L`influenza aviaria H5N1 Oggi - Recenti Progressi in Medicina

Oggi
Vol. 96, N. 11, Novembre 2005
Pagg. 523-534
L’influenza aviaria H5N1
Leonardo Calza, Roberto Manfredi, Francesco Chiodo
Riassunto. Durante gli ultimi mesi del 2003 sono state descritte in otto paesi asiatici
più epidemie successive di influenza aviaria causata dal virus dell’influenza A (H5N1),
verificatesi più o meno simultaneamente ad un’epidemia di influenza umana causata
dallo stesso virus A (H5N1). Tra il 26 dicembre 2003 e il 13 ottobre 2005 sono stati osservati 117 casi confermati di infezione umana con 60 decessi (letalità, 51%) in quattro
paesi asiatici: Vietnam, Tailandia, Cambogia ed Indonesia. L’influenza umana sostenuta dal virus H5N1 è solitamente caratterizzata da un’infezione severa del tratto respiratorio inferiore, che conduce ad una progressiva insufficienza respiratoria e a diverse complicanze extra-respiratorie. Gli uccelli infetti sono stati all’origine dell’infezione influenzale da H5N1 negli uomini in Asia, ma la trasmissione dal pollame alle
persone è, al momento attuale, molto limitata e richiede un’esposizione diretta agli uccelli vivi, mentre non vi è un rischio significativo correlato al consumo di carne di pollo ben cotta. La trasmissione inter-umana del virus H5N1 è stata ipotizzata in diversi
gruppi familiari, ma sembra al momento molto rara. Tutti i geni virali degli isolati umani di H5N1 erano propri del virus influenzale originario degli uccelli, il che indica l’assenza di un riassortimento genetico con i virus influenzali umani, ma H5N1 continua
ad evolvere ed è necessario un monitoraggio continuo per identificare ogni eventuale
aumento nella capacità di adattamento virale all’uomo, che potrebbe condurre ad una
pandemia umana.
Parole chiave. Epidemia, emoagglutinina, influenza aviaria, neuroaminidasi, vaccino.
Summary. H5N1 avian influenza.
During the last months of 2003, outbreaks of avian flu caused by influenza A
(H5N1) virus were described in eight Asian countries, and has paralleled an epidemic of human influenza caused by the same avian virus A (H5N1). Between December
26, 2003 and October 13, 2005, there had been 117 documented human infections and
60 deaths (mortality, 51%) in four Asian countries: Vietnam, Thailand, Cambodia and
Indonesia. Human influenza sustained by H5N1 virus is usually characterized by a severe lower respiratory tract infection, leading to a progressive respiratory failure and
several extra-respiratory complications. Infected birds have been the primary source
of influenza H5N1 infection in humans in Asia, but transmission from poultry to humans is very limited at present, and requires a direct exposure to live birds, whereas
there was no significant risk related to eating well-cooked poultry meat. Human-tohuman transmission of H5N1 virus has been suggested in several household clusters,
but it seems very uncommon at present. All the viral genes of human H5N1 isolates
were of avian influenza origin, which indicates absence of reassortment with human
influenza viruses, but H5N1 continue to evolve and persistent monitoring is requested to identify any increase in viral adaptation to man, which could lead to a human
pandemic.
Key words. Avian influenza, hemagglutinin, neuraminidase, outbreak, vaccine.
Dipartimento di Medicina Clinica Specialistica e Sperimentale, Sezione di Malattie Infettive, Policlinico S.OrsolaMalpighi, Università Alma Mater Studiorum, Bologna.
Pervenuto il 26 ottobre 2005.
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Recenti Progressi in Medicina, 96, 11, 2005
Introduzione
L’epidemia di influenza aviaria da virus H5N1
in corso dal 2003 negli allevamenti avicoli del SudEst Asiatico sta suscitando una crescente preoccupazione nelle autorità sanitarie e nell’opinione
pubblica mondiale per la possibilità di trasmissione all’uomo con conseguente comparsa di una grave e spesso letale infezione respiratoria.
Un’epidemia di influenza da virus H5N1 nell’uomo è infatti iniziata alla fine del 2003 negli stessi
paesi asiatici colpiti dall’epidemia degli uccelli, ove è
tuttora in corso e ha causato (sino alla metà dell’ottobre 2005) 117 casi, con una letalità superiore al
50%. L’infezione da virus influenzale H5N1 si manifesta generalmente nell’uomo con un severo interessamento delle vie respiratorie inferiori (polmonite
interstiziale o alveolare), accompagnato frequentemente da complicazioni sistemiche, tra cui pancitopenia, encefalite, insufficienza renale o cardiaca.
Per quanto l’infezione umana sia generalmente grave e sostenuta dallo stesso virus dei polli, la trasmissione dell’agente infettivo dagli
animali all’uomo si verifica molto raramente
(generalmente nelle persone a stretto contatto con gli uccelli vivi), così come la trasmissione interumana appare del tutto eccezionale.
L’infezione nell’uomo può probabilmente decorrere anche in forma asintomatica o paucisintomatica e dunque l’esatta incidenza dell’infezione umana non è nota, richiedendo, per
essere definita con esattezza, accurati studi
epidemiologici di sieroprevalenza.
sia il serbatoio animale del virus e come esattamente questo si trasmetta tra gli animali e dagli animali agli uomini. Sono inoltre ancora oggetto di discussione i meccanismi patogenetici con cui il virus causa la manifestazione clinica nell’uomo, le migliori
strategie di vaccino-profilassi per la prevenzione dell’infezione e la reale utilità nell’uomo di farmaci anti-virali quali gli inibitori della neuro-aminidasi.
L’influenza aviaria negli uccelli
L’influenza aviaria è una malattia degli uccelli
nota da oltre un secolo, causata da almeno 15 diversi sottotipi del virus dell’influenza di tipo A e conosciuta anticamente come la “peste dei polli”.
L’infezione ha diffusione ubiquitaria e nell’ultimo
secolo ha interessato tutti i continenti con epidemie
verificatesi ad intervalli di tempo variabili. Le epidemie più recenti hanno interessato Hong Kong nel
1997-98, l’Olanda e la Corea del Sud nel 2003, sino
a quella in corso nel Sud-Est Asiatico esordita alla fine del 2003. Si è stimato che nell’Asia Sud-Orientale vi siano circa 6 miliardi di uccelli da allevamento,
la maggior parte dei quali concentrati attorno alle
città in rapida espansione ma allevati in modo non
sistematico e senza rispettare elementari norme
igieniche. In queste condizioni si sono probabilmente verificate le premesse per una rapida diffusione
dell’epidemia in molti allevamenti avicoli.
L’infezione può interessare tutte le specie di uccelli, anche se alcune sono più suscettibili di altre
all’infezione. L’espressione clinica nei volatili è infatti molto variabile, oscillando tra infezioni asintomatiche e manifestazioni molto più gravi, che
comprendono generalmente una polmonite con inLa persistenza dell’epidemia aviaria nel Sud-Est
sufficienza multi-organo e conducono rapidamente
Asiatico da oltre due anni, la sua recente estensione
a morte gli animali nell’ambito di estese epidea paesi europei (quali Russia, Turchia e Romania), la
mie1. Le forme cliniche più gravi e contagiose sono
quelle sostenute dai virus influenzali appartenenpossibilità di trasmissione dell’infezione all’uomo e
ti ai sottotipi H5 e H7, che vengono definite nel lole caratteristiche genetiche a antigeniche del virus
ro insieme “influenza aviaria altamente patogeH5N1 suscitano una serie di interrogativi a cui anna”. Mentre gli uccelli domestici e da allevamento
cora non siamo in grado di fornire una risposta defi(polli, tacchini, oche) sono
nitiva. L’elevata tendenza
molto suscettibili all’infedel virus a mutare e a rizione e tendono a svilupcombinarsi con altri ceppi
Questa rassegna, lungi dal poter rispondepare la forma clinica più
virali potrebbe condurlo a
re in modo definitivo ai numerosi interrogagrave e generalmente leriassortirsi geneticamente
tivi ancora aperti, si propone semplicementale, gli uccelli selvatici
in un serbatoio animale
te di meglio approfondire questi aspetti alla
migratori (quali anatre
(come i suini) con il virus
luce delle più recenti evidenze emerse dalla
selvatiche, oche selvatidell’influenza umana (geletteratura scientifica.
che, germani reali) semneralmente di sottotipo
brano più resistenti all’aH3N2), adattandosi mezione del virus e presentaglio all’organismo umano.
no generalmente infezioni asintomatiche. Per tale
L’adattamento del virus alle vie respiratorie umane
motivo si è ipotizzato che proprio gli uccelli acquapotrebbe allora consentire il cosiddetto “salto di spetici migratori possano costituire il serbatoio natucie”, ovvero determinare un aumento dell’efficienza
rale dell’infezione, trasmettendo periodicamente il
di trasmissione del virus dall’animale all’uomo e, sovirus agli uccelli domestici quando entrano in conprattutto, da uomo a uomo, creando così teoricatatto con essi durante i loro flussi migratori dalmente le basi per la comparsa di una pandemia
l’Europa e dall’Asia Settentrionale verso l’Africa
umana di influenza aviaria. Questo riassortimento
Settentrionale, come sembrano confermare le regenetico sinora non è avvenuto e non è noto se e
centi epidemie in Russia e Kazakhstan2.
quando potrà avvenire, così come non è noto quale
L. Calza, R. Manfredi, F. Chiodo: L’influenza aviaria H5N1
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Gli uccelli infetti eliminano il virus nella saliva,
umani furono rappresentati in prevalenza da allenelle secrezioni nasali e nelle feci dalla fine del pevatori, macellatori o venditori di bestiame che averiodo di incubazione sino alla morte, che generalvano avuto contatti ravvicinati e prolungati con gli
mente avviene in pochi giorni; se gli animali souccelli. Le indagini virologiche dimostrarono che il
pravvivono, l’escrezione virale persiste per almeno
virus umano era identico a quello responsabile del7-10 giorni dall’esordio della manifestazione clinil’epidemia nei volatili e la distruzione di un milioca. La trasmissione del virus tra gli animali può
ne e 500 mila uccelli consentì di arginare la diffuavvenire, oltre che per inalazione o per contatto disione dell’epidemia negli animali e negli uomini7,8.
retto all’interno degli allevamenti, anche per conNel 2003 si ebbero ad Hong Kong altri due casi
tatto indiretto tramite oggetti contaminati dalle
di influenza umana da virus H5N1 con un decesso.
secrezioni corporee, tra cui mangimi, gabbie, atL’epidemia è quindi ricomparsa alla fine del ditrezzi o altri oggetti. Sembra che anche i mercati
cembre 2003 in Vietnam e in Tailandia, estendenin cui avviene la vendita di uccelli vivi abbiano un
dosi successivamente a Cambogia e Indonesia e
ruolo determinante nella diffusione dell’epidemia
protraendosi sino al momento in cui scriviamo: dal
tra i volatili2,3.
26 dicembre 2003 al 13 ottobre 2005 si sono avuti
Il virus aviario può inoltre infettare anche altri
complessivamente in questi quattro paesi 117 casi
ospiti animali oltre agli uccelli, tra cui i suini e i fecon 60 decessi (letalità pari al 51%, tabella 1). Il
lini. Nel 2004 alcune tigri e leopardi di zoo tailandepaese più colpito dall’epidemia è stato il Vietnam
si si sono infatti contagiati e hanno sviluppato un’in(con 91 casi e 41 decessi), dove la massima incifezione letale ingerendo mangimi preparati con cardenza della malattia si è avuta tra febbraio e aprine di pollo cruda. In condizioni sperimentali, inoltre,
le 2005 (figura 1 a pagina seguente). [Dati dell’Oril virus H5N1 è stato trasmesso anche ai gatti doganizzazione Mondiale della Sanità]
mestici. La trasmissione del virus ai felini è stata inLa trasmissione del virus H5N1 può avvenire,
terpretata come l’espressione di una sua modificacome per tutti i virus influenzali, per inalazione di
zione genetica e antigenica, poiché prima del 2004 si
goccioline di secrezioni respiratorie sospese nelriteneva che questa specie
non fosse suscettibile all’infezione da virus dell’influenTabella 1. - Distribuzione dei casi confermati e dei decessi per influenza da virus
za di tipo A4-6.
A/H5N1 nei paesi asiatici coinvolti tra il 26 dicembre 2003 e il 13 ottobre 2005
(dati dell’Organizzazione Mondiale della Sanità).
Nel corso del 2003 e del
2004 un’estesa epidemia di
Vietnam
Tailandia
Cambogia
Indonesia
Totale
influenza aviaria da virus
H5N1 ha progressivamenN. dei casi
91
17
4
5
117
te interessato un numero
N.
dei
decessi
41
12
4
3
60
crescente di allevamenti
avicoli di nove paesi asiatiLetalità (%)
45
71
100
60
51
ci: Cambogia, Cina, Indonesia, Tailandia, Giappone, Laos, Malesia, Corea del Sud e Vietnam. Tra il
l’aria, per contatto diretto con le stesse secrezioni
luglio e l’agosto del 2005 l’epidemia si è estesa ane deiezioni degli animali (saliva, secrezioni nasache agli allevamenti di Russia, Kazakhstan e Monli, feci) o per contatto indiretto con oggetti contagolia; nell’ottobre 2005 il virus H5N1 è stato isolaminati e successiva auto-inoculazione del virus
nel tratto respiratorio superiore o nelle congiuntito anche in alcuni polli della Turchia e della Rove. L’efficienza della trasmissione è però notevolmania.
mente variabile per le diverse vie e non pienamente definita. Si ritiene infatti che la trasmissione del virus H5N1 sia possibile dagli uccelli
La progressiva diffusione dei focolai epidemiall’uomo e anche dall’ambiente all’uomo, per
ci aviari dai paesi dell’Asia Sud-Orientale verquanto scarsamente efficiente, mentre la trasmisso l’Asia Centrale e l’Europa Orientale ha alisione inter-umana appare estremamente impromentato la preoccupazione che l’epidemia posbabile, anche se è stata ipotizzata in un numero di
sa estendersi anche ai paesi dell’Europa
casi molto limitato9-11.
Centrale e Occidentale, con ulteriore aumenLa grande maggioranza dei casi di influenza
to dei rischi di trasmissione all’uomo.
umana da virus H5N1 dell’epidemia attualmente
in corso si sono originati a seguito del contatto ravvicinato con i volatili vivi, così come le infezioni
asintomatiche documentate dalla comparsa di sieL’influenza aviaria nell’uomo
ropositività per il virus H5, anche se l’esatta incidenza di queste ultime non è nota. In particolare,
La prima epidemia umana di influenza aviaria
sono considerati comportamenti a rischio spennada virus H5N1 è stata descritta nel 1997 a Hong
re e macellare i volatili, trasportare i polli vivi, maKong, con 18 casi confermati e 6 decessi. L’epideneggiare i galli da combattimento, giocare con gli
mia umana si verificò in concomitanza con un’epiuccelli (soprattutto le anatre), ingerire sangue o
demia influenzale negli allevamenti di polli e i casi
carne di pollo non cotti.
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Recenti Progressi in Medicina, 96, 11, 2005
perché caratterizzata da
una bassissima efficienza. Durante l’epidemia
del 1997 la trasmissione
inter-umana non si è mai
verificata attraverso i
contatti sociali e gli studi
sierologici hanno evidenziato come anche il contagio degli operatori sanitari che assistevano i malati fosse un’evenienza del
tutto eccezionale.
In merito all’epidemia
attuale, la trasmissione
inter-umana è stata ipotizzata in alcuni casi di
contagio intra-familiare.
In Tailandia nel settembre 2004 è stato osservato
Figura 1. Distribuzione nel tempo dei casi confermati di influenza umana da virus H5N1 nel
un piccolo focolaio epideSud-Est Asiatico tra il 26 dicembre 2003 e il 31 agosto 2005.
mico familiare in cui una
bambina di 11 anni avrebbe trasmesso il virus alla
Non è, invece, associato al rischio di conmadre di 26 anni ed alla zia di 32 che la assistevatagio il consumo di carne di pollo cotta.
no in ospedale senza dispositivi di protezione indiAnche a seguito di un contatto stretto con gli
viduale adeguati. La bambina e la madre morirouccelli vivi, il rischio di trasmissione del virus alno, mentre la zia superò l’infezione12.
l’uomo appare comunque molto contenuto, consiUna trasmissione diretta del virus H5N1 da
persona a persona si è probabilmente verificata in
derando che i casi di infezione umana nell’arco di
quasi due anni sono stati poco più di 110 a fronte
precedenza anche in altri casi. Nel 1997 durante
l’epidemia di Hong Kong un operatore sanitario
di oltre 100 milioni di uccelli coinvolti e uccisi7,8,11.
che assisteva i pazienti con influenza aviaria sviIl virus H5N1 ha però la capacità di sopravvivere a lungo anche dopo la morte dell’animale,
luppò un’infezione di lieve entità e un altro focolaio
soprattutto se la carne viene conservata in frigointra-familiare è stato descritto in Vietnam nel
2004, dove si ebbero tre casi probabili di infezione
rifero o congelata, poiché le basse temperature
secondaria tra i membri di una famiglia in cui il
determinano un aumento della stabilità delle
particelle virali. Il virus può infatti rimanere vipaziente indice si era infettato con il virus H7N7
lavorando a stretto contatto con i polli12-14.
tale nelle feci dell’animale sino a 35 giorni dopo
la sua morte se viene conservato a 4°C, mentre a
37°C l’infettività persiste nelle feci per circa 6
giorni. Anche nell’ambiente esterno è dotato di
Gli studi epidemiologici e sierologici condotti
elevata resistenza e può sopravvivere infatti per
tra gli operatori sanitari hanno confermato che
alcune settimane sulle superfici esterne o nel
il rischio di trasmissione inter-umana del virus
H5N1 è al momento estremamente basso.
terreno. Per la sua elevata resistenza alle basse
temperature, risulta evidente che procedure quali refrigerazione e congelamento non sono utili a
Uno studio retrospettivo condotto sul persodistruggere il virus, mentre la cottura (temperanale ospedaliero esposto al rischio di contagio
tura pari o superiore a 70°C) lo inattiva compledurante l’epidemia di Hong Kong del 1997 ha
tamente. Analogamente il virus può essere preevidenziato infatti che tra i 217 operatori sanisente sulla superficie od all’interno delle uova
prodotte da galline infette e può sopravvivere a
tari che hanno assistito i pazienti con l’influenza
lungo in esse, mentre viene rapidamente inattiaviaria solamente otto (ovvero il 3,7%) hanno
vato se le uova sono cotte o bollite. Pertanto al
prodotto gli anticorpi anti-H5N1 e, di questi otmomento attuale non vi è nessun rischio di trato, solamente uno ha sviluppato un’infezione clismissione del virus all’uomo attraverso il consunicamente manifesta ma, come detto, di lieve enmo di carne di pollo o di uova adeguatamente cottità14. Altri due studi sierologici condotti su oltre
150 operatori sanitari che hanno avuto contatti
te e gli studi epidemiologici non hanno dimodiretti con i malati durante l’epidemia in Vietstrato alcun caso di contagio umano associato
nam nel 2004 hanno dimostrato che in nessun
all’ingestione di questi alimenti11.
caso è comparsa una sieropositività per il virus
La trasmissione inter-umana del virus H5N1,
H5N1, nonostante molti di questi operatori non
come detto, è stata ipotizzata in alcuni casi alavessero utilizzato sin dall’inizio i dispositivi di
quanto limitati di influenza aviaria e sembra dunprotezione individuale.
que una via di trasmissione molto improbabile
L. Calza, R. Manfredi, F. Chiodo: L’influenza aviaria H5N1
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Ciò a conferma che l’efficienza della trasmissione inter-umana del virus
risulta essere molto scarsa 15,16 . Studi recenti di
sorveglianza condotti con
la reazione polimerasica a
catena (PCR) per identificare il virus nei tamponi
nasali o faringei hanno individuato alcuni casi di
infezione asintomatica o
pauci-sintomatica tra i
contatti familiari di pazienti nel Vietnam settentrionale, suggerendo una
circolazione locale del virus, anche se evidenziata
in un’esigua minoranza di
casi rispetto al totale della popolazione esposta17.
L’eventuale trasmissione da persona a persona
sembra dunque richiedere
un contatto interpersonaFigura 2. L’eventuale ricombinazione genetica in un serbatoio animale (come i suini) tra il vile molto stretto senza l’uso
rus influenzale umano H3 e quello aviario H5 potrebbe condurre alla formazione di un nuovo sottotipo virale umano H5 capace di trasmettersi con maggiore facilità dall’animale aldi alcun dispositivo di prol’uomo e da uomo a uomo.
tezione, rimanendo comunque anche in questo
caso scarsamente probabiIl virus
le. Al momento non sono stati dimostrati casi di
trasmissione inter-umana del virus per inalazione
Gli studi virologici condotti sui ceppi virali di
di particelle di secrezioni respiratorie contaminate
e sospese in aerosol. Per la sua capacità di resisteH5N1 isolati dai pazienti con influenza aviaria dell’epidemia in corso hanno dimostrato che il virus
re a lungo nell’ambiente, il virus potrebbe però esumano è ancora identico a quello degli uccelli e gesere teoricamente trasmesso all’uomo anche per inneticamente molto omogeneo nei diversi pazienti,
gestione, inalazione intra-nasale o inoculazione inconfermando che la tanto temuta ricombinazione
tra-congiuntivale di acqua contaminata (ad
esempio durante il nuoto), o tramite il contatto orogenetica tra virus aviario e virus umano ancora non
fecale (mani contaminate da materiale fecale e porè avvenuta. Il confronto del virus del 2004-2005 con
tate alla bocca). Si è ipotizzato che anche l’uso di
quello dell’epidemia del 1997 ha però evidenziato
escrementi di pollo come fertilizzante naturale rapche il virus attualmente circolante si è modificato ripresenti un possibile fattore di rischio, anche se
spetto a quello di otto anni fa, divenendo più patoqueste vie di trasmissione non sono state ancora digeno per l’uomo e maggiormente resistente nell’ammostrate11.
biente18. L’elevata patogenicità del virus H5N1 (figura 3 a pagina seguente) per l’uomo, rispetto agli
altri sottotipi virali dell’influenza aviaria, aveva già
trovato una parziale spiegazione negli studi condotSe l’efficienza della trasmissione del virus
ti sugli isolati virali dell’epidemia del 1997. Il prinH5N1 dagli uccelli all’uomo e da uomo a uomo
cipale fattore di virulenza era rappresentato da una
appare al momento molto bassa, la notevole
sequenza di aminoacidi polibasici a livello del sito di
variabilità genetica dei virus influenzali aliclivaggio dell’antigene di superficie emoagglutinina
menta tuttavia la preoccupazione che questo
(HA), tale da conferire al virus un’elevata tendenza
virus possa modificarsi adattandosi meglio alalla disseminazione viscerale. Gli stessi studi avel’organismo umano. Se infatti si verificasse in
vano poi individuato altri fattori di virulenza in una
un serbatoio naturale (come ad esempio i suiparticolare sostituzione aminoacidica a livello della
ni) un riassortimento genetico tra il virus
polimerasi virale (Glu627Lys), capace di accrescere
aviario H5N1 e un virus influenzale umano
l’attività replicativa del virus, e in un’altra sostitu(come il sottotipo H3N2), potrebbe formarsi
zione a livello della proteina non strutturale 1
un nuovo sottotipo virale dotato di elevato tro(Asp92Glu), capace di conferire elevata resistenza
pismo per le vie respiratorie umane e capace
di trasmettersi all’uomo con assai maggiore
all’inibizione in vitro del virus da parte di interferoefficienza, conducendo ad un’epidemia umana
ni e fattore di necrosi tumorale alfa, oltre che di inmolto più estesa e devastante (figura 2).
durre una maggiore sintesi di citochine infiammatorie nei macrofagi infettati dal virus19-22.
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Recenti Progressi in Medicina, 96, 11, 2005
Figura 3. Il virus dell’influenza A/H5N1 (color oro) fotografato al
microscopio elettronico in una coltura cellulare (C. Goldsmith,
Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, USA).
Gli isolati virali dell’epidemia umana attualmente in corso, per quanto molto omogenei e sempre identici a quelli aviari, evidenziano inoltre alcune sostanziali differenze rispetto a quelli del
1997 prevalentemente nelle sequenze aminoacidiche degli antigeni di superficie emoagglutinina
e neuroaminidasi, dimostrando l’elevata tendenza
del virus a mutare e modificarsi nella sua composizione genetica e antigenica. Il virus del 20042005, infatti, risulta, rispetto al precedente, maggiormente patogeno negli studi sperimentali, caratterizzato da una maggiore attività replicativa,
capace di infettare uno spettro più ampio di ospiti naturali oltre agli uccelli e dotato di maggiore
stabilità e più prolungata persistenza nell’ambiente23-28.
Anche se la replicazione virale di H5N1, rispetto ai virus influenzali umani, avviene preferenzialmente nelle vie respiratorie inferiori ed in misura minore in quelle superiori, la replicazione del
virus nella mucosa rino-faringea persiste più a
lungo (in media 6,5 giorni) e la carica virale nelle
secrezioni respiratorie risulta mediamente più elevata. La frequente presenza di diarrea nei pazienti con influenza aviaria suggerisce che il virus replichi anche nel tratto gastro-intestinale e infatti i
campioni di feci sono spesso positivi alla ricerca
dell’RNA virale. La presenza del virus è stata inoltre dimostrata anche nel sangue e nel liquor cefalo-rachidiano, ma non nell’urina dei pazienti; al
momento non è noto, tuttavia, se le feci o il sangue
possano essere implicati nella trasmissione interumana del virus28-30.
Nella patogenesi dell’infezione umana gioca
certamente un ruolo essenziale anche la risposta
immunitaria prodotta contro il virus. Nelle epidemie del 1997 e del 2004 si è osservato infatti che i
livelli plasmatici circolanti di interleuchina-1-be-
ta, interleuchina-6, interleuchina-8, fattore di necrosi tumorale-alfa, interferone-gamma e altre citochine infiammatorie erano significativamente
più elevati nei pazienti che morivano rispetto a
quelli che sopravvivevano all’infezione. Questa risposta infiammatoria esagerata è probabilmente
in parte responsabile della sindrome settica, del
distress respiratorio acuto e dell’insufficienza multi-organo osservati in molti pazienti e generalmente fatali29-31.
Le analisi filogenetiche condotte sugli isolati virali animali e umani hanno messo in luce che il genotipo Z è divenuto attualmente predominante e
che le infezioni sono generalmente sostenute da due
ceppi virali, uno prevalente in Cambogia, Laos, Malesia, Tailandia e Vietnam (ceppo 1), l’altro in Indonesia, Cina, Giappone e Corea del Sud (ceppo 2). La
distribuzione geografica dei due ceppi virali è rappresentata nella figura 4. Le differenze antigeniche
dell’emoagglutinina e della neuroaminidasi del genotipo virale Z, attualmente prevalente rispetto al
genotipo virale circolante nel 1997, confermano che
il virus ha subito delle ricombinazioni genetiche con
altri virus animali, ma sinora non con quelli umani.
Le mutazioni più rilevanti sono avvenute proprio
nell’emoagglutinina a livello del sito di legame con
i recettori cellulari dell’epitelio respiratorio degli organismi suscettibili all’infezione, indicando che è
questo il segmento dell’antigene virale soggetto alla maggiore variabilità genetica, anche se fino ad
ora presenta una bassa affinità di legame con i recettori delle cellule umane (di qui la scarsa efficienza della trasmissione all’uomo)18.
Figura 4. Distribuzione geografica del virus H5N1 nel Sud-Est
Asiatico: ceppo 1 (area blu: infezioni umane e animali, area continua; infezioni animali, area tratteggiata) e ceppo 2 (area verde)18.
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L. Calza, R. Manfredi, F. Chiodo: L’influenza aviaria H5N1
È stato ipotizzato che, a seguito della ricombinazione genetica con un sottotipo virale umano, la sostituzione di alcuni aminoacidi chiave dell’emoagglutinina (tra cui quelli in posizione 226 o 228) condurrebbe ad una modificazione sostanziale
dell’affinità dello stesso antigene per il suo specifico
recettore, rappresentato dall’acido sialico localizzato
sulle membrane cellulari. Questa mutazione comporterebbe una riduzione dell’affinità per l’acido sialico-2,3 specifico degli uccelli e un aumento di quella
per l’acido sialico-2,6 specifico dell’uomo, rendendo
così il virus capace di trasmettersi all’uomo molto
più facilmente e consentendo il tanto temuto “salto
di specie”. A tale proposito, un ceppo virale isolato in
Vietnam nel 2005 ha già evidenziato una sostituzione della serina con l’asparagina in posizione 223 nell’emoagglutinina, ovvero in un punto molto vicino a
quello ritenuto “strategico” delle posizioni 226 e 228,
presentando così una diversa specificità nel legame
al recettore delle cellule bersaglio12,18,32-34.
Anche se fino ad oggi il genoma del virus
H5N1 è rimasto interamente di origine
animale e il virus non ha acquisito frammenti genomici provenienti dai virus umani, la
persistenza dell’epidemia aviaria in corso nei
paesi asiatici sin dal 2003 rappresenta certamente da questo punto di vista un elemento
preoccupante. La protratta diffusione epizootica
del virus comporta infatti un progressivo aumento della carica virale presente nell’ambiente, contribuendo a causare un numero crescente di infezioni virali nei mammiferi e conducendo ad un aumento delle probabilità di
riassortimento genetico con il virus umano all’interno di questi serbatoi animali.
che, laboratoristiche e strumentali tra l’influenza aviaria da virus H5N1 e l’influenza umana
stagionale da virus H3N2 sono schematizzate
nella tabella 2.
Il periodo di incubazione è generalmente
più lungo rispetto all’influenza stagionale: risulta
generalmente compreso tra 2 e 5 giorni, ma può
estendersi sino a 8-17 giorni in alcuni casi. La manifestazione clinica ha poi generalmente un andamento bifasico, comprendente un periodo prodromico e un periodo di stato.
Il periodo prodromico esordisce bruscamente con febbre elevata (generalmente la temperatura corporea è superiore ai 38°C) accompagnata da
brividi, malessere generale, astenia, cefalea, artromialgie, gengivorragia, epistassi. La congiuntivite
compare raramente (è più frequente nelle infezioni da virus H7), mentre frequentemente si hanno
sintomi a carico del tratto gastro-intestinale, quali nausea, vomito e soprattutto diarrea acquosa
senza sangue né muco. Questi sintomi prodromici
sono seguiti dopo 1-7 giorni dall’interessamento
delle vie respiratorie inferiori (periodo di stato),
mentre i sintomi a carico delle vie respiratorie superiori sono infrequenti rispetto alla classica influenza umana35-39.
Nel periodo di stato compaiono tosse scarsamente o moderatamente produttiva (raramente
con emottisi), dolore toracico, tachipnea, dispnea e
crepitazioni diffuse all’ascoltazione polmonare.
Nell’influenza da virus H5N1 l’interessamento
delle vie respiratorie inferiori è costante e generalmente severo: la dispnea è comunemente osservata dopo una media di 5 giorni dall’esordio clinico (range 1-16 giorni) e frequentemente conduce ad
insufficienza respiratoria progressiva con ipossiemia e cianosi periferica (sindrome da distress respiratorio acuto o ARDS).
Manifestazione clinica
La conoscenza della
manifestazione clinica
dell’influenza aviaria da
virus H5N1 nell’uomo deriva dall’osservazione dei
pazienti ricoverati in
ospedale, mentre l’esatta
incidenza delle infezioni
asintomatiche o paucisintomatiche che non necessitano di ricovero è al
momento ignota, anche se
è certo che esse possono
verificarsi.
La maggior parte dei
casi di infezione si è verificata sino ad oggi in bambini o adulti in buone condizioni di salute e senza
apparenti condizioni patologiche pre-esistenti. Le
principali differenze clini-
Tabella 2. - Differenze cliniche, laboratoristiche e strumentali tra l’influenza umana stagionale da virus H3N2 e quella da virus H5N1.
Virus
H3N2
H5N1
1-3
2-6
Sintomi a carico delle vie
respiratorie superiori
Frequenti
Rari
Sintomi a carico delle vie
respiratorie inferiori
Rari
Costanti
Frequente
Rara
Rara
Frequente
Anomalie Rx torace
Molto rare
Costanti
ARDS
Molto rara
Frequente
Insufficienza multi-organo
Eccezionale
Frequente
Carica virale nelle secrezioni
respiratorie
Bassa
Elevata
Letalità
< 1%
50-90%
Periodo di incubazione (giorni)
Congiuntivite
Diarrea
530
Recenti Progressi in Medicina, 96, 11, 2005
L’esame radiologico
Le metodiche di ime l’amdel torace evidenzia comuno-istochimica
In sintesi, la conferma della diagnosi di instantemente delle alteraplificazione degli acidi
fluenza aviaria nell’uomo richiede la positivizioni che sono però di
nucleici possono pure evità di almeno uno tra i seguenti esami di laboaspetto variabile. Queste
denziare la presenza deratorio: isolamento virale tramite esame colanomalie radiologiche
gli antigeni o del genoma
turale, dimostrazione dell’RNA virale tramite
compaiono in media 7
virale in frammenti biopreazione polimerasica a catena, positività per
l’antigene virale tramite immunofluorescengiorni dopo l’inizio della
tici prelevati a livello polza con l’uso di anticorpi monoclonali anti-H5
sintomatologia (range 3monare. Nei pazienti che
o aumento di almeno quattro volte del titolo
17 giorni) e sono rappresopravvivono, la diagnosi
anticorpale specifico anti-H5 nel siero in due
sentate da infiltrati interpuò infine essere posta
campioni ematici sequenziali42.
stiziali o alveolari con
tramite gli esami sieroloestensione unifocale, mulgici, dimostrando la comtifocale o diffusa; sono
parsa degli anticorpi spestati anche osservati casi di consolidamento polcifici anti-H5N1 con il saggio della microneutramonare segmentario o lobare con broncogramma
lizzazione, comparsa che avviene mediamente
aereo, consolidamenti polmonari multipli o versa10-14 giorni dall’esordio dei sintomi11,12.
mento pleurico. L’ARDS, quando compare, è geneL’esame isto-patologico compiuto in sede auralmente accompagnata da un infiltrato interstitoptica ha dimostrato costantemente gravi lesioziale diffuso e bilaterale a “ground-glass”38,39. Gli
esami di laboratorio evidenziano solitamente leuni polmonari, comprendenti un danno interstiziocopenia con linfopenia, piastrinopenia e un aualveolare diffuso compatibile con le altre forme di
mento lieve o moderato delle transaminasi39.
polmonite da virus influenzali. Le lesioni comprendono generalmente un essudato emorragico e
Il severo interessamento delle vie respiratorie
fibrinoso negli spazi alveolari, formazione di
inferiori causato dal virus H5N1 può essere talmembrane jaline, necrosi diffusa dei pneumociti
volta accompagnato da altre complicazioni quali
di tipo II, congestione vascolare con infiltrati linpolmonite batterica od emorragica, pneumotorace,
fo-monocitari nell’interstizio e proliferazione
pancitopenia, insufficienza renale acuta, epatite
reattiva dei fibroblasti. Sono state anche evidenacuta, miocardite con aritmie ed insufficienza carziate spesso lesioni extra-polmonari, tra cui istiodiaca acuta, encefalite, sindrome di Reye, sindrocitosi reattiva con emofagocitosi nel midollo osme settica ed insufficienza multiorgano38-40.
seo, necrosi epatocellulare centro-lobulare, necrosi tubulare acuta renale e deplezione
La letalità complessiva tra i pazienti ospedalinfocitaria con linfociti atipici nella milza e nei
lizzati è elevata (50-90%), anche se, considerando le
linfonodi29,31,36,38.
infezioni asintomatiche o paucisintomatiche, la letalità globale è certamente più bassa. Il decesso si
Terapia
verifica solitamente entro 10 giorni dall’esordio clinico (range, 6-30 giorni) per la grave insufficienza
Per quanto il riconoscimento tempestivo dei
respiratoria. Mentre nell’epidemia del 1997 la magcasi di influenza aviaria possa risultare difficolgior parte dei decessi si è verificata nei ragazzi sotoso per l’aspecificità dei sintomi iniziali e la
pra i 13 anni e negli adulti, nell’epidemia attuale la
molteplicità di agenti infettivi responsabili di inletalità maggiore si è avuta in età pediatrica38,39.
fezioni respiratorie sovrapponibili ad essa, la
possibilità della diagnosi dovrebbe sempre esseLa diagnosi può essere compiuta tramite isolamento del virus con esame colturale o dimostrare presa in considerazione nei pazienti con gravi
zione dell’RNA virale tramite reazione polimeramanifestazioni a carico delle vie respiratorie e
sica a catena nei campioni biologici (tampone naprovenienti da paesi in cui sono stati diagnostisale o faringeo, espettorato, liquido di lavaggio
cati casi di influenza da virus H5N1 negli anibronco-alveolare). A differenza del virus influenmali.
zale stagionale, il virus H5N1 può essere isolato
più facilmente e con carica virale più elevata nei
I pazienti con influenza aviaria sospetta o actamponi faringei rispetto a quelli nasali. L’intercertata dovrebbero essere ricoverati in ospedale in
vallo di tempo compreso tra l’esordio clinico e la
regime di isolamento respiratorio per una diagnosi
dimostrazione dell’RNA virale nei tamponi farinmicrobiologica tempestiva, un costante monitoraggei è in media di 5 giorni (range 2-15 giorni) e la
gio clinico ed una pronta ed adeguata terapia anticarica virale di H5N1 nei tamponi faringei è in
virale e di supporto.
media 10 volte maggiore di quella dei virus umani H3N2 e H1N129,41.
Esiste anche la possibilità di effettuare un test
Il fondamento della terapia è infatti rapprediagnostico rapido tramite ricerca dell’antigene
sentato dalle più opportune misure di supporvirale con la metodica dell’immunofluorescenza
to della funzione respiratoria, quali ossigenodiretta, ma il test rapido presenta una scarsa speterapia ed eventuale ventilazione assistita.
cificità per il virus H5N1.
L. Calza, R. Manfredi, F. Chiodo: L’influenza aviaria H5N1
La terapia antivirale dovrebbe poi essere
prontamente somministrata con farmaci
inibitori della neuroaminidasi (oseltamivir
e zanamivir), anche prima della conferma
microbiologica della diagnosi.
Gli studi in vitro hanno infatti dimostrato che il
virus H5N1 è generalmente sensibile a questa classe di farmaci, capaci di arrestarne la replicazione.
L’oseltamivir per via orale e lo zanamivir per via
inalatoria intra-nasale si sono inoltre rivelati capaci nei modelli animali dell’infezione da virus H5N1
di ridurre la gravità e la durata della sintomatologia, dimostrando anche in vivo un’efficace attività
antivirale. Gli studi condotti sui topi da esperimento hanno però evidenziato che, rispetto al virus del
1997, quello del 2004-2005 richiede dosaggi più elevati e somministrazioni più prolungate di oseltamivir (otto giorni) per produrre un effetto antivirale e
una riduzione dei tassi di letalità sovrapponibili a
quelli ottenuti con il virus precedente43-50.
Al momento attuale, sembra opportuno consigliare nei pazienti con influenza aviaria un
trattamento immediato con oseltamivir a dosaggi più elevati di quelli raccomandati nell’influenza non complicata, ovvero almeno 150
mg due volte al giorno per via orale negli adulti per un periodo di 7-10 giorni. Lo zanamivir
per via inalatoria non è stato invece ancora
studiato nei casi umani di influenza da virus
H5N111,48,49.
La resistenza virale ad oseltamivir può comparire a seguito di una singola sostituzione aminoacidica nella neuroaminidasi del sottotipo N1
(His274Tyr). Questa mutazione è già stata descritta nei bambini con influenza da virus H1N1
trattati con oseltamivir e ceppi virali resistenti al
farmaco sono stati recentemente isolati anche in
alcuni pazienti con infezione da virus H5N1 trattati in precedenza con oseltamivir. I ceppi virali di
H1N1 resistenti ad oseltamivir presentano però
una minore infettività nelle colture cellulari e conservano la sensibilità a zanamivir17,51.
Queste osservazioni sono state confermate recentemente da un gruppo di ricercatori dell’Università di Hanoi che ha isolato da una ragazza
vietnamita di 14 anni trattata precedentemente
con oseltamivir un ceppo virale resistente al farmaco. Questo ceppo presentava la sostituzione
His274Tyr a livello dell’emoagglutinina, ma risultava in vitro ancora sensibile a zanamivir52.
531
Per quanto concerne gli altri farmaci antivirali, a differenza degli isolati virali del 1997, quelli attuali risultano altamente resistenti ad amantadina
e rimantadina, che non dovrebbero quindi essere
utilizzate11. I corticosteroidi sono stati spesso impiegati nei soggetti con influenza aviaria, producendo risultati contrastanti. Analogamente l’interferone-alfa è stato utilizzato in molti pazienti ma
una sua chiara efficacia non è stata sinora dimostrata11,53.
Profilassi
Riguardo all’immuno-profilassi attiva, al momento non vi sono vaccini anti-virus H5N1 efficaci e disponibili per l’uomo.
Sono già stati sperimentati vaccini inattivati
costituiti dall’antigene emoagglutinina H5, ma sono risultati scarsamente immunogeni e quindi
inefficaci. Al momento attuale sono in fase di studio vaccini inattivati prodotti con le tecniche di ingegneria genetica dagli isolati virali di H5N1, così
come vaccini a virus vivo-attenuato somministrati
per inalazione intra-nasale, ma la loro efficacia e
sicurezza non sono state ancora pienamente valutate54-57. Il vaccino trivalente somministrato annualmente prima dell’inizio dell’epidemia influenzale contiene antigeni dei virus A/H3N2, A/H1N1
e B: esso non risulta quindi protettivo verso il virus aviario A/H5N1.
I pazienti ricoverati per influenza aviaria sospetta o accertata dovrebbero essere mantenuti
in isolamento in camere a pressione negativa e il
personale di assistenza dovrebbe essere dotato
di dispositivi di protezione individuale di livello
elevato, quali maschere facciali N-95, visiere
protettive, camici, cuffie, guanti e copriscarpe
monouso.
I soggetti che sono stati esposti ad un contatto con un paziente senza indossare i dispositivi di
protezione individuale dovrebbero essere posti in
isolamento domiciliare per almeno una settimana
con misurazione della temperatura corporea due
volte al giorno e ricovero immediato in ospedale
in caso di febbre (temperatura corporea > 38°C).
In questi individui si consiglia anche una chemioprofilassi post-esposizione con oseltamivir per
via orale (75 mg due volte al giorno per 7-10 giorni)58-60.
532
Recenti Progressi in Medicina, 96, 11, 2005
Conclusioni
1. L’epidemia di influenza aviaria da virus H5N1
la disseminazione viscerale, producendo nell’uoin corso dal 2003 nel Sud-Est Asiatico è stata acmo una grave infezione a carico delle vie respicompagnata da una più ristretta epidemia umaratorie inferiori, capace di condurre frequentena che ha causato sinora 117 casi con 60 morti in
mente all’insufficienza respiratoria e alla morte.
Vietnam, Tailandia, Cambogia e Indonesia. L’inIl virus ha evidenziato però sinora una scarsa effezione umana è causata dallo stesso virus degli
ficienza di trasmissione dagli animali all’uomo,
uccelli, che può essere
mentre la trasmissiotrasmesso all’uomo a
ne inter-umana appare
seguito di contatti ravancora meno efficiente
In conclusione, l’influenza aviaria è per il
vicinati con essi e risuled è stata ipotizzata
momento un’emergenza veterinaria e non
ta altamente patogeno
del tutto eccezionalun’emergenza medica. Per fare in modo che
per la sua tendenza almente.
non diventi tale, è indispensabile mettere in
atto le misure igieniche e sanitarie più opportune per porre fine rapidamente all’epidemia in corso negli allevamenti avicoli.
2. L’elevata variabilità
genetica del virus e la
sua tendenza a ricombinarsi con il genoma di altri virus
durante la replicazione nei serbatoi animali
hanno però alimentato la preoccupazione che
il virus H5N1 possa riassortirsi con il materiale genetico dei virus influenzali umani
(come l’H3N2 e l’H1N1), sviluppando una
maggiore abilità ad infettare le cellule epiteliali delle vie respiratorie umane e raggiungendo così una più elevata efficienza di trasmissione inter-umana.
Questo adattamento
rappresenterebbe l’evento iniziale del cosiddetto “salto di
specie” e potrebbe favorire l’insorgenza di una vera e propria pandemia umana. Le precedenti pandemie influenzali del 1917, 1958 e 1967 si sono infatti probabilmente originate proprio dal riassortimento
genetico di un virus animale con un virus umano, con formazione di un nuovo sottotipo virale
umano che si è rapidamente esteso all’intera popolazione sprovvista di difese immunitarie
preesistenti.
3. Questa ricombinazione genetica non si è ancora verificata e per impedire che si verifichi è
necessario arginare al più presto l’epidemia di
influenza aviaria negli allevamenti dei volati-
li, al fine di ridurre il più possibile la circolazione del virus H5N1 e minimizzare il rischio
di una sua ricombinazione genetica negli ospiti animali.
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Indirizzo per la corrispondenza:
Dott. Leonardo Calza
Università Alma Mater Studiorum
Policlinico S.Orsola-Malpighi
Dipartimento di Medicina Clinica
Specialistica e Sperimentale
Sezione di Malattie Infettive
Via Massarenti, 11
40138 Bologna
E-mail: [email protected]
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