Pathogenesis of 2009 pandemic influenza a virus (H1N1) infection in the ferret model
- Autores: Beatriz Vidaña Mateo
- Directores de la Tesis: Jorge Martínez Martínez (dir. tes.), Natàlia Majó i Masferrer (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2015
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Rodriguez (presid.), Joaquín Ortega Porcel (secret.), Alejandro Nuñez Castel (voc.)
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- Resumen
La infección causada por el virus influenza A (VIA) causa una enfermedad aguda y recurrente con graves consecuencias sobre la salud pública mundial. El VIA es altamente contagioso y único entre las infecciones humanas presenta dos patrones epidemiológicos. Uno como epidemias estacionales anuales y otro como pandemias cada largo periodo de tiempo. En el 2009 se produjo la primera pandemia del siclo XXI, la cual presentó alta morbilidad causando más de 250.000 muertes alrededor del mundo. La mortalidad observada durante la pandemia fue similar a la observada en previas epidemias estacionales. Sin embargo, adultos jóvenes y niños resultaron desproporcionalmente afectados, resultando en un 60% de los casos descritos. Desde el inicio de la pandemia, el virus H1N1pandémico se ha establecido alrededor del mundo desplazando al anterior virus H1N1 estacional. Actualmente, la infección causada por el virus H1N1 pandémico resulta primordialmente en enfermedad leve, no obstante puede resultar en enfermedad grave en algunos casos. Los casos severos descritos se han relacionado con altos niveles de replicación viral acompañados de respuestas inflamatorias exacerbadas. La patogénesis causada por la infección del virus pandémico H1N1 es el resultado de varios procesos los cuales involucran tanto las capacidades infectivas virales como la respuesta inmunitaria del huésped. Por lo tanto, el entendimiento de ambas características y sus interacciones es importante para el desarrollo de futuras estrategias terapéuticas contra la infección. Varias investigaciones se han llevado a cabo para entender la patofisiología de la infección de los VIA. Entre los modelos animales utilizados, el hurón es uno de los modelos más atractivos ya que hurones y humanos comparten una fisiología pulmonar y una enfermedad clínica similar. Sin embargo, el hurón presenta varios inconvenientes, entre los cuales se encuentra la limitada caracterización de su sistema inmune. En el estudio I de esta tesis, se han caracterizado diferentes aspectos del sistema inmune del hurón para posteriormente utilizar el modelo de hurón en la infección experimental de diferentes aislados humanos del virus pandémico H1N1 para finalmente estudiar las interacciones ocurridas entre el virus y la respuesta inmune del huésped. En el estudio II, se han estudiado las diferentes virulencias de dos aislados virales con características víricas semejantes, pero que resultaron en patología de diferente gravedad, en los respectivos pacientes humanos (síntomas leves versus fallecimiento). En el estudio III, se han estudiado la diferentes virulencias de dos aislados virales con diferentes características víricas (un virus natural y un virus resistente a Oselamivir portador de la mutación “H275Y”), los cuales fueron aislados de pacientes humanos que desarrollaron infecciones fatales. La infección experimental en hurones con diferentes virus pandémicos H1N1 humanos se asoció a daño pulmonar de diferentes grados. En general, las lesiones pulmonares más severas correlacionaron con replicación viral en aéreas alveolares, elevada expresión de genes inductores de citoquinas a nivel pulmonar y presencia de infiltrados inflamatorios pulmonares. Nuestros resultados han revelado que la presencia de replicación viral en áreas alveolares no está únicamente relacionada con las capacidades infectivas virales sino también con el tipo de respuesta inmune inducida por el huésped. Animales infectados con cepas virales de similares características, desarrollaron diferentes grados patológicos dependiendo del tipo/magnitud de la respuesta inmune del huésped e independientemente de la cepa vírica inoculada. Por el contrario, en el caso de animales infectados experimentalmente con cepas virales con diferentes mutaciones afectando la velocidad de replicación viral, la patogenia observada en los animales se relacionó con la cinética viral del inoculo. Los hurones infectados con el virus resistente al antiviral Oseltamivir presentaron una patología más leve en comparación con los hurones infectados con un aislado vírico natural. En ambos estudios, las lesiones pulmonares severas correlacionaron con la presencia de replicación viral en pneumocitos y con un aumento en la expresión de los genes de la inmunidad innata TLR3, IL-6, CXCL10, CCL5, CCL3, IL-8 además de los marcadores apoptóticos (BAX y CASP8). Estos perfiles de expresión genética, a su vez se correlacionaron con el fenotipo de células inflamatorias observadas en los pulmones. El fenotipo celular se caracterizó por altos números de macrófagos y neutrófilos en apoptosis acompañados de elevados números de células T citotóxicas y células NK. Por el contario, las lesiones pulmonares leves se correlacionaron con la presencia de replicación viral restringida a áreas bronquiolares además de un aumento en la expresión génica de los genes de la inmunidad innata IFN tipo I y RIG-I, sugiriendo que la inducción de IFN tras la infección por VIA es beneficiaria para el huésped. La entrada de leucocitos a los pulmones está marcada por la señalización de moléculas de la inmunidad innata, como las citoquinas y las quemoquinas, las cuales inducen la migración de diferentes tipos celulares a los pulmones. En el estudio IV, hemos utilizando la técnica de microdisección de captura láser para estudiar la expresión génica y por lo tanto la señalización de la inmunidad innata en diferentes compartimentos anatómicos pulmonares (bronquiolar, alveolar y vascular), en respuesta a la infección por el virus pandémico H1N1 en hurones. Los resultados obtenidos han identificado a las áreas bronquiolares y alveolares como las primeras inductoras de la respuesta inmune innata tras la infección y por tanto responsables del primer influjo de células inflamatorias, a través de la expresión génica de IFN?, IFN?, IL-6 y TNF. Sin embargo, la expresión de TLR3 y CCL2 fue principalmente observada en áreas vasculares durante la infección. Asimismo, las áreas vasculares también presentaron una elevada expresión de los genes IFN? e IL-6, apuntando a su importante contribución en el influjo de células inflamatorias al pulmón y en la inducción de la respuesta innata en los primeros estadios de la infección. A pesar de que no se observó la presencia de antígeno vírico y por tanto de replicación activa del virus en áreas vasculares. Sí, se detectaron elevados niveles de ARN viral por RT-PCR a tiempo real en áreas vasculares. Estos resultados indican que las áreas vasculares pulmonares podrían contribuir a la inducción de la respuesta inmune innata a través del reconocimiento de RNA viral o a través de la comunicación con células infectadas en otras áreas pulmonares. La presente tesis subraya la importancia de la localización de replicación viral junto con la correcta orquestación de la respuesta inflamatoria inmune temprana como factores determinantes en el desarrollo de patología severa, tras la infección con el VIA. Creemos que esta tesis proporciona datos nuevos para clarificar el rol del la respuesta inmune en la patogenia divergente observada tras la infección del virus H1N1 pandémico del 2009. El entendimiento de las interacciones entre las características víricas genéticas y la respuesta inmunológica del huésped son importantes para el desarrollo de futuras estrategias terapéuticas contra la infección por el virus influenza.
