Neuraminidase or N Protein

1. Neuraminidase or N Protein Hemagglutinin or H Protein Fatty or Lipid Envelope Matrix Protein embrane Protein Coat or Nucleoprotein RNA Ortomyxovirus Virus Influenzale

2. “INFLUENZA” • influenza “vera” • virus dell’influenza • malattia dell’apparato respiratorio associata a sintomi sistemici e causata da una varietà di altri microrganismi spesso chiamata “influenza”

3. ORTHOMYXOVIRUS HA - emogglutinina NA - neuraminidasi nucleocapside elicoidale (RNA e proteina NP) lipid bilayer membrane complesso della polimerasi M1 protein TIPO A, B, C : NP, M1 protein SOTTO-TIPO: HA or NA protein

5. CICLO REPLICATIVO ASSORBIMENTO Processamento post-trascrizionale packagin Traduzione ENDOCITOSI mRNA vRNA (-) NUCLEO cRNA (+) Fusione e uncoating

6. Principali antigeni virali Gli antigeni INTERNI(proteineM1 e NP) sono le proteine tipo-specifiche (A, B, C) Gli antigeni ESTERNI(HA e NA) sono gli antigeni sottotipo- e ceppo-specifici.

7. Nomenclatura Nelle proteine esterne (HA e NA) si manifestano le principali differenze fra i vari ceppi influenzali Sono quindi utilizzate per indicare un PARTICOLARE CEPPO DI INFLUENZA, secondo la caratteristica denominazione “HxNy” Sono le proteine che stimolano il nostro sistema immunitario Ab specifici protezione

8. IL VIRUS INFLUENZALE NEL TRATTO RESPIRATORIO Il virus influenzale si attacca (tramite l’HA) alle cellule epiteliali del tratto respiratorio Il virus replica all’interno delle cellule La neuraminidasi virale consente il rilascio dei virioni neoformati nella vie aeree

9. COME SI TRASMETTE? • Il virus viene trasmesso tramite goccioline di saliva starnutendo, tossendo o semplicemente parlando • La trasmissione è facilitata dal contatto stretto • È altamente contagioso e trasmissibile • I soggetti infetti sono contagiosi da pochi giorni prima e per i 5-7 giorni successivi alla comparsa dei sintomi Turbinati nasali Esofago Trachea Bronchi Bronchioli Flusso d’aria Clearance mucociliare Linfonodi

10. MANIFESTAZIONI CLINICHE • Il periodo di incubazione può durare dalle 24 ore ai 5/6 giorni. • L’inizio della malattia è improvviso, con comparsa di febbre, brividi, mal di testa, gola secca, mialgia, malessere inappetenza e mal di gola. • Il sintomo più rilevante è la febbre , che in assenza di trattamento antipiretico si innalza bruscamente nel corso di 24-48 ore fino ai 41°C. • Lo spettro delle manifestazioni cliniche varia notevolmente per gravità, da manifestazioni asintomatiche a complicazioni minori quali rinite e/o faringite fino alla polmonite virale con esito potenzialmente fatale

11. COMPLICAZIONI DELL’INFLUENZA Respiratorie • Polmonite virale • Polmonite batterica • da stafilococco • da streptococco • Non-respiratorie • Miosite • Miocardite, pericardite • Mioglobinuria • depressione midollare • CNS • sindrome di Guillain-Barré • mielite trasversa • sindrome di Reye syndrome • Encefalite

12. INFLUENZA: LE COMPLICAZIONI RESPIRATORIE • URTI - otite media - sinusite • LRTI - esacerbazione di asma/broncopatia - croup (un'ostruzione laringea sottoglottica), bronchiolite - polmonite virale primaria (rara*) - polmonite batterica secondaria* 5-10% delle polmoniti come complicanze dell’influenza

13. INFLUENZA AL DI FUORI DEL TRATTO RESPIRATORIO • ? dati disponibili su modelli animali • Influenza come causa riconosciuta di miocardite nei cavalli • Dati molto limitati sull’uomo • La PCR potrà aiutare a riconoscere la presenza di virus influenzale al di fuori del tratto respiratorio

14. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PREVALENZA DEI SINTOMI TosseMalessereSensazione di febbreEsordio improvvisoBrividiCefaleaAnoressiaCongestione nasaleMialgiaMal di golaCatarroVertiginiAbbassamento di voceDolore retrosternaleVomitoDiarreaDolore addominaleFebbre >37.8°C Nicholson, 1998 Percentuale dei casi

15. CARATTERISTICHE CLINICHE DELL’INFEZIONE INFLUENZALE 40 39 temperatura orale (*C) 38 insorgenza dei sintomi 37 giorni dopo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 l’insorgenza dei sintomi congestione nasale / secrezione mal di gola dolori muscolari mal di testa tosse anoressia malessere infettività/ isolamento virale 8 (dal 6 al titolo anticorpale serico o < 4 21 giorno o

16. ANTICORPI NEUTRALIZZANTI (AN) Ab anti-neuroaminidasi nel siero Ab neutralizzanti nel siero Sintomi influenzali + + + + + + 103 105 Titolo virale nell’aspirato nasofaringeo (TCID50/ML) Virus 40 102 104 Titolo anticorpale (Reciprocal Geom. Mean) 30 103 IFN nell’aspirato nasofaringeo (U/ml) Interferon 20 101 102 10 101 100 0 2 4 6 8 10 14 21 28 Giorni post- infezione

17. Correlazione tra risposta febbrile e titolo virale 8 6 LOG10 titolo virale massimo nell’aspirato nasofaringeo (RMK TCID50 /ml) 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 febbre

18. PRODUZIONE DI CITOCHINE DURANTE L’INFEZIONE DA INFLUENZA A ACQUISITA NATURALMENTE Concentrazione media di citochine nel lavaggio nasale (pg/ml) Hayden et al, 1998

19. DIAGNOSI DI INFLUENZA La disponibilità di dati epidemiologici provenienti da un sistema locale di sorveglianza migliora le possibilità di una diagnosi clinica attendibile } Riconoscimento dell’antigene Isolamento virale Sierologia (RT-PCR) • lavaggio/tampone nasale • aspirato nasofaringeo • tampone faringeo, saliva • test di inibizione dell’emagglutinazione • fissazione del complemento

20. EPIDEMIE STAGIONALI • Ogni anno nel periodo invernale si presentano epidemie influenzali • Ogni anno le popolazioni a rischio devono essere vaccinate • Ogni anni si presenta un NUOVO CEPPO influenzale in grado di causare EPIDEMIE

21. PANDEMIE Dall’inizio del ‘900 ad oggi si sono verificate 3 grandi pandemie influenzali con elevata mortalità Spagnola • 1918-19 • 500,000 USA • 20,000,000 mondiale Asiatica • 1957-58 • 70,000 USA Hong Kong • 1968-69 • 34,000 USA

22. Come e perché si originano i ceppi epidemici? • Come e perché si originano i ceppi pandemici?

23. VARIAZIONE ANTIGENE Il virus influenzale A è soggetto a 2 forme distinte di variazioni che riguardano le sue proteine superficiali: -“antigenic drift” (“drift” antigenico): riflette cambiamenti minori sia dell’HA che della NA, o di entrambe -“major antigenic shift” (cambiamento maggiore): avviene raramente e riflette la comparsa di ceppi virali con proteine di superficie solo lontanamente correlati a quelli dei ceppi precedenti. Generalmente riguarda l’HA

24. Antigenic drift (1) Variazioni antigeniche MINORI (“drift”) derivano da MUTAZIONI nei geni dell’HA e della NA

25. Antigenic drift (2) • HA e NA accumulano mutazioni • virus a RNA • la risposta immunitaria non garantisce una protezione completa • epidemie limitate

26. Antigenic shift Cambiamenti antigenici MAGGIORI (“shift”) sono molto diversi, con ampia variazione nella sequenza amminoacidica

27. Genoma • Il virus influenzale presenta un’organizzazione del materiale genetico molto caratteristica • Il virus dell’influenza ha un genoma costituito da molecole di RNA • A differenza di altri virus questo e’ suddiviso in vari SEGMENTATI • 8 segmenti diversi codificano proteine diverse • Tutti e gli 8 frammenti sono necessari perché la particella sia infettiva

28. Come avviene l’antigenic shift Human virus Non-human virus Virus A Virus B Nuovo virus Reassortant virus

29. Antigenic shift (2) • Lo shift si verifica quando 2 virus con 2 HA diverse infettano la stessa cellula (A e B) • Il virus che viene prodotto può essere identico ad A eccetto per la sua HA che deriva da B

30. INFLUENZA A, B o C Esistono 3 tipi di virus influenzali: A, B, C Virus influenzali A, infettano uomo e numerose specie animali (UCCELLI!) Virus influenzali B e C sono virus UMANI, non isolati in uccelli (C è isolato da maiali e cani)

31. SOLO L’INFLUENZA DI TIPO A PUO’ CAUSARE PANDEMIE

32. Come e perché si originano i ceppi epidemici? • Come e perché si originano i ceppi pandemici?

33. VARIAZIONE ANTIGENE Il virus influenzale A è soggetto a 2 forme distinte di variazioni che riguardano le sue proteine superficiali: -“antigenic drift” (“drift” antigenico): riflette cambiamenti minori sia dell’HA che della NA, o di entrambe -“major antigenic shift” (cambiamento maggiore): avviene raramente e riflette la comparsa di ceppi virali con proteine di superficie solo lontanamente correlati a quelli dei ceppi precedenti. Generalmente riguarda l’HA

34. Antigenic drift (1) Variazioni antigeniche MINORI (“drift”) derivano da MUTAZIONI nei geni dell’HA e della NA

35. Antigenic drift (2) • HA e NA accumulano mutazioni • virus a RNA • la risposta immunitaria non garantisce una protezione completa • epidemie limitate

36. Antigenic shift Cambiamenti antigenici MAGGIORI (“shift”) sono molto diversi, con ampia variazione nella sequenza amminoacidica

37. Genoma • Il virus influenzale presenta un’organizzazione del materiale genetico molto caratteristica • Il virus dell’influenza ha un genoma costituito da molecole di RNA • A differenza di altri virus questo e’ suddiviso in vari SEGMENTATI • 8 segmenti diversi codificano proteine diverse • Tutti e gli 8 frammenti sono necessari perché la particella sia infettiva

38. Come avviene l’antigenic shift Human virus Non-human virus Virus A Virus B Nuovo virus Reassortant virus

39. Antigenic shift (2) • Lo shift si verifica quando 2 virus con 2 HA diverse infettano la stessa cellula (A e B) • Il virus che viene prodotto può essere identico ad A eccetto per la sua HA che deriva da B

40. Diversità delle HA • In natura sono note ben 16 HA diverse e 9 NA diverse • Fino al 1997 nell’uomo hanno circolato solo la HA1, HA2 e la HA3 • I 3 ceppi pandemici del 1918, 1957, 1968, rispettivamente H1N1, H2N2, H3N2 sono i ceppi ancora in circolazione

41. “Ribbon diagram” di alcune delle 16 HA

42. Trimeri di H1, H3, H7 e H9 Diverso orientamento del dominio di legame al recettore in 4 divese HA

43. Dove sono le rimanenti 13 HA ? I 16 tipi di HA e i 9 tipi di NA sono TUTTI presenti negli uccelli acquatici e selvatici Questi sono il SERBATOIO naturale di TUTTI i virus influenzali Coevoluzione VIRUS-OSPITE

44. Gli uccelli acquatici sono la fonte di TUTTI i ceppi influenzali • Tutte le 16 HA e le 9 NA

45. Influenza aviaria • Influenza A • Gli uccelli selvatici funzionano da serbatoio • Gli uomini normalmente non vengono infettati direttamente • Gli uccelli domestici sono suscettibili d’infezione • HPAI • LPAI

46. Influenza aviaria

47. Proprietà dei virus dell’influenza aviaria • Highly Pathogenic Avian Influenza (HPAI) causano infezioni sistemiche LETALI (gli uccelli muoiono nel giro di 1 settimana) • Low Pathogenic Avian Influenza (LPAI) causano infezioni blande

48. Suscettibilità Molte specie di uccelli selvatici e domestici sono SUSCETTIBILI all’infezione Virus che sono altamente patogeni in una specie possono non esserlo in un’altra Fra le specie domestiche polli e tacchini sono più suscettibili ai ceppi HPAI I fattori dell’ospite che rendono un virus HPAI non sono noti Sono noti i fattori virali (caratteristiche dell’HA)

49. Trasmissione • I virus dell’influenza aviaria replicano non solo a livello dell’apparato respiratorio, ma anche a livello INTESTINALE • Sono trasmessi attraverso la via ORO-FECALE • Sono presenti nelle feci degli uccelli • Questo vale anche per le infezioni asintomatiche

50. IN NATURA: il riassortimento di segmenti genici dopo la co-infezione di una cellula da parte di un virus influenzale UMANO e di uno ANIMALE è responsabile della comparsa di nuovi ceppi pandemici TRASMISSIONE VIRALE INTERSPECIE 2 teorie principali, entrambe dimostrate PASSAGGIO DA UCCELLO DOMESTICO A UOMO PASSAGGIO ATTRAVERSO UN OSPITE INTERMEDIO (ILMAIALE)