INFLUENZA

o vírus da gripe

 

Universidade de Évora

Departamento de Biologia

Imunologia

Trabalho elaborado por:

Ana Pedro n.º 12587

Mafalda Costa n.º 13165

Biologia   2000/2001

 

ÍNDICE

Introdução

Caracterização do vírus

Classificação

Morfologia

Replicação Viral

Estrutura antigénica

Classificação antigénica

Variação antigénica

Resposta Imunitária ao vírus Influenza

Resposta Humoral

Resposta Celular

Vacina contra a Gripe

Medicamentos Antivirais

Conclusão

Bibliografia Consultada

 

Introdução

A gripe é uma doença muito contagiosa provocada pelo vírus Influenza, que surge geralmente durante o inverno e que afecta o tracto respiratório superior de vertebrados, como o Homem, cavalos, aves, porcos e até mesmo de focas. Comparado com a maioria das infecções respiratórias virais, como a constipação normal, uma infecção provocada pelo vírus Influenza pode levar a problemas mais sérios. Este vírus é disseminado de indivíduo para indivíduo pelo ar, pelas gotículas que se formam quando falamos, tossimos ou espirramos. Uma vez inspiradas pelo nariz ou pela boca, estas partículas têm uma grande probabilidade de atingir o tracto respiratório, desencadeando a infecção.

Os principais sintomas são os calafrios, tosse seca, febre (38-40ºC, nas crianças pode chegar aos 41ºC), vómitos, dores abdominais, secreção nasal, espirros e fraqueza. Quando o vírus ataca o hospedeiro, as defesas imunitárias deste ficam debilitadas facilitando a ocorrência de infecções bacterianas secundárias de foro mais grave, como as pneumonias, encefalias e miopatias. Os principais grupos de risco são os indivíduos com idades superiores a 65 anos e indivíduos com problemas respiratórios, cardíacos e renais, diabetes e anemia.

O vírus Influenza tem sido responsável por algumas das piores pandemias da história humana. Pensa-se que terá causado uma epidemia em Atenas no ano 430 a.C. e terá destruído o exército de Carlos Magno em 876. Também existem fortes evidências de casos de Influenza no séc. XVI. O primeiro registo de pandemia data de 1580, ocorrendo em África e na Europa. Foi responsável pela morte de milhares de pessoas em 1647 à medida que alastrava das Caraíbas até Nova Inglaterra.

É normalmente conhecido como “la grippe”, “jolly rant” ou “the new acquaintance”, só depois da epidemia de 1732-33 que ocorreu nas colónias americanas é que um médico inglês- John Huxham- introduziu o termo Influenza – que deriva do termo latino infuencia – relacionando os sintomas provocados pelo vírus com a influência astrológica das estrelas.

O Influenza, só começou a despertar interesse aquando da pandemia de 1918-19 que ficou conhecida pelo nome “Spanish flu”, uma vez que até aí as atenções eram desviadas para outras doenças. Esta pandemia foi responsável  pela morte de mais de 20 milhões de pessoas, ultrapassando os números da Primeira Guerra Mundial.

Este tipo de vírus, como o que provocou a gripe de Hong-Kong em 1968-69, matando cerca de 34000 pessoas nos Estados Unidos, ou o surto recente provocado por uma nova estirpe (H5N1) em Hong-Kong, lembram-nos constantemente que o Influenza não deve ser completamente ignorado, e que as epidemias podem acontecer novamente.

Caracterização do vírus

Classificação

 

Figura 1: Fotografia de microscópio electrónico do vírus Influenza. Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000

 

O vírus Influenza pertence à família Orthomyxoviridae, composta pelos três géneros: Influenza A, Influenza B e Influenza C.

Os tipos A e B são responsáveis pelas epidemias respiratórias que ocorrem quase todos os invernos e estão frequentemente associados com o aumento das taxas de hospitalização e de mortalidade. O tipo A, isolado pela primeira vez em 1933, infecta vários mamíferos (homem, cavalos, porcos e aves) enquanto o tipo B, isolado em 1940 infecta apenas o homem. O tipo C, isolado em 1947, não têm um impacto tão grande na saúde pública, pois não causa epidemias como os tipos A e B. Pode ser assimtomático ou produzir sintomas semelhantes à constipação comum.

Os vírus Influenza do tipo A podem ainda dividir-se em subtipos que se caracterizam pelas diferenças encontradas nas duas glicoproteínas, a hemaglutinina (HA) e a neuraminidase (NA), que fazem parte do envelope lipídico do vírus.

Os subtipos correntes de tipo A são o A(H1N1) e o A(H3N2).

Morfologia

 

Figura 2: Esquema representativo da estrutura do vírus Influenza. Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000.

 

As partículas virais do vírus da gripe, ou viriões, possuem uma forma esférica ou ovóide, com aproximadamente 90-100 nm de diâmetro. A superfície exterior do virião encontra-se protegida por um envelope – camada bilípidica que deriva da membrana plasmática da célula hospedeira durante o processo de “budding”. Neste envelope encontram-se inseridas as duas proteínas virais, a hemaglutinina (proteína trimérica responsável pela ligação do virião às células hospedeiras e pela fusão das membranas viral e celular) e a neuraminidase (importante na libertação do vírus após a sua síntese). Existem ainda outras proteínas com diferentes funções, como a proteína M1 (proteína de matriz e maior componente do virião) localizada na parte inferior do envelope e a proteína M2, que atravessa toda a espessura do envelope funcionando como canal iónico.

O genoma de RNA dos vírus de Influenza é constituído por oito segmentos (sete segmentos no caso de Influenza C). Cada um destes segmentos encontra-se fortemente associado a uma nucleoproteína formando uma nucleocápside helicoidal ou ribonucleoproteína (RNP). Por sua vez, cada RNP está associada a uma RNApolimerase constituída por três polipéptidos, o PB1, o PB2 e o PA. Cada segmento de RNA, do vírus Influenza, codifica uma ou mais proteínas diferentes.

Replicação Viral

 

Figura 3: Esquema do mecanismo de replicação do vírus Influenza. Adaptado de www.accessexcellence.org/AB/GG/influenza.html

 

O ciclo replicativo do vírus Influenza inicia-se quando uma partícula viral entra em contacto com a célula-alvo. A ligação entre o vírus e a célula é possível devido à afinidade que a hemaglutinina (HA) possui com uma mucoproteína que contém resíduos de ácido siálico. Esta ligação pode ser anulada pela acção da neuraminidade (NA) prevenindo que a partícula viral se ligue a células inadequadas para a sua replicação.

A ligação da HA aos receptores vai induzir a entrada do vírus na célula por endocitose mediada por receptores formando um endossoma. Os endossomas vão ser acidificados no citoplasma até pH = 5.0, provocando a clivagem dos monómeros da hemaglutinina levando à formação de dois polipéptidos, o HA1 e o HA2. Com a clivagem, a HA sofre uma mudança conformacional induzindo a actividade de fusão de membrana do polipéptido HA2.

A actividade de fusão de membrana do polipépido HA2 e a proximidade do envelope lipídico com a membrana do endossoma provoca a fusão das duas membranas libertando as nucleocápsides no citoplasma. A acidificação do endossoma também activa os canais iónicos, as proteínas M2, que transportam os iões H+ para dentro dos viriões, ajudando o desempacotamento, uma vez que destabiliza as proteínas de matriz (M1). Todos os segmentos são transportados para o núcleo onde vão ser transcritos pelos três polipéptidos da polimerase RNA que estão associados a cada segmento. O RNA viral é então copiado em mRNAvirais usando os cap dos pré-mRNA da célula hospedeira, os quais são usados como primers para a polimerização. Todos os mRNA são transportados para o citoplasma. No caso dos mRNA provenientes dos segmentos sete e oito e que codificam as proteínas NS2 e M2 podem ainda ocorrer splicing. Os mRNAs que codificam as proteínas de membrana (HA, NA, e M2) são traduzidos por ribossomas no retículo endoplasmático. Posteriormente estas proteínas vão entrar na via de secreção do hospedeiro, sofrendo glicolisação no Complexo de Golgi. Todos os outros mRNAs vão ser traduzidos por ribossomas citoplasmáticos. As proteínas PA, PB1, PB2 e NP são importadas para o núcleo onde catalisam a síntese de toda a cadeia (+) de RNAs e depois a cadeia vírica (-) de RNAs, formando-se vários fragmentos de nucleocápsides. Algumas das novas cadeias (-) de RNA sintetizadas entram para a via de síntese de novos mRNAs. As proteínas M1 e NS1 são também transportadas para o núcleo. A ligação da proteína N1 a novos RNAs virais induz a paragem da síntese de novos mRNAs virais e em conjunto com a proteína NS2 promove a exportação das novas nucleocápsides para o citoplasma. As proteínas HA, NA e M2 são transportadas para a superfície da célula sendo incorporadas na membrana plasmática, formando posteriormente o envelope. As nucleocápsides víricas associam–se às proteínas M1 e NS2, são transportadas para a superfície celular associando-se às regiões da membrana plasmática que contém as proteínas de membrana. O empacotamento é completado pela incorporação (“budding”) da membrana plasmática que ao fechar-se liberta os viriões recém-sintetizados.

Estrutura antigénica

Os vírus da gripe possuem duas grandes classes de antigénio, os internos e os superficiais. Os antigénios internos são, a nucleoproteína (maior componente da nucleocápside) e a proteína estrutural M1, sendo específicos de cada tipo de Influenza A ou B. A outra classe de antigénios é constituída pela hemaglutinina e pela neuraminidase. Actualmente reconhece-se a existência de 15 subtipos de HA (H1 a H15) que diferem entre si na constituição aminoacídica. Estes 15 subtipos distribuem-se de modo diferente entre as espécies e apenas a H1, H2 e H3 foram encontradas no Homem. A neuraminidase N1, N2 e N8 infectam o homem. No caso recente de Hong Kong, a infecção foi feita pelo subtipo H5.

 

  

Figura 4: Distribuição dos subtipos das proteínas Neuraminidase e Hemaglutinina do vírus Influenza A na natureza. Lima et al., Vírus da Gripe, 2000.

Classificação antigénica

Existem algumas regras de nomenclatura que se devem ter em conta quando se pretende denominar as diferentes estirpes do vírus. De acordo com os antigénios internos, classifica-se o vírus Influenza nos seus géneros, A ou B. Os antigénios superficiais permitem classificar os subtipos do género Influenza A. Sendo assim, o nome atribuído a cada vírus deverá conter as seguintes componentes:

                    Tipo de antigénio interno: A ou B

                    Animal em que se isolou (no caso do homem, omite-se)

                    Origem geográfica

                    Número da estirpe do laboratório de origem

                    Ano de isolamento

                    Forma dos antigénios superficiais: subtipo H e subtipo N (no caso do género B não se utiliza esta componente).

 

Figura 5: Exemplo de nomenclatura do Vírus Influenza A/USSR/90/77. Adaptado de  Lima et al., Vírus da Gripe, 2000.

 

A título de exemplo temos a pandemia de Bangkok com os antigénios superficiais H3N2 ficou conhecida com a designação A/Bangkok/1/79 (H3N2).

 

Tabela 1:Algumas estirpes do vírus Influenza A e seus subtipos de hemaglutinina (H) e neuraminidase (N). Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000.

Variação antigénica

Como já foi referido anteriormente os vírus de Influenza apresentam uma variação significativa nas suas proteínas de superfície dando origem aos diferentes subtipos. A variação antigénica ocorre principalmente no vírus do género A e pode ser o resultado de dois mecanismos diferentes. A mutação antigénica minor (“drift”) resulta do acumular de mutações que alteram o tipo de aminoácidos nos epítopos das proteínas, ocorrendo tanto na hemaglutinina como na neuraminidase, resultando na alteração gradual do vírus. Estas alterações vão reduzir a ligação aos anticorpos e assim a imunidade que já existia no hospedeiro facilitando a disseminação do vírus (no entanto, pode ocorrer imunidade parcial).

A mutação antigénica major (“shift”) resulta da alteração drástica das proteínas superficiais (HA e NA) substituindo-se todo um segmento genético viral por outro segmento da mesma proteína. Este processo pode ocorrer quando duas estirpes virais de diferentes origens infectam a mesma célula hospedeira. Durante o empacotamento pode haver rearranjos levando ao surgimento de um virião contendo segmentos genéticos de duas estirpes diferentes.

Uma vez que a maioria da população não apresenta imunidade para as novas estirpes vão surgir novas pandemias e com elas o aumento das taxas de mortalidade. Além destes dois mecanismos, o ressurgimento de uma estirpe antiga do vírus pode causar por si só um novo surto. Recentemente descobriu-se que pode acontecer outro tipo de “shift” antigénico, quando um tipo de Influenza animal consegue transpor a barreira de espécies. Foi o que aconteceu no caso Hong Kong em 1997. Uma estirpe de vírus que infectava aves (isolada na África do Sul em 1961) passou a infectar humanos. No entanto, a transmissão só se verifica de aves para humanos e nunca entre humanos. Se tal tivesse acontecido teríamos uma nova pandemia na história da humanidade.

 

Figura 6:Dois mecanismos que geram variações nos antigénios de superfície do vírus Influenza. (a) “drift” antigénico. (b) “shift” antigénico.  Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000.

Resposta Imunitária ao vírus Influenza

Um número de mecanismos imunitários específicos, junto com mecanismos de defesa não específicos são chamados para eliminar um vírus infectante. Ao mesmo tempo o vírus na tentativa de prolongar a sua sobrevivência, vai actuar de modo a tentar ultrapassar um ou mais destes mecanismos. O resultado final da infecção vai depender da capacidade de defesa do hospedeiro contra as técnicas ofensivas do vírus.

A resposta imunitária inata a uma infecção viral é realizada primariamente através da indução de interferons tipo I (IFN-a e IFN-b) e a activação das células NK. O RNA de dupla cadeia (dsRNA) produzido durante o ciclo de replicação – pode inducir a expressão de IFN-a e IFN-b pela célula infectada. Macrofagos, monócitos e fibroblastos também são capazes de sintetizar estas citoquinas, mas os mecanismos que induzem a produção de interferons tipo I nestas células não são ainda completamente conhecidos. IFN-a e IFN-b podem induzir uma resposta antiviral ou uma resistência à replicação viral pela ligação ao receptor IFN-a/b. Uma vez ligados, o IFN-a e IFN-b activam o mecanismo JAK-STAT, que por sua vez induz a síntese de vários genes.

 

Figura 7:Indução de actividade antiviral pelos IFN-a e IFN-b. Que activam o mecanismo JAK-STAT.  Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000.

 

Um desses genes codifica para uma enzima conhecida como 2’-5’-oligo-adenilate sintetase [2-5 (A) sintetase], que vai activar uma ribonuclease (RNAse L) que degrada o RNA viral. Outros genes activados pela ligação de IFN-a/b ao seu receptor, como por exemplo o que codifica para uma quinase específica conhecida por PKR, que inactiva a síntese proteíca, logo bloqueia a replicação viral em células infectadas. A ligação de IFN-a e IFN-b às NK, induzem nas mesmas uma actividade lítica, tornando-as muito eficientes a matarem as células infectadas por vírus. A actividade das NK também é muito aumentada pela IL-12, uma citoquina que é produzida muito cedo numa resposta à infecção viral.

Resposta Humoral

Anticorpos específicos para as superfícies antigénicas dos vírus são muitas vezes cruciais na contenção da dispersão do vírus durante a infecção e na protecção contra a reinfecção. Os anticorpos são particularmente eficientes na protecção contra a infecção quando se encontram no local de entrada do vírus. Muitos vírus expressam receptores de superfície que lhes permitem reconhecerem e ligarem-se às células alvo do hospedeiro e iniciarem a infecção.

O vírus Influenza liga-se a resíduos de ácido siálico das glicoproteínas e glicolípidos da membrana celular. Se o hospedeiro conseguir criar um anticorpo específico para o receptor viral, então pode bloquear as ligações do vírus às suas células.

As IgAs de secrecção que se encontram nas secreções mucosas têm umpapel importante na defesa do hospedeiro contra os vírus ao bloquear a ligação viral às células epiteliais das mucosas. Estes anticorpos específicos contra a HÁ, protegem contra a infecção do vírus Influenza, mas a sua especificidade é para a estirpe sendo facilmente ultrapassável pelo “drift” antigénico. Estes anticorpos são específicos para determinadas zonas da molécula (que se encontram a vermelho, na Figura 8), os epitopos. Os anticorpos apresentam um pico alguns dias após a infecção e depois decrescem ao longo dos seis meses seguintes.

 

Figura 8: Estrutura da molécula hemaglutinina, apresentando a vermelho os epitopos. Adaptado do Goldsby et al.; Kubby Immunology, 2000.

 

A neutralização viral pelos anticorpos algumas vezes envolve mecanismos que operam depois da ligação viral às células hospedeiras. Se o anticorpo induzido for de um isotipo activador do complemento, a lise de viriões com envelope pode começar. Anticorpos ou o complemento podem também aglutinar partículas virais e funcionar como um agente opsonizante que facilita a fagocitose das partículas virais.

Estes anticorpos não parecem ser necessários para que o hospedeiro recupere da infecção, pois os pacientes com agammaglobulinemia recuperam da gripe. Mas, os anticorpos do soro parecem desempenhar um papel importante na resistência à reinfecção pela mesma estirpe.

Resposta Celular

Apesar dos anticorpos desempenharem um papel importante na contenção da dispersão do vírus, eles não são capazes de eliminar o vírus, uma vez a infecção já iniciada. Uma vez a infecção instalada, os mecanismos de resposta celular são muito importantes na defesa do hospedeiro. Geralmente as células CD8+TC e CD4+TH1 são as principais componentes da resposta celular antiviral. As células TH1 activadas produzem algumas citoquinas, tais como a IL-2, IFN-g e TNF, que defendem o hospedeiro quer directamente quer indirectamente. IFN-g age directamente ao induzir um estado anti-viral nas células. IL-2 age indirectamente ao ajudar no recrutamento de precursores das CTLs. Tanto a IL-2 e IFN-g activam as NK, que desempenham um papel importante na defesa do hospedeiro durante os primeiros dias de uma infecção viral, até uma resposta específica, tenha sido desenvolvida pelas CTLs. As CTLs específicas para o vírus eliminam células infectadas pelo vírus, logo eliminam fontes potenciais de novos vírus. A importância das CTLs na defesa contra os vírus é demonstrada pela habilidade de CTLs específicas de certos vírus conferirem protecção em recipientes não imunizados por transferência adoptiva. A especificidade viral das CTLs , pode ser demonstrada por transferência adoptiva: a transferência adoptiva de CTL específica para a estirpe do vírus Influenza estirpe X, protege os ratos contra a Influenza estirpe X mas não contra a Influenza estirpe Y.

Vacina contra a Gripe

As vacinas até hoje são a principal medida preventiva contra o vírus da gripe. Trata-se da principal medida preventiva pois vai reduzir a incidência, a severidade, a duração e o grau de infecciosidade da gripe.

De acordo com a Mayo Health Clinic, a vacina da gripe previne o risco da gripe entre 70 a 90% em hospedeiros saudáveis, entre 30 a 50% em hospedeiros idosos, reduz entre 50 a 70 % o número de hospitalizações e finalmente reduz entre 50 a 85%o número de mortes por ano.

As vacinas actuais para o vírus Influenza, são constituídas por fragmentos do vírus Influenza mortos. Os vírus utilizados na vacina são cultivados em ovos de galinha, o que torna  esta vacina passível de causar alergia, deixando logo de ser uma vacina ideal. Mas este não é o único problema da vacina da gripe. Uma vez que as estirpes são escolhidas 9 a 10 meses antes, uma pessoa que tome a vacina esse ano, pode ser infectada por uma estirpe que não estava incluída na vacina, e desenvolver a doença à mesma. Outro dos problemas, é o facto de não fornecer uma protecção continuada uma vez que tem de ser tomada todos os anos. Ainda foi associado à vacina do vírus Influenza um segundo efeito secundário bastante grave, o sídroma de Guillain-Barré, uma doença paralítica severa. Este efeito secundário tem uma probabilidade de ocorrer entre 1 a 2 casos por 1 milhão de pessoas vacinadas.

A título de curiosidade a vacina 2001/2002 para o hemisfério norte de acordo com a OMS, vai conter as seguintes estirpes:

        A/New Caledonia/20/99 (H1N1) ou vírus semelhante;

        A/Moscow/10/99 (H3N2) ou vírus semelhante;

        E B/Sichuan/379/99 ou vírus semelhante.

Medicamentos Antivirais

Os medicamentos antivirais são adjuvantes das vacinas no controle e prevenção do vírus Influenza. Existem actualmente 4 medicamentos aprovados nos Estados Unidos: Amantadine, Rimantadine, Zanamivir  e Oseltamivir (in www.cdc.gov/ncidod/diseasea/flu/fluviral.htm, 2000). Amantadine e Rimantadine estão aprovados para o tratamento da Influenza A, enquanto o Zanamivir e Oseltamivir estão indicados tanto para a Influenza A como para a Influenza B.

A quimioprofilaxia não é um substituto da vacinação, mas pode ser considerada para as seguintes situações:

        Protecção para pessoas em alto risco, que foram vacinadas após o início da actividade do Influenza;

        Protecção para pessoas em alto risco, que não podem ser vacinadas por causa das alergias;

        Protecção para pessoas que não desenvolvam os níveis de anticorpos protectores após a vacinação;

        Controle de epidemias em instituições com pessoas em alto risco.

Estes medicamentos devem ser tomados 24 a 48 horas após a infecção de acordo com a Mayo Health Clinic, mas no prospecto fornecido pelas indústrias farmacêuticas que produzem estes medicamentos indicam que só deve ser prescrito dois dias após o início dos sintomas.

O Oseltamivir  tem administração oral, e como mecanismo de acção tem a inibição da proteína de superfície do vírus Influenza – neuraminidase, com a possibilidade de alteração da mesma, impossibilitando a agregação e a libertação. O Zanamivir também apresenta o mesmo mecanismo de acção, apenas varia o modo de administração, podendo além de ser ingerido oralmente também ser inalado. Este medicamento só pode ser utilizado por indíviduos com mais de 12 anos.

O Amantadine e o Rimantadine interferem com a função do domínio transmembranar da proteína viral M2.

Um dos problemas dos medicamentos antivirais, é que em estudos in vitro com estirpes de Influenza sujeitas a estes medicamentos, elas desenvolveram mutações de modo a evitar a acção dos medicamentos.

Conclusão

O vírus Influenza tal como nós tentamos demonstrar neste trabalho não deve ser menosprezado. Trata-se de um dos vírus que causou o maior número de mortes na nossa História. E apesar de não ficar dormente no nosso organismo após a infecção, sendo totalmente eliminado. Ele muito facilmente ultrapassa as nossas defesas, recorrendo ao “shift” e ao “drift” antigénico.

Logo, todas as medidas preventivas devem ser tomadas. Mesmo que tais medidas como nós apresentámos no trabalho, tenham algumas falhas, de modo a evitar epidemias.

Bibliografia Consultada

        Acess Excellence @ National Health Museum (2000) – Influenza A virus replication; www.accessexccellence.org/AB/GG/influenza.html

        Centers for Disease Control and Prevention (2000) – Influenza;  www.cdc.gov/ncidod/diseases/flu/fluvirus.htm

        Flunet (2001) – North Hemisphere – Flu shot; http://oms2.b3e.jussieu.fr/flunet/docs.html

        Goldsby, R. A., Kindt, T. J., Osborne, B. A. (2000) – Kuby Immunology – W. H. Freeman and Company, 4ª ed, EUA, 670 pp.

        Lima, C., Martins, A., Silva, N. e Silva, R. (2000) – Vírus da Gripe um problema ainda por resolver – Virologia, Biologia Aplicada, Universidade do Minho; www.dbio.uevora.pt/sinogas/UM-VIROL/

        Mayo Foundation for Medical Education and Research (2000) – Flu;  www.mayohealth.org/home?id=5.1.1.6.7

        Sinogas, C. (2001) Aulas teóricas de Imunologia – Aula de 17 de Maio; www.dbio.uevora.pt/sinogas/imuno