Gripe

Algumas doenças causadas por vírus são antigas conhecidas da humanidade. A gripe, por exemplo, é provocada em sua maior parte pelo rinovírus, o vírus sincicial respiratório (VSR) e o vírus influenza. São esses os causadores mais frequentes da gripe comum e infecções do trato respiratório. Biólogos e médicos estimam que 30% dos casos deste tipo de doença podem estar associados a vírus ainda desconhecidos.

A gripe afeta aves e mamíferos causando os sintomas conhecidos: calafrios, febre, corrimento nasal, dor de garganta e musculares, dores de cabeça, tosse, fadiga e sensação geral de desconforto. Muito se especulou sobre a causa dessa doença. No passado se sugeriu que ela fosse provocada no indivíduo que passa de um ambiente quente para um gelado. Também foram procuradas, sem sucesso, bactérias causadoras de gripe. Em 1914 Walter Kruse, um microbiólogo alemão, mostrou que a gripe é causada por um vírus. Ele preparou uma mistura com muco do nariz de um assistente gripado, filtrada para eliminar quaisquer possíveis bactérias e aplicou a solução nas narinas de 12 outros auxiliares. Destes 6 ficaram gripados. Depois ele repetiu a experiência com 36 estudantes dos quais 15 adoeceram. Comparando com uma amostra de pessoas não expostas à sua solução ele concluiu que um agente muito pequeno (pois havia atravessado o filtro) causara a gripe.

Quase sempre a gripe é transmitida por aerosóis, a nuvem de material líquido expelido no ar por tosse ou espirro carregando gotículas que contêm o vírus. Mas ela também pode ser adquirida por contato direto com superfícies contaminadas. Neste último caso a mão levada ao rosto, em particular ao nariz, transporta o vírus até a região onde ele pode se instalar e multiplicar. Daí a necessidade de lavar as mãos adequadamente e com frequência. O vírus da gripe pode ser destruído pela luz solar, desinfetantes e detergentes, que desmancham a sua capa protetora de proteína.

Os tratamentos caseiros usuais contra a gripe podem ser um paliativo para os seus sintomas mas não afetam o vírus e seu ciclo. Alguns tratamentos, além de não resolver o problema, podem trazer efeitos colaterais perigosos. Xaropes para tosse são um exemplo. Ainda existem pessoas que buscam auxílio se automedicando com antibióticos que podem ser eficazes contra bactérias mas são inúteis no combate aos vírus. Antibióticos podem ser perigosos para o organismo e contribuem para agravar o problema das bactérias resistentes à drogas que evoluem em nosso corpo e no meio ambiente.

Hoje estão sendo desenvolvidos os chamados antivirais, que são medicamentos que agem para impedir a replicação viral. Também existem as vacinas que são um meio eficaz e bastante seguro de impedir que o vírus se instale. Vacinas servem para produzir no organismo do paciente as defesas necessárias no combate aos invasores virais antes que se instalem. Elas, no entanto, têm uma séria limitação dada a capacidade do vírus de evoluir rapidamente. A vacina produzida em um ano pode perder sua eficácia no próximo ano.

A gripe se propaga com mais eficiência nas estações frias e, por isso, ela aparece em ciclos sazonais que podem ser bastante graves. Gripes provocam anualmente entre 3 e 5 milhões de casos graves, dos quais entre 250 a 500 mil evoluem para a morte. Esse número pode chegar a milhões em casos de pandemias. Somente no século 20 três cepas diferentes do vírus da gripe provocaram pandemias em humanos causando a morte de dezenas de milhões de pessoas. Apesar dos vírus serem especializados em sua capacidade de invadir uma célula, já se observou casos em que uma cepa que aflige uma espécie animal sofre mutações e se habilitam a infectar humanos. Também pode ocorrer que um vírus adaptado ao organismo humano, com o qual já estamos acostumados, anexe partes de DNA de outro vírus que antes só infectava animais.

Rinovírus e influenza vírus se reproduzem rapidamente, produzindo novos vírus até que a célula hospedeira fique repleta de vírus e se rompa, morrendo. No entanto, um número baixo de células, se comparado a outras infecções por vírus, são afetadas nesses casos. De fato eles não causam um dano tão grande antes de ser impedido pelas defesas do organismo. Ocorre que as células infectadas emitem um sinal que atrai as defesas do organismo que, em seu empenho para se livrarem do problema, e acabam provocando parte dos sintomas que sentimos. Elas criam a inflamação que gera a garganta irritada e provocam o muco na região da infecção.

Enquanto o Rinovírus se derivou de outras cepas de vírus já adaptadas ao organismo humano, o Influenza era, originalmente, um vírus especializado em pássaros. Os pássaros carregam todas as espécies de influenza vírus que afligem os humanos, além de outros que não podem nos afetar. Nem todos os pássaros infectados adoecem, mas o vírus se aloja em seus intestinos e são espalhados por suas fezes.

O vírus da influenza em aves está bem adaptado ao hospedeiro e se multiplica rapidamente. Como vírus sofrem mutações rápidas ocorre que algumas delas os habilitam para fazer o salto entre espécies, se tornando vírus humanos. Foi o que ocorreu em 2005 no sudeste da Ásia quando o H5N1 infectou centenas de pessoas. Esse vírus é muito mais agressivo do que cepas usuais de gripe e exigiu a tomada de ações drásticas para o controle de sua difusão. Por enquanto o H5N1, diferente de outras cepas, só pode se movimentar de pássaros para humanos. A contaminação entre humanos não foi observada.

Assim como ocorre com humanos, outros mamíferos, como cavalos e cachorros, também podem ser contaminados com o influenza vírus dos pássaros. No início de 2009 se descobriu, no México, uma transferência de vírus para porcos. Os suínos possuem, em seus organismos, células com receptores para o vírus humano, mas também células que recebem o vírus dos pássaros. Dentro de seus corpos pode ocorrer a mistura genética de cepas diversas que se tornam aptas a infectar humanos. Foi o que ocorreu no México com o surgimento da gripe conhecida como H1N1 ou gripe suína, que mais tarde se espalhou para todo o planeta. O H1N1 combinou genes da gripe humana, aviária e suína. Essa gripe foi declarada uma pandemia pela OMS em 2009 e causou mais de 18 mil mortes confirmadas em laboratório dentre um total estimado de até 575 mil casos.

A movimentação constante de genes entre vírus de mesma cepa, ou de cepas diversas, tem uma função importante na manutenção e evolução do vírus. Quanto mais um tipo de vírus se espalha mais o corpo de seu hospedeiro aprende a combatê-lo. As mutações servem para que novas estruturas genéticas sejam criadas, com tipos ainda não reconhecidos por hospedeiros. Assim como ocorre com todos os demais seres vivos as mutações são aleatórias e não seguem nenhum plano de aperfeiçoamento do vírus. Mutações que geram estruturas mais eficientes para se autoconservar e se multiplicar prosperam gerando muitos outros elementos com sua mesma genética. A maioria das mutações, no entanto, são irrelevantes ou trazem alterações desfavoráveis que são simplesmente destruídas.

Papilomavírus Humano, HPV (human papiloma virus)

Outra espécie que traz grande sofrimento para humanos são os papilomavírus. O cientista Richard Shope ouviu contar a lenda dos coelhos chifrudos (os jackalopes) no Wyoming, EUA. Ele recebeu de um colega uma amostra de tecido de um coelho com uma deformação na cabeça em forma de chifre que era, na verdade, um tumor. Para testar a hipótese de que aqueles tumores eram causados por vírus ele realizou o procedimento clássico de produzir um líquido com esse tecido e passá-lo por filtros de porcelana com poros diminutos, capazes de eliminar as bactérias conhecidas. A solução filtrada foi aplicada na cabeça de coelhos saudáveis que também desenvolveram chifres e tumores. Com isso Shope mostrou que o agente infeccioso era um vírus e, além disso, que vírus podiam causar tumores.

Francis Rous, um dos colegas de Shope, recebeu uma amostra do líquido peneirado e o aplicou no corpo dos coelhos que, dessa vez, não desenvolveram chifres e sim tumores cancerosos agressivos que os matavam. Esse trabalho solidificou o entendimento de que vírus causam câncer e deu o Nobel de medicina para Rous em 1966.

Muitos outros pesquisadores continuaram o estudo de como vírus podem provocar câncer em animais. Grandes verrugas podem surgir na pele de mamíferos, incluindo o gado, tigres, golfinhos e humanos, chegando a encobrir completamente seus membros ou rosto. O vírus responsável por isso foi denominado papilomavírus. Nos humanos ele é chamado de papilomavírus humano ou HPV (human papilomavirus). Aos poucos se verificou que esse vírus gera danos muito mais graves que meras verrugas.

Tumores cervicais em mulheres é um exemplo disso. Já era notado que a ocorrência de câncer cervical em mulheres satisfazia critérios similares aos de doenças sexualmente transmissíveis. Grupos com comportamento sexual mais restrito, como freiras por exemplo, contraiam câncer cervical com menor frequência que outras mulheres. A hipótese de que esse tipo de câncer era causado por um vírus espalhado pela relação sexual foi testada por Harald zur Hausen, prêmio Nobel em Medicina em 2008. Analisando o tecido extraído de tumores ele encontrou diversas cepas diferentes de HPV, número mais tarde ampliado para pelo menos uma centena delas. Essa modalidade de câncer é a terceira maior causa de mortes entre mulheres, superada apenas por cânceres de seio e pulmão.

O HPV é especializado na infecção de células epiteliais, aquelas que revestem a superfície externa das cavidades internas e externas do organismo formando a pele e membranas mucosas. Quando inserido no organismo ele encontra o tecido apropriado, o único que consegue infectar, e injeta seu DNA dentro das células hospedeiras. Os genes virais se espalham pelo interior da célula e alcançam seu núcleo, onde reside o DNA da hospedeira. O mecanismo de reprodução celular é usado para replicação dos genes virais e construção das proteínas do vírus que, por sua vez, alteram a célula hospedeira. Diferente dos vírus gripais o HPV se reproduz com muita rapidez mas não causam a morte da hospedeira.

Usando apenas 8 genes o HPV consegue capturar o mecanismo da célula e acelerar o mecanismo de divisão celular. Normalmente uma célula se divide por meio de um processo complexo. Seu conteúdo interno é reorganizado e dividido em duas partes que são, cada uma, arrastada para um extremo da célula. Depois uma parede é construída no meio formando 2 células, cada uma carregando uma cópia exata do DNA original com 3,5 bilhões de letras (C, T, G, A) que se organizam em 46 grupos de cromossomos. Algumas das moléculas internas à célula monitoram todo o processo, interrompendo a divisão e forçando a célula a provocar sua própria morte caso algum defeito grave tenha sido inserido durante a divisão. O HPV, no entanto, manipula esse processo e causando uma aceleração sem que a célula alterada morra.

As células epiteliais crescem durante toda a vida do indivíduo. Em situação normal, sem infecção, elas começam a se multiplicar em regiões mais profundas da pele empurrando para fora as camadas mais antigas. Lentamente as células mais externas se alteram formando uma camada mais dura de queratina, o mesmo material que forma as nossas unhas e nos protegem de agressões externas. Novas camadas são produzidas na medida em que as células externas vão morrendo. Quando infectadas por HPV as células que escaparam das defesas internas do organismo, ao se aproximar da superfície, começam a produzir rapidamente novos vírus que são liberados em outro hospedeiro através do contato direto das peles.

Quando a ação do vírus é mais intensa que a regulação interna da célula ocorre o câncer. Cada vez que uma célula infectada se divide existe uma chance pequena de que um dos genes que governam a própria função reguladora seja alterado por mutações. Desta forma as células não conseguem limitar a reprodução dos vírus que continuam sendo empurrados para fora junto com a queratina. Em ritmo rápido de reprodução eles não são eliminados eficazmente pelo desgaste externo da pele, formando chifres, verrugas e tumores.

Agentes infecciosos que matam rapidamente seu hospedeiro perdem a oportunidade de se espalhar. Não é esse o caso do papilomavírus que existe há centenas de milhões de anos em equilíbrio com os humanos. Os cientistas conseguem traçar a história do vírus comparando as sequências genéticas de cepas diferentes encontradas em humanos e animais. Eles são encontrados em inúmeros vertebrados, inclusive pássaros e répteis. Existe a hipótese de que esses vírus já existiam nos primeiros vertebrados (que eram ovíparos) que abandonaram o mar para caminhar sobre a terra, há 3 milhões de anos. Na medida em que esse animal evoluiu e se ramificou em um diversidade de novas espécies os vírus foram se ajustando, através de mutações e seleção natural, para cada linhagem desses novos animais.

Apesar da evolução especializada do vírus para se conectar a células específicas de uma determinada espécie, as rápidas mutações podem fazer com que ele ultrapasse a fronteira entre espécies, infectando um hospedeiro diferente do seu original. O contato próximo entre estas espécies favorece o salto. É conhecido que o papiloma vírus que infecta humanos é mais próximo daquele que infecta cavalos do que os de macacos. O contato doméstico com cavalos é, nesse caso, o responsável. Com a devastação das florestas, populações humanas estão cada vez mais próximas dos animais selvagens, o que implica em maior risco de contaminações vindas destes animais. Junte-se a isso o consumo como alimento de espécies não domésticas e a proximidade entre pessoas e seus animais domésticos que se observa em algumas populações.

Quando nossos ancestrais humanos surgiram na África, em torno de 200 mil anos atrás, eles provavelmente já carregavam em seus corpos muitas cepas de HPV. Esses vírus, modificados em alguma extensão, podem ser encontrados em todo o mundo. Mas apenas uma pequena parte deles abandonou a África (há 50 mil anos, aproximadamente) e os vírus que eles portavam continuaram a evoluir. Por isso a distribuição atual do HPV guarda uma relação com a próprio povoamento do planeta pelos humanos. Na África as variantes de HPV hoje existentes são modificações das mais antigas cepas, enquanto na Europa, Ásia e América encontramos cepas derivadas daquelas transportadas pelo pequeno grupo colonizador inicial.

Na modernidade, com a extensão da longevidade, um número cada vez maior de pessoas morrem por câncer. Isso leva a uma corrida entre pesquisadores e laboratórios farmacêuticos para o desenvolvimento de curas para o câncer. Apesar de grande sucesso na cura de alguns tipos, a melhor estratégia contra o câncer ainda é a prevenção: deve-se adquirir hábitos que reduzam todas as chances de produzir mutações deletérias em nosso corpo. Para isso devemos evitar o fumo e outras substâncias reconhecidamente cancerígenas, promover estilo de vida saudável, incluindo boa alimentação. No caso do câncer cervical temos o recurso das vacinas contra o HPV. Todas as variantes dessa vacina contém proteínas da capa externa do vírus, com a intenção de ensinar ao organismo como produzir anticorpos que reconheçam o vírus e o combatam. Mas a vacina também levanta questionamentos. Há quem argumente que não se passou tempo suficiente, desde sua invenção, para saber se ela é efetiva. Além disso a vacina hoje existente bloqueia apenas duas cepas do vírus, que são responsáveis por 70% das ocorrências de câncer cervical. Mas humanos abrigam mais de uma centena de cepas diferentes de HPV e todas elas estão em constante mutação. Alguns médicos temem que a extinção das duas principais cepas promova a evolução de outras que ocuparão seus lugares.

Toda essa discussão mostra que o combate aos vírus, assim como a outras doenças que hoje nos afligem, dependem de muita pesquisa científica.

Vírus no mar

Até bem recentemente se acreditou que poucos vírus existissem na água do mar. As poucas cepas até então encontradas eram atribuídas à contaminação por esgoto ou outras fontes terrestres. Em 1980 Lita Proctor coletou água em vários pontos do oceano, preparando amostras para o microscópio eletrônico. Com surpresa ela verificou que havia muitos tipos de vírus nas amostras, alguns flutuando livremente na água, outros infectando bactérias. Ela estimou que cada litro de água continha 100 bilhões de vírus. Após vários outros estudos hoje se estima que existam algo em torno de 10³⁰ (1 seguido de 30 zeros) vírus no oceano. Desses apenas uma pequena fração pode infectar
humanos. Os demais infectam peixes, baleias e outros micróbios invisíveis a olho nu.

Por mais que nos pareçam ameaçadores esses bacteriófagos assumem papel importante na ecologia terrestre, controlando a população de bactérias danosas. A cólera, por exemplo, é causada por uma bactéria chamada Vibrio que, por sua vez, hospeda alguns fagos. Quando a população dos Vibrios cresce demais temos uma epidemia de cólera. Os fagos são os responsáveis pelo controle dessa população. Algumas cepas de vírus matam a bactéria Vibrio, outras fornecem genes que habilitam a bactéria a produzir toxinas usadas para produzir diarreia.

Vírus marinhos também afetam a atmosfera da Terra controlando populações de bactérias e algas que geram e absorvem oxigênio, dióxido de carbono e outros gases que contribuem para o efeito estufa. Organismos mortos por vírus se decompõem liberando parte de seu carbono na atmosfera, parte nas águas do mar. O carbono estimula o crescimento de outros organismos microscópicos, em um ciclo complexo e não totalmente compreendido.

Vírus oceânicos exibem uma grande diversidade genética, bem mais variada que aquela encontrada em organismos terrestres. Parte dessa diversidade é explicada pela multidão de espécies marinhas que eles infectam. Existem aqueles que se misturam aos genes do hospedeiro apenas se reproduzindo quando o hospedeiro se multiplica, sem o matar. Na maioria das vezes o vírus pode se destacar do hospedeiro continuando sua existência em separado. Mas ocorrem também situações em que a mistura se torna permanente e a parcela da DNA do vírus se torna parte integrante da genética do hospedeiro. Também ocorrem as situações em que parte do DNA do hospedeiro é incorporada ao do vírus, mesmo que ele ainda possa se destacar e partir para infectar outro organismo.

Em alguns casos o hospedeiro, que teve sua genética alterada por efeito de um vírus, se torna mais apto na luta por sua sobrevivência e reprodução. Essa alteração é benéfica também para o vírus na medida em que o hospedeiro se torna um difusor mais eficiente de sua infecção.

A bactéria Synechococcus, muito abundante nos oceanos, é responsável por quase 25% da fotossíntese no planeta. A análise do DNA dessas bactérias revela a existência de proteína de vírus. Eles também encontram vírus livres, fora de organismos, portando a informação genética para a realização da fotossíntese. Há uma estimativa aproximada de que 10% de toda a fotossíntese terrestre é realizada com o auxílio de genes de um vírus.

Essa reciclagem de genes entre organismos hospedeiros e vírus representa uma parte relevante na evolução da própria vida terrestre. Como são pequenos e frágeis eles não deixam registros fósseis mas sua ação pode ser capturada no genoma dos hospedeiros. Dessa forma sabemos que eles estiveram atuando desde bilhões de anos no passado (lembrando que o fóssil mais antigo tem 2 bilhões de anos). É possível, por exemplo, saber que um determinado tipo de vírus estava presente em um ancestral comum de duas espécies vivas hoje, pois os vírus que elas carregam são parentes modificados do vírus de seu ancestral. Por outro lado se estima que o vírus do sarampo foi formado há pouco tempo, estando em circulação por não mais que 200 anos.

A análise das mutações em um genoma indica que elas ocorrem em uma taxa constante para cada geração para um gene específico. Isso levou à sugestão, na década de 1960, de usar essas alterações como um relógio molecular. O conceito é válido, e de fato usado, para qualquer outro organismo e não apenas para os vírus. Verificando as permutações genéticas é possível encontrar um vírus ancestral de um moderno, e medir quanto tempo se passou entre a existência deles. Duas amostras do mesmo tipo de vírus isoladas pelo mesmo tempo terão evoluído e se distanciado igualmente de seu ancestral comum. Na ausência de registros fósseis virais o relógio molecular é usado para estimar o tempo de origem do vírus e para traçar árvores evolutivas ( filogenéticas) que exibe o grau de relação com outros vírus. A técnica foi usada para revelar a história do sarampo e mostrar que o vírus da varíola humano é muito próximo do vírus da varíola de camelos e jerboas, um roedor que vive no Deserto de Gobi, na Mongólia e na China. Um ancestral comum deve ter existido entre 5 mil a 10 mil anos atrás.

Outros tipos de vírus