Morcegos, vírus e humanos: evolução e ecologia da regulação de doenças emergentes. Parte 2.

fonte wikimedia

“Que terra mais pachorrenta!” comentou a Rainha. “Pois aqui, como vê, você tem de correr o mais que pode para continuar no mesmo lugar”. Lewis Carrol, Alice Através do espelho.

A frase proferida pela Rainha Vermelha no livro de Lewis Carrol motivou o nome da hipótese da Rainha Vermelha, que tenta explicar por que as espécies parecem apresentar uma probabilidade de extinção constante ao longo de toda a sua história evolutiva. Mesmo que pareça contra-intuitivo, a seleção natural não altera as chances de uma espécie se extinguir a qualquer momento. É como se todas as espécies estivessem em uma corrida incessante determinada pelas relações ecológicas, principalmente entre hospedeiros e seus parasitas.

A extinção pode ocorrer quando uma das espécies deixa de acompanhar a corrida, o que pode acontecer, por exemplo, se a variabilidade genética for pequena. O processo de coevolução entre hospedeiros e parasitas tem, portanto, sérias implicações para o destino evolutivo das espécies, desde o surgimento de adaptações aparentemente não relacionadas com o parasitismo, como as placentas dos mamíferos (e da própria reprodução sexuada), até a extinção das espécies. Considerando que um dos objetivos da nossa espécie é postergar ao máximo a sua própria extinção, mantendo o bem estar dos indivíduos, é muito importante conhecer os processos evolutivos que podem nos levar a drásticas reduções populacionais.

A maior parte das doenças infecciosas causadas por vírus são zoonoses, ou seja, em algum momento recente saltaram a barreira entre hospedeiros animais e humanos. Uma série de estudos se dedicaram à compreensão dos atributos em hospedeiros e vírus que favorecem esta transmissão entre espécies diferentes. Uma espécie que é hospedeiro reservatório ou natural de um vírus é aquela que carrega o patógeno com pouco ou nenhum sinal de sofrer da doença, provavelmente como resultado de milhões de anos de coevolução. Nos períodos entre surtos, quando a doença não é observada em humanos, o patógeno reside não detectado nas espécies que são hospedeiros reservatório. Como dito por David Quammen em seu livro Spillover: animal infections and the next human pandemic (2013, W.W. Norton & Co.), “permanecer não detectado em um hospedeiro reservatório é provavelmente mais fácil onde a biodiversidade é alta e o ecossistema é relativamente não perturbado. O inverso também é verdade: distúrbios ecológicos causam a emergência de surtos das doenças. Balance uma árvore e coisas começam a cair”.

Como dissemos na parte 1 desta postagem, os morcegos alcançaram uma certa notoriedade pelo fato de terem sido apontados como hospedeiros naturais de uma série de vírus causadores de surtos de alta repercussão. Isto fez com que muitos pesquisadores se perguntassem se haveria algo especial neste grupo de mamíferos que faria com que os patógenos abrigados por eles fossem muito letais quando saltassem para hospedeiros humanos.

É possível separar a questão da excepcionalidade dos morcegos em três partes. 1- Será que existem evidências de que morcegos albergam uma maior proporção de vírus zoonóticos que outros mamíferos? 2- Será que os vírus zoonóticos originados em morcegos são mais letais para humanos que vírus de outros mamíferos? 3- Caso a resposta para uma das duas perguntas anteriores seja sim, que atributos dos morcegos seriam responsáveis por esta aparente tolerância a infecções virais? Entender esta coevolução entre morcegos e vírus poderia ajudar pesquisadores a encontrar maneiras de prevenir e tratar estas doenças em humanos.

À medida que os estudos sobre o tema se acumulam, as respostas às questões acima começam a ficar mais claras. Dois estudos publicados em 2020 são particularmente elucidativos com relação à primeira questão (maior proporção de vírus zoonóticos em morcegos?). O estudo de Christine Johnson e colaboradores (2020) mostrou que a riqueza (número de espécies) de vírus zoonóticos é diretamente proporcional à riqueza das diferentes ordens de mamíferos, controlando estatisticamente o efeito de esforço amostral para cada ordem. Se morcegos são mais estudados que outros mamíferos, seria de se esperar um maior número de espécies de vírus descobertos nesta ordem. No entanto, o estudo mostra que morcegos teriam duas vezes mais riqueza de vírus que o esperado. Três ordens de mamíferos (morcegos, roedores e primatas) são responsáveis pela maior parte (75,8%) dos vírus zoonóticos conhecidos. Não por acaso, também estão entre as ordens com maior número de espécies (60% das espécies de mamíferos são ratos ou morcegos).

Figura 1 do trabalho de Johnson e colaboradores (2020). Riqueza (número de espécies) de vírus causadores de zoonoses encontrados em espécies de mamíferos. (a) Associação entre a riqueza de vírus zoonóticos e a riqueza de espécies em ordens de mamíferos hospedeiros. Morcegos são representados pelo círculo azul (Bats), roedores são representados pelo círculo cinza (Rodents) e os primatas são representados pelo círculo roxo. (b) Riqueza de vírus zoonóticos associada à abundância (tamanho populacional) global. Os círculos representando cada espécie estão associados às figuras identificadoras.

Outros preditores da riqueza de vírus são a abundância (tamanho das populações) das diferentes espécies de mamíferos ao redor do mundo e a sua interação com humanos. As espécies ameaçadas tendem a ter menos potencial de zoonose, pelo tamanho populacional reduzido, mas dentre as ameaçadas, as que têm maior potencial zoonótico são as que apresentam reduções populacionais como resultado da ação humana. Espécies domesticadas apresentaram ainda uma riqueza de zoonoses 8 vezes maior que espécies selvagens. Os autores recomendam um esforço pela diminuição da degradação ambiental e um monitoramento constante da vida selvagem, de animais domésticos, e de indivíduos com contato próximo a animais, aliados a práticas de maior biosegurança nestes criadouros.

Enquanto o trabalho de Johnson et al. (2020) analisou a riqueza (número) de vírus com potencial de zoonose por hospedeiro, o trabalho de Nardus Mollentze e Daniel Streicker (2020) analisou outra variável resposta: a proporção de vírus zoonóticos em relação à riqueza total de vírus por hospedeiro. Esta proporção é interpretada como a chance de que uma espécie de vírus qualquer encontrada em um mamífero, seja causadora de zoonose. Mollentze e Streicker argumentam que o preditor mais importante da probabilidade de zoonose é a riqueza de espécies dentro do grupo de hospedeiro reservatório. Neste ponto, os dois estudos concordam, mas diferente de Johnson, o trabalho de Mollentze e Streicker não encontrou evidências que os vírus de morcegos tenham maior chance de ser zoonóticos, uma vez que a riqueza do grupo seja levada em consideração.

Figura modificada do trabalho de Mollentze e Streicker (2020). A riqueza de vírus zoonóticos representada por família de vírus e hospedeiros mamíferos e aves. As silhuetas indicam o tipo de animal hospedeiro e a divisão entre os diferentes tipos é feita pelas linhas cinza. A proporção de zoonóticos em cada família de vírus é representada pela intensidade da cor azul, de acordo com a legenda. Quanto mais escuro maior a proporção de zoonóticos.

São observados alguns efeitos específicos de família de vírus-hospedeiro. Por exemplo, a probabilidade de zoonose por vírus da família Rhabdoviridae (cujo membro mais famoso é o vírus da raiva) é claramente maior entre morcegos que em outros hospedeiros, mas os autores argumentam que seria por causa de atributos dos vírus, não dos morcegos, já que cães e gatos também podem ser hospedeiros da raiva.

As maiores proporções de zoonose encontradas em roedores e morcegos seriam então explicadas pela maior riqueza de espécies nestes grupos, sem a necessidade de invocar outros fatores. Isto não exclui, no entanto, a possibilidade de morcegos e vírus terem coevoluído de modo a gerar zoonoses com maior patogenicidade em humanos (terceira parte da questão), sendo por isto de maior repercussão. Os dados de Mollentze e Streicker não permitem avaliar esta pergunta.

Embora haja divergência em alguns detalhes, o mais importante é ressaltar um certo consenso de que a ocorrência de zoonoses parece estar associada à alta diversidade de reservatórios, seja por grupo taxonômico ou região geográfica. Existe então a recomendação de escalonar o esforço de monitoramento de acordo com a riqueza dos grupos reservatórios, não por atributos fisiológicos, comportamentais ou imunológicos. Isto ainda mantém os morcegos e roedores como uma parte importante da fauna a ser monitorada para a diversidade de vírus, assim como regiões tropicais onde a riqueza de mamíferos é grande, como a América do Sul.

Figura do trabalho de Olival e colaboradores (2017) mostrando a distribuição esperada de zoonoses ainda desconhecidas de modo geral (letra A) e por mamífero reservatório, de acordo com as silhuetas. As escalas mostram maiores números esperados de zoonoses nas regiões com mais vermelho. A América do Sul se sobressai dentre outras regiões do mundo por ser pouco estudada com relação à riqueza de vírus, principalmente associados a morcegos e roedores.

Diversas hipóteses procuram explicar como a corrida armamentista entre morcegos e os vírus que os infectam gerou agentes tão patogênicos para humanos. O processo de coevolução antagonizando duas espécies, sejam hospedeiros e parasitas ou predadores e presas, pode produzir adaptações que parecem um pouco “exageradas” quando vistas fora de um contexto. A salamandra de pele rugosa (Taricha granulosa) tem suficiente veneno em sua pele para matar um grande número de pessoas. Este veneno, a tetrodotoxina (TTX) é o mesmo produzido pelo peixe baiacu e por vários animais. A questão que se impõe é, qual processo teria levado a salamandra a ficar tão venenosa. Será que ela não estaria protegida de predação com um veneno potente o suficiente para matar apenas um animal do tamanho de um humano? O trabalho do biólogo Edmund Brodie III mostrou que o principal predador da salamandra é uma espécie de serpente (Tamnophis sirtalis), que diferente de nós, tem uma resistência muito elevada ao TTX. O mesmo processo de corrida armamentista poderia explicar por que os morcegos não parecem ficar doentes com os vírus que causam moléstias tão letais para humanos.

As primeiras hipóteses tentando explicar a coevolução entre morcegos e vírus sugeriam que a capacidade de voar estaria associada à extraordinária resistência dos morcegos às infecções virais. Uma consequência do voo como modo de locomoção é um ciclo diário de mudanças de temperatura, similares às alterações causadas por uma febre, com importantes consequencias no funcionamento do sistema imunológico. A hipótese do “voo como febre” se enfraquece pelo fato da proteção das altas temperaturas não proteger os morcegos de infecções de patógenos não virais, principalmente aqueles que são parasitas extra-celulares, ou seja, que infectam o organismo sem invadir as células. Apesar de não explicar a tolerância dos reservatórios, se os vírus oriundos de morcegos são adaptados a altas temperaturas, este pode ser um fator que eleva a patogenicidade dos vírus quando ocorre a mudança de hospedeiro, já que a febre como mecanismo de defesa seria menos eficiente.

Os estudos de Cara Brook e seus colaboradores mostraram que morcegos podem ser mais resistentes que outros mamíferos em relação a infecções por parasitas intracelulares (incluindo vírus, alguns protozoários e fungos), pelo alto metabolismo resultante do voo e pela grande longevidade. O voo é um dos tipos de locomoção com maior custo energético. Este alto nível de atividade física é acompanhado de elevado metabolismo no nível das mitocôndrias, gerando um subproduto, que são as espécies reativas de oxigênio (ROS). Estas moléculas causam danos à estrutura celular e ao DNA, fenômeno conhecido como estresse oxidativo. Este processo seria um dos responsáveis pela relação inversa entre taxas metabólicas e longevidade de mamíferos. Morcegos, no entanto, fogem desta regra, possuindo grande longevidade (registros de 30 anos são conhecidos) e alto gasto energético. Em média, morcegos vivem 3,5 vezes mais que mamíferos não voadores, apesar de gastarem duas vezes mais energia durante o seu tempo de vida. Esta adaptação se dá em parte pelas enzimas antioxidantes que reduzem o dano ao DNA mitocondrial e nuclear causado pelas ROS. Como a atividade de patógenos intra-celulares também gera danos oxidativos, o elevado controle destes danos em morcegos daria a estas espécies uma pré-disposição para enfrentar com sucesso as infecções virais.

As evidências também mostram que os morcegos possuem adaptações imunológicas que permitem respostas robustas aos ataques dos vírus, mas ainda mantendo alto controle e evitando a mortalidade causada pela resposta inflamatória. Uma exceção parece ser o vírus da raiva, que consegue evadir o sistema imunológico dos morcegos e causar patologia direta no sistema nervoso central. A análise comparativa dos genomas de morcegos e outros mamíferos mostrou que vários genes reguladores das respostas imunológicas passaram por seleção natural positiva em morcegos, fazendo com que funcionem de modo diferente dos genes imunológicos de outros mamíferos. O funcionamento diferenciado do sistema imunológico dos morcegos faz com que respostas robustas reduzam a mortalidade das suas células, mas pode estar associado a uma maior taxa de replicação dos vírus e um aumento da sua capacidade de transmissão entre hospedeiros dentro da mesma espécie. Uma vez que um vírus com estas altas taxas de replicação invada uma nova espécie (como nós humanos), pode causar um grande estrago, do mesmo jeito que o veneno da salamandra ou do baiacu causam quando ingeridos por um predador que não coevoluiu dentro da mesma corrida armamentista.

Em situações de normalidade, a convivência entre vírus e seus hospedeiros reservatórios ocorre de modo que as ocorrências de saltos entre hospedeiros (spillover) sejam muito raras. Existem, no entanto, fatores que aumentam o estresse nas espécies reservatório, reduzindo sua capacidade imunológica e aumentando as taxas de replicação viral e a eliminação de partículas virais pelos hospedeiros. Quando isto acontece, espécies diferentes passam a ter contato com os vírus e aumenta a possibilidade de ocorrer um salto para uma espécie de hospedeiro diferente. Trataremos com mais detalhe destas questões ecológicas na parte 3 desta postagem.

Link para a parte 1

Link para a parte 3

2 comentários em “Morcegos, vírus e humanos: evolução e ecologia da regulação de doenças emergentes. Parte 2.

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google

Você está comentando utilizando sua conta Google. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s

Crie um novo site no WordPress.com
Comece agora
%d blogueiros gostam disto: