HEPADNAVIRIDAE

VIRUS DELL’EPATITE B

(HBV)

HBVNotizie Storiche

Distinzione originaria tra epatite del siero ed epatite infettiva (anni ‘30) quando si pensava che solo 2 agenti infettivi fossero la possibile causa di epatiti

1963 Blumbergsiero di un aborigeno australiano riconoscevaantigene nel siero di un paziente emofiliaco americanoantigene Australia (Au)

HBVNotizie Storiche

1967 l’antigene Au venne identificato come HBsAg(surface antigen)

1968antigene Au presente in pazienti con l’epatite B

1970 Dane identifica i virioni “Particelle di Dane”

HBVCARATTERISTICHE STRUTTURALI

Virus a DNA a doppia elica parziale con envelope

Differenti tipi morfologici nel siero • Particelle di Dane (42-47 nm)

• sfere di 20 nm (10.000-1.000.000 superiori)

• filamenti di 20 nm diametro e lunghezza variabile

HBVCARATTERISTICHE STRUTTURALI

HBV CARATTERISTICHE STRUTTURALI

HbsAg

Grossa quantita’ presente nel siero (50-300 microgr./ml)

HBVCARATTERISTICHE STRUTTURALI

PARTICELLE DI DANE

Infettive

EnvelopeHBsAg

CoreHBcAgpolimerasi

DNA

HBVCARATTERISTICHE STRUTTURALI

•SFERE DI 20 nm•FILAMENTI

Non infettive (no DNA)HBsAgLipidi cellula ospiteAltamente immunogeniche (vaccino di prima generazione)

HBV GENOMA

HBVGENOMA

4 ORF (parzialmente sovrapposti) :(4 mRNA unspliced):

C=core (mRNA 3.5 Kb) questo RNA funge anche da RNA pregenomico

S/pre-S= glicoproteine di superficie (mRNA 2.4 Kb)

P= polimerasi/RNAsi H (mRNA 2.1 Kb)

X= proteina regolatrice (mRNA 0.8 Kb) Infettivita’ virale

HBVCOMPOSIZIONE HBsAg

Pre-S1 (L) = 39 kd (1-2% totale)

Pre S2 (M) = 31 kd (5-15% totale)

S= 24 kd quantitativamente superiore

HBVCORE

Due AUG AUG interno proteina core incorporata nei virioni

AUG esterno proteina non incorporata nei virioniHBeAg secreta dalle cellule infettepresente nel sanguefunzione sconosciuta

HBVProteina X

Presente nelle cellule infetteLocalizzazione prevalentemente citoplasmicaImportante per l’infettivita’Attivatore trascrizionaleAzione nella riparazione DNAAzione oncogenaAttivazione segnali di trasduzioneScarsamente immmunogenica

HBV spliced variants

• Molti mRNA spliced (singoli o multipli) nelle cellule infettate che derivano dal 3.5 Kb mRNA, sono retro-trascritti ed impacchettati in particelle virali (in presenza di un virus HBV wt helper)

• HBV defettivi (abbondanti nel siero dei pazienti) in grado di infettare le cellule e si pensa abbiamo ruolo nell’infezione naturale e nella patogenesi della malattia causata da HBV

HBV spliced variants

• Almeno 11 mRNA spliced identificati• Alcuni caratterizzati:

1) Singolo splicing (delezione delle sequenze terminali del gene C fino a metà del gene S) → proteina HBSP (HBV-spliced generated protein) di 10 kDa

– HBSP induce apopotosi in assenza di blocco del ciclo cellulare– HBSP modulata signaling di TGF-beta– HBSP espressa in vivo nel fegato durante infezione– Anticorpi anti- HBSP nel 30% degli infettati cronici (possibile nuovo

marcatore prognostico)

HBV spliced variants

2) Singolo splicing (delezione sequenze nt 2447-2902) → proteina P-S (proteina di fusione tra P e S) di 43 kDa

Proteina P-S: glicoproteina strutturale incorporata nel virione come la proteina LS

Possibile ruolo nel ciclo replicativo e infezione HBV

HBV spliced variants

3) Doppio splicing (Ma et al., 2009) → proteina AP-12

- aumenta la replicazione del virus wild-type

Replicazione

Ciclo replicativo

Principale cellula bersaglio:epatocita

HEPADNAVIRUSaltri organi bersaglio

HBVCARATTERISTICHE BIOLOGICHE

Virus altamente stabile

Etere

pH acido

temperatura

Implicazioni nella trasmissione

Epidemiologia

• > 2 miliardi di persone sono state infettate

• Si stima che attualmente:

Epidemiologia

•400 milioni di persone infette dal virus dell'epatite B

•Molte Co-infezioni HBV/HDV/HCV/HIV quadruple o HBV/HC/HIV triple

High ModerateLow/Not

Detectable

blood semen urineserum vaginal fluid feces

wound exudates saliva sweat

tearsbreastmilk

Liquidi biologici contenti HBV

HBVTRASMISSIONE

Transplacentare

Perinatale

Storia dell’infezione naturale

L’evoluzione dell'infezione naturale è completamente diversa a seconda dell’età:

• se l'infezione è contratta nella prima infanzia:- cronicizzazione nel 95% dei casi

• se è contratta in età adulta: -guarigione avviene nel 90% dei casi- epatite fulminante (rara) (90% dei casi in

Cina)

Symptomatic Infection

Chronic Infection

Età al momento dell’esposizione

Infezio

ne sin

tom

atica (%)

Birth 1-6 months 7-12 months 1-4 years Older Childrenand Adults

0

20

40

60

80

100100

80

60

40

20

0

Outcome of Hepatitis B Virus Infection

by Age at Infection

Infe

zio

ne

cro

nic

a (%

)

Esito infezione acuta: risoluzione

e viremia

Esito infezione acuta: cronicizzazione

e viremia

I quadri clinici di infezione da HBV sono abbastanza variegati:

• Asintomatica ("portatore sano“)

• Sintomatica: ittero (colorazione giallastra della cute e della mucosa, dovuta ad un aumento della bilirubina nel sangue oltre valori di 3mg/100ml) che si evidenzia inizialmente come subittero (quando la bilirubina non ha ancora raggiunto i 3mg/100ml ma si attesta intorno ai 1,5mg/100ml) valutabile a livello della mucosa congiuntivale e sottolinguale.

• I sintomi che possono essere presentati dal paziente sono:• Astenia (facile affaticabilità) • Febbre • Prurito con lesioni da grattamento (dovuto alla deposizione dei pigmenti emoglobinici a

livello cutaneo ed articolare) • Nausea e vomito • Dolore proiettato all'ipocondrio destro (sede di proiezione del fegato) ed eventualmente alla

spalla destra • Feci acoliche (chiare) • Urine color marsala

HBV

HBVRISPOSTA IMMUNITARIA

HBV PATOGENESI

Virus non citopatico

Replicazione negli epatociti senza danno durante la fase di incubazione

Danno epatocellulare mediato da:1) meccanismi immunitari2) particelle HBV difettive, mRNA spliced,

proteine virali

PATOGENESI DEL DANNO EPATITICO

ESPRESSIONE DI PROTEINE VIRALI

RISPOSTA IMMUNE CELLULARE

HBV PATOGENESI

Risposta immunitaria cellularedanno epaticorisoluzione dell’infezione

Risposta immunitaria scarsa nei bambiniAssociata a minor danno tissutale

Animali sperimentali: primati non umani marmotta, anatre, scoiattoli

HBV PATOGENESI

Meccanismi immunitari

Apoptosi dell’epatocita

- via CD95/Fas, TNF-R1 e TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL)-R1 e R2 (CTL, NK)

- via perforina/granzyme (CTL)

- via Interferon-gamma

- via HBSP

HBV PATOGENESI

Meccanismi virali

• Accumulo di HBsAg nel RE (tossico, infiammazione, rigenerazione, possibile interazione con oncogeni e tumor-supressor genes)

• Proteina HBx • HBSP (correla con comparsa fibrosi epatica)• Altri proteine?• Varianti genomiche di HBV (diverse proprietà

biologiche, diversi meccanismi)

0

5

10

15

20

25

maschi

femmine

SVILUPPO DI TUMORE IN PAZIENTI CON CIRROSI

%

Totale HBsAg + Anti-HCV +

EPATOCARCINOGENESI

RUOLO DEI VIRUS EPATITICI

DIRETTO INDIRETTO

Eventi molecolari Proteine virali Cirrosi

Infiammazione cronicaNecrosi Rigenerazione

HBV DIAGNOSI

Clinicaparametri di funzionalita’ epatica

Rilevazione antigeni ed anticorpi (RIA, ELISA)

Rilevazione acido nucleico PCRbranched DNAHybrid captureRQ-PCR

HBV DIAGNOSI

Table 1 - The HBV Panel - Interpretation

Test Results Interpretation

HBsAganti-HBcAganti-HBsAg

NegativeNegativeNegative

The patient is susceptible to an HBV infection and has not been exposed previously to the virusThe patient has not been vaccinated

HBsAganti-HBcAganti-HBsAg

NegativePositivePositive

The patient is immune to HBV as a result of having been infected previously (indicated by the presence of anti-HBc antibodies which would not occur if the patient had been vaccinated)

HBsAganti-HBcAganti-HBsAg

NegativeNegativePositive

The patient is immune because of vaccination against HBV

HBsAganti-HBcAg

anti-HBcAg IgManti-HBsAg

PositivePositivePositiveNegative

The patient has an acute HBV infection. Any anti-HBsAg antibodies that have been made are complexed with the large amount of the antigen and are thus undetectable

HBsAganti-HBcAg

anti-HBcAg IgManti-HBsAg

PositivePositiveNegativeNegative

The patient has a chronic HBV infection. The IgM anti-HBc has waned

HBsAganti-HBcAganti-HBsAg

NegativePositiveNegative

The patient may be in the recovery phase of an acute HBV infection. This patient could be infected and thus a carrier of HBV. The inability to detect HBsAg may result from it being complexed with anti-HBsAg antibodies in the "window" phase Other possible interpretations are that the patient is distantly immune to HBV but the test was too insensitive to detect anti-HBsAg. There may also have been a false positive for anti-HBcAg and the patient is actually uninfected. 

Diagnosis

• A battery of serological tests are used for the diagnosis of acute and chronic hepatitis B infection.

• HBsAg - used as a general marker of infection.

• HBsAb - used to document recovery and/or immunity to HBV infection.

• anti-HBc IgM - marker of acute infection.

• anti-HBcIgG - past or chronic infection.

• HBeAg - indicates active replication of virus and therefore infectiveness.

• Anti-Hbe - virus no longer replicating. However, the patient can still be positive for HBsAg which is made by integrated HBV.

• HBV-DNA - indicates active replication of virus, more accurate than HBeAg especially in cases of escape mutants. Used mainly for monitoring response to therapy.

Treatment

• Interferon - for HBeAg +ve carriers with chronic active hepatitis. Response rate is 30 to 40%.

– alpha-interferon 2b (original)

– alpha-interferon 2a (newer, claims to be more efficacious and efficient)

• Lamivudine - a nucleoside analogue reverse transcriptase inhibitor. Well tolerated, most patients will respond favorably. However, tendency to relapse on cessation of treatment. Another problem is the rapid emergence of drug resistance.

• Adefovir – less likely to develop resistance than Lamivudine and may be used to treat Lamivudine resistance HBV. However more expensive and toxic

• Entecavir – most powerful antiviral known, similar to Adefovir

• Successful response to treatment will result in the disappearance of HBsAg, HBV-DNA, and seroconversion to HBeAg.

Prevention

• Vaccination - highly effective recombinant vaccines are now available. Vaccine can be given to those who are at increased risk of HBV infection such as health care workers. It is also given routinely to neonates as universal vaccination in many countries.

• Hepatitis B Immunoglobulin - HBIG may be used to protect persons who are exposed to hepatitis B. It is particular efficacious within 48 hours of the incident. It may also be given to neonates who are at increased risk of contracting hepatitis B i.e. whose mothers are HBsAg and HBeAg positive.

• Other measures - screening of blood donors, blood and body fluid precautions.

HBVTERAPIA

IFN alfa

Hepsera (analogo nucleotidico)

Lamivudina (inibitore trascrittasi inversa – problema mutanti)

Immunoglobuline

HBVVACCINO

Primo vaccino ricombinante

HBsAg prodotto in lieviti

Anticorpi neutralizzanti

HBVVACCINAZIONE

A chi è raccomandato il vaccino

• Bambini fino a 18 anni e adulti ad alto rischio quali

• Molti partners sessuali• Persone con diagnosi di STD (sexually trasmitted diseases)• Omosessuali• Coloro che hanno rapporti con individui infettati

Drogati I.V. (intravenosi)Famigliari di individui cronicamente infettatiNati da madri HBV+

• Bambini immigrati da aree ad alta prevalenza di HBVMedici/personale sanitarioPersone sottoposte a dialisi

Vaccine-induced escape mutants

- Carman et al, 1990: prima descrizione di un virus mutante escape (indotto dalla vaccinazione)

- Descrizioni successive- Mutazione nell’epitopo neutralizzante di HBsAg

Problematiche associate:- Necessità di monitoraggio a livello mondiale- possibilità che i virus mutati divengano prevalenti?- Necessità futura di nuovi vaccini?

HDV è costituito da un piccolo RNA circolare genomico (1,700 basi) a singola elica e polarità negativa che codifica una proteina definita antigene delta.

Antigene delta si associa a RNA

Necessità di HBV per replicarsi

Sempre associato a co-infezione con HBV

Agente dell’epatite delta

Virus dell’epatite D

PATOGENESICitotossico

Danno epaticotossicita’ diretta da HVD

immunopatologia da HBV

Aggravamento della patologia da HBVPiu’ frequente epatite fulminante

Malattia grave e progressivaCirrosi; 70% dei casi

HCC

DiagnosisThere are commercially available tests that detect anti-HDV IgG

Cirrosi avanzata