El origen y la diversidad del VIH

El  retrovirus VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana) es el agente causante del SIDA (Síndrome de InmunoDeficiencia Adquirida). Desde que se descubrió, ha habido unos 60 millones de personas infectadas por el VIH, de las cuales 25 millones han muerto por su causa. Actualmente se calcula que hay unos 33 millones de personas que conviven con el HIV y unos 2.1 millones de muertes al año. 

Los primeros casos de SIDA se describieron por primera vez en 1981.  ¿Por qué no se detectaron casos de esta enfermedad con antelación?, es que ¿el SIDA no existía antes?, ¿de dónde surgió el virus?,  ¿cuál es su origen?, ¿hay mas de un tipo de virus VIH o son todos iguales? No voy a comentar ahora esas teorías especulativas, sensacionalistas y de ciencia ficción sobre posibles orígenes oscuros del virus. Voy a resumir los datos que proporcionan los análisis genéticos comparativos entre distintos virus.

El virus VIH tiene su origen en otros retrovirus de simios, los Virus de Inmunodeficiencia de Simios (SIV). El SIDA, por tanto, se puede considerar una zoonosis: una enfermedad infecciosa que se transmite de los animales al hombre. Esta transmisión de virus entre especies ha debido ocurrir en más de una ocasión, probablemente asociado a actividades de caza y sacrificio de primates para el consumo. Se conocen más de 40 especie distintas de primates, cada una con su virus SIV específico. El virus VIH humano por tanto proviene de los SIV de primates. La transmisión independiente de virus entre primates y el hombre ha generado varios tipos de virus VIH: el VIH de tipo 1 (VIH-1) que a su vez se divide en cuatro grupos distintos (M, N, O y P), y el VIH de tipo 2 (VIH-2) con ocho grupos diferentes. El VIH-1 (en concreto el grupo M) es responsable del 97% de los casos de SIDA y está distribuido por todo el planeta. Además, dentro del grupo M se han descrito hasta nueve subtipos genéticos distintos, designados con las letras A, B, C, D, F, G, H, J y K. Los otros grupos N, O y P se han encontrado en algunos casos en África. El VIH-2 es mucho menos frecuente, se aísla sobre todo en algunas zonas de África y su desarrollo es mucho más lento que el VIH-1.

Existen distintos tipos, grupos y subtipos del VIH. La variabilidad genética del HIV es enorme debido a las altas tasas de mutación y recombinación, y a su enorme capacidad de replicación.

A veces, incluso ocurren infecciones mixtas que crean nuevos virus híbridos, son los que se denominan formas recombinantes circulantes (circulating recombinant forms, CRFs). 

No existe por tanto un único tipo de VIH, hay varios VIH diferentes, genéticamente distintos y cuyo origen también es diferente. Todos provienen de SIV de primates, pero de distintos primates y en momentos históricos diferentes. Su distribución geográfica también es distinta. 

Los virus VIH-1 de los grupos M y N se han originado directamente, pero de forma independiente, de SIV de chimpancés (SIVcpz) en África central y oeste. Aunque las primeras evidencias de infección por HIV en humanos son de 1959-1960, los análisis genéticos sugieren que el grupo M es el más antiguo de los VIH y se estima que apareció en las primeras décadas de 1900. La aparición del grupo N quizá sea de alrededor de los años 60. Los virus de los grupos O y P están relacionados con el SIV de gorilas (SIVgor) de la zona de Camerún. El origen del grupo O puede ser muy similar al M, alrededor de los años 20. El origen del VIH-2 parece estar en los SIV de un tipo de macacos (SIVsmm).

El virus SIVcpz  del chimpancé (Pan troglodytes) proviene de una recombinación o mezcla entre un SIVrcm del macaco mangabeye gris o de boina roja (Cercocebus torquatus) y

un SIVgsn del mono cercopiteco de nariz blanca (Cercopithecus nictitans).

El origen de los virus VIH está en los virus de primates SIV que en un momento concreto pasaron al hombre. Por fenómenos de mutación y recombinación, se adaptaron al nuevo huésped y acabaron siendo auténticos VIH.  No podemos descartar que este paso de virus de primates al hombre vuelva a ocurrir y que por tanto en el futuro se aíslen nuevas tipos de VIH.

Conocer el origen y la enorme diversidad del HIV es muy importante porque puede tener implicaciones en el diagnóstico, la virulencia, la trasmisión, el desarrollo de vacunas y los tratamientos: por ejemplo, los distintos tipos de VIH, ¿responderán por igual al tratamiento?. 

Por último, los monos son muy monos, pero mucho cuidado, pueden albergar un universo de virus por descubrir. 

Hemelaar, J. (2012). The origin and diversity of the HIV-1 pandemic Trends in Molecular Medicine, 18 (3), 182-192 DOI: 10.1016/j.molmed.2011.12.001

Aquí se espía todo el mundo, hasta las bacterias: sensores de adrenalina en bacterias

Todo este tema de espías, micrófonos, mensajes secretos y escuchas telefónicas está muy de moda, al menos entre los políticos de nuestro entorno. En esto tampoco somos muy originales, los microbios también tienen sistemas para espiar qué ocurre ahí fuera y adaptarse a la situación. 

La adrenalina es un tipo de hormona que produce cambios en el metabolismo y que afecta al funcionamiento de nuestro organismo. Por ejemplo, incrementa la frecuencia cardiaca y respiratoria, estimula el metabolismo de azucares y grasas y afecta a la contracción muscular. Esta hormona se une a proteínas que actúan como receptores (receptores adrenérgicos) que están en la superficie de muchas de nuestras células. La unión de estas hormonas a los receptores es una señal para que la célula modifique la concentración intracelular de algunas sustancias (como el calcio y el AMPc), lo que a su vez origina una serie de cambios metabólicos.

Las bacterias por su parte tienen sistemas para comunicarse con el exterior: proteínas sensoras que actúan como receptores de determinadas moléculas o señales ambientales y que son capaces a su vez de activar a otras proteínas reguladoras que controlan la expresión de los genes. Las bacterias patógenas emplean por tanto moléculas sensoras para detectar cambios en su entorno y adaptarse mejor al nicho ecológico que ocupan. Responden así ante la presencia de determinada sustancias y controlan aspectos esenciales como su virulencia, motilidad, división celular, metabolismo, producción de antibióticos o biofilms, etc. 

Cada vez hay más evidencias de que algunos patógenos bacterianos, como Salmonella y Escherichia coli, poseen receptores adrenérgicos capaces de detectar la presencia de adrenalina del huésped y modular su virulencia. Algunas proteínas sensoras bacterianas se modifican (se autofosforilan) al unirse a la adrenalina y actúan como receptores de esta hormona del huésped. En algunos casos, la respuesta a la adrenalina puede conferir alguna ventaja a la bacteria. Los receptores adrenérgicos bacterianos permiten a las bacterias sentir algunas hormonas del huésped y adaptarse al mismo: es un sistema de comunicación bacteria-huésped. 

Nuestras hormonas actúan como mensajes y señales que controlan el funcionamiento de nuestro organismo. Las bacterias son capaces de interceptar estos mensajes o sistemas de comunicación que ocurren dentro del huésped. Este espionaje microbiano, mediado por receptores que tiene la bacteria en su superficie y que sienten la presencia de estas hormonas, le puede permitir a la bacteria adaptase mejor al huésped en su propio beneficio. 

Como ves, las bacterias son mucho más hábiles y sofisticadas que nuestros espías, que al más puro estilo Mortadelo y Filemón usan micrófonos en floreros o debajo de la mesa. Los microbios siempre nos darán una lección. 

Si te ha gustado esta entrada, te recomiendo Escherichia coli, nuevo agente del FBI: codificar mensajes secretos empleando bacterias.

Karavolos, M., et al. (2013). Pathogen espionage: multiple bacterial adrenergic sensors eavesdrop on host communication systems Molecular Microbiology, 87 (3), 455-465 DOI: 10.1111/mmi.12110

Dinamita: la dinésima parte de la mitad de la partícula del átomo

Según la publicación Indicadores del Sistema Español de Ciencia y Tecnología 2012 de la FECYT, el nivel de interés de la sociedad por la ciencia y la tecnología ha aumentado en los últimos años: se ha pasado de un valor de 2,76 en el año 2002 al 3,12 en el año 2010 (sobre una escala del 1 al 5). Además, la mayoría de los encuestados opinan que los beneficios de la ciencia y la tecnología son mayores que sus perjuicios (un 56,4%, el valor máximo en los últimos diez años). Estos datos confirman que a la sociedad en general le interesan los temas que tiene que ver con la ciencia, aunque también la mayoría de la gente se queja de “no los entienden”. Por eso, los que nos apasiona este tema de la divulgación tenemos el reto de explicarnos con la mayor claridad posible pero sin faltar al rigor y la exactitud científica: “No has entendido algo hasta que eres capaz de explicárselo a tu abuela” (frase que atribuyen a Albert Einstein). 

Hace unos días se publicó en el periódico El País un artículo titulado  “La última barrera de los antibióticos” que hacía referencia a un trabajo científico publicado en la revista PNAS (otro día te contaré de qué iba este trabajo). En el artículo se confundió el término plásmido por plasmodio y se hablada de las bacterias con núcleo (¿?). Pequeños errores  quizás para el profano, pero muy importantes para los que nos dedicamos a la microbiología. Errores e imprecisiones que originan confusión en los lectores. En el blog La microbiología en los medios también se hicieron eco de estos micro-gazapos. 

Os adjunto una copia de la carta que se envió al periódico desde el Grupo de Docencia y Difusión de la Sociedad Española de Microbiología (D+D SEM). Obviamente, la intención no es poner en duda la excelente labor de divulgación científica que realizan algunos medios de comunicación, sino informar de la buena disposición de algunas sociedades científicas para asesorar a los medios para que la información que llega a los lectores sea lo más precisa y correcta posible: es lo que la gente se merece.

Para acabar, explicar el motivo del título de esta entrada “Dinamita: la dinésima parte de la mitad de la partícula del átomo”. Es muy sano terminar las cosas serias con humor, reírse de uno mismo y no dramatizar. Toda esta historia de plasmodios, plásmidos, núcleos bacterianos, resistencia a los antibióticos y sensibilidad a los gazapos me ha recordado al genial Cantinflas explicando el átomo: que lo disfrutes! ;-)

La historia tiene un final feliz: gracias al grupo D+D de la SEM, el periódico rectificó y cambió el texto. Gracias!

¿Y si lo de Obélix fuera por las bacterias?: relacionan la obesidad con los microbios

Obélix, que cayó de pequeño en la marmita, no entiende por qué algunos dicen de él que es gordito: ”Yo no estoy gordo, es que soy bajo de tórax”. Lo cierto es que la OMS considera la obesidad y el sobrepeso una enfermedad. La obesidad aumenta el riesgo de contraer otras enfermedades no transmisibles como  enfermedades cardiovasculares,diabetes, osteoartritis, etc. Es el quinto factor principal de riesgo de defunción en el mundo y cada año fallecen por lo menos 2,8 millones de personas adultas como consecuencia del sobrepeso. En general, más de una de cada 10 personas de la población adulta mundial son obesas.

Desde hace unos años se ha establecido una relación entre la composición de los microbios del intestino (la microbiota) y la obesidad. Por ejemplo, en nuestro intestino la mayoría de las bacterias pertenecen a los grupos Firmicutes (que incluyen algunas especies como Clostridium, Bacillus, Lactobacillus, …) y Bacteroidetes (con especies como Bacteroides, Flavobacteria,…). Sabemos que la proporción Firmicutes/Bacteroidetesen el intestino es diferente según el peso y la dieta de la persona. Además, al “trasplantar” la microbiota de una persona o de un ratón obeso a otro sin bacterias, se modifica su metabolismo y aumenta su tendencia a padecer diabetes y síndromes metabólicos.

La relación entre la microbiota humana y la obesidad refuerza la hipótesis de que los antibióticos y los probióticos (alimentos con microorganismos vivos) que afectan a la microbiota intestinal pueden causar también en humanos aumento de peso. Por ejemplo, los antibióticos todavía se emplean en ganadería en EE.UU. para promover el engorde de los animales, y el mismo efecto se ha encontrado en un estudio con ratones de laboratorio que recibían penicilina o vancomicina y aumentaron de peso. En otro estudio se ha demostrado que los niños que recibieron antibióticos antes de los tres meses de edad eran más grandes que el resto. Y en adultos humanos, algunos estudios muestran también aumento de peso después de un tratamiento con vancomicina. Existe además evidencia de pacientes con Helicobacter pylori que experimentan un aumento de peso tras ser sometidos a tratamientos prolongados con antibióticos. 

Los probióticos, especialmente algunas especies de Lactobacillus, también pueden causar aumento de peso en animales de granja. En Europa, donde no se permite el uso de antibióticos en ganadería, se emplean como promotores del crecimiento. En otro estudio con ratones de laboratorio, la ingesta de Lactobacillus modificó la microbiota intestinal y causó aumento de peso. Existe ya evidencia de que algunos probióticos promueven el aumento de peso en niños, y de que muchos Lactobacilluspueden producir algunas sustancias tipo antibióticos. Todo sugiere que hay una relación directa entre la actividad de los probióticos y los antibióticos.

Todos estos comentarios vienen recogidos en un sugerente artículo publicado en Clinical Microbiology and Infection. La relación entre la obesidad y las manipulaciones de la microbiota intestinal requieren un mayor estudio, que debería ser independiente de las compañías farmacéuticas y de la industria alimentaria.

Como Obélix, algunos de nosotros también tenemos pequeños problemas de tórax, pero a partir de ahora le echaremos la culpa a los microbios!

Raoult, D. (2013). It is about time physicians and clinical microbiologists in infectious diseases investigated the etiology of obesity Clinical Microbiology and Infection DOI: 10.1111/1469-0691.12139