Adenovirus - sciunisannio.it

Adenovirus
Caratteristiche generali
Famiglia: ADENOVIRIDAE
(circa 100 tipi, che provengono dall’uomo e da altri animali,
con caratteristiche fisiche-chimiche simili ed un antigene
di famiglia che reagisce in maniera crociata)
 Virus a DNA semplici che si moltiplicano nel nucleo della
cellula
 Provocano infezioni persistenti latenti in tonsille,
adenoidi ed altri tessuti linfoidi umani
 Diversi adenovirus sono oncogeni per roditori neonati
 Fungono da “helper” per un gruppo di piccoli virus a
DNA
difettivi
(virus
adeno-associati)
che non possono replicarsi in loro assenza
Adenoviridae
Comprende 4 generi:
AVIADENOVIRUS: aviari non patogeni per l’ uomo
ATADENOVIRUS: Mammiferi e aviari
SIADENOVIRUS: rana e aviari
MASTADENOVIRUS: divisi in gruppi (A-G) che contengono circa 50 tipi
diversi che infettano l’ uomo
70-95% di omologia genomica all’ interno dei gruppi e
5-20% di omologia tra tipi appartenenti a gruppi diversi
Gli Adenovirus sono presenti in molte specie animali
Gli esseri umani sono l’ unico reservoir (potenziale sorgente
d’infezione) per l’ uomo.
Classificazione dei MASTADENOVIRUS
Morfologia
virus a struttura icosaedrica regolare senza envelope di
65-80 nm di diametero (capside: 20 facce con 252
capsomeri)
Immagine in microscopia elettronica di un adenovirus
Struttura
Nel virione maturo si distinguono 3 tipi di proteine:
1. proteine del capside
– 240 esoni: costituiscono le
facce ed i lati dell’ icosaedro
– 12 pentoni: costituiscono i
vertici
– Fibre o antenne:
prolungamento estroflesso all’
esterno del pentone che svolge
funzione di legame al R (CAR:
Coxsackievirus Adenovirus
Receptor) e bersaglio di Abs
neutralizzanti.
2. proteine dello scheletro (tengono
insieme il capside)
3. proteine legate al DNA
– TP (proteina terminale9
– VII
Dettagli della struttura del capside
A: Visione generale del capside con la posizione di tutte le proteine e del genoma;
B: ricostruzione tridimensionale del capside; C: Dettaglio di una delle 20 facce del
capside; D: Fotografia al me.
Caratteristiche chimiche e fisiche
 Genoma di circa 36 Kb costituito da una molecola di DNAds
lineare (30-40 geni), associato con proteine a formare il core.
 Il genoma è fiancheggiato da sequenze ITR (inverted
terminal repeats) che servono come origine di replicazione.
 Il core comprende una proteina che si lega alle estremità del
genoma (proteina terminale TP) e due proteine basiche,
associate con il DNA per formare una struttura simile alla
cromatina, una delle quali, indicata come proteina VII, è come
gli istoni, ricca di arginina.
Queste strutture terminali caratteristiche del genoma virale
sono importanti per la replicazione del DNA.
Stabilità ed emoagglutinazione
Relativamente instabili in qualsiasi condizione vengano
conservati
Resistenti ai solventi dei lipidi
Sono capaci di agglutinare i globuli rossi di scimmia rhesus
e di ratto
L’emoagglutinazione è legata all’interazione delle fibre
del virione con la superficie dei globuli rossi
L’associazione degli adenovirus con i recettori cellulari è
stabile e non si verifica eluizione spontanea
dell’emoagglutinina
Caratteristiche immunologiche:
gli antigeni
La reattività immunologica più spiccata negli adenovirus è espressa
dalle proteine degli esoni e dei pentoni.
Gli esoni possiedono:
• dei determinanti di famiglia, che danno reattività crociata con
antigeni simili presenti in tutti gli adenovirus
• un sito reattivo tipo-specifico, che è l’antigene prevalente esposto
quando i virioni si assemblano
I pentoni presentano :
• Antigeni minori
Antigeni comuni
• Antigene solubile di famiglia
Le fibre contengono:
• Un antigene maggiore tipo-specifico
• Un antigene minore di sottogruppo
Proprietà tossiche
La proteina della base del pentone, detta anche
tossina o fattore di distacco delle cellule,
causa l’arrotondamento e l’aggregazione di
cellule in coltura ed il successivo distacco
delle cellule dal supporto
La proteina della fibra è dotata di citotossicità
Moltiplicazione
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Adsorbimento lento (fibre con recettori glicoproteici
sulle membrane cellulari (CAR, CD46, integrine
cellulari)
Penetrazione per endocitosi
Azione citotossica della base dei pentoni che
distrugge la membrana del vacuolo di endocitosi
Fase di spoliazione del DNA virale nel citoplasma
che richiede 1-2 ore
Trasporto al nucleo …
Replicazione del DNA virale
Assemblaggio della particelle mature nel nucleo
Adsorbimento e Penetrazione
(l’intero processo dura circa 1 ora)
Una seconda interazione recettoriale avviene tra il polipeptide III della base
del pentone ed alcune integrine cellulari.
Il complesso virus-integrine innesca la formazione di zone ad alta densità di
clatrina e la formazione dell’endosoma.
Spoliazione degli adenovirus
1.
2.
3.
4.
Virione integro
Attacco del virione alla cellula
Penetrazione
Distacco dei pentoni e
disintegrazione del capside
con virione quasi sferico
5. Migrazione del core verso il
nucleo mediato dal sistema
microtubulare
6. Il DNA entra nel nucleo
• dopo essersi liberato dal
core nella tasca nucleare (+
probabile)
•
oppure attraverso un poro della
membrana nucleare per poi
dissociarsi dalle proteine
Replicazione del DNA virale
Si verifica nel nucleo
La replicazione del DNA virale utilizza una proteina utilizzata come
innesco ed una DNA polimerasi codificate dal virus
Vengono trascritti prima gli mRNA precoci immediati e precoci.
Le proteine precoci (E1A, E1B, E2A, E2B,E3, E4) sono
coinvolte nella regolazione della replicazione del
DNA.
Le proteine tardive (L1-L5), che derivano dalla traduzione
dei mRNA tardivi, rappresentano invece le proteine
strutturali del capside
Gli mRNA derivano da trascritti primari che vanno incontro a “splicing”,
“capping” e “poliadenilazione”
Mappa schematica del genoma di adenovirus
Nel nucleo la trascrizione (bidirezionale) avviene ad opera della RNA polimerasi II della cellula.
Per primo si attiva il gene E1A e poi gli altri geni precoci, i geni precoci-tardivi (IX eIVa2) e per finire la grande
unità trascrizionale dei geni tardivi (L).
Ciascuna di queste unità trascrizionali dà origine a diversi mRNA per utilizzo di diversi siti di
poliadenilazione e/o splicing alternativo, da cui derivano peptidi con funzione e sequenza a volte
perzialmente condivise, a volte uniche.
La mappa si completa con la presenza di una o due unità trascrizionali dette VA (virus associated) che
codificano per piccoli RNA trascritti dalla RNA polimerasi II e non tradotti, masvolgono funzione regolatoria
direttamente nel nucleo. I geni VA proteggono la cellula infettata dalla reazione antivirale mediata dagli
interferoni.
Prodotti proteici dei geni precoci di adenovirus
E1B ed E4, legandosi a p53, inibiscono le sue capacità transattivanti su geni apoptotici e ne
abbreviano l’emivita, proteggendo la cellula infettata da un importante meccanismo di difesa
antivirale.
E2 (non mostrato in figura) fornisce le proteine necessarie per la replicazione del genoma: pTP,
precursore della proteina terminale, la polimerasi e la proteina legante il DNA a singolo filamento
(DBP)
Effetti sulla cellula ospite
TROPISMO MUCO CUTANEO
Gli adenovirus possono moltiplicarsi in una grande varietà di cellule di
mammifero in coltura ed indurre dei cambiamenti citopatici
caratteristici, comprese le alterazioni nucleari patognomoniche.
Il processo di assemblaggio è abbastanza inefficiente: solo il 1015% del nuovo DNA virale e delle nuove proteine vengono
incorporate nei virioni.
LESIONI NUCLEARI: accumulo di componenti virali non assemblate
• Inclusioni basofile: sono costituite dall’eccesso di DNA e proteine
strutturali del virus
• Strutture cristalline basofile: particelle virali organizzate in un lattice
cristallino (in cellule infettate con tipo 3, 4, 7)
• Cristalli eosinofili a forma di barra: proteine interne del virus ricche di
arginina (cellule infettate con il sottogruppo C)
Tipi di infezioni
•
•
•
•
litiche (10.000-1.000.000 di particelle)
croniche
latenti (tessuti linfoidi)
trasformanti (integrazione del DNA nel nucleo)
Trasmissione
Interumana:
– Respiratoria (secrezioni respiratorie ed oculari)
– Oro-fecale
Protezioni naturali
• Integrità della cute/mucose: barriera efficace
• Basse temperature dell’ albero respiratorio
superiore (33°C)
Localizzazione preferenziale a carico di:
–
–
–
–
Tratto respiratorio
Tratto intestinale
Congiuntiva
Cuore?
INFEZIONI DA ADENOVIRUS
Gli adenovirus per lo piu’ provocano:
- infezioni delle alte vie respiratorie (5-8% di tutte le
infezioni delle alte vie respiratorie): faringiti,
faringo-congiuntiviti;
- flogosi delle basse vie respiratorie: polmoniti e
sindromi pertussoidi;
- infezioni gastro-enteriche;
- cistiti emorragiche.
Eliminazione all’ esterno
–
–
–
–
feci
urina
secrezioni oro-faringee
liquido congiuntivale
contagioso
virus nelle secrezioni respiratorie
virus nelle feci
viremia
sintomi
incubazione
giorni
0
7
14
21
Sindromi cliniche causate
da tipi specifici di adenovirus
Sindrome clinica
Tipo di
adenovirus
Malattia respiratoria acuta delle reclute
4,7
Febbre faringocongiuntivale; faringite
Congiuntivite
Cheratocongiuntivite epidemica
Polmonite non batterica degli infanti;
polmonite fatale di personale militare
Gastroenterite epidemica acuta infantile
Cistite emorragica acuta
3
3,7
8,19,37
7
40,41
11
Epidemilogia
Ogni anno gli adenovirus sono causa del 5% circa di
malattie respiratorie nella popolazione civile.
Le
infezioni da adenovirus
popolazione pediatrica:
sono
endemiche
nella
• Infezioni alle vie respiratorie ( basse e alte)
• Gastroenteriti infantili
La maggior parte delle infezioni sono auto-limitanti (max
2 settimane) e inducono risposta immune tipospecifica
Come si ritrovano?
Emoagglutinazione
ed
inibizione
dell’emoagglutinazione (tipizzazione)
Fissazione del complemento (utilizzando antigeni
di famiglia con reattività crociata)
PCR
IFA
Isolamento in coltura (da secrezioni respiratorie,
oculari, urine e feci)
NB. I tipi 40 e 41, enteroadenovirus, sono difficili da
coltivare data la scarsa replicazione virale. Per la loro
identificazione è necessario l’esame al m. e.
Terapia
Nessuna specifica
Profilassi
Un vaccino a virus vivo (tipi 3,4, 7, 21), altamente
efficace, è stato usato soprattutto per la protezione
delle reclute
risk to general population is so low that vaccination is not a viable proposition.