MIKROBIOLOGI VIRUS II dr. Fauzia Andrini M.Kes Bagian Mikrobiologi / Unit Ketrampilan Medik / Wakil Dekan III FK UR
VIRUS Virus RNA positif strand : - Picornaviridae - Togaviridae - Flaviviridae - Coronaviridae Virus RNA negatif strand - Rhabdoviridae - Paramyxoviridae - Orthomyxoviridae Virus RNA double strand - Reoviridae : genus Rotavirus
Picornaviridae Famili Picornaviridae tdd a. enterovirus b. rhinovirus Virion dibentuk oleh simetri ikosahedral, genom RNA untai tunggal (+) sense
Enterovirus Penting untuk dunia medis : Poliovirus Coxsackievirus Yang lainnya : Echovirus & Enterovirus lain
Poliovirus Poliomielitis Inangnya hanya primata (manusia & kera) akibat ikatan protein kapsid viral ke reseptor yg hanya ada pd membran sel primata 3 tipe serologis (antigenik) determinan antigenik yg berbeda pd bagian luar protein kapsid Rx silang proteksi butuh antibodi ketiga tipe antigenik
Replikasi Virus Secara Umum
Transmisi & Epidemiologi Rute fecal-oral replikasi di orofaring & saluran intestinal Manusia satu-satunya inang Keberhasilan vaksinasi, poliomielitis akibat virus wild type tereradikasi di USA Kasus jarang di USA orang yg belum diimunisasi Sblm vaksin epidemi musim panas & gugur WHO 2005 atau segera setelahnya eradikasi di seluruh dunia spt smallpox akibat vaksin smallpox secara luas
Patogenesis & Imunitas Replikasi di orofaring & usus kecil (tu jar limfoid) via aliran darah SSP Retrograd sepanjang saraf axon Di SSP Replikasi di motor neuron cornu anterior tulang belakang sel saraf mati paralisis otot (jadi bukan karena infeksi virus pada ototnya) jika ke batang otak poliomielitis bulbar (paralisis respirasi) tapi jarang merusak korteks cerebral IgA intestinal & IgG humoral serotipe spesifik Imunitas spesifik tipe post infeksi sepanjang hidup
Gambaran Klinis Infeksi asimtomatis ; Periode inkubasi 10-14 hari poliomielitis abortif (tersering) demam ringan, sakit kepala, sakit tenggorokan, nausea, muntah sembuh spontan Poliomielitis non paralitik meningitis aseptik demam, sakit kepala, kaku kuduk sembuh spontan Poliomielitis paralitik predominan paralisis flacid, batang otak (paralisis respirasi) Spasme, nyeri otot, kerusakan saraf motor permanen, meningoencephalitis, meningomyeloencephalitis Karier permanen (-) eksresi virus via feses bbrp bulan post inf
Diagnosis Laboratorik Isolasi virus / kenaikan titer antibodi Tenggorokan, feses, LCS inokulasi pada kultur sel
Pengobatan & Pencegahan Antiviral spesifik (-) penanganan gejala & suport respirasi serta fisioterapi otot Vaksin mati (vaksin Salk, vaksin yang diinaktivasi, IPV) & Vaksin hidup yang dilemahkan (Vaksin Sabin, vaksin oral, OPV) Induksi antibodi humoral netralisasi virus pada darah cegah infeksi pada SSP Mengandung semua serotipe Saat ini vaksin hidup yang dilemahkan lebih sering digunakan
Vaksin Hidup yg Dilemahkan Memutuskan transmisi fecal-oral induksi IgA secretory GIT oleh replikasi virus hidup (virus mati tidak bisa) Oral lebih mudah diberikan (vaksin mati injeksi) Jarang perubahan virus attenuated menjadi virulen penyakit (tu virus tipe 3) Os imunodefisiensi virus ini dapat menyebabkan penyakit Infeksi GIT oleh enterovirus lain hambat replikasi virus vaksin shg proteksi << Vaksin di kulkas inaktif krn panas Durasi imunitas >> (tapi keduanya sebaiknya dilakukan booster)
Vaksinasi 4 dosis vaksin cegah kira-kira 10 kasus per tahun Imunisasi pasif dg imun serum globulin proteksi individu belum diimunisasi sdh terekspos Imunisasi pasif pd bayi baru lahir IgG maternal
COXSACKIEVIRUS Pertama kali diisolasi di kota Coxsackie di NY Virus Grup A konjungtivitis hemorrhagic akut, penyakit tangan-kaki-dan mulut Virus Grup B myocarditis, pericarditis Kedua tipe Peny ISPA tdk spesifik, rash, demam, meningitis aseptik 24 serotipe coxsackievirus A & 6 serotipe coxsackievirus B
Replikasi, Transmisi & Epidemiologi Siklus Replikasi = poliovirus Transmisi via rute fecal-oral, aerosol pernafasan Replikasi di orofaring & intestin Manusia satu-satunya inang Infeksi virus diseluruh dunia, tu musim panas dan gugur
D/ Lab, Pengobatan & Pencegahan Isolasi virus pada kultur sel / tikus & observasi kenaikan titer antibodi netralisasi Antiviral spesifik (-) & vaksin (-) & imunisasi pasif (-)
Echovirus ECHO : enteric cytopathic human orphan penyebab meningitis aseptik, ISPA, demam dengan atau tanpa rash, diare infantil, konjungtivitis hemorrhagic Struktur Echovirus = enterovirus lain Transmisi via rute fekal-oral, seluruh dunia. Patogenesis mirip enterovirus lain Coxsackievirus + echovirus penyebab utama meningitis aseptik (viral) D/ isolasi virus pd kultur sel. Uji serologis tak berguna krn >> serotipe Antiviral atau vaksin (-)
TOGAVIRIDAE Nukleokapsid ikosahedral, ber-envelope Genom : RNA untai tunggal polaritas +, diameter 70 nm, 9,7 – 11,8 kb Tdd protein envelope spikes, kapsid & protein non struktural Tdd 2 genus : Termasuk arbovirus : alphavirus Virus Chikungunya, Virus Eastern Equine Encephalitis, Virus O’Nyongnyong, Virus Ross River, Virus Semliki Forest, Virus Sindbis, Virus Venezuela dan Western Equine Encephalitis Selain arbovirus : rubivirus (rubellavirus)
Virus Chikungunya Terdistribusi luas di Afrika & Asia Ditransmisikan oleh tu vektor nyamuk Aedes aegypti (A. albopictus, A.vittatus) Patogenesis : Gigitan nyamuk virus muncul di darah pd hr 2-5 sakit G klinis : Inkubasi 2-10 hari onset demam & nyeri otot sendi yg berat, sakit kepala, menggigil, konjungtivitis, sakit kepala arthropaty simetris & rash Beda dgn demam dengue sulit tu pd anak2 (Chikungunya anak2 menonjol limfadenopati & akut ; dewasa : gejala persendian) Lab : LED memanjang, Isolasi virus, serologis : Kenaikkan titer 4 kali IgM
Postnatal Rubella (German measles) > ringan drpd measles Periode inkubasi 14-21 hari gejala prodormal (demam & malaise) rash makulopapular mulai di muka sd ke bawah + ekstremitas rash hilang dlm 3 hari Patogenesis : Infeksi neonatal, anak2 & dewasa tjd pd mukosa SPA inisial replikasi pd SPA multiplikasi pd nodus limf cervical viremia 7-9 hari sd muncul ab (hr ke 13-15 bersama dgn perkembangan rash). Rash : virus hanya ada di nasofaring sd bbrp minggu 20-50 % kasus subklinis Wanita dewasa : dpt tjd poliarthritis
Sindroma Rubella Kongenital Patogenesis : Makin dini terinfeksi, makin berat malformasi yg tjd. Wanita non imun terinfeksi pd tri I (tu 1 bulan) malformasi kongenital (jtg : PDA; mata : katarak; otak : tuli & RM) Tri I : 85 % ; Tri II : 16 % ; malformasi jarang bila inf setelahnya Bayi dpt juga asimtomatis (malformasi (-)) Bayi infeksius dari ekskreta selama 12-18 bulan transmisi ke wanita hamil lain At birth : virus mudah dideteksi pd sekresi faring, multi organ, LCS, urine, apus rektal Titer IgM tinggi & titer IgG persisten dlm waktu lama
Diagnosis, Terapi, & Pencegahan Rubella Isolasi & Identifikasi virus apus nasofaring / tenggorokan 6 hr seblm & sdh rash. Cell line CPE Serologi : uji HI ; ELISA. Wanita hamil : Kenaikan titer IgG selang 10 hari pengambilan & IgM dlm spesimen tunggal Terapi : (-) spesifik Pencegahan : Vaksin rubella hidup yg dilemahkan
FLAVIVIRIDAE Genus flavivirus mirip togavirus 40-50 nm Replikasi di sitoplasma, assembly di dlm retikulum endoplasma Genom RNA untai tunggal, + sense, 11 kb, berenvelope Spesies : Arbovirus Virus Rocio, Denguevirus, Virus Japanese B encephalitis, Virus penyakit Kyasanur Forest, Virus Louping ill, virus Murray Valley enc, virus Omsk hemorrhagic fever, Virus Russian Spring Summer enc, Virus West Nile fever, virus yellow fever Spesies non arbovirus : virus hepatitis C
Virus Japanese B Encephalitis Ditularkan oleh nyamuk Culex Penyebab utama encephalitis viral di Asia, tu di India, mortalitas > 80 % orang tua Multiplikasi pd sel mieloid, limfoid, endotel vaskuler, SSP Inkubasi 4-21 hari, Onset tiba2, sakit kepala hebat, menggigil, demam (last 4-10 hari), vomit, nausea, nyeri, malaise 24-48 jam os sopor, tremor, kejang sd koma Sekuele : gg mental & kepribadian, paralisis, afasia, tanda2 cerebellar Diagnosis lab : Isolasi virus, molekuler, serologis Pencegahan : Vaksin virus mati telah dicobakan di bbrp negara2 Asia
Virus Yellow Fever Yellow Fever/ demam kuning penyakit dgn vektor nyamuk Aedes aegypti Terjadi di Afrika, Amerika Tengah & Sel Demam akut sd disfungsi hepar & ginjal & perdarahan kematian Patogenesis : Virus masuk dari kulit menyebar ke nodus limf sirkulasi darah terlokalisasi di hepar, limpa, ginjal, sumsum tulang, kelenjar limfe Inkubasi 3-6 hari
Denguevirus ikosahedral, ber- envelope, glikoprotein diameter 40-50 nm. RNA untai tunggal, berpolaritas positif. Genom 11-12 kb. 4 serotipe Dengue 1 & 2 di Irian (PD II) ; dengue 3 & 4 wabah di Filipina (1953-1954) Termolabil, dpt diinaktivasi dietileter & natrium dioksikolat, stabil 70 derajat celcius
Denguevirus Transmisi denguevirus thd manusia vektor spesifik : nyamuk betina Aedes aegypty Berperan jg vektor yellow fever virus Manusia reservoir denguevirus
Gejala Klinis Penyakit Akibat Dengue Virus 1. Infeksi dengue (Dengue infection). 2. Demam dengue (Dengue fever). 3. Demam berdarah dengue (Dengue hemorrhagic fever). 4. Demam renjatan dengue (Dengue shock syndrome). Berdasarkan derajat beratnya gejala yang timbul, penyakit ini dibagi dalam 4 grade (stadium): Ringan (mild) grade I dan II. Berat (severe) grade III dan IV. Dengan gejala Shock disebut DSS.
Kriteria Diagnosis DHF Demam akut, tetap tinggi 2-7 hari lalu turun drastis (+ gejala tidak spesifik) Manifestasi perdarahan (Uji torniquet +, Petechiae, purpura, ekimosis, Epistaksis, perdarahan gusi, Hematemesis, melena) Hepatomegali tanpa ikterik, NT + Dengan/tanpa renjatan (demam menurun / hari 3 & ke 7). Renjatan + demam prognosis buruk Hemokonsentrasi/kenaikan nilai hematokrit > 20% Pemeriksaan lab antibodi Ig M dan Ig G Diagnosis pasti isolasi virus
Terapi & Pencegahan DHF Pengobatan antivirus (-) Suportif dgn pemberian cairan dan elektrolit, tu pd diagnosis dini Putus rantai penularan pengendalian vektor !! Vektor dengue (khususnya Aedes aegypti) sarangnya hanya tempat berisi air bersih, maks jarak terbangnya 100 meter tetapi vektor tersebar luas Cara pengendalian vektor: Insektisida malathion (adultisida) dgn thermal atau cold fogging & temephos (Abate) (larvasida) dgn menaburkan ke dalam bak penampungan air bersih (Dosis 1 ppm / 1 gram abate 1% per 10 liter air) Tanpa insektisida 3M: 1. Menguras bak mandi, tempayan dan tempat penampungan air minl 1x semg (perkembangan telur-dewasa 7-10 hari) 2. Menutup tempat penampungan air 3. Mengubur barang bekas yg dapat digenangi air 4. Mencegah gigitan nyamuk disiang hari (repellen / kelambu)
Filoviridae Struktur filamen panjang, 80 nm x panjang 1000 nm Genom RNA untai tunggal, negatif sense, tdk bersegmen, 19 kb, ber-envelope Replikasi di sitoplasma, asembly dgn budding membran sel Genus “Marburg-like” , spesies virus Marburg Genus “ Ebola-like”, spesies virus Ebolla
Virus Marburg & Ebola Penyebab kematian tertinggi dari semua Viral hemorrhagic fever Demam, sakit kepala, nyeri tenggorokan, nyeri otot nyeri abdomen, vomit, diare, rash internal & eksternal bleeding syok kematian Diduga rodent atau kelelawar sbg reservoir host Trans orang - orang, kultur jaringan kera pd lab KLB hebat : 1976 (Sudan & Zaire), 2000 (Uganda)
Coronavirus Single stranded RNA, berenvelope Bersama rhinovirus (Gejala mirip) penyebab utama common cold Jumlah serotipe pasti ?? 2003 SARS new coronavirus pneumonia dan gejala saluran pernafasan yang progresif isolasi penderita
RHABDOVIRIDAE Rabies encephalitis Rhabdovirus, RNA ss, bullet shaped, envelope Dpt menginfeksi mamalia Manusia via gigitan binatang infektif yang terinfeksi
dr. Fauzia Andrini Iron M.Kes Bag Mikrobiologi FK UNRI
34
Transmisi dan Epidemiologi Via gigitan oleh binatang infektif yg manifest sbg agresif, cenderung mau menggigit akibat viral encephalitis Anjing, kucing ; USA (rubah, raccon, kelelawar nonbite human via aerosol yg mengandung virus by olfactory nerve
Patogenesis virus Rabies
Patogenesis dan Imunitas Multiplikasi lokal pd tempat gigitan neuron sensorik axonal transport ke SSP Sepanjang transpor dpt menghindar thd sistem imun Multiplikasi pd SSP travel down the peripheral nerve to gland saliva No viremic stage Encephalitis : kematian neuron dan demielinisasi ; negri bodies : neuron terinfeksi yg mengandung sitoplasma inklusi eosinofilik diagnostik
GAMBARAN KLINIS Inkubasi 2-16 minggu atau lebih kuantitas virus & jarak luka gigitan ke kepala manusia (shorter distance to CNS) Prodormal : demam, anoreksia Bbrp hari confusion, letargi, salivasi meningkat, painful spasm pd otot2 tenggorokan bila menelan hidrofobia Bbrp hari kejang, paralisis Koma kematian dr. Fauzia Andrini Iron M.Kes Bag Mikrobiologi FK UNRI
38
LAB dan TERAPI Rapid D/ pd binatang pem jar otak antibodi fluoresen atau deteksi negri bodies Rabies pd manusia pewarnaan antibodi fluoresen pd biopsi spesimen ; isolasi virus dari saliva, LCS, jar otak ; kenaikan titer antibodi No antiviral, terapi suportif dr. Fauzia Andrini Iron M.Kes Bag Mikrobiologi FK UNRI
39
VAKSIN ANTIRABIES Pre exposure high risk group 3 dosis (hari ke 0, 7, dan 21 atau 28) Post exposure inkubasi yg lama mjdkan ada waktu utk induksi imunitas protektif Post Vaksin inactivated Human diploid cell strain virus (HDCS) dan human rabies immune globulin (RIG) dan membersihkan luka HDCS 5 dosis (hari 0,3,7,14,28) dan RIG (pd sisi yg berbeda (pd tempat gigitan) spy cegah antibodi RIG menetralisir HDCS) bersamaan HDCS pd hari 0 dr. Fauzia Andrini Iron M.Kes Bag Mikrobiologi FK UNRI
40
VAKSIN UNTUK BINATANG Jika binatang yg menggigit dapat ditangkap observasi 10 hari jika gejala tambah jelas bunuh binatang tsb Vaksin (anjing dan kucing) virus rabies inactivated Imunisasi pertama umur binatang 3 bulan Booster tiap 3 tahun sekali
Orthomyxoviridae dan Paramyxoviridae Orthomyxoviridae (virus-virus influenza) >> penyakit sal respirasi, KLB
ORTHOMYXOVIRIDAE Orthomyxovirus, envelope, RNA single stranded RNA terdiri dari 8 segmen potensi perubahan antigenik Serotipe mayor A, B, C
Virus Influenzae A : 8 segmen, host range > (human, swine, avian, mammal), severe, ekstensif (ep & pan akibat antigenic drift & shift) B : 8 segmen, human only, jarang severe, outbreak epid jarang, ant drift saja C : 7 segmen, human swine, mild, limited outbreak
Virus Influenzae Glikoprot (hemaglutinin&neuraminidase) Hemaglutinin (HA) attachment pd reseptor permukaan sel respirasi Neuraminidase (NA) fusi envelope viral pd pre entry ke sel host dan released virus progeny
Mekanisme Inf sal nafas atas bwh Gejala sistemik akibat respon sitokin Penting ! : Ab thd HA & NA Dpt tjd superinfeksi oleh bakteri akibat hilangnya barier epitelial alami
Pemeriksaan, Vaksin, & Antiviral Isolasi virus, serologis, molekuler Vaksin mati utk strain influenza A dan B Vaksin hidup yang dilemahkan utk influenza A dan B (nasal spray) Antiviral : amantadin, rimantadin, zanamivir, oseltamivir hasil terbaik terapi sedini mungkin
Virus Influensa A Tdd subtipe : 15 HA & 9 NA (host range risk ‘mixing’ Human inf : H1,2,3 dab N1,2 Misal virus H7N2 : punya 7 protein HA dan 2 protein N Dpt tjd perbedaan antar subtipe akibat ant drift strain
Perubahan antigenik Influenzae A Antigenic drift : perubahan minor yg kontinyu (tiap/ bbrp tahun) mutasi bbrp asam amino NA atau HA tidak merubah subtipe Antigenic shift : Perubahan antigenik besar (>50 %) pada HA dan NA merubah subtipe jarang tjd (diduga tiap 10-30 tahun terjadi akibat genetik reassortment antibodi lack pd populasi rx pandemi
Genetic Reassortment
Konsekuensi Subtipe baru sistem imun pada populasi besar belum mengenali proteksi (-) Pandemi dan endemi Vaksin yg sebelumnya mjd tidak efektif
Swine Influenzae Virus SIV infections in man mild, subclinical, often are not diagnosed, serious in patients with underlying medical conditions August 2010 73 case reports of symptomatic human SIV infections 7 infections (10 %) resulted in death 37 of 73 (51 %) reported cases had no known exposure to pigs SIV may be crossing the species barrier via transmission routes Human-to-human transmission was suspected in 10 of 34 (30 %) of the cases with epidemiological investigation
Mungkinkah transmisi antara manusia ke manusia ? TEORITIS : Antigenic shift Genetic reassortment avian & human virus Virus Influensa A subtipe baru dg HA yg << atau (-) imunitas pd manusia Transmisi orang ke orang Pandemi Influensa meluas di seluruh dunia, disebabkan oleh subtipe baru atau subtipe yg belum pernah menyebar antar manusia atau sudah lama sekali tidak menyebar antar manusia
Pandemi Influenza di Abad ke-20 1918 – 1919 : Spanish flu A H1N1 : 500.000 meninggal di USA & > 50 juta orang di seluruh dunia meninggal 1957-1958 : Asian flu A H2N2 : 70.000 meninggal di USA, bermula di Cina 1968 – 1969 : Hongkong flu A H3N2 : 34.000 meninggal di USA, bermula di Hongkong
Patogenesis & Imunologis Penyebaran melalui droplet, kontak tangan terkontaminasi Berhasil masuk jika dapat mengatasi refleks batuk, netralisasi oleh antibodi IgA spesifik atau inaktivasi oleh inhibitor non spesifik pada sekresi mukus. Inkubasi 1 - 4 hari (tgg dosis virus & status imun inang
Rhinovirus Tdd 115 serotipe, picornavirus, RNA single stranded Penyebab common cold tersering pada anak2 dan dewasa Inkubasi 2-3 hari, gejala akut 3-7 hari Kerusakan sel mukosa minimal Reseptor ICAM-1 (berperan untuk adesi molekul)
Patogenesis Rhinovirus Replikasi di nasal epitel > 100 serotipe vaksin tidak efektif Preventif : washing hand
Pengobatan dan Pencegahan Tidak ada terapi spesifik dan vaksin (-) akibat serotipe >> (perlu multivalent vaksin) Penelitian rekombinan reseptor soluble ICAM-1 utk memblok perlekatan virus, penggunaan pleconaril (inhibitor kapsid yg berintegrasi dgn kapsid viral shg dpt memblok perlekatan)
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
