hantavirus

HANTAVIRUS
Fabrizio Carletti
Laboratorio di Virologia
La storia degli Hantavirus
•
Nel 960 DC, cartelle cliniche cinesi documentano una
possibile epidemia di infezione da Hantavirus con
interessamento renale.
•
Circa 1000 anni più tardi (1913) anche alcune cartelle
cliniche russe della Siberia orientale documentano i sintomi
di una malattia misteriosa, che è fortemente sospettato di
essere stata una malattia da Hantavirus
•
Epidemie da Hantavirus degli anni 30
–
–
–
Russia (febbre aka Tula) nella valle del fiume Amur (1932)
Truppe Japponesi in Manchuria (1934)
Svezia (1934)
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La storia degli Hantavirus
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Nel 1940, i giapponesi avevano una descrizione completa clinico-patologica della
malattia; incubazione (2-3 settimane) e tasso di maortalità (circa 10%)
Nel 1944, i medici e scienziati giapponesi iniziano i test su soggetti umani,
utilizzando filtrati di tessuto da Apodemus agrarius. per scoprire il serbatoio
naturale di questa malattia.
L’infezione richiamò l’attenzione del mondo durante la guerra di Corea (1950-53).
Dal 1954 più di 3.000 soldati americani delle truppe delle Nazioni Unite si
ammalarono di febbre emorragica coreana, oggi comunemente indicato come febbre
emorragica con sindrome renale (HFRS).
Tuttavia, l'agente eziologico della malattia rimase sconosciuto fino ai primi anni '80,
quando il Dr. he-Wang Lee un virologo della Corea del Sud, e il Dr. Karl M. Johnson,
un virologo americano isolarono il virus Hantaan nel 1976 dai polmoni di topi di
Campagna catturati vicino il fiume coreano Hantan.
Nel aprile del 1993 gli Hantavirus arrivano negli Stati
Uniti “ Four Corners hantavirus outbreak “
Primi casi nella popolazione Navajo del New Mexico
Sindrome da distress respiratorio
Malattia dei Navajo
Il CDC, fu in grado di identificare questo nuovo
virus come un parente dei ceppi hantavirus che
sono stati trovati sul continente eurasiatico
Utah, Colorado, New
Mexico e Arizona
Sindrome polmonare da Hantavirus o HPS virus Sin Nombre
Yosemite National Park Hantavirus Infection Case Count Maps
Updated: November 1, 2012
As of November 1, 2012 the National Park Service
(NPS) has announced a total of 10 confirmed cases
of hantavirus infection in people who recently
visited Yosemite National Park.
The visitors to Yosemite are residents of:
California (8),
Pennsylvania (1),
West Virginia (1).
Three of the confirmed cases were fatal.
Family Bunyaviridae
5 generi, 250 specie
Genere
Mallatia nell’uomo
Bunyavirus
LaCrosse encephalitis, others
Phlebovirus
Rift Valley fever, sandfly fever
Nairovirus
Crimean-Congo hemorrhagic fever
Tospovirus
Plant virus, no known human disease
Hantavirus
Hemorrhagic fever with renal
syndrome (HFRS)
Ad oggi sono più di 28 gli
Hantavirus patogenici per
l’uomo.
Hantavirus pulmonary syndrome (HPS)
Morfologia
virione pleomorfo (80-120 nm), dotato di pericapside contenente due
glicoproteine con proprietà recettoriale ed emoagglutinante (G1 eG2).
Capside a simmetria elicoidale (prot. N + RNA)
Picture ofSin Nombre hantavirus
particles; SOURCE: CDC/D
Spherical or irregular lipid
enveloped particles 80 to 120 nm in
diameter
Genoma
•
L segment (6530-6550 nt) → RNA-dependant RNA polymerase (RdRp)
– Associated with the ribonucleocapsids.
– Endonuclease: Cleave host mRNA caps, which are used to prime
transcription from vRNA to mRNA.
– Replicase: Generate copies of the genome.
– Helicase: Unwind RNA during transcription.
Polymerase
Protein
M segment (3613-3707 nt) → Glycoproteins, G1
and G2.
– Associated with the lipid membrane.
– Interact with integrin receptors on host
cell surface.
– Induce neutralizing antibody response in
animals.
S segment (1696-2083 nt) → Nucleocapsid protein.
– Encapsulate vRNA
– Regulate replication and transcription.
– Nucleocapsid protein + vRNA =
Ribonucleocapsids.
Caratteristiche peculiari degli Hantavirus
Tra i Bunyaviridae, gli Hantavirus
rappresentano l’unico genere non
associato con un artropode vettore
sono gli unici ad essere trasmessi
mediante aerosol derivante da escreti
(urina,saliva e feci) di roditori o da morsi
dei roditori stessi . Tuttavia, nel
dicembre 1995, è stato riportato casi di
trasmissione interumana avvenuto nelle
Ande in Sud America
Ogni Hantavirus è associato
specificamente ad una singola
specie di roditore (cospeciazione)
Virus roditore specifico
Virus Strain
Rodent Host
Hantaan
Dobrava
Seoul
Thailand
Apodemus agrarius
Apodemus flavicollis
Rattus norvegicus
Bandicota indicus
Prospect Hill
Microtus pennsylvanicusArvicolinae
Puumala
Sin Nombre
New York
Bayou
Black Creek Canal
Murinae
Clethrionomys glareolus
Peromyscus maniculatus
Peromyscus leucopus
Oryzomys palustris
Sigmodon hispidus
Reservoir
Il serbatoio dell’infezione è rappresentato dai
roditori selvatici o domestici infetti, che eliminano il
virus per tutto l’arco della loro vita
Le specie più pericolose appartengono al genere
Apodemus, Rattus, Clethrionomys e Peromyscus
Riscontrate sieropositività in cani, gatti, conigli e
cavie venuti a contatto con roditori infetti, ma il loro
ruolo nell’epidemiologia della malattia non sembra essere
rilevante
Sigmodontinae
Old World Hantavirus
vs New World Hantavirus
• Found mostly in Europe
and Asia
• Carried by rodents
• Causes HFRS
• Targets the kidney
• Mortality rate is <1015%
• Vaccine exists for
these strains
• Discovered in the “four
corners “ in America
• Carried by rodents
• Causes HPS
• Targets the lungs
• Mortality rate is 5060%
• Vaccine does not exist
for these strains
Manifestazioni cliniche:
L’infezione da Hantavirus nell’uomo si può
manifiestare con due diverse malattie:
1) a. Febbre emorragica con sindrome renale
(HFRS): 15% mortalità
b. Nefropatia epidemica (NE):
una forma lieve di HFRS (Puumala)
2) Sindrome polmonare da Hantavirus
(HPS) 50% mortalità
Febbre Emorragica con Sindrome Renale (HFRS)
Incubazione: 1-6 settimane
Sintomatologia: Esordio improvviso fase febbrile con febbre, mialgia, dolori
addominali , nausea, vomito e mal di schiena. Compaiono poi arrossamento del viso
diffuso, petecchie sul palato e nella regione ascellare, emorragie congiuntivali.
Questa fase prodromica è seguita da sintomatologia renale. Seguono una fase
ipotensiva(! 33%), oligurica (! 50%), durante le quali possono verificarsi gravi danni
renali, complicanze neurologiche, polmonari , fenomeni emorragici importanti e nei
casi più gravi morte. Fase diuretica e convalescente nei casi in risoluzione.
La gravità della HFRS varia a seconda dell’agente causale:
Hantaan, Dobrava e Amur
responsabili di sindromi gravi
Seul
responsabile di sindromi moderate
Puumala, Saaremaa
responsabili di sindromi più miti
Tasso di mortalità: 6-15%
Terapia: ribavirina (33mg/Kg) e terapia di supporto per riequilibrare gli
elettroliti
Nephropathia Epidemica (NE)
• Infezione causata da Puumala virus
• rappresenta la forma più comune di HFRS in
Europa
• sintomatologia simile all'HFRS, ma più attenuata
(forma lieve)
• Solo il 6% dei casi richiedono il ricovero in
ospedale
Sindrome Polmonare (HPS)
Incubazione: 1- 4 settimane
Sintomatologia: Esordio improvviso simile ad HFRS con febbre, mialgia, dolori
Nausea e vomito; occasionalmente artralgia e dolori addominali. Compaiono
improvvisamente problemi respiratori e ipotensione seguiti da edema polmonare
ed ipossia. Possono insorgere problemi cardiaci , renali e talvolta fenomeni
emorragici.
La gravità della HPS varia a seconda dell’agente causale:
Sin Nombre, Andes
responsabili di sindromi gravi
Choclo
responsabile di sindromi più moderate
Tasso di mortalità: 50-75%
Terapia: il trattamento è sintomatico. Essenziale il ricovero in terapia intensiva
per mantenere l’ossigenazione e correggere lo shock. Utilizzata la ribavirina ma di
dubbia efficacia.
Vaccines
• No hantavirus vaccines are currently approved for common use
in the U.S.
• Formalin inactivated rodent brain derived vaccines for HFRS
(from SEOV and HTNV infections).
• Example: Hantavax, commercially produced in South Korea
• Seroconversion of 97% one month after second
vaccination
• Safe, only minor side effects
• Investigational HTNV vaccine is currently offered to
laboratory workers at USAMRIID.
Rilevazione diretta dell’antigene
a) Isolamento virale: poco utilizzato in diagnostica
• Roditori di laboratorio (BSL4)
• inoculo di sangue, tessuti e fluidi corporei su Vero E6 (BSL3).
No CPE. Passaggi ciechi e successiva identificazione mediante IF o
tecniche di biologia molecolare
b) Rilevazione antigene mediante ELISA di cattura (BSL2)
c) Rilevazione dell’acido nucleico: (BSL2)
nested RT-PCR e conferma mediante sequenziamento
real time RT-PCR
Rilevazione anticorpi
a) ELISA (IgM e IgG): (BSL2)
• ELISA µ-cattura IgM (antigene virale cresciuto in coltura)
• ELISA µ-cattura IgM (proteina N espressa da Baculovirus o E. coli)
b) Immunofluorescenza (BSL2)
c) Sieroneutralizzazione riduzione placche (BSL3)
consente la tipizzazione ma necessita sempre la lettura mediante IF
d) Immunoblot: (BSL2)
test rapido messo a punto su Sin Nombre Virus (Riconosce anche
Puumala virus e Seoul virus)
test rapido che utilizza antigeni ricombinanti
(Seoul/Puumala/Dobrava)
e) Western Blot: (BSL2)
Disponibili anticorpi verso Sin Nombre, Seoul,
New York, Puumala, Hantaan, Bayou/Black Creek
Canal, Prospect Hill, Muleshoe, Andes, Rio
Mamoré/Laguna Negra
Diagnosi Molecolare all’INMI
Nested RT-PCR per Hantavirus + sequenziamento
Klempa et al. Hantavirus in African Wood Mouse, Guinea. Emerg. Infect. Dis. 12 (5): 838-840, 2006.
#1 Low DNA Mass Ladder
#4 Hanta mosaic 1:10
#5 Hanta mosaic 1:100
#6 Hanta mosaic 1:1000
#7 Hanta mosaic 1:10.000
#8 NTC
Diagnosi Sierologica all’INMI
Immunofluorescenza
Rilevazione IgM e IgG mediante
vetrini preparati con cellule infettate
con:
• Sin Nombre Virus
• Hantaan
• Puumala
• Dobrava
• Seoul
• Saarema