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¿Que sabemos sobre el Ébola?

El pasado 8 de Mayo (2018) se declaró en la República Democrática del Congo en dos brotes diferentes un nuevo brote de Ébola, después de registrarse unas 17 muertes y 21 posibles casos de infección más. Tiempo atrás, en el 2014,  ya habíamos oído hablar sobre este virus pero prácticamente no sabíamos nada sobre él. ¿Qué sabemos actualmente sobre este virus? Entra y conoce todos los datos biológicos que tenemos actualmente sobre el Ébolavirus. 

VIRUS ÉBOLA

GENERALIDADES

El virus del Ébola presenta una forma muy característica: parece un hilo. Por ese motivo está clasificado en la Familia Filoviridae (juntamente con el virus del Marbugo y el Cuevavirus). Actualmente se conocen cinco cepas diferentes, nombradas generalmente por el lugar donde se produjeron brotes conocidos: Ëbola Zaire (EBOV), Reston virus (RESTV que no presenta síntomas en humanos), Bundibugyo (BDBV), Sudan (SUDV) i Taïforest (TAFV).

El virus del Ébola fue descubierto en dos brotes diferentes (Sudán Sur y República Democrática del Congo) afectando sobre todo a comunidades pequeñas y con una mortalidad entre 50-90%. A partir de ese primer encuentro se han registrado una gran cantidad de brotes esporádicos y muy intensos. Normalmente son cortos en el tiempo pero de rápida expansión con una mortalidad muy variada. Los brotes se han observado en Europa (con una mortalidad del 0%), Estados Unidos (mortalidad del 0%) y África (con mortalidad variada). En el gráfico siguiente observamos los brotes en el continente africano desde que se descubrió el Ébolavirus.

En el gráfico destaca el brote que se produjo en 2014, el mayor desde que se conoce el virus con un total de más de 25.000 afectados y más de 10.000 muertes. Para poder observar bien los datos del gráfico, haz click encima.

Gráfico de los diferentes brotes de Ébola registrados en África. Fuente: SciDevNet.

Después de padecer tantos brotes y el último tan peligroso (por su rápida y gran expansión) y la posible utilización del virus como arma biológica, la comunidad científica aceleró la producción de conocimientos sobre este virus, sus características biológicas y su ecología. Con esos conocimientos podemos tratar de prevenir o curar la enfermedad producida por este virus.

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS

Como bien hemos dicho anteriormente, el virus del Ébola presenta una forma alargada semejante a un hilo. Puede alcanzar grandes longitudes de hasta 14.000 nm y unos 80 nm de diámetro. Recomendamos leer el artículo de microbiología básica para entender mejor los diferentes tamaños de los microorganismos.

El virus presenta una cadena de ARN negativo de 19.1 kb que codifica para siete proteínas virales que conforman las diferentes capas del virus y garantizan sus funciones.

Microfotografía del Ébolavirus. Fuente Health and Lifestyle.

ESTRUCTURA DEL VIRIÓN

El virus del Ébola presenta tres capas diferenciadas. Por una parte, encontramos el nucloide (donde encontramos el ARN). Presenta una forma tubular y en espiral de unos 20-30 nm de diámetro. El nucleoide se encuentra centrado y rodeado por la cápside helicoidal (de unos 40-50 nm de diámetro). Ésta última está rodeada por una membrana espiculada conocida como envuelta viral.

Recreación de un virión del Ébola. Se nombran las diferentes capas: N (nucleoide), C (cápside) y MB (envoltura viral). Imagen modificada de PrtoMontt.
NUCLEOIDE

En esta capa más interior encontramos dos proteínas concretas: una nucleoproteína estructural y una ARN polimerasa, conocida como proteína L. La primera de ellas conforma la estructura del nucleoide y encontramos 11 proteínas por cada giro de la hélice. Esta nucleoproteína es la que se une al ARN.

Por otro lado, la proteína L se encarga de sintetizar ARN positivos dentro de la célula huésped para su posterior replicación.

Esquema detallado de los diferentes componentes del virión. Imagen modificada de Visual Science.
CÁPSIDE

La cápside tiene forma helicoidal y es la capa que contiene mayor cantidad de proteínas. Por un lado contiene la proteína P (con función desconocida). También encontramos la proteína VP30 (que se encarga de desplegar el ARN en el interior del huésped y a su vez, es un factor de transcripción) y la proteína VP35 (factor de transcripción y antagonista de los interferones). En mayor cantidad encontramos la VP40 (función estructural) que forma dímeros y se cree que en el interior de la célula huésped forma estructuras circulares (cuya función aún es desconocida). En menor cantidad encontramos la VP24 (también estructural) que se cree que tiene funciones como interferón o cofactor de la polimerasa.

ENVUELTA VIRAL

La membrana que forma la envuelta viral está formada por una glicoproteína viral que forma trímeros en la membrana. Ésta presenta forma de trímeros con una sección transmembrana y una sección extracel·lular. La glicoproteína está rodeada de proteínas, receptores, lípidos y factores de histocompatibilidad de la célula huésped, es decir, no son de origen viral.

Representación 3D de la glicoproteína viral (rojo) y la membrana de origen no viral. Imagen de Visual Science.

Estas representaciones 3D de las diferentes capas del virión se han obtenido de Visual Science. Las regiones representadas en rojo corresponden a estructuras de origen viral, mientras que las zonas grises son de origen no viral.

CICLO DEL VIRUS ÉBOLA

CICLO EPIDEMIOLÓGICO

Este virus es de origen africano y su reservorio natural son los murciélagos frugívoros de la familia  Pteropodidae. Éstos pueden infectar de forma accidental a otros mamíferos como por ejemplo simios no humanos. Éstos son los que más sufren las consecuencias de la infección por Ébola. Los primates o el mismo murciélago pueden infectar, a su vez, de forma accidental a los humanos. Un ejemplo muy interesante de infección por ébola en humanos fue por el consumo de cerebro de mono infectado.

Entre humanos, la transmisión se produce a través de los fluidos corporales como por ejemplo la sangre, vómitos, excrementos y en ciertos casos más graves por el semen, leche materna u orina. Este virus no se transmite por el aire, pero si puede hacerlo por las microgotas de saliva expulsadas en estornudos o mientras hablamos.

Representación del ciclo ecológico del ébola. Fuente CDC.

CICLO INTRACELULAR

Una vez los viriones han entrado dentro del cuerpo humano, estos se unen a la célula receptora con las glicoproteínas virales. Estas proteínas reconocen los receptores celulares tipo HAVCR! (TIM1) y se unen a ellos. En ese instante, se inicia una señalización celular que activa el mecanismo de macropinocitosis (proceso de captación de material en el espacio extracelular por invaginación de la membrana celular). Así pues, la membrana recubre el virus y lo introduce en un endosoma hacia al citoplasma. Dentro del endosoma, la envoltura viral es destruida por los enzimas lisolíticos y el nucleoide se fusiona con la membrana del endosoma y sale hacia el citoplasma.

Una vez allí, la proteína L inicia su función y empieza a transcribir el ARN negativo a uno positivo y mediante los mecanismos celulares se empiezan a transcribir todas las proteínas virales. Por otro lado, el ARN se replica en el núcleo celular. Una vez hechas las copias, el ARN viral sale del núcleo mediante un transportador dependiente de actina y se dirige a la membrana celular. Allí se ensambla con las demás proteínas y se fusiona con la membrana celular, llevándose para formar su envoltura una parte de la membrana del huésped.

Representación del ciclo que sigue el ébola en su proceso de infección celular. Foto de Viralzone.

¿EXISTE ALGÚN TRATAMIENTO O PREVENCIÓN PARA EL ÉBOLA?

Después del intenso brote que tuvo lugar en 2014, se puso a prueba una vacuna preventiva conocida como VSV-EBOV. Ésta es una vacuna recombinante formada por un virus de la estomatitis vesicular modificado genéticamente. Este virión contiene glicoproteínas del Ébola y así es reconocido por el sistema inmune al entrar en el organismo huésped. Al ya tener preparado un sistema de reconocimiento, cuando entra un virión del Ébola, éste es reconocido  y, por tanto, se inicia una respuesta inmune.

A su vez, en el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) se está trabajando con cinco prototipos diferentes de vacuna para el Ébola. Uno de ellos es una gran mejora de la vacuna VSV-EBOV, ya que aparte de contener la glicoproteína también se sintetiza la VP40, facilitando así el reconociemiento por parte del sistema inmune del virus.

Cabe destacar, que una vez se esta infectado con el virus del Ébola, el único tratamiento posible es la tranfusión de anticuerpos monoclonales y medicamentos antivirales.

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El Ébola no va a desaparecer, por tanto, todos los conocimientos sobre él son bienvenidos. Su cura y tratamiento están cada vez más cerca. 

BIBLIOGRAFÍA

  • Centro de control y prevención de enfermedades (CDC, en inglés)
  • MicroBio Blog. Ignacio López-Goñi.
  • Visual Science. Poster educativo sobre el Ébola (disponible aquí).
  • Imagen de portada: Janssen

Anuncis

Ebola: què en sabem?

8 de Maig del 2018. Repúlica Democrática del Congo. El Govern del país declara un nou brot d’ Ebola Virus després de la mort de 17 persones i 21 possibles afectats. Ja haviem sentit parlar d’aquest desconegut virus a l’any 2014 a la coneguda com a major epidemia del virus. Però, que en sabem d’ell? Passa i coneix de primera mà totes les dades virològiques que es coneixen sobre aquest interessant virus. 

 

EBOLA VIRUS

GENERALITATS

El virus de l’Ebola, que presenta una forma característica en forma de fil, pertany a la família dels Filoviridaes (juntament amb el virus del Marbug i el Cuevavirus). Es coneixen actualment cinc variants diferents: Bundibugyo (BDBV), Ebola Zaire (EBOV), Reston virus (RESTV que no presenta símptomes als humans), Sudan (SUDV) i Taïforest (TAFV).

Va ser descobert  l’any 1976 en dos brots diferents a Sudán Sud i República democràtica del Congo, afectant sobretot a petites comunitats i amb una mortalitat d’entre el 50-90%. A partir d’aquesta primera observació, s’han tingut constància una gran quantitat de brots explosius i temporals (és a dir, curts en el temps però de ràpida expansió) amb una mortalitat molt variada. Els brots s’han donat a Europa (Amb una letalitat del 0%), a Nord Amèrica (també amb una mortalitat del 0%) i sobretot a Àfrica (amb una mortalitat variada). Al gràfic següent podem observar els diferents brots que s’han registrat a Àfrica fins al 2014, on destaca el darrer brot enregistrat amb més de 25.000 afectats i 10.000 morts. Per poder observar correctament les dades, pitjau a sobre la imatge.

 

Representació gràfica dels brots d’Ebola a Àfrica des del seu descobriment. Imatge de SciDevNet.

Els coneixements sobre aquest virus eren escassos, però degut als grans efectes que ha provocat al llarg dels anys i la possibilitat de que s’utilitzi en un futur com a arma biològica, les iniciatives per descobrir noves característiques i possibles tractaments han proliferat de forma significativa. Doncs, que sabem actualment sobre el virus de l’Ebola?

CARACTERÍSTIQUES BIOLÒGIQUES

 

Com es poden observar a les diferents imatges microscòpiques, el virus de l’Ebola presenta una forma filamentosa que pot arribar fins a 14.000 nm de llarg i uns 80 nm aproximadament de diàmetre (consultau aquest article de microbiología bàsica per tenir un concepte més clar sobre la mida dels microorganismes). El virus presenta una ARN monocaternari negatiu de 19,1 kb que codifiquen per unes set proteïnes estructurals que conformen les diferents capes del virus.

Microfotografia del virus de l’Ebola. Imatge extreta de Health and Lifestyle.

ESTRUCTURA

L’ebola presenta un nucleoide de forma tubular i espiral  (d’aproximadament 20-30 nm de diàmetre) que es troba al centre i  rodejat per una càpside helicoidal ( d’uns 40-50 nm) que alhora es troba envoltada per una membrana espiculada (envolta viral).

 

Estructura bàsica del virus de l’Ebola. Modificació de PtoMontt.
NUCLEOIDE

El nucleoide està format per dues proteïnes concretes: NP (nucleoproteïna estructural) i L (una ARN polimerasa). La primera d’elles conforma l’estructura del nucleoide i trobem 11 proteïnes per cada gir de l’hèlix (és la que s’uneix al ARN). Per altra banda, la proteïna L al ser una ARNpolimerasa s’encarrega de sintetitzar ARN positius per la replicació del virus dins la cèl·lula de l’hostatger.

Esquema de l’estructura detallada del virus de l’Ebola. Modificat de Visual Science.
CÀPSIDE

La càpside helicoidal és la capa que conté major nombre de proteïnes. Conté la proteïna P (funció desconeguda), la proteïna VP30 (que s’encarrega de desplegar l’ARN dins l’hostatger, factor de transcripció); la VP35 ( que juntament amb l’anterior es tracta d’un factor de transcripció i un antagonista dels Interferons); la proteïna VP40 (que es troba en grans quantitats) i la VP24 (en menor quantitat) que es creu que s’encarreguen de les funcions estructurals per unir la càpside amb el nucleoide. Per altra banda, aquesta VP40 forma tota una sèrie de dímers i es creu que dins la cèl·lula de l’hostatger forma estructures circulars, la funció de les quals encara és desconeguda. La VP24 es creu que també pot tenir funcions com interferó o un cofactor de la polimerasa.

ENVOLTA VIRAL

La membrana que conforma l’envolta viral està formada per la glicoproteïna viral que forma trímers amb una part transmembrana i una extracel·lular. Aquesta es troba envoltada per proteïnes, lípids, factors d’histocompatibilitat i receptors de membrana que obté de la membrana cel·lular de l’hostatger, és a dir, són d’origen no viral.

Representació de l’estructura de la membrana viral. Mostra una unitat de glicoproteïna viral. Imatge: Visual Science.

Als esquemes emprats per la visualització de l’estructura del virus de l’Ebola, les estructures de color grisenc corresponen a aquelles que són d’origen no viral (es a dir, que les agafa un cop ha sortit de la cèl·lula de l’hostatger) i les vermelles són les proteïnes i estructures víriques.

 

CICLE DEL VIRUS

CICLE ECOLÒGIC

 

El virus de l’Ebola és un virus d’origen africà i es creu que el seu reservori natural són els ratpenats frugívors de la Família Pteropodidae. Aquests poden infectar accidentalment altres mamífers, com ara simis no humans. Aquests són els que més pateixen la malaltia produïda pel virus de l’Ebola, però també poden infectar als humans de forma accidental o perquè aquests darrers s’alimentin de carn i cervells de simis infectats. Entre humans, la transmissió del virus es realitza mitjançant el contacte amb fluids corporals com per exemple la sang, vòmits, excrements i també en certs casos molt greus, al semen, llet materna o orina. No es pot transmetre per l’aire, però si en microgotes de saliva llançades amb esternuts o mentre parlem.

Cicle de transmissió del virus Ebola. Imatge de la CDC.

 

CICLE INTRACEL·LULAR (PROCÉS D’INFECCIÓ)

 

Un cop es troba dins l’humà, aquest virus s’uneix als receptors de membrana de les cèl·lules de l’endoteli capil·lar (sistema circulatori) o de determinades cèl·lules del sistema immunitari. S’ha observat que generalment s’uneix a receptors com l’HAVCR1 (TIM1) que inicia una senyalització cel·lular per activar el mecanisme de macropinocitosis (captació de material a l’espai extracel·lular per invaginació de la membrana cel·lular). Així doncs, la membrana de la cèl·lula recobreix el virus i l’introdueix cap al citoplasma. Dins l’endosoma, l’envolta viral és destruïda pels enzims lisolítics i el nucleoide es fusiona amb la membrana de l’endosoma i surt cap a l’exterior.

Un cop dins el citoplasma, la proteïna L comença a transcriure l’ARN viral i mitjançant els mecanismes de la cèl·lula de l’hostatger es sintetitzen les proteïnes virals i dins el nucli cel·lular es replica l’ARN viral. Aquest darrer surt del nucli mitjançant un transportador dependent d’actina i es dirigeix cap a la membrana cel·lular on es troba amb les proteïnes virals. Es fusiona amb la membrana i amb una part d’aquesta forma la seva envolta viral que recobrirà la càpside i el nucleoide.

Representació de les fases del procés d’infecció del virus de l’Ebola. Imatge de ViralZone.

 

HI HA ALGUN TRACTAMENT O VACUNA PER L’EBOLA?

 

Després del brot del 2014 es va posar a prova la vacuna preventiva anomenada VSV-EBOV. Aquesta és una vacuna recombinant formada per virus de l’estomatitis vesicular (VSV) modificada genèticament. Aquesta porta glucoproteïnes de l’Ebola i al entrar a l’hostatger provoca una resposta immunilògica. Així, el sistema immunitari estarà preparat per una possible infecció per Ebolavirus.

Per altra banda, al Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), es treballa amb cinc prototips de vacuna de l’Ebola, un dels quals es una gran millora de la VSV-EBOV, ja que a part de la glicoproteïna també es sintetitza una VP40. Així, la vacuna està composta amb un virus molt atenuat i molt semblant al virus de l’Ebola.

Un cop s’està infectat pel virus de l’Ebola, l’únic tractament viable actualment és la utilització d’anticossos monoclonals i antivirals.

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L’Ebola no desapareixerà, per tant, tots els coneixements que es puguin adquirir sobre ell seran un gran avantatge per prevenir i poder arribar a curar aquestes infeccions. 

 

BIBLIOGRAFIA

 

  • Centre pel control  i prevenció de malalties (CDC, en anglès)
  • MicroBio Blog.
  • Visual Science. Poster educatiusobre l’Ebola (Disponible aquí)
  • Imatge de portada: Janssen