DIVERSITA FENOTIPICA E GENOTIPICA di N. meningitidis. Paola Stefanelli. MIPI-ISS-Roma

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1 DIVERSITA FENOTIPICA E GENOTIPICA di N. meningitidis Paola Stefanelli MIPI-ISS-Roma paolaste@iss.it

2 Neisseria meningitidis Colonizza il faringe nel 10% della popolazione sana Occasionalmente causa malattia: incidenza 1-2/ a >500/ Naturalmente competente per la trasformazione variabilita genetica

3 Incidenza di Malattie Invasive da Meningococco in Italia * Anno 1995 Casi per

4 DIVERSITA FENOTIPICA di N. meningitidis

5 SCHEMA DI TIPIZZAZIONE FENOTIPICA Neisseria (genere) gonorrhoea meningitidis lactamica (specie) A B C W135 X Z 29E (sierogrouppo) 1 2a 2b es. B:14:P1.13 (sierotipo) (sierosottotipo)

6 Distribution of N. meningitidis Serogroups A,B,C,W 135,Y BC CB BC BC ABC A BCY BC BC AC CB BC BC BC BC BC AC AW A A A A A A ABW A A A ABC A A AC AB A BC BC Updated from Tikhomirov E et al. Meningococcal disease: public health burden and control. World Health Stat Q 1997; 50: 171 BC

7 % Variazioni nella proporzione di ceppi di sierogruppo B e C circolanti in Italia B C Altro * * agg.al 30/06/05

8 Ceppi di sierogruppo B e C isolati da pazienti appartenenti a classi di età ad alta rischio di infezione B C 30 N. ceppi * * 0-4 anni anni

9 Distribuzione geografica dei 6 fenotipi più frequenti isolati in Italia * B:14:P1.13 B:4:P1.4 B:15:P1.4 Bolzano ce nce i C:2a:P1.5 C:2b:P1.5,2 C:2b:P1.5

10 Frequenza dei fenotipi di gruppo B % B:14:P1.13 B:15:P1.16 B:15:P1.7,16 B:15:P1.7 B:4:NST B:4:P1.4 B:4:P1.13 ALTRI (>80) Frequenza dei fenotipi di gruppo B % B:14:P1.13 B:15:P1.7,16 B:nt:nst Altri(>50) B:15:P1.4 B:4:P1.13 B:4:P

11 Frequenza dei fenotipi di gruppo C % C:2a:nst C:2a:P1.5 C:2b:P1.5 C:2a:P1.2,5 C:nt:P1.5 Altri (>30) Frequenza dei fenotipi di gruppo C C:2b:nst C:2b:P1.5 Altri (>20) C:2a:P1.5 C:2b:P1.2, %

12 Cambiamenti nel fenotipo principale di sierogruppo C % ceppi di gruppo C C:2a:P1.5 C:2b:P1.5 C:2b:P1.5,2 C:2b:nst

13 Principali fenotipi per classi d età Classe 0-4 Classe C:2a:P1.5 : 13,2% C:2b:nst : 8,6% C:2b:P1.5,2 : 26,3% C:2b:P1.5: 6,2% C:2b:P1.5,2 : 42,0% Classe Classe 5-9 B:15:P1.4: 9,5% B:15:P1.13: 9,5% C:2b:nst : 14,3% C:2b:P1.5,2 : 28,6% Classe C:2b:P1.5,2 : 53,3% B:4:P1.4: 10,5% B:4:P1.4: 10,5% C:2b:P1.5,2 : 15,8% Classe B:4:P1.15: 10,3% B:15:P1.4: 10,3% C:2b:P1.5,2 : 17,9% Classe >64 C:2a:P1.5 : 17,6% C:2b:P1.5,2 : 29,4%

14 Aumento nel N di casi di malattie invasive da sierogruppo C in Lombardia N ceppi C:2b:P1.5 C:2a:P1.5 C:2b:P1.5,2 Totale 10 Incidenza 0.35/ Inc. Naz anni ~4/ Incid. Naz N ceppi C:2b:P1.5 C:2a:P1.5 C:2b:P1.5,2 Totale

15 Principali fenotipi attualmente ( ) circolanti in alcune regioni Italiane 76 Ceppi C:2b:nst : 10,5% C:2b:P1.5,2 : 40,8% C:2a:P1.5: 5,5% C:2b:P1.5: 5.5% 16 Ceppi B:4:P1.13 : 25% B:4:P1.3,6: 12,5% C:2b:P1.5,2 : 12,5% B:nt:P1.14 B:nt:P1.5,2 C:1:P1.5,2 3 Ceppi

16 DIVERSITA GENOTIPICA di N.meningitidis

17 N. meningitidis MLST PCR MLST loci (1 kb) 7 housekeeping genes Sequenza bp Database Sequenze Multilocus Sequence Type (ST) e.g ST41

18 Maiden et al., PNAS 1998

19 Sequence Types e Lineages identificati nei ceppi di meningococco isolati in Italia B:14:P1.13 B: 4:P1.13 B: 4:P1.4 C: 2a:P1.5 P1.5,2 C:2b: P1.5 C2b:P1.5,2 B:15:P1.7,16 ST44/Lineage 3 ST11/ET37 Complex ST8/A4 Cluster ST1860/ET37 Complex ST32/ET5 Complex

20 Gene pora Loop I II III IV V VI VII VIII VR1 VR2 VR3 M.E. PERIPLASMA

21 pora VR typing Sierosottotipo VR1 VR2 VR3 P a P P (2-1) 36b P1.5, b P1.7, (16-2) 35

22 SWITCHING CAPSULARE

23 Polisaccaride capsulare CtrA OM CtrB CtrC IM ATP CtrD SynD UP ADP DAG LipA LipB CMP-NANA SynB SynA SynC

24 N. meningitidis Serogroup B [(α2 8)-N-acetylneuraminic acid] tex ctrd ctrc ctrb ctra syna synb sync synd gale N. meningitidis Serogroup C [(α2 9)-N-acetylneuraminic acid] tex ctrd ctrc ctrb ctra syna synb sync syne OatC N. meningitidis Serogroup Y [6-D-Glc(α1 4)-N-acetylneuraminic acid(α2 6)] tex ctrd ctrc ctrb ctra syna synb sync synf OatWY N. meningitidis Serogroup W-135 [6-D-Gal(α1 4)-N-acetylneuraminic acid(α2 6)] tex ctrd ctrc ctrb ctra syna synb sync syng tex ctrd ctrc ctrb ctra saca sacb sacc sacd OatWY N. meningitidis Serogroup A [(α1 6)-N-acetyl-D-mannosamine-1-phosphate ] N. gonorrhoeae & N. lactamica tex gale

25 Tipi di variazioni capsulari in NM On off phase variation Regolazione espressione Variazione strutturale [ switching capsulare]

26 lipb lipa rfbc rfba rfbb gale HphI(A) HphI(C) tex ctrd ctrb ctrc ctra rfbb gale rfbc rfba Y561 dnaj Switching capsulare N. meningitidis B C NMB syna sync synb synd syna sync synb syne

27

28 PFGE patterns and dendrogram of similarity for each phenotype and corresponding ST

29 PENICILLINA E RIFAMPICINA : GENOTIPI di N. MENINGITIDIS

30 SENSIBILITA ALLA PENICILLINA Negli anni testati 471 ceppi. 36 ceppi (7,6%) sono risultati PenI: 18 di sierogruppo B (15 diversi fenotipi) 15 di sierogruppo C (10 diversi fenotipi) e 3 di altri sierogruppi Negli anni testati 396 ceppi. 160 ceppi (40,4%) sono risultati PenI: 27 di sierogruppo B (17 diversi fenotipi) 129 di sierogruppo C (11 diversi fenotipi) e 4 di altri sierogruppi

31 % Valori di MIC per la penicillina per sierogruppo gruppo B gruppo C ,012 0, ,064 0,094 0,125 0,19 0,25 0,38 MIC

32 Fenotipi dei ceppi di gruppo C con diminuita sensibilità alla penicillina C:2a:P1.2 C:2b:P1.5 C:2b:P1.5,2 C:2b:nst Totale 117 ceppi N ceppi

33 Distribuzione per classi di età dei ceppi PenI isolati nel periodo % ceppi

34

35 Sierogruppo capsulare, MIC e sostituzioni aa nel gene rpob di ceppi di N.meningitidis RifR CEPPO SIEROGRUPPO CAPSULARE MIC RIFAMPICIN A (mg/l) SOSTITUZIONI AMMINOACIDICH E POSIZIONE CORRISPONDENTE NEL GENE rpob di E.coli 745 C >256 Asp542 Val Asp516 Val 870 C >256 Asp542 Val Asp516 Val 888 C 64 Asp542 Val Asp516 Val 978 B 64 Asp542 Val Asp516 Val 694 C >256 His552 Tyr His526 Tyr 899 C >256 His552 Tyr His526 Tyr 901 C >256 His552 Tyr His526 Tyr 944 B >256 His552 Asn His526 Tyr (SENSIBILITA` < 1µg/ml; RESISTENZA > 4 µg/ml) rpob (subunità β) AA AA *542 Asp Val *552 His Tyr His Asn CLUSTER I II III 700

36 PCR real time per l identificazione contemporanea di ceppi di N. meningitidis PenI e RifR S R RR R S A S R B

37 Considerazioni Il sierogruppo C dal 2004 e responsabile del 54% dei casi di meningite meningococcica (introduzione vaccino anti MenC) Aumento di ceppi di sierogruppo C intermedi alla penicillina Il gruppo C e geneticamente piu omogeneo del gruppo B Studi sierologici e molecolari mirati all individuazione di antigeni vaccinali protettivi per MenB ancora orfano di un vaccino universale