Adobe Systems Virové infekce přenášené krví Blood-borne viral infections Adobe Systems Virová hepatitida C Epidemiologie: před rutinním testováním dárců v ČR se většina nakazila transfúzí krve nebo krevních derivátů (do r. 1992) Riziko: parenterální přenos (injekční uživatelé drog, tetování, piercing), přímý-předměty kontaminované krví (kartáčky, holicí strojky), sexuální přenos, vertikální Celosvětově 3% infikovaných, v ČR asi 0,2% (podhodnoceno), 800-900 případů ročně Patogeneze: vysoká frekvence mutací (6 různých genotypů), poškození buněk vlivem kombinace CPE a imunitní reakce hostitele. Možná reinfekce jiným typem viru. Inkubační doba: 15-180 dní (většinou 5-12 týdnů) Klinický obraz: (1) Akutní hepatitida C – mírný až asymptomatický průběh, spíše anikterický (ikterus u 25% případů), fulminantní průběh u alkoholiků, nebo koinfekcí s HBV nebo HIV (2) Chronická hepatitida C - (déle než 6 měsíců) – asymptomaticky, odhaleny při preventivních prohlídkách nebo při vyšetření jiného onemocnění, odhalení pozdě-obtížně léčitelné (dekomp. cirhóza, HCC) Diagnostika: sérologie (anti-HCV IgM ELISA), kvantifikace virové RNA v séru pomocí Real-time PCR Léčba: symptomatická, interferon alfa, ribavirin, transplantace jater (pokročilá cirhóza, počátek HCC) Prognóza: zhoršující faktory (vyšší věk, infekční dávka, koinfekce HBV a HIV, alkohol) Prevence: vakcína nedostupná (vysoká gen. heterogenita viru) Adobe Systems Virová hepatitida C a akutní hepatitida B v ČR 1994–2013 EPIDAT Adobe Systems Čel: Hepadnaviridae ̶hostitelé: člověk, opice, ptáci (kachny, volavky), netopýři (Hepatitis B-like) ̶350 mil. lidí infikováno HBV celosvětově (nejvíce Asie a Afrika), asi 0,5 mil. lidí ročně zemře v souvislosti s HBV ̶tropizmus: hepatocyty (vysvětlení: některé transkripční faktory zde přítomny) ̶bun. receptory: neznámé (patrně polymerní IgA nebo annexin V) ̶onemocnění: hepatitida B, cirhóza jater, hepatokarcinom ̶dsDNA (jeden řetězec nekompletní), obalené, sférické, velikost 42 nm ̶cirkulární genom: 3,2 kb (velmi malý), kóduje 7 proteinů (efektivní replikace) ̶mají vlastní enzym DNA polymerázu s funkcí reverzní transkriptázy ̶DNA genom se replikuje přes RNA intermediát ̶obal obsahuje tři glykoproteiny (S, M ,L) - tvoří povrchový HBsAg ('australský antigen') ̶lidské hepatocyty nejsou obvykle ihned zlikvidovány virem, ale přežívají i několik měsíců včetně neinfekčních partikulí – není vidět cytopatický efekt na inf. buňkách Adobe Systems Neinfekční částice ̶přítomnost neinfekčních částic, které se uvolňují z hepatocytů ̶částice obsahují lipidový a obalový protein, ale neobsahují nukleokapsid ̶tvar filamentární nebo sférický ̶průměr 22nm, délka až 200nm ̶přítomny hlavně v krvi, méně v játrech ̶neinfekční částice počtem převyšují částice infekční ̶důvod pro nadprodukci neinfekčních partikulí – zřejmě lákadlo (vějička) pro imunitní systém, ochrana infekčních částic C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0024.jpg C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0025.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Replikace a exprese u hepadnavirů Replikace: jádro/cytoplazma - virus se spojí s receptory host. buňky skrze hlavní povrchový antigen a vstupuje do buňky endocytózou, poté dojde k fúzi membrány endozómu a obalu viru - relaxovaná kruhová DNA (RC-DNA) uvnitř kapsidu je transportována prostřednictvím mikrotubulů k jádru - DNA je uvolněna skrze jaderný pór a konvertuje za pomocí ligázy do formy covalently closed circular DNA (cccDNA) - cccDNA je templátem pro transkripci (RNA pol II)-pregenomické RNA (pgRNA) a subgenomické mRNA-syntéza všech virových proteinů - pgRNA enkapsidována s P proteinem reverzně transkribována uvnitř nukleokapsidu a do (-) ssDNA templátu generujícího nové RC-DNA (+/-dsDNA) -transport RC-DNA zpět do jádra vede 1) k tvorbě nových cccDNA (akumulace gen. materiálu v jádru) -NEBO nukleokapsid obsahující RC-DNA pučí na kompartmentech mezi ER a GA, kde získá obalové proteiny a pomocí exocytózy opustí buňku Adobe Systems HBV transkript C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0027.jpg buněčná RNA polymeráza II 4 třídy mRNA dle velikosti 5´konec s čepičkou 3´konec polyadenylován Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Syntéza HBV (dsDNA) prostřednictvím reverzní transkriptázy C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0026.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Strategie replikace hepadnavirů (shrnutí) C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0028.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Virová hepatitida B Závažný zdravotnický problém současnosti (hlavně rozvojové země) Epidemiologie: během života se nakazí až 2 mld. osob, chronicky infikováno asi 400 mil. osob (nejvíce Čína) Rozvojové země: nákaza nejčastěji v dětském věku (vertikálně i horizontálně) Vyspělé země: injekční uživatelé drog, promiskuita ČR: poslední sérologický přehled (HBsAg: 0,56% osob) 250-300 případů ročně-trvalý pokles, vysoká proočkovanost (součást hexavakcíny), vakcinace rizikových skupin (novorozenci HBsAg, hemodialýza, zdravotníci) Patogeneze: zánik hepatocytů vlivem imunitní reakce, pravděpodobnost přechodu do chronicity závisí na věku infekce a imunitním stavu hostitele Inkubační doba: 30-180 dní (nejčastěji 2-3 měsíce) Klinický obraz: heterogenní (1) akutní hepatitida B – benigní onemocnění, spontánní uzdravení 0,1-1% fulminantní onemocnění s vysokou mortalitou, prodromální stádium (subfebrilie, bolesti kloubů) děti-anikterický průběh, dospělí (ikterus-nespecif. příznaky/asymptomaticky) (2) chronická hepatitida B – (déle jak 6 měsíců) a) HBsAg + pacienti s perzistující aktivní virovou replikací - infekce wild type nebo mutantní typ (převládá)-zvýšení hladiny jat. enzymů, zánětlivý stav s možností přechodu do cirhózy. Antivirová terapie Adobe Systems Virová hepatitida B b) inaktivní nosič HBsAg – v podstatě zdráv, možnost reaktivace, sérologicky pozitivní HBsAg), bez klinických a patologických příznaků, hladina ALT beze změn ke stavu nosičství dochází spontánně (sérokonverze u 10-20% chroniků) nebo po antivirové terapii Nosiči jsou sledováni, neléčí se Komplikace: fulminantní hepatitida, chronická hepatitida, cirhóza, hepatocelulární karcinom Léčba: zábrana progrese chronické hepatitidy do jaterní cirhózy, dekompenzace cirhózy a vzniku HCC Suprese virové replikace-interefron (kontraindikace cirhóza), entecavir, tenofovir, lamivudin (překonané-tvorba rezistentních mutant HBV) Diagnostika: sérologie-komplikovaná, nejcitlivější detekce HBV DNA (kvantifikace virémie Real-time PCR) Adobe Systems Čel: Retroviridae ̶hostitelé: obratlovci (savci-feline leukemia virus, ptáci-Rous sarcoma virus, ryby, obojživelníci) ̶buněčné receptory: CD4 (HIV) ̶onemocnění: HIV, HTLV-1 ̶obalený, sférický až pleomorfní, velikost 80-110nm ̶lineární (+)ssRNA genom 7-11 kb, dvě RNA kopie genomu (dimer) ̶každá kopie obsahuje také tRNA=primer binding site (PBS) -endogenní retroviry Viral synapse (or virological synapse) is a molecularly organized cellular junction that is similar in some aspects to immunological synapses.^[1] Many viruses including herpes simplex virus (HSV), human immunodeficiency virus (HIV) and human T-lymphotropic virus (HTLV) have been shown to instigate the formation of these junctions between the infected ("donor") and uninfected ("target") cell to allow cell-to-cell transmission.^[2]^[3]^[4] As viral synapses allow the virus to spread directly from cell to cell, they also provide a means by which the virus can escape neutralising antibody. Viral synapses are thought to explain how cell-to-cell transfer can operate in the HIV infection even when there is a low number of viral particles and a relatively low number of CD4 receptors Adobe Systems Endogenní retroviry 'human endogenous retroviruses' = HERVs až 8% genomu člověka zkoumá se poz. i neg. dopad na lidské zdraví Lidský genom obsahuje kromě kódujících oblastí také nekódující, ke kterým řadíme transponovatelnéelementy, které jsou schopny se v genomu přemisťovat. Pozůstatky dávných retrovirových infekcí –endogenní retroviry (human endogenous retroviruses = HERVs) patří mezi transponovatelné elementyobsahující LTR sekvence na 5‘ i 3‘ konci. Lidské endogenní retroviry tvoří až 8% lidského genomu.Nejsou jen nečinnými relikty, ale zastávají i klíčové funkce. Zvětšují plasticitu lidského genomu a vněkterých případech se v LTR mohou nacházet vazebná místa pro určité proteiny (např. p53). Geny envrodin HERV-W a HERV-FRD byly lidským genomem kooptovány a nyní jsou exprimovány jakoproteiny Syncytin-1 a Syncytin-2, nezbytné při formování lidské placenty. Bohužel HERV elementymohou mít na člověka také negativní dopad. V posledních dekádách jsou často diskutovány v souvislostis některými onemocněními, jako je např. roztroušená skleróza, schizofrenie, proliferace HIV a různédruhy rakovinného bujení. Role elementů HERV v lidském genomu není stále ještě jednoznačně známáa jejich výzkum se zintenzivňuje. Adobe Systems Virologická synapse: HIV Přímý přenos viru z buňky do buňky pokud jsou infikované buňky v blízkém kontaktu s dalšími k viru citlivými buňkami, dojde mezi nimi k přenosu viru tzv. virologická synapse (např. u HIV) součinnost cytoskeletu host. buňky efektivní obrana proti hostitelské buňce (únik neutralizačním protilátkám) Real et al.: "Live imaging of HIV-1 transfer across T-cell virological synapse to epithelial cells that promotes stromal macrophage infection", Cell Reports https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(18)30570-9 , DOI: 10.1016/j.celrep.2018.04.028 Adobe Systems Organizace genomu retrovirů Tři hlavní regiony kódující proteiny: gag (group specific antigen) – interní strukturní proteiny pol (polymerase) – enzymy env (envelope) – obalové proteiny C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0030.jpg C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0030.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Replikace u retrovirů Replikace probíhá v jádře 1.virus se spojí s receptorem host. buňky (např. CD4) skrze SU glykoprotein, což způsobí konformační změny TM proteinu, který spustí fúzi membrány viru s cyt. mem. buňky (většina retrovirů), u některých retrovirů však fúze obalu viru s mem. endozómu 2.částečné obnažení, dojde k tvorbě reverse transcription complex - (+)ssRNA genom je reverzní transkriptázou přepsán do dsDNA molekuly 3.provirová DNA asociovaná s některými virovými proteiny je transportována pomocí mikrotubulů do jádra jako pre-integration complex 4.dsDNA molekula je náhodně ale kovalentně integrována do genomu host. buňky virovou integrázou 5.integrace provirové ds DNA je dokončena za účasti DNA reparačních mechanizmů buňky 6.transkripce proviru bun. RNA polymerázou (tvorba mRNA a genomické RNA) 7.export nekompletních RNA z jádra a translace na ER - produkce Env, Gag a Gag-Pol polyproteinů 8.Env produkt transportován do GA, kde dojde ke štěpení na SU a TM, dále glykosylovány a transport k CM translace proteinů gag a gag-pol 9.sestavování viru na cytoplazmatické membráně (tvorba dimeru, připojení tRNA, gag a gag-pol) 10.v průběhu pučení nebo po pučení dojde ke štěpení komplexu gag a gag-pol virovou proteázou, produkty štěpení gag je matrix protein, kapsid a protein nukleokapsidu a pol jsou enzymy 11.uvolnění kompletních (zralých) virionů z buňky 12. Adobe Systems Zjednodušený infekční cyklus HIV Adobe Systems C:\Users\Rudolf\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.IE5\3KQQ0ZAV\HIV_genome_integration.png Začlenění provirové DNA do chromozómu hostitelské buňky Adobe Systems Transkripce u retrovirů C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0032.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Strategie replikace u retrovirů (shrnutí) C:\Users\rudolf\Pictures\Moje naskenované obrázky\2015-03 (březen)\skenování0033.jpg Carter and Saunders, 2013 Adobe Systems Infekce vyvolané retroviry AIDS – syndrom získaného imunodeficitu soubor klinických forem onemocnění (oportunních infekcí a malignit), které se rozvinou v důsledku destrukce funkcí imunitního systému působením viru HIV Epidemiologie – HIV-1 1981 (San Francisco a New York-homosexuální populace mladých mužů s Kaposiho sarkomem nebo pneumocystovou pneumonií, posléze u narkomanů, hemofiliků a jiných příjemců krevních derivátů, identifikace viru 1983 na Pasteurově ústavu, HIV-2 identifikován 1986 (vzácná forma, Afrika) 2009 celosvětově asi 35 mil. lidí nakaženo HIV V ČR asi 2000 případů HIV pozitivních Přenos: 1) sexuální (vaginální sekret a sperma), 2) parenterální (krev-narkomani, dříve také transfúze) 3) vertikální (nejčastěji během porodu nebo při kojení) Adobe Systems Prevalence HIV ve světě Soubor:HIV Epidem.png Adobe Systems HIV/AIDS u občanů ČR a osob s trvalým pobytem 1985–2012 Poznámka: HIV+ - nově zjištěné HIV-pozitivní osoby; AIDS - nově zjištěné plné rozvinutí AIDS EPIDAT Adobe Systems Infekce vyvolané retroviry Klasifikace HIV dle CDC (1993) zařazuje HIV infikované pacienty do tří klinických a tří laboratorních kategorií (dle počtu CD4 lymfocytů) Klinická kategorie A Primární infekce, 2-6 týdnů po nákaze, obraz chřipky nebo IM, někdy exantém, nebo zcela asymptomaticky, pokles CD4 lymfocytů Lab: antigen p24, anti-HIV (dny až týdny) Poté antigen vymizí, CD4 se normalizuje, přechod do asymptomatického stádia-bezpříznakové období 2-15 let (lab kat. 1 a klinická A), mírný pokles CD4 Klinická kategorie B Pokles CD4 lymfocytů (lab. kat. 2), časné symptomatické stádium, malé oportunní infekce (klinická kat. 2B) horečka více jak 38,5°C déle než měsíc, průjem déle než měsíc orofaryngeální/vulvovaginální kandidóza recidivující Herpes zoster trombocytopenie neuropatie dolních končetin Adobe Systems Infekce vyvolané retroviry Klasifikace HIV dle CDC (1993) Klinická kategorie C pokles lymfocytů pod 200/mm3, pozdní symptomatické stádium, velké oportunní infekce, nádory, HIV encefalopatie definující AIDS Délka stádia 1-4 roky, průběh může být až fatální Infekce vyvolávají agens za standardních podmínek nepatogenní nebo velmi málo patogenní pneumocystová pneumonie (indikativní onemocnění AIDS) mykotické agens Pneumocystis jiroveci – na počátku neproduktivní kašel, dušnost, sufebrilie, posléze úbytek hmotnosti kandidóza (orální i systémová) toxoplazmóza nádorové onemocnění – Kaposiho sarkom (červeno-hnědo-fialové eflorescence na kůži), postižení vnitřních orgánů (respirační trakt, srdce, GIT, lymfatické uzliny) Diagnostika: symptomatologie obtížná, virologická a sérologická detekce viru a protilátek, EM, PCR, detekce Ag p24 (protein kapsidu), sérologie anti-HIV (ELISA a konfirmace WB) Bezpečnost práce s HIV: virus citlivý ve vnějším prostředí (vázán na krev, sperma, vaginální sekret, slzy), v zaschlých tekutinách nepřežije Postexpoziční profylaxe – kombinace antiretrovirových léčiv Adobe Systems Infekce vyvolané retroviry Antiretrovirová terapie HAART – highly active antiretroviral therapy v poslední době nahrazena cART – combination antiretroviral therapy tj. kombinace 3 virostatik s antiretrovirovou aktivitou nejméně ze dvou různých skupin Cíl: suprese virové replikace a regenerace imunitních funkcí Dnes HIV/AIDS typickou chronickou chorobou (k dispozici 29 virostatik) Prof. Holý – objevitel sloučenín k léčbě HIV (tenofovir-Viread), Truvada-i k prevenci Skupiny virostatik (1) Nukleosidové anebo nukleotidové inhibitory reverzní transkriptázy – kompetice falešných prekurzorů s fyziologickými nukleosidy (nukleotidy)– inkorporace falešných bazí a vznik nefunkční DNA (Viread, Truvada) (2) Nenukleosidové inhibitory reverzní transkriptázy – váží se přímo na RT (3) Proteázové inhibitory – zabraňují konečnému zrání virové částice. Proteáza štěpí zbytek polyproteinu za vzniku strukturních i replikačních proteinů (RT, integráza) (4) Integrázové inhibitory - blokuje integrázu, která je odpovědná za začlenění virové RNA ve formě DNA do hostitelského genomu (5) Inhibitory vstupu – interakce léčiva před vstupem do buňky (6) Inhibitory fúze – brání fúzi viru s membránou cílové buňky (receptorem CD4) Adobe Systems Infekce vyvolané parvoviry Pro člověka patogenní pouze Parvovirus B19 (rod Erythrovirus) Onemocnění: pátá nemoc (erythema infectiosum) Epidemiologie: kosmopolitní výskyt, u nás nejvyšší frekvence v zimě a na jaře, výskyt u dětí školního věku, rodinný výskyt, epidemický výskyt v uzavřených kolektivech Zdrojem nákazy člověk s inaparentní nebo manifestní nákazou Přenos: kapénkově, krví a krevními deriváty, vertikálně Inkubační doba: 10-18 dnů Etiopatogeneze: vstupní brána dýchací cesty, napadá prekurzory erytrocytů v kostní dřeni (útlum dozrávání erytrocytů), virus proniká do kůže a kloubů Intrauterinní infekce: závažná anémie plodu, hydrops (riziko zejména v první polovině těhotenství) Klinický obraz: exantém na tvářích, později i na trupu a zevních stranách končetin, někdy na dlaních a ploskách nohou, proměnlivost intenzity exantému dle zevních podmínek (teplo, chlad), lymfadenopatie, polyartritida Komplikace: artritida, myokarditida, hepatitida, trombocytopenie, neuropatie, encefalopatie U imunosuprimovaných aplazie (útlum) funkce kostní dřeně Diagnostika: IgM, izolace viru, PCR Léčba: symptomatická, při aplastické krizi krevní transfúze, u osob s imunodeficitem indikovány imunoglobuliny Adobe Systems Erythema infectiosum