Influenza suina - Università di Bologna

Fabio Ostanello - Università di Bologna
06/06/2006
Influenza Suina - definizione
• Malattia infettiva, contagiosa, ad
andamento acuto
• Caratterizzata da sintomi respiratori
• Eziologia virale
Influenza suina
– Orthomyxoviridae
– Influenza virus tipo A
Orthomyxoviridae
Nomenclatura e Classificazione
Orthomyxoviridae
I nfluenzavirus A
I nfluenzavirus B
I nfluenzavirus C
Thogotovirus
Equini, suini,
visoni, foche,
balene, pollame,
uomo
Uomo
Uomo,
suino
Bestiame,
uomo
– almeno 14 (16) sotto-tipi (sierotipi) di H e 9 sotto-tipi di N in
influenza A virus
3. Tutti i sierotipi sono presenti negli uccelli
ma solo alcuni di essi sono stati isolati da
mammiferi
Caratteristiche del Virus
Nomenclatura
Gruppo
(tipo antigenico)
1. 3 tipi: Influenza A, Influenza B, e Influenza
C. Distinzione basata sulle differenze
antigeniche delle nucleoproteine (NP) e della
proteina della matrice (M)
2. Ulteriori caratterizzazioni all’interno dei tipi
in funzione delle differenze antigeniche delle
glicoproteine H e N
A/equine/Saskatoon/1/90(H3N8)
Sottotipo
(Sierotipo) di H e N
anno
Specie di
origine
N° di riferimento
del ceppo isolato
Località di
isolamento
• Medie dimensioni (80-120 nm di diametro),
con envelope
• Il genoma è formato da 8 segmenti di ss RNA
che codificano per 10 proteine (5 strutturali,
3 associate alla polimerasi e 2 nonstrutturali);
– è possibile il riassortimento genetico
•A/equine/Prague/1/56(H7N7)
•A/swine/Lincoln/1/86(H1N1)
• Sull’envelope sono presenti 2 glicoproteine:
– H (o HA)
emoagglutinine
– N o NA neuraminidasi
• il riassortimento genetico avviene frequentemente
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Morfologia dei virioni
envelope
nucleocapside
(frammenti di RNA
avvolti da proteine)
emoagglutinine e
neuraminidasi “spikes”
nell’envelope
100 nm
Patogenicità
• dipende principalmente dalla struttura
dell’emoagglutinina (H) che
comprende:
– il sito che riconosce il recettore cellulare
– il sito di clivaggio proteolitico necessario
ad attivarlo
– il sito che opera la fusione con la cellula
– almeno 4 siti antigenici variabili per
eludere le difese immunitarie
Distribuzione HA in natura
SIEROTIPO
HA
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8 – H14
UCCELLI
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’
CAVALLI
SI’
SUINI
UOMO
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’
SI’*
SI’
SI’ (H9)*
SI’*
SI’ (H9)*
Normalmente il clivaggio
avviene ad opera di enzimi di
tipo tripsinico nelle mucose
respiratorie e digerenti
la presenza di aminoacidi
basici multipli nel sito di
clivaggio rende possibile
l’attivazione
dell’emoagglutinina in tutti i
tessuti dell’ospite
bassa
patogenicità
alta
patogenicità
• La combinazione di aminoacidi basici multipli è segnalata solo in alcuni ceppi
di H5 e H7
• Nei sottotipi H5 e H7 il gene che codifica la proteina H va incontro ad errori di
trascrizione in corrispondenza del sito di clivaggio e si creano le combinazioni
di aminoacidi basici
Distribuzione N in natura
SIEROTIPO N UCCELLI CAVALLI
N1
SI’
N2
SI’
N3
SI’
N4
SI’
N5
SI’
N6
SI’
N7
SI’
SI’
N8
SI’
SI’
N9
SI’
SUINI
SI’
SI’
UOMO
SI’
SI’
SI’*
* CASI SPORADICI
* CASI SPORADICI
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Fattori che determinano le
epidemie
Infezione da virus influenzali
uomo
Influenzavirus A
cavallo
suino
uccelli
mammiferi marini
Influenzavirus B
Influenzavirus C
•
•
•
•
Drift antigenico
Shift antigenico e riassortimento
Immunità di breve durata
Passaggio del virus attraverso specie
diverse
uomo
suino
uomo
Drift antigenico
Evoluzione degli orthomyxovirus:
cambiamenti graduali (Drift antigenico)
– Tutti i tipi e sottotipi
– Sostituzione o inserimento di singoli
aminoacidi nelle proteine costitutive del
virione per effetto di mutazioni in
regioni instabili del genoma (mutazioni
puntiformi)
– L’accumulo di questi cambiamenti
minimi consente al virus di sfuggire alla
pressione immunitaria
Evoluzione degli orthomyxovirus A:
cambiamenti drastici (Shift antigenico)
Shift antigenico
– SOLO tipo A
– Scambio di segmenti di RNA tra 2 virus
che replicano nello stesso ospite:
– H1N1 + H6N6
Î H1N6 e H6N1
– Comparsa di un nuovo sottotipo che
diffonde più facilemente non trovando
protezione immunitaria
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SHIFT
antigenico
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INFLUENZA TIPO A
cellula
H5N1
nucleo
H7N3
H1-15; N1-9
H1N1
H3N2
H7N7
H3N8
H1-15; N1-9
H5N3
H5N1
H7N1
H7N3
H1N2
H9N2
Mixing vessel
H7N7, H4N5,
H4N6, H3N3
H13N2,
H13N9, H1N3
H1N1, H3N2,
H5N1; H9N2, H7N7; H7(N3?); H7N2
COMPORTAMENTO DEGLI ORTHOMYXOVIRUS A
NEGLI OSPITI NATURALI:
Equilibrio con l’ospite: replicano con minimo danno e
l’ospite ha scarse reazioni immunitarie:
le popolazioni virali si mantengono stabili
Salto di specie?!
NEGLI OSPITI ABERRANTI:
La pressione immunitaria porta a cambiamenti continui
nelle popolazioni virali (Drift e shift)
HPAI è un fenomeno proprio del pollame domestico
TRASMISSIONE INTERSPECIFICA DEGLI
ORTHOMYXOVIRUS DI TIPO A
BARRIERE DI SPECIE
I virus A degli uccelli non replicano normalmente nell’uomo
e viceversa i virus dell’uomo non replicano negli uccelli
RESTRIZIONE NELLA GAMMA DEGLI OSPITI
La glicoproteina H (emoagglutinina) riconosce gli
oligosaccaridi della membrana cellulare
I recettori oligosaccaridici degli uccelli sono diversi da
quelli dell’uomo
Il virus dell’influenza aviaria infetta
gli uccelli perché la sua
emoagglutinina si lega a recettori
specifici, NeuAcα2,3Gal, presenti
sulle cellule delle vie aeree e
dell’apparato intestinale.
Nell’uomo i recettori specifici per i
virus dell’influenza umana sono
diversi, NeuAcα2,6Gal.
Il virus aviario può infettare l’uomo
perché trova lo stesso recettore su
pochissime cellule dell’epitelio
tracheo-bronchiale umano
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¾ 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)
¾ 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.
La grande pandemia del 1918
06/06/2006
TRASMISSIONE DEGLI ORTHOMYXOVIRUS DI TIPO A
ALL’UOMO
PASSAGGIO DIRETTO:
dagli uccelli all’uomo
RUOLO MEDIATORE DEL SUINO:
Il suino possiede entrambi i recettori umani e aviari
DUE MODALITA’ POSSIBILI:
Î un virus degli uccelli infetta l’uomo o il suino adattandosi
ai recettori dei mammiferi (drift)
Î un virus degli uccelli e un virus umano possono infettare
contemporaneamente l’uomo o il suino e si verifica il
riassortimento (shift)
Circolazione dei virus dell’Influenza A
negli uomini nell’ultimo secolo
H1N1
H2N2
H1N1
Influenza
Spagnola
H3N2
Influenza Influenza
Asiatica Hong Kong
1918
1957
1968
1977
Serbatoi di Influenza A
?
Ag drift
Ag shift
16 HA subtipi
9 NA subtipi
Influenza Pandemics of the 20th Century - David K. Shay (Influenza Branch- National Center for Infectious Diseases-Centers for Disease Control and Prevention
INFLUENZA AVIARIA E INFLUENZA UMANA
Nel secolo scorso l’uomo è stato colpito da 3 pandemie:
1918 A (H1N1) virus aviare
1957 A (H2N2) riassortimento v aviare + v umano
1968 A (H3N2) riassortimento v aviare + v umano
trasmissione diretta all’uomo
di virus aviari
(1977 A (H1N1) incidente di laboratorio?)
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TRASMISSIONE DIRETTA ALL’UOMO DI VIRUS AVIARI:
CASI SPORADICI SENZA ADATTAMENTO
H7N7:
1977 incidente di laboratorio(1979
- 1980 da foche
1996
da anatre
2003*
da pollo (HPAI)
cheratocongiuntivite
congiuntivite)
congiuntivite
congiuntivite e
sintomi respiratori
*in Olanda 169 casi di congiuntivite, da 66 (35%) isolato il
virus, uguale a quello del pollo. Dall’unico caso di mortalità
isolato un virus con 14 variazioni di rilievo rispetto al ceppo
del pollo.
Trasmissione diretta all’uomo di virus
aviari: casi sporadici senza adattamento
• H9N2 (moderata)
– Hong Kong
• 2 casi
– Hong Kong
• 1 caso
1999
sintomi respiratori banali
2003
sintomi respiratori banali
– Questi isolamenti sono la conseguenza
dell’elevato stato di allerta in seguito ai
casi del 1997. Lo stesso virus è stato
isolato da quaglie e sembra aver infettato
in precedenza altri bambini
Swine Influenza
• La riduzione di fattori stressanti e/o di
coinfezioni riduce notevolmente la
mortalità
(< 1%)
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Trasmissione diretta all uomo
di virus aviari: casi sporadici
senza adattamento
• H5N1 (grave)
– Hong Kong
1997
• 18 casi
6 morti
• virus con elevata capacità replicativa negli
infetti ma incapacità a diffondere da uomo a
uomo
– Vietnam e Thailandia 2004
• 45 casi; 32 morti
Swine Influenza
• Un sottotipo principale (H1N1) con 2
varianti fino al 1998
• Dopo il 1998, comparsa di ceppi H3N2
derivanti da riassortimenti di virus umani
e dei volatili
• Clinicalmente caratterizzata da sintomi
respiratori, evoluzione acuta (7 gg)
SIV in North America
1918 Influenza recognized clinically in pigs
1930 First swine influenza isolated. classical H1N1
1930-1990’s Classical H1N1 in North America
• Peridite di peso e diminuzione
dell’accrescimento negli animali che
guariscono
1997-98 Appearance of H3N2
• I focolai sono più frequenti nel tardo
autunno- inizio inverno
2000 H4N6 avian isolated from pigs
2000 H1N2 reassortmant of H1N1 and H3N2
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Genotype of the H1N2 influenza A viruses isolated
from pigs in the United States since 1999
Genotypes of H3N2
influenza A viruses
isolated from pigs in
North America since 1997
Christopher Olsen, “The emergence of novel swine influenza
viruses in North America,” Elsevier Science B.V., Article in Press,
2002.
Christopher Olsen, “The emergence of novel swine influenza viruses in North America,” Elsevier Science B.V., Article in Press,
2002.
Influenza Suina - sintomi
• Forme “pure” epidemiche
– Febbre
– letargia
– tosse
– Scolo nasale e oculare
– anoressia
• PRDC porcine respiratory disease
complex
– PRRSV, Mycoplasma
Diagnosi di SIV
• Diagnosi diretta
–
–
–
–
–
–
–
Isolamento virale su uova
Isolamento virale su colture cellulari
IF
Immunohistochimica (IHC)
PCR
Membrane enzyme immunoassay-hu flu (EIA)
Microwell enzyme immunoassay-hu flu
• Diagnosi indiretta
• Inibizione dell’emoagglutinazione
• ELISA
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