Evolução da influenza - Evolution of influenza

O vírus causador da gripe é um dos patógenos mais conhecidos encontrados em várias espécies . Em particular, o vírus é encontrado em pássaros, bem como em mamíferos, incluindo cavalos, porcos e humanos. A filogenia , ou história evolutiva de uma espécie em particular, é um componente importante na análise da evolução da gripe . Árvores filogenéticas são modelos gráficos das relações entre várias espécies. Eles podem ser usados para rastrear o vírus até espécies específicas e mostrar como organismos que parecem tão diferentes podem estar tão intimamente relacionados.

Mecanismos de evolução

Dois mecanismos comuns pelos quais os vírus evoluem são o rearranjo e a deriva genética .

Reagrupamento

O rearranjo, também conhecido como mudança antigênica , permite que novos vírus evoluam tanto em condições naturais quanto em culturas artificiais. O rearranjo ocorre de maneira semelhante aos eventos de cruzamento cromossômico, já que duas cepas virais diferentes podem entrar em contato e transferir algumas de suas informações genéticas. Este evento de cruzamento cria uma mistura das duas cepas virais, que podem se replicar como um vírus híbrido que expressa características de ambos os vírus originais. O mecanismo da força evolutiva da mudança antigênica permite que os vírus da gripe troquem genes com cepas que infectam diferentes espécies. Sob esse mecanismo, um vírus da gripe humana poderia trocar genes com uma cepa aviária, e é assim que surgem as cepas pandêmicas. Houve três ocorrências de pandemias causadas por mudanças antigênicas desde 1900, e isso poderia acontecer novamente com a mesma facilidade. Na verdade, acredita-se que a evolução de 1957 do vírus H2N2 seja o resultado de um rearranjo. Neste caso, as cepas H1N1 humanas e os genes da gripe aviária A foram misturados. A infecção de culturas de tecidos pode demonstrar como as qualidades patogênicas podem evoluir para uma determinada espécie, embora o vírus rearranjado possa ser não patogênico para outra espécie. Um excelente exemplo de evolução em condições naturais é o rearranjo de duas cepas de gripe aviária que foram descobertas em focas mortas em 1979.

Deriva

Novos vírus também podem surgir por deriva. A deriva pode se referir a deriva genética ou deriva antigênica . A mutação e a seleção da variação mais vantajosa do vírus ocorrem durante essa forma de evolução. Mutantes antigênicos podem evoluir rapidamente devido à alta taxa de mutação em vírus. A causa da deriva antigênica está nos próprios mecanismos de síntese de RNA. As mutações surgem muito facilmente simplesmente devido à RNA polimerase propensa a erros e sua falta de mecanismos de revisão. Essas mutações levam a mudanças sutis nos genes HA e NA, que mudam completamente as capacidades infecciosas do vírus. Essas mudanças permitem possibilidades quase infinitas para o surgimento de novas cepas virais e é a deriva antigênica dos genes HA e NA que permite que o vírus infecte humanos que recebem vacinas para outras cepas do vírus. Essa evolução ocorre sob a pressão de anticorpos ou respostas do sistema imunológico.

Transmissão

Espécies e barreiras

A transmissão, ou como o vírus da gripe é transmitido de uma espécie para outra, varia. Existem barreiras que impedem o fluxo do vírus entre algumas espécies, variando de alta a baixa transmissão. Por exemplo, não existe um caminho direto entre humanos e pássaros. Os porcos, entretanto, servem como um caminho aberto. Existe uma barreira limitada para eles espalharem o vírus. Portanto, os porcos agem como doadores do vírus com relativa facilidade.

Diferenças geográficas

Os mapas filogenéticos são uma representação gráfica das relações geográficas entre as espécies. Eles indicam que o vírus da gripe humana é minimamente afetado por diferenças geográficas. No entanto, tanto a gripe suína quanto a aviária parecem ser geograficamente dependentes. Todos os três grupos (aves, suínos e humanos) apresentam diferenças cronológicas. O vírus da gripe humana é retido apenas em humanos, o que significa que não se espalha para outras espécies. Algumas linhagens e sublinhas do vírus surgem e podem ser mais prevalentes em certos locais. Por exemplo, muitos surtos de gripe humana começam no sudeste da Ásia.

Análise filogenética

A análise filogenética pode ajudar a determinar vírus anteriores e seus padrões, bem como determinar um ancestral comum do vírus. Estudos anteriores revelaram que um vírus aviário se espalhou para porcos e depois para humanos há aproximadamente 100 anos. Isso resultou em linhagens humanas evoluindo ainda mais e se tornando mais proeminentes e estáveis.

A análise também pode apresentar relações entre espécies. O vírus da gripe espanhola de 1918 demonstra isso. O gene da hemaglutinina (HA) do vírus da pandemia de 1918 estava mais próximo em sequência às cepas de aves do que outras de mamíferos. Apesar dessa semelhança genética, é obviamente um vírus de mamífero. O gene pode ter se adaptado em humanos mesmo antes de 1918. A análise da história filogenética do vírus da gripe mostra que existe um ancestral comum que remonta a antes do surto de 1918 que liga o vírus humano atual ao vírus suíno. O ancestral foi derivado de um hospedeiro aviário.

Impacto futuro e estratégias de previsão

Filogenética

Analisar as relações filogenéticas anteriores do vírus da gripe pode ajudar a levar a informações sobre o tratamento, resistência, seleção da cepa da vacina e de possíveis cepas da gripe no futuro. Ao observar como as cepas anteriores evoluíram e ganharam novas características, as informações podem ser aplicadas para prever como as cepas atuais podem evoluir e até mesmo como as novas cepas podem surgir. Outro uso da filogenia para prever futuros perigos virais seria através do uso de filogeografia . Várias linhagens podem continuar sua presença e recomposição indicando a importância de uma abordagem de genoma completo para determinar novas cepas de influenza e epidemias futuras. O estudo de como as cepas do passado evoluíram ao se espalhar para diferentes regiões geográficas permite aos cientistas prever como uma cepa pode acumular novas mutações por meio de sua distribuição geográfica e as informações podem ser usadas para proteger diferentes populações.

Todos esses métodos usando dados históricos podem ajudar a diminuir os efeitos de novas cepas de vírus da gripe a cada temporada de gripe. Ao tentar prever futuras mutações nos genes HA e NA, os cientistas podem escolher cepas de vacinação que provavelmente corresponderão a vírus futuros, para que os anticorpos possam reconhecer e montar uma resposta imune contra o vírus rapidamente. O único revés nessa abordagem é que ela não é útil contra cepas que evoluem por meio de mudança antigênica (rearranjo). É impossível prever quando e com quais cepas esses eventos ocorrerão, e o fato de que isso poderia acontecer com cepas de diferentes espécies torna tudo ainda mais difícil. Até que seja encontrado um método para prever com precisão quais mutações irão surgir e quando elas ocorrerem, as vacinas continuarão a ser criadas puramente com base em suposições, sem garantia de que fornecerão proteção total contra a gripe.

Resistência antiviral

Mais recentemente, houve um grande aumento na quantidade de resistência a certos medicamentos, incluindo o composto antiviral adamantano . Na verdade, sua resistência subiu recentemente de 2% para quase 90%. Esses registros de resistência construída inferem que drogas, como a adamantina, não serão úteis contra o vírus da gripe no futuro.

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