anula el ciclo de regulación celular. La división de las células transmite el genoma viral (como DNA extracromosómico), lo cual permite que el genoma del HPV persista en estas células. A medida que las células infectadas se diferencian hasta las etapas terminales tempranas, se expresan otros genes virales tempranos; a saber, E1 y E2, que participan en la regulación de la transcripción y replicación viral. La síntesis del DNA viral ocurre a dos niveles dirigidos por la DNA polimerasa de la célula hospedadora: 1) en la porción inferior de la epidermis para mantener una multicopia estable del DNA viral para infección latente y 2) como replicación vegetativa del DNA, que ocurre en las células epiteliales más diferenciadas. En algunos casos, el DNA del virus del papiloma se puede integrar dentro de los cromosomas del hospedador. Las células infectadas se diferencian aún más hasta una etapa terminal (queratinocitos), donde ocurre la síntesis final de la expresión génica de las proteínas estructurales tardías de la cápside (L) y la síntesis del DNA vegetativo. En esta etapa se presenta una descarga de DNA viral seguida de ensamblaje del virus en el núcleo y liberación por medio de lisis celular. El HPV infecta la capa basal de la epidermis.

ENFERMEDAD POR VIRUS DEL PAPILOMA

EPIDEMIOLOGÍA

La infección por HPV es la infección de transmisión sexual más común en Estados Unidos. Más de 79 millones de estadounidenses ya tienen infección por HPV, y anualmente más de 14 millones de individuos presentan nueva infección. En Estados Unidos, el HPV causa anualmente 360 000 casos de verrugas genitales y 12 000 cánceres cérvico-uterinos en mujeres. Varios tipos de cáncer causados por el HPV son el cáncer vulvar, cáncer vaginal, cáncer de pene y cáncer anal, así como cáncer orofaríngeo en varones y mujeres. Se cree que el consumo de tabaco y alcohol también están implicados en los cánceres orofaríngeos.

Las verrugas cutáneas no genitales por lo general ocurren en niños y adultos jóvenes; probablemente aparece inmunidad a los genotipos de HPV que causan estas lesiones, y proporciona protección subsiguiente. Los genotipos que causan lesiones genitales son diferentes de los que causan verrugas cutáneas, no genitales. Las verrugas comunes son causadas por HPV tipos 1 y 2; quienes manipulan carne y pescado están propensos a infección por HPV tipo 7. Se han identificado más de 40 genotipos de HPV en lesiones genitales en seres humanos, y al parecer hay muchas infecciones silenciosas por estos virus. No ocurre inmunidad cruzada, y tiene lugar infección secuencial por múltiples genotipos. Una exposición sexual única a una persona infectada puede transmitir la infección 60% de las veces; la persona infectada generalmente es asintomática. Tener múltiples parejas sexuales es el principal factor de riesgo para adquirir infección por HPV. Entre 20 y 60% de las mujeres adultas en Estados Unidos tiene infección por uno u otro de los genotipos. Además, más de 50% de las personas sexualmente activas quedan infectadas por HPV al menos una vez en su vida. El HPV tipos 6 y 11 se asocia más comúnmente (alrededor de 90%) con verrugas genitales benignas en varones y mujeres, y con algunas displasias celulares del epitelio cervical, pero estas lesiones rara vez se tornan malignas. El HPV tipos 6 y 11 se ha asociado con verrugas nasales, orales, conjuntivales y laríngeas. Se pueden transmitir en forma perinatal y causar papilomas laríngeos infantiles. Los tipos 16, 18, 31, 45 y 56 de este virus también pueden producir lesiones en la vulva, cuello uterino y pene. Las infecciones por estos tipos virales, en especial el tipo 16, pueden progresar a un carcinoma. Los genomas virales de cuando menos uno de estos cinco tipos se encuentran en la mayor parte de las células cérvico-uterinas notablemente displásicas, en el carcinoma in situ y en las células de lesiones francamente malignas.

Ahora se considera que la infección por HPV es una causa contribuyente a la mayoría de los cánceres del cuello del útero. La infección por virus del papiloma en el ano es un problema clínico en varones homosexuales, en especial aquellos con virus de la inmunodeficiencia humana (HIV)/síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida), y se relaciona con el desarrollo posterior de neoplasia anal en estos individuos.

PATOGÉNESIS

Los virus del papiloma tienen predilección por infectar la unión del epitelio escamoso y cilíndrico (p. ej., en el cuello del útero y ano). Los papilomavirus fueron los primeros virus DNA relacionados con cambios malignos. A mediados del decenio de 1930-1939, Shope demostró que los papilomas benignos del conejo se debían a agentes filtrables y que podían desarrollarse hasta convertirse en carcinomas malignos de células escamosas. Cofactores externos, como el alquitrán de hulla, pueden acelerar este proceso. No obstante, el trabajo sobre biología y sobre los mecanismos mediante los cuales estos agentes fomentan la transformación maligna se ha visto obstaculizado por la incapacidad para cultivar estos virus in vitro. Las sondas moleculares para detectar productos virales in vivo indican que la replicación y ensamblaje de estos virus sólo ocurren en las capas de los epitelios escamosos en proceso de diferenciación, situación que no se ha reproducido in vitro.

La primera evidencia de que los HPV tienen una posible asociación con oncogenicidad en humanos provino de observaciones sobre epidermodisplasia verruciforme. Esta enfermedad tiene una base genética que provoca una susceptibilidad inusual a los tipos 5 y 8 del HPV, lo cual produce múltiples verrugas planas. Cerca de un tercio de los pacientes afectados desarrolla carcinoma de células escamosas a partir de estas lesiones.

El mecanismo de oncogenicidad del HPV es menos evidente. Las células infectadas con los genomas de diversos virus del papiloma pueden transformar las células y producir tumores cuando se inyectan en ratones lampiños (con deficiencia de linfocitos T). El genoma viral existe como múltiples copias de un episoma circular dentro del núcleo de las células transformadas, pero no se integra al genoma celular. Esto también parece ocurrir con las lesiones benignas en humanos. En los tumores malignos se encuentra que parte del genoma viral está integrado dentro del genoma celular, pero la integración no es específica del sitio. Tanto el genoma viral integrado como la forma extracromosómica transportan sus propios genes transformadores. Normalmente, las células hospedadoras producen una proteína que inhibe la expresión de los genes transformadores del papilomavirus, pero ésta se puede inactivar por medio de los productos del virus y posiblemente por otros virus infecciosos, lo cual permite que ocurra una transformación maligna. Se ha encontrado que los productos génicos iniciales del HPV, E6 y E7, están implicados en su oncogenicidad. E6 acelera la degradación de p53, una proteína supresora de tumores, y reduce su estabilidad. E7 interactúa con la pRB, proteína del retinoblastoma, lo cual anula la regulación del ciclo celular. La inhibición de las funciones de p53 y pRB provoca que E6 y E7 transformen la célula, causando tumores. Se ha encontrado que otro producto génico del HPV, E5, está implicado en los papilomas benignos. El DNA del HPV se encuentra en más de 95% de las muestras de carcinoma cervical cuando se examinan por medio de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). El descubrimiento de que el HPV causa la mayoría de los cánceres cervicales condujo a que el investigador alemán Harald zur Hausen obtuviera el Premio Nobel de Medicina en 2008.

ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

Las verrugas cutáneas se desarrollan en el sitio de inoculación en el curso de uno a tres meses y pueden variar desde verrugas planas hasta crecimientos plantares profundos (figura 19-2). Aunque pueden persistir durante años, en última instancia tienen una regresión espontánea. La papilomatosis respiratoria que se debe con más frecuencia a los tipos 6 y 11 ocurre como lesiones intrabucales o laríngeas. Estas lesiones tienden a ocurrir en lactantes como resultado de exposición durante el nacimiento, o en adultos. El tratamiento es diverso y complejo.

La infección de los genitales externos por HPV ocurre como verrugas genitales exofíticas (condiloma acuminado) causadas con más frecuencia por los tipos 6 y 11 del HPV (figuras 19-2 y 19-3). A menudo se encuentran en la cabeza o cuerpo del pene, en la abertura vaginal o perianal, cuatro a seis semanas después de la exposición. Las lesiones pueden aumentar de tamaño hasta adquirir una apariencia de coliflor durante el embarazo o en situaciones de inmunosupresión. La infección genital por HPV es benigna en la mayoría de los casos y muchas lesiones desaparecen en forma espontánea. Sin embargo, pueden volverse displásicas y avanzar por un continuo hasta una neoplasia intraepitelial cervical y, por último, a una grave displasia, un carcinoma, o ambos (figura 19-4). El HPV más común en las lesiones malignas es el tipo 16, aunque este genotipo, al igual que los otros, tiene más probabilidades de producir lesiones que desaparecen de manera espontánea. Los carcinomas de mayor grado tienen mayor probabilidad de ocurrir en el cuello del útero, pero la tasa de carcinomas anales relacionados con HPV parece estar aumentando, en especial entre pacientes con sida.

DIAGNÓSTICO

El HPV no crece en cultivos hísticos de rutina y las pruebas de anticuerpos se emplean pocas veces, ya que los resultados siguen siendo positivos después de la primera infección por un genotipo del HPV. La infección por HPV conduce a vacuolización citoplásmica perinuclear y agrandamiento del núcleo, lo cual se conoce como poiquilocitosis, en las células epiteliales del cuello del útero o de la vagina. Estos cambios se pueden observar en una prueba rutinaria de Papanicolaou (figura 19-5). El uso de inmunoensayos para detectar el antígeno viral y la hibridación del ácido nucleico o PCR para detectar el DNA viral específico en frotis o tejidos cervicales es más sensible (figura 19-6) que la prueba de Papanicolaou. La FDA ha aprobado cuatro pruebas diagnósticas en Estados Unidos, entre ellas la prueba HC II High-Risk (Qiagen), la prueba HC II Low-Risk HPV (Qiagen), la prueba Cervista HPV 16/18 y la prueba Cervista HPV High-Risk (Hologics). La detección de un resultado anormal en el estudio citológico debido a HPV indica colposcopia para ayudar a dar seguimiento o tratar a pacientes que presentan lesiones anormales.

TRATAMIENTO Y PREVENCIÓN

El tratamiento actual de la infección por HPV por lo general es citotóxico o quirúrgico. Entre las citotoxinas tópicas figuran la podofilina, la podofilotoxina, el 5-fluorouracilo y el ácido tricloroacético. El interferón α por vía sistémica y local puede proporcionar cierto beneficio. Las verrugas también se pueden eliminar mediante láser o congelación con nitrógeno líquido. El procedimiento de escisión electroquirúrgica de asa (LEEP) puede usarse para eliminar células anormales con una corriente eléctrica. Otro procedimiento llamado conización, también conocido como biopsia en cono, elimina células anormales. Son comunes las recurrencias después de detener el tratamiento debido a la supervivencia del virus o del DNA viral en las capas basales del epitelio. Las lesiones cervicales o anales se pueden tratar con electrocauterio, pero el carcinoma quizá requiera terapia con radiaciones o cirugía radical.

En Estados Unidos están autorizadas dos vacunas de partículas tipo virus recombinantes que comprenden polipéptido L de la cápside viral, a saber, la vacuna bivalente, Cervarix (HPV 16 y 18) y la vacuna cuadrivalente, Gardasil (HPV tipos 6, 11, 16 y 18). Ambas vacunas son vacunas recombinantes de subunidad que son no infecciosas y desencadenan anticuerpos neutralizantes que brindan protección contra HPV comúnmente prevalente que causa cánceres cervicales y verrugas genitales. La vacuna contra HPV está indicada para mujeres jóvenes cuando empiezan la actividad sexual. La vacuna puede administrarse a niñas de nueve a 12 años, y a mujeres adolescentes y mujeres de 13 a 26 años de edad en quienes no se ha completado la vacunación o no se ha iniciado. El Gardasil puede administrarse a varones adolescentes y varones de 13 a 26 años de edad para prevenir verrugas genitales. Las vacunas Cervarix y Gardasil se administran por vía intramuscular como una serie de tres dosis durante un periodo de seis meses. En las mujeres vacunadas deben continuarse la práctica de Papanicolaou y las pruebas de detección para HPV, porque otros genotipos de HPV que no son los incluidos en la vacuna pueden causar cáncer cérvico-uterino.

VIROLOGÍA

Los poliomavirus se clasifican en una nueva familia conocida como Polyomaviridae, que están ampliamente distribuidos entre diversas especies de animales, por lo general sin causar enfermedad manifiesta. Empero, estos virus pueden transformar células de diversas líneas de células heterólogas en cultivo. Los poliomavirus tienen un genoma DNA circular de doble cadena, de 5 kb, y cápside desnuda (sin envoltura) de 45 nm de diámetro. Al igual que los papilomavirus, los poliomavirus también codifican genes tempranos y tardíos. Los genes tempranos codifican para los antígenos T grandes, medianos o pequeños que están involucrados en la transcripción de mRNA, la replicación de DNA, el crecimiento celular y la transformación. Las proteínas tardías son proteínas de cápside estructurales, a saber, VP1, VP2 y VP3. En la figura 19-7 se muestra una micrografía electrónica del virus JC (JCV).

Hasta la fecha se han identificado nueve poliomavirus humanos. En 1971 se identificaron el virus JC (JCV) y el virus BK (BKV) (que se nombraron con base en las iniciales de los pacientes), y están enlazados con leucoencefalopatía multifocal progresiva (PML) y cistitis hemorrágica, respectivamente. En 2007 se aislaron otros dos poliomavirus humanos a partir de muestras respiratorias pediátricas, a saber, el virus del Karolinska Institute (KIV) y el virus de la Washington University (WUV). En 2008 se identificó otro poliomavirus humano en la forma de transcritos virales de un paciente con una forma poco común pero agresiva de cáncer cutáneo, carcinoma de células de Merkel (MCC) y, por ende, se denominó poliomavirus de células de Merkel (MCV). En 2010 se identificaron tres nuevos poliomavirus humanos, entre ellos los poliomavirus humanos 6 y 7, y el poliomavirus asociado con tricodisplasia espinulosa, a partir de muestras de piel. El identificado más recientemente es el poliomavirus humano 9 (HPyV9), que se identificó en 2010 en muestras de sangre y piel humanas.

Los poliomavirus que incluyen el JCV y BKV de humanos y el virus de simio 40 (SV40) se han estudiado en detalle y se describen en esta sección.

La replicación viral ocurre en el núcleo de las células infectadas. La transcripción de los genes tempranos se realiza por medio de la RNA polimerasa del hospedador, que conduce a la síntesis de las proteínas tempranas. Éstas regulan la transcripción viral, la replicación del DNA, la división celular y la transformación. Los genomas del DNA viral para los virus progenie se sintetizan por medio de la RNA polimerasa de la célula hospedadora. Los mRNA tardíos se traducen en proteínas de cápside que se translocan en el núcleo al ocurrir el ensamblaje de los virus progenie. Estas proteínas de la cápside se liberan al morir la célula.

ENFERMEDAD POR POLIOMAVIRUS

EPIDEMIOLOGÍA

Se desconocen las vías exactas de transmisión del poliomavirus. Sin embargo, se sospecha de transmisión respiratoria u oral (debido a alimentos o agua contaminados). Los virus se secretan en la orina. Aproximadamente 80% de las personas adultas muestran evidencia serológica de infecciones por JCV y BKV, todas las cuales han sido en general asintomáticas. No obstante, los virus permanecen en estado latente y pueden reactivarse y causar enfermedad en pacientes inmunocomprometidos. Se estima que el BKV causa enfermedad renal, incluyendo fracaso del injerto en 2 a 5% de los receptores de trasplante renal y el JCV es la causa de un trastorno neurológico poco común llamado leucoencefalopatía multifocal progresiva (LMP).

PATOGÉNESIS

Los poliomavirus pueden causar tumores malignos en ciertos animales experimentales, pero no en sus hospedadores naturales; por ejemplo, el VS 40 puede producir leucemia linfocítica y una variedad de sarcomas de células reticuloendoteliales en hámsteres recién nacidos, pero no es oncogénico en los simios, que son sus hospederos naturales. Por fortuna, aunque puede transformar algunas células humanas in vitro, el VS40 no produce enfermedad en humanos, hecho que se hizo evidente en el seguimiento de los receptores de las primeras vacunas de poliomielitis producidas en cultivos de células renales de mono que se combinaron con VS40 vivo.

La razón por la que los poliomavirus no producen tumores en sus hospedadores naturales es incierta, pero quizá ello se deba a que, en general, estos virus son citocidas en esas condiciones. Desde un punto de vista biológico, los poliomavirus son modelos particularmente útiles de oncogenicidad debido a que es fácil estudiarlos in vitro y porque interactúan de diferentes maneras con las células. En algunas producen infecciones líticas y muerte celular, con producción de viriones completos. En otras, se integran de manera aleatoria dentro del genoma celular y causan transformación a través de la expresión de uno o más de los genes virales. No se ha mostrado que algún tumor humano se asocie con poliomavirus, como JCV o BKV. Sin embargo, la identificación reciente de MCV a partir de pacientes con MCC suscita una interesante pregunta de la asociación de un poliomavirus humano con cáncer, aunque esta información necesita mayores pruebas científicas, porque el DNA del MCV también se encuentra en no MCC (números más bajos de DNA en no MCC que en MCC).

ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES

Leucoencefalopatía multifocal progresiva

La leucoencefalopatía multifocal progresiva (PML) es una enfermedad poco común, subaguda y degenerativa del cerebro que se encuentra principalmente en adultos que sufren enfermedades inmunosupresoras, en especial sida y enfermedades malignas hematológicas, o en aquellos que reciben fármacos inmunosupresores. La enfermedad se caracteriza por el desarrollo de alteraciones de la memoria, confusión y desorientación, seguidas de multitud de síntomas y signos neurológicos que incluyen hemiparesia, alteraciones visuales, pérdida de coordinación, convulsiones y anormalidades visuales. La PML es progresiva y en general produce la muerte entre los tres y seis meses después del inicio de los síntomas.

En la PML es frecuente que los resultados del análisis del líquido cefalorraquídeo (CSF) sean normales, aunque algunos pacientes presentan un pequeño aumento en linfocitos y es posible que los niveles de proteína estén elevados. En exámenes de patología se encuentran focos de desmielinización, rodeados de astrocitos gigantes poco comunes que contienen inclusiones intranucleares. La desmielinización se debe a daño viral a las células de la oligondendroglía, que sintetizan y mantienen la mielina. Es posible observar con el microscopio electrónico múltiples partículas del JCV en el cerebro (figura 19-7) que se concentran dentro de los núcleos de los oligodendrocitos. Las secuencias de DNA del JCV se han demostrado por medio de PCR en el cerebro de pacientes sin PML o lesiones desmielinizantes, lo cual sugiere la posibilidad de que el virus esté latente en el cerebro antes de la inmunosupresión. No existe tratamiento específico para la PML, aunque, si es posible, la reducción de los medicamentos inmunosupresores puede tener cierto beneficio clínico.

Infección de las vías urinarias

En pacientes con compromiso del sistema inmunitario es frecuente que se demuestre infección de las vías urinarias debida a JCV y BKV, pero en general no presentan síntomas o evidencia de daño renal. El BKV se asocia con una cistitis hemorrágica, en particular en receptores de trasplante renal y de médula ósea. Además, el BKV también causa nefropatía y vasculopatía graves, que pueden conducir a pérdida del riñón en receptores de trasplante renal. La enfermedad se desarrolla meses después del trasplante. El tratamiento consiste en la reducción de la inmunosupresión, pero hasta 50% de los pacientes con este síndrome pueden requerir nefrectomía. El cidofovir (un análogo nucléotido) es un posible antiviral para la enfermedad por el virus BKV.

DIAGNÓSTICO

La orina de pacientes que excretan estos poliomavirus puede contener células “señuelo” similares a aquellas de los pacientes que excretan citomegalovirus, pero es posible distinguirlas en un análisis citológico. Es posible aislar el BKV por medio de cultivo rutinario en fibroblastos diploides o en células renales de mono verde africano (células Vero), pero en general un resultado PCR positivo en plasma antecede a la nefropatía, lo cual se puede monitorear. En la actualidad se requiere una biopsia renal para el diagnóstico definitivo. Es posible demostrar la presencia de antígenos virales en el tejido por medio de una diversidad de inmunoensayos. El DNA del JCV se ha demostrado en el cerebro de los pacientes con PML por medio de PCR, y la PCR del CSF es la prueba diagnóstica para la PML.