Plus Sense RNA Viruses Family Genome Corona Toga/Flavi Picorna Calici <-------------------------------------------ss (+) RNA---------------------------------------------> Capsid symmetry Helical Envelope e.g. <----------------------Yes--------------------> Human corona Rubella virus virus Hepatitis C virus Retro Diploid (+) RNA <--------------------------------------Icosahedral-------------------------------------------------> <---------------------No----------------------> Polio Norwalk agent Hepatitis A virus Hepatitis E virus Yes HIV-1 PICORNAVIRIDAE Nome: 'Pico (Greco = piccolissimo) RNA Virus'. I Picornavirus sono tra i virus con più membri (> 200 sierotipi) Sono tra i virus più “antichi” (bassorilievo egizio ca. 1400 B.C.) FMDV è stato uno dei primissimi virus identificati - Loeffler andFrosch 1898. La poliomielite è stata la prima malattia ad eziologia virale riconosciuta Landsteiner and Popper, 1909 (anche se il virus è stato isolato solo nel 1930) www.fisiokinesiterapia.biz PICORNAVIRIDAE Dimensione: 20 – 30 nm Simmetria: icosaedro molto compatto con 60 capsomeri ciascuno formato da 4 proteine (VP1,2,3,4) tutti derivanti dal taglio di un unico precursore SENZA PERICAPSIDE FAMIGLIA DEI PICORNAVIRIDAE DEI 9 GENERI, 4 INTERESSANO L’ UOMO: • ENTEROVIRUS: infezioni SNC, cuore, scheletro, cute, mucose • RHINOVIRUS: raffreddore comune • HEPATOVIRUS: epatite A • APHTOVIRUS: afta epizootica ( rara nell’uomo ) • Genoma GENOMA: RNA ( + ) MONOCATENARIO 7,7 Kb (circa 10 proteine) Ad entrambi gli estremi vi è legata in forma covalente una proteina virale VPg di 23aa Il genoma è infettante RNA VIRIONE: 1 SOLA ORF 1 LUNGA POLIPROTEINA 4 PROTEINE STRUTTURALI: VP1, VP2, VP3, VP4, VPg •Tra le non strutturali RNA pol RNA dip REPLICAZIONE CITOPLASMATICA (anche in cellule enucleate) In 6-8 ore un ciclo replicativo è compiuto USCITA PER LISI Recettori Virus Rinovirus umano Rinovirus umano Poliovirus CoxackieA Echo Echo EMCV Sierotipi 91 10 3 3 2 6 1 Recettore ICAM1 LDLR (low density lipoprotein receptor) CD155 (IgG like) ICAM1 VLA-2 (integrine-like) DAF (decay accellerating factor) VCAM (Adhesion molecule) Teoria del canyon Canyon: solco in cui è situato il sito di legame con il recettore cellulare Interazione con il recettore e internalizzazione Traduzione Shutoff The kinetics of Picornavirus replication are rapid, the cycle being completed in from 5-10 (typically 8) hours. Genomic RNA is translated directly by polysomes, but ~30 min after infection, cellular protein synthesis declines sharply, almost to zero, this is called 'SHUTOFF' - the primary cause of c.p.e: Shutoff of host cell translation is due to cleavage of the cellular protein eIF-4G, a component of the 220kD 'cap-binding complex' (CBC or CBP). This cleavage is carried out by enterovirus & rhinovirus 2A proteinases and the aphthovirus L proteinase. Cleavage of eIF-4G prevents the complex binding the cap structure and the 43S complex. However: The long picornavirus 5' UTR contains an IRES: Internal Ribosome Entry Site The IRES forms an elaborate secondary structure which can bind ribosomes and deliver them directly to the polyprotein initiation AUG without scanning upstream sequences - in a cap independent mode. The polyprotein produced is initially cleaved by the P2A protease into P1 & P2P3 peptides. Further cleavage events are carried out by 3C - the main picornavirus protease. All of these cleavages are highly specific (drug target!): Replicazione del genoma RNA polimerasi RNA dipendente PICORNAVIRIDAE Generi Sierotipi Aphtovírus 7 Enterovirus 111 Epatovirus 2 (1 umani, 1 scimmia) Rhinovirus 105 ?? 3 Totale 230 virus ENTEROVIRUS DIFFUSIONE ORO/ FECALE; SONO ACIDO-RESISTENTI GRUPPO NUM. SIEROTIPI POLIOVIRUS 3 COXSACKIEVIRUS A B 23 6 ECHOVIRUS 31 “NEW” ENTEROVIRUS 5* * Denotati con i numeri 68 - 72 (72 HAV Epato) Nonostante la loro capacità di replicarsi nell’intestino (da cui gli deriva il nome), la patologia gastro-enterica è poco frequente in questi virus ENTEROVIRUS Trasmissione oro/fecale 7/14 giorni Replicazione nell’oro/faringe e nel canale alimentare Replicazione nelle tonsille e nelle Placche del Peyer ----Ac---- Viremia transitoria ORGANI BERSAGLIO SNC midollo meningi miocardio cute INIZIO: ORO FARINGE / TRATTO ALIMENTARE TONSILLE / PLACCHE PEYER ATTIVA LA RISPOSTA IMMUNE CHE E’ MOLTO ABBONDANTE REPLICAZIONE N EL TESSUTO LINFOIDE DIFFUSIONE LINFO EMATICA ORGAN I BERSAG LIO SNC MIDOLL O ENCEFALO POLIOVIRUS + NEUROTR OPO CUTE MIOCARDIO MENINGI ENTEROVIRUS: Sintomatologia delle infezioni Sintomi precoci comuni Febbre Malessere Cefalea Nausea Fotofobia Dolori addominali Segue (dopo 2 giorni circa) Rigidità del collo Vomito (a volte) ENTEROVIRUS: tropismo Nel canale alimentare: Cellule Epiteliali Cellule linfoidi SNC: Neuroni PATOGENESI Distruzione dei tessuti per grave citolisi virus-indotta •INFEZIONE DELLE MUCOSE DELLE VIE AEREE SUPERIORI, DELLA CONGIUNTIVA E DEL CANALE ALIMENTARE: INVASIONE DIRETTA •INFEZIONI GENERALIZZATE (SNC, CUORE) COMPORTANO LA FASE VIREMICA •LA DISTRUZIONE DEL TESSUTO: SOPRATTUTTO CITOLISI ENTEROVIRUS: Eliminazione del virus Orofaringe : da 1-2 giorni prima dei sintomi fino a 1-2 settimane dopo la loro scomparsa Feci: da molte settimane ad alcuni mesi dopo la scomparsa della sintomatologia ENTEROVIRUS: Diagnosi di infezione La diagnosi è solo di laboratorio • Isolamento del virus : tampone faringeo, saliva, feci, CSF inoculo in cellule VERO grave effetto citopatico in 1 giorno IIF con mAB • PCR (RT) in CSF: quando c’è sospetto di meningite • Sierologia: Microneutralizzazione solo nei confronti del sierotipo ipotizzato o identificato CRESCITA POLIOVIRUS : CRESCE BENE IN CELLULE UMANE E DI SCIMMIA COXSACKIE A : CRESCONO SOLO NEL CERVELLO DI TOPINI ( MORTE ) COXSACKIE B : CRESCONO IN CELLULE IN VITRO ECHOVIRUS : CRESCONO IN CELLULE IN VITRO . NON SONO PATOGENI PER IL TOPINO POLIOVIRUS • PRIMO VIRUS DELLA famiglia Picornaviridae ad essere isolato nel 1948 (Premio NOBEL a Enders, Weller e Robins) • Esistono 3 sierotipi: 1,2,3 • RECETTORE: PROTEINA DELLA SUPERFAMIGLIA DELLE IMMUNOGLOBULINE (CD155) • REPLICAZIONE VELOCE ( 6 ORE ca. ) • USCITA PER LISI CELLULARE Rilievo inciso su una tomba egiziana della XIX dinastia ( circa 1400B.C.). La deformità della flessione del piede è caratteristica della paralisi residua causata dalla poliomelite P O L IO M E L IT E P O L IO S : G R IG IO • • • M U C L O S : M ID O L L O T R A S M IS S IO N E P E R V IA R E S P IR A T O R IA M A P IU ’ E F F IC A C E P E R O R O / F E C A L E IN C U B A Z IO N E 7 – 1 4 G G ( R A N G E 2 – 3 5 ) M A L A T T IA B IF A S IC A IN F E Z IO N E M A L A TT IA S U B C LI N IC A G U A R IG IO N E F A S E M E N IN G IT IC A M A L AT TIA M IN O R E ? G U A R IG IO N E S T AD I O M E N IN G IT ICO SEQ UELE P A R A L IT IC H E M A L A TT IA P A R A L IT I C A M A G G I O R E M A L A T T I A M A G G IO R E M ORTE - D O P O L A D IF F U S IO N E L IN F O – E M A T IC A , D IF F O N D E S N C - V IR U S C R E S C E / S I R E P L IC A N E I N E U R O N I: D E G E N E R A Z IO N E E L IS I D EG E N E R A Z IO N E D E G L I A S S O N I C A U S A D E L L E P A R A L IS I - L E C E L L U LE P IU ’ C O L P IT E : C E L L .D E LL E C O R N A A N T E R IO R I D E L M ID O L L O S P IN A L E - O L T R E A L L A L IS I N E U R O N A L E C ’è : F O R T E R E A Z IO N E IN F IA M M A T O R IA P R O L IF E R A Z IO N E M IC R O G L IA , E D E M A Poliovirus Primary site of infection is lymphoid tissue associated with the oropharynx and gut. Virus production at this site leads to a transient viraemia, following which the virus may infect the CNS. This is of interest because of this apparent 'dual tropism' of the virus for two distinct cell types - reflects the distribution of the poliovirus receptor CD155 on cells lymphoid/ epithelial cells in the gut and on neurons in the CNS. Replication of the virus in the CNS occurs in the 'grey matter', particularly motor neurones in the anterior horns of the spinal cord and brain stem. Distinctive 'plaques' produced in the grey matter are due to lytic replication of the virus & probably inflammation caused by an over-enthusiastic immune response. POLIOMIELITE ACUTA Replicazione iniziale del virus nell’orofaringe e nel canale alimentare Viremia SNC Replicazione nei neuroni motori delle corna anteriori Lisi neuronale e forte reazione infiammatoria con proliferazione della microglìa ed edema Manifestazioni tipiche della polio paralitica(2-4 giorni) + febbre e dolori muscolari (fatale in 2-10% dei casi) EPIDEMIOLOGIA 1) EPOCA PRE - VACCINALE - EPOCA PRE – VACCINALE: SITUAZIONE EPIDEMICA - PAESI CLIMA TEMPERATO: EPIDEMIE ESTIVE - REGIONI TOPICALI: EPIDEMIA DURANTE TUTTO L’ANNO 2) EPOCA POST – VACCINALE LA POLIO PARALITICA E’ ANCORA PRESENTE INCIDENZA MOLTO RIDOTTA : USA: 0,03 / 106 AFRICA: 200 / 106 VACCINAZIONE a) VACCINO INATTIVATO ( SALK ): SN cellule VERO infettate coi 3 sierotipi + richiede 3 dosi + formalina b) VIVO ATTENUATO ( SABIN ): 3 dosi , orali IgG sieriche IgA secretorie durata protezione costo vie di somministrazione trasmissione involontaria mutazione a virulenza ripetuti passaggi in cellule VERO IPV inattivato OPV attenuato + _ media alto iniezione _ _ + + lunga basso orale + ? si ma rara COXACKIEVIRUS •Il nome deriva dal villaggio di Coxackie, nello stato di New York (USA) dove essi furono isolati per la prima volta •Due gruppi, basati sulla patologia nel topo: Gruppo A: causa miosite acuta (infiammazione muscolare): 24 sierotipi Gruppo B: causa placche degenerative nel cervello, muscolo, pancreas (modello di induzione del diabete nel topo) IPOTESI - Cox B RESPONSABILE DEL DIABETE MELLITO INSULINO-DIPENDENTE (IDDM) DISTRUZIONE AUTO-IMMUNE DELLE CELLULE BETA - OMOLOGIA TRA PROT. DI Cox B ( Cox P 2 C) E L'ENZIMA ac glutammico decarbossilasi (NELLE CELL. BETA): stimolazione autoreattiva di cellule T che provoca l’inizio IDDM Le madri di neonati che sviluppano molto precocemente IDDM hanno alti titoli di anticorpi anti COX B. •Nell’UOMO questi virus mostrano un andamento stagionale con infezioni a carattere epidemico, per lo piu’ subcliniche, associate con meningiti, paralisi (di solito meno severe della poliomielite acuta), miocarditi etc… ERPANGINA ( FARINGITE VESCICOLARE Cox A: grave faringite con vescicole grigie, febbre) * MENINGITE ASETTICA ( Cox Q, A2, A4, A7, Ago, A10 : spesso con esantema) * MIALGIA EPIDEMICA ( Cox B : febbre, cefalea, dolori muscolari) * MIOCARDITI E PERICARDITI (Cox B ) : prime settimane di vita: letali * ESANTEMI ( Cox A4, A6, A9, A16 ): maculari, maculo / papulari; malattia mano, piede, bocca, nel bambino, causata da CAV16 •RAFFREDDORE COMUNE ( Cox A21) IDENTIFICAZIONE DIAGNOSI ETIOLOGICA ISOLAMENTO DEL VIRUS PER Cox A anche topino neonato OROFARINGE E FECI PER Cox B colt. cell. Dopo l’isolamento: identificazione: 1) pools di sieri immuni 2) singoli sieri del pool + sierologia: solo nei confronti del seriotipo isolato ECHOVIRUS Enteric Cytopathic Human Orphan Viruses Sembravano non essere associati a malattia nell’uomo * MENINGITI ASETTICHE ( 4, 6, 9 possono residuare paresi) * ESANTEMI MACULARI o MACULO PAPULARI (4, 9, 16 con febbre e dolori muscolari) * FARINGITI ( 11, 20) ALTRI ENTEROVIRUS * 68, 69, 70 :ESANTEMI VESCICOLARI (68: polmoniti/bronchioliti) •70, 71: MENINGITI E MENINGO - ENCEFALITI •70 : (GIAPPONE 1971) CONGIUNTIVITE EMORRAGICA Impianto diretto nella congiuntiva diverso rispetto alle modalità di infezione di tutti gli altri enterovirus ( oro - fecale ) * 71 : MALATTIE SIMIL -INFLUENZALI * 71: PRIMA INFANZIA * 72: virus dell’Epatite A PARALISI FLACCIDA SIMIL POLIO Infezioni da Enterovirus nei bambini Eliminati dalle alte vie respiratorie per 1-3 settimane e dalle feci per 8 settimane dopo l' infezione primaria Trasmessi per via oro-fecale eccezione: Cox A21 trasmesso per via respiratoria Entero7 : contatti diretti con lacrime e secrezioni Via oro-fecale diretta (scarse condizioni igienico-sanitarie) o indiretta (acqua o cibi contaminati) •Malattie febbrili acute (60%) •Meningite virale (>90% sono da CoxB ed Echo) •Encefaliti (10-29%, soprattutto Cox.A) •Mieliti (Entero71) •Miopericarditi (Cox B) •Congiuntiviti emorragiche (Entero 70, Cox A24) •Infezioni neonatali (Cox B) •Mano/piede/bocca: Cox A •Diabete mellito? (Cox B) RHINOVIRUS virus del RAFFREDDORE IDENTIFICATI PIU’ DI 100 DIVERSI SIEROTIPI LABILI Ph ACIDO• Termostabili , Stabili al freddo per anni , resistenti all' etere e cloroformio •sensibili alla tintura di iodio e fenolo/alcool NON CRESCONO A TEMPERATURE > 33° C ( INFETTANO SOLO LE PRIME VIE AEREE ) Antigeni: 14 epitopi coinvolti nella neutralizzazione Sono specie specifici, crescono in vitro solo in cellule umane e di primati. CRESCONO IN VITRO IN COLTURE DIPLOIDI UMANE A 33° C CPE focale Ciclo replicativo: 7 ore circa 100 virus da 1 cellula infetta • DIAGNOSI CLINICA. NO VACCINO. Patogenesi: l'unico tratto dell' albero respiratorio sensibile Nasofaringe I sintomi sono dovuti al danno dell’epitelio ciliato dell’ URT con scarsa conseguenza di per sé, ma facilitando sovrainfezioni batteriche Incubazione: 1-4 giorni il virus si replica alla superficie epiteliale della mucosa nasale e poi (non sempre) della trachea. A seconda della dose infettante l'andamento differisce. no viremia biopsia della mucosa nasale: edema del tessuto connettivo subepiteliale con infiltrazione di cellule infiammatorie . Se i Rhinovirus possono dare infezioni alle basse vie respiratorie è ancora incerto. L' immunità neutr. dopo 7-14 gg e persiste per soli 2-4 anni. Scarsa cross-protezione tra i diversi sierotipi Temporal quantitative virus shedding in nasopharyngeal wash specimens. Results are means for serum antibody negative volunteors ínoculated by the intranasal route with rhinovirus type 15. Volunteers in theearly-high group began to shed virus on day i or 2; voLunteers in the late-low group began to shed virus on day Effetti citopatici da HRV Relativamente scarsi effetti citopatici, sebbene differiscano da ceppo a ceppo INIBITORI DEGLI ENTEROVIRUS E RHINOVIRUS Recentemente è stato un farmaco antivirale: PLECONARIL Blocca l’uncoating, l’attachment e la trasmissione del virus infettante, con un’ampio spettro anti EV e anti RV. Elevata biodisponibilità quando somministrato oralmente Inibisce il legame con ICAM-1 Inibisce attività della proteasi Inibisce la formazione dei capsidi integrandosi nelle tasche idrofobiche e interrompendo la maturazione del capside Aftovirus •Responsabili della malattia Piede/Bocca (AFTA EPIZOOTICA) •una delle maggiori pestilenze economiche endemica in Asia, Africa, Medio Oriente, Sud America e focolai sporadici ovunque. •Febbraio 2001 : UK •Infetta bovini, ovini, equini, suini, camelidi ... etc.... Virus molto infettivo, viene eliminato dalla saliva, feci, urina, latte, siero degli animali infetti (presente anche nella carne) Tenuta sotto controllo dalla vaccinazione che non è 100% efficiente (blocca bene i sintomi, ma non I' eliminazione del virus) Nell'UOMO: •Occasionalmente trasmessa all' uomo (ZOONOSI), ma passa la barriera di specie con gran difficoltà e poca efficienza. •Contatti diretti e prolungati con il bestiame infetto: nessun pericolo per la catena alimentare umana •Incubazione 2-6 giorni •Sintomi modesti (febbre, vescicole sui piedi e in bocca, anche lingua) •Dura meno di una settimana DA NON CONFONDERE CONLA MALATTIA MANO/PIEDE /BOCCA causata daCoxsackie A virus.