VIRUS DELL’EPATITE B (HBV) HEPADNAVIRIDAE VIRUS DELL’EPATITE B (HBV)

HBV Notizie 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 Blumberg siero di un aborigeno australiano riconosceva antigene nel siero di un paziente emofiliaco americano antigene Australia (Au)

HBV Notizie Storiche 1967 l’antigene Au venne identificato come HBsAg (surface antigen) 1968 antigene Au presente in pazienti con l’epatite B 1970 Dane identifica i virioni “Particelle di Dane”

HBV CARATTERISTICHE 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

HBV CARATTERISTICHE STRUTTURALI

CARATTERISTICHE STRUTTURALI HBV CARATTERISTICHE STRUTTURALI HbsAg Grossa quantita’ presente nel siero (50-300 microgr./ml)

HBV CARATTERISTICHE STRUTTURALI PARTICELLE DI DANE Infettive Envelope HBsAg Core HBcAg polimerasi DNA

HBV CARATTERISTICHE STRUTTURALI SFERE DI 20 nm FILAMENTI Non infettive (no DNA) HBsAg Lipidi cellula ospite Altamente immunogeniche (vaccino di prima generazione)

HBV GENOMA

HBV GENOMA 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

HBV COMPOSIZIONE HBsAg Pre-S1 (L) = 39 kd (1-2% totale) Pre S2 (M) = 31 kd (5-15% totale) S= 24 kd quantitativamente superiore

HBV CORE Due AUG AUG interno proteina core incorporata nei virioni AUG esterno proteina non incorporata nei virioni HBeAg secreta dalle cellule infette presente nel sangue funzione sconosciuta

HBV Proteina X Presente nelle cellule infette Localizzazione prevalentemente citoplasmica Importante per l’infettivita’ Attivatore trascrizionale Azione nella riparazione DNA Azione oncogena Attivazione segnali di trasduzione Scarsamente 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 - aumenta la replicazione del virus wild-type 3) Doppio splicing (Ma et al., 2009) → proteina AP-12 - aumenta la replicazione del virus wild-type

Replicazione

Ciclo replicativo

Principale cellula bersaglio: epatocita

HEPADNAVIRUS altri organi bersaglio

HBV CARATTERISTICHE BIOLOGICHE Virus altamente stabile Etere pH acido temperatura Implicazioni nella trasmissione

Epidemiologia

Epidemiologia > 2 miliardi di persone sono state infettate Si stima che attualmente: 400 milioni di persone infette dal virus dell'epatite B Molte Co-infezioni HBV/HDV/HCV/HIV quadruple o HBV/HC/HIV triple

Liquidi biologici contenti HBV Low/Not High Moderate Detectable blood semen urine serum vaginal fluid feces wound exudates saliva sweat tears breastmilk 1 1 1

HBV TRASMISSIONE 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)

Outcome of Hepatitis B Virus Infection by Age at Infection 100 100 80 Infezione cronica (%) 80 60 60 Chronic Infection Infezione sintomatica (%) 40 40 20 20 Symptomatic Infection Birth 1-6 months 7-12 months 1-4 years Older Children and Adults Età al momento dell’esposizione 34

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

HBV RISPOSTA IMMUNITARIA

HBV PATOGENESI Virus non citopatico Replicazione negli epatociti senza danno durante la fase di incubazione Danno epatocellulare mediato da: 1) meccanismi immunitari 2) particelle HBV difettive, mRNA spliced, proteine virali

ESPRESSIONE DI PROTEINE VIRALI PATOGENESI DEL DANNO EPATITICO RISPOSTA IMMUNE CELLULARE

HBV PATOGENESI Risposta immunitaria cellulare danno epatico risoluzione dell’infezione Risposta immunitaria scarsa nei bambini Associata 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)

SVILUPPO DI TUMORE IN PAZIENTI CON CIRROSI maschi % femmine Totale HBsAg + Anti-HCV +

RUOLO DEI VIRUS EPATITICI EPATOCARCINOGENESI RUOLO DEI VIRUS EPATITICI DIRETTO INDIRETTO Eventi molecolari Proteine virali Infiammazione cronica Necrosi Rigenerazione Cirrosi

HBV DIAGNOSI Clinica parametri di funzionalita’ epatica Rilevazione antigeni ed anticorpi (RIA, ELISA) Rilevazione acido nucleico PCR branched DNA Hybrid capture RQ-PCR

HBV DIAGNOSI

Table 1 - The HBV Panel - Interpretation Test Results Interpretation HBsAg anti-HBcAg anti-HBsAg Negative Negative Negative The patient is susceptible to an HBV infection and has not been exposed previously to the virus The patient has not been vaccinated Negative Positive Positive 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) Negative Negative Positive The patient is immune because of vaccination against HBV HBsAg anti-HBcAg anti-HBcAg IgM anti-HBsAg Positive Positive Positive Negative 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 Positive Positive Negative Negative The patient has a chronic HBV infection. The IgM anti-HBc has waned Negative Positive Negative 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.

HBV TERAPIA IFN alfa Hepsera (analogo nucleotidico) Lamivudina (inibitore trascrittasi inversa – problema mutanti) Immunoglobuline

HBV VACCINO Primo vaccino ricombinante HBsAg prodotto in lieviti Anticorpi neutralizzanti

HBV VACCINAZIONE

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 infettati Nati da madri HBV+ Bambini immigrati da aree ad alta prevalenza di HBV Medici/personale sanitario Persone 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?

Agente dell’epatite delta 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

Virus dell’epatite D PATOGENESI Citotossico Danno epatico tossicita’ diretta da HVD immunopatologia da HBV Aggravamento della patologia da HBV Piu’ frequente epatite fulminante Malattia grave e progressiva Cirrosi; 70% dei casi HCC

There are commercially available tests that detect anti-HDV IgG Diagnosis There are commercially available tests that detect anti-HDV IgG

Cirrosi avanzata