Virus dell’Influenza Aviaria (H5N1)

Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma Policlinico Universitario “A. Gemelli”

2 novembre 2005

Giovanni FaddaIstituto di MicrobiologiaPoliclinico Universitario “A. Gemelli”, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma

Cosa si intende quando

si parla di influenza?

Sintomi più comuni

– Febbre (39-40°C)

– Raffreddore

– Angina

– Tosse secca

– Mal di testa

– Dolori diffusi

Chi è a rischio di complicazioni?

– persone oltre i 65 anni

– persone con malattie croniche

– bambini nei primi anni di vita

– donne in gravidanza

– residenti in case di cura

L’influenza è un’infezione del tratto respiratorioche interessa milioni di persone ogni anno.

Qual è l’agente eziologico

dell’influenza?

Il Virus dell’influenza è altamente contagioso e circola dalla fine dell’autunno, in inverno e all’inizio della primavera.

E’ trasmesso per via aerea da uomo a uomo, attraverso l’aerosol causato da tosse e starnuti.

Il Virus dell’influenza

L’incubazione è di 1-5 giorni

Infettività: da 1-2 giorni prima a 4-5 giorni dopo la comparsa dei sintomi

Infetta tutte le età ed è responsabile di una malattia generalmente lieve ma che può presentare complicazioni severe.

Il virus dell’influenza A può infettare differenti specie animali (volatili, suini, equini, mammiferi acquatici)

Il virus dell’influenza A è generalmente specie-specifico. Tuttavia, alcuni ceppi di influenza A possono infettare differenti specie animali.Quelli che infettano gli uccelli (in particolare i migratori), il maiale e l’uomo sono ritenuti la più importante causa di variabilità del virus.

Tre tipi di virus: influenza A, B e C

Virus dell’influenza umana

Tipo A

Animali e uomo

Epidemie e pandemie

Tipo B

Solo l’uomo

Piccole epidemie

Principalmente bambini

Tipo C Solo l’uomo Non provoca epidemie Forme cliniche molto lievi

Virus dell’influenza A

Virus ad RNA segmentato a polarità negativa

RNA

12345678

Proteina

PB2PB1PAHANPNA

M1M2

NS1 NS2

Funzione

Polimerasi Polimerasi Polimerasi EmoagglutininaNucleocapsideNeuroaminidasiMatriceProteine non strutturali

Virus dell’influenza A

• L’emoagglutinina (HA), di cui si conoscono 16 sottotipi, è un trimero, che lega le mucoproteine sulla superficie delle cellule epiteliali contenenti residui di acido N-acetyl neuraminico. • La neuroaminidasi, di cui si conoscono 9 sottotipi, iterviene nella fase di rilascio della nuova progenie virale Entrambe fondamentali per l’infettività del virus

Cos’è l’influenza aviaria?

L’influenza aviaria è una malattia contagiosa degli animali causata da virus

che normalmente infettano solo gli uccelli e meno frequentemente i maiali

I virus dell’influenza aviaria sono altamente specie-specifici ma in rare occasioni possono infettare un ospite diverso quale l’uomo.

Quanti e quali sono

i virus dell’influenza?

“Reservoir” Genetici

Riassortimento

H1, H3

H1, H2, H3

H3, H7

H5, 7, 9H1-12H14-15

H1-2, 4-7,H9-13, 15

H10

H1, H3, H4, H7, H13

Altri uccelli acquatici?

H16

H5N1

Modificata da D. Swayne

Ecologia del Virus dell’Influenza A

Il riassortimento genico tra specie animali differenti è alla base delle pandemie da Virus dell’influenza A

1918 1957 1968 1977 1997

1998/9

2005

H1

H1

H3

H2

H7

H5H5

H9

InfluenzaSpagnola

InfluenzaAsiatica

InfluenzaRussa

InfluenzaAviaria

InfluenzaHong Kong

Virus dell’Influenza A:vecchie e potenziali

pandemie

• Il Virus H1N1 responsabile della pandemia Spagnola possedeva tre geni aviari (Polimerasi PB1, Emoaglutinina e Neuroaminidasi).

• I Virus H1N1 e H3N2, che si sono evoluti dai ceppi che hanno causato le pandemie Russa e di Hong Kong rispettivamente, continuano a circolare nell’uomo e producono le epidemie annuali.

• Dal 1997 ceppi di virus dell’influenza aviaria (H5N1, H7N7 e H9N2) sono stati trasmessi all’uomo

Il virus dell’influenza aviaria

è patogeno?

Influenza AviariaInfluenza Aviaria

La Patogenicità è basata sulle caratteristiche dell’emoagglutinina e/o sul grado di diffusione e severità della malattia nei volatili

Sottotipi a bassa patogenicità

H5 o H7 possono mutarein sottotipi ad alta

patogenicità

I Virus dell’influenza aviaria a bassa patogenicità (LPAI) infettano le cellule epiteliali degli appararati respiratorio ed intestinale

Sottotipi da H1 a H16

I Virus dell’influenza aviaria ad alta patogenicità (HPAI) infettano le cellule epiteliali di numerosi apparati (infezioni sistemiche)

Alcuni sottotipi H5 o H7

Siti di clivaggio nell’emoaglutinina dei virus dell’influenza A I Virus dell’influenza aviaria ad alta patogenicità presentano aminoacidi basici nei siti di clivaggio dell’emoagglutinina specifici per proteasi cellulari ubiquitarie, con conseguente incremento dell’infettività e della disseminazione sistemica.

Il virus dell’influenza aviaria

è patogeno

per l’uomo?

Il virus dell’influenza aviaria infetta gli uccelli perché la sua emoagglutinina si lega a recettori specifici, NeuAc2,3Gal, presenti sulle cellule delle vie aeree e dell’apparato intestinale.

Nell’uomo i recettori specifici per i virus dell’influenza umana sono diversi, NeuAc2,6Gal.

Il virus aviario può infettare l’uomo perché trova lo stesso recettore su pochissime cellule dell’epitelio tracheo-bronchiale umano (Nature Review, 2005 3:591).

Esiste il rischio di

trasmissione da uomo a

uomo?

Al momento attuale la trasmissione

interumana non sembra essere possibile in

quanto la carica eliminata dall’uomo infetto

potrebbe essere insufficiente ad iniziare un

processo di infezione in un altro ospite

umano a causa della bassa quantità di

recettori specifici per il virus (NeuAca2,3Ga)

In teoria la trasmissione interumana

potrebbe avvenire solo se il virus, mutando,

acquista la capacità di legarsi ai recettori

specifici dei virus influenzali umani

(NeuAca2,6Gal), mantenendo inalterata la sua

elevata patogenicità.

Esiste il rischio di

una

pandemia?

Perché il virus dell’influenza aviaria rappresenti

un vero pericolo per l’uomo è necessario che si

verifichi una significativa variazione del virus

Come può avvenire?

Antigenic drift Antigenic shift

Parziali modificazioni delle proteine virali coinvolte nell’infettività (HA, NA).

MUTAZIONI

Completa sostituzione di una o più proteine virali coinvolte nell’infettività (HA, NA).

RIASSORTIMENTO

Antigenic drift

Quando il virus va incontro a mutazioni multiple nei geni che codificano per proteine superficiali cambiando la specificità per il recettore della

cellula ospite

Mutazioni puntiformi possono presentarsi nel normale ciclo di replicazione virale dei virus ad

RNA

Comparsa di VARIANTI a

differente patogenicità

Antigenic shift

Quando due diversi virus infettano la stessa cellula

può verificarsi un riassortimento dei

segmenti genici tra i due genomi con formazione di un

nuovo virus

umano aviario

Ospiti come il maiale possiedono i recettori per

virus di specie diverse e sono responsabili del

RIASSORTIMENTO GENICO

Trasmissione animale Trasmissione animale

Serbatoio naturale e sorgente di infezione:

pollame, uccelli acquatici migratori

Diffusione per aerosol, acqua, fomiti

Il virus può essere presente nelle secrezioni respiratorie e nelle feci degli animali

Il virus può essere presente nelle uova solo se embrionate, ma è improbabile che queste sopravvivano e si schiudano

Il virus, in quanto provvisto di envelope, è poco resistente e viene rapidamente inattivato da alcool, calore (> 37°C), solventi organici e comuni disinfettanti

Resistenza del virusResistenza del virus

Il virus può conservare la sua infettività per alcuni giorni, se mantenuto a 4°C in particolari condizioni (umidità e presenza di sostanze stabilizzanti) o per lungo tempo a -80°C

Nell’organismo animale infetto il ritmo di replicazione virale elevato bilancia la velocità di termoinattivazione

Non considerato patogeno per l’uomo fino al

• 1997, a Hong Kong– 18 persone infettate, 6 morte– Il virus dell’influenza A H5N1 è stato

riconosciuto responsabile dell’insorgenza di episodi epidemici nei mercati di uccelli vivi e negli allevamenti

– 1.5 milioni di polli uccisi in 3 giorni

Trasmissione umana

• 1999 a Hong Kong- 2 bambini, ospedalizzati (H9N2)- Comparsa del ceppo aviario A

H9N2- La fonte d’infezione è stata

riconosciuta nel pollame

Altri casi di infezione da A H9N2 descritti in Cina

• 2003 in Olanda- 83 casi umani confermati, 1 morto- Identificato il ceppo A H7N7

Trasmissione umana

Nel 2004-2005, nel Sud Est Asiatico– 121 casi, 62 morti

(Indonesia, Vietnam, Thailandia, Cambogia)– Ceppo A H5N1– Circoscritti in aree di episodi epidemici in pollame – Evidenza di trasmissione interumana

Nel 2005 in Asia ed Europa - Focolai animali (Russia, Kazakhstan, Mongolia Turchia, Romania, Croazia )

Ruolo del maiale nel processo di riassortimento genico

Trasmissione umana

Date of onset

Indonesia Viet Nam Thailand Cambodia Total

cases deaths cases deaths cases deaths cases deaths cases deaths

26.12.03-10.03.04

0 0 23 16 12 8 0 0 35 24

19.07.04-08.10.04

0 0 4 4 5 4 0 0 9 8

16.12.04- to date

7 4 64 21 2 1 4 4 77 30

Total 7 4 91 41 19 13 4 4 121 62NotesTotal number of cases includes number of deaths.WHO reports only laboratory-confirmed cases.

Cumulative Number of Confirmed Human Cases of Avian Influenza A/(H5N1) Reported to WHO

24 October 2005

Distribuzione geografica dell’influenza aviaria

Distribuzione geografica dell’influenza aviaria

• Diffusa in tutto il mondo

• Focolai recenti di infezione

– Olanda, Australia, Messico, Stati Uniti, Sud-est Asiatico, Europa

• Alterazioni dell’ecosistema animale hanno creato nuove nicche per i virus dell’influenza aviaria

Distribuzione geografica dell’influenza aviaria

Distribuzione geografica dell’influenza aviaria

Sintomi clinici dell’infezione da influenza aviaria

nell’uomo

• Tipici sintomi dell’influenza umana– Febbre– Tosse– Mal di gola– Dolori muscolari

• Congiuntivite

• Polmonite

• Sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS)

• Altre complicanze severe

Coltura in monostrati di linee cellulari continue

MDCK (rene di cane) Vero (rene di scimmia)Visualizzazione dell’effetto

citopatico

Isolamento e propagazione in vitrodei virus influenzali

Identificazione dell’isolato mediante anticorpi specifici

marcati con fluoresceinaImmunofluorescenza

indiretta

Ricerca di antigeni virali

Immunofluorescenza con anticorpi specifici marcati

Ricerca del genoma virale

Amplificazione di sequenze geniche virus-specifiche mediante reazione polimerasica a catena previa retrotrascrizione (RT-PCR)

Ricerca diretta sul campione clinico

M 1 2 3 4 5

320 bp

5’ 5’

3’

3’

Utilizzo di sequenze primer specifiche per l’emoagglutinina (H5 e H9) e la neuroaminidasi (N1) per la rapida identificazione di ceppi di virus dell’influenza aviaria.

Ricerca del genoma virale

Terapia

Inibitori dell’ingresso del virus nella cellula ospite mediante interferenza con la proteina M2 virale (canale del calcio)

AMANTADINA e RIMANTADINA

Inibitori della neuroaminidasi impediscono il rilascio della nuova progenie virale

ZANAMIVIR (RELENZA)OSELTAMIVIR (TAMIFLU)

IMPORTANZA DELLA IDENTIFICAZIONE DI CEPPI RESISTENTI ALLA TERAPIA FARMACOLOGICA SPECIFICA

VACCINOVACCINI TRADIZIONALI a base di virus vivo attenuato o virus ucciso sono efficaci ma proteggono solo da ceppi con emoagglutinina dello stesso tipo.

Il vaccino contro l’influenza umana non protegge dall’infezione con virus dell’influenza aviaria.

Reverse genetic tecnology Strategia vaccinale per la produzione di ceppi di virus dell’influenza aviaria a bassa patogenicità mediante la modificazione delle sequenze geniche corrispondenti al sito di clivaggio dell’emoagglutinina (riduzione degli aminoacidi basici bersaglio delle proteasi)

La vaccinazione con ceppi attenuati potrebbe facilitare fenomeni di riassortimento in caso di coinfezione con ceppi

selvaggi

Implicazioni per la sanità pubblica

Implicazioni per la sanità pubblica

• Rischio di infezione basso

• I vari ceppi hanno capacità diverse di infettare l’uomo

• L’esposizione occupazionale prolungata, in assenza di sistemi di sicurezza, può aumentare il rischio di infezione

Sorveglianza Diagnosi rapida Denuncia ed isolamento dei casi infetti Evacuazione della popolazione dalle aree infette Delimitazione delle aree infette Trattamento delle aree contaminate e smaltimento degli animali infetti Programmazione e attuazione di misure di sicurezza per le categorie professionali a rischio

Prevenzione e raccomandazioni

Grazie per l’attenzione