domingo, 21 de agosto de 2016

Biología: Helena Curtis

Imagen tomada del sitio de la editorial medica panamericana.
Sin duda uno de los mejores libros de Biología para poder entender el fantástico  mundo de los seres vivos desde los átomos y moléculas que son abarcados en el capítulo uno, pasando por animales, plantas y por supuesto el ser humano. Presenta un amplio panorama del mundo biológico de manera fácil y amena siendo un punto de consulta en áreas de la salud y ciencias naturales por lo que no debe faltar en la biblioteca ya sea física o digital de todo estudiante relacionado a la ciencia de la vida.

viernes, 19 de agosto de 2016

Rotavirus

Los rotavirus (RVs) son miembros de la familia Reoviridae, causando una enfermedad diarreica grave en muchas especies de mamíferos, aves y el ser humano [1]. Es el principal agente causal de la gastroenteritis aguda (GA) con deshidratación en niños a nivel mundial, la organización mundial de la salud (OMS) sostiene que es el responsable de aproximadamente el 40% de las hospitalizaciones y de medio millón de muertes en niños menores de 5 años [2]. Se han identificado hasta el 2014 8 subtipos denominados desde la A hasta la H, sin embargo solo los grupos A, B, y C infectan a los seres humanos, siendo el grupo A el más común [3]. Su nombre se debe a que su forma semeja a la de una rueda de carreta [4].

1.      Estructura y morfología
Es un virus icosaédrico sin envoltura de 70 nm de diámetro. Presenta una cápside proteica  de tres capas estructurales: una cápside interna y una externa además de una estructura proteica central (core) que rodea a su genoma de 11 fragmentos de RNA de doble cadena. El genoma codifica para 6 proteínas estructurales (VP1-VP4, VP6 y VP7) y 6 proteínas no estructurales (NSP1- NSP6). 
Las variaciones antigénicas de la capa media (VP6) han dado lugar a la clasificación de los rotavirus en 8 grupos [4] y las proteínas VP4 y VP7 definen la clasificación vinaria de los rotavirus del grupo A en 10 serotipos G y 7 genotipos P. El tamaño de su genoma varia de aproximadamente 660 pb del gen más pequeño, hasta 3300 pb para del gen más grande [5].



2.      Replicación viral y expresión
El ciclo de la replicación viral comienza con la unión del virión a la superficie de la célula mediada por receptores y su internalización por endocitosis. No se ha descrito claramente un receptor para el Rotavirus, sin embargo estudios proponen un mecanismo rotaviral de unión y entrada a célula de múltiples pasos donde las proteinas retrovirales VP4 y VP7 interaccionan con diferentes moléculas de la superficie celular donde la participación de la proteína disulfuro isomerasa (PDI) se propone como mecanismo [6] así como N-glicoproteínas [7].
Una vez que el rotavirus penetra al interior de la célula pierden su capa de proteína exterior, con lo cual se activa la transcripción que depende de la RNA polimerasa viral (VP1). Se da lugar a 11 transcriptos de ARN que codifican 12 proteínas virales así los ARNs recién sintetizados cumplen dos funciones mensajeros que dirigen la traducción y como moldes para la síntesis de los ARNs complementarios. La selección, el empaquetamiento, y la replicación de los segmentos del genoma, así como la morfogénesis de las partículas de doble capa (DLPs), se llevan a cabo en estructuras electrodensas denominadas viroplasmas, que están compuestos de grandes cantidades de ARN y proteínas virales [8].
Una vez formadas, las DLPs abandonan el viroplasma, se dirigen al lumen retículo endoplásmico ruguso donde se completa la maduración de la partícula viral. Los viriones maduros son liberados de la célula por lisis. Todo el ciclo replicativo de los rotavirus se lleva a cabo en el citoplasma celular, sin necesitar el núcleo de la célula (Figura 1) [6].



Figura 1: Ciclo de replicación de Rotavirus. (López, 2016)

3.      Infección viral
Los rotavirus tienen distribución mundial, la prevalencia más alta se presenta en los meses fríos, aunque en las regiones con poca variación de temperatura no hay una distribución estacional clara. La infección por rotavirus ocasiona diarrea severa en la población infantil siendo un problema de salud pública, particularmente en ciudades en desarrollo ya que la principal vía de transmisión del virus es la fecal-oral [4].
Las enfermedades intestinales ocupan los primeros lugares entre las veinte principales causas de mortalidad en menores. El mayor porcentaje de las defunciones ocasionadas por esta enfermedad se debe a deshidratación. En el Ecuador un estudio ejecutado en los principales hospitales pediátricos reveló que en niños menores de 5 años, 41 de cada 100 casos padecen diarreas por el virus [2].

4.      Cuadro clínico.
El periodo de incubación oscila entre 1 - 3 días. El espectro clínico de la infección por rotavirus presenta límites amplios: puede cursar de manera asintomática, dar lugar a una diarrea acuosa con duración limitada hasta una diarrea severa con vómito, fiebre y deshidratación [6].
La severidad de las manifestaciones clínicas depende del serotipo o subtipo, la edad y condiciones previas de salud. El vómito es un signo importante y muy frecuente. Puede presentarse antes que la diarrea; ésta es de tipo acuoso y se asocia a deshidratación, que puede ser muy severa. Otros signos y síntomas: fiebre de corta duración, mialgias, cefalea y en ocasiones, datos respiratorios [6].

5.      Diagnóstico.
Existen diversos métodos que se pueden emplear para realizar el diagnóstico de rotavirus y, como en otros procedimientos de laboratorio, la técnica de elección dependerá del equipo y reactivos de que se disponga en el mismo. 
A pesar de que el diagnóstico es principalmente clínico, las características del cuadro causado por rotavirus son inespecíficas, por lo tanto la confirmación de la infección es mediante el diagnóstico etiológico en el laboratorio a partir de muestras fecales. Uno de los métodos disponibles en el mercado para el diagnóstico de rotavirus es la detección de antígeno viral específico común a todos los rotavirus del grupo A por inmunoensayo (ELISA) [8]. 
Comercialmente hay disponibles diversos estuches (kits) comerciales. Entre ellos se encuentran los estuches de detección rápida del antígeno del rotavirus en las heces [8].
Las cepas se caracterizan mediante pruebas inmunológicas enzimáticas o reto transcripción acoplada a la reacción en cadena de la polimerasa (RT-PCR), hibridación de ácidos nucleicos y cultivo celular, utilizadas en el campo de la investigación [8].


Tratamiento y prevención

Se basa en rehidratación oral y otras medidas de sostén, no siendo necesario el uso de antibióticos una vez confirmado el origen viral de la diarrea.
En el 2006, dos vacunas contra el rotavirus mostraron ser seguras y efectivas en los niños: Rotarix desarrollada por los laboratorios GlaxoSmithKline y es creada a base de virus vivos atenuados y RotaTeq desarrollada por los laboratorios Merck y es creada con virus recombinantes humanos y bovinos. Ambas se administran vía oral y contienen virus vivos atenuados [6].
En 2006, la FDA aprobó RotaTeq para su uso en los Estados Unidos y anunció un precio de 187.50 para el régimen estándar de tres dosis. Por tanto, es una de las inmunizaciones infantiles más costosas, a pesar de los descuentos viene a ser una opción inalcanzable para los infantes del tercer mundo. Sin embargo la OMS recomienda fuertemente la inclusión de la vacuna contra rotavirus a los programas de inmunización en todas las regiones del mundo [2].

Trabajos Citados
1.      Ramig R, Ciarlet M, Mertens P, Dermody T. Rotavirus. Virus Taxonomy: Eight Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Amsterdam, Holland: Elsevier, Academic Press; 2005. p. 484-96.
2.      Organización Mundial de la Salus (OMS). Introducción de vacuna contra el rotavirus; 2008. Obtenido de: http://www.paho.org/ecu/index.php?option=com_content&view=article&id=81:introduccion-vacuna-contra-rotavirus&Itemid=292.
3.      Jelle, M; Reimar, J; Ulrich, D. Create 3 new rotavirus species (Rotavirus F, Rotavirus G and Rotavirus H) in the existing genus Rotavirus. International Committee on Taxonomy of Viruses; 2014. Obtenido de: http://www.ictvonline.org/proposals/2014.002aV.A.v2.Rotavirus_3sp.pdf
4.      García, H; Uribaren, T. Rotavirus, norovirus, adenovirus y otros virus en tracto digestivo. Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, UNAM; 2011.
5.      Both, G. W., A. R. Bellamy, and D. B. Mitchell 1994. Rotavirus protein structure and function Curr Top Microbiol Immunol. 185:67-105.
6.      Acosta O, Calderón MN, Moreno LP, Guerrero CA. Un modelo del mecanismo de entrada de los rotavirus a la célula hospedera. Rev.Fac.Med. 2009; 57: 124-148.
7.      Guerrero CA, Zárate S, Corkidi G, López S, Arias CF. Biochemical Characterization of Rotavirus Receptors in MA104 Cells. Journal of Virology. 2000;74(20):9362-9371.
8.      López, S; Sánchez-Tacuba, L; Moreno, J; Arias, C. Rotavirus: Strategies Against the Innate Antiviral System. Annual Review of Virology, Vol. 3: (Volume publication date November 2016). Doi:10.1146/annurev-virology-110615-042152.

Dinámica de las cuasiespecies de virus de RNA




Muchos de los virus de RNA son patógenos de los seres humanos, animales y plantas. Este tipo de virus evoluciona rápidamente, lo que produce alta variabilidad genética, pero dificulta su control en las enfermedades, ya que las mutaciones les confieren una ventaja a las defensas de los hospedadores, antivirales y vacunas; además le permiten adaptarse a los cambios ambientales y ecológicos, por esa razón reemergen las infecciones virales. Los virus de RNA son una herramienta usada en virología para explorar la población genética y los conceptos de biología, debido a las altas tasas de mutación, el rápido tiempo de generación, y su genoma corto.

El termino cuasiespecie lo adoptaron Eigen y Schuster el explicar que la entidad autoreproductora no es una sola molécula, sino un "enjambre" o "nube" de varias moléculas reproductoras con una distribución numérica gobernada por una ecuación.  Estos grupos llamados cuasiespecies, han sido descriptos a través de análisis moleculares y biológicos. El primer análisis se realizó en un bacteriófago QB. Actualmente cuasiespecie hace referencia a las distribuciones de genomas no idénticos, pero cercanamente relacionados que están sometidos a un proceso continuo de variación genética, competencia y selección. Por lo tanto la capacidad de evolución de los genomas virales individuales es influenciada por el espectro de mutantes que los rodea.

Al contrario de la DNA polimerasa, los virus de RNA carecen de actividad correctora, causando la modificación de los genomas virales adquiriendo diversidad frente a respuestas del sistema inmune o terapias antivirales. Se predicen que hay un valor límite de error o taza de mutación denominada el umbral de error, el cual no debe superarse para que pueda mantenerse la información genética del virus. Las tasas de mutación de los virus de ARN están cerca del umbral de error, lo que es un rasgo de adaptación, pero produce la desventaja de que no son capaces de tolerar mutaciones adicionales sin una pérdida de viabilidad. La nueva forma de luchar contra los virus, no es inhibiendo su replicación, sino aumentando la tasa de mutación.

La recombinación y reordenamiento de RNA también están implicados en la generación de nubes mutantes. La recombinación ocurre en todos los virus de ARN (genoma formado por uno o múltiples segmentos). El modelo más aceptado se denomina recombinación “copy choice”, en el cual la ARN polimerasa (o retrotranscriptasa), cambian una molécula de ARN con otra durante la síntesis del ARN mientras permanece unido a la cadena madre, generando un ARN con ascendencia mixta. El reordenamiento se limita a los virus que poseen genomas segmentados.

La recombinación y reordenamiento se producen a frecuencias variables, por ejemplo la recombinación es más frecuente en ARN mc (+) que (-), y más en algunos retrovirus que otros. El VIH-1 tiene una taza de mutación de 1.38×10−4 que es más alta comparada con 4×10 −8 del HCV. La capacidad de recombinación del VIH-1 reside en que las cuasiespecies resistentes a múltiples fármacos que están en las células pueden ser rescatadas por recombinación debido a una superinfección con otras variantes defectuosas de VIH-1.


Cuasiespecies, enfermedades virales y patogénesis

Caracterizar la virulencia de los virus permite elaborar estrategias de control de enfermedades. Las virulencias, originalmente solo se atribuía  a los cambios de nucleótidos en regiones específicas del genoma, ahora se considera otros factores como por ejemplo la fidelidad de la polimerasa, ya que mientras más errores cometa en la replicación, producirá más diversidad genómica. También se considera la complementación entre los miembros de las cuasiespecies que le dan a la población viral una gran capacidad para evolucionar y adaptarse a las nuevas condiciones y cambios durante la infección.

Los virus de ARN mutantes con alta fidelidad de la polimerasa, junto con otras mutaciones atenuantes podrían ser útiles para el desarrollo de vacunas de virus vivos genéticamente estables. Además, la patogénesis viral también podría ser modulada por la proporción de genomas atenuados y virulentos, y sus interacciones.

La diversidad genética viral es importante para la supervivencia de la población viral ya que las presiones selectivas favorecen las mutaciones que producen fenotipos beneficiosos, que se espera que puedan para sobrevivir y actuar como fundadores para la próxima generación, pero esto no solo se debe a la respuesta del sistema inmune. Existe altas tasas de mutación en los virus de ARN que infectan bacterias, lo que sugiere que esta adaptación  no es atribuida a un punto específico historia de la vida.


Cuasiespecies y tratamiento del virus

Una de las consecuencias de las cuasiespecies virales, es su impacto en las terapias antivirales. La capacidad de adaptación de los virus de ARN se basa en su alta frecuencia de virus mutantes con una o unas pocas sustituciones de aminoácidos que le confieren reducción de sensibilidad a los antivirales, dificultando el desarrollo de tratamientos contra enfermedades causadas específicamente por este tipo de virus.

El mejor ejemplo de la selección adaptativa, son los virus mutantes de VIH-1 que son resistentes a los inhibidores retrovirales. Todas las clases de terapia antiretroviral ejercen una presión selectiva para las mutaciones del gen diana que confiere resistencia a los medicamentos de alto nivel. Se ha demostrado la existencia de múltiples especies mutantes resistentes  antes que los haya expuesto a los inhibidores.

Las casiespecies virales están dotadas de memoria de su pasado dentro de la historia de la evolución como variantes minoritarias que pueden reaparecer si se someten a presiones selectivas pudiéndose así expandirse rápidamente, por ejemplo los fármacos. Los virus de ARN pueden llegar a escapar de la actividad antiviral a través de mutaciones en el gen viral objetivo de los fármacos lo que produce disminución de afinidad con el inhibidor y eso lleva a la resistencia. Un ejemplo de la  resistencia de los virus de RNA es la gripe H1N1 (2009) donde se ha detectado que en casos esporádicos el virus tiene una sustitución de un aminoácido (H274Y) que le confiere resistencia a su fármaco antiviral (oseltaivir).

La aparición de variantes de virus resistentes plantea un problema médico grave. En consecuencia, diferentes estrategias han sido desarrolladas para contrarrestar escape viral. la experiencia con la terapia antirretroviral contra el VIH ha enseñado que no es realista tratar de apuntar a los virus de ARN con un solo agente antiviral debido a que el virus va a desarrollar rápidamente resistencia. El tamaño grande de las poblaciones, altas tasas de replicación y de errores de los virus de RNA proporcionan la base para la mutación y el rápido crecimiento de variantes que pueden escapar de la terapia antiviral antes de que comience el tratamiento.

Para contrarrestar esta situación, las terapias antivirales ahora implican la coadministración de múltiples fármacos dirigidos a diferentes proteínas virales a una sola proteína viral  a través de diferentes mecanismos de acción. Esta estrategia puede reducir la aparición de un solo virus resistente, por ejemplo como sucede con  la combinación de múltiples fármacos  anti-VIH  un enfoque, conocido como terapia antirretroviral de gran actividad (HAART). El éxito clínico de la terapia HAART garantiza el uso de una estrategia similar para contrarrestar el escape viral durante el tratamiento de otras infecciones de virus de ARN.

lunes, 20 de junio de 2016

Virus como indicadores de contaminación de agua y alimentos





Resumen de la conferencia dictada el día 20 de junio de 2016 en el XI congreso de Ciencia y Tecnología en la Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, Sangolqui-Ecuador por Ayalkibet Hundesa, veterinario y doctor en Microbiología y Biotecnología, investigador de la Universidad de Barcelona.

En el año 2012 según la organización mundial de la salud 12.6 millones de personas han contraído enfermedades por vivir en ambientes poco saludables (OMS, 2016), debido a la contaminación de agua, alimentos, aire y exposición a productos químicos que contribuyen a mas de 100 enfermedades e importantes pérdidas económicas.

El medio acuático puede verse contaminado sobre todo por heces fecales producidas por el hombre el cual descarga de 80 a 270 gramos al día por persona lo que representa aproximadamente 10^11 gramos al año a fuentes como el océano, ríos y lagos, agua subterránea, agua de regadío que contaminan a mariscos, espacios recreativos para nadar, agua de bebida, y vegetales respectivamente.

El agua de bebida es uno de los recursos que más control sanitario tiene. Para poder analizarla se suelen utilizar indicadores como bacterias y virus  y así establecer la calidad del recurso. Algunos ejemplos son:

● E.coli: puede sobrevivir 30 días en el suelo
● Salmonella spp: puede permanecer en el suelo 72 semanas o 10 días en un jugo de manzana
● Enterovirus: pueden sobrevivir en el suelo por más de 5 meses .

Las bacterias son muy usadas en la actualidad como indicadores de calidad debido a que se tiene un conocimiento amplio sobre las mismas en especial del grupo de Enterobacterias que causan enfermedades gastrointestinales, sin embargo las baterías presentan algunas desventajas como:
● Sensibilidad a la inactivación por el medio ambiente.
● Capacidad de multiplicarse en el medio.
● Incapacidad de detectar la fuente se contaminación.

Por estas causas y gracias al desarrollo de herramientas moleculares se ha empezado a usar los virus como indicadores de control de calidad ya que al necesitar el material de la célula para replicarse no se pueden  multiplicar en el medio, por lo tanto se puede identificar la fuente de contaminación  sobre todo si provienen de heces fecales al usar virus exclusivos de seres humanos.

Entre los virus que más se usan como indicadores están los de RNA que causan las enfermedades de Hepatitis A, Hepatitis E, entre otros y los virus de DNA  como adenovirus y polyomavirus. 

Para poder detectar los virus se usan herramientas moleculares como la rección de cadena de la polimerasa (PCR), PCR en tiempo real (qPCR), metagenómica. nested PCR, entre otras. Los pasos que deben usarse son:

  1. Concentrar el virus del medio.
  2. Extraer el ADN o ARN
  3. Amplificar el segmento genómico de interés.
  4. Detección o cuatificación del segmento genómico amplificado.

Estos indicadores permiten determinar la calidad del agua en cualquier parte del mundo ya que se ha demostrado que aunque un país sea altamente industrializado existe un alta tasa de prevalencia de virus en el medio ambiente.

Para prevenir las enfermedades causadas por virus se debe mantener programas de vigilancia que permitan valorar parámetros víricos, además se deben practicar normas de higiene y aseo al tratar con alimentos.

Con perspectivas a futuro se debe buscar estandarizar técnicas para la detección de virus ya que presentan varias ventajas frente a las bacterias a la hora de actuar como indicadores de contaminación ambiental.

Trabajos citados

Organización Mundial de la Salud. 2016. Cada año muren 12.6 millones de personas a causa de la insalubridad del medio ambiente. Boletín de prensa. Ginebra.

Bofill-Mas, Clemente-Casares, Pilar, Albiñana-Giménez, Néstor, Maluquer de Motes Porta, Carlos, Hundesa Gonfa, Ayalkibet, & Girones Llop, Rosina. (2005). Efectos sobre la salud de la contaminación de agua y alimentos por virus emergentes humanos.Revista Española de Salud Pública, 79(2), 253-269. Recuperado en 21 de junio de 2016, de http://scielo.isciii.es/scielo.php?          script=sci_arttext&pid=S1135-57272005000200012&lng=es&tlng=es.


miércoles, 28 de mayo de 2014

¿Qué es la parálisis del sueño?



La parálisis del sueño aislada es un trastorno del sueño sorprendentemente común que se produce durante la transición entre el sueño y la vigilia, ya sea en los momentos previos a conciliar el sueño o en el momento del despertar. Quien la sufre, despierta bruscamente teniendo plena consciencia de sus pensamientos pero manteniéndose paralizado físicamente. Como si del síndrome del enclaustramiento se tratara, la persona se siente atrapada en su propio cuerpo.

Aunque puede abrir los ojos, no es capaz de emitir sonido ni mover músculo alguno, lo cual le genera una considerable sensación de angustia y de temor por estar sufriendo un episodio de una enfermedad grave. Por si fuera poco, al encontrarse en un estado de limbo entre el sueño y la vigilia, la persona suele padecer alucinaciones auditivas y visuales que generalmente coinciden en una intensa sensación de presencia y de movimiento en torno a su cuerpo indolente.

Este trastorno se debe a una intrusión anormal de un estado de REM (movimiento ocular rápido) durante un estado de vigilia: literalmente estás despierto, pero parte de tu cerebro sigue sumido en el sueño. Durante la fase REM, el cerebro inhibe el movimiento de la mayoría de nuestros músculos para evitar que representemos los sueños y nos lesionemos de forma involuntaria, de ahí la parálisis corporal. Suele manifestarse en contadas ocasiones en individuos con plena salud mental pero sometidos a altos niveles de estrés, cansancio y jet lag, que alcanzan la fase profunda del sueño con demasiada rapidez (antes de las primeras dos horas) y que acostumbran a dormir boca arriba. Descansar lo suficiente a menudo resuelve el problema. Sólo aparece de forma periódica en pacientes de ansiedad, trastorno bipolar, depresión y trastorno de estrés postraumático.

Los ataques a menudo implican sensaciones de terror, ira y de muerte inminente, ya que las alucinaciones suelen ser de carácter siniestro y malévolo. Es recurrente la visión de un ser grotesco que se sienta sobre el pecho y oprime la respiración. No existe, sin embargo, riesgo para la vida en ningún sentido, ya que nada de lo que vemos y oímos (e incluso olemos) es real, y la parálisis cede a los pocos minutos, normalmente a causa de un vasto esfuerzo por incorporarse o del contacto con otra persona que acude alarmada. Una vez despiertos del todo, es aconsejable levantarse y moverse; de lo contrario existe la posibilidad de volver a experimentar un estado de parálisis del sueño.

Esta cruel disfunción cerebral ocurre desde tiempos inmemoriales y probablemente sea la explicación a muchas de las experiencias paranormales que buena parte de la población asegura haber sufrido tras el ocaso.

Tomado de: Muyinteresante.es