CYTOMEGALOVIRUS INFECTION a common congenital infection Katrien Lagrou
Greek: herpein = creep
Mandell GL et al. “Atlas of Infectious Diseases”, Vol. XI, 1999
Discovery of human herpesviruses HHV-8 HHV-7 HHV-6
8 7 6 5
EBV CMV VZV
4 3 2 1
HSV-1 HSV-2
0 1910 1920 1930 1940 1950
1960 1970 1980 1990 2000
Human herpesviruses
β
γ
CMV HHV-6 HHV-7
EBV HHV-8
α
HSV-1 HSV-2 VZV
Cyto-megalo-virus
CMV disease • Asymptomatic • Infectious mononucleosis in young adults • Congenital CMV syndrome in neonates • Severe disease in immunocompromised patients – HSCT: CMV pneumonia – AIDS: CMV retinitis
CYTOMEGALOVIRUS INFECTION Epidemiology
Routes of transmission • • • • • • •
Intrauterine (transplacental) Intrapartum Breast feeding Saliva Contacts with small children Intimate contact, sex Transfusion, transplantation
CMV seroprevalence • Wide variation of geographic prevalence rates • Africa: 82-100% • South America: 81-98% • USA/Australia/Western Europe: 42-85%
• Higher in lower socio-economic groups • Higher in multiparous women
CMV seroprevalence worldwide • • • • • • • • • • • • •
Lyon (France) Freiburg (Germany) St. Gallen (Switzerland) Albany (New York, USA) Melbourne (Australia) Bologna (Italy, North) Houston (Texas, USA) Buenos Aires (Argentina) Bari (Italy, South) Hong Kong (China) Sendai (Japan) Manila (Philippines) Entebbe (Uganda)
40 % 42 % 45 % 45 % 54 % 71 % 79 % 81 % 92 % 94 % 96 % 100 % 100 % Lazzorotto et al.
CMV Worldwide Prevalence 98% 60% 42% 80%
79%
98%
100%
98%
98% 94%
100%
81% 100%
54%
Seropositivity (%)
CMV seropositivity in blood donors 100 90 80 70 60 50
1977
1985
1994
1997 Landini et al.
CYTOMEGALOVIRUS Congenital infection
Risk of congenital infections CMV
VZV
Parvo B19
Toxo
HBV
HIV
Rubella
Time (trimester)
1, 2, 3
(1, 2) perinatal
2
1, 2, 3
perinatal
perinatal
1
Prevalence (incidence), Germany
>20 000 cases
congenital ~10 cases
~100 cases
~40 cases
8 cases
10 cases
1 case
2002
2002
2003
2002
neonatal ~100 cases
Consequences of HCMV in pregnancy Pregnant women of higher income group
55% immune
Pregnant women of lower income group
45% susceptible
0.15% congenital infection (recurrent) maternal infection)
0-1% infected infants may have clinically apparent disease or sequelae
40% transmit infection to fetus
10-15% infected infants may have clinically apparent disease (mild or severe)
90% develop sequelae
85% immune
0.5-1% congenital infection (recurrent maternal infection)
1-4% primary infection
0-1% infected infants may have clinically apparent disease or sequelae
10% develop normally
15% susceptible
85-90% infected infants are asymptomatic
5-15% develop sequelae
85-95% develop normally
Stagno and Whitley, N Engl J Med, 1985.
Congenital CMV infection • • • • • • •
Petechiae Jaundice Hepatosplenomegaly Microcephaly Chorioretinitis Seizures Death
76% 67% 60% 53% 20% 7% 10% Boppana et al., Pediatrics, 1999
Incidence of Handicaps
The most severe handicaps result from infection acquired during the 4th to 22nd week of gestation.
A common complication after a congenital CMV infection is the hearing loss of the infant during early childhood. Followup examinations are required to identify and to support these children.
LABORATORY DIAGNOSIS
Laboratory CMV infection • Virus culture • Serology IgG/IgM • IgG avidity • Molecular diagnostics
Laboratory CMV infection • Virus culture • Serology IgG/IgM • IgG avidity • Molecular diagnostics
Moeten we de moeder screenen? Guidelines: NICE, ICSI, ACOG, VVOG: Geen nood tot systematische screening - Al dan niet intra-uteriene transmissie?
- Welke kinderen symptomen? Ernst van de symptomen? - Geen vaccin of profylactische therapie
Kenniscentrum, CDC: éénmalige serologie voor/aan het begin van de ZWS Als negatief: motivatie tot preventieve hygiënische maatregelen bij contact met jonge kinderen
Praktijk ligt ver van de guidelines: 70% van de zwangeren: minstens 1 x serologie 19% van de zwangeren: meer dan 3 x serologie
(gegevens KCE)
Voorstanders serologie: Positieve serologie koppelen aan interventies: -
Opvolgen met echo/KST Amniocentese/cordocentese (?) Evt. zwangerschapsonderbreking Toekomst: therapie? Opvolging kind
Schematic overview of CMV infection Amount of IgG / IgM Antibody or Avidity CMV -Avidity
Anti-CMV IgM Primary infection
Anti-CMV IgG
Anti CMV-IgM Secondary infection
time Time of infection
First CMV-M and –G positive bleeds
CMV-M positive (non-primary infection)
Laboratory CMV infection • Virus culture • Serology IgG/IgM • IgG avidity • Molecular diagnostics
IgG avidity: background • Avidity is a term used to describe the combined strength of multiple interactions between antigens and antibodies. Avidity is distinct from affinity, which is a term used to describe the strength of a single bond. As such, avidity is the sum strength of bond affinities.
• Avidity is the degree of strength of antibody–antigen binding
Schematic Representation of Low Avidity Antibody
Antigen IgG Antibody
Low avidity antibody has low affinity (binding strength) to the antigen target and can be dissociated more easily from antigen.
Schematic Representation of Medium Avidity Antibody
Antigen IgG Antibody
As the immune system gets more familiar to the antigen the antibody affinity will gradually increase thus making the dissociation harder.
Schematic Representation of High Avidity Antibody
Antigen IgG Antibody
As the immune system has had enough time to "examine" the antigen the antibodies produced are "mature" and bind strongly to the antigen.
CMV IgG avidity testing CMV IgG with urea in reaction CMV IgG without urea
CMV IgG avidity testing 80
Avidity index (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
5
10
15
20
25
Weeks after start of symptoms
30
35
Landini et al.
CMV IgG CMV IgM Patient 3 Patient 4
+ +
CMV IgG Avidity
Interpretation
Low
Primary infection
High
Reactivation
+ +
Patient 3
IgM
IgG
Patient 4
IgM
Laboratory CMV infection • Virus culture • Serology IgG/IgM • IgG avidity • Molecular diagnostics
Kwantificatie van hCMV DNA in vruchtwater: klinisch predictieve waarde B. Van Meensel, K. Beuselinck, V. Cossey, M. Hanssens, M. Van Ranst, K. Lagrou
Pre-analytische factoren: patiëntenvariabelen
Zwangerschap
CMV-infectie
Amniospunctie
1) minstens 6 weken
Besmetting moeder ↓ Bloed moeder ↓ Besmetting placenta/foetus ↓ Excretie urine/vruchtwater
Pre-analytische factoren: patiëntenvariabelen
Zwangerschap
CMV-infectie
Amniospunctie 2) minstens 21 weken zwangerschap
Doel 1. Nagaan of PCR op vruchtwater een goede methode is om de prenatale diagnose van een congenitale CMV-infectie te stellen. 2. Nagaan of kwantitatieve PCR op vruchtwater een goede methode is om iets te zeggen over de prognose van een geïnfecteerde foetus.
Materiaal & methoden Retrospectieve studie: 282 vruchtwaterstalen afgenomen 15.5 - 32.1 weken zwangerschap kwantitatieve real-time Taqman PCR
241 stalen: negatief
41 stalen: positief
- Toestemming patiënten - Gynaecologen en pediaters gecontacteerd d.m.v. vragenlijsten: klinische gegevens, laboratoriumresultaten, beeldvorming - Diagnose geïnfecteerde pasgeborene: CMV-isolatie op urine tijdens de eerste levensweek - Diagnose geïnfecteerde foetus: APO-onderzoek - Leeftijd kinderen op het moment van de studie: 2.5 maanden - 3 jaar
Resultaten (1) 1. Vruchtwaterstalen negatief voor CMV 241 stalen: negatieve CMV PCR ↓ 36: virale kweek op urine baby uitgevoerd tijdens de eerste levensweek ↓ 4: virale kweek op urine positief Tijdstip van amniocentesis Weken zwangerschap
Weken na maternele infectie
Outcome baby
Patiënt 1
18 weken
12 weken
Tweelinga; 1 baby asymptomatisch, 1 baby motorische problemen
Patiënt 2
21 weken
10 weken
Tweelinga; beiden asymptomatisch
Patiënt 3
21 weken
7 weken
Asymptomatisch
Patiënt 4
23 weken
6 weken
Globale ontwikkelingsvertraging a
Beide baby’s hadden een positieve urinekweek voor CMV
Resultaten (2) 2. Vruchtwaterstalen positief voor CMV
Log viral load (copies/mL)
Log viral load (copies/mL)
41 stalen: positieve CMV PCR ↓ 35: klinische gegevens (13/15: zwangerschap vroegtijdig beëindigd)
asymptomatisch Outcome versus viral load
symptomatisch
Zwangerschapsduur (weken) Tijdstip van amniocentesis versus viral load
Besluit PCR op amniosvocht vanaf 21 weken en minstens 6 weken na de maternele infectie Negatief
Een negatieve test kan niet garanderen dat het kind niet geïnfecteerd is !
Positief Kindje heeft een CMVinfectie maar we kunnen geen uitspraak doen over de ernst aan de hand van de viral load!
EVALUATION OF ARCHITECT CMV ASSAYS K. Lagrou, M. Bodeus, M. Van Ranst, P. Goubau ECCMID 2008, Barcelona
Analysis of 503 routine samples: IgM reactive sera
Analysis of 503 routine samples: IgM reactive sera 15 sera reactive only on AxSYM
1 serum reactive only on Architect
7 0
1,25 1,29
S/CO 0 0 2 1 0 0 2
10 12 14 16 18 20 Higher
5 1 3 0 3 2 1 0
8 10 12 14 16 18 20
14
4 6
13
0 2
1,29
13
50
1,25
1
30
54
150
0,75
200
Number
170
189
200
0,5
2
2
8
300
0,25
6
11
6
4
16
11
2
1
2
5
0 0,9
0,75
71
100
0,5
366
400
0,25
Number
Distribution S/CO values IgM assays Architect IgM AxSYM IgM
250
350
250 150
100
50
S/CO
Relative agreement IgM results
VIDAS
negative
ARCHITECT
Dade Behring
AxSYM
neg
gray zone
pos
neg
gray zone
pos
neg
gray zone
pos
457
3
0
432
25
3
434
10
16
0
0
1
94% 0
1
2
93% 0
0
3
31
1
8
33
7
3
32
gray zone
2
positive
8
97%
Relative agreement IgG results
VIDAS neg
ARCHITECT
negative
260
positive
2
gray zone 1 99% 6
Dade Behring
AxSYM
pos
neg
gray zone
pos
neg
1
253
8 98%
1
262
233
2
12
227
12
pos
98%0 229
CMV IgG avidity
CMV IgG avidity
CMV IgG avidity
IgG avidity in past-infection sera ARCHITECT
VIDAS 90
100.0
80
90.0
70
80.0
60
70.0 Avidity (%)
Avidity (%)
100
50 40 30
60.0 50.0 40.0
20
30.0
10
20.0
0
10.0 0
50
100
150
200
250
300
CMV IgG (AU/mL)
350
400
450
500
0.0 0
50
100 CMV IgG (AU/mL)
150
200
