TOGAVIRIDAE ADENOVIRIDAE Dr. Megyeri Klára Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet
2008/2009
Togaviridae
Rubivírus: •Rubeolavírus
Alphavírus: •Keleti lóencephalitis-vírus •Nyugati lóencephalitis-vírus •Venezuelai lóencephalitis vírus •Sindbis-vírus •Semliki Forest-vírus •Chikungunya-vírus •O’Nyongnyong-vírus •Ross-river-vírus
Rubeolavírus Genomja pozitív egyszálú RNS. A kapszid ikozahedrális szimmetriájú. A virion burokkal rendelkezik. Egy szerotípusa van. Tenyésztés: primer majomvese, majom (Vero), nyúl (RK-13) vagy hörcsög (BHK-21) sejtvonalakon szaporítható. CP hatás: primer sejtkultúrákban nincs, sejtvonalakon kis mértékő: lekerekedett, mazsolaszerően összetöpörödı a monolayer sejtréteghez tapadó sejtekbıl áll. Vírus kimutatás: IF, interferencia (echovírus 11 vagy coxsackievírus A)
A rubeolavírus genomja és replikációs stratégiája
A rubeola vírus fertızés pathogenesise Légutak ⇓ regionalis nyirokcsomók ⇓ elsıdleges virémia ⇓ vírusszaporodás a RES-ben ⇓ szekunder virémia ⇓ szóródás a szervezetben
⇓
POSTNATALIS RUBEOLA ⇓ Terhes nıkben a magzat fertızıdés ⇓ RUBEOLA VÍRUS=teratogén (magzatkárosító hatású)
⇓
CONGENITALIS RUBEOLA (CRS)
A postnatalis rubeola lefolyása és klinikai tünetei Tünetek •makulopapuláris kiütések •lymphadenopathia •láz •arthropathia
A postnatalis rubeola lefolyása és klinikai tünetei
A CRS kockázata terhesség alatt
0-12 hét
≈100%-o kockázata van annak, hogy az újszülött valamilyen kongenitális fejlıdési rendellenességgel születik
13-16 hét
süketség és retinopathia 15%
16 hét után
normális fejlıdés, süketség és retinopathia kockázata kicsi
Congenitális rubeola syndroma tünetei Szervi érintettség Szem fejlıdési rendellenesség
Szív fejlıdési rendellenesség
Hallás károsodás Központi idegrendszer
Egyéb szervek
Betegség Cataracta Microphthalmia Glaucoma Retinitis Ductus arteriosus Botalli persistens Pitvari septum defectus Kamrai septum defectus Arteria pulmonalis stenosisa Sensorineuralis süketség Mentalis retardatio Meningoencephalitis Progresszív rubeola panencephalitis Microcephalia Alacsony születési súly Csont laesiok Hepatosplenomegalia Hematológiai eltérések: thrombocytopenia +/– purpura Pneumonitis Endocrine dysfunctio: inzulindependens diabetes mellitus, thyreoiditis
A CRS vezetı tünetei: microcephalia, szívfejlıdési rendellenességek, cataracta, süketség
A CRS-ben szenvedı magzatoknál kromoszóma rendellenességek fordulhatnak elı
A rubeolavírus in vitro sejtkárosító hatásában szerepet játszó folyamatok RV nsP90 CK
RV nsP90 Rb
az Rb funkció károsodása
a CK funkció károsodása
szabad E2F szint ↑
TRAF-2 szint ↓
NF-κB aktiváció ↓
ARF gén kifejezıdése ↑
tetraploidia
kóros genom
A p53 MDM-2 által mediált lebomlása ↓
p53
a TNF-α pro-apoptotikus hatása ↑
Rb: Retinoblastoma protein CK: citron kináz
ZAVAR A SEJTOSZTÓDÁS FOLYAMATÁBAN ÉS APOPTÓZIS
p53 szint ↑
A mumps, a morbilli és a rubeola aktív immunizálással megelızhetı: MMR (élı attenuált vírusokat tartalmazó vakcina, melyet 15 hónapos korban alkalmaznak)
A súlyos CRS elıfordulásának csökkenése a vakcináció bevezetését követıen
Az élı, attenuált rubeolavírus vakcina (RA27/3) kifejlesztıje, Prof. Dr. Stanley Plotkin
Alphavírus genus
Az Alphavírusok az ún. arbovírusokhoz (arthropod-borne virus) tartoznak, melyek vérszívó ízeltlábú vektorok közvetítésével terjednek a gerincesek között.
Természetes gazda
Vektor
Gazda
Az Alphavírusok a vérszívó ízeltlábúak csípésével közvetlenül a véráramba kerülnek és virémiát alakítanak ki. Számos szövettani típusú sejtet megfertıznek, így szaporodnak az endothelsejtekben, macrophagokban, hepatocytákban, a lépben és a nyirokcsomókban. Ezt követıen secunder virémiát hoznak létre és számos szervbe eljutva systemás fertızést hoznak létre.
Vektor
Gazda
Elıfordulás
Betegség
Keleti lóencephaliti s
Aedes, Culiseta
Madarak
Észak, Dél és Közép Amerika
Systemás betegség; encephalitis
Nyugati lóencephaliti s
Aedes, Culiseta
Madarak
Észak, Dél és Közép Amerika
Systemás betegség; encephalitis
Venezuelai lóencephaliti s
Aedes, Culex
Rágcsálók, lovak
Észak, Dél és Közép Amerika
Systemás betegség; encephalitis
Sindbis
Aedes és más szúnyogok
Madarak
Afrika, Ausztrália, India
Láz, arthralgia/arthritis, kiütés
Semliki Forest
Aedes és más szúnyogok
Madarak
Afrika
Láz, arthralgia/arthritis, kiütés
Ross River
Aedes, Culex
Emberek, lovak, kenguruk, rókák, egerek, oposszumok
Ausztrália
Láz, arthralgia/arthritis, kiütés
Chikungunya
Aedes
Emberek, majmok
Afrika, Ázsia
Láz, arthralgia/arthritis, kiütés
O’nyongnyon g
Aedes
Emberek, majmok
Afrika, Ázsia
Láz, arthralgia/arthritis,
Alphavirus
A chikungunya láz jellegzetes klinikai manifesztációi
A Chikungunya vírus szétterjedése Afrikából
•2007. július-augusztusában Olaszországban, a Pó folyó völgyében fekvı Emilia-Romagna régióban, Ravenna tartományban szúnyogok által terjesztett chikungunya-láz járvány alakult ki. Szeptember 6-ig 211 megbetegedést regisztráltak, 11 beteg állapota igényelt kórházi ellátást, egy krónikus betegségben szenvedı 83 éves beteg meghalt. •A feltételezések szerint a vírust a dél-indiai Kerala tartományból június végén hurcolta be egy fertızött személy, aki Olaszországban betegedett meg. •Ez az elsı alkalom, hogy Európában a vírus szúnyogcsípés által terjedt. •A chikungunya-láz Európában alig ismert, az Indiai-óceán szigetvilágában, Indiában, Afrikában, Délkelet-Ázsiában fordul elı nagyobb számban. Európába az idegenforgalom, a használt autó-gumik és vízben szállított növények kereskedelme révén került. •A vírus szúnyogok közvetítésével terjed. Az emberrıl emberre terjedés vektoraként három szúnyog ismeretes: az Aedes albopictus, az Aedes aegypti és az Aedes polynesiensis. Irodalmi adatok szerint az Aedes albopictus ma már Európa 12 országában van jelen (Spanyolország, Franciaország, Belgium, Hollandia, Svájc, Olaszország, Szlovénia, Horvátország, Bosznia-Hercegovina, Montenegró, Albánia, Görögország,). •Az említett szúnyogfajok Magyarországon nem voltak honosak napjainkig, de az Ae.albopictus fajjal kapcsolatban eddig tapasztalt tendenciák alapján várható, hogy – Európa más országaihoz hasonlóan – hazánkban is megjelenik ez a csípıszúnyog faj, melynek röpülı alakja 4-8 hétig él, és röpülési rádiusza is számottevı (400-600 m). A tojások ugyan ellenállóak, a szárazságot jól tőrik, de a téli hideget a szabadban valószínőleg nem élik túl, ezért kicsi a valószínősége egy önfenntartó populáció hazai meghonosodásának, alkalmi megjelenésére azonban itthon is számítani kell.
Vektor kontroll a Chikungunya vírus terjedésének megelızésére/megakadályozására
ADENOVIRIDAE
A humán patogén adenovírusok a Mastadenovírus genusba tartoznak; 51 szerotípusuk ismert.
Az adenovírus szerkezete
Genom: duplaszálú lineáris DNS Átmérı: 70-90 nm Kapszid szimmetria: ikozahedrális Kapszomerszám: 252 (240 hexon+12 penton) Kapszid összetevık: Penton: csúcsi kapszomer a nyúlványokkal együtt Pentonbázis: csúcsi kapszomer Fiber: nyúlványok (pentonbázis nélkül) Hexon: a kapszid élein és lapjain elhelyezkedı összes többi kapszomer
Az adenovírus felépítésében szerepet játszó fehérjék és funkciójuk Név
Helyzet
Funkció
II
Hexon monomer
Struktúrális
III
Pentonbázis
Penetráció
IIIa
Pentonbázishoz kapcsolódik
Penetráció
IV
Fiber
V
VI
„Core”: DNS-hez és pentonbázishoz kapcsolódik Hexon
Receptorhoz kötıdés, hemagglutináció Hisztonszerő,
VII
„Core”
Hisztonszerő
VIII
Hexon
Stabilizáció, összeszerelıdés
IX
Hexon
Stabilizáció, összeszerelıdés
TP
GenomTerminalis Protein I protein nincsen
összeszerelıdés Stabilizáció, összeszerelıdés
Replikáció
Adenovírus receptorok/adszorpció
A fiber kötıdik a CAR: coxsackie/adenovírus receptorhoz ⇒sejt tropizmus
Az integrinekhez tartozó vitronectin receptorokhoz (αvβ3, αvβ5, αvβ1, α3β1, α5β1) kötıdés⇒Receptor-mediált endocytosis
További koreceptorok: MHC I, szialoglikoproteinek, heparánszulfát glukózaminoglikánok (HS-GAG), CD46, CD80 és CD86 (B7-1 és B7-2), sziálsav, αMβ2 és αLβ2 integrinek, valamint VCAM-1
Az adenovírus gének transzkripciója
FÁZIS
ÁTÍRÓDÓ GÉNEK
Azonnali
E1A
Korai
E1B, E2A, E2B, E3, E4
Késıi
Késıi fehérjék, fıképp strukturális komponensek
Az adenovírusok szaporodásának kinetikája és biológiai hatásai Folyamat: Adszorpció, penetráció, a vírus DNS bejutása a sejtmagba Korai transzkripció DNS replikáció Késıi transzkripció Vírus összeszerelıdése S fázis indukciója Apoptosis gátlása Celluláris mRNS transzportjának gátlása Celluláris protein szintézis gátlása A cytoskeleton károsodása IFN hatás blokkolása MHC expresszió gátlása
Gének:
Az E1A és az E1B hatása a fertızött sejtre
A vírus által indukált sejttranszformáció az E1A és E1B együttes hatására jön létre
Az adenovírusok újszülött kísérleti állatokban többféle daganatot okoznak, és in vitro sejtkultúrákat is képesek transzformálni. Az adenovírusok szerepét emberi tumorok kialakulásában azonban nem igazolták. Az adenovírusok kísérleti állatokban megfigyelhetı daganatkeltı hatása komplex, melyben fontos szerepet játszik az E1A, E1B és az E3. Az E1A és az E1B a sejtosztódás szabályozásában szerepet játszó molekuláris mechanizmusokat blokkolja, míg az E3 proteinek az immunrendszer által indított apoptosis indukción alapuló folyamatokat gátolják (CTL sejtek ölıhatása, TNF és Fas által indukált apoptosis).
Az E1A és az E1B hatásának molekuláris mechanizmusa A pRb, a sejtosztódás szabályozásának egyik fontos tényezıje, mely a sejtciklus elırehaladását a G1/S fázisban gátolja Az E1A megköti és inaktiválja a retinoblastoma proteint (pRB) A sejtciklus elırehaladásának zavara a p53 aktiválódásához vezet Az E1B 55kDa protein megköti és inaktiválja a p53-at Az E1A és az E1B a sejtosztódásban és az apoptosisban szerepet játszó egyéb proteinek hatását is blokkolja
Az E1A és az E1B hatására a sejtosztódás zavara lép fel, ami malignus transzformációhoz vezethet
Adenovírus fertızés késıi stádiuma, melyben a sejtmagban vírus particulumok és adenovírus proteinekbıl felépülı ún. parakristályok láthatóak
Adenovírus fertızés késıi stádiuma, melyben a virionok kijutnak a cytoplasmába és károsodnak a fertızött sejt belsı membránjai
Patogenitás Az adenovírusok elsısorban a légutak, a conjunctiva és a vékonybél epithelsejtjeit fertızik meg, de ritkábban más szervekben is elıfordulhatnak. A regionális nyirokcsomókon rotkán halad túl a fertızés. Egyes adenovírusok évekig lappanghatnak a torok vagy a bélcsatorna nyirokszerveiben. Az adenovírus fertızéseket a behatolási kapuknak megfelelıen 4 fı csoportba soroljuk: 1. Légúti fertızések 2. Szemészeti fertızések 3. Gastrointestinalis fertızések 4. Egyéb fertızések
Adenovírus fertızések Betegség
Jellemzık
Felsı légúti fertızés
Nátha, pharyngitis, tonsillitis, láz
Pharyngoconjunctivalis láz
Láz, pharyngitis, conjunctivitis, fejfájás, kiütés, lymphadenopathia Bronchitis, pneumonia, láz, köhögés
3, 4, 7, 14
7
Acut légúti fertızés
Láz, légzési nehézség, köhögés, súlyos fiatal felnıttekben és gyermekekben Láz, paroxysmalis köhögés, hányás a köhögési rohamot követıen Tracheobronchitis, pneumonia, láz; katonáknál gyakori
Epidémiás keratoconjunctivitis Acut follicularis vagy haemorrhagiás conjunctivitis Gastroenteritis
Fejfájás, conjunctivitis majd keratitis, a preauricularis nyirokcsomók duzzanata Follicularis vagy haemorrhagiás conjunctivitis, subconjunctivalis vérzés, preauricularis nyirokcsomók duzzanata Diarrhoeae, fıleg <4 éves gyermekekben, hıemelkedés
8, 37, 19
Intussusceptio
Bélelzáródás fıleg gyermekkorban
1, 2, 5, 6
Appendicitis
A féregnyúlvány heveny gyulladása, gyermekkorban
1, 2, 5, 6
Mesenterialis lymphadenitis
Láz, hasi fájdalom, gyermekkorban
1, 2, 5, 6
Kawasaki-betegség
Mucocutan nyirokcsomó syndroma: láz, generalizált lymphadenopathia, kiütések, pharyngitis, blepharoconjunctivitis Macroscopos haematuria, láz, dysuria
2
Meningitis, encephalitis
7
Alsó légúti fertızés Pneumonia Perussis-szerő syndroma
Acut cystitis, haemorrhagiás cystitis KIR fertızés
Gyakori szerotípusok 1, 2, 3, 5, 7
3, 4, 7, 21
5 4, 7
11 40, 41, 31
11, 7, 21, 4, 1
Adenovírus keratoconjunctivitis
Az adenovírusok, mint vektorok különbözı betegségek gyógyításában A virotherápia a molekuláris medicina új, ígéretes ágazata, mely genetikai illetve daganatos betegségek gyógyításában kerülhet alkalmazásra. Valamilyen gén hiányán alapuló betegség elméletileg gyógyítható olyan rekombináns adenovírus létrehozásával, melybe klónozással beleépítik a hiányzó gént. A hiányzó gént azután a rekombináns vírus vektor segítségével juttatják a szervezetbe, ahol az kifejezıdik és pótolja a hiányzó molekulát. A daganatos betegségek gyógyítására szánt oncolyticus virotherapiában számos lehetıség van a tumorsejtek szelektív elpusztítására különféle therapiás hatású gének beépítése révén: •Tumor szuppresszor fehérjéket kódoló gének (p53wt, pRb) •Apoptosis-indukáló fehérjéket kódoló gének [TRAIL=tumor necrosis factorrelated apoptosis-inducing ligand, SMAC=second mitochondria-derived activator of caspase, caspase-3, IL-24=interleukin-24] •Az immunrendszerre ható fehérjéket kódoló gének [IL-2, 7, 12, 15, 18. 21, 23, 24, IFN-α, -β, -γ =interferon, GM-CSF=granulocyte-monocyte colony stimulating factor, TNF- α=tumor necrosis factor- α, CD40L] •Angiogenesist gátló fehérjéket kódoló gének [PEDF=pigment epitheliumderived factor, angiostatin, endostatin, vasostatin, CXCL10] •Ún. „suicide” gének [TK] •siRNA, ribozyme
Az adenovírus vektorok 3 generációja
