Rotavirus
# Rotavirus

Rotavirus es un género de virus ARN bicatenario de la familia Reoviridae que es la causa más común de diarrea grave en niños de hasta 5 años y neonatos de distintas especies de mamíferos. Es uno de los varios virus que a menudo causan las infecciones denominadas gastroenteritis. En humanos, la gran mayoría de los infantes menores de 5 años de edad han sido infectados por el rotavirus al menos una vez. En bovinos, por ejemplo, la diarrea por rotavirus afecta a terneros en las primeras semanas de vida, lo que genera grandes pérdidas económicas.

Hay 8 grupos, denominadas: A, B, C, D, E, F, G y H. El rotavirus A, el más común, causa más del 90 % de las infecciones en humanos y animales. El virus se transmite por vía fecal-oral. Infecta y daña las células que recubren el intestino delgado y causa gastroenteritis.

El rotavirus es un virus de fácil resolución en pacientes sanos (aquellos que no están inmunocomprometidos), pero en todo el mundo aún mueren cada año cerca de 450.000 niños, la mayoría de ellos en países en vías de desarrollo, y casi dos millones más caen gravemente enfermos. En los bovinos, este virus forma parte del complejo Diarrea Neonatal del Ternero que puede afectar hasta el 70 % de esos animales.

La forma más eficaz de prevenir la infección por rotavirus es mediante la vacunación. En niños, esta se realiza de manera obligatoria principalmente en países desarrollados, y también en algunos en vías de desarrollo como la Argentina. En bovinos, la estrategia de vacunación es inmunizar a la madre antes del parto para, luego, transmitir sus defensas al ternero al momento del nacimiento.

## Historia

En 1943, Jacob Light y Horace Hodes demostraron que un agente filtrable en las heces de los niños con diarrea infecciosa también causaba diarrea en el ganado. Tres décadas más tarde, las muestras conservadas del agente demostraron que era un rotavirus. En los años siguientes, el virus inoculado en ratones demostró la relación entre el virus y las diarreas. En 1973, Ruth Bishop y sus compañeros describieron el virus relacionado con la gastroenteritis infantil.

En 1974, Thomas Henry Flewett sugirió el nombre de rotavirus tras observarlo por el microscopio electrónico, dónde vio que parecía una rueda (rotaen latín); el nombre fue oficialmente reconocido por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus cuatro años más tarde. En 1976, se describió el virus relacionado con otras especies. El virus fue reconocido como un agente infeccioso para los humanos y animales por todo el mundo. Los serotipos del rotavirus fueron descritos por primera vez en 1980, y al año siguiente, se lograba su obtención en cultivos celulares derivados de riñones de simios mediante la adición de tripsina (una enzima que se encuentra en el duodeno de los mamíferos y que se sabe que es esencial contra la replicación del rotavirus) en el medio de cultivo. La capacidad de hacer crecer el rotavirus en cultivos aceleró el ritmo de la investigación, y a mediados de la década de 1980 se empezaron a evaluar las primeras vacunas.

En 1998, el uso de la vacuna contra el rotavirus fue aprobada por los Estados Unidos. Se realizaron ensayos clínicos en Estados Unidos, Finlandia y Venezuela que tuvieron una efectividad del 80-100% en la prevención de la diarrea grave causada por el rotavirus A. No obstante, los investigadores detectaron efectos adversos serios estadísticamente significativos. El fabricante la retiró del mercado en 1999 cuando se descubrió que la vacuna podía haber contribuido a un aumento del riesgo de invaginación intestinal, un tipo de obstrucción intestinal, en uno de cada 12 000 niños vacunados. La experiencia provocó un intenso debate sobre los riesgos y beneficios relativos de la vacuna contra el rotavirus. En 2006, aparecieron dos nuevas vacunas contra el rotavirus A que demostraron ser seguras y efectivas en los niños, y en junio de 2009 la Organización Mundial de la Salud recomendó que la vacunación contra el rotavirus se incluyera en todos los programas nacionales de inmunización para brindar protección contra este virus.

## Sintomatología

La gastroenteritis por rotavirus es una enfermedad que puede ser tanto leve como grave y está caracterizada por: vómitos, diarrea acuosa y fiebre leve. Cuando un niño está infectado por el virus, hay un periodo de incubación de aproximadamente dos días antes de que aparezcan los síntomas. Estos suelen comenzar con vómitos seguidos de cuatro a ocho días de diarrea profusa. La deshidratación es más común en la infección por rotavirus que en la mayoría de las infecciones causadas por bacterias patógenas y es la causa más común de muerte relacionada con la infección por rotavirus.

Puede producirse un brote infeccioso por rotavirus A en cualquier momento de la vida: la primera, en general, produce síntomas, pero las infecciones posteriores suelen ser leves o asintomáticas, ya que el sistema inmunitario proporciona una cierta protección. Consecuentemente, las infecciones sintomáticas son más frecuentes en niños menores de dos años y disminuyen progresivamente con la edad. Las infecciones en bebés, aun siendo comunes, están a menudo asociadas con la enfermedad leve o asintomática; los síntomas más graves tienden a producirse en niños de seis meses a dos años de edad, ancianos y personas inmunodeprimidas. Debido a la inmunidad adquirida en la infancia, la mayoría de los adultos no son vulnerables al rotavirus; la gastroenteritis en adultos en general tiene una causa diferente del rotavirus, pero las infecciones asintomáticas pueden mantener la transmisión de la infección en la comunidad.

## Transmisión

El rotavirus se transmite principalmente por vía fecal-oral, pero también se puede transmitir a través de las manos, superficies y objetos sucios, también se puede transmitir a través del sistema respiratorio. Los excrementos de una persona infectada pueden contener más de 10 billones de partículas infecciosas por gramo; resultando suficientes menos de 100 de estas partículas para infectar a otra persona.

El rotavirus es estable en el medio ambiente y se han encontrado muestras en estuarios a niveles tan altos como 1-5 partículas infecciosas por galón americano (3.78 litros). Las medidas sanitarias adecuadas para la eliminación de bacterias y parásitos parecen ser ineficaces en el control del rotavirus, puesto que la incidencia de la infección por rotavirus en los países con niveles sanitarios altos y bajos es similar.

## Mecanismos de la infección

La diarrea está causada por las múltiples actividades del virus. La malabsorción se debe a la destrucción de las células intestinales denominadas enterocitos. La proteína tóxica NSP4 del rotavirus interrumpe al transportador SGLT1 que interviene en la reabsorción del agua, al parecer, reduce la actividad de las disacaridasas y, posiblemente, activa los iones de calcio dependientes de los reflejos de la secreción del sistema nervioso entérico. Los enterocitos sanos segregan lactasa en el intestino delgado; la intolerancia a la leche causada por una deficiencia de lactasa es un síntoma de la infección por rotavirus, la cual puede persistir durante semanas. A una diarrea recurrente leve a menudo le sigue la reintroducción de la leche en la dieta del niño, debido a la fermentación bacteriana del disacárido lactosa en el intestino.

## Diagnóstico y detección

El diagnóstico del rotavirus normalmente es un diagnóstico de gastroenteritis como causa de diarrea grave. A la mayoría de los niños ingresados en hospitales por gastroenteritis se les hace el test del rotavirus A. El diagnóstico específico para la infección por rotavirus A se realiza buscando el virus en las heces de los niños a través de un ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas, ELISA por sus siglas en inglés. Hay varios equipos de prueba con licencia en el mercado que son sensibles, específicos y detectan todos los serotipos de rotavirus A. Otros métodos, como la visualización en el microscopio electrónico y la reacción en cadena de la polimerasa, se utilizan en los laboratorios de investigación. La transcripción inversa de la reacción en cadena de la polimerasa (RT-PCR) puede detectar e identificar todas las especies y serotipos de rotavirus humanos.

## Tratamiento y pronóstico

El tratamiento de la infección aguda por rotavirus no es específico y consiste en la gestión de los síntomas y, lo más importante, mantener la hidratación. Si no se trata, los niños pueden morir por una grave deshidratación. Dependiendo de la gravedad de la diarrea, el tratamiento consiste en rehidratar oralmente, dando al niño un exceso de agua para beber que contiene pequeñas cantidades de sales y azúcares o se administran líquidos por vía intravenosa por goteo o sonda nasogástrica, mientras se controlan los electrolitos del niño y el azúcar en sangre. Las infecciones por rotavirus raramente causan otras complicaciones y para un niño muy controlado, el pronóstico es excelente.

## Virología

### Tipos de rotavirus

Hay ocho grupos de rotavirus, designadas como A, B, C, D, E, F y G. Los humanos solo pueden verse infectados por los tipos A, B y C, principalmente por el A. Todas las especies atacan a algún animal. Dentro del tipo A hay variaciones, llamadas serotipos. Al igual que con el virus de la gripe, se usa un sistema doble de clasificación, basado en dos tipos de proteínas de la cápside. La glucoproteína VP-7 define el tipo G y la proteína sensible a proteasas VP-4 define al tipo P. El tipo P se define como un número para el serotipo P y como un número entre corchetes para el genotipo P. Los serotipos G tienen una nomenclatura similar, siendo el número del serotipo G el mismo del genotipo G. Por ejemplo, la cadena Wa se denota como P1A[8]G1. Debido a que los dos genes que determinan el tipo G y el tipo P pueden transmitirse por separado, en la progenie del virus se encuentran diferentes combinaciones.

### Estructura

Los rotavirus (del lat. rota: rueda) tienen una apariencia característica similar a una rueda, cuando es visualizado mediante microscopio electrónico. Los rotavirus son virus no envueltos (desnudos), en su capside se observan 3 capas (capa Externa, Media e Interna). El genoma está compuesto de 11 segmentos de ARN de doble-hebra, que codifican por seis proteínas estructurales y seis no estructurales (uno de sus segmentos codifica para 2 proteínas). El virus es estable en el medio ambiente. Pueden llegar a medir 76,5 nm de diámetro.

### Proteínas

El virión está formado por siete proteínas (VP). Estas proteínas estructurales se llaman VP1, VP2, VP3, VP4, VP5, VP6 y VP7. Aparte de las proteínas estructurales, hay seis más no estructurales (NSP), producidas únicamente en las células infectadas. Se denominan NSP1, NSP2, NSP3, NSP4, NSP5 y NSP6. Por lo menos seis de las doce proteínas codificadas por el genoma vírico llevan ARN asociado, y la función de estas proteínas en el rotavirus no están bien explicadas; se cree que están implicadas en la síntesis y empaquetamiento del ARN, transporte del ARNm hacia la zona de replicación del genoma y en la traslación de ARNm y regulación de la expresión génica.

### Proteínas estructurales

La VP1 está situada en el núcleo del virus y es una ARN polimerasa. En una célula infectada produce los transcritos de ARNm para sintetizar las proteínas víricas y duplica el genoma para producir nuevas partículas víricas.

La VP2 forma parte de la capa más interna del virión y va unida al genoma de ARN.

La VP3 también forma parte de la capa interna del virión y es un enzima llamado guanilil transferasa. Es un enzima que produce la caperuza en 5' del ARN (capping enzyme), durante la modificación postranscripcional del ARN mensajero. Esta caperuza estabiliza el extremo 5' del mensajero e impide que sea atacado por nucleasas, enzimas que degradan ácidos nucleicos.

La VP4 está situada en la parte externa del virión y forma una protuberancia, que es capaz de unirse a los receptores celulares de la célula para entrar en su interior. La VP4 debe ser modificada por una proteasa intestinal, para dar lugar a VP5* y VP8*, antes de que la partícula vírica sea infecciosa. La estructura de VP4 determina la virulencia del virus y que sea de tipo P.

La VP6 es la proteína principal de la cápside. Es altamente antigénica y puede usarse para determinar la especie del rotavirus. Se usa en los ensayos clínicos para determinar la existencia de infección por rotavirus A.

La VP7 es una glucoproteína que forma parte de la capa externa del virión. Aparte de sus funciones estructurales, determina el tipo G de la cadena, y junto con VP4, está implicada en la respuesta inmunitaria al virus.

### Proteínas no estructurales

NSP1 es transcrita por el gen 5 y es una proteína no estructural de unión a ARN.

NSP2 es una proteína de unión a ARN, que se acumula en inclusiones citoplasmáticas (viroplasma) y es necesaria en la replicación del genoma.

NSP3 está unida a ARNm en las células infectadas y es la responsable de la finalización de la síntesis proteica celular.

NSP4 es una enterotoxina viral que induce diarrea y fue la primera enterotoxina viral que se descubrió.

NSP5 está codificada por el segmento 11 del genoma vírico del rotavirus A, y en las células infectadas se acumula en el viroplasma.

NSP6 es una proteína de unión a ácido nucleico es codificada por el gen 11, en un marco abierto de lectura desfasado.

Genes y proteínas del rotavirus :

| Segmento del ARN (gen) | Tamaño (pares de bases) | Proteína | Peso molecular kDa | Localización | Función |
| - | - | - | - | - | - |
| 1 | 3302 | VP1 | 125 | Vértices del núcleo | ARN polimerasa ARN-dependiente |
| 2 | 2690 | VP2 | 102 | Forma la capa interna del núcleo | Estimula la RNA replicasa viral |
| 3 | 2591 | VP3 | 88 | Vértices del núcleo | Enzima guanilil transferasa de ARNm |
| 4 | 2362 | VP4 | 87 | Protuberancias superficiales | Ataque celular, virulencia |
| 5 | 1611 | NSP1 | 59 | No estructural | No es esencial en el crecimiento del virus |
| 6 | 1356 | VP6 | 45 | Cápside interna | Estructural y antígeno específico de cada especie |
| 7 | 1104 | NSP3 | 37 | No estructural | Aumenta la actividad del ARNm viral y finaliza la síntesis de proteínas celulares. |
| 8 | 1059 | NSP2 | 35 | No estructural | NTPasa involucrada en el empaquetamiento de ARN |
| 9 | 1062 | $VP7^1$ $VP7^2$ | 38 y 34 | Superficie | Estructural y neutralizadora de antígenos. |
| 10 | 751 | NSP4 | 20 | No estructural | Enterotoxina |
| 11 | 667 | NSP5 NSP6 | 22 | No estructural | Moduladora de la unión del ARNsc y ARNdc |

### Multiplicación

Se replican principalmente en el intestino e infectan enterocitos de las vellosidades intestinales, lo que causa cambios funcionales y estructurales en el epitelio. Su triple capa proteica (no confundir con cápside) lo hace resistente al pH del estómago y a las enzimas digestivas del intestino.

El virus entra a las células mediante endocitosis mediada por receptores y forma una vesícula llamada endosoma. Proteínas en la tercera capa (VP7 y VP4) quebrantan la membrana del endosoma, creando una diferencia en la concentración de Calcio. Esto produce la ruptura de los trímeros de VP7 en una sola subunidad proteica, dejando la cobertura de VP2 y VP6 alrededor del ARN viral.

Los 11 segmentos de ARN bicatenario permanecen bajo la protección de dos cubiertas proteicas y la polimerasa de ARN crea transcritos de ARNm del genoma de ARN. Al permanecer en la cápside, el ARN viral evade la respuesta inmune de ARN interferente, una molécula de ARN que suprime la expresión de genes específicos, que es disparado por la presencia del ARN bicatenario.

Durante la infección, el rotavirus produce ARNm para la biosíntesis proteica y la replicación de genes. La mayor parte de las proteínas se acumulan en el viroplasma, donde el ARN es replicado y se ensamblan los viriones. El viroplasma se forma alrededor del núcleo celular pasadas 2 horas a partir de la infección, y consiste de fábricas virales que se cree están formadas por dos proteínas no estructurales: NSP5 y NSP2. La inhibición de NSP5 por el ARN interferente resulta en un marcado decrecimiento en la replicación del rotavirus. Los viriones migran al retículo endoplasmático donde obtienen su tercera capa formada por VP7 y VP4. La progenie es liberada de la célula por lisis.

## Respuesta inmune

### Respuesta especifica

Los rotavirus provocan respuestas inmunitarias de células B y células T . Los anticuerpos contra las proteínas VP4 y VP7 del rotavirus neutralizan la infectividad viral in vitro e in vivo. Se producen anticuerpos específicos de las clases IgM, IgA e IgG, que se ha demostrado que protegen contra la infección por rotavirus mediante la transferencia pasiva de los anticuerpos en otros animales. Los anticuerpos IgG transplacentaria materna podría desempeñar un papel en la protección de los recién nacidos contra las infecciones por rotavirus, pero por otro lado podría reducir la eficacia de la vacuna.

### Respuesta innata

Después de la infección por rotavirus, se produce una respuesta inmunitaria innata rápida que implica interferones de tipo I y III y otras citocinas (en particular, Th1 y Th2) que inhiben la replicación del virus y reclutan macrófagos y células asesinas naturales para las células infectadas por rotavirus. El dsRNA del rotavirus activa los receptores de reconocimiento de patrones, como los receptores tipo toll, que estimulan la producción de interferones. La proteína de rotavirus NSP1 contrarresta los efectos de los interferones tipo 1 al suprimir la actividad de las proteínas reguladoras de interferón IRF3, IRF5 e IRF7.

### Marcadores de protección

Los niveles de IgG e IgA en la sangre y de IgA en el intestino se correlacionan con la protección contra infecciones. Se ha afirmado que las IgG e IgA séricas específicas de rotavirus en títulos altos (p. ej., >1:200) protegen y existe una correlación significativa entre los títulos de IgA y la eficacia de la vacuna contra el rotavirus.

## Infecciones por Rotavirus

### La naturaleza de la enfermedad

Los rotavirus propician gastroenteritis aguda y fuerte dolor abdominal. "Diarrea infantil", "diarrea invernal", "infección no bacterial aguda" y "gastroenteritis viral aguda" son los otros nombres con los que se denomina a este padecimiento. La dosis infectante se presume que es de 10-100 partículas virales infecciosas, ya que una persona con rotavirus frecuentemente excreta una gran cantidad de partículas virales: en el orden de $(10^8-10^{10}$ partículas infecciosas /ml de heces). La vía de contagio se da a través del contacto con manos, objetos o utensilios contaminados. El período de incubación de la enfermedad por rotavirus es de aproximadamente 2 días pero no se sabe con certeza. La enfermedad está caracterizada por vómito y diarrea acuosa de 3 a 8 días, y fiebre con dolor abdominal ocurre con frecuencia. La inmunidad se produce después de la infección. Infecciones posteriores tienden a ser menos graves que la infección original.

### Pronóstico y prevención de la enfermedad

Usualmente el desarrollo de la infección se resuelve espontáneamente. La deshidratación aguda debida a la diarrea es una de las mayores complicaciones. Es aconsejable el uso de electrólitos, si bien es conveniente consultar previamente al médico.

La mejor manera de prevenirla es utilizar utensilios limpios, y lavarse las manos después de usar el baño. También hay que tener cuidado al manejar pañales para no propiciar un contagio posterior.

### Vacunas Importantes

En el 2006, dos vacunas contra el rotavirus mostraron ser seguras y efectivas en los niños: la vacuna monovalente Rotarix desarrollada por los laboratorios GlaxoSmithKline y es creada a base de virus vivos atenuados y la vacuna pentavalente RotaTeq desarrollada por los laboratorios Merck y es creada con virus recombinantes humanos y bovinos. Ambas se administran vía oral y contienen virus vivos atenuados. La vacunación con Rotarix tiene una efectividad de 90% para prevención de diarrea grave por rotavirus durante los primeros 2 años de vida en países con baja mortalidad infantil y de 35% en países con alta mortalidad infantil, mientras que las cifras para RotaTeq son 96% y 44% respectivamente. Otras dos vacunas han sido desarrolladas (la monovalente Rotavac y la pentavalente Rotasil) que han sido aprobadas para su uso en India y han demostrado tener niveles de efectividad similares a Rotarix y RotaTeq.

En 2006, la FDA aprobó RotaTeq para su uso en los Estados Unidos y anunció un precio de 187.50 para el régimen estándar de tres dosis. Por tanto, es una de las inmunizaciones infantiles más costosas, a pesar de los descuentos viene a ser una opción inalcanzable para los infantes del tercer mundo. Sin embargo la OMS recomienda fuertemente la inclusión de la vacuna contra rotavirus a los programas de inmunización en todas las regiones del mundo. Hasta abril del 2020, 107 países han introducido la vacuna para rotavirus en sus sistemas nacionales de vacunación.

Una primera vacuna aprobada para rotavirus, Rotashield, desarrollada por Wyeth-Ayerst, fue retirada del mercado a finales de los 90s cuando se descubrió en casos muy raros estar vinculada a invaginación intestinal; sin embargo, evaluaciones posteriores demostraron que el riesgo de intususcepción aumentaba conforme aumentaba la edad a la administración de la primera dosis y que el riesgo era muy bajo si se iniciaba con la vacunación a una edad temprana. Así mismo, ninguna de las cuatro vacunas aprobadas actualmente se ha asociado con un riesgo aumentado de efectos adversos graves o invaginación intestinal cuando se administra de la forma recomendada.

### Complicaciones

Repetidas infecciones de rotavirus pueden incrementar el riesgo de desarrollar Celiaquía en niños generalmente susceptibles. Siempre se ha creído que las infecciones intestinales contribuyen a su desarrollo, un desorden digestivo común disparado por comer productos a base de trigo y otros alimentos que contienen la proteína gluten. Algunos estudios, sin embargo, han revisado el rol de los agentes infecciosos específicos en el desarrollo de la enfermedad. Como participantes de un estudio de los agentes ambientales desatadores de la enfermedad, 1931 niños del área metropolitana de Denver -quienes eran genéticamente susceptibles a la celiaquía- fueron monitorizados desde la infancia verificando si habían padecido rotavirus y el desarrollo de celiaquía posteriormente.

### Conclusiones

El rotavirus es una enfermedad infecciosa prevenible y altamente contagiosa, que puede llegar a ser mortal en los menores, si no es tratada a tiempo. Datos obtenidos por la OMS dicen "Las enfermedades diarreicas son la segunda mayor causa de muerte de niños menores de 5 años". Es importante resaltar que este tipo de infecciones son prevenibles y tratables; educando a padres y población en general en hábitos higiénico-diétetico, enfatizando en la vacunación, recordando que esta es gratuita y está al alcance de todos.

