UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA Facoltà di MEDICINA e CHIRURGIA Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia AA

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1 UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA Facoltà di MEDICINA e CHIRURGIA Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia AA Picornavirus

2 Famiglia Picornaviridae Genere Specie Sierotipi Stabilità-pH Enterovirus Poliovirus 1, 2, 3 Coxsackievirus Gruppo A A 1-22, 24 Coxsackievirus Gruppo B ECHO-Virus B ,9,11-21,24-27,29-34 stabile 3-9 Enterovirus Parechovirus Parechovirus 1,2 stabile 3-9 Hepatovirus HAV stabile Rhinovirus Rhinovirus 1A, 1B, labile Cardiovirus Encefalomiocarditivirus 2 labile Aphthovirus HFMD 6 labile

3 virus nudi caratteristiche comuni dimensioni: da 25 a 30 nm simmetria: icosaedrica genoma: RNA a singolo filamento a polarità positiva la replicazione avviene nel citoplasma gli enterovirus sono stabili a ph compreso tra 3 e 9, al calore e ad alcuni detergenti i rhinovirus sono instabili a ph acido e prediligono una temperatura di circa 33 C molti picornavirus sono citolitici

4 STRUTTURA Il capside è costituito da 60 unità strutturali e presenta 12 vertici pentamerici formati da 5 protomeri di natura proteica PROTOMERO CAPSOMERO (pentamero) VP 1 I protomeri sono composti da 4 polipeptidi chiamati VP1, VP2, VP3 e VP4 che si originano dal taglio di un precursore (VP0) ad opera di una proteasi virale VP 3 VP 2 VP 4 VP4 è responsabile della integrità del virione

5 genoma dei picornavirus: (+)RNA Schema di replicazione RNA a singola catena con polarità (+)RNA =. può funzionare subito come un mrna. Il genoma virale ha due funzioni essenziali: 1) agisce come mrna 2) serve da stampo per una molecola complementare di (-)RNA sintetizzata ad opera della polimerasi virale L (-)RNA a sua volta serve come stampo per la sintesi di (+)RNA identica al genoma virale

6 Ciclo di replica dei picornavirus

7 Il complesso VP1-VP2-VP3 costituisce l antirecettore (VAP). Le proteine VP1 ai vertici formano una struttura a canyon alla quale si lega il recettore

8 Virus Sierotipi Recettore Descrizione Human rhinovirus 91 ICAM-1 (IntraCellular Adhesion Molecule 1) Immunoglobulinlike molecule; 5 domains Human rhinovirus 10 LDLR (Low Density Lipoprotein Receptor) Poliovirus 3 PVR / CD155 Coxsackie A 3 ICAM-1 Echo 2 VLA-2 Echo 6 EMCV 1 DAF (CD 55: Decay Accelerating Factor) VCAM-1 (Vascular Cell Adhesion Molecule) Immunoglobulinlike molecule; 3 domains Integrin-like molecule??????

9 L interazione con il recettore induce un cambiamento conformazionale che apre un canale attraverso cui VP4 viene estrusa, seguita dall RNA virale legato covalentemente alla proteina VPg. Si forma un endosoma

10 il genoma si lega direttamente ai ribosomi dopo minuti viene sintetizzata la poliproteina contenente tutte le sequenze proteiche virali La replica è citoplasmatica

11 Traduzione dei messaggeri virali: IRES (Internal Ribosome Entry Site) Le IRES sono sequenze UTR (UNTRANSLATED= non tradotte), che si trovano all estremità 5 del genoma virale. Le IRES permettono la traduzione dei messaggeri virali anche in assenza di un 5 CAP. Anziché effettuare la scansione lungo l mrna a partire dalla terminazione 5, il ribosoma si lega direttamente alle sequenze IRES e ciò permette di tradurre il messaggero a partire da un sito AUG interno, indipendentemente dal 5 -Cap

12 L RNA polimerasi RNA-dipendente virale produce uno stampo di RNA a polarità negativa dal quale possono essere sintetizzati nuovi mrna e le nuove molecole di (+)RNA genomico Le nuove molecole (+)RNA possono a loro volta servire come: 1) mrna per altre proteine 2) genoma per i virus neoformati

13 Il POLIOVIRUS inibisce la sintesi proteica cellulare (SHUT-OFF) tagliando la proteina che lega il 5 Cap Nelle cellule infettate da Poliovirus una proteasi virale taglia il Cap Binding Complex, inibendo specificamente la traduzione degli mrna cellulari (contenenti il 5 Cap). I ribosomi sono quindi disponibili per la lettura dei soli messaggeri virali, che avviene con un meccanismo indipendente dal 5 Cap

14 Quando il genoma virale viene replicato e tradotto, le proteine strutturali VPO,VP1 e VP3 vengono tagliate dal precursore poliproteico a opera di una proteasi codificata dal virus e assemblate in subunità. 5 subunità si associano in pentameri e 12 pentameri si associano a formare il procapside. Dopo l acquisizione del genoma,vpo viene tagliata in VP2 e VP4 per completare il capside. Assemblaggio e liberazione per lisi cellulare.

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16 Patogenesi degli enterovirus Le infezioni da enterovirus sono generalmente asintomatiche ma possono causare disturbi che vanno da sindromi simili al raffreddore a malattie paralizzanti Vie d ingresso: tratto respiratorio orofaringe tratto intestinale La maggior parte degli enterovirus ha azione citolitica

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18 POLIOVIRUS 3 sierotipi: Tipo 1 o Brunhilde Tipo 2 o Lansing Tipo 3 o Leon Contagio: via oro-fecale (basse condizioni socioeconomiche) oppure per via respiratoria Infezione di - mucosa respiratoria e intestinale, poi tonsille e cellule linfoidi delle placche del Peyer sottostanti la mucosa intestinale (fase linfoide) Segue viremia con diffusione del virus agli organi target (fase viremica) Il virus quindi raggiunge il cervello o attraversando la barriera emato-encefalica o infettando il muscolo scheletrico e viaggiando lungo i nervi afferenti al cervello (fase nervosa)

19 Il recettore CD155 è espresso sulle cellule delle corna anteriori del midollo spinale, su quelle dei gangli delle radici posteriori, sui motoneuroni, su cellule muscolari scheletriche

20 Poliomielite Fase nervosa: cellule delle corna anteriori del midollo spinale gangli dorsali, neuroni motori, muscoli scheletrici. L infezione è citolitica = danno diretto. Anticorpi neutralizzanti proteggenti prevengono l infezione nell orofaringe e nel tratto GI e prevengono la distribuzione viremica. Gli Ab compaiono dopo 7-10gg dopo l infezione. La risposta umorale è la risposta immune protettiva nei confronti degli Enterovirus (tranne nell HAV).

21 EPIDEMIOLOGIA INFEZIONI DA POLIOVIRUS il poliovirus sierotipo 1 è responsabile dell 85% dei casi di malattia paralizzante la trasmissione avviene soprattutto per via oro-fecale l eliminazione asintomatica può durare 1-2 mesi il periodo d incubazione varia tra 1 e 35 giorni la scarsa igiene e il sovraffollamento favoriscono la trasmissione del virus (contaminazione delle risorse idriche, scarichi fognari). Casi di paralisi si verificavano nelle classi più agiate. I ceppi selvatici sono stati eradicati con la vaccinazione.

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23 wild poliovirus WHO, 2011 Risk of transmission following importation of wild poliovirus: WHO European Region, 2011

24 Poliomielite: SINDROMI CLINICHE Il poliovirus può causare: 1) malattia asintomatica (>90%) 2) poliomielite abortiva (malattia minore, 5%) 3) poliomielite non paralizzante (1-2%) 4) poliomielite paralizzante (malattia maggiore, 0.1-2%) + Sindrome post-poliomielitica

25 Poliomielite: SINDROMI CLINICHE 1) La poliomielite asintomatica si verifica se l infezione virale è limitata all orofaringe e all intestino. Il 90% delle infezioni da poliovirus sono asintomatiche. 2) La poliomielite abortiva o malattia minore, con febbre aspecifica, si verifica nel 5% degli individui infettati. Febbre, cefalea, malessere, mal di gola e vomito si manifestano entro 3-4 giorni dal contagio. 3) Polio non paralizzante o meningite asettica, si verifica nell 1-2% dei pazienti con infezione da Poliovirus. Il virus raggiunge il SNC e le meningi, causando dolore alla schiena e spasmi muscolari, oltre ai sintomi della malattia minore

26 4) Poliomielite paralizzante, o poliomielite anteriore acuta, o malattia maggiore: colpisce lo 0,1-2% degli individui infetti ed è l esito più grave. Compare 3-4 giorni dopo che la malattia minore è cessata, causando cosi una malattia bifasica. In questa malattia il virus si diffonde dal sangue alle cellule delle corna anteriori del midollo spinale e alla corteccia motoria dell encefalo. La gravità della paralisi è determinata dall estensione dell infezione ai neuroni e dal tipo di neuroni colpiti.

27 La polio paralizzante è caratterizzata da una paralisi flaccida asimmetrica, senza perdita delle capacità sensoriali. Il poliovirus 1 è responsabile dell 85% dei casi di malattia paralizzante (i tipi 2 e 3 possono causare malattie associate alla vaccinazione, a causa di retromutazione del virus dalla forma attenuata ad una virulenta: 1 su 1 milione). Il grado di paralisi può interessare solo alcuni gruppi di muscoli (ad es. una gamba), o interessare sia le braccia che le gambe La paralisi può evolvere a completa guarigione, paralisi residua o morte. Il recupero può avvenire entro 6 mesi, ma per una completa remissione possono essere necessari fino a 2 anni.

28 poliomielite spinale: il grado di paralisi può interessare solo alcuni gruppi di muscoli (ad es. una gamba), o interessare sia le braccia che le gambe La forma più comune interessa un solo arto inferiore. La paralisi progredisce nel giro di 2-3 giorni e si arresta quando scompare la febbre. Il recupero può essere totale, parziale o nullo. Di solito residuano menomazioni della funzionalità muscolare

29 La poliomielite bulbare può provocare paralisi facciale e morte per paralisi respiratoria. Può essere più o meno grave e può interessare i muscoli della faringe, le corde vocali e la respirazione, causando disturbi neurovegetativi, fino al coma, all'arresto cardiaco e respiratorio. Presenta tassi di mortalità fino al 75%. camere di ferro (polmoni d acciaio) utilizzate negli anni 50 e 60 per assistere la respirazione.

30 La sindrome post-poliomielitica è un postumo della poliomielite, che si può verificare dopo anni, nel 20-80% dei malati originari. Consiste in un deterioramento dei muscoli colpiti originariamente. Il virus non è presente ma si ritiene che il danno sia dovuto alla perdita di neuroni nei nervi originariamente affetti.

31 DIAGNOSI DI LABORATORIO Il liquor da meningiti asettiche da polio o enterovirus è caratterizzato da presenza di linfociti, leggero aumento nel contenuto proteico e leggera diminuzione di glucosio ESAME COLTURALE Il poliovirus può essere isolato dalla faringe nei primi giorni della malattia e dalle feci, ma non dal CSF, su colture cellulari (MK, HeLa, effetto citopatico dopo 6 gg). RT-PCR ricerca dell RNA dai campioni biologici. TEST SIEROLOGICI: fissazione del Complemento (FC), neutralizzazione (NT), ricerca delle IgM (sieroconversione)

32 VACCINAZIONE L impiego dei vaccini ha permesso la eradicazione della poliomielite paralizzante dalla maggior parte del mondo. Esistono 2 tipi di vaccino: A) IL VACCINO INATTIVATO (IPV o SALK) B) IL VACCINO VIVO ATTENUATO (OPV o SABIN) Entrambi proteggono verso i tre tipi di poliovirus in Italia la vaccinazione è OBBLIGATORIA Somministrazioni: 3, 5, 11 mese, 5-6 anno di età Oggi: 4 stimolazioni IPV - ATTUALMENTE L INFEZIONE DA VIRUS SELVAGGIO E RARA - ALCUNE POPOLAZIONI NON SONO VACCINATE

33 VANTAGGI SVANTAGGI VACCINO VIVO Induzione di IgA secretorie Diffusione del virus attenuato nella popolazione (immunizzazione di massa) Non sono necessari richiami Rischio di poliomielite associata al vaccino per retromutazione Da evitare in pazienti immunodeficienti VACCINO INATTIVATO Buona stabilità Impiego sicuro in pazienti immunodeficienti Assenza di rischio di malattie associate alla vaccinazione Mancata induzione di immunità locale intestinale Necessità di richiami

34 Nessuna terapia antivirale è disponibile. PREVENZIONE: effetto dei vaccini antipolio

35 farmaco attivo verso i picornavirus: Pleconaril (3-methilisoxazolo) Si lega sul fondo del canyon alterandone la struttura impedendo la scapsidazione del virus (n.b.: in realtà il Pleconaril è impiegato raramente)

36 Enterovirus non-polio: Coxsackievirus A/B; Echovirus (Parechovirus); Enterovirus Coxsackie A: associati a malattie con lesioni vescicolari (erpangina) Coxsackie B ( body ): associati a miocardite e pleurodinia. Coxsackie A Erpangina Sintomi: febbre, mal di gola alla deglutizione, anoressia e vomito con tipiche lesioni ulcerative del palato molle e ugola. La malattia è autolimitante e richiede solo trattamenti sintomatici.

37 COXSACKIEVIRUS ed ECHOVIRUS SINDROMI CLINICHE Hand Foot and Mouth disease (HFMD): malattia di mani, piedi, bocca Esantema vescicolare causato dal Coxsackie A16 Coxsackie A21: causa paralisi flaccida simil-poliomielitica

38 COXSACKIEVIRUS ed ECHOVIRUS SINDROMI CLINICHE Coxsackie B Pleurodinia (malattia di Bornholm), detta anche stretta del diavolo. Inizia con un attacco febbrile, dolore laterale al basso torace, dolore addominale, vomito. Durata: circa 4gg. Miocarditi e pericarditi (forse autoimmuni) Si verificano sporadicamente in adolescenti e negli adulti, ma sono più pericolose nei neonati con stati febbrili e collassi cardiaci improvvisi (cianosi, tachicardia, cardiomegalia ed epatomegalia).

39 COXSACKIEVIRUS ed ECHOVIRUS SINDROMI CLINICHE Meningite virale (asettica) E una malattia febbrile acuta, accompagnata da cefalea, e irritazione delle meningi (rigidità nucale). Rash cutanei e petecchie. Febbre, rash e comuni sintomi da raffreddamento le eruzioni sono maculo-papulari, petecchiali o vescicolari (Coxsackie B, Echovirus) Alcuni ceppi di Coxsackie B si trasmettono per via transplacentare.

40 Altre malattie da Enterovirus Congiuntivite emorragica acuta (Enterovirus 70, Coxsackie A24) La malattia ha un periodo d incubazione di 24 ore e si risolve in 1-2 settimane. Alcuni ceppi possono essere trasmessi per via transplacentare al feto. Si sospetta che l infezione del pancreas da Coxsackie B possa essere una causa di diabete insulinodipendente, in quanto può causare la distruzione delle isole del Langerhans

41 RHINOVIRUS Causa del raffreddore comune Identificati ~100 sierotipi Instabili a ph acido Crescono bene alla temperatura di 33 C La maggior parte dei sierotipi usa come recettore ICAM-1 MODALITA DI TRASMISSIONE: SINDROMI CLINICHE: RINORREA e OSTRUZIONE NASALE MAL DI GOLA RARAMENTE FEBBRE

42 Rhinovirus Patogenesi: sono incapaci di replicarsi nel tratto GI. sono labili a ph acido. durante il picco di malattia, nelle secrezioni nasali sono presenti virioni per ml. Il virus si replica nella mucosa nasale, le cellule infettate rilasciano bradichinina, istamina ed interleuchine che sono responsabili del naso che cola. L immunità è tipo specifica e dura qualche anno.

43 VIRUS ED EPITELIO RESPIRATORIO INFEZIONE VIRALE (RHINOVIRUS!) DANNO CELLULE EPITELIALI PRODUZIONE CITOCHINE EPITELIALI (GM-CSF, IL-6, IL-8, IL-11) AZIONI CHEMIOTATTICHE ED ATTIVATRICI SU VARIE CELLULE FLOGISTICHE

44 Rhinovirus Epidemiologia: I Rhinovirus causano la metà delle infezioni del tratto respiratorio superiore. Sono trasmessi come aerosol e tramite oggetti contaminati, le mani sono il vettore principale e il contatto diretto personapersona sono il migliore modo di diffusione. Massima diffusione: Autunno, Primavera.

45 Clinica: I sintomi del raffreddore comune causato da rhinovirus sono indistinguibili da quelli causati da altri patogeni respiratori virali (starnuti, lacrimazione, rinorrea, congestione nasale, gola infiammata, mal di testa) Periodo d incubazione 2-3gg, Picchi di malattia in 3-4gg. Tosse e sintomi persistono per 7-10gg.

46 Diagnosi Lavaggi nasali Crescita in fibroblasti diploidi umani (W1-32) coltivati a 33 C. Valutazione dell effetto citopatico (CPE) Uso di sieri neutralizzanti specifici per la sierotipizzazione.

47 Rhinovirus PREVENZIONE TRATTAMENTO E CONTROLLO Decongestionanti nasali Pleconaril (blocca il denudamento del virus) Enviroxime blocca la replica virale. IFN intranasale Lavaggio delle mani. Disinfettare gli oggetti. Non esistono vaccini (100 sierotipi).