Virus dellInfluenza Aviaria (H5N1) Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma Policlinico...
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Virus dell’Influenza Aviaria (H5N1)
Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma Policlinico Universitario “A. Gemelli”
2 novembre 2005
Giovanni FaddaIstituto di MicrobiologiaPoliclinico Universitario “A. Gemelli”, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma
Cosa si intende quando
si parla di influenza?
Sintomi più comuni
– Febbre (39-40°C)
– Raffreddore
– Angina
– Tosse secca
– Mal di testa
– Dolori diffusi
Chi è a rischio di complicazioni?
– persone oltre i 65 anni
– persone con malattie croniche
– bambini nei primi anni di vita
– donne in gravidanza
– residenti in case di cura
L’influenza è un’infezione del tratto respiratorioche interessa milioni di persone ogni anno.
Qual è l’agente eziologico
dell’influenza?
Il Virus dell’influenza è altamente contagioso e circola dalla fine dell’autunno, in inverno e all’inizio della primavera.
E’ trasmesso per via aerea da uomo a uomo, attraverso l’aerosol causato da tosse e starnuti.
Il Virus dell’influenza
L’incubazione è di 1-5 giorni
Infettività: da 1-2 giorni prima a 4-5 giorni dopo la comparsa dei sintomi
Infetta tutte le età ed è responsabile di una malattia generalmente lieve ma che può presentare complicazioni severe.
Il virus dell’influenza A può infettare differenti specie animali (volatili, suini, equini, mammiferi acquatici)
Il virus dell’influenza A è generalmente specie-specifico. Tuttavia, alcuni ceppi di influenza A possono infettare differenti specie animali.Quelli che infettano gli uccelli (in particolare i migratori), il maiale e l’uomo sono ritenuti la più importante causa di variabilità del virus.
Tre tipi di virus: influenza A, B e C
Virus dell’influenza umana
Tipo A
Animali e uomo
Epidemie e pandemie
Tipo B
Solo l’uomo
Piccole epidemie
Principalmente bambini
Tipo C Solo l’uomo Non provoca epidemie Forme cliniche molto lievi
Virus dell’influenza A
Virus ad RNA segmentato a polarità negativa
RNA
12345678
Proteina
PB2PB1PAHANPNA
M1M2
NS1 NS2
Funzione
Polimerasi Polimerasi Polimerasi EmoagglutininaNucleocapsideNeuroaminidasiMatriceProteine non strutturali
Virus dell’influenza A
• L’emoagglutinina (HA), di cui si conoscono 16 sottotipi, è un trimero, che lega le mucoproteine sulla superficie delle cellule epiteliali contenenti residui di acido N-acetyl neuraminico. • La neuroaminidasi, di cui si conoscono 9 sottotipi, iterviene nella fase di rilascio della nuova progenie virale Entrambe fondamentali per l’infettività del virus
Cos’è l’influenza aviaria?
L’influenza aviaria è una malattia contagiosa degli animali causata da virus
che normalmente infettano solo gli uccelli e meno frequentemente i maiali
I virus dell’influenza aviaria sono altamente specie-specifici ma in rare occasioni possono infettare un ospite diverso quale l’uomo.
Quanti e quali sono
i virus dell’influenza?
“Reservoir” Genetici
Riassortimento
H1, H3
H1, H2, H3
H3, H7
H5, 7, 9H1-12H14-15
H1-2, 4-7,H9-13, 15
H10
H1, H3, H4, H7, H13
Altri uccelli acquatici?
H16
H5N1
Modificata da D. Swayne
Ecologia del Virus dell’Influenza A
Il riassortimento genico tra specie animali differenti è alla base delle pandemie da Virus dell’influenza A
1918 1957 1968 1977 1997
1998/9
2005
H1
H1
H3
H2
H7
H5H5
H9
InfluenzaSpagnola
InfluenzaAsiatica
InfluenzaRussa
InfluenzaAviaria
InfluenzaHong Kong
Virus dell’Influenza A:vecchie e potenziali
pandemie
• Il Virus H1N1 responsabile della pandemia Spagnola possedeva tre geni aviari (Polimerasi PB1, Emoaglutinina e Neuroaminidasi).
• I Virus H1N1 e H3N2, che si sono evoluti dai ceppi che hanno causato le pandemie Russa e di Hong Kong rispettivamente, continuano a circolare nell’uomo e producono le epidemie annuali.
• Dal 1997 ceppi di virus dell’influenza aviaria (H5N1, H7N7 e H9N2) sono stati trasmessi all’uomo
Il virus dell’influenza aviaria
è patogeno?
Influenza AviariaInfluenza Aviaria
La Patogenicità è basata sulle caratteristiche dell’emoagglutinina e/o sul grado di diffusione e severità della malattia nei volatili
Sottotipi a bassa patogenicità
H5 o H7 possono mutarein sottotipi ad alta
patogenicità
I Virus dell’influenza aviaria a bassa patogenicità (LPAI) infettano le cellule epiteliali degli appararati respiratorio ed intestinale
Sottotipi da H1 a H16
I Virus dell’influenza aviaria ad alta patogenicità (HPAI) infettano le cellule epiteliali di numerosi apparati (infezioni sistemiche)
Alcuni sottotipi H5 o H7
Siti di clivaggio nell’emoaglutinina dei virus dell’influenza A I Virus dell’influenza aviaria ad alta patogenicità presentano aminoacidi basici nei siti di clivaggio dell’emoagglutinina specifici per proteasi cellulari ubiquitarie, con conseguente incremento dell’infettività e della disseminazione sistemica.
Il virus dell’influenza aviaria
è patogeno
per l’uomo?
Il virus dell’influenza aviaria infetta gli uccelli perché la sua emoagglutinina si lega a recettori specifici, NeuAc2,3Gal, presenti sulle cellule delle vie aeree e dell’apparato intestinale.
Nell’uomo i recettori specifici per i virus dell’influenza umana sono diversi, NeuAc2,6Gal.
Il virus aviario può infettare l’uomo perché trova lo stesso recettore su pochissime cellule dell’epitelio tracheo-bronchiale umano (Nature Review, 2005 3:591).
Esiste il rischio di
trasmissione da uomo a
uomo?
Al momento attuale la trasmissione
interumana non sembra essere possibile in
quanto la carica eliminata dall’uomo infetto
potrebbe essere insufficiente ad iniziare un
processo di infezione in un altro ospite
umano a causa della bassa quantità di
recettori specifici per il virus (NeuAca2,3Ga)
In teoria la trasmissione interumana
potrebbe avvenire solo se il virus, mutando,
acquista la capacità di legarsi ai recettori
specifici dei virus influenzali umani
(NeuAca2,6Gal), mantenendo inalterata la sua
elevata patogenicità.
Esiste il rischio di
una
pandemia?
Perché il virus dell’influenza aviaria rappresenti
un vero pericolo per l’uomo è necessario che si
verifichi una significativa variazione del virus
Come può avvenire?
Antigenic drift Antigenic shift
Parziali modificazioni delle proteine virali coinvolte nell’infettività (HA, NA).
MUTAZIONI
Completa sostituzione di una o più proteine virali coinvolte nell’infettività (HA, NA).
RIASSORTIMENTO
Antigenic drift
Quando il virus va incontro a mutazioni multiple nei geni che codificano per proteine superficiali cambiando la specificità per il recettore della
cellula ospite
Mutazioni puntiformi possono presentarsi nel normale ciclo di replicazione virale dei virus ad
RNA
Comparsa di VARIANTI a
differente patogenicità
Antigenic shift
Quando due diversi virus infettano la stessa cellula
può verificarsi un riassortimento dei
segmenti genici tra i due genomi con formazione di un
nuovo virus
umano aviario
Ospiti come il maiale possiedono i recettori per
virus di specie diverse e sono responsabili del
RIASSORTIMENTO GENICO
Trasmissione animale Trasmissione animale
Serbatoio naturale e sorgente di infezione:
pollame, uccelli acquatici migratori
Diffusione per aerosol, acqua, fomiti
Il virus può essere presente nelle secrezioni respiratorie e nelle feci degli animali
Il virus può essere presente nelle uova solo se embrionate, ma è improbabile che queste sopravvivano e si schiudano
Il virus, in quanto provvisto di envelope, è poco resistente e viene rapidamente inattivato da alcool, calore (> 37°C), solventi organici e comuni disinfettanti
Resistenza del virusResistenza del virus
Il virus può conservare la sua infettività per alcuni giorni, se mantenuto a 4°C in particolari condizioni (umidità e presenza di sostanze stabilizzanti) o per lungo tempo a -80°C
Nell’organismo animale infetto il ritmo di replicazione virale elevato bilancia la velocità di termoinattivazione
Non considerato patogeno per l’uomo fino al
• 1997, a Hong Kong– 18 persone infettate, 6 morte– Il virus dell’influenza A H5N1 è stato
riconosciuto responsabile dell’insorgenza di episodi epidemici nei mercati di uccelli vivi e negli allevamenti
– 1.5 milioni di polli uccisi in 3 giorni
Trasmissione umana
• 1999 a Hong Kong- 2 bambini, ospedalizzati (H9N2)- Comparsa del ceppo aviario A
H9N2- La fonte d’infezione è stata
riconosciuta nel pollame
Altri casi di infezione da A H9N2 descritti in Cina
• 2003 in Olanda- 83 casi umani confermati, 1 morto- Identificato il ceppo A H7N7
Trasmissione umana
Nel 2004-2005, nel Sud Est Asiatico– 121 casi, 62 morti
(Indonesia, Vietnam, Thailandia, Cambogia)– Ceppo A H5N1– Circoscritti in aree di episodi epidemici in pollame – Evidenza di trasmissione interumana
Nel 2005 in Asia ed Europa - Focolai animali (Russia, Kazakhstan, Mongolia Turchia, Romania, Croazia )
Ruolo del maiale nel processo di riassortimento genico
Trasmissione umana
Date of onset
Indonesia Viet Nam Thailand Cambodia Total
cases deaths cases deaths cases deaths cases deaths cases deaths
26.12.03-10.03.04
0 0 23 16 12 8 0 0 35 24
19.07.04-08.10.04
0 0 4 4 5 4 0 0 9 8
16.12.04- to date
7 4 64 21 2 1 4 4 77 30
Total 7 4 91 41 19 13 4 4 121 62NotesTotal number of cases includes number of deaths.WHO reports only laboratory-confirmed cases.
Cumulative Number of Confirmed Human Cases of Avian Influenza A/(H5N1) Reported to WHO
24 October 2005
Distribuzione geografica dell’influenza aviaria
Distribuzione geografica dell’influenza aviaria
• Diffusa in tutto il mondo
• Focolai recenti di infezione
– Olanda, Australia, Messico, Stati Uniti, Sud-est Asiatico, Europa
• Alterazioni dell’ecosistema animale hanno creato nuove nicche per i virus dell’influenza aviaria
Distribuzione geografica dell’influenza aviaria
Distribuzione geografica dell’influenza aviaria
Sintomi clinici dell’infezione da influenza aviaria
nell’uomo
• Tipici sintomi dell’influenza umana– Febbre– Tosse– Mal di gola– Dolori muscolari
• Congiuntivite
• Polmonite
• Sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS)
• Altre complicanze severe
Coltura in monostrati di linee cellulari continue
MDCK (rene di cane) Vero (rene di scimmia)Visualizzazione dell’effetto
citopatico
Isolamento e propagazione in vitrodei virus influenzali
Identificazione dell’isolato mediante anticorpi specifici
marcati con fluoresceinaImmunofluorescenza
indiretta
Ricerca di antigeni virali
Immunofluorescenza con anticorpi specifici marcati
Ricerca del genoma virale
Amplificazione di sequenze geniche virus-specifiche mediante reazione polimerasica a catena previa retrotrascrizione (RT-PCR)
Ricerca diretta sul campione clinico
M 1 2 3 4 5
320 bp
5’ 5’
3’
3’
Utilizzo di sequenze primer specifiche per l’emoagglutinina (H5 e H9) e la neuroaminidasi (N1) per la rapida identificazione di ceppi di virus dell’influenza aviaria.
Ricerca del genoma virale
Terapia
Inibitori dell’ingresso del virus nella cellula ospite mediante interferenza con la proteina M2 virale (canale del calcio)
AMANTADINA e RIMANTADINA
Inibitori della neuroaminidasi impediscono il rilascio della nuova progenie virale
ZANAMIVIR (RELENZA)OSELTAMIVIR (TAMIFLU)
IMPORTANZA DELLA IDENTIFICAZIONE DI CEPPI RESISTENTI ALLA TERAPIA FARMACOLOGICA SPECIFICA
VACCINOVACCINI TRADIZIONALI a base di virus vivo attenuato o virus ucciso sono efficaci ma proteggono solo da ceppi con emoagglutinina dello stesso tipo.
Il vaccino contro l’influenza umana non protegge dall’infezione con virus dell’influenza aviaria.
Reverse genetic tecnology Strategia vaccinale per la produzione di ceppi di virus dell’influenza aviaria a bassa patogenicità mediante la modificazione delle sequenze geniche corrispondenti al sito di clivaggio dell’emoagglutinina (riduzione degli aminoacidi basici bersaglio delle proteasi)
La vaccinazione con ceppi attenuati potrebbe facilitare fenomeni di riassortimento in caso di coinfezione con ceppi
selvaggi
Implicazioni per la sanità pubblica
Implicazioni per la sanità pubblica
• Rischio di infezione basso
• I vari ceppi hanno capacità diverse di infettare l’uomo
• L’esposizione occupazionale prolungata, in assenza di sistemi di sicurezza, può aumentare il rischio di infezione
Sorveglianza Diagnosi rapida Denuncia ed isolamento dei casi infetti Evacuazione della popolazione dalle aree infette Delimitazione delle aree infette Trattamento delle aree contaminate e smaltimento degli animali infetti Programmazione e attuazione di misure di sicurezza per le categorie professionali a rischio
Prevenzione e raccomandazioni
Grazie per l’attenzione