Mutacions del virus de l’hepatitis E: la seva importància funcional y clínica
La infecció pel virus de l’hepatitis E (VHE) és una causa freqüent d’hepatitis aguda i afecta a nivell mundial a més de 20 milions de persones, amb tres milions de casos simptomàtics i 56.000 morts reconegudes relaciones amb el VHE a tot el món.
El VHE és endèmic en els països en desenvolupament i està guanyant importància en els països desenvolupats, degut a l’augment en el nombre de casos autòctons. En individus immunocompetents, la replicació del VHE està controlada pel sistema immune de l’hoste, però es reconeix que alguns factors vírics (genotips virals específics i els mutants) poden modular la replicació i el curos de la infecció del VHE. Existeix un coneixement limitat sobre com influeixen les variants genètiques del VHE a la patogènesi, la susceptibilitat i la resposta terapèutica. Les variants virals poden modular estructuralment les proteïnes del VHE i, per tant, desregular les interaccions entre els virus i l’hoste. Aquesta revisió té com a objectiu resumir el coneixement i discutir els avenços recents en el paper causal de l’heterogeneïtat del VHE i les seves variants en la morfogènesi viral, la patogènesi, el resultat clínic i la resistència antiviral.
Introducció
La infecció pel virus de l’hepatitis E (VHE) s’està reconeixent cada cop més en la investigació mèdica, ja que la infecció pel VHE ha arribat als països industrialitzats. Tot i que el VHE es va descobrir el 1983 (Balayan et al., 1983) i es van iniciar anàlisis experimentals des del 1990/1991 (Reyes et al., 1990), existeixen buits en els coneixements sobre les vies de transmissió, el cicle vital, la patogènesi, la variabilitat genòmica i l’evolució viral.
Des de fa anys, es produeixen epidèmies importants i brots esporàdics d’hepatitis E en els països tropicals i subtropicals (per exemple, a l’Índia, Uganda, Sudan i Mèxic), amb desenes de milers d’afectats (Dalton et al., 2013; Kamar et al. 2012). Aproximadament dos mil milions de persones (un terç de la població mundial) viuen en àrees endèmiques pel VHE i estarien en risc (Pérez-Gracia et al., 2013). Les infeccions pel VHE es documenten amb menys freqüència en els països industrialitzats, ja que es creu que estan associades a viatges a països endèmics. No obstant, s’han anat informant infeccions per VHE a Europa occidental (Dalton et al., 2013; Kamar et al., 2012; Pischke et al., 2014). Les raons de les discrepàncies en la presentació del VHE entre països en desenvolupament i països desenvolupats són diverses. És probable que s’expliqui per diferències en la ruta de transmissió i per la diferent distribució dels genotips VHE (Pauli et al., 2015; Sayed et al., 2015). En els països en desenvolupament, la infecció per VHE es transmet principalment per via hídrica/fecal-oral degut a males condicions higièniques, mentre que en els països desenvolupats el VHE es transmet principalment per consum de carn i entranyes mal cuinades (Mansuy et al., 2016). En aquest sentit, el VHE és únic, ja que és l’únic virus d’hepatitis amb un reservori animal.
Les variants del VHE es sap que estan associades amb la dinàmica de transmissió i la patogenicitat (Kamar et al., 2012, 2014, Lee et al., 2016, Meng, 2011). Les mutacions del VHE tenen lloc sota la pressió selectiva realitzada pel sistema immune de l’hoste i pels antivirals. L’heterogeneïtat del VHE contribueix a la diversitat en la patogènesi i els patrons de transmissió del VHE (Lhomme et al., 2014). En aquesta revisió, l’objectiu és resumir els coneixements i discutir els avenços recents en el paper de l’heterogeneïtat del VHE i les seves variants, en la morfogènesi viral, la rellevància clínica i la resistència als antivirals.
Curs clínic i patogènesi de la infecció per VHE
Tot i que la majoria de les infeccions pel VHE són asimptomàtiques, el curs clínic de les infeccions simptomàtiques inclou hepatitis E aguda i crònica, insuficiència hepàtica fulminant i símptomes extrahepàtics (Debing et al., 2016a, Hoan et al., 2015). L’hepatitis E aguda generalment es defineix com una malaltia autolimitada que dura aproximadament 8 setmanes i els símptomes són inespecífics i gairebé indistingibles d’altres tipus d’hepatitis viral aguda (Wedemeyer et al., 2012). L’ARN del VHE pot detectar-se tant en el sèrum com en la femta abans de l’inici dels símptomes clínics i dura menys d’un mes en el sèrum, després de l’inici dels símptomes, però pot persistir més temps a la femta (Krain et al., 2014). S’ha observat una forma greu d’hepatitis aguda (insuficiència hepàtica fulminant) en pacients amb malalties hepàtiques preexistents i en dones embarassades (Dalton et al., 2007; Navaneethan et al., 2008). La gravetat de la infecció per VHE en dones embarassades pot estar associada amb l’equilibri hormonal i la complexitat immunològica durant l’embaràs (Bose et al., 2011; Navaneethan et al., 2008). La replicació del VHE que té lloc a la placenta humana pot conduir a complicacions greus en les embarassades, inclosa la transmissió del VHE de la mare al recent nascut i l’avortament (Bose et al., 2014; Navaneethan et al., 2008).
L’hepatitis E crònica es defineix per la persistència d’ARN-VHE i/oIgM anti-VHE durant més de sis mesos amb nivells elevats d’alanina aminotransferasa (ALT). La infecció crònica per VHE s’ha informat principalment en individus immunocompromesos, en receptors de trasplantaments d’òrgans, pacients sotmesos a quimioteràpia i pacients infectats pel VIH (Dalton et al., 2009; Kamar et al., 2008). L’hepatitis E crònica s’ha associat amb el desenvolupament de fibrosi i/o cirrosi en pacients amb trasplantament d’òrgan sòlid (Kamar et al., 2008). La infecció crònica per VHE depèn en gran mesura de la resposta immune de l’hoste i, per tant, la immunitat suprimida en aquests grups específics de pacients permet que el virus persisteixi i estableixi una infecció crònica. El deteriorament de les respostes de cèl·lules T específiques del VHE probablement estigui associat amb el desenvolupament d’hepatitis E crònica (Suneetha et al., 2012). No obstant, també s’han notificat casos estranys d’infecció crònica i/o persistent per VHE en individus sans i immunocompetents (Gonzalez Tallon et al., 2011).
El VHE també pot contribuir a diverses manifestacions extrahepàtiques, com pancreatitis, trastorns hematològics (trombocitopènia i anèmia), trastorns renals i complicacions neurològiques (síndrome de Guillain-Barré i meningoencefalitis) (Singh y Gangappa, 2007; Thapa et al., 2009; Wedemeyer et al., 2012). El descobriment de les quasiespècies del VHE en el sèrum i el líquid cefaloraquidi suggereix a més un possible paper directe del virus en els trastorns neurològics i es relaciona amb l’aparició de variants neurotròpiques del VHE (Kamar et al., 2010). El mecanisme de les manifestacions extrahepàtiques es pot explicar per la replicació del VHE en els teixits/òrgans extrahepàtiques i és causa de dany tissular local i inflamació. Això és recolzat per descobriments recents, que van mostrar la replicació del VHE a la placenta humana i en teixits neuronals (Bose et al., 2014; Drave et al., 2016). S’han proposat altres mecanismes, com respostes immunitàries de reacció creuada, generació de complexos immunes i infeccions secundàries (Feng, 2016). No obstant, el mecanisme subjacent exacte de les manifestacions extrahepàtiques del VHE precisa de més investigacions.
Biologia del VHE i virologia molecular
El VHE és un virus ARN petit, virus sense embolcall, de 32-34 nm de diàmetre i que pertany al gènere Orthohepevirus de la família Hepeviridae (Kamar et al., 2012).
Figura 1. Descripció esquemàtica del genoma del VHE i les proteïnes virale. La figura mostra el genoma lineal, ssRNA (+) del genoma VHE ~ 7.2 kb i les proteïnes virals corresponents. L’extrem 5’ està tapat i l’extrem 3’ està polidenilat. ORF1 codifica la poliproteína no estructural, incloent metiltransferasa (Met), domini Y (Y), cisteïna proteasa tipus papaïna (PCP), regió hipervariable (HVR), macrodomini (X), ARN helicasa (Hel) i ARN dependent ARN polimerasa (RdRp). ORF2 codifica la proteïna de la càpsida (CP), que conté el domini S (S), el domini M (M) i el domini P (P).
Tot i que el cicle vital del VHE és similar al d’altes virus ssRNA, necessita més investigació (Fig. 2).
Variabilitat genètica del VHE i la implicació clínica
Es reconeixen set genotips del VHE dins de l’espècie Orthohepevirus A basada en la filogènia de genomes virals complets (VHE-1 a VHE-7) (Smith et al., 2016). Quatre genotips del VHE (VHE-1 a VHE-4) són ben reconeguts com patògens humans, mentre que el VHE-5 i el VHE-6 s’han identificat fins ara només en animals (porcs senglars) (Smith et al., 2014). Recentment, s’ha informat que el camèlid VHE-7 infecta a humans i causa hepatitis E crònica, com s’observa en un pacient trasplantat de fetge (Lee et al., 2016). Les soques dels patògens humans inclouen VHE-1, VHE-2, VHE-3, VHE-4 i VHE-7 (Kamar et al., 2012, 2014, Meng, 2011). A més, quatre dels principals genotips del VHE patogènics humans s’han classificat en 24 subgenotips, cinc subgenotips de VHE-1 (1a a 1e), dos subgenotips de VHE-2 (2a y 2b), deu subgenotips de VHE-3 (3a a 3j) i set subgenotips de VHE-4 (4a a 4g) (Lu et al., 2006). No obstant, la subclassificació dels genotips del VHE encara es troba en discussió, degut a la manca de dades valuoses.
Els genotips del VHE tenen diferents reservoris i diferents patrons de distribució i transmissió. El VHE-1 es distribueix amb freqüència a Àsia, el VHE-2 a Àfrica i Mèxic, el VHE-7 a l’Orient Mitjà, mentre que el VHE-3 i el VHE-4 estan distribuïts per tot el món (Kamar et al., 2012; Lee et al., 2016; Rasche et al., 2016). El VHE-1 i el VHE-2 infecten exclusivament a humans, mentre que el VHE-3 i el VHE-4 tenen rang d’hostes ampli (porcs, porcs senglars, conills, cérvols i humans) (Kamar et al., 2012, 2014; Meng, 2011). El VHE-7 pot infectar tant als camells com als humans (Lee et al., 2016). El VHE zoonòtic té el potencial de causar una malaltia mortal en pacients infectats i pot tornar-se més transmissible entre els humans (Aggarwal i Jameel, 2011). El VHE-1 i el VHE-2 es transmeten principalment a través de la via hídrica/fecal-oral i són responsables de grans brots i epidèmies transmeses per l’aigua en països en desenvolupament, mentre que el VHE-3, el VHE-4 i el VHE-7 estan associats amb transmissió zoonòtica i causen infeccions esporàdiques en els països desenvolupats (Kamar et al., 2012, 2014; Lee et al., 2016; Meng, 2011).
Es creu que els diversos genotips del VHE estan associats amb el curs clínic de les infeccions simptomàtiques. El VHE-1 i el VHE-2 contribueixen principalment a l’hepatitis aguda greu, però no a la infecció crònica per VHE (Aggarwal i Jameel, 2011; Krain et al., 2014). Les infeccions amb VHE-3, VHE-4 i VHE-7 no només causen hepatitis aguda, sinó que també poden conduir a hepatitis crònica en pacients immunocompromesos (Geng et al., 2014; Geng et al., 2016; Lee et al., 2016). Rivero-Juárez et al., 2015). Els pacients infectats amb VHE-4 van tenir resultats més greus en comparació amb aquells infectats amb VHE-3 (Mizuo et al., 2005). La infecció amb VHE-1 però no amb VHE-3 i VHE-4 es va associar amb formes greus de malaltia hepàtica i complicacions en dones embarassades (Krain et al., 2014; Kumar et al., 2004). A més, s’ha demostrat que la infecció amb VHE-3 causa insuficiència hepàtica fulminant en pacients amb malalties hepàtiques preexistents (Dalton et al., 2007; Peron et al., 2007). Aquestes dades indiquen que la variabilitat del VHE contribueix significativament a la patogènesi i la gravetat de la infecció per VHE.
Figura 2. Efecte de les mutacions en el cicle de replicació del VHE i significat clínic. Descripció esquemàtica del cicle de replicació del VHE i l’efecte de les mutacions que tenen lloc en el genoma del VHE (quadres vermells, el domini i la regió estan indicats) en la maquinària transcripcional/traslacional (caixa blava amb punts) del VHE. Els asteriscs (***) indiquen mutacions conegudes. El possible efecte de les mutacions en la replicació del VHE s’indica i es descriu el seu resultat clínic sota dels requadres vermells.
Recombinació del VHE
Els events de recombinació del VHE tenen lloc dins dels set genotips del VHE definits (Smith et al., 2014). Un estudi recent va caracteritzar la PPR del genoma del VHE en 27 pacients immunocompromesos amb persistència del VHE i 32 amb la resolució d’infeccions. De les 27 soques aïllades de pacients amb persistència del VHE, la recombinació es va produir en tres soques del VHE durant el període d’infecció (Lhomme et al., 2014). Els events de recombinació augmenten la probabilitat de variabilitat genètica i, per tant, una evolució diferent amb un potencial de cronificació de la infecció per VHE (Nguyen et al., 2012). A més, es van trobat dos fragments d’origen humà (inhibidor de la α-tripsina-ITI i tirosina aminotransferasa-TAT) inserits van millorar la replicació del VHE (Lhomme et al., 2014).
Mutacions del VHE i el seu paper funcional
Els virus ARN exhibeixen una gran variabilitat genètica per la seva evolució ràpida, amb una taxa de mutació estimada que varia de 10-6 a 10-4 substitucions per nucleòtid per còpia (Sanjuan et al., 2010). Les taxes de mutació del VHE es van estimar indirectament a partir d’aïllats clínics com 1,5 substitucions base per lloc per any i van ser similars a les informades pels virus de l’hepatitis C (Takahashi et al., 2004). S’han descrit mutacions a totes les regions: mutacions a la regió ORF1; mutacions a la regió ORF2; mutacions a la regió ORF3; mutacions a la unió i elements cis-reactius (CRE).
Mutacions del VHE i rellevància clínica, en especial en relació a les variants relacionades amb l’hepatitis fulminant
Algunes de les mutacions del VHE descrites confereixen propietats diverses amb canvis en el curs clínic de la malaltia. No obstant, es desconeix la rellevància funcional i clínica de totes les variants detectades (Ray et al., 1992). Una anàlisi de 22 seqüències del VHE-4 de longitud completa de pacients amb hepatitis fulminant i aguda va trobar que les substitucions a les posicions C1816 i U3148 es van associar significativament amb l’hepatitis fulminant (Inoue et al., 2006). No obstant, només es va confirmar que la mutació U3148 estava associada amb l’hepatitis fulminant mitjançant una anàlisi addicional de 16 aïllats del VHE-4. Anàlisis addicionals de 86 aïllaments del VHE van mostrar que la variant U3148 va tenir una associació més forta amb l’hepatitis fulminant en comparació amb altres variants (C3148 o G3148), i es va associar amb una menor activitat de protrombina (Inoue et al., 2006). Un estudi comparable va ampliar els resultats usant 28 seqüències del VHE-4 de longitud completa (d’hepatitis fulminant i aguda) i va identificar la variant C5907 com la més significativament associada amb l’hepatitis fulminant (Inoue et al., 2009). Un efecte addicional de les mutacions U3148 i C5907 sobre l’evolució fulminant de l’hepatitis es va confirmar mitjançant anàlisi de les seqüències completes de 28 mostres de VHE-4 i d’11 del VHE-3 aïllades, així com de 35 seqüències parcials (Inoue et al., 2009). No obstant, el mecanisme de com aquestes mutacions U3148 i C5907 influeixen en la progressió de l’hepatitis E no s’ha resolt.
L’abundància de mutacions en el genoma del VHE, aïllats de pacients probablement es degui a la pressió immune selectiva. Aquestes mutacions permeten que el virus s’adapti i moduli millor la resposta immune de l’hoste el que condueix a una major gravetat de les complicacions.
Mutacions i vacunació contra el VHE
La prevenció de la infecció per VHE en àrees endèmiques es basa en la implementació de mesures higièniques i sanitàries apropiades per evitar la transmissió fecal-oral. En regions on la infecció pel VHE es esporàdica, es recomana evitar el consum d’aliments crus. La infecció pel VHE podria prevenir-se amb vacunes eficaces contra el VHE que de moment no estan disponibles.
Rellevància clínica de les mutacions del VHE en la teràpia antiviral
Tot i que no hi ha opcions de tractament específiques pel VHE amb una activitat antiviral significativa, recentment s’ha documentat l’efectivitat del PEG-interferón-α en combinació amb ribavirina o bé ribavirina sola enfront al VHE (Kamar et al., 2014b; Peron et al. 2016; Wedemeyer et al., 2012). No obstant, es va informar el fracàs del tractament amb ribavirina en pacients amb hepatitis E crònica (Debing et al., 2014, 2016, Gisa et al., 2015; Lhomme et al., 2015; Todt et al., 2016).
S’han detectat mutacions de resistència antiviral (G1634R/K) que poden tenir lloc en el genoma del VHE sota tractament amb ribavirina, ja que s’ha demostrat recentment que la ribavirina causa mutacions en el genoma del VHE i en altres virus ARN (Debing et al., 2016).
Els descobriments recents demostren clarament l’efecte mutagènic de la ribavirina en el genoma del VHE, fet que pot conduir a l’aparició de poblacions virals diferents (Debing et al., 2014, 2016, Gisa et al., 2015; Todt et al., 2016). Aquestes poblacions virals diferents resultants del fracàs del tractament amb ribavirina poden causar un resultat clínic més complicat, i tot això es troba en investigació.
En la pràctica clínica, l’exploració sistemàtica de les variants genòmiques del VHE per seqüenciació de propera generació ha de considerar-se per qualsevol rellevància clínica, que pot associar-se amb fracàs del tractament, infeccions cròniques i fulminants per predir els resultats de la teràpia i la progressió de les malalties hepàtiques.
Conclusions i perspectives
Tot i que la infecció pel VHE està àmpliament controlada per la resposta immune de l’hoste, la variabilitat genètica del VHE, s’associa amb variacions en el curs clínic, l’adaptació de l’hoste i les resistències antivirals. Diferents genotips del VHE exhibeixen un rang d’hostes selectius amb patrons de transmissió i patogènesi únics. Les variacions que es produeixen en el genoma del VHE poden influir en la replicació del VHE i la interacció virus-hoste, i posteriorment poden modificar l’evolució. Sota la pressió immune de l’hoste, poden tenir lloc mutacions rellevants a tot el genoma del VHE, associar-se a formes greus de la malaltia i a resistències enfront als antivirals. Es precisen més estudis per dilucidar la contribució de les variants del VHE en la fisiologia, patogènia i evolució clínica del VHE.
Referència: Hepatitis E Virus Mutations: Functional and Clinical Relevance Hoang van Tong et al. (agost 2016) EBioMedicine 11 (2016) 31–42
Article traduït i adaptat per l’ASSCAT
