Son una causa importante de gastroenteritis viral, especialmente en niños menores de 5 años.
Los astrovirus (AstV), son virus de ARN monocatenario, de sentido positivo, sin envoltura, de simetría de partículas icosaédricas que causan una variedad de enfermedades clínicas.
Ocasionalmente, es la causa de brotes en ancianos en hospitales y hogares de ancianos. Es probable que los adultos estén protegidos de los anticuerpos adquiridos en la infancia, aunque a veces la infección en adultos sanos puede ocurrir.
Virología de los astrovirus
Los astrovirus han sido asignados a su propia familia, los Astroviridae, a pesar de su similitud física con los calicivirus, debido a su organización genómica y estructura antigénica únicas.
Al igual que el virus de Norwalk, los astrovirus forman partículas de 28-30 nm que contienen un solo ARN genómico poliadenilado de cadena positiva. Durante la infección celular, se hacen un gran número de copias de ARN subgenómico que codifican las proteínas estructurales de la cápside del virus.
Aproximadamente el 10% de las partículas en las heces muestran una estrella sólida característica de cinco o seis puntas mediante microscopía electrónica (EM, por sus siglas en ingles), que contrasta con las estrellas centradas en huecos que a menudo se ven en los calicivirus.
Los astrovirus contienen tres proteínas estructurales principales y pueden cultivarse en cultivo de tejidos con tripsina agregada en condiciones similares a las utilizadas para propagar rotavirus.
Los estudios inmunológicos han identificado ocho serotipos distintos de astrovirus humanos, todos los cuales parecen causar una enfermedad diarreica. Recientemente se han descrito dos nuevos grupos distintos de astrovirus humanos –MLB y -VA / HMO.
Aunque ambos grupos se asociaron originalmente con gastroenteritis pediátrica, su papel completo en la enfermedad humana requiere un estudio adicional.
Epidemiología
Se ha encontrado que los astrovirus es un patógeno importante en niños pequeños con diarrea y que infectan predominantemente a niños menores de 2 años.
Varios estudios han sugerido que los bebés muy pequeños son particularmente susceptibles. Los astrovirus también se han asociado con brotes de gastroenteritis transmitidos por los alimentos en adultos japoneses y niños en edad escolar.
Los astrovirus parecen representar del 4 al 8,6% de todos los niños pequeños con diarrea, según la ubicación geográfica. Las infecciones ocurren principalmente en el invierno en climas templados, como se ha informado para el rotavirus.
Los estudios han demostrado que los astrovirus pueden causar brotes esporádicos de diarrea en pacientes de edad avanzada y que se asocia significativamente con enfermedades diarreicas en pacientes con SIDA inmunocomprometidos, receptores de trasplantes de órganos sólidos y receptores de trasplantes de médula ósea.
Transmision del AstV
El AstV se transmite esencialmente a través de la ruta fecal-oral, como se ha demostrado en estudios con voluntarios humanos. Sin embargo, en estos estudios, pocas personas adultas receptoras desarrollaron una enfermedad gastroentérica con virus en las heces, probablemente debido a su edad.
Los alimentos y el agua pueden actuar como vehículos para la transmisión del virus entérico humano. Varios brotes grandes de AstV se han asociado con el consumo de alimentos contaminados.
Además, los fomites contaminados fecalmente se han implicado en brotes declarados en instituciones como guarderías, hospitales, guarderías, escuelas e instalaciones militares.
De igual manera, la transmisión de AstV a través del agua se ha sugerido como un riesgo de morbilidad digestiva para la población general, y el AstV se recuperó en aguas superficiales de un área en la que se produjo un brote de gastroenteritis.
La transmisión ambiental del AstV está respaldada por la estabilidad del virus en agua potable, agua dulce y agua marina.
Entre los alimentos susceptibles de contaminarse con el AstV en la etapa de precosecha se encuentran los moluscos bivalvos que crecen en aguas contaminadas y productos frescos irrigados con agua contaminada, como lechuga, cebolla verde y otras verduras, así como frutas suaves como frambuesas y fresas.
Estos productos generalmente se someten a poco o ningún procesamiento antes del consumo y, por lo tanto, son susceptibles de actuar como vehículos para la transmisión del virus entérico humano.
Las aguas superficiales y subterráneas se emplean como fuentes de agua potable para el consumo público, y la mala calidad del agua se reconoce como una amenaza importante para la salud.
La OMS estima que casi el 90% de la carga mundial de gastroenteritis es atribuible al agua insegura y al saneamiento e higiene deficientes, y la población pediátrica en las áreas en desarrollo es el grupo más vulnerable.
Como ejemplo de esta situación, se han detectado genomas de AstV en el agua del grifo en Ghana.
Si bien el riesgo derivado de las actividades recreativas en aguas contaminadas por aguas residuales es mucho menor que el consumo de agua contaminada, se produjo un brote de gastroenteritis en niños y adultos que se bañaron en una piscina para niños de Helsinki que tenía contaminación por norovirus y astrovirus.
Además, un estudio de seroprevalencia en el Reino Unido mostró que el 93% de los surfistas tenían anticuerpos contra el AstV, mientras que solo el 23% de los controles emparejados por edad tenían estos anticuerpos.
El cloro y otros desinfectantes se emplean habitualmente para el tratamiento del agua potable y son efectivos para la inactivación del AstV en agua.
Las prácticas de higiene deficientes con una manipulación inadecuada de los alimentos suelen ser responsables de la contaminación posterior a la cosecha de los productos alimenticios, en particular los alimentos listos para el consumo, como ensaladas, sándwiches y carnes frías, que se consumen sin cocinar o ligeramente cocidas.
El AstV causa infecciones asintomáticas en niños y adultos, y los trabajadores de alimentos asintomáticos están más implicados en brotes de gastroenteritis que los manipuladores de alimentos sintomáticos.
Es fundamental determinar la importancia del AstV asintomática, asintomática y post-sintomática en la transmisión de infecciones transmitidas por los alimentos.
Los fomites (fomite es cualquier objeto inanimado que puede contaminarse con agentes infecciosos y servir como un mecanismo para transferir agentes infecciosos de allí a un nuevo huésped, una persona sana). Estos, desempeñan un papel importante en la diseminación institucional de las infecciones por AstV.
Los fomites incluyen los utensilios para servir y cortar, y la capacidad del virus para persistir se seca en estas superficies el tiempo suficiente y lo suficientemente alto como para representar un riesgo es un problema importante de salud pública.
Las prácticas de desinfección, así como las medidas de higiene mejoradas, particularmente en entornos de alto riesgo, como hospitales, instituciones para ancianos, guarderías o restaurantes, son de gran importancia para prevenir la propagación de infecciones.
Se deben emplear antisépticos y desinfectantes para la inactivación de patógenos en la piel (notablemente las manos) y fomites, respectivamente.
Aunque inicialmente se consideró que los astrovirus eran tan específicos de la especie que llevó a su clasificación según la especie hospedadora, recientemente ha surgido la preocupación acerca de la posible transmisión zoonótica de astrovirus a los seres humanos.
Como se discutió anteriormente, el advenimiento de la pirosecuenciación permitió la caracterización del AstV previamente no reconocidos, denominados AstV no clásicos.
Se ha demostrado que algunos de estos AstV no clásicos tienen ancestros comunes con el AstV de rata recientemente descrito, mientras que otros están relacionados filogenéticamente con el AstV de visón y ovino.
Como se mencionó anteriormente, existe evidencia de eventos de recombinación entre AstV humanos y animales. Se ha demostrado que la recombinación en la región variable de ORF2 se produce entre cepas humanas y porcinas del AstV.
Estos recombinantes de AstV se describieron en áreas en las que cepas humanas y porcinas estaban en contacto cercano.
Dado que la variabilidad genética de las cepas del AstV parecía ser mucho mayor que la de las cepas porcinas, se concluyó que la transmisión zoonótica probablemente tuvo lugar de humanos a cerdos en lugar de viceversa, como se había sugerido anteriormente.
La alta variabilidad genética, junto con la aparición de infecciones interespecíficas y eventos de recombinación, hace que el AstV sean candidatos serios para infecciones zoonóticas emergentes.
Manifestaciones de datos clínicos
La enfermedad clínica causada por los astrovirus en niños es similar a la causada por el rotavirus, con una alta incidencia de fiebre y diarrea.
La enfermedad es, en general, considerablemente más leve, sin embargo; y causa menos deshidratación que la infección por rotavirus.
El rango de síntomas también parece variar de un lugar a otro; un brote en Guatemala se caracterizó por una menor frecuencia de vómitos y fiebre que un brote en Tailandia.
La enfermedad por astrovirus es considerablemente menos patógena en voluntarios adultos jóvenes, ya que solo el 5% de los individuos infectados desarrollan síntomas clínicos, probablemente debido a la inmunidad preexistente.
El aumento de la incidencia de la enfermedad por astrovirus en pacientes de edad avanzada sugiere que la inmunidad se adquiere en la infancia y desaparece más adelante.
En los bebés prematuros, la infección se ha asociado con enterocolitis necrotizante, pero aún se desconoce si esta asociación es causal.
Diagnostico de laboratorio
Desarrollos tempranos: microscopía electrónica y ensayos inmunológicos.
Aunque la propagación del cultivo celular de algunos AstV clásicos es posible con la ayuda de la tripsina, el aislamiento del virus en el cultivo celular no es aplicable para el diagnóstico de astrovirus en muestras fecales.
En el pasado, los AstV se detectaban de manera rutinaria mediante microscopía electrónica de transmisión directa (EM) en muestras de heces teñidas negativamente. Este procedimiento es laborioso, requiere mucho tiempo y es subjetivo e involucra personal altamente experimentado.
Otras limitaciones fueron que, como se mencionó anteriormente, solo alrededor del 10% de las partículas muestran la estructura de la superficie característica de una estrella y que la sensibilidad de la EM requiere concentraciones de alrededor de 107 partículas por gramo de materia fecal para la visualización del virus.
Dichos niveles generalmente se detectan solo de 12 a 48 h después del inicio de los síntomas, y los números suelen ser demasiado bajos para la detección de EM.
El uso de anticuerpos en microscopía electrónica inmune (IEM) o microscopía electrónica inmune en fase sólida (SPIEM) aumenta la sensibilidad del ensayo y permite la confirmación de la identidad del agente viral.
Sin embargo, la disponibilidad limitada de anticuerpos para los diferentes tipos de AstV dificulta el uso de estas técnicas.
Se desarrollaron inmunoensayos enzimáticos (EIA) para la detección y tipificación del AstV.
Herrmann y colaboradores desarrollaron en 1990 un EIA basado en el uso como anticuerpo de captura de un anticuerpo monoclonal (8E7) dirigido hacia el dominio conservado de la cápside y un anticuerpo policlonal marcado con peroxidasa como el anticuerpo de detección.
Otro refinamiento fue etiquetar el anticuerpo de detección con biotina.
Al menos dos EIA comerciales están disponibles para la detección clásica de AstV en muestras de heces. Aunque los ensayos no permiten la tipificación de los aislamientos, son útiles para la detección rápida del virus cuando se deben analizar grandes cantidades de muestras.
Se ha informado que las técnicas basadas en EIA tienen la misma sensibilidad que la observación directa de EM, pero obviamente consumen mucho menos tiempo.
Además, varias pruebas inmunocromatográficas rápidas contra astrovirus están disponibles comercialmente, y algunas de ellas han sido evaluadas.
Ensayos moleculares
El advenimiento de las técnicas de detección molecular, basadas inicialmente en la hibridación de la sonda y más tarde en la amplificación del genoma, abrió la posibilidad de desarrollar ensayos con sensibilidad y especificidad exquisitas para el diagnóstico de AstV en heces.
Si bien se ha descrito que la sensibilidad de la hibridación de la sonda está en el mismo nivel que la EIA, la PCR con transcriptasa inversa (RT-PCR) ofrece umbrales de detección tan bajos como de 10 a 100 copias del genoma por gramo de heces.
Sin embargo, la sensibilidad de estos ensayos moleculares se basa en gran medida en varias variables, como la selección del cebador / sonda, las condiciones de la reacción de amplificación enzimática y, por último pero no menos importante, la eficiencia de la extracción del ácido nucleico objetivo.
En cualquier caso, los estudios que emplean EIA y RT-PCR en paralelo informaron un mayor número de muestras positivas puntuadas por la última técnica, así como un período más largo de propagación viral que se extendió más allá de la resolución de los síntomas.
Los métodos convencionales de RT-PCR todavía se utilizan ampliamente en la actualidad en muchos laboratorios de investigación, tanto para la detección como para la tipificación de aislamientos adicionales.
Algunos de los cebadores de tipo común y de tipo común más utilizados para la detección de 8 serotipos de AstV clásico se han revisado previamente.
También los cebadores Mon244 / Mon245 (y Mon269 / Mon270) descritos por Noel et al., apuntando al extremo 5 ‘conservado de ORF2 y permitiendo la tipificación por secuenciación, son algunos de los más utilizados.
Tras el descubrimiento de nuevos AstVs, también se publicaron los cebadores de RT-PCR de astrovirus de consenso dirigidos a ORF1b. Si bien estos cebadores deberían poder detectar todos los AstV humanos y animales conocidos, hasta ahora han permitido la detección de AstV humanos clásicos y novedosos.
Los cebadores diseñados para detectar específicamente AstV-MLB y AstV-VA / HMO también se han descrito.
Finalmente, los microarrays también han demostrado ser una opción especialmente útil para la detección y tipificación de virus.
Uno de los métodos descritos basados en microarrays es capaz de distinguir representantes de los ocho serotipos conocidos de AstVs clásicos, y otro es una combinadora para la detección simultánea de varios patógenos virales entéricos, incluidos los AstVs.
Además, otras técnicas moleculares menos convencionales, como la amplificación basada en la secuencia de ácido nucleico (NASBA), también se han descrito para AstV.
Otro perfeccionamiento fue el desarrollo de técnicas de cuantificación, como los ensayos de PCR cuantitativa por RT en tiempo real (RT-qPCR), que proporcionan una alta velocidad, sensibilidad y reproducibilidad y reducción del riesgo de contaminación en el diagnóstico de AstVs.
De manera similar, se ha desarrollado una amplificación isotérmica mediada por bucle de transcripción inversa en tiempo real para la detección rápida y cuantitativa de AstV-1.
Curiosamente, algunos de los métodos publicados de RT-qPCR ya vienen en un formato multiplex que permite la detección simultánea de AstV clásicos y otros objetivos como los norovirus, rotavirus, sapovirus, adenovirus y / o bocavirus.
Uno de estos métodos incluye hasta 19 objetivos, incluidas bacterias, protozoos y helmintos.
Curiosamente, ese ensayo también incluye la detección de dos controles extrínsecos para monitorear las eficiencias de extracción y amplificación, que puede ser altamente relevante en aplicaciones de vigilancia o virología de alimentos.
También están disponibles los kits comerciales RT-qPCR monoplex y multiplex en tiempo real, aunque la mayoría de ellos son especialmente relevantes para el entorno de diagnóstico clínico.
Entre ellos destaca el panel gastrointestinal FilmArray (BioFire Diagnostics, Inc., EE. UU.), Que actualmente se encuentra en desarrollo y tiene como objetivo detectar simultáneamente 23 patógenos gastrointestinales en heces, incluidos AstV y otros 4 virus entéricos.
Con respecto a los nuevos AstV, aunque no están diseñados para usarse en estudios de vigilancia, se han aplicado dos ensayos de RT-qPCR dirigidos a AstV-MLB para la cuantificación de las cargas virales en heces y suero.
Si la importancia de los nuevos AstV en la salud humana se confirma clínicamente, los métodos moleculares deben actualizarse pronto para incorporar cebadores / sondas reactivos en general para detectar universalmente todos los AstV.
Finalmente, aunque los AstV clásicos son algo delicados para crecer in vitro y los AstV nuevos no se han propagado en ninguna línea celular, la combinación de técnicas moleculares con ensayos de infectividad puede ayudar a analizar finalmente la importancia que pueden tener los resultados positivos en términos de copias genómicas.
El uso de células CaCo-2 combinadas con el tratamiento previo de inóculos de virus con tripsina sigue siendo el estándar de oro para el aislamiento clásico de AstV de muestras clínicas y ambientale, y varios métodos de cultivo celular integrado (ICC) combinados con detección por RT-PCR, ha sido descrito.
Si estos métodos permiten el aislamiento de nuevos AstV o si estos virus muestran diferencias significativas en el tropismo celular, aún queda por aclarar.
Las tecnologías de próxima generación, incluida la secuenciación de genoma completo y la metagenómica viral, pueden generar rápidamente datos basados en secuencias que serán determinantes para optimizar los cebadores utilizados actualmente y también ayudarán a identificar regiones genómicas adicionales para el análisis.
Además, la secuenciación del genoma completo proporcionará información genética que también puede correlacionarse con factores de virulencia y puede ayudarnos a comprender mejor la base de la patogénesis viral, y la metagenómica será útil para identificar nuevas cepas emergentes.
Patogénesis de los astrovirus
La patogenia de los astrovirus no ha sido bien estudiada en humanos. Las partículas virales han sido visualizadas por EM en células epiteliales intestinales y en células epiteliales ubicadas en la parte inferior de las vellosidades, lo que sugiere que el intestino es el sitio de replicación.
La patogenia de los astrovirus se ha estudiado en corderos y terneros, utilizando aislados de astrovirus ovino y bovino, respectivamente. La infección de corderos induce una diarrea transitoria leve que ocurre 2 días después de la infección y dura aproximadamente 2 días.
La infección de terneros con al menos una cepa de astrovirus bovino no indujo enfermedad diarreica, aunque la infección se asoció con desprendimiento de células vellosas infectadas.
Susceptibilidad
No se ha establecido ningún modelo para las pruebas de susceptibilidad para astrovirus. Varios intentos de infectar pequeños animales de laboratorio con aislados de astrovirus humanos no han tenido éxito.
Los astrovirus murinos son comunes en ratones de laboratorio, pero no se han asociado con enfermedades diarreicas.
Prevención y tratamiento
La prevención de las infecciones por AstV se basa esencialmente en el control de las vías de transmisión y en la prevención y el control de la enfermedad en el nivel del huésped.
El control de las rutas de transmisión incluye la detección e inactivación de virus en agua y alimentos y la desinfección de fómites contaminados.
Los métodos para la detección y cuantificación de AstV están disponibles, pero el umbral de números aceptables de copias del genoma en matrices de agua y alimentos aún no se ha definido no solo para AstV sino también para otros agentes de gastroenteritis.
Aunque la supervivencia de AstV clásico en el agua potable es alta, los tratamientos de desinfección de 2 h con 1 mg / ml de cloro libre son bastante efectivos.
Sin embargo, el genogrupo B es algo más resistente a la desinfección con cloro que el genogrupo A, sugiriendo que pueden existir diferencias en la persistencia ambiental entre las cepas.
La supervivencia e inactivación de los astrovirus en matrices de alimentos no se han estudiado exhaustivamente, probablemente porque solo se han descrito unos pocos brotes de AstV transmitidos por los alimentos y porque se han dedicado esfuerzos a la aplicación de tecnologías emergentes para la inactivación de otros agentes virales.
Estos agentes virales pueden ser el norovirus y el virus de la hepatitis A.
Con respecto a la desinfección de fómites contaminados, el 90% de alcohol ha demostrado ser útil. Desafortunadamente, aún no hay información disponible sobre inactivación para los AstV no clásicos.
La prevención del desarrollo de enfermedades en el huésped incluye la vacunación y la potenciación de las defensas naturales, como la microbiota intestinal.
No se han desarrollado vacunas para los AstV a pesar de varias descripciones de la producción de partículas similares a virus (VLP) en diferentes sistemas.
Esta falta de interés comercial en la producción de vacunas puede deberse al bajo impacto clínico de la infección por astrovirus en pacientes sanos y a la necesidad de una vacuna multivalente para cubrir todos los serotipos y cepas circulantes o al menos los más prevalentes, ya que aparentemente no existe.
Algunos autores han especulado que los probióticos, que pueden interferir con el ciclo biológico del virus entérico en muchos pasos diferentes, pueden usarse como una medida para prevenir y / o tratar infecciones virales intestinales.
Además, se ha descrito la actividad antiviral de algunos flavonoides sintéticos en la replicación de astrovirus.
La terapia habitual aplicada a los pacientes (niños pequeños o adultos) que sufren de gastroenteritis grave consiste en la sustitución oral o intravenosa de líquidos para evitar la deshidratación.
También se ha propuesto el tratamiento intravenoso con IgG para huéspedes inmunocomprometidos con diarrea severa o persistente, aunque la eficacia de este tratamiento aún no se ha establecido en estudios a gran escala.
Conclusiones
En los últimos años, la visión global de la diversidad de AstV ha cambiado dramáticamente. Aunque tradicionalmente se consideraban como agentes de gastroenteritis aguda en niños, ahora se sabe que los virus pueden propagarse sistémicamente, especialmente en individuos inmunocomprometidos.
La viremia se ha documentado en algunos casos en humanos, cerdos y pavos, y los AstV se han aislado en tejido neurológico en asociación con trastornos neurológicos en humanos, ganado y visones.
La aparición de tantos virus diferentes que infectan a tantas especies diferentes indica la posibilidad de transmisión zoonótica de virus a humanos.
En este sentido, la diversidad de AstV que se encuentra en especies de aves, cerdos y murciélagos es notable, con estas especies frecuentemente asociadas con la transmisión zoonótica y la aparición de nuevas cepas de virus de influenza y coronavirus.
De hecho, los nuevos virus AstV-VA / HMO (genotiposMAstV 8 y MAstV 9 ) están filogenéticamente más cerca de los aislados de murciélago que de los AstVs clásicos ( MAstV 1 ), y algunos de estos nuevos virus se han asociado con manifestaciones extraintestinales.
Todas estas preocupaciones resaltan la necesidad de mejorar las técnicas de diagnóstico ampliamente reactivas que permiten la detección de todos los AstV.
Se requiere una mejor comprensión del ciclo replicativo de AstV, particularmente de los virus nuevos, y de su papel en la enfermedad clínica y sus mecanismos de patogénesis para prevenir y tratar posibles nuevas infecciones.
