La storia degli Hantavirus 1/2

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1 HANTAVIRUS Fabrizio Carletti Laboratorio di Virologia La storia degli Hantavirus 1/2 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)

2 La storia degli Hantavirus 2/2 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 ( ). Dal 1954 più di 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

3 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 Bunyavirus Phlebovirus Nairovirus Tospovirus Hantavirus Ad oggi sono più di 28 gli Hantavirus patogenici per l uomo. Mallatia nell uomo LaCrosse encephalitis, others Rift Valley fever, sandfly fever Crimean-Congo hemorrhagic fever Plant virus, no known human disease Hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) Hantavirus pulmonary syndrome (HPS)

4 Morfologia virione pleomorfo ( 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

5 Genoma L segment ( 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 ( 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 ( 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)

6 Virus roditore specifico Virus Strain Hantaan Dobrava Seoul Thailand Rodent Host Apodemus agrarius Apodemus flavicollis Rattus norvegicus Bandicota indicus Murinae Prospect Hill Puumala Sin Nombre New York Bayou Black Creek Canal Microtus pennsylvanicus Clethrionomys glareolus Peromyscus maniculatus Peromyscus leucopus Oryzomys palustris Sigmodon hispidus Arvicolinae Sigmodontinae 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

7 Old World Hantavirus vs New World Hantavirus Found mostly in Europe and Asia Carried by rodents Causes HFRS Targets the kidney Mortality rate is <10-15% Vaccine exists for these strains Discovered in the four corners in America Carried by rodents Causes HPS Targets the lungs Mortality rate is 50-60% Vaccine does not exist for these strains

8 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

9 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

10 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.

11 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

12 Diagnosi Molecolare all INMI Nested RT-PCR per Hantavirus + sequenziamento Klempa et al. Hantavirus in African Wood Mouse, Guinea. Emerg. Infect. Dis. 12 (5): , #1 Low DNA Mass Ladder #4 Hanta mosaic 1:10 #5 Hanta mosaic 1:100 #6 Hanta mosaic 1:1000 #7 Hanta mosaic 1: #8 NTC

13 Immunofluorescenza Diagnosi Sierologica all INMI Rilevazione IgM e IgG mediante vetrini preparati con cellule infettate con: Sin Nombre Virus Hantaan Puumala Dobrava Seoul Saarema