Fabio Ostanello - Università di Bologna 06/06/2006 Influenza Suina - definizione • Malattia infettiva, contagiosa, ad andamento acuto • Caratterizzata da sintomi respiratori • Eziologia virale Influenza suina – Orthomyxoviridae – Influenza virus tipo A Orthomyxoviridae Nomenclatura e Classificazione Orthomyxoviridae I nfluenzavirus A I nfluenzavirus B I nfluenzavirus C Thogotovirus Equini, suini, visoni, foche, balene, pollame, uomo Uomo Uomo, suino Bestiame, uomo – almeno 14 (16) sotto-tipi (sierotipi) di H e 9 sotto-tipi di N in influenza A virus 3. Tutti i sierotipi sono presenti negli uccelli ma solo alcuni di essi sono stati isolati da mammiferi Caratteristiche del Virus Nomenclatura Gruppo (tipo antigenico) 1. 3 tipi: Influenza A, Influenza B, e Influenza C. Distinzione basata sulle differenze antigeniche delle nucleoproteine (NP) e della proteina della matrice (M) 2. Ulteriori caratterizzazioni all’interno dei tipi in funzione delle differenze antigeniche delle glicoproteine H e N A/equine/Saskatoon/1/90(H3N8) Sottotipo (Sierotipo) di H e N anno Specie di origine N° di riferimento del ceppo isolato Località di isolamento • Medie dimensioni (80-120 nm di diametro), con envelope • Il genoma è formato da 8 segmenti di ss RNA che codificano per 10 proteine (5 strutturali, 3 associate alla polimerasi e 2 nonstrutturali); – è possibile il riassortimento genetico •A/equine/Prague/1/56(H7N7) •A/swine/Lincoln/1/86(H1N1) • Sull’envelope sono presenti 2 glicoproteine: – H (o HA) emoagglutinine – N o NA neuraminidasi • il riassortimento genetico avviene frequentemente 1 Fabio Ostanello - Università di Bologna 06/06/2006 Morfologia dei virioni envelope nucleocapside (frammenti di RNA avvolti da proteine) emoagglutinine e neuraminidasi “spikes” nell’envelope 100 nm Patogenicità • dipende principalmente dalla struttura dell’emoagglutinina (H) che comprende: – il sito che riconosce il recettore cellulare – il sito di clivaggio proteolitico necessario ad attivarlo – il sito che opera la fusione con la cellula – almeno 4 siti antigenici variabili per eludere le difese immunitarie Distribuzione HA in natura SIEROTIPO HA H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 – H14 UCCELLI SI’ SI’ SI’ SI’ SI’ SI’ SI’ SI’ CAVALLI SI’ SUINI UOMO SI’ SI’ SI’ SI’ SI’ SI’* SI’ SI’ (H9)* SI’* SI’ (H9)* Normalmente il clivaggio avviene ad opera di enzimi di tipo tripsinico nelle mucose respiratorie e digerenti la presenza di aminoacidi basici multipli nel sito di clivaggio rende possibile l’attivazione dell’emoagglutinina in tutti i tessuti dell’ospite bassa patogenicità alta patogenicità • La combinazione di aminoacidi basici multipli è segnalata solo in alcuni ceppi di H5 e H7 • Nei sottotipi H5 e H7 il gene che codifica la proteina H va incontro ad errori di trascrizione in corrispondenza del sito di clivaggio e si creano le combinazioni di aminoacidi basici Distribuzione N in natura SIEROTIPO N UCCELLI CAVALLI N1 SI’ N2 SI’ N3 SI’ N4 SI’ N5 SI’ N6 SI’ N7 SI’ SI’ N8 SI’ SI’ N9 SI’ SUINI SI’ SI’ UOMO SI’ SI’ SI’* * CASI SPORADICI * CASI SPORADICI 2 Fabio Ostanello - Università di Bologna 06/06/2006 Fattori che determinano le epidemie Infezione da virus influenzali uomo Influenzavirus A cavallo suino uccelli mammiferi marini Influenzavirus B Influenzavirus C • • • • Drift antigenico Shift antigenico e riassortimento Immunità di breve durata Passaggio del virus attraverso specie diverse uomo suino uomo Drift antigenico Evoluzione degli orthomyxovirus: cambiamenti graduali (Drift antigenico) – Tutti i tipi e sottotipi – Sostituzione o inserimento di singoli aminoacidi nelle proteine costitutive del virione per effetto di mutazioni in regioni instabili del genoma (mutazioni puntiformi) – L’accumulo di questi cambiamenti minimi consente al virus di sfuggire alla pressione immunitaria Evoluzione degli orthomyxovirus A: cambiamenti drastici (Shift antigenico) Shift antigenico – SOLO tipo A – Scambio di segmenti di RNA tra 2 virus che replicano nello stesso ospite: – H1N1 + H6N6 Î H1N6 e H6N1 – Comparsa di un nuovo sottotipo che diffonde più facilemente non trovando protezione immunitaria 3 Fabio Ostanello - Università di Bologna SHIFT antigenico 06/06/2006 INFLUENZA TIPO A cellula H5N1 nucleo H7N3 H1-15; N1-9 H1N1 H3N2 H7N7 H3N8 H1-15; N1-9 H5N3 H5N1 H7N1 H7N3 H1N2 H9N2 Mixing vessel H7N7, H4N5, H4N6, H3N3 H13N2, H13N9, H1N3 H1N1, H3N2, H5N1; H9N2, H7N7; H7(N3?); H7N2 COMPORTAMENTO DEGLI ORTHOMYXOVIRUS A NEGLI OSPITI NATURALI: Equilibrio con l’ospite: replicano con minimo danno e l’ospite ha scarse reazioni immunitarie: le popolazioni virali si mantengono stabili Salto di specie?! NEGLI OSPITI ABERRANTI: La pressione immunitaria porta a cambiamenti continui nelle popolazioni virali (Drift e shift) HPAI è un fenomeno proprio del pollame domestico TRASMISSIONE INTERSPECIFICA DEGLI ORTHOMYXOVIRUS DI TIPO A BARRIERE DI SPECIE I virus A degli uccelli non replicano normalmente nell’uomo e viceversa i virus dell’uomo non replicano negli uccelli RESTRIZIONE NELLA GAMMA DEGLI OSPITI La glicoproteina H (emoagglutinina) riconosce gli oligosaccaridi della membrana cellulare I recettori oligosaccaridici degli uccelli sono diversi da quelli dell’uomo Il virus dell’influenza aviaria infetta gli uccelli perché la sua emoagglutinina si lega a recettori specifici, NeuAcα2,3Gal, presenti sulle cellule delle vie aeree e dell’apparato intestinale. Nell’uomo i recettori specifici per i virus dell’influenza umana sono diversi, NeuAcα2,6Gal. Il virus aviario può infettare l’uomo perché trova lo stesso recettore su pochissime cellule dell’epitelio tracheo-bronchiale umano 4 Fabio Ostanello - Università di Bologna ¾ Al momento attuale la trasmissione interumana non sembra essere possibile in quanto la carica eliminata dall’uomo infetto potrebbe essere insufficiente ad iniziare un processo di infezione in un altro ospite umano a causa della bassa quantità di recettori specifici per il virus (NeuAca2,3Ga) ¾ In teoria la trasmissione interumana potrebbe avvenire solo se il virus, mutando, acquista la capacità di legarsi ai recettori specifici dei virus influenzali umani (NeuAca2,6Gal), mantenendo inalterata la sua elevata patogenicità. La grande pandemia del 1918 06/06/2006 TRASMISSIONE DEGLI ORTHOMYXOVIRUS DI TIPO A ALL’UOMO PASSAGGIO DIRETTO: dagli uccelli all’uomo RUOLO MEDIATORE DEL SUINO: Il suino possiede entrambi i recettori umani e aviari DUE MODALITA’ POSSIBILI: Î un virus degli uccelli infetta l’uomo o il suino adattandosi ai recettori dei mammiferi (drift) Î un virus degli uccelli e un virus umano possono infettare contemporaneamente l’uomo o il suino e si verifica il riassortimento (shift) Circolazione dei virus dell’Influenza A negli uomini nell’ultimo secolo H1N1 H2N2 H1N1 Influenza Spagnola H3N2 Influenza Influenza Asiatica Hong Kong 1918 1957 1968 1977 Serbatoi di Influenza A ? Ag drift Ag shift 16 HA subtipi 9 NA subtipi Influenza Pandemics of the 20th Century - David K. Shay (Influenza Branch- National Center for Infectious Diseases-Centers for Disease Control and Prevention INFLUENZA AVIARIA E INFLUENZA UMANA Nel secolo scorso l’uomo è stato colpito da 3 pandemie: 1918 A (H1N1) virus aviare 1957 A (H2N2) riassortimento v aviare + v umano 1968 A (H3N2) riassortimento v aviare + v umano trasmissione diretta all’uomo di virus aviari (1977 A (H1N1) incidente di laboratorio?) 5 Fabio Ostanello - Università di Bologna TRASMISSIONE DIRETTA ALL’UOMO DI VIRUS AVIARI: CASI SPORADICI SENZA ADATTAMENTO H7N7: 1977 incidente di laboratorio(1979 - 1980 da foche 1996 da anatre 2003* da pollo (HPAI) cheratocongiuntivite congiuntivite) congiuntivite congiuntivite e sintomi respiratori *in Olanda 169 casi di congiuntivite, da 66 (35%) isolato il virus, uguale a quello del pollo. Dall’unico caso di mortalità isolato un virus con 14 variazioni di rilievo rispetto al ceppo del pollo. Trasmissione diretta all’uomo di virus aviari: casi sporadici senza adattamento • H9N2 (moderata) – Hong Kong • 2 casi – Hong Kong • 1 caso 1999 sintomi respiratori banali 2003 sintomi respiratori banali – Questi isolamenti sono la conseguenza dell’elevato stato di allerta in seguito ai casi del 1997. Lo stesso virus è stato isolato da quaglie e sembra aver infettato in precedenza altri bambini Swine Influenza • La riduzione di fattori stressanti e/o di coinfezioni riduce notevolmente la mortalità (< 1%) 06/06/2006 Trasmissione diretta all uomo di virus aviari: casi sporadici senza adattamento • H5N1 (grave) – Hong Kong 1997 • 18 casi 6 morti • virus con elevata capacità replicativa negli infetti ma incapacità a diffondere da uomo a uomo – Vietnam e Thailandia 2004 • 45 casi; 32 morti Swine Influenza • Un sottotipo principale (H1N1) con 2 varianti fino al 1998 • Dopo il 1998, comparsa di ceppi H3N2 derivanti da riassortimenti di virus umani e dei volatili • Clinicalmente caratterizzata da sintomi respiratori, evoluzione acuta (7 gg) SIV in North America 1918 Influenza recognized clinically in pigs 1930 First swine influenza isolated. classical H1N1 1930-1990’s Classical H1N1 in North America • Peridite di peso e diminuzione dell’accrescimento negli animali che guariscono 1997-98 Appearance of H3N2 • I focolai sono più frequenti nel tardo autunno- inizio inverno 2000 H4N6 avian isolated from pigs 2000 H1N2 reassortmant of H1N1 and H3N2 6 Fabio Ostanello - Università di Bologna 06/06/2006 Genotype of the H1N2 influenza A viruses isolated from pigs in the United States since 1999 Genotypes of H3N2 influenza A viruses isolated from pigs in North America since 1997 Christopher Olsen, “The emergence of novel swine influenza viruses in North America,” Elsevier Science B.V., Article in Press, 2002. Christopher Olsen, “The emergence of novel swine influenza viruses in North America,” Elsevier Science B.V., Article in Press, 2002. Influenza Suina - sintomi • Forme “pure” epidemiche – Febbre – letargia – tosse – Scolo nasale e oculare – anoressia • PRDC porcine respiratory disease complex – PRRSV, Mycoplasma Diagnosi di SIV • Diagnosi diretta – – – – – – – Isolamento virale su uova Isolamento virale su colture cellulari IF Immunohistochimica (IHC) PCR Membrane enzyme immunoassay-hu flu (EIA) Microwell enzyme immunoassay-hu flu • Diagnosi indiretta • Inibizione dell’emoagglutinazione • ELISA 7