Tropismo viral

El tropismo del virus de inmunodeficiencia humana se define como  la atracción altamente específica del virus hacia el tejido del huésped, determinado en parte por los marcadores de superficie de las células de este  (por ejemplo las células CD4). Los virus desarrollan una habilidad específica para atacar las células en forma selectiva, así como los  órganos del huésped y a menudo, ciertas poblaciones de células que se encuentran en los órganos del cuerpo del huésped.

En el caso del VIH, el fenotipo lo podríamos describir como las características y/o el comportamiento que resulta de la interacción del genotipo individual del virus con el medio o células que lo rodean.  Así nos resulta  posible hacer una clasificación molecular del virus aislado según el uso que haga  este de los coreceptores  y dando así su fenotipo. La correcta clasificación fenotípica  del tropismo al VIH es de suma importancia, en la patogénesis y en el estudio de la progresión de la enfermedad.

Según su habilidad para infectar macrófagos, no inducir sincitia (NIS), no infectar las células T, se le denomina M-trópicos. Además, según su cinética lenta de los virus  en cultivos celulares, a los M-trópicos, se les conoce como lento, bajo ( slow low SL) .

En cambio tenemos otro virus que tiene habilidad para infectar a las células T, inducir sincitia (IS) en estas células T, especialmente en células MT-2 y MT-4. Estos virus T-trópicos o X4, se les conoce , también por la cinética de crecimiento en cultivos celulares In-vitro, rápido/alto (rapid/high RH). (1,2,3)

En síntesis se observó desde el principio  que  todos los aislados de VIH-1 tenían diferente  tropismo según las células que infectaban. Unos aislados virales  infectan más fácilmente a macrófagos, mientras que otros, a líneas celulares de linfocitos T. Por lo tanto, existen los llamados aislados virales M-trópicos (R5) y los T-trópicos (X4) , así como los que infectan a ambos o Dual –Trópicos  (R5 X4),  (la M y la T por macrófagos y linfocitos, respectivamente).

El sistema de clasificación fenotípica que describe las propiedades biológicas de los virus aislados  continúa en uso al mismo tiempo que con la adaptación de la nomenclatura nueva y deberá ser interpretado en el contexto de las interacciones moleculares en que se sustentan . De cualquier forma , muchos aspectos de las relaciones moleculares involucradas  con el fenotipo viral aún se están estudiando .Sabemos que las bases para el uso de las células sanguíneas periféricas mononucleares en el aislamiento del virus del VIH en su gran variedad radica en que los linfocitos activados CD4 + T , que  contienen   poblaciones que expresen ya sea el CCR5 o el  CXCR4 para que puedan ser infectadas por los virus , ya sea con alguna o con ambas quimosinas . En aislamientos de virus que incluyen cultivos mixtos de donadores  de células sanguíneas mononucleares los patrones de la replicación del virus del VIH se puede encontrar como: lentos o rápidos, titulaciones altas o bajas respectivamente y según el nivel de expresión del coreceptor relevante en las células sanguíneas periféricas mononucleares, siendo este último determinante para la capacidad de replicación.

CXCR4

En  1996,  Berger y colaboradores  clonaron una proteína que cuando era co-expresada con el CD4, permitía la infección de células no humanas(4). En este propio artículo de Berger  se demuestra de forma impecable que esa proteína candidata (Estas moléculas forman una familia de receptores del tipo de la proteína G, con siete dominios transmembrana) , cumplía con los requisitos para ser catalogada como el coreceptor del VIH. A la proteína se le dio el nombre de fusina por estar involucrada en la fusión de la membrana del retrovirus con la de la célula, en este caso, el linfocito T. La fusina  luego fue renombrada CXCR4, Cuando células no humanas eran transfectadas con esta proteína y con CD4 humano se volvían sensibles a la infección por aislamientos T-trópicos del VIH-1 pero no para los M-trópicos.

CCR5

Tres grupos simultáneamente publicaron los trabajos que demostraban que el CCR5 (Estas moléculas forman una familia de receptores del tipo de la proteína G, con siete dominios transmembrana) era, en efecto, el coreceptor para los aislamientos M-trópicos del VIH(5,6). Esta molécula funciona como receptor para una particular familia de sustancias conocidas como quimosinas, del inglés chemokines . Las quimosinas son citocinas quimiotácticas liberadas por una gran variedad de células y cumplen el papel de atraer macrófagos, células T y granulositos a los sitios de inflamación.

El cofactor CC CKR-5 (por la sigla inglesa Cysteine -Cysteine Chemokine Receptor-5) actúa sinérgicamente con el receptor CD4, favoreciendo la fusión de la envoltura viral con la membrana celular, con lo que facilita la infección. Por el contrario, al funcionar como receptor y aceptar como ligando a las quimosinas RANTES, MIP 1a y MIP 1b, inhibe la infección viral. Aún no se sabe con certeza si este último efecto tiene lugar como consecuencia de un bloqueo competitivo de las quimosinas sobre el receptor o si la interacción quimosinas - CC CKR5 induce una regulación por lo bajo (down regulation) del receptor CD4 .

Siendo CCR5 y CCR3 cofactores para la entrada de los virus M-trópicos y no inductores de sincitio (NIS), que son los que en la mayoría de los casos infectan in vivo, se explica parcialmente por qué la deleción de CCR5 confiere en algunos casos protección frente a la infección por el VIH-1; esta deleción de CCR5 se encuentra en aproximadamente el 1% de la población caucásica de descendencia europea, debido a una deleción de 32 pares de bases. Un 15 o 20% de esta misma población sería heterocigótica, lo que podría conferir una protección parcial o una progresión más lenta hacia la enfermedad, siendo susceptibles a la infección pero menos que la población general.(7,8,9, 10)

Como dato novedoso en dos de estos trabajos  se reportan que otros miembros de la familia de receptores de quimosinas como el CCR2b y el CCR3 pueden mediar la entrada de algunas cepas de virus a la célula.

Otros receptores como CCR1, CCR2a, CCR3 y CCR4 no permiten la fusión, y diferentes quimosinas como RANTES, MIP-1a y MIP-1b son capaces de bloquearla. CCR3 y CCR2b se piensa que son cofactores de entrada del VIH con tropismo dual (11,12). Estudios en células derivadas de la microglia cerebral han demostrado que CCR5 y CCR3 facilitan la entrada del VIH en estas células nerviosas.

 Podríamos decir en sentido figurado  que la proteína gp120 del virus es la llave que utiliza el VIH para entrar en la célula. Esta llave necesita engarzarse con dos dientes de la cerradura; uno de esos dientes es siempre el receptor CD4 y el otro diente es el receptor de quimosinas CCR5 o el CXCR4 o ambos.

Únicamente cuando “la llave” (la proteína viral gp120) se ha unido a los dos receptores, se abre la “cerradura” presente en la membrana plasmática, permitiendo la entrada del virus. Esta cerradura en lenguaje científico se denomina poro de fusión, ya que es la consecuencia de la fusión de la membrana plasmática celular con la membrana de la envuelta del virus. Por el poro de fusión el VIH introduce su material genético y la célula se convierte en una fabrica de reproducción de nuevas partículas virales. 

Los virus con tropismo de células T tienden a tener más residuos con cargas positivas, particularmente en ciertas posiciones de la región V3, mientras que los virus con tropismo de macrófagos tienden a tener residuos negativamente cargados en la región V3, incluyendo la tal llamada secuencia consenso V3

Las pruebas de tropismo del VIH se recomiendan antes de la terapia cuando se considera tratar al paciente con un antagonista del receptor de quimiocinas tipo 5.(CCR5 por sus siglas en inglés). Las pruebas de tropismo genotípicas predicen el tropismo viral basado en la secuencia del bucle V3 de la envoltura viral.En la infección por VIH se produce una gran cantidad de variantes en el cuerpo del paciente, llamados cuasiespecies. Como las técnicas de secuenciación de nueva generación no son de acceso general a la fecha, las pruebas se realiza a menudo por triplicado para mejorar la sensibilidad, pero no hay estudios prospectivos que evalúen la realización de procedimientos simples y por triplicado relacionados con los resultados clínicos. Para la interpretación del genotipo varios algoritmos basados ​​en la web se han desarrollado. La variación del punto de corte del algoritmo comúnmente utilizado geno2pheno cambia la sensibilidad y especificidad de la predicción del tropismo. En los análisis retrospectivos de ensayos clínicos y estudios de cohortes las pruebas tropismo genotípico demostraron igual correlación con el resultado clínico de maraviroc en comparación con los pacientes de estudio fenotípico. En fenotípos con viremia suprimida, las pruebas de ADN proviral es una alternativa bien aceptada a las pruebas de VIH-ARN. 

Métodos genotípicos de población tienen mayor accesibilidad, menor costo y tiempo de respuesta más rápido que otros métodos. A pesar de la sensibilidad limitada de variantes minoritarias genotípica pruebas tropismo población con VIH mostró una buena correlación con el resultado clínico.

Bibliografía

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2. Fenyo, E.M, L. Morfeldt-Manson, F. Chiodi, A. Lind, A. von Gegerfelt, J. Albert, E. Olausson, and B. Asjo, 1988. Distinct replicative and cytopathic characteristics of human immunodeficiency virus isolates. J Virol. 62:4414–4419.

3. Tersmette M., R E. de Goede, B.J. Al, I.N. Winkel, R.A. Gruters, H.T. Cuypers, H.G. Huisman, and F. Miedema 1988 Differential syncytium-inducing capacity of human immunodeficiency virus isolates: frequent detection of syncytium-inducing isolates in patients with acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and AIDS-related complex. J Virol, 62:2026–2032.

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8. Trkola A, T. Dragic, and J. Arthos. 1996. CD4-dependent, antibody-sentive interactions between HIV-1 and its co-receptor CCR-5- Nature; 384 (6605): 814-817

9. Balfe P, Y. Churcher and M. Penny 1998. Association between a defective CCR-5 gene and progression to disease in HIV infection. AIDS Res Hum Retroviruses; 14: 1229-1234.

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11. Moriuchi H, M. Moriuchi, C. Combadiere, PM. Murphy and AS. 1996 Fauci.CD8+ T-cell-derived soluble factor(s), but not beta-chemokines RANTES, MIP-1 alpha, and MIP-1 beta, suppress HIV-1 replication in monocyte/macrophages Proc Natl Acad Sci U S A.;93(26):15341-15345.

12. Ahmed RK, B. Makitalo, K. Karlen, C. Nilsson, G. Biberfeld and R. Thorstensson. 2002 Spontaneous production of RANTES and antigen-specific IFN-gamma production in macaques vaccinated with SHIV-4 correlates with protection against SIVsm challenge.  Clin Exp Immunol;129(1):11-18.