El Síndrome Respiratorio y Reproductivo Porcino (PRRS) es una enfermedad causada por el Virus PRRS  (PRRSV) que afecta a los cerdos de granja ocasionándoles diversos signos clínicos que se manifiestan a nivel respiratorio y reproductivo.  La enfermedad fue diagnosticada por primera vez en Estados Unidos y en Europa en los años de 1987 y 1990, respectivamente. El PRRSV es uno de los agentes etiológicos primarios involucrado en el Complejo Respiratorio Porcino que ha dejado pérdidas económicas millonarias en la porcicultura internacional.

Actualmente, el PRRS se reconoce como una pandemia desreguladora del sistema inmune. En 2014, el grupo de investigación del Dr. Butler sugirió que es posible considerar un modelo para estudiar la enfermedad a nivel molecular y celular, sin embargo, para los estudios a nivel del organismo se requieren dos modelos; uno para adultos y otro para neonatos (Butler y cols., 2014).

El objetivo del presente artículo es mostrar evidencias científicas de estudios realizados sobre la desregulación del sistema inmune del cerdo ocasionado por el virus del PRRS y las estrategias terapéuticas emergentes derivadas de dichos estudios.

El PRRSV es un virus de una sola cadena de RNA de sentido positivo. Su genoma es policistrónico y está integrado por 11 marcos de lectura abiertos (ORF), de los cuales ORF1a y ORF1b codifican para poliproteínas que se auto-procesan para generar proteínas no estructurales (nsp) que incluyen al complejo replicativo del virus. En el caso de las proteínas estructurales éstas se encuentran codificadas en los marcos de lectura ORF2 a ORF7 (Figura 1). Este virus porcino pertenece al orden de los Nidovirales de la familia Arteriviridae. Existen dos genotipos o especies del PRRSV: tipo 1 (Europeo) y tipo 2 (Norteamericano) que pueden diferenciarse genética y antigénicamente; genéticamente se estima una similitud del 60% en la secuencia de aminoácidos, mientras que antigénicamente, los anticuerpos generados por cada genotipo no reconocen a los virus de la otra especie.

El virus del PRRS infecta únicamente a porcinos, sus células blanco son los macrófagos alveolares periféricos (PAM?s) y las células dendríticas. Para la infección es indispensable que el virus interactúe con el receptor CD163, el cual se encuentra presente en las células blanco y además en las líneas celulares MA104 y MARC-145.  

La manifestación clínica inducida por el PRRSV es muy variable y se atribuye a la variación genética del virus, a la edad del cerdo y a las co-infecciones. El virus infecta a cerdos de todas las edades, pero la enfermedad ocurre principalmente en cerdas en gestación tardía; ocasionándoles mortalidad, abortos, incremento repentino de la muerte de los fetos y debilidad en los recién nacidos; mientras que en cerdos jóvenes y en crecimiento genera neumonía leve a moderada asociada a otros patógenos (Murtaugh y Genzow, 2011). Los sementales pueden estar infectados con el PRRSV de manera crónica y ser asintomáticos.
 

La respuesta inmune del organismo inicia con una respuesta innata seguida de la activación de la respuesta adquirida o de memoria. Debido a que el PRRSV infecta a células del sistema inmune innato, se desencadena una serie de eventos que los inmunólogos han denominado como ?desregulación? del sistema inmune, la cual es más exacerbada en fetos y lechones. Según reportes de campo y experimentales, conforme avanza la edad, el cerdo manifiesta menos signos de la enfermedad. La razón aún no es completamente clara, pero es probable que la maduración del sistema inmune juegue un papel muy importante. El periodo comprendido desde la gestación tardía al destete en los mamíferos neonatos es una ventana crítica del desarrollo del sistema inmune (Figura 2).  Dentro de los eventos que ocurren en este lapso se incluyen el desarrollo progresivo del sistema inmune adaptativo que se superpone al sistema inmune innato desarrollado durante la vida fetal. Este periodo transitorio es amortiguado por la inmunidad pasiva y los anticuerpos pre-adaptativos o "naturales" codificados por la línea germinal que proporcionan protección al reconocer una amplia variedad de epítopos ubicuos en patógenos bacterianos. Es importante señalar que las cerdas gestantes no transfieren anticuerpos ni complejos inmunes a sus descendientes durante la etapa fetal, pero el virus del PRRS sí puede cruzar la barrera e infectar a la progenie (Butler y Sinkora, 2007).

El virus del PRRS inhibe la síntesis de interferón tipo 1. De manera general, cuando un virus infecta a una célula, el RNA viral es reconocido por receptores tipo RLR o TLR que desencadenan una respuesta de liberación de interferones tipo I (IFNa e IFNb) y de citocinas. Los interferones tipo 1 son un puente de unión entre la respuesta inmune innata y la respuesta inmune adaptativa: promueven la presentación de antígenos por las células presentadoras de antígenos (macrófagos y células dendríticas), incrementan la función de las células ?natural killer? (NK: células asesinas), aumentan la producción de anticuerpos por linfocitos y promueven la diferenciación de las células T hacia CD4+ y CD8+. En experimentos realizados in vitro, se observó que los macrófagos infectados con aislamientos virales de PRRS tienen un efecto supresor variable sobre la expresión del IFN-a (Lee y cols., 2004), de tal manera que el virus tiene mayor oportunidad de replicarse antes de que el sistema inmune reconozca que está infectado (Moskophidis y cols., 1994).

La inhibición del IFN tipo 1 mediado por el PRRSV se contrarrestó cuando los lechones fueron inoculados con un vector adenoviral que expresaba IFN-a. Lo que sugiere que el PRRSV es sensible al IFN-a. En estos animales no se observó la prevención de la infección por PRRSV, pero sí hubo una reducción leve en las lesiones pulmonares, y se retrasó la viremia y la producción de anticuerpos por un día (Brockmeier y cols., 2009).

Por otro lado, en 2012 Nan y cols.  mediante estudios in vitro identificaron una cepa atípica de PRRSV que en vez de inhibir la liberación de IFN-a, la inducía. Esta cepa fue 

denominada A2MC2, y al inocularse en lechones generó títulos de anticuerpos neutralizantes más altos y en menor tiempo en comparación con una cepa vacunal.  En su momento, dicha cepa no fue utilizada como cepa vacunal porque era virulenta, sino hasta que se logró su atenuación después de 90 pases en células MARC-145. Los análisis de secuencia muestran que A2MC2-P90 tiene una eliminación de 543 nucleótidos en la región hipervariable de nsp2 y 35 mutaciones en su genoma en comparación con el virus de origen. Además A2MC2-P90 genera una mayor producción de anticuerpos neutralizantes que la cepa vacunal comercial a virus activo modificado (Ma y cols., 2016).

Aunque no se conoce bien el mecanismo por el cual la cepa A2MC2 induce interferón, recientemente se identificó que la región genética comprendida entre nsp2 y GP2 está involucrada, posiblemente por la formación de una estructura dúplex de esta región que es reconocida por un receptor MDA5 que activa la vía de producción de interferón tipo 1 (Ma y cols., 2017).  

De acuerdo con lo anterior, podemos concluir que el PRRSV desregula, pero no impide que los macrófagos y las células dendríticas activen al sistema inmune adaptativo, caracterizado por una respuesta serológica y mediado por células que finalmente llevarán al control de la enfermedad. Si bien, esta respuesta es desencadenada, también se ha observado que está más desregulada en los lechones que en los cerdos adultos. Estos últimos ya tienen un sistema inmune adaptativo propiamente desarrollado, así como niveles normales de linfocitos CD8+ que son potencialmente linfocitos T citotóxicos (CLTs) y células Th2 que previenen la expansión descontrolada de los linfocitos B.  Como resultado, en los animales adultos, la respuesta inmune adaptativa anula los efectos negativos del PRRSV sobre la inmunidad innata. Entonces, el principal impacto del PRRSV sobre la desregulación de la respuesta inmune específica es en los fetos y en los neonatos durante la ventana crítica del desarrollo de la homeostasis inmunológica (Butler y cols., 2014).

Los lechones infectados por el PRRSV presentan una viremia que puede durar hasta 1 mes, además de que muestran una alta respuesta serológica desde los tres días y hasta 1 mes después de la infección. Los anticuerpos inducidos en una primera fase son ?no neutralizantes? y por lo tanto la viremia permanece; pero después de un mes, el sistema inmune genera una respuesta humoral neutralizante asociada a una disminución de los títulos virales en la sangre. Aunque los lechones muestran ausencia viral en los ensayos, hay evidencias de que el virus permanece en los nódulos linfáticos hasta por 6 meses, de tal manera que durante este tiempo aún podría haber excreción viral (Murtaugh y Genzow, 2011). Esto sugiere también la existencia de fallas a nivel de la respuesta inmune mediada por células, CTLs.

En modelos de lechones aislados infectados con el PRRSV, la activación de las células B policlonales resultó en una hiperplasia de nódulos linfáticos que contenían células productoras de inmunoglobulinas. Esto explica la hipergammaglobulinemia observada en dichos lechones, aunque menos del 1% de esos anticuerpos fue específico contra el virus. La hipótesis propuesta es que la rápida diferenciación de las células B hacia células plasmáticas se genera de tal manera que los estados intermediarios CD2+CD21- están ausentes y por lo tanto, se producen anticuerpos de baja afinidad en neonatos. Aunque existe un retraso en la aparición de los anticuerpos neutralizantes, al final, los cerditos consiguen originarlos (Butler y cols., 2008). Recientemente, Robinson y cols. reportaron que los antisueros obtenidos de cerdas adultas que tuvieron contacto con diferentes cepas circulantes del PRRSV, inhiben la replicación del virus en cultivos de células MARC-145 infectadas con el PRRSV siendo el efecto dependiente de la dosis (Robinson y cols., 2015).  

Los anticuerpos neutralizantes desempeñan un papel importante en el control de la viremia en cerdos infectados por el PRRSV. Sin embargo, el principal reto en la generación de vacunas eficientes consiste en enfrentarse a la capacidad del PRRSV de mutar y evadir la respuesta inmune.  Esto se hace evidente debido al surgimiento de brotes que causan mortalidad aún en cerdos vacunados o que tienen contacto con el virus. La mortalidad puede ser tan severa como lo fue en el brote de 2006 en China y en el Norte de Vietnam o el de 2010 en Laos, que causó mortalidades desde el 6.9% en sementales y hasta de 91.8% en lechones (Ni, 2012).

Aunque la inmunización es la forma convencional de prevenir y controlar las infecciones causadas por el PRRSV, se ha observado que la respuesta a la vacunación es altamente variable, particularmente con respecto a la protección cruzada de los anticuerpos neutralizantes (Charerntantanakul, 2012). Si bien, la vacunación confiere una protección tardía pero efectiva contra el PRRSV genéticamente homólogo, para el virus heterólogo la protección es parcial. Las vacunas comerciales de virus vivo modificadas inducen respuestas inmunitarias tanto humorales como mediadas por células, pero al ser virus activo, también es excretado por los animales vacunados. En 2016, Fontanella y colaboradores, reportaron una nula excreción de la cepa vacunal A2MC2-P90, sugiriendo que la cepa proporciona mayor seguridad. Sin embargo, en las pruebas de eficacia, esta vacuna sólo logró proteger a los lechones contra desafíos con una cepa de moderada virulencia (VR-2385), mientras que resultó ineficiente en la protección contra una cepa de alta virulencia atípica (MN184).  En este estudio también se observó que el promedio del título de anticuerpos neutralizantes contra MN184 fue significativamente menor que contra VR-2385. A nivel genético, se determinó que la identidad de nucleótidos de la cepa A2MC2-P90 es de 92.3% con la cepa VR-2385 y de 84.5% con la cepa MN183 (Fontanella y cols., 2016). Aunque los autores indican que la falla en la protección podría ser debido a una alta dosis del virus de desafío, es evidente que entre más homóloga sea la cepa vacunal con la cepa de desafío, la protección es mayor. Shabir y cols. (2016), mediante la generación de PRRSV quiméricos, coinciden con esta hipótesis y además proponen que la homología debe ser a nivel de las proteínas estructurales del virus ORF 2-6.

A manera de resumen, el virus del PRRS afecta de diferente manera a los cerdos adultos que a los lechones. Aunque este virus desregula la respuesta inmune innata en ambos estratos de animales, en el caso de los cerdos adultos, la respuesta inmune adaptativa puede superar la falla de la primera línea de defensa. Esto no sucede así en los lechones, los cuales aún no tienen un sistema inmune maduro, por lo que es posible observar una lenta resolución del problema. La viremia puede ser controlada por la presencia de anticuerpos neutralizantes pero la eliminación del virus se lleva a cabo por los linfocitos T citotóxicos. Si bien, el uso de vacunas vivas atenuadas ha controlado parcialmente las infecciones ocasionadas por el PRRSV, frecuentemente se observa que éste es capaz de evadir la respuesta inducida por la vacuna, por lo que es necesaria la homologación de la cepa vacunal con las cepas de campo. La tendencia es la generación de cepas que no desregulen al sistema inmune de los neonatos y que además generen protección cruzada. Esto último se ha logrado mediante la generación de cepas quiméricas. Una alternativa que podría complementar el control de la enfermedad es el uso de anticuerpos neutralizantes en la ventana crítica del desarrollo del sistema inmune de los lechones.

Bibliografía

Brockmeier, S.L., Lager, K.M., Grubman, M.J., Brough, D.E.., Ettyreddy, D., Sacco, R., Gauger, P.C., Loving, C.L., Vorwald, A.C., Kehrli, M.E., Lehmkuhl H.D.(2009). Adenovirus-mediated expression of interferon-alpha delays replication and reduces disease signs in swine challlenge with porcine resproductive and respirtory syndrome virus. Viral Immunol, 22(3): 173-180.

Butler, J.E., Sinkora, M. (2007). The isolator piglet: a model for studiying the development of adaptative immunity. Imunol Res, 39(1-3): 33-51.

Butler, J.E., Lager, K.M., Golde, W., Faaberg, K.S., Sinkora, M., Loving, C., Zhang, Y.I.(2014). Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS): an immune dysregulatory pandemic. Imunol Res, 59(1-3): 81-108.

Butler, J.E., Wertz, N., Weber, P., Lager, K.M. (2008). Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Subverts Repertoire Development by Proliferation of Germline-Encoded B Cells of All Isotypes Bearing Hydrophobic Heavy Chain CDR3. J Immunol, 180(4): 2347-2356.

Charerntantanakul, W. (2012). Porcine reproductive and respiratory syndrome virus vaccines: Immunogenicity, efficacy and safety aspects. World J Virol., 1(1): 23?30.

Fontanella, E., Ma, Z., Zhang, Y., De Castro, A., Shen, H., Halbur, P,G., Opriessnig T.(2016). An interferon inducing porcine reproductive and respiratory syndrome virus vaccine candidate elicits protection against challenge with the heterologous virulent type 2 VR-2385 in pigs. Vaccine, 35(1): 125-131.

Lee, S.M., Schommer, S.K., Kleiboeker, S.B. (2004). Porcine reproductive and respiratory syndrome virus field isolates differ in in vitro interferon phenotypes. Vet Immunol Immunopathol, 102(3): 217-231.

Ma, Z., Yu, Y., Xiao, Y., Opriessnig, T., Wang, R., Yang, L., Nan, Y., Samal, S.K., Halbur, P.G., Zhang, Y.J.(2016). Sustaining Interferon Induction by a High-Passage Atypical Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Strain. Sci Rep, 6:36312.

Ma, Z., Yu, Y., Xiao, Y., Opriessnig, T., Wang, R., Yang, L., Nan, Y., Samal, S.K., Halbur, P.G., Zhang, Y.J. (2017). The middle half genome of interferon-inducing porcine reproductive and respiratory syndrome virus strain A2MC2 is essential for interferon induction. Journal of General Virology, 98(7): 1720-1729.

Murtaugh, M.P., & Genzow, M. (2011). Immunological solutions for treatment and prevention of porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS). Vaccine, 29(46): 8192-8204.

Nan , Y., Wang, R., Shen, M., Faaberg, K.S., Samal, S.K., Zhang, Y.J. (2012). Induction of type I interferons by a novel porcine reproductive and respiratory syndrome virus isolate. Virology, 432(2): 261-279.

Ni, J., Yang, S., Bounlom, D., Yu, X., Zhou, Z., Song, J., Khamphouth, V., Vatthana, T., Tian, K. (2012). Emergence and pathogenicity of highly pathogenic Porcine reproductive and respiratory syndrome virus in Vientiane, Lao People's Democratic Republic. J Vet Diagn Invest., 24(2): 349-54.

Robinson , S.R., Li, J., Nelson , E.A., Murtaugh, M.P. (2015). Broadly neutralizing antibodies against the rapidly evolving porcine reproductive and respiratory syndrome virus. Virus Res., 203: 56-65.

Shabir, N., Khatum, A., Nazki, S., Kim, B., Choi, E.J., Sun, D., Yoon, K.J., Kim, W.I.(2016). Evaluation of the Cross-Protective Efficacy of Chimeric Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Constructed Bases on Two Field strains. Viruses, 8: 240.