HCV - Microbiologia TorVergata

Human hepatitis viruses
HAV
HBV
HCV
HDV
HEV
HGV
HGBV-C
TTV
(picornavirus)
(hepadnavirus)
(flavivirus)
(deltavirus)
(calicivirus)
(flavivirus)
(flavivirus)
(circovirus)
Human hepatitis viruses
Tutti questi virus infettano elettivamente l’epatocita
causando nel fegato alterazioni necrotiche e infiammatorie
Tutti possono causare epatiti acute
Per HBV, HCV & HDV alla fase acuta può seguire una
epatite cronica
CIRCUITO ORO-FECALE
HAV
HEV
Epatite A
Picornavirus
Sono raggruppati in generi
enterovirus
epatovirus
cardiovirus
rinovirus
aftovirus
HEV
Calicivirus – RNA (+) – capside icosaedrico
Distribuito largamente nel mondo asiatico (India)
In Italia circa 1% della popolazione ha gli anticorpi per l’HEV
In Oriente sono state descritte epidemie sostenute dalla contaminazione
fecale delle acque potabili
Caratteristiche cliniche simili all’HAV
Mortalità elevata (specialmente donne gravide)
Diagnosi tramite ricerca delle IgM sieriche
Vaccino in preparazione
Antibody-coated hepatitis E virus particles
recovered from the stool of a patient with
hepatitis E, in Mexico.
Organization of the hepatitis E virus
genome.
Diagrammatic illustration of the clinical
and serologic events in a typical case of
acute hepatitis E.
Countries in which there is serologic
confirmation or strong epidemiologic evidence
of endemic and/or epidemic hepatitis E.
EPIDEMIOLOGIA DELLE EPATITI ACUTE VIRALI
HBV
34%
Altri 3%
HAV
47%
HCV
16%
LE EPATITI CRONICHE
VIRALI
HBV, HCV, HDV
Epatite cronica
Malattia infiammatoria del fegato
caratterizzata dalla persistenza nel tempo
di necrosi epatocitaria,
infiammazione
ed eventualmente fibrosi,
dimostrabili istologicamente e presenti in
vario grado.
MAJOR ETIOLOGIES OF CHRONIC HEPATITIS
¾Viruses
¾Autoimmune hepatitis and variant syndromes
¾Alcoholic liver disease
¾Hereditary hemochromatosis
¾Wilson’s disease
¾alfa-Antitrypsin deficiency
¾Fatty liver and nonalcoholic steatohepatitis
¾Hepatic granulomas
Infectious
Drug induced
Neoplastic
Idiopatic
EPIDEMIOLOGIA DELLE EPATITI CRONICHE
Droghe e farmaci
HBV-HDV 3%
Metabolica
Autoimmune
18%
HBV
21%
HCV
55 %
EPIDEMIOLOGIA DELLE
EPATITI CRONICHE VIRALI
HBV
20-27%
HCV
73-80%
Epatiti virali croniche
HBV
HCV
HDV
Hepatitis B Virus
Virioni completi 40-45 nm (particelle di Dane)
Particelle sferiche 20 nm (eccesso di HBsAg)
Forme tubulari (eccesso di HBsAg)
Il DNA è parzialmente bicatenario
Il filamento (-) è a piena lunghezza
(3.2kb), quello (+) è di lunghezza
variablie (2.5-2.8kb).
Pericapside contenente 3
glicoproteine derivate dal gene S
indicate come HBsAg
Il capside icosaedrico contiene la proteina C HBcAg
L’HBeAg è intimamente associato al nucleocapside ed il suo ruolo non è
stato ancora chiarito, può circolare in forma solubile nel siero: è
indicatore di replicazione virale
HBx è una proteina di regolazione con propietà transattivanti
Al DNA è associato il prodotto del gene P = DNA polimerasi RNA
dipendente e RNasiH (Trascrittasi inversa)
Nel nucleo
In forma episomale
Nel citoplasma
Può avvenire l’integrazione del DNA
ad opera di meccanismi cellulari
Infezione cronica
Inserimento del nucleocapside
Processo di gemmazione
Schematic depiction of the hepadnaviral
life cycle.
Diagrammatic representation of the
hepatitis B virus coding organization
Domain structure of the
hepadnaviral P protein.
HIV
RT inibitori:3TC mutazione nel YMDD
& HBV
resistenza YVDD
The hepadnaviral reverse
transcription pathway
The hepadnaviral reverse transcription pathway. Pregenomic RNA
(dashed line, step 1) is capped and polyadenylated and has a large
terminal redundancy (R). The locations of direct repeats 1 and 2
(DR1 and DR2) are shown as correspondingly numbered boxes,
and the e stem-loops are indicated. Pregenomic RNA packaging
into cores is initiated by the interaction of P protein with the 5´
copy of e. P initiates reverse transcription at the 5´ stem-loop and
extends negative-stranded DNA (solid line) for 3 to 4 nucleotides
(step 2a). P and the covalently attached nascent DNA are then
transferred to the 3´ copy of DR1 (step 2b), and the DNA is
extended. During negative-stranded elongation, pgRNA is
degraded by the RNaseH activity of P (step 3). When P reaches
the 5´ end of the template, its RNaseH activity leaves an RNA
oligomer consisting of r plus DR1 sequences (step 4). This RNA
oligomer is translocated and annealed to DR2, where it primes
positive-stranded DNA synthesis (lower solid line, step 5).
Positive-stranded elongation proceeds to the 5´ end of the
negative-stranded DNA template, including the sequences denoted
as r. Because complementary r sequences are found at the 3´ end
of negative-strandeds DNA, a second homology-mediated
template transfer can now circularize the genome. The positive
strand is then extended for a variable length (step 6) to yield
mature viral DNA.
HBV
Sono noti almeno 10 sottotipi sierologici di HBV
L’HBsAg ha un epitopo gruppo specifico a e almeno 2 epitopi alternativi
tra loro:
doy;wor
Pertanto si hanno 4 fenotipi principali adw – adr – ayw – ayr
I mutanti di evasione hanno mutazioni nel gene S e non sono
neutralizzati dagli anticorpi anti HBsAg
I mutanti Hbe-negativi sono comparsi recentemente hanno rapida
diffusione nei paesi mediterranei hanno una mutazione nella regione precore che non fa esprimere l’antigene HBe
HBV – integrazione
L’integrazione del DNA degli hepadnavirus avviene presumibilmente
ad opera di meccanismi cellulari
In genere si attua durante l’infezione cronica
L’HBV non ha oncogeni
Il gene X viene mantenuto nel processo di integrazione ed il suo
prodotto HBx si associa alla proteina p53 inattivandone le funzioni
Geographic Distribution of Chronic HBV
Infection
A.D. 2002
400 million of people
HBsAg Prevalence
≥8% - High
2-7% - Intermediate
2 million of people
<2% - Low
Patogenesi HBV
Virus non citopatico
Epatite acuta (inclusa la forma fulminante)
Epatite cronica
Cirrosi
Carcinoma epatocellulare
Epatite B - Clinica
• Periodo di incubazione:
60-90 gg.
• Sintomatologia (ittero):
<5 anni, <10%
≥5 anni, 30%-50%
• Epatite fulminante:
0.5%-1%
• Mortalità prematura
da epatite cronica:
15%-25%
Infezione da HBV
Guarigione completa 90-98%
Epatite acuta
10-30%
Infezione asintomatica
70-90%
Infezione cronica
10%
Epatite cronica
6%
Portatore sano
4%
Cirrosi
3%
Epatitocarcinoma
0,3%
Diagnosi HBV (1)
La diagnosi di infezione da HBV viene posta mediante la ricerca nel
sangue del paziente dei marcatori virali, costituiti da antigeni (Ag) e
da anticorpi (Ab):
•HBsAg: è l'antigene di superficie del virus. La sua presenza indica lo
stato di infezione, e tutte le persone che risultano HBsAg positive
sono da considerarsi potenzialmente infettanti. La sua presenza >6
mesi è indice di infezione cronica.
•HBsAb: è l'anticorpo contro l'antigene di superficie. La sua presenza
indica protezione dall'infezione (immunizzazione). Si riscontra dopo
guarigione da una infezione, oppure dopo la vaccinazione.
•HBcAg: è un antigene della parte centrale del virus (core), ed è
l'unico marcatore che non si riscontra mai nel sangue, ma solo nelle
cellule del fegato.
Diagnosi (2)
•IgM anti HBcAg: questo anticorpo si riscontra solo nelle fasi di attiva
replicazione del virus, per cui risulta positivo nelle forme acute e nelle
forme croniche riacutizzate.
•IgG anti HBcAg: dopo un contatto con il virus, indipendentemente
dall'esito dell'infezione, questo anticorpo rimane positivo per tutta la vita,
per cui la sua presenza indica l'avvenuto contatto con il virus.
•HBeAg: è l'antigene del nucleocapside del virus, e la sua presenza
indica attiva replicazione virale. Lo si riscontra nella fase iniziale delle
epatiti acute e in alcune forme di epatite cronica.
•HBeAb: è l'anticorpo diretto contro l'HBeAg; la sua presenza non
impedisce tuttavia l'evoluzione verso la forma cronica.
•HBV-DNA: è il genoma del virus, ed è l'indicatore più sensibile della
replicazione virale. La sua presenza indica sempre attività
dell'infezione. Per definizione il portatore sano sarà sempre HBV-DNA
negativo.
Schema interpretativo dei marcatori di HBV.
Epatite HBV Acuta e Cronica
Influenza dell’età al momento dell’infezione
Adulti
(83%)
Acuta
(4% ) Perinatale (24%)
(4%) Bambini (12%)
(1-10 anni)
(8%) Adolescenti (6%)
Adulti
(59%)
Cronica
Concentrazione di HBV
nei fluidi corporei
Alta
Moderata
Bassa/ND
sangue
siero
essudati di ferite
sperma
fluidi vaginali
saliva
urine
feci
sudore
lacrime
latte
La particolare resistenza al calore del virione
consiglia sia per il materiale a perdere (es
siringhe monouso) sia non a perdere usato la
sterilizzazione a 121C o la bollitura per almeno
20 minuti.
Hepatitis B Virus
Modes of Transmission
• Parenteral
• Sexual
• Perinatal
Risk Factors for Acute Hepatitis
B
Heterosexual*
(41%)
Injecting
Drug Use
(15%)
Homosexual Activity
(9%)
Household Contact (2%)
Health Care Employment
(1%)
Unknown (31%)
Other (1%)
* Includes sexual contact with acute cases, carriers, and multiple partners.
Source: CDC Sentinel Counties Study of Viral Hepatitis
Cases per 100,000 Population
Estimated Incidence of Acute Hepatitis B
United States, 1978-1995
80
Vaccine
licensed
70
HBsAg
screening
of pregnant
women
recommended
Infant
immunization
recommended
60
50
Adolescent
immunization
recommended
40
30
20
Decline
among
homosexual
men
10
0
Decline
among
injecting
drug users
*
78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95
* Provisional date
Year
Incidenza dei casi di epatite acuta B in
Italia per anno e per fascia d'età
Nel 2000 l'incidenza complessiva è del 2%, contro il 12% del periodo 1985-86.
Tale riduzione è verosimilmente da correlare alla diffusione della vaccinazione.
Nuovi casi sostenuti dal mutante HBe negativo
Modelli per lo studio dell’infezione da HBV
In vitro
Colture cellulari
Epatociti umani adulti o fetali
Linee cellulari transfettate
In vivo
Scimpanzè
Marmotta
Anatra
Scoiattolo
Topo transgenico
Vaccino HBV
9Contiene
l’antigene di superficie HBs Ag adsorbito su idrossido di alluminio come
adiuvante
9Si
ottiene con la tecnica del DNA ricombinante
9Indicato
per i soggetti ad alto rischio per l’infezione:
•tossicodipendenti
•soggetti con molti partner sessuali
•contatti familiari stretti con malati o portatori
•emofiliaci
•personale addetto alla manutenzione e somministrazione degli emoderivati
•pazienti con insufficienza renale cronica compresi quelli in dialisi
•personale sanitario che ha contatti con il sangue o liquidi contaminanti
•tirocinanti presso centri sanitari
•altri soggetti a rischio
•detenuti nelle carceri
•viaggiatori con periodi lunghi di permanenza in aree ad alto rischio
•famiglie che adottano bambini provenienti da paesi ad alta prevalenza di epatite B
Patterns of treatment response to
interferon or lamivudine.
HBsAg prevalence before and after the
introduction of hepatitis B vaccination programs
in selected high-risk areas in the world.
Epatiti virali croniche
HBV
HCV
HDV
HDV (delta virus)
antigene δ
HBsAg
RNA
HDV (Deltavirus)
Scoperto nel 1977 in pazienti con HBV ed epatite cronica
Antigene nel nucleo degli epatociti non coincidente con l’HBcAg
Virus defettivo che necessita di HBV come virus helper
Due forme di epatite D acuta
coinfezione HBV-HDV (solitamente autolimitante:guarigione)
superinfezione da HDV in paziente già infettato da HBV (forma acuta grave,
con spesso cronicizzazione)
Infezione per via parenterale (sangue)
L’andamento dell’epatite da HDV è vario, ma in genere più grave delle altre epatiti
Mortalità del 2-20% (10 volte superiore a quella da HBV)
HDV
Il virione ha un diametro di circa 36 nm con pericapside (mutuato dal virus helper HBV)
Capside icosaedrico - antigene delta (HDAg) unica proteina codificata da HDV
Genoma a RNA circolare singolo filamento che può ripiegarsi in modo da appaiare il
70% delle basi e comportarsi da ribozima
La replicazione avviene nel nucleo
Utilizza RNA-polimerasi cellulari per replicare il genoma
Meccanismo dei cerchi ruotanti dei viroidi delle piante ma richiede la sintesi di HDAg
Structure of the HDV RNA Genome.
Geographic Distribution of HDV Infection
Taiwan
Pacific Islands
HDV Prevalence
High
Intermediate
Low
Very Low
No Data
Geographic distribution of HDV
genotypes
Epatiti virali croniche
HBV
HCV
HDV
Hepatitis C virus
Idendificato nel 1989 (nonA-nonB)
clonato e sequenziato
Non ancora isolato
Flavivirus (genere epacivirus)
Alta variabilità: 6 genotipi, >50
sottotipi (quasi-specie)
HCV
Appartiene alla famiglia dei Flavivirus, piccoli virus con envelope (40-60nm)
Il genoma è costituito da un singolo filamento di RNA (+) (9.5kb)
ORF che codifica per una poliproteina dalla quale originano 10 proteine virali
La traduzione è regolata da una sequenza 5’NTR (non translated region)
Non sono disponibili colture cellulari idonee alla replicazione del virus
L’assorbimento sembra avvenire sulla molecola CD81, che appartiene alle proteine
transmembrana-4 (tetraspanine) coinvolte nell’attivazione delle integrine
Si presume che il ciclo replicativo sia simile a quello dei Flavivirus
HCV
Proteine strutturali
Proteine non strutturali
Il genoma non possiede il cap,
pertanto non viene tradotto attraverso meccanismo cap-dipendente
E1 e E2 proteine glicosilate contenenti gli epitopi neutralizzanti
E2 contiene una regione ipervariabile (probabile causa di persistenza)
Age stratified prevalence of antibody
to hepatitis C virus in the United
States and Italy.
Structure and processing of the hepatitis C
virus (HCV) polyprotein by cellular signal
peptidases and virally encoded proteases
(NS2/3 and NS3).
Model showing the predicted RNA secondary and tertiary
structure of the hepatitis C virus (HCV) 5´untranslated region
(H strain) and the adjacent core coding sequence showing the
individual stem-loop stuctures important for internal
ribosome entry site (IRES) function.
HCV
Il virus entra nell’organismo attraverso il sangue e tramite il torrente
circolatorio raggiunge il fegato (spiccato tropismo)
Il virus cronicizza circa nell’80% dei casi
Infezione cronica assolutamente asintomatica per molti anni (decenni?)
La percentuale di epatociti infettati può andare dal 5 al 100%
Ogni giorno vengono prodotte ed eliminate circa 1012 particelle virali
Circa 50 virioni per epatocita infettato
Distribuzione geografica dei genotipi di HCV
Genotipo di HCV
Area geografica
1a
Europa e USA
1b
USA, Europa, Giappone
2
Italia, Paesi in via di sviluppo
3
Paesi occidentali (tossicodipendenti)
4
Medio Oriente, Africa del Nord
5
Africa del Sud
6
Asia
Epatite C - Clinica
• Periodo di incubazione:
6-7 settimane.
• Sintomatologia (ittero):
<15%
• Epatite fulminante:
<0.5%
• Mortalità prematura
da epatite cronica:
15%-25%
Geographic Distribution of Chronic HCV
Infection
A.D. 2002
180 million of people
0.5 million of people
Storia naturale dell’Epatite C
LENTA
sesso femminile, giovane età al tempo dell’infezione>30 anni
Guarigione
Acuta
20%
Cronica
70-80%
Cirrosi
20-30%
Insuff.
Epatica
-15% HCC 1-5%
per anno
ANNI
VELOCE
10
20
alcool, coinfezioni (HBV, HIV)
30
<20 anni
Serologic Pattern of Acute HCV Infection
with Recovery
anti-HCV
Symptoms +/-
Titer
HCV RNA
ALT
Normal
0
1
2
3
4
Months
5
6
1
2
3
Years
Time after Exposure
4
Serologic Pattern of Acute HCV Infection with
Progression to Chronic Infection
anti-HCV
Symptoms +/-
Titer
HCV RNA
ALT
Normal
0
1
2
3
4
Months
5
6
1
2
3
Years
Time after Exposure
4
HCV
Diagnosi
Sierologia
ELISA (c22: proteina del core; c33c: proteina NS3; c-200: proteina NS3/4)
RIBA (conferma)
ricombinant immunoblot assay
RT-PCR
RNA (rilevabile dopo una settimana dall’infezione)
Fattori di rischio associati all’infezione
da HCV
•
•
•
•
•
Uso di droghe per endovena
Trasfusioni, trapianti
Rischi occupazionali (sangue, aghi)
Madre infetta da HCV
Rapporti sessuali
– numero dei partner
• Convivenza con persone infette
Sources of Infection for
Persons With Hepatitis C
Injecting drug use 60%
Sexual 15%
Transfusion 10%
(before screening)
Occupational 4%
Other 1%*
Unknown 10%
* Nosocomial; iatrogenic; perinatal
Source: Centers for Disease Control and Prevention
Modalità di trasmissione dei virus epatitici per via parenterale
inapparente.
Trasmissione Parenterale Inapparente
•Strumenti chirurgici non ben sterilizzati:
- dentista
- agopuntura
- ecc.
•Altri strumenti non ben sterilizzati
- estetista
- barbiere
- tatuaggi, piercing
- ecc.
•Oggetti da toilette taglienti o abrasivi (rasoi, lamette, spazzolini
da denti)
N ew Infections/100,000
Estimated Incidence of Acute HCV Infection
United States, 1960-2001
140
Anti-HCV test
(1st generation)
120
Anti-HCV test
100
(2nd generation)
80
60
Decline in injection
drug users
40
Decline in transfusion
20
recipients
0
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1989 1992 1995 1998 2001
Year
Source: Hepatology 2000;31:777-82; Hepatology 1997;26:62S-65S;
CDC, unpublished data
Studi di incidenza delle epatite cronica C su campioni di
popolazione aperta sono resi difficili dal fatto che l’esordio della
epatite cronica è solitamente asintomatico.
Tenendo conto che il tasso di cronicizzazione di una infezione
acuta da HCV è intorno all’80% e che l’incidenza di epatite acuta
C in Italia è diminuita di almeno 5 volte nell’arco degli ultimi 15
anni, (da 5 a meno di 1 caso/100.000; dati ISS) si può desumere
che anche l’incidenza di infezioni croniche è in forte decremento.
Al declino delle infezioni da HCV si è giunti attraverso un
progressivo controllo delle tradizionali vie di infezione, in
particolare la via trasfusionale e, più tardi, una progressiva
riduzione del contagio per via iatrogena ed al miglioramento del
livello igienicosanitario.
infiltrato linfocitario portale
infiltrato esteso ai lobuli
alterazioni del parenchima
aree fibrotiche
cirrosi massiva
carcinoma
The relative proportion of hepatocellular
carcinoma cases associated with chronic hepatitis
B virus (HBV) or hepatitis C virus (HCV)
infections in different countries.
CONCLUSIONI
HAV ed HEV causano esclusivamente epatiti in forma acuta.
Le epatiti croniche virali nell’uomo sono sostenute da HBV,
HCV e HDV.
Questi virus hanno modalità di trasmissione prevalentemente
parenterale.
Meno del 10% dell’epatiti B cronicizzano, al contrario
Circa il 70-80% delle forme acute di epatite C cronicizzano.
L’epatite B nei bambini decorre di solito asintomatica, ma
cronicizza più facilmente.
L’infezione da HBV talvoltà è complicata da COINFEZIONE o
SUPERINFEZIONE da HDV.
CONCLUSIONI
La coinfezione con HIV peggiora il quadro clinico.
HBV e HCV causano varie forme di epatite cronica simili da un
punto di vista clinico, sintomatologico, e di alterazioni
biochimiche.
Inoltre, sono simili anche per le caratteristiche istologiche e la
capacità di indurre cirrosi ed epatocarcinoma.
Forte calo dell’incidenza delle epatiti HBV ed HCV.
La risposta immunitaria gioca un ruolo fondamentale
nell’insorgenza dell’epatite cronica virale.
Al momento attuale esiste un vaccino per HBV, e di
conseguenza per HDV, ma non per HCV.
The Flaviviridae
Phylogenetic tree based on parsimony analysis of NS3 helicase regions.
Life cycle of the Flaviviridae
Organization of the Flavivirus genus
Electron micrographs of virions and
infected cells.
Translation and processing of the
flavivirus polyprotein.
Envelope proteins of intracellular
and extracellular flavivirus virions.
Predicted secondary structures of pestivirus,
hepatitis C virus (HCV), and GB virus
internal ribosome entry site (IRES) elements.
Annual incidence of St. Louis
encephalitis in the United States,
1964 to 1997
State-by-state distribution of St. Louis
encephalitis cases in the United States,
showing cumulative number of cases for the
period 1964 to 1998.
Generalized transmission cycle of mosquito-borne
flaviviruses causing encephalitis, showing
summertime amplification and presumed
overwintering mechanisms.
Generalized transmission cycle of tick-borne flaviviruses,
showing hosts for larval, nymphal, and adult ticks
Transmission cycles of yellow fever and dengue viruses.
Officially reported cases of yellow fever in South
America and Africa, 1950 to 1998, showing the
increase in incidence in Africa in recent years, owing
to a series of epidemics in West Africa and (in part)
to improved reporting.
Countries in South America and
Africa with officially reported
yellow fever outbreaks.
Incidence of reported cases of dengue
hemorrhagic fever, worldwide, 1968 to 1998,
and showing a dramatic increase in incidence
in the recent past.
Distribution of dengue hemorrhagic fever in the
Americas before 1981 and during the period from
1981 to 1998, showing spread of the disease as a
result of reinvasion of the region by the Aedes
aegypti vector and the introduction and transmission
of multiple dengue serotypes