Wybrane rodziny wirusów DNA chorobotwórczych dla człowieka

Transkrypt

1 Wybrane rodziny wirusów DNA chorobotwórczych dla człowieka Maciej Przybylski Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej Rodziny wirusów DNA chorobotwórczych dla człowieka: Adenoviridae Anelloviridae Hepadnaviridae Herpesviridae Papillomaviridae Parvoviridae Poliomaviridae Poxviridae Wielkość wirusów DNA Rodzaj Aviadenovirus Rodzaj Mastadenovirus Adenoviridae 54 serotypy chorobotwórcze dla człowieka klasyfikacja do gatunku (A - G) na podstawie: podobieństwa filogenetycznego organizacji genomu (zwłaszcza genu E3) 1

2 budowy białek powierzchniowych (reaktywności wobec przeciwciał monoklonalnych) właściwości chorobotwórczych zdolności do hemaglutynacji krwinek rezusa i szczura potencjału onkogennego u gryzoni Adenowirusy: właściwości ogólne bezosłonkowe wirusy o budowie ikosahedralnej średnica nm genom: liniowe niesegmentowane dsdna o długości tysięcy par zasad (zawiera ok. 35 genów) - spośród 54 serotypów tylko 1/3 izolowana jest zazwyczaj z materiałów klinicznych pobranych od człowieka - kilka serotypów jest najczęściej związanych z objawami chorobowymi - po namnoŝeniu we wnętrzu komórki wirus nie musi doprowadzać do jej lizy (zakaŝenie przetrwałe) - wirus jest obecny średnio w jednej na 10 7 komórek tkanki limfoidalnej gardła - 50% dzieci ma przeciwciała przeciw adenowirusom - droga przenoszenia: kropelkowa oraz fekalno oralna Patogeneza zakaŝeń adenowirusowych wniknięcie wirusa, namnoŝenie w komórkach nabłonka gardła wirus przenika do tkanki limfadenoidalnej gardła (zakaŝenie persystentne) wirus zakaŝa niŝsze partie układu oddechowego (martwicze zapalenie oskrzeli i oskrzelików, zapalenie płuc) do wiremii dochodzi rzadko (wirus moŝe przedostawać się do narządów wewnętrznych) egzogene zakaŝenia dróg moczowych 2

3 Chorobotwórczość adenowirusów Częste: katar zapalenie gardła zapalenie spojówek i rogówki gastroenteritis (typy 40, 41, 52) zapalenie oskrzeli i oskrzelików zapalenie płuc Rzadkie: krwotoczne zapalenie pęcherza moczowego zapalenie mięśnia sercowego zapalenie mózgu Choroby dróg oddechowych grupy ryzyka: rekruci (50%, 5-15% zakaŝenia dolnych dróg oddechowych, bardzo rzadko śmiertelne) dzieci (5%, 0,25% zakaŝenia dolnych dróg oddechowych) noworodki (zakaŝenia szpitalne, do 60%, duŝa częstość zakaŝeń dolnych dróg oddechowych, wysoka śmiertelność - do 15%) osoby po 65 r.ŝ. (0,5%, w 2/3 przypadków przeradza się w zak. dolnych dróg oddechowych, śmiertelność poniŝej 0,5%) serotypy 3, 5, 7, 21 Następstwa zakaŝeń dolnych dróg oddechowych zarostowe zapalenie oskrzelików rozstrzenie oskrzelowe śródmiąŝszowe zwłóknienie tkanki płucnej szczególnie niebezpieczne u noworodków i niemowląt (w 80% przypadków pozostawia trwałe zmiany) Adenowirusy diagnostyka laboratoryjna ostre zakaŝenia górnych dróg oddechowych na podstawie objawów klinicznych diagnostyka laboratoryjna: biegunki zakaŝenia oka zapalenia oskrzeli, oskrzelików i płuc metody: 3

4 wykrywanie antygenów PCR hodowla w liniach komórkowych Papillomaviridae Taksonomia HPV Alphapapillomavirus HPV-92 HPV-2 HPV-6 HPV-7 HPV-96 Gammapapillomavirus HPV-16 HPV-18 HPV-26 HPV-32 HPV-34 HPV-53 HPV-54 HPV-61 HPV-71 HPV-4 HPV-48 HPV-50 HPV-60 HPV-88 Mupapillomavirus HPV-1 HPV-63 Betapapillomavirus HPV-5 Nupapillomavirus HPV-9 HPV-41 HPV-49 Genom HPV L1: główne białko kapsydu L2: mniejsze białko kapsydu E1: zapoczątkowanie syntezy DNA E2: regulacja transkrypcji E3: nieznane E4: degradacja cytoszkieletu E5: interakcja z receptorami czynnika wzrostu E6: degradacja p53 E7: wiązanie białka retinoblastomy E8: nieznane 4

5 Patogeneza HPV brodawki płaskie Nienowotworowe typy HPV HPV-1 brodawki pospolite HPV-2, -4 EV HPV-5, -8, -9, -12, 14, -15, -17, -19, -20, 21, -22, -23, -24, -25, -36, -37, -38, -47, -49 butcher s warts HPV-7 Nowotworowe typy HPV kłykciny kończyste HPV-6, -11 kłykciny płaskie HPV-6, -11, -16, -18, -31 rak szyjki macicy HPV-16, -18, -31, 33 rak sromu HPV-16 brodawczak krtani HPV-6, -11 brodawczak spojówek HPV-6, -11 ogniskowa hiperplazja HPV-13, -32 nabłonka 5

6 Diagnostyka raka szyjki macicy Objawy (morfologia zmian) badanie Papanicolau koilocyty Cytologia/histopatologia (klasyfikacja CIN) wykrywanie DNA HPV typowanie HPV Wykrywanie HPV papillomawirusy nie namnaŝają się in vitro wykrywanie DNA HPV w zmianach (wszytskich typów) oznaczenia ilościowe (real-time PCR) typowanie hybrydyzacja PCR AFLP, RFLP wykrywanie transkryptów mrna białek E6/E7 wykrywanie białka p16 (L1) mikromacierze Opracowanie szczepionki HPV Virus-like particles (VLP) składające się z białka L1 (serotypowo swoistego) Ekspresja genu białka L1 w komórkach eukariotycznych (Saccharomyces) stymuluje wytwarzanie duŝych ilości swoistych IgG Szczepionki przeciw HPV szczepionka biwalentna (16,18, Cervarix, GSK) lub kwadriwalentna (6,11,16,18, Gardasil, Merck) biwalentna: 40 µg (2x20)/0,5ml i.m., podawana w cyklu mies., adiuwant AS04 kwadriwalentna: 120 µg (20/40/40/20)/0,5 ml i.m., podawana w cyklu mies., adjuwant AlOH Szczepienia przeciw HPV grupa docelowa dla szczepień: dziewczynki 9-13 lat nastolatki płci męskiej? dorosłe kobiety? finansowanie? 6

7 Parvoviridae Replikacja parwowirusa B19 Wirus namnaŝa się w erytroblastach i innych komórkach prekursorowych erytrocytów Wykazuje powinowactwo receptorowe do tetraheksozoceramidu (antygen P erytrocytów) Replikacja zachodzi w fazie S w komórkach aktywnych mitotycznie Odpłaszczenie następuje w jądrze Powstaje forma pośrednia dsdna Białka funkcjonalne NS1 i NS2 odpowiadają za regulację syntezy DNA i transkrypcji Poliproteina VP1 jest składową kapsydu Jednoniciowe formy DNA są pakowane do nowopowstałych kapsydów (50% ssdna+ i 50% ssdna-) Wiriony uwalniają się na drodze lizy bądź są uwalniane poprzez autofagosomy Rumień zakaźny (choroba piąta) Objawy: niewysoka gorączka, ból głowy i bóle mięśniowe pojawiają się +/- tydzień po zakaŝeniu po około 10 dniach pojawia się charakterystyczna wysypka najpierw na twarzy, potem rozszerza się na kark i kończyny Inne zespoły chorobowe najczęstszym objawem u dorosłych jest zapalenie stawów oraz bóle artretyczne u ludzi z anemią i innymi chorobami hematologicznymi, takŝe u biorców szpiku, parwowirus B19 moŝe powodować przełom aplastyczny (aplazję erytroidalną szpiku) zakaŝenie in utero moŝe być przyczyną poronienia lub uszkodzeń płodu (wodogłowie, anemia) ostatnio bierze się pod uwagę parwowirusa B19 jako jeden z głównych czynników wirusowego zapalenia mięśnia sercowego Parwowirusy Epidemiologia Wirus przenoszony drogą kropelkową rumień zakaźny jest rozpowszechniony na całym świecie co 4-5 lat obserwuje się epidemie (wiosna, dzieci szkolne, starsza młodzieŝ) Diagnostyka wykrycie DNA wirusa we krwi wykrycie swoistych przeciwciał IgM lub znacznego wzrostu miana IgG w surowicy krwi Nie ma leku przeciwwirusowego ani szczepionki 7

8 TTV (-) ssdna, od ~ ~3900 zasad, wirion nm genom TTV zawiera 4 geny: 2 funkcjonalne (replikacja DNA), jeden strukturalny (kapsyd), jeden o nieznanej funkcji b. duŝa zmienność genetyczna (do 40% między szczepami) rozpowszechnienie w populacji: TTV: 2-70%, SENV: 2% wśród dawców krwi (USA), TLMV: 70-75% diagnostyka: PCR (TTV: serologia, hybrydyzacja) wirusy wykrywa się w róŝnych materiałach (krew, ślina, kał, wątroba) chorobotwórczość nieznana Poxviridae Orthopoxvirus wirus ospy prawdziwej Vaccinia virus wirus ospy małpiej wirus ospy wielbłądziej wirus ospy krowiej wirus ospy owczej Molluscipoxvirus wirus mięczaka zakaźnego Yatapoxvirus Tanapox virus Pokswirus 8

9 Chorobotwórczość pokswirusów Ospa prawdziwa, krowianka: Orthopoxvirus mięczak zakaźny: Molluscipoxvirus zakaŝenia odzwierzęce: wirusy ospy krowiej, owczej, wielbłądziaj, małpiej, wirusy Yaba i Tana Zmiany skórne wywołane przez wirusa mięczaka zakaźnego (Molluscum contagiosum) Wirus ospy prawdziwej Około 250 białek kodowanych przez genom wirusa (100 białek wchodzi w skład wirionu) genom dsdna o długości tys. par zasad (najmniejsze wirusy 3-4 tys. zasad, gronkowiec 4,5 mln par zasad) Replikacja wirusa ospy prawdziwej replikacja ma miejsce w cytoplazmie wirus zawiera komplet genów i enzymów niezbędnych do replikacji w komórkach pozbawionych jądra replikacja wirusa zatrzymuje się na etapie dojrzewania wirionów ekspresja 50% genów ma miejsce przed replikacją DNA w składaniu wirionów uczestniczy cytoszkielet wniknięcie wirusa (skóra, błony śluzowe) namnoŝenie wirusa we wrotach zakaŝenia zmiany miejscowe replikacja w węzłach chłonnych i RES wiremia zakaŝenie uogólnione śmierć Patogeneza ospy prawdziwej Ospa prawdziwa wirus istnieje od lat ostatnie naturalne zachorowanie w 1977 (Somalia) ostatnia ofiara ospy w 1978 oficjalna eradykacja 1980 Kolcowo (Fed. Rosyjska), Atlanta (USA): banki zawierające kultury zakaźnego wirusa ospy prawdziwej Sito ospy prawdziwej ludzi chorowało na przełomie XIX i XX wieku śmiertelność: 20-40% 9

10 60-70% ozdrowieńców: ślady po ospie do 30% ozdrowieńców: ślepota Uogólniona wysypka pęcherzykowo - grudkowa w przebiegu ospy prawdziwej Walka z ospą prawdziwą (do 1900) Przed XVIII w. próby zapobiegania przez przecięcie dróg szerzenia (kwarantanna, ewakuacje) Mary Wortley Montague (I poł XVIII w., wariolacja) Edward Jenner (1798, wakcynacja) pierwsze dokumenty legislacyjne (szczepienia): przełom XVIII i XIX w. (Imperium Brytyjskie, Austro-Węgry, Niemcy) Walka z ospą prawdziwą ( ) : szczepienia wirusem krowianki 1958: do akcji wkracza WHO Kraje rozwinięte eliminują ospę 1966: wprowadzenie intensywnego programu szczepień 1980: oficjalna eradykacja Szczepionka klasyczna (przed 1966): Szczepionka przeciw ospie prawdziwej wakcynator miazga szczepionkowa nadsącz szczepionkowy szczepionka płynna lub sucha Obie zawierały aktywnego wirusa Szczepionka wg. zaleceń WHO (po 1966) wirus namnoŝony w hodowli komorkowej lub w zarodku kurzym oczyszczenie wirusa ocena aktywności wirusa ocena czystości mikrobiologicznej liofilizacja kontrola WHO Cały czas zakaźny wirus krowianki Szczepienia wirusem krowianki: powikłania 10

11 egzema poszczepienna (niemowlęta, osoby z niedoborami odporności) vaccinia necrosum zakaŝenie uogólnione zapalenie mózgu autoinokulacja (ślepota) śmierć w wyniku zakaŝenia wirusem krowianki: zgonów na szczepionych leczenie powikłań: β-tiosemikarbazon N-metylizatyny Bezpieczna szczepionka przeciw ospie prawdziwej szczepy wirusa krowianki o niskiej zjadliwości szczepy atenuowane (szczep Ankara) szczepionka inaktywowana (podjednostkowa) szczepionka rekombinowana Reakcje krzyŝowe w obrębie ortopokswirusów podobieństwo strukturalne białek NP pozwala na wytworzenie odporności przeciw jednemu wirusowi po zaszczepieniu innym wirusem (vaccinia variola) złoŝona budowa pokswirusów utrudnia opracowanie szczepionek (podjednostkowych, rekombinowanych) oraz testów diagnostycznych Diagnostyka ospy prawdziwej obraz kliniczny ocena ryzyka zakaŝenia diagnostyka róŝnicowa róŝnicowanie vaccinia/variola diagnostyka laboratoryjna: izolacja wirusa (praca z groźnym patogenem) badania histopatologczne (ciałka Guarnieriego) testy serologiczne wykrywanie antygenów krąŝących wykrywanie DNA wirusa bezpośrednio w materiale klinicznym Leczenie ospy prawdziwej i krowianki swoiste immunoglobuliny cidofowir rybawirina 11