Altre famiglie virali VIRUS A DNA POXVIRIDAE Acido nucleico DNA Simmetria del capside Complessa Envelope + Struttura del genoma ds (con estremità covalentemente legate) Classificazione di Baltimore I Polimerasi virale + Diametro del virione (nm) 170-200x300-450 Dimensione del genoma (kb) 130-280 Vaccinia virus scaricato da www.sunhope.it 1
POXVIRIDAE Sottofamiglia Chordopoxvirinae -Orthopoxvirus -Parapoxvirus -Avipoxvirus -Capripoxvirus -Leporipoxvirus -Suipoxvirus -Molluscipoxvirus -Yatapoxvirus Sottofamiglia Entomopoxvirinae -Entomopoxvirus A, B, C scaricato da www.sunhope.it 2
POXVIRIDAE Patologie associate Smallpox virus Vaiolo umano Molluscipoxvirus Mollusco contagioso POXVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 3
POXVIRIDAE Parvoviridae Acido nucleico DNA Simmetria del capside Icosaedrica Envelope - Struttura del genoma ss Lineare (+ 0 -) Classificazione di Baltimore II Polimerasi virale - Diametro del virione (nm) 18-26 Dimensione del genoma (kb) 5 scaricato da www.sunhope.it 4
Parvoviridae Comparison of three autonomous parvoviruses: reconstructed images of Aleutian mink disease parvovirus (ADV, 22 Å), canine parvovirus (CPV, 22 Å), and parvovirus B19 (B19, 26 Å). scaricato da www.sunhope.it 5
Parvoviridae A: Fetal loss in pigs. Animals were inoculated in utero with two strains of porcine parvovirus, including the virulent Kresse strain; shown here are dead and mummified 23-day fetuses. B: Human hydropic fetus and placenta after intrauterine parvovirus B19 infection. Parvoviridae Slapped-cheek rash in a child with typical erythema infectiosum or fifth disease. scaricato da www.sunhope.it 6
Parvoviridae Parvoviridae scaricato da www.sunhope.it 7
Circoviridae Acido nucleico DNA Simmetria del capside Icosaedrica Envelope - Struttura del genoma ss Circolare Classificazione di Baltimore II Polimerasi virale - Diametro del virione (nm) 12-26 Dimensione del genoma (kb) 1,8-1,3 Altre famiglie virali VIRUS A RNA scaricato da www.sunhope.it 8
CORONAVIRIDAE Acido nucleico RNA Simmetria del capside Elicoidale Envelope + Struttura del genoma ss (+) Classificazione di Baltimore IV Polimerasi virale - Diametro del virione (nm) 80-160 Dimensione del genoma (kb) 16-21 Human Coronavirus CORONAVIRIDAE I Coronavirus sono suddivisi in 3 gruppi sierologici I) HCoV-229E, TGEV, PRCoV, CCoV, FECoV, FIPV II) HCoV-OC43, MHV, SDAV, HEV, BCoV, TCoV III) IBV, TCoV scaricato da www.sunhope.it 9
CORONAVIRIDAE Coronavirus replication cycle Virions bind to the plasma membrane by interaction of the spikes with specific receptor glycoproteins or glycans. Penetration occurs by S protein mediated fusion of the viral envelope with the plasma membrane. The gene 1 of viral genomic RNA is translated into a polyprotein, which is cotranslationally or posttranslationally processed to yield an RNA-dependent RNA polymerase (Pol) and other proteins involved in viral RNA synthesis. The Pol products use the genomic RNA as a template to synthesize negative-stranded RNAs, which are, in turn, used to synthesize genomic RNA and subgenomic mrnas. These proteins include structural proteins N, M, E, S, and HE and several nonstructural proteins. The N protein and newly synthesized genomic RNA assemble in the cytoplasm to form helical nucleocapsids. The membrane glycoprotein M is inserted in endoplasmic reticulum (ER) and anchored in the Golgi apparatus. Nucleocapsid (N plus genomic RNA) probably first binds to M protein at the budding compartment that lies between the RER and the Golgi. During transport, some S and HE proteins associate with M protein and are incorporated into the maturing virus particles. The entire cycle of coronavirus replication takes place in the cytoplasm. scaricato da www.sunhope.it 10
CORONAVIRIDAE CORONAVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 11
Newsweek 4-30-0303 scaricato da www.sunhope.it 12
Airport Measures: 1. Pre-departure Screening 2. Suspected SARS Aboard Airplane 3. Disembarkation Notices scaricato da www.sunhope.it 13
Disinfecting Guangzhou City Streets, NYTimes April 2003 Phylogenetic Relationship to Other Coronaviruses 3CL pro 0.1 POL 0.1 SARS-CoV G3 IBV HCoV-229E G3 IBV TGEV MHV BCoV G1 PEDV SARS-CoV G2 TGEV G1 ORF 1a HCoV-229E PEDV G2 BCoV MHV 3CL pro POL ORF 1b SARS-CoV is distinct from all known coronaviruses, in all regions of the genome (E and M produce similar trees) S 0.1 S N 0.1 SARS-CoV E M G3 IBV SARS-CoV N PEDV HCoV-229E G1 G1 CCoV FCoV TGEV HCoV-229 229E PRCoV PEDV G2 MHV BCoV RtCoV HCoV-OC43 HEV TGEV PRCoV CCoV FCoV G2 MHV RtCoV HEV BCoV G3 IBV scaricato da www.sunhope.it 14
Il genoma del virus della SARS paragonato ad altri coronavirus scaricato da www.sunhope.it 15
States Reporting SARS cases, United States through April 29, 2003 22 1 2 57 1 5 11 1 1 7 1 9 2 1 3 3 12 13 1 4 2 1 3 2 33 2 NH 1 VT 2 MA 16 10 RI 1 CT 7 8 MD 3 NJ 5 8 16 HI 6 Characteristics of Suspect, Probable and Lab- Confirmed SARS Cases U.S. 2003 (n=286) Suspect (n=232) Probable (n=48) Lab-confirmed (n=6) Age (yrs) 0-4 16% 13% 0% 5-17 6% 6% 0% 18-64 67% 58% 100% 65+ 10% 21% 0% Sex Male 51% 48% 50% Race White 54% 58% 33% Black 2% 0% 0% Asian 37% 34% 67% scaricato da www.sunhope.it 16
FILOVIRIDAE Acido nucleico RNA Simmetria del capside Elicoidale Envelope + Struttura del genoma ss (-) Classificazione di Baltimore V Polimerasi virale + Diametro del virione (nm) 80x790-14000 Dimensione del genoma (kb) 12,7 Ebola virus FILOVIRIDAE La famiglia è divisa in 2 generi Ebola-like viruses: -Zaire -Sudan -Reston -Ivory Coast Marburg-like viruses: -Marburg virus scaricato da www.sunhope.it 17
FILOVIRIDAE Le infezioni causate dai filovirus in generale sono da annoverare tra le febbri emorragiche più gravi. Esse includono manifestazioni sistemiche, gastrointestinali, respiratorie, vascolari e neurologiche Ebola virus. Unfixed diagnostic specimen, from the first Vero cell passage of the first human blood specimen examined in the 1976 epidemic. scaricato da www.sunhope.it 18
Genoma Il genoma è ad RNA, a singolo filamento, non segmentato, a polarità negativa di circa 19kb. Le dimensioni variano con la lunghezza dei virioni 790nm Marburg 970nm Ebola la forma più infettiva L RNA messaggero, complementare all RNA virionico, è monocistronico e codifica 7 proteine con modalità di espressione simili ai rabdo- e ai paramyxovirus con alcune differenze, ad esempio nella sovrapposizione di alcuni geni. scaricato da www.sunhope.it 19
VIRUS DI EBOLA: genoma Il virus Ebola contiene un singolo filamento negativo di RNA non poliadenilato, comprendente una sequenza lineare di geni con sovrapposizione di alcune regioni. 3 Lead er NP VP3 5 VP4 0 GP Gene NP: codifica per una proteina di 83.3 3 Kd VP3 0 VP245 L 5 Gene L: codifica una RNA-polimerasi RNA dipendente che trascrive l RNAm utilizzando come stampo l RNA del virione. Gene GP: codifica per una proteina GP la cui sequenza C-terminale è comparabile con la sequenza della proteina GP dei retrovirus oncogeni. La stessa sequenza presenta una omologia dell 80-90% con quella del virus Marburg; ciò fa pensare che questa proteina GP sia implicata nel meccanismo di patogenesi di tutti i Filovirus, che si manifesta con grave compromissione del sistema immunitario. GP esiste sia in una forma di transmembrana che in una forma secretoria. Geni VP: codificano per VP40 e VP24, proteine con struttura principalmente idrofobica. VP 40 è considerata una proteina di matrice per la sua carica positiva. VP30, proteina fosforilata con funzioni regolatorie. VP35, proteina non fosforilata, ma coinvolta con funzioni regolatorie in eventi trascrizionali. VIRUS DI EBOLA: patogenesi La forma di transmembrana della proteina GP media l entrata del virus nella cellula ospite e favorisce l evasione alla risposta immunitaria. Il virus si diffonde attraverso il torrente circolatorio e si replica attivamente nei macrofagi e in molti organi quali fegato, rene, milza, ovaio, testicoli ed organi linfatici, dove provoca necrosi cellulare. EC Il virus si replica bene nelle cellule endoteliali e le lesioni principali sembrano essere quelle che colpiscono l endotelio vascolare. Aumento della permeabilità vasale Passaggio di liquidi e proteine plasmatiche Alterazione della coagulazione Gravi emorragie sia esterne che interne Shock ipovolemico Morte scaricato da www.sunhope.it 20
Incubazione 2-21 giorni Febbre emorragica acuta Mortalità: dal 50 al 90% dei malati. Sintomatologia: comparsa di cefalea, malessere, mialgia, febbre elevata, diarrea, dolore addominale, disidratazione, e letargia. Altri segni: dolore toracico da interessamento pleurico, tosse secca stizzosa e marcata faringite, eruzione maculopapulare. Frequenti sono melena, sangue dal naso, dalle gengive e dalla vagina. Nelle donne gravide: aborto Leucocitosi, neutrofilia, trombocitopenia e anemia emolitica La morte si ha in genere nella seconda settimana della malattia ed è preceduta da gravi perdite ematiche e shock. La diffusione avviene per contagio interumano con un tasso di mortalità variabile tra il 50 e il 90%. Ipotizzata anche la trasmissione via aerea. Non esiste il portatore. Progressione rapida della malattia tanto da non consentire una efficacia della risposta umorale. Per ammalarsi occorre toccare il malato, che è più pericoloso negli ultimi giorni della malattia Isolamento dei paziente e distruzione dei cadaveri. Trattamento: non esiste alcun trattamento specifico, ma solo una terapia di supporto (riequilibrio degli elettroliti e terapia per eventuali complicazioni opportunistiche). Profilassi: il metodo principale di prevenzione e di controllo dell infezione è l interruzione della diffusione interpersona del virus. Vaccino a DNA: primi esperimenti nelle cavie eseguiti presso il Medical Center dell Università del Michigan. 15 animali su 16 inoculati con il virus sono sopravvissuti, mentre tutti i 6 animali che non avevano ricevuto il vaccino sono morti. scaricato da www.sunhope.it 21
EPIDEMIOLOGIA: principale diffusione dell infezione in varie zone dell Africa centro-equatorialeequatoriale Varianti virali Data luogo n.casi % mortalità Ebola Zaire 1976 Zaire 318 88 Ebola Sudan 1976 Sudan 284 53 Ebola Sudan 1977 England 1 0 Ebola Zaire 1977 Zaire 1 100 Ebola Sudan 1979 Sudan 34 65 Ebola Reston 1989 Reston, USA 0 0 Ebola Reston 1990 Reston, USA 0 0 Ebola Reston 1992 Italy 0 0 Ebola Zaire 1994 Gabon 49 59 Ebola Ivory Coast 1994 Ivory Coast 1 0 Ebola Zaire 1995 Rep. del Congo 315 81 Ebola Zaire 1996 Gabon 91 72 Ebola Zaire 1996 Sud Africa 2 50 Ebola Reston 1996 Reston, USA 0 0 Ebola Reston 1996 Filippine 0 0 Ebola Sudan 2000-2001 Uganda 425 53 Ebola Zaire 2001-2002 Gabon e R. Congo 122 79 12 dicembre 2003 R. Congo nd 29 La diagnosi di laboratorio Materiale da esaminare: campioni di sangue, di urine e di tessuto Osservazione al microscopio elettronico e studio della morfologia. Tipizzazione delle varianti mediante MAb. Isolamento del virus in colture cellulari (effetto citopatico dopo 3-5 giorni di incubazione) Tipizzazione delle varianti mediante MAb. L utilizzo della RT-PCR consente di identificare i virus EBOR in tessuti e siero di pazienti. Risultati eccellenti sono stati ottenuti durante le recenti epidemie con l uso combinato della RT-PCR e l isolamento virale convenzionale. scaricato da www.sunhope.it 22
VIRUS DI MARBURG Incubazione 3-9 giorni Mortalità dal 25 al 30% dei malati Osservazioni al ME di particelle di Marburg Sintomatologia: comparsa di cefalea, malessere, mialgia, febbre elevata, diarrea, dolore addominale, disidratazione, e letargia. Fa seguito vomito, eruzione maculopapulare, coinvolgimento epatico e renale e diatesi emorragica. EPIDEMIOLOGIA Virus di Marburg 1967 Marburg 31 7 1975 Zimbabwe 3 0 1980 Western Kenya 2 0 1987 Western Kenya 1 1 1998 R. Congo nd Il virus di Marburg è un virus endogeno dell Africa. Non si hanno conoscenze certe circa l esatta area di provenienza, ipoteticamente l Uganda e le zone confinanti. scaricato da www.sunhope.it 23
RHABDOVIRIDAE Acido nucleico RNA Simmetria del capside Elicoidale Envelope + Struttura del genoma ss (-) Classificazione di Baltimore V Polimerasi virale + Diametro del virione (nm) 70-85x130-380 Dimensione del genoma (kb) 13-16 VSV RHABDOVIRIDAE Lyssavirus Ephemerovirusus Vesiculovirus Cytorhabdovirus Nuclorhabdovirus scaricato da www.sunhope.it 24
RHABDOVIRIDAE Patologie associate Rabies virus Rabbia Vesicular stomatitis virus Stomatite vescicolare scaricato da www.sunhope.it 25
RHABDOVIRIDAE Electron micrograph of rabies virus, negatively stained with phosphotungstic acid. Disrupted virions show the helical nucleocapsid core. The surface of intact virions shows protruding glycoprotein spikes. Diagram of the life cycle of a rhabdovirus scaricato da www.sunhope.it 26
Patogenesi Ingresso: inoculo diretto del virus nei tessuti ed ingresso in circolo Replicazione primaria: muscolo e tessuto connettivo Progressione: arrivo ai nervi periferici Incubazione: da 3 settimane a 1 anno Risale (passivamente?) lungo gli assoni dei neuroni fino al SNC Encefalite RHABDOVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 27
RHABDOVIRIDAE ARENAVIRIDAE Acido nucleico RNA Simmetria del capside Elicoidale Envelope + Struttura del genoma ss (-) 2 segmenti Classificazione di Baltimore V Polimerasi virale + Diametro del virione (nm) 50-300 Dimensione del genoma (kb) 10-14 LCM virus scaricato da www.sunhope.it 28
ARENAVIRIDAE Tale famiglia è composta da un unico genere, Arenavirus, che comprende 18 specie ARENAVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 29
ARENAVIRIDAE ARENAVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 30
ARENAVIRIDAE TOGAVIRIDAE Acido nucleico RNA Simmetria del capside Icosaedrica Envelope + Struttura del genoma ss (+) Classificazione di Baltimore IV Polimerasi virale - Diametro del virione (nm) 60-70 Dimensione del genoma (kb) 12 scaricato da www.sunhope.it 31
TOGAVIRIDAE Tale famiglia presenta 2 generi: Rubivirus Alphavirus TOGAVIRIDAE Patologie associate Alphavirus Encefalite, poliartrite e rash Rubella virus Malattia esantematica (Rosolia) scaricato da www.sunhope.it 32
Child with congenital rubella syndrome TOGAVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 33
TOGAVIRIDAE TOGAVIRIDAE scaricato da www.sunhope.it 34
Paramyxoviridae Acido nucleico RNA Simmetria del capside Elicoidale Envelope + Struttura del genoma ss (-) Classificazione di Baltimore V Polimerasi virale + Diametro del virione (nm) 150-300 Dimensione del genoma (kb) 10-14 2 GLICOPROTEINE del pericapside: proteina H: antirecettore con proprietà emoagglutinante nei pneumovirus detta proteina G, nei paramixovirus proteina NH proteina F: responsabile della fusione della policariocitosi proteasi cellulare F0 F1 + F2 NH2 terminale molto idrofobico causa fusione COOH terminale 4 PROTEINE STRUTTURALI: 1) NP nucleoproteina 2) L larga (alto PM) interne 3) P fosfoproteina polimerasica 4) M matrice inclusi citoplasmatici Ciclo replicativo lungo (16-24 h) sincizi degenerazione totale in 8-12 gg scaricato da www.sunhope.it 35
Contrariamente all influenza tutto avviene nel citoplasma Glicoproteine H, F HN, F G, F scaricato da www.sunhope.it 36
generi Paramixoviridae diverse attività biologiche F HA Had HL NA Paramixovirus + + + + + Virus parainfluenzali umani (4tipi antigenici) Virus della parotite Virus della malattia di NewCastle (NDV) agente della pseudopeste aviare Morbillivirus + + + + + Virus del morbillo Virus del cimurro del cane Virus della peste bovina Virus della peste (cimurro) delle foche Pneumovirus + - - - - Virus respiratorio sinciziale umano Virus respiratorio sinciziale bovino Virus della polmonite del topo F: fusione, formazione di sincizi; HA: emoagglutinazione; Had: emoadsorbimento (di Eritrociti su cell infette); HL: emolisi; NA: attività neuraminidasica Formazione sinciziale indotta dai paramyxovirus a) RSV in cellule MA104 b) RSV Inclusioni citoplasmatiche acidofile c) Morbillo in cellule renali d) Morbillo Inclusioni citoplasmatiche ed intranucleari scaricato da www.sunhope.it 37
parotite epidemica Virus della parotite malattia tipica dell infanzia ingrossamento parotidi febbre guarigione spontanea complicanze rare: SNC e pancreas Negli adulti rara e più severa, con ORCHITE (di rado con atrofia testicolare sterilità) Trasmissione: contatto interumano saliva Incubazione: 15 giorni Il virus cresce in embrione di pollo Diagnosi: clinica si vede per la presenza di attività emoagglutinante Virus parainfluenzali 4 diversi tipi infezioni respiratorie bambini più severa può diffondere laringe, trachea, bronchi, polmoni adulti è interessato solo il naso-faringe Trasmissione: contatto interumano saliva Incubazione: 2-6 giorni Immunità: modesta, reinfezioni molto frequenti Sono emoagglutinanti per molte emazie diverse Hanno attività neuraminidasica ed emolitica Crescono in colture di cellule umane e scimmia: policariociti inclusioni citoplasmatiche Diagnosi etiologica: isolamento del virus identificazione con emoadsorbimento scaricato da www.sunhope.it 38
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Parotite scaricato da www.sunhope.it 40
Virus del morbillo 1 solo tipo infezione dell infanzia trasmissione: per via inalatoria, anche oculare replicandosi nella congiuntiva incubazione: 9-12 giorni (già contagioso) prima replicazione: mucosa respiratoria linfonodi regionali via linfatica esantema cute sangue cell del sistema reticolo endoteliale guarigione: spontanea rare complicanze: polmone, SNC, meningi immunità: buona e duratura, reinfezioni molto improbabili diagnosi: clinica scaricato da www.sunhope.it 41
Morbillo Rash maculopapulare (terzo giorno) Morbillo Rash dopo 4 giorni scaricato da www.sunhope.it 42
Morbillo Preparato istopatologico Evidenza di cellule giganti scaricato da www.sunhope.it 43
Morbillo Fusione delle cellule infette dal virus del morbillo Morbillo scaricato da www.sunhope.it 44
Morbillo Morbillo scaricato da www.sunhope.it 45
Virus respiratorio-sinciziale 1 solo tipo, infetta anche scimmie e vari mammiferi più frequente nella prima infanzia negli infanti: causa infezioni alle basse vie respiratorie mortalità negli adulti: lievi infezioni alle prime vie aeree trasmissione: per via inalatoria cresce in molti tipi di colture cellulari CPE lento estesi policariociti Diagnosi: ricerca antigeni nel materiale patologico isolamento del virus in colture di cellule alta VIRUS RESPIRATORIO SINCIZIALE Responsabile del 25% dei ricoveri per polmonite nei lattanti 75% dei casi di bronchiolite nei bambini piccoli incubazione: 4-5 giorni Replicazione : iniziale nel naso faringe che continua per 3 settimane spargendosi alle basse vie respiratorie già dopo 1-3 giorni dopo 1 inizio della rinorrea contiguità dell epitelio aspirazione delle secrezioni spesso fase viremica RSV si replica nei PMN nei bambini IS dal tratto respiratorio il virus passa al rene, fegato, miocardio Adulti: simile al raffreddore comune Vaccino: Virus inattivato con formalina poca protezione geni che codificano per le glicorpoteine G e F in Vaccinia problema i neonati dovrebbero essere protetti nei primi 6 mesi di vita. Adulti: raffreddore scaricato da www.sunhope.it 46
Vaccini Paramixoviridae Morbillo: inattivato con formalina insuccesso attenuati efficaci vengono somministrati in associazione con il vaccino antiparotite e antirosolia (MPR) USA e UK Le morti da morbillo sono calate del 95% RSV: inattivati insuccesso attenuati tentativi di ottenimento falliti Parainfluenza: inattivati insuccesso Vaccini innovativi I geni per HA e/o NA clonati in diversi sistemi espressivi buoni risultati con il virus vaccinico scaricato da www.sunhope.it 47
Nuovo meta-pneumovirus umano hmpv Isolato da 28 bambini olandesi nel 2001 nel corso di una epidemia di infezioni respiratorie credute essere da RSV Cercati gli anticorpi: oltre il 90% dei bambini è positivo In GB: il 2 % delle infezioni respiratorie sono da hmpv Altri due paramixovirus sono emersi recentemente e stanno dando infezioni sporadiche (zoonotiche) in Malesia e Australia. Virus Nipah e Hendra scaricato da www.sunhope.it 48
Hendra Settembre 1994, Brisbane infezione respiratoria severa in cavalli 14/21 morirono in 15 gg un fantino e uno stalliere ammalati Il fantino morì di polmonite interstiziale. Il virus venne isolato in coltura con tutte le caratteristiche dei paramyxoviru la sequenza nucleotidica mostra il 50% di omologia 1600 cavalli e 90 persone no anticorpi Infezione all uomo non frequente e legata a contatti stretti con liquidi corporali infetti scaricato da www.sunhope.it 49