Ana Carolina de Carvalho / CNPEMPata de un ratón sano (arriba) y con el edema causado por el mayaro (abajo), vistas en imágenes obtenidas por microtomografía generadas por el UVXAna Carolina de Carvalho / CNPEM
Con la ayuda de imágenes tridimensionales producidas por el acelerador de partículas UVX, situado en Campinas, en el interior del estado de São Paulo, científicos brasileños han podido observar en detalle cómo se instala el virus de Mayaro en el organismo y los daños que causa en diferentes órganos y tejidos. Este virus, aislado por primera vez en 1954 en la región de Mayaro, en la isla caribeña de Trinidad (Trinidad y Tobago), se transmite a los primates –especialmente a los monos– a través de la picadura de mosquitos del género Haemagogus, comunes en áreas de selva húmeda y transmisores del virus de la fiebre amarilla. El virus ya se ha detectado en al menos 14 países de América Central y del Sur, Brasil inclusive, y causa en humanos una enfermedad febril leve que dura alrededor de una semana. La fiebre de Mayaro se caracteriza por dolores de cabeza, musculares y articulares, así como por la aparición de manchas rojas en la piel, sin embargo, puede evolucionar hacia una inflamación prolongada y dolorosa en las articulaciones, tan incapacitante como la que causa un virus emparentado, el que ocasiona la fiebre chikunguña.
En uno de los laboratorios del Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM), donde funcionaba el UVX, el grupo dirigido por el biólogo Rafael Elias Marques inoculó pequeñas cantidades del virus en una de las patas traseras de ratones y observó lo que ocurría durante algunos días. Los roedores eran ejemplares genéticamente modificados para ser menos resistentes a la infección viral y permitir así simular la infección en personas que enferman gravemente. Los resultados, publicados en el mes de marzo en la revista International Journal of Molecular Sciences, revelaron dos tipos de efecto: uno local y otro sistémico.
Ya desde los primeros días, el virus provocaba un edema severo en la pata, que afectó tanto la piel como los músculos, los ligamentos y las articulaciones. “Su volumen fue aumentando gradualmente, pero creció de manera significativa a partir del tercer día, cuando la pata alcanzó un volumen un 50 % superior a la de los animales que no habían sido infectados”, relata la bióloga Ana Carolina de Carvalho, quien realiza un doctorado bajo la dirección de Elias Marques. Los investigadores atribuyen esa hinchazón a la inflamación generada por la replicación del virus Mayaro, que atrae a las células de defensa al lugar donde se reproduce el virus.
Según De Carvalho, solo fue posible calcular cómo progresó el volumen del edema con el uso de potentes rayos X emitidos por UVX, la primera fuente de luz sincrotrón del hemisferio sur. La luz generada por este dispositivo permite la visualización de estructuras con un tamaño de unos pocos micrones (milésimas de milímetro), una resolución similar a la de los microscopios ópticos más potentes que existen, pero con importantes diferencias. Este tipo de radiación atraviesa la piel y permite generar imágenes tridimensionales de los tejidos blandos sin destruir la muestra. “Así pudimos obtener una película tridimensional de esas estructuras en alta resolución”, informa la investigadora. UVX fue desactivado en 2018 y reemplazado por Sirius, que, a la fecha, es una de las fuentes de luz sincrotrón más modernas en actividad (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 269).
A medida que se multiplicaba en los tejidos de la pata de los ratones, el Mayaro también se diseminaba velozmente por el resto del cuerpo. Los análisis citológicos e histológicos detectaron, ya desde el primer día de la infección, altas concentraciones del virus en el bazo y en el hígado. El agente infeccioso demoró al menos un día más en llegar al cerebro de los animales, según se determinó en el estudio, del cual participaron investigadores de la Universidad de Campinas (Unicamp), de la Facultad de Medicina de São José do Rio Preto (Famerp) y de instituciones de Alemania y Bélgica. Al cabo de cuatro días del inicio del experimento, todos los animales infectados habían muerto.
“El trabajo estuvo muy bien hecho”, dice el virólogo Pedro Vasconcelos, investigador de la Universidad del Estado de Pará (Uepa) y del Instituto Evandro Chagas, el centro en el que en 1954 se identificó el virus Mayaro en Brasil. “Las imágenes muestran los efectos del virus con riqueza de detalles, señalando dónde se aloja y lo que causa en las articulaciones”, relata el investigador, quien no participó del estudio actual. Sin embargo, Vasconcelos subraya que la infección se propagó más rápidamente en los animales de lo que se observa en humanos, debido a que los roedores habían sido alterados genéticamente para que su sistema inmunitario fuera menos eficiente.
El equipo del CNPEM tiene previsto ahora utilizar las líneas de luz del Sirius para observar cómo el virus infecta a las células. “Próximamente, tenemos pensado utilizar técnicas bioquímicas para marcar las moléculas implicadas en la infección para poder observar, por medio de la nueva fuente de luz sincrotrón, el ingreso del virus en las células y su propagación por el organismo en tiempo real”, relata Carvalho. Mediante el uso de una técnica de microscopía capaz de identificar estructuras biomolecualares con una resolución cercana a la escala atómica (criomicroscopía electrónica), el grupo de Elias Marques ya había dilucidado la estructura del Mayaro en 2021 y publicado los resultados en la revista Nature Communications.
Desde que fuera identificado por primera vez en Brasil, en la ciudad norteña de Belém, el virus ha provocado al menos cinco brotes epidémicos en humanos en países que comparten la selva amazónica, habiéndose registrado alrededor de 1.400 casos sospechosos y poco más de 100 confirmados, sin informes de casos fatales. También ha sido detectado en el estado de São Paulo y, en marzo de este año, en el de Paraná, en portadores que se habían infectado en zonas de riesgo. Los expertos en virus transmitidos por insectos (arbovirus) temen que el Mayaro pueda adaptarse al mosquito Aedes aegypti, que transmite el virus del dengue, y llegue a los centros urbanos. Según Vasconcelos, las pruebas realizadas en laboratorio han demostrado que el virus es capaz de infectar especímenes de A. aegypti, algo que aún no se ha observado que ocurra espontáneamente en ambientes naturales. No hay una vacuna aprobada contra el virus Mayaro ni un tratamiento para la infección que causa, que a menudo se confunde con el chikunguña.
Proyectos
1. Los mecanismos de la enfermedad y la resistencia implicados en la fiebre de Mayaro en ratones (nº 18/03917-6); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Rafael Elias Marques Pereira da Silva (CNPEM); Inversión R$ 205.636,10.
2. Caracterización y potencial terapéutico de las quimioquinas en la sepsis y en la encefalitis inducida por flavivirus (nº 18/10990-1); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Rafael Elias Marques Pereira da Silva (CNPEM); Inversión R$ 270.044,24.
3. Desarrollo del primer modelo experimental de infección con el virus Ilhéus (ILHV) en ratones y diseño de estrategias terapéuticas (nº 18/02993-0); Modalidad Beca doctoral; Investigador responsable Rafael Elias Marques Pereira da Silva (CNPEM); Beneficiaria Ana Carolina de Carvalho; Inversión R$ 323.160,78.
4. Establecimiento de un modelo de infección provocada por el virus de Usutu en ratones. Estudio de la enfermedad y puesta a prueba de un compuesto neuroprotector (nº 18/02594-9); Modalidad Beca doctoral; Investigador responsable Rafael Elias Marques Pereira da Silva (CNPEM); Beneficiaria Rebeca de Paiva Froes Rocha; Inversión R$ 274.749,47.
Artículos científicos
DE CARVALHO, A. C. et al. Characterization of systemic disease development and paw inflammation in a susceptible mouse model of mayaro virus infection and validation using X-ray synchrotron microtomography. International Journal of Molecular Sciences. 2 mar. 2023.
RIBEIRO-FILHO, H. V. et al. Cryo-EM structure of the mature and infective mayaro virus at 4.4 Å resolution reveals features of arthritogenic alphaviruses. Nature Communications. 24 may. 2021.
