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598 © 2014. Elsevier España, S.L. Reservados todos los derechos 64Virus lentos no convencionales: priones Los virus lentos no convencionales provocan encefalopatíasespongiformes, las cuales son enfermedades neurodegene- rativas lentas. Entre éstas se incluyen las enfermedades humanas kuru, la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ), la ECJ va- riante (ECJv), el síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), el insomnio familiar fatal (IFF) y el insomnio esporádico fatal. Las enfermedades de animales son la encefalopatía es- pongiforme ovina, la encefalopatía espongiforme bovina (EEB) (enfermedad de las vacas locas), la caquexia crónica (de mulas, ciervos y alces) y la encefalopatía transmisible del visón (cua- dro 64-1). A finales de los años noventa se registraron varios brotes de EEB y una forma de progresión rápida de ECJ (ECJv) que ha afectado a adultos jóvenes (de alrededor de 40 años) del Reino Unido. La ECJ, el IFF y el síndrome de GSS también son trastornos genéticos del ser humano. Los virus lentos son filtrables y pueden transmitir enfer- medades, pero no cumplen ninguna otra propiedad de la definición estándar de un virus (tabla 64-1). A diferencia de los virus convencionales, estos patógenos no parecen tener una estructura de virión o genoma, no desencadenan ninguna respuesta inmunitaria y son extremadamente resistentes a la inactivación por el calor, los desinfectantes y la radiación. Los agentes víricos lentos representan una forma mutante o dotada de una conformación diferente de una proteína del hospedador conocida como prión (pequeña partícula infecciosa proteinácea), que puede transmitir la enfermedad. Tras períodos de incubación prolongados, estos agentes provocan lesiones en el sistema nervioso central que causan encefalopatía espongiforme subaguda. El largo período de incubación, que en el ser humano puede alcanzar hasta 30 años, ha hecho muy difícil el estudio de estos patógenos. Carlton Gajdusek ganó el Premio Nobel al demostrar que el kuru tenía una etiología infecciosa, así como por desarrollar un método para analizar el agente. Stanley Prusiner obtuvo el Premio Nobel en el año 1997 por desarrollar un modelo de infección en hámsteres de la encefalopatía espongiforme ovina que le permitió, junto a sus colaboradores, purificar, caracterizar y posteriormente clonar los genes del agente etiológico de esta encefalopatía y otros priones, así como para demostrar que la proteína del prión relacionada con la enfermedad basta para originar una infección. estructurA y fisiologíA Al principio se sospechó que los agentes víricos lentos eran virus debido a su capacidad de atravesar filtros que impe- dían el paso de partículas de más de 100 nm de diámetro y continuar transmitiendo la enfermedad. A diferencia de los virus, estos patógenos son resistentes a un amplio abanico de tratamientos químicos y físicos, como el formaldehído, la radiación ultravioleta y las temperaturas de hasta 80 °C. El prototipo de estos agentes es el prión responsable de la encefalopatía espongiforme ovina, que se ha adaptado de manera que pudiera infectar a los hámsteres. Los hámsteres infectados por el agente de la encefalopatía espongiforme ovi- na presentan fibrillas asociadas a la encefalopatía espongiforme ovina en el cerebro. Estas fibrillas son infecciosas y contienen el prión. El prión, que carece de ácidos nucleicos detectables, consiste en agregados de glucoproteínas hidrófobas resistentes a las proteasas y se denomina PrPSc (prión proteico de la en- cefalopatía espongiforme ovina) (27.000 a 30.000 Da). Tanto el ser humano como algunos otros animales codifican una proteína PrPC (prión proteico celular) de función desconocida que permanece en la membrana celular a través de una unión entre su serina terminal y un lípido especial, el glicofosfatidil- inositol (proteína ligada a GPI). La secuencia proteica del PrPC presenta una estrecha relación o puede ser idéntica a la del PrPSc, si bien posee una estructura terciaria distinta debido a diferencias en el plegamiento de ambas proteínas (tabla 64-2). El PrPSc es resistente a proteasas, se agrega en forma de bastón amiloide (fibrillas) y es independiente de las células. Por otra parte, el PrPC normal es sensible a proteasas y se localiza en la superficie celular. La teoría actual que explica cómo puede ser que una proteína anómala provoque una enfermedad se denomina plegamiento de proteína mediado por molde. Un agregado li- neal del PrPSc se une a una estructura aniónica de la superficie celular, como un glucosaminoglucano y el PrPC normal de la superficie celular. Esto hace que el PrPC se pliegue de nuevo y adquiera la estructura del PrPSc y se una a la cadena. La es- tructura alfa helicoidal de PrPC se cambia por una estructura en hoja beta plegada propia del PrPSc. Cuando la cadena de PrPSc se escinde crea nuevos cebadores sobre los que pueden Un varón de 73 años presenta un cuadro de debilidad, pérdida de memoria, dificultad para el habla y movimientos involuntarios del brazo derecho. tres meses después se observaron mioclonías (fasciculaciones musculares) y otros signos neurológicos, por lo que fue ingresado en un hospital. En el líquido cefalorraquídeo se detectó proteína 14-3-3, pero no se observaron signos de infección. La situación clínica del paciente siguió empeorando, entró en coma y falleció 4 meses después del inicio de los síntomas. En la autopsia se observó vacuolización y fibrillas y placas que contenían amiloide en los cortes del cerebro, pero no se detectaron células inflamatorias. 1. ¿Qué signos de la enfermedad indican una enfermedad por priones? 2. ¿Por qué son los priones tan resistentes a la desinfección? 3. ¿Por qué no existían signos de una respuesta inmunitaria? Las respuestas a estas preguntas están disponibles en www.StudentConsult.es VIRUS LENtOS NO CONVENCIONALES: PRIONES 599 © E ls ev ie r. Fo to co pi ar s in a ut or iz ac ió n es u n de lit o. sintetizarse más priones. La célula sigue sintetizando PrPC, y a medida que se unen a los cebadores de PrPSc, el ciclo con- tinúa. La versión humana del PrPC se codifica en el cromoso- ma 20. El hecho de que estas placas estén formadas por pro- teína procedente del hospedador puede ser responsable de la ausencia de una respuesta inmunitaria frente a estos patógenos en los pacientes aquejados de encefalopatía espongiforme. Existen distintas cepas de PrPSc debido a la mutación del PrPC o al mantenimiento de patrones alternativos de ple- gamiento de la proteína. Las mutaciones específicas en el co- dón 129 condicionan la gravedad de la ECJv. Las mutaciones conformacionales, más que genéticas, son otra propiedad que distingue los priones de los virus. Cuando el PrPSc se agrega, el prión actúa como molde para transmitir su conformación a cada nuevo PrPSc, de manera semejante al modo en que un molde genético (ácido desoxirribonucleico [ADN] o ácido ribonucleico [ARN]) transmite su secuencia a un nuevo genoma vírico. Las distintas cepas conformacionales poseen diferentes propiedades y aspectos patológicos (p. ej., período de incubación). PAtogeniA La encefalopatía espongiforme describe el aspecto de las neuronas vacuoladas, así como su pérdida de función y la ausencia de una reacción inmunitaria o inflamación (cua- dro 64-2). Se observa la aparición de vacuolas en las neuronas, la formación de placas que contienen amiloide y fibrillas, la proliferación e hipertrofia de los astrocitos y la vacuolización de las neuronas y las células adyacentes de la glía (fig. 64-1). Las neuronas y los fagocitos absorben el PrPSc, pero es difícil de degradar, una característica que puede contribuir a la va- cuolización del tejido cerebral. Además, los priones alcanzan grandes concentraciones en el cerebro, lo que contribuye aún más a la destrucción tisular. Los priones también se pueden aislar de tejidos distintos del cerebral, pero únicamente el cerebro presenta cambiosanatomopatológicos. No se genera ninguna reacción inflamatoria ni respuesta inmunitaria ante el agente, lo que distingue esta enfermedad de una encefalitis vírica clásica. En el líquido cefalorraquídeo de las perso- nas sintomáticas se puede detectar un marcador proteico (proteína cerebral 14-3-3), aunque no es específico de las enfermedades por priones. El período de incubación de la ECJ y el kuru puede ser de hasta 30 años, pero cuando aparecen los síntomas, la en- fermedad progresa con rapidez y el paciente suele fallecer en el plazo de 1 año. ePidemiologíA La ECJ se transmite principalmente por 1) inyección, 2) tras- plante de tejido contaminado (p. ej., córneas), 3) contacto con dispositivos médicos contaminados (p. ej., electrodos Tabla 64-1 Comparación entre los virus clásicos y los priones Virus Prión Microorganismos infecciosos, filtrables Sí Sí Presencia de ácidos nucleicos Sí No Morfología definida (microscopia electrónica) Sí No Presencia de proteína Sí Sí Desinfección con: Formaldehído Sí No Proteasas Algunos No Calor (80 °C) La mayoría No Radiación ionizante y ultravioleta Sí No Patología Efecto citopatológico Sí No Período de incubación Depende del virus Prolongado Respuesta inmunitaria Sí No Producción de interferón Sí No Respuesta inflamatoria Sí No Tabla 64-2 Comparación de la proteína del prión de la encefalopatía espongiforme ovina (PrPSc) y la proteína del prión celular (normal) (PrPC) PrPSc PrPC Estructura Multimérica Monomérica Resistencia a la proteasa Sí No Presencia en fibrillas de encefalopatía espongiforme ovina Sí No Localización dentro o sobre las células Vesículas citoplásmicas y medio extracelular Membrana plasmática Recambio Días Horas CUADRO 64-1 Enfermedades por virus lentos Humanas Kuru Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) ECJ variante (ECJv) Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS) Insomnio familiar fatal (IFF) Insomnio esporádico fatal Animales Encefalopatía espongiforme ovina (ovejas y cabras) Encefalopatía transmisible del visón Encefalopatía espongiforme bovina (EEB; enfermedad de las vacas locas) Caquexia crónica (mulas, ciervos y alces) CUADRO 64-2 Características patógenas de los virus lentos No producen efectos citopatológicos in vitro Período de replicación muy largo, de 5,2 días por lo menos Período de incubación prolongado Provocan la vacuolización de las neuronas (espongiforme), placas de tipo amiloideo, gliosis Síntomas que incluyen pérdida de control muscular, escalofríos, temblores, demencia Falta de antigenicidad Ausencia de inflamación Ausencia de respuesta inmunitaria Ausencia de producción de interferón 600 MICROBIOLOGÍA MÉDICA cerebrales) y 4) alimentos (cuadro 64-3). Suele afectar a personas mayores de 50 años. La ECJ, el IFF y el síndrome de GSS también son hereditarios, habiéndose identificado familias con antecedentes genéticos de estas entidades. Aun- que estas enfermedades sean infrecuentes, se han descrito en todo el mundo. El kuru estaba limitado a una zona muy pequeña de las montañas de Nueva Guinea. El nombre de la enfermedad sig- nifica «escalofríos» o «temblores», y la enfermedad se relacionó con las prácticas caníbales de la tribu Fore de Nueva Guinea. Con anterioridad a la intervención de Gajdusek, este pueblo tenía la costumbre de comer los cuerpos de sus familiares fa- llecidos. Cuando Gajdusek empezó su estudio, observó que las mujeres y los niños eran los más vulnerables a la enfermedad, y dedujo que el motivo era que las mujeres y los niños eran los que preparaban la comida, y recibían las partes menos apreciadas de la misma, como las vísceras y el cerebro. El riesgo de infección era mayor debido a que manipulaban el tejido contaminado, permitiendo que el agente se introdujera a través de la conjuntiva o cortes en la piel. Además, se comían los tejidos nerviosos, que contienen las máximas concentraciones del agente del kuru. El cese de este hábito caníbal ha detenido la difusión del kuru. Una epidemia de EEB (enfermedad de las vacas locas) que tuvo lugar en el año 1980 en el Reino Unido y la in- cidencia poco frecuente de una forma de progresión más rápida de ECJ en adultos jóvenes (menores de 45 años) en Figura 64-1 Modelo de plegamiento de proteína mediado por molde en la proliferación de los priones. PrPC es una proteína celular normal anclada en la membrana celular por un fosfatidil inositol glucano. PrPSc es una proteína globular hidrófoba que se agrega consigo misma y con la proteína PrPC de la superficie celular (1). PrPC adquiere la conformación de PrPSc (2). La célula sintetiza nuevas moléculas de PrPC (3) y se forma una cadena en los glucosaminoglucanos aniónicos de la superficie celular (4). La cadena se escinde mediante la fagocitosis o por fuerzas de cizallamiento y libera agregados de PrPSc que actúan como un cristal semilla, de modo que el ciclo se repite. Una forma de PrPSc es internalizada por las neuronas y se acumulan (5). Se han propuesto otros modelos. CUADRO 64-3 Epidemiología de las enfermedades provocadas por los virus lentos Factores de la enfermedad/víricos Los agentes son resistentes a los procedimientos de desinfección vírica estándar Las enfermedades tienen períodos de incubación muy prolongados, de hasta 30 años La adquisición de la enfermedad puede ser infecciosa, genética o esporádica (ocurrencia aleatoria) Transmisión Se transmiten mediante tejido infectado o bien se heredan La infección se produce a través de cortes en la piel, trasplante de tejidos contaminados (p. ej., córneas), uso de instrumentos médicos contaminados (p. ej., electrodos cerebrales) y por ingestión de tejido infectado ¿Quién corre riesgos? Los miembros (especialmente las mujeres y los niños) de la tribu Fore de Nueva Guinea corrían riesgo de padecer kuru debido a los rituales de canibalismo Los cirujanos y pacientes de trasplantes e intervenciones quirúrgicas en el cerebro corren el riesgo de padecer ECJ y síndrome de GSS Geografía/estación El síndrome de GSS y la ECJ son de aparición esporádica en todo el mundo No hay incidencia estacional Métodos de control No existen tratamientos El cese del ritual caníbal ha provocado la desaparición del kuru Eliminación de productos animales en piensos de ganado con el fin de evitar el desarrollo y la transmisión de la ECJv En el caso del síndrome de GSS y la ECJ, los instrumentos neuroquirúrgicos y los electrodos se deben desinfectar con una solución de hipoclorito al 5%, una solución de hidróxido sódico 1 M o con esterilización en autoclave a 15 psi durante 1 hora ECJ, enfermedad de Creutzfeldt-Jakob; ECJv, ECJ variante; GSS, Gerstmann-Sträussler-Scheinker. VIRUS LENtOS NO CONVENCIONALES: PRIONES 601 © E ls ev ie r. Fo to co pi ar s in a ut or iz ac ió n es u n de lit o. 1996 despertaron la sospecha de que la carne de vacuno contaminada era el origen de esta nueva variante de ECJ. Con mayor probabilidad, la infección del ganado se debe a la utilización de derivados animales contaminados (p. ej., vísceras de oveja, cerebro) como complemento proteico en los piensos. El consumo de carne de ternera contaminada podría haber originado 153 casos de ECJv, más del 98% de los cuales se registró en el Reino Unido. Además de la infección, la enfermedad priónica puede ser familiar (genética) o esporádica sin antecedentes conocidos de exposición. El síndrome de GSS y el IFF son enfermeda- des priónicas familiares. enfermedAdes clínicAs (caso clínico 64-1; cuadro 64-4) Tal como ya se ha indicado, los agentes víricos lentos provocan una enfermedad neurológica degenerativa y progresiva, con un período de incubación muy largo, pero con progresión rápida hacia la muerte en cuanto aparecen los síntomas (fig. 64-2). Las encefalopatías espongiformes se caracterizan por pérdida de control muscular, escalofríos, contracciones mioclónicas y temblores, pérdida de coordinación, demencia rápidamente progresivay muerte. diAgnóstico de lABorAtorio No existe ningún método de detección directa del prión en el tejido, ya sea por microscopia electrónica, detección de antígenos o sondas de ácido nucleico. Asimismo, no se dispone de ninguna prueba serológica capaz de detectar an- ticuerpos frente al prión. El diagnóstico inicial se debe basar en la clínica. La confirmación del diagnóstico se realiza por detección de una forma resistente a proteinasa K de PrP en Western blot utilizando anticuerpos frente a PrP en una biopsia de amígdala. En la autopsia se detectan las placas amiloides características, las vacuolas espongiformes y PrP mediante métodos inmunohistológicos. La capacidad del PrPSc para iniciar la polimerización del PrP se utiliza en el ensayo cíclico de plegamiento anormal de proteínas (PMCA) para amplificar el número de unidades de PrPSc y puede uti- lizarse para detectar la presencia de priones. trAtAmiento, PreVención y control No se dispone de ningún tratamiento frente al kuru o la ECJ. Asimismo, los agentes causales son resistentes a los procesos de desinfección utilizados para otros virus, como el formaldehído, los detergentes y la radiación ionizante. Para su eliminación se puede recurrir a un proceso de auto- clavado a 15 psi durante 1 hora (en lugar de 20 minutos) o a un tratamiento con una solución de hipoclorito al 5%, o de hidróxido sódico 1 M. Puesto que estos agentes se pueden transmitir a través de los instrumentos y electrodos cere- brales, estos objetos se deben desinfectar cuidadosamente antes de volver a utilizarlos. El brote de EEB y ECJv del Reino Unido favoreció la intro- ducción de legislación contraria a la utilización de productos derivados de animales en los piensos del ganado junto a una vigilancia más cuidadosa de estos animales. La enfermedad por priones no ha sido un problema en el ganado en Estados Figura 64-2 Evolución de la enfermedad transmisible de Creutzfeldt-Jakob. CASO CLÍNICO 64-1 Transmisión de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) mediante transfusión En un caso publicado por Wroe y cols. (Lancet 368:2061- 2067, 2006) un varón de 30 años consultó al médico de cabecera por fatiga e incapacidad de concentrarse. Los síntomas se atribuyeron a una infección respiratoria. Las exploraciones neurológicas del paciente eran normales en ese momento. Los antecedentes del paciente incluían una cirugía 7 años antes, durante la cual se le administraron concentrados de eritrocitos de un donante que falleció un año después por enfermedad de Creutzfeldt-Jakob variante (ECJv). A los 6 meses de esta consulta inicial el paciente presentó dificultades para mantener el equilibrio, tendencia a tambalearse, algunos problemas de memoria, temblor en las manos y un «dolor desgarrador» en las piernas. En ese momento no se evidenciaron cambios en la vista o el estado mental. A las 6 semanas el estado mental y la memoria se deterioraron, el equilibrio y la deambulación eran difíciles y dolorosos. Las técnicas de neurorradiología con RM y el electroencefalograma indicaron cambios y un análisis de sangre demostró la presencia de la proteína priónica de la ECJv (PrPSc). El estado mental del paciente y su capacidad física siguieron empeorando y el paciente estaba mudo, encamado, con escasa reactividad y falleció a los 8 años y 8 meses de la transfusión. Los estudios de inmunotransferencia tipo Western blot de las muestras de autopsia del encéfalo y las amígdalas demostraron la proteína PrPSc. En el encéfalo se demostraron placas de PrP y encefalopatía espongiforme. Dado el prolongado período de incubación de las enfermedades priónicas resulta difícil prevenir la transmisión de la ECJ mediante una transfusión. La ECJv se manifiesta con mayor rapidez y este caso muestra la progresión clásica en cinco estadios: 1) incubación (6 años), 2) fatiga y dificultad de concentración prodrómicos (18 meses), 3) deterioro neurológico progresivo (9 meses), 4) fase neurológica tardía (4 meses) y 5) fase terminal. El análisis mediante inmunoblot de la proteína priónica tratada permite ahora distinguir el PrPSc de la proteína normal en las muestras de las amígdalas del paciente (o en la autopsia de muestras del encéfalo). CUADRO 64-4 Resúmenes clínicos Enfermedad de CreutzfeldtJakob: un hombre de 63 años refirió pérdida de memoria y dificultades de visión y coordinación muscular. A lo largo del siguiente año desarrolló demencia senil y movimientos irregulares en sacudidas, perdió de manera gradual la función muscular y falleció. Enfermedad de CreutzfeldtJakob variante: un hombre de 25 años acude a un psiquiatra debido a problemas de ansiedad y depresión. Después de 2 meses presenta dificultades de equilibrio y control muscular, así como para recordar. Desarrolla mioclonía y muere a los 12 meses del comienzo de la enfermedad. 602 MICROBIOLOGÍA MÉDICA Unidos. El ganado debe ser menor de 5 años para minimizar la posibilidad de acumulación de PrP aberrante, de modo que el tejido muscular tendría la menor cantidad posible de PrP. CASO CLÍNICO y PREGUNtAS Una mujer de 70 años refirió fuertes dolores de cabeza y tenía aspecto torpe y apático, con un temblor constante en la mano derecha. Un mes más tarde empezó a perder la memoria y sufría instantes de confusión. El estado de la paciente siguió deteriorándose, y 2 meses después de la aparición de los síntomas se observaron resultados anómalos en un electroencefalograma que presentaba complejos periódicos de ondas bifásicas y trifásicas lentas. A los 3 meses la paciente se encontraba en estado comatoso. también presentaba contracciones ocasionales clónicas espásticas de los brazos y de las piernas, y se asustaba ante ruidos intensos respondiendo con contracciones mioclónicas. La paciente murió debido a neumonía 4 meses después del comienzo de la sintomatología. En la autopsia no se observó ninguna lesión macroscópica. El examen microscópico reveló gliosis astrocitaria de la corteza cerebral con fibrillas y vacuolización intracerebral en toda la corteza cerebral. No se observó hinchazón ni inflamación. 1. ¿Qué enfermedades neurológicas víricas se deberían tener en cuenta en el diagnóstico diferencial, basándose en los síntomas descritos? ¿Qué otras enfermedades? 2. ¿Qué características clave de los hallazgos post mórtem eran propias de las enfermedades provocadas por agentes víricos lentos no convencionales (p. ej., encefalopatías espongiformes, priones)? 3. ¿Qué características clave distinguen las enfermedades provocadas por los virus lentos no convencionales de otras enfermedades víricas neurológicas más convencionales? 4. ¿Qué precauciones debería haber tomado el anatomopatólogo para protegerse de la infección durante el examen post mórtem? Las respuestas a estas preguntas están disponibles en www.StudentConsult.es BIBLIOGRAFÍA Belay ED: Transmissible spongiform encephalopathies in humans, Annu Rev Microbiol 53:283-314, 1999. 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