Mecanismos de Emergência de Patógenos Rafael Brandão Varella Prof. Adjunto de Virologia Departamento de Microbiologia e Parasitologia UFF
Conceitos do emergência e reemergência de patógenos; tipos, origens e consequencias
Histórico Patógenos apresentando uma interação mais benigna puderam se perpetuar nas comunidades (ex. Herpesvírus, Papilomavírus) Alteração do modo de vida humano de caçador/coletor para agricultor/criador (~ 11.000 anos) favoreceu o contato entre homem-homem e homem-animal Este modelo permitiu a adaptação de viroses animais em humanos e a persistência de viroses humanas na população. Este processo tem moldado a genética humana e permitido a conquista de novas áreas geográficas
Avanços: Descoberta da penicilina em 1929 Desenvolvimento de antimicrobianos Desenvolvimento de vacinas Erradicação da varíola e outras doenças em andamento Controle de vetores Vigilância epidemiológica em tempo real
Tais avanços foram tão significativos que se pensou que a luta contra as doenças infecciosas iria ser vencida de uma vez
Entretanto... Inúmeras doenças ainda sem vacina ou tratamento Espalhamento de vetores resistentes Falha no controle de vetores Resistência a antimicrobianos Alterações ambientais Rápida disseminação de agentes infecciosos Infecções em indivíduos imunossuprimidos
Panorama Epidemias e pandemias sempre estiveram intrinsecamente ligados à história humana Doenças como a peste (1300 s), Influenza (1918), e AIDS (1981) são exemplos clássicos As doenças infecciosas respondem por >25% das mortes humanas e cerca de 63% entre crianças Doenças tropicais atingem cerca de ½ bilhão de pessoas por ano. Doenças como aids, tuberculose estão em expansão. Das 1415 doenças que afetam o homem, 868 (61%) são zoonoses
Conceito de doença emergente: Surgimento de um patógeno pela primeira vez em uma população humana (OMS, 1997); Aumento de casos ou espalhamento geográfico de um patógeno (OMS, 1997); Considera-se emergente patógenos < 20 anos (Institute of Medicine, 1992).
A emergência de um patógeno é complexa, multifatorial, e depende dos seguintes fatores:
Conceito de R 0 Taxa reprodutiva básica: número esperado de casos secundários produzidos por uma infecção única em uma população susceptível
Onde é a probabilidade de infecção após o contato entre o indivíduo susceptível e infectado, é a taxa média de contato entre os indivíduos e é duração da infecciosidade.
Tais fatores, por sua vez, são dependentes de: Capacidade adaptativa do patógeno Comportamento humano/animal Fatores ambientais
Diferença no perfil de emergência entre países de clima temperado e tropical - Tropicais - transmissão por vetores (p<0,005) - Presença de reservatórios (p<0,005) - Perfil de doenças de caráter crônico, lento ou latente (p=0,01) - Temperados - Doenças que conferem imunidade duradoura (p=0.009) - Perfil de doenças mais agudo - Predomínio de doenças no estágio 5 - Doenças relacionadas à aglomeração de pessoas
Origem das doenças emergentes Das doenças de caráter emergente que afetam o homem, 78% são zoonoses. Geralmente estão classificadas em risco 3 ou 4 São originárias ou se mantém em reservatórios naturais Na maioria dos casos, o homem é o hospedeiro terminal destas doenças Estes fatos indicam a importância de ambientes silvestres sobre a evolução genética do patógeno Praticamente todas são oriundas dos velhos continentes (África, Asia e Europa)
Origens: - Animais de criação: difteria, influenza, sarampo, caxumba, coqueluche, rotavírus, varíola, tuberculose (especialmente em países temperados) - Animais selvagens (especialmente em países tropicais) - Macacos: hepatites B e C, HIV, FA, dengue, P. vivax - Roedores: peste bubônica, tifo - Morcegos: ebola
Países tropicais: alta frequencia de primatas nãohumanos e barreira genética fraca (0,5% das espécies de vertebrados mas geram 20% das doenças humanas) Países temperados: maior tempo de convívio com animais domésticos
Fatores de risco para emergência de patógenos
Características dos MOs Relacionadas a emergência: Mutação e Recombinação genética
Conceito de mutação: alteração genética súbita, não prevista Conseqüências: positivas negativas nulas
AGENTES DE SELEÇÃO: - SIST. IMUNE - FATORES AMBIENTAIS - TRATAMENTO GARGALO GENÉTICO Quanto maior a população viral, maior a variabilidade Ex: HBV, HIV, HCV, EEV
Todos os agentes infecciosos estão sujeitos a mutações, entretanto: Vírus RNA são muito mais susceptíveis: ausência de mecanismo de reparo ( proofreading ) Taxa de erro da RNApol: 10-3 a -4 erros/nt Taxa de erro da DNApol: 10-9 a -10 erros/nt Este fenômeno provoca diversas substituições, adições e deleções genéticas
Conceito de quasispecies : distribuição complexa de vírus mutantes e recombinantes em uma população. Vantagens evolutivas: - Manutenção de infecção permanente (retrovírus) - Resistência a drogas e vacinas (Influenza) - Quebra de barreiras inter-espécies (Parvovírus, Influenza, Sarampo, Doença Vesicular Suína...) - Emergência ou re-emergência de viroses
Conceito de quasispecies : distribuição complexa de vírus mutantes e recombinantes em uma população. Vantagens evolutivas: - Manutenção de infecção permanente (retrovírus) - Resistência a drogas e vacinas (Influenza) - Quebra de barreiras inter-espécies (Parvovírus, Influenza, Sarampo, Doença Vesicular Suína...) - Emergência ou re-emergência de viroses
Comportamento humano/animal
- Processo migratório de aves selvagens; - Deslocamento de animais de criação; - Modelos de criação animal; - Adaptabilidade de vetores a novos ambientes; - Alterações de temperatura e condições climáticas; - Facilidade de deslocamento humano; - Problemas de recurso em vigilância epidemiológica; - Condições sócio-econômicas precárias (hospitalização, acesso, vacinação, saneamento...) Portanto: Mais do que um processo natural, A ATUAÇÃO HUMANA É FUNDAMENTAL PARA O FENÔMENO!
Destruição de áreas silvestres
Espécies adaptadas a ambientes mais pobres, estão mais sujeitas a carrearem patógenos e vetores.
Papel aves migratórias na disseminação do vírus Influenza A www.lib.utexas.edu
Exemplos bem-sucedidos de introdução de patógenos em humanos
Papel das aves na transmissão do Vírus Influenza Transmissão principalmente através das fezes. Aves selvagens: Patos, gansos, gaivotas, aves costeiras Aves domésticas: galinha peru galinha-d angola codorna faisão mais vulneráveis à infecção
Subtipos dos Vírus Influenza A Classificação em subtipos diferenças antigênicas na HA e NA Hemaglutinina = 16 Neuraminidase = 9 Exemplo: Vírus Influenza A H1N1, H2N2, H3N2, H7N7
Mecanismos de variabilidade do Influenza A Drift antigênico Variante antigênica de cepa pré-existente Alterações dirigidas às espículas HA e NA Manutenção da circulação do vírus nos períodos interpandêmicos Prof. Edimilson Migowski IPPMG/UFRJ 50
Shift antigênico Mecanismo de rearranjo genético que resulta na formação de novos subtipos virais. Pode ocorrer entre vírus da mesma espécie ou de espécies diferentes. Associado a ocorrência de epidemias e pandemias. Segmentos de RNA H3N2 H1N1 H1N2 www.bcm.edu
Especificidade de receptor dos Vírus Influenza restringem o espectro de hospedeiro H5N1 Influenza aviário: HA reconhece ácido siálico ligado a galactose com ligações -2,3 Influenza humano: HA reconhece ácido siálico ligado a galactose com ligações -2,6 porco hospedeiro intermediário Células do epitélio respiratório com ácido siálico ligado a galactose com ligações -2,3 e -2,6 www.hsph.harvard.edu
2009: Origem do vírus Influenza A H1N1 de origem suína www.science.com
Vírus da Imunodeficiência Humana Origem: desconhecida - indicações: origem de macacos africanos devido às similaridades entre o HIV e o vírus natural - HIV-2: indicações de origem do Cercocebus atys - Similaridade com o SIV - HIV-1: indicações de origem do Pan troglodytes - Estudos sorológicos indicam que o HIV já circulava na África nas décadas de 40 e 50
SIVcpz and HIV-1 SIVsm and HIV-2 Pan troglodytes (chimpanzee) Cercobrus atys (sooty mangabey)
Para saber mais: http://www.cdc.gov/ncidod/eid/index.htm