San Giorgio di Nogaro, 19.06.2013 Corso di formazione sulla sorveglianza delle arbovirosi in Friuli Venezia Giulia Il laboratorio regionale di virologia Prof. Pierlanfranco D’AGARO Università di Trieste Infezioni emergenti • West Nile Virus – Epidemia negli USA dal 1999 – Epidemia in Italia dal 2008 • TBEV – Endemico in Europa Centro Orientale – Italia Nord Est dagli anni ‘80 • Chikungunya – Endemico in Africa Orientale e Oc. Indiano – Epidemia nel 2007 in Italia (Emilia Romagna) • Dengue – Endemico in paesi equatoriali – In Europa? ARthrpode BOrne VIRUS • Virus: • Artropodi: – Flavivirus • • • • • • West Nile Virus TBEV Usutu Dengue Febbre gialla ………… – Togavirus • Alphavirus (Chikungunya) EEE, WEE, e VEE – Bunyavirus • CCHF • Toscana Virus • Sicilia Virus – Reovirus • Blutongue (vet.) – Zanzare – Flebotomi – Zecche Ciclo di trasmissione degli arbovirus X Vettore B/C Vettore A Serbatoio Serbatoio Vettore A Ciclo selvatico Vettore B Uomo X Vettore B/C Ciclo urbano Spesso l’uomo è ospite terminale, non è in grado di trasmettere l’infezione Elementi del ciclo Competenza del virus per il vettore: capacità di replicarsi e di concentrarsi nelle ghiandole salivari Virus Vettore Ambiente Ospite Densità di ospite e vettore Suscettibilità dell’ospite per il virus: livelli elevati di viremia Variabili che condizionano il ciclo Trasporto di merci e animali Aumento dei viaggi per turismo o lavoro Importazione e adattamento di nuovi artropodi vettori Importazione e adattamento di nuovi agenti patogeni Ampliamento dell’areale di distribuzione dei vettori indigeni Allungamento della stagione favorevole alla trasmissione Modificazioni socio-economiche Modificazioni climatiche West Nile Virus •Flavivirus •Lineage 1 – EU, Isr./USA, AUS, Africa •Lineage 2 – Africa Centr., EU •Lineage 3 – EU. Centr •Lineage 4 - Caucaso •Lineage 5 - India …….. Culex pipiens West Nile Virus • • • • Famiglia: Flaviviridae Genere: Flavivirus, Complesso Antigenico della Encefalite giapponese Il Complesso include: virus Alfuy, Cacipacore, Encefalite giapponese, Koutango, Kunjin, Encefalite della Murray Valley, Encefalite di St. Louis, Rocio, Stratford, Usutu, West Nile, e Yaounde. Flaviviruses: dimensioni simili (4060nm), dotati di mantello, nucleocapside a simmetria icosaedrica, genoma a RNA+ a singola catena di circa 10,00011,000 basi), Patogenesi • Incubazione: 2-14 gg (fino a 21gg) • Patogenicità – 20% forme lievi: febbre, mal di testa, nausea, vomito, linfonodi ingrossati, rash cutanei. Questi sintomi possono durare pochi giorni, – 1% forme gravi: febbre alta, forte cefalea, astenia, disorientamento, tremori, disturbi alla vista, torpore, convulsioni, fino alla paralisi e al coma. – 1‰ encefalite letale (10% delle forme neuroinvasive) West Nile Virus • Vettori – Zanzare del genere Culex – Altre zanzare (Aedes, Anopheles, Aedomya, ecc) – Zecche (Hyalomma, Dermacentor, Rhipicephalus, ecc) • Ospiti – Uccelli (Passeriformi) – Roditori – Rane Pfeffer and Dobler Parasites & Vectors 2010, 3:35 Introduzione e adattamento Anno N° specie zanzare WNV + 1999 2000 3 8 2001 20 2002 2003 35 43 19 525 casi di West Nile disease negli USA (1999-2005), 8 606 (44%) forme neuroinvasive 771 morti (3.9% sul totale; 9.0 % delle forme neuroinvasive. 1999 2003 4.000 chilometri K.O. Murray et al. Vet. Res. (2010) 41:67 2012 • Nel 2012 (novembre) sono stati segnalati negli USA 5.387 casi, il numero più alto dal 2003; di questi 2.734 presentavano forme neuroinvasive e 242 sono morti. 12000 10000 0.25 0.2 8000 0.15 6000 Casi totali 0.1 4000 2000 0 Forme NI 0.05 0 Letalità 12 20 11 20 10 20 09 20 08 20 07 20 06 20 05 20 04 20 03 20 02 20 01 20 00 20 99 19 Italia • 1998 epidemia di WNV in 14 cavalli in Toscana (Padule di Fucecchio), non casi umani • 2004 Ordinanza Ministero della Salute, 13.05.2004, “Piano di sorveglianza nazionale per la encefalomielite di tipo West Nile” • 15 siti di sorveglianza della West Nile negli animali Padule di Fucecchio Laguna Marano Venezia Laguna Sud Valli di Comacchio Sentina Trasimeno Foce Vomano Lago di Sabaudia Foce Bifemo Manfredonia Stagno di S'Ena Arrubia foce Neto Serre Persano Stagni costieri di Vendicari Lago di S.Giuliano West Nile Iceberg Source: United States Centers for Disease Control and Prevention, US CDC Sorveglianza animale polli cavalli 2008 • • • 794 cavalli infetti in otto provincie di tre regioni (Emilia Romagna, Veneto e Lombardia) Nove casi umani, otto con forme neuroinvasive nelle province di RO, FE e BO Prevalenza di WNV (RTPCR) in uccelli: – Gazza ladra (Pica pica), 9.1% – Cornacchia (Corvus corone), 7.4% – Piccione selvatico (Columba livia), 12% Euro Surveill. 2009;14(40):pii=19353. 2009 • 16 casi di forme neuroinvasive nelle provincie di RO, VE, FE, BO, MO e MN (4 decessi) • Sieroprevalenza – 1.5% e 3.1% negli agricoltori dell’Emilia e del Veneto – 0.7-0.8% nei donatori di sangue (FE) – 1.2% nei donatori d’organo italiani Donatori organo positivi Euro Surveill. 2009;14(40):pii=19353. Dati del Ministero della Salute Dati EpiCentro ISS WNV endemico? • Il ruolo della fauna aviaria stanziale nell’endemizzazione non è chiara • Per quanto riguarda i vettori: – La trasmissione verticale di WNV nelle zanzare è stata dimostrata in laboratorio e sul campo – WNV è stato trovato in pools di zanzare Culex pipiens in diapausa invernale a New York nel 2000 ad indicare la capacità del virus di sopravvivere all’inverno nei vettori – La femmina adulta rappresenta la forma svernante in diverse specie del genere Culex; le femmine che vengono fecondate nel tardo autunno vanno incontro ad un periodo più o meno lungo di diapausa e le uova vengono deposte solo in primavera, quando le condizioni climatiche sono favorevoli. Clinica Sesso Età data residenza WNND M (ML) 45 31/08/201 2 Chions WNND M (VAG) 50 05/09/201 2 Latisana WNND F (CP) 72 06/09/201 2 S.Canzian d.I. Asint. F (CD) 61 07/09/201 2 Muzzana del T. WNND M (DI) 61 08/09/201 2 Morsano al T. WNF M (KF) 61 08/10/201 2 Castions d.S. Asint. M (DFG) 26 10/09/201 2 Mortegliano 6 7 1 5 4 2 n Human cases 3 Definizione di caso di malattia neuro invasiva da WNV Ministero della Salute, DGPRE, 0013699-P-14/06/2013 Criteri di laboratorio Ministero della Salute, DGPRE, 0013699-P-14/06/2013 Definizione di caso • CASO POSSIBILE: non applicabile • CASO PROBABILE: qualsiasi persona che soddisfi i criteri clinici e almeno uno dei seguenti due criteri: – Correlazione epidemiologica – Un risultato a un test di laboratorio per un caso probabile • CASO CONFERMATO: qualsiasi persona che soddisfi i criteri clinici e/o il rispetto di almeno 1 dei criteri di laboratorio per caso confermato Ministero della Salute, DGPRE, 0013699-P-14/06/2013 Diagnosi sierologica • ELISA • Immuno-fluorescenza • Neutralizzazione ELISA IgM cattura 1. Pozzetto rivestito con anticorpi di capra anti IgM umane 2. Siero del paziente alla diluizione 1: 100 20-25° per 1 ora 3. Antigene ricombinante West Nile Virus 20-25° per 2 ore HRP HRP 4. Anticorpi monoclonali anti-Flavivirus coniugati con HRP 20-25° per 30’ HRP HRP 4. Substrato TMB e H2O2 20-25° per 10’ Interpretazione dei risultati sierologici • Nei test sierologici gli anticorpi per WN virus crossreagiscono con quelli di altri flaviviruses (JE, SLE, YF, Dengue). • I test di Neutralizzazione (PRNT) sono più specifici e devono essere utilizzati per confermare una probabile infezione. • Le IgM possono persistere per più di sei mesi/un anno; I residenti in aree endemiche possono avere IgM persistenti da una precedente infezione. • Poiché le IgM non attraversano la barriera ematoencefalica, la presenza di IgM nel LCR è fortemente suggestiva di interessamento del SNC. Immunofluorescenza • Reazioni crociate – IgG • Febbre gialla (45%) • Dengue (75%) • TBE (78%) – IgM • Febbre gialla (0%) • Dengue (0%) • TBE (14%) Neutralizzazione • Il test di Neutralizzazione con riduzione delle placche (PRNT), è il test più specifico per I flavivirus trasmessi da artropodi, e viene utilizzato per confermare le reattività con gli altri test ELISA e IF. • Un certo grado di cross reattività si osserva anche con I test di neutralizzazione soprattutto in soggetti che si infettano con un flavivirus non per la prima volta. • Variazioni legate allo stock virale e alle cellule utilizzate Test per la dimostrazione di Virus/Antigene West Nile Sangue/liquor umani Pools di zanzare Tessuti animali 1. Metodi molecolari (0.1 pfu) 2. Isolamento del Virus (1 pfu) ELISA P/N IgM #pfu/ml 150 IgG WN viremia -5 -4 -3 -2 -1 0 1 illness 2 3 4 5 6 7 8 DAYS POST ONSET 9 10 Viremia umana da WN • La viremia nell’uomo è bassa: – Studi su trasfusioni: 1-130 pfu/ml – Viremia media: 24 pfu/ml – L’isolamento virale è raro (donatori asintomatici IgM neg) • La viremia nell’uomo è breve – Raramente dimostrabile dopo un giorno dalla comparsa dei sintomi – 2 TaqMan Positivi/ 100 Acuti IgM positivi • Viremia è assente quando le IgM sono dimostrabili – 2 IgM & TaqMan positivi in studi su trasfusioni JF707789_Spagna HU6365/08 98 Albero filogenetico di West Nile virus lineage1/2 FJ766331_Spagna GE-1b/B AF404757_Italy_1998-eq JQ928174_Italy/2011/Livenza JX556213_Italy/2012/Livenza/31.1 99 WNV_FVG_Isonzo_2012 JF719067_Italy/2009/G-223184 JF719068_Italy/2009/J-225677 96 HM991274_BAL-09 HM991273_TOS-09 82 AY052412_Israele-98-GooKY JN858069_Italy/2011/AN-1 100 JQ928175_Italy/2011/Piave Lineage 1 AF260969_Romania-97-50 L1 AY278442_LEIV-Vlg00-27924 99 DQ118127_goose-Hungary/03 AF481864_Israele-98_STD 74 94 HQ671710_US/BID-V4902/2000 89 AY660002_Mex03 AF202541_HNY1999 AF260967_NY99-eqhs EF657887_3356K_NY99-crow GQ851608_Rep Centrafr B310/67 AF260968_Egitto101m AY603654_EtiopiaAn4766 JN858070_Italy/2011/AN-2 DQ318019_ArD76104_Senegal 100 98 0.05 M12294_FCG_Uganda_1937 Lineage 2 Problemi di sicurezza CDC Implementation of Biosafety in Microbiological & Biomedical Laboratories; 4th Ed. • West Nile è un virus BSL3 – ELISA: Cappa Biosafety Cabinet (BSC) fino al lavaggio del siero, quindi BSL2 – PRNT: BSL3 – Isolamento virale: BSL3 – PCR: BSC fino all’aggiunta del lysis buffer, quindi BSL2 TBEV Tick Borne Encephalitis Virus Phylum: Virus Gruppo: Arbovirus Famiglia: Flaviviridae Genere: Flavivirus 3 SOTTOTIPI Europeo Asiatico Siberiano Area di distribuzione dei vettori TBE • TRASMISSIONE VERTICALE: trans-ovarica • TRASMISSIONE TRANS-STADIALE • TRASMISSIONE ORIZZONTALE • Infezione sistemica •Co-feeding Pfeffer and Dobler Parasites & Vectors 2010, 3:35 PATOGENESI TBE • Andamento bifasico • Incubazione 7-14 giorni • Forme neurologiche 25% – 2/3 guarigione – 1/3 sequele • Neuropsichiatriche 10-20% • Paresi, atrofie 3-11% – Mortalità: 1-2% (Europa) TBE in Europa TBE in Italia Cases of TBE meningoencephalitis diagnosed in Italy 15 10 5 19 75 19 79 19 80 19 82 19 83 19 86 19 87 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 Firenze Bolzano Trento Belluno no llu Be nto e no Tr a lz e Bo nz re Fi 0 Anno 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Totale n. casi 8 10 9 6 9 9 3 3 6 63 Casi in FVG ASS n. casi % ASS 1 1 1.6% ASS 2 1 1.6% ASS 3 26 41.3% ASS 4 21 33.3% ASS 5 2 3.2% ASS 6 12 19% Totale 63 100% La TBE nel TRIVENETO Anno primo caso TBE Totale casi TBE Media annua Quinquennio 2003-07 (min.-max) Popolazio ne ASL Tasso medio/ 100 mila quinquennio 2003-07 ULSS 1 Belluno 1994 109 8.8 (4-13) 128.987 6.8 ASS 3 Alto Fr. 2003 12 2.4 (2-5) 75.904 15.8 ASS 6 Pordenone 2003 8 1.6 (0-4) 285.000 0.56 APSS Trento 1992 48 5.4 (2-10) 507.030 1.06 AS Bolzano 2000 5 4 (0-2) 482.650 0.82 Siti Triveneta - 2008 TBEV nelle zecche in FVG (2005-08) Austria 2005/06: 2.297 zecche, prevalenza 0.27% 22 10 21 2007: 2.030 zecche, prevalenza 0.28% 23 24 4 2 8 51 6 11 27 49 1 34 50 46 44 32 36 45 3 40 18 48 41 30 42 31 29 Siti campionati Siti positivi 19 47 43 39 38 37 35 Slovenia 33 13 14 25 16 52 12 26 2008: 3.629 zecche, prevalenza 0.36% 5 9 FVG.Forni di Sotto/ tpBM 2005 FVG.Roveredo/ tpVB 2006 93 Austria/U27495/Neudoerfl FVG.Raccolana/tp400/2007 FVG.Roveredo/tpACP 2006 FVG.Raccolana/tpAGM 2006 Lithuania/DQ112086/LithT413 FVG.Raccolana/tp299/2011 Finland/AJ298322/Gaeta Finland/AJ298321/ Kumlinge Lithuania/DQ112090/LithT250 FVG/H/ZT1941 (2013) Austria/U27491 Czech/Rep./DQ153877 Austria/U39292/Hypr FVG.Bordano/tp364/2011 FVG.Pontebba/tp73/2007 FVG.Pontebba/tp99/2007 Slovenia/JQ654701/Ljubljana Finland/AJ298323/Isosaari FVG.Raccolana/tpML 2006 FVG/H/ZB1951 (2012) FVG/H/IB1946 (2012) 100 FVG.Raccolana/tp302/2011 FVG.Raccolana/tp165/2011 FVG.Raccolana/tp293/2011 FVG.Raccolana/tp296/2011 Svezia/AY601108/Toro FVG/H/PG1951 (2004) FVG.Roveredo/tp289/2007 FVG.Roveredo/tp291/2007 FVG.Roveredo/tp287/2007 China/AY182009/Senzhang China/AY217093/MDJ/01 79 Russia/DQ862460/Glybinnoe Japan/AB062064 93 Japan/AB062064/Sofjin/HO Russia/DQ486861/EK/328 Finland/DQ451299/Kokkola/9 93 Finland/DQ451297/Kokkola/4 Finland/DQ451307/Kokkola/86 Finland/DQ451305/ Kokkola/84 Russia/AF527415/Zausaev AY323489/Omsk/hemorrhagic/fever TBE 2005-2013 Asiatico Siberiano 0.02 Europeo • Ceppi diversi circolano nelle zecche in FVG • I genotipi isolati da pazienti sono simili a quelli presenti nelle zecche Diagnosi • Sierologia – ELISA • IgM, IgG • Avidità – Neutralizzazione • Isolamento virale • Diagnosi molecolare – Real time PCR TBE in immunodepressi • Paziente maschio di 72 anni con linfoma B – Positivo in real time PCR per le regioni 3’ncr ed env in campioni di • Liquor del 17.05.2013 • Sangue EDTA dal 17.05.2013 • Urine dal 17.05.2013 • Infezione contratta nel Carso triestino Aedes albopictus Aedes aegypti Chikungunya Casi importati Dati del Ministero della Salute Laboratorio • Diagnosi sierologica (ELISA / IF) • Conferma con neutralizzazione (PRNT) • Diagnosi molecolare: real time PCR (protocollo BNI) • Isolamento virale (Vero E6, C6/36) • Sequenziamento gene E Aedes aegypti Dengue Aedes albopictus Dengue • Flavivirus • Serbatoio dell’infezione è l’uomo • La trasmissione verticale non è comune nel vettore. • Il ciclo viene mantenuto quando un vettore competente prende un pasto ematico da un caso viremico e inietta il virus in un paziente suscettibile. Il tempo di riproduzione è di circa 10 giorni. • Aedes aegypti vive in ambienti urbani ed è il più efficace vettore di Dengue. Il vettore • L’aumento dei trasporti di beni e persone favorisce sia la rapida espansione di Aedes aegypti sia l’introduzione di soggetti infetti con il virus. • Aedes aegypti non è presente nei paesi dell’Unione Europea continentale ma le condizioni climatiche dell’Europa meridionale sono favorevoli per l’insediamento di femmine o larve eventualmente importate. • Aedes albopictus è un vettore meno efficace ma endemico Sud Europa. Aree a rischio di trasmissione di Dengue Probabilità di un’epidemia di Dengue in Italia • Aedes albopictus presenta una più elevata suscettibilità all’infezione con DENV a livello intestinale rispetto a Ae. aegypti • La disseminazione del virus dall’intestino agli altri tessuti (incluse le ghiandole salivari) è significativamente più bassa in Ae. albopictus rispetto a Ae. aegypti Ma……… Eurosurveillance, Volume 15, Issue 39, 30 September 2010 Rapid communications First two autochthonous dengue virus infections in metropolitan France, September 2010 G La Ruche ( )1, Y Souarès1, A Armengaud2, F Peloux-Petiot3, P Delaunay4, P Desprès5, A Lenglet6, F Jourdain7, I Leparc-Goffart8, F Charlet3, L Ollier4, K Mantey6, T Mollet6, J P Fournier4, R Torrents2, K Leitmeyer6, P Hilairet4, H Zeller6, W Van Bortel6, D DejourSalamanca1, M Grandadam5, M Gastellu-Etchegorry1 Eurosurveillance, Volume 16, Issue 9, 03 March 2011 Rapid communications Autochthonous dengue fever in Croatia, August–September 2010 I Gjenero-Margan ( )1, B Aleraj1, D Krajcar2, V Lesnikar2, A Klobučar2, I Pem-Novosel1, S Kurečić-Filipović1, S Komparak3, R Martić3, S Đuričić4, L Betica-Radić4, J Okmadžić5, T Vilibić-Čavlek1, A Babić-Erceg1, B Turković1, T Avšić-Županc6, I Radić1, M Ljubić7, K Šarac1, N Benić2, G Mlinarić-Galinović1 Dengue diagnosi • La diagnosi di laboratorio per l’infezione da Dengue si basa sulla: • Dimostrazione del virus dei suoi acidi nucleici e/o antigeni: – Il virus può essere dimostrato nei primi giorni di malattia nel sangue o altri tessuti per 4-5 giorni. In questa fase l’isolamento virale o le tecniche di amplificazione molecolare possono essere utilizzate per la diagnosi di infezione. • Dimostrazione di anticorpi specifici: – La sierologia è il metodo di scelta nella fase post acuta. Infezione primaria & secondaria • La risposta anticorpale è diversa in funzione di precedenti infezioni con un Flavivirus. – quando l’infezione con il virus Dengue si verifica in un soggetto precedentemente non infettato o immunizzato con un flavivirus (e.g. JE, TBE), • il paziente sviluppa una risposta primaria caratterizzata da una lenta crescita degli anticorpi,inizialmente di tipo IgM (dimostrabili nel 99% a 10 giorni dall’esordio). • Le IgM raggiungono il picco dopo due settimane e quindi calano per scomparire dopo 2–3 mesi. • Le IgG sono dimostrabili a bassi titoli alla fine della prima settimana di malattia, crescono lentamente e persistono quindi probabilmente per tutta la vita. – Nella infezione secondaria (infezione da Dengue in un paziente precedentemente infettato con un’altro sierotipo di Dengue o un altro flavivirus), gli anticorpi, soprattutto IgG, crescono rapidamente e sono dimostrabili anche nella fase acuta ad alti livelli; le IgM sono a bassi titoli. – Per distinguere l’infezione primaria da quella secondaria si può utilizzare il rapporto IgM/IgG che è maggiore di 1.2 (alla diluizione del siero 1/100) o 1.4 (alla diluizione 1/20) nell’infezione primaria. Isolamento virale • • • • • • I campioni devono essere raccolti precocemente, nella fase viremica, entro 5 giorni dalla comparsa della sintomatologia. Il Virus può essere isolato da siero, plasma, linfomonociti. Il virus Dengue è termolabile e i campioni possono essere conservati a +4 °C / +8 °C fino a 24/48 ore. Per conservazioni più lunghe devono essere congelati a -70 °C o in azoto liquido. La conservazione a –20 °C anche per brevi periodi non è raccomandata. Le linee cellulari di scelta per l’isolamento del virus sono le cellule C6/36 (da Ae. albopictus) o AP61 (da Ae. pseudoscutellaris) Poiché non tutti I ceppi selvaggi di Dengue sono citopatici le colture devono essere screenate mediante immunofluorescenza indiretta per verificare la crescita del virus. L’isolamento virale richiede un tempo di 1–2 settimane. • RT PCR • Real time RT PCR • NASBA Tecniche molecolari • CASO A – – – – Mal.Inf. Udine Maschio 62 anni Proveniente Martinica 18/8 IgM 1: 160 IgG 1: 80 real time PCR: POS – 8/9 IgM 1: 80 IgG >1: 200 • CASO B – Mal.Inf. Trieste – Maschio 35 anni – Proveniente Tailandia – 23/12 IgM 1: 160 IgG 1: 128 real time PCR: POS Conclusioni • Per fare diagnosi di arbovirosi – Raccogliere i campioni il prima possibile (aumenta la possibilità di positività alla ricerca diretta del virus) – Raccogliere più tipi di campioni • • • • Liquor (quando indicato) Sangue EDTA Urine Sangue intero (per sierologia) – Inviare subito i campioni refrigerati (NON congelati) al laboratorio di riferimento regionale (LRR); i campioni possono essere conservati a +4°C per 24/48 ore. – Contattare il LRR per qualsiasi dubbio. FINE! Grazie per l’attenzione e la pazienza