Mecanismos de Emergência de Patógenos

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 R0
• 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 -10erros/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.
H3N2
Segmentos
de RNA
H1N2
www.bcm.edu
H1N1
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
www.hsph.harvard.edu
porco  hospedeiro intermediário
Células do epitélio respiratório com
ácido siálico ligado a galactose com
ligações -2,3 e -2,6
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
Pan troglodytes (chimpanzee)
SIVsm and HIV-2
Cercobrus atys (sooty mangabey)
• Para saber mais:
http://www.cdc.gov/ncidod/EID/index.htm