Virus dell’Influenza Aviaria (H5N1) Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma Policlinico Universitario “A. Gemelli” 2 novembre 2005 Virus dell’Influenza Aviaria (H5N1) Giovanni Fadda Istituto di Microbiologia Policlinico Universitario “A. Gemelli”, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma

Cosa si intende quando si parla di influenza?

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

Qual è l’agente eziologico dell’influenza?

Il Virus 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. 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.

Virus dell’influenza umana Tre tipi di virus: influenza A, B e C Tipo A Animali e uomo Epidemie e pandemie Tipo B Solo l’uomo Piccole epidemie Principalmente bambini Tipo C Non provoca epidemie Forme cliniche molto lievi 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.

Virus dell’influenza A Virus ad RNA segmentato a polarità negativa

Virus dell’influenza A RNA 1 2 3 4 5 6 7 8 Proteina PB2 PB1 PA HA NP NA M1M2 NS1 NS2 Funzione Polimerasi Emoagglutinina Nucleocapside Neuroaminidasi Matrice Proteine non strutturali 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.

i virus dell’influenza? Quanti e quali sono i virus dell’influenza?

Altri uccelli acquatici? Ecologia del Virus dell’Influenza A “Reservoir” Genetici H3, H7 H1, H2, H3 Riassortimento H5N1 H5, 7, 9 H10 H1-12 H14-15 H1-2, 4-7, H9-13, 15 Altri uccelli acquatici? H16 H1, H3, H4, H7, H13 H1, H3 Modificata da D. Swayne

Il riassortimento genico tra specie animali differenti è alla base delle pandemie da Virus dell’influenza A Influenza Aviaria H9 H7 Influenza Russa H5 H5 Influenza Asiatica H1 Influenza Spagnola H3 H2 Influenza Hong Kong H1 1918 1957 1968 1977 1997 2005 1998/9

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 Aviaria La Patogenicità è basata sulle caratteristiche dell’emoagglutinina e/o sul grado di diffusione e severità della malattia nei volatili 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 Sottotipi a bassa patogenicità H5 o H7 possono mutare in sottotipi ad alta patogenicità

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, NeuAca2,3Gal, presenti sulle cellule delle vie aeree e dell’apparato intestinale. Nell’uomo i recettori specifici per i virus dell’influenza umana sono diversi, NeuAca2,6Gal. 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

Comparsa di VARIANTI a differente patogenicità Antigenic drift Mutazioni puntiformi possono presentarsi nel normale ciclo di replicazione virale dei virus ad RNA Quando il virus va incontro a mutazioni multiple nei geni che codificano per proteine superficiali cambiando la specificità per il recettore della cellula ospite Comparsa di VARIANTI a differente patogenicità

Antigenic shift umano aviario 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 Ospiti come il maiale possiedono i recettori per virus di specie diverse e sono responsabili del RIASSORTIMENTO GENICO

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

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

Trasmissione umana 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 - 2 bambini, ospedalizzati (H9N2) 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

Cumulative Number of Confirmed Human Cases of Avian Influenza A/(H5N1) Reported to WHO 24 October 2005 Date of onset Indonesia Viet Nam Thailand Cambodia Total cases deaths 26.12.03-10.03.04 23 16 12 8 35 24 19.07.04-08.10.04 4 5 9 16.12.04- to date 7 64 21 2 1 77 30 91 41 19 13 121 62 Notes Total number of cases includes number of deaths. WHO reports only laboratory-confirmed cases.

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

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

Isolamento e propagazione in vitro dei virus influenzali Coltura in monostrati di linee cellulari continue MDCK (rene di cane) Vero (rene di scimmia) Visualizzazione dell’effetto citopatico Identificazione dell’isolato mediante anticorpi specifici marcati con fluoresceina Immunofluorescenza indiretta

Ricerca diretta sul campione clinico Ricerca di antigeni virali Immunofluorescenza con anticorpi specifici marcati Ricerca del genoma virale M 1 2 3 4 5 Amplificazione di sequenze geniche virus-specifiche mediante reazione polimerasica a catena previa retrotrascrizione (RT-PCR) 320 bp

Ricerca del genoma virale 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. 5’ 3’

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

VACCINO VACCINI 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. La vaccinazione con ceppi attenuati potrebbe facilitare fenomeni di riassortimento in caso di coinfezione con ceppi selvaggi 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)

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

Prevenzione e raccomandazioni 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

Grazie per l’attenzione