LMU

Picornaviren
LMU
- nicht segmentiert
- Ikosaedrisches NC
- umhüllt
- ES RNA (+)
RNA-Viren -
Einteilung
(+) Strang RNA-Viren
LMU Picornaviridae:
Enterovirus
Rhinovirus
Hepatovirus
Aphthovirus
Cardiovirus
Parechovirus
polio, coxsackie, echo
human rhino
hepatitis A
foot-and-mouth disease
encephalomyocarditis
human parecho
Caliciviridae:
Norovirus
norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-likeviridae:
Hepatitis-Evirus
hepatitis E
Togaviridae:
Alphavirus
Rubivirus
sindbis, semliki-forest
rubella
Flaviviridae:
Flavivirus
Hepacivirus
Pestivirus
yellow fever, dengue, FSME
hepatitis C
classical swine fever
Coronaviridae:
Coronavirus
human corona 229-E, SARS
LMU
Flaviviren
mosquito.colostate.edu
www.kcom.edu/.../Website/Lects/flav.gif
1902: Gelbfiebervirus
Erstes humanpathogenes Virus, das als von
Insekten (Aedes sp.)- übertragenes Agens für
die Erkrankung (Gelbfieber) von Menschen
verantwortlich gemacht werden konnte.
flavus, lateinisch für “gelb”
LMU
Flaviviren (Flaviviridae)
Arthropoden
Flavivirus
Gelbfieber
Denguevirus Typ 1-4
FSME-Virus
West-Nile-Virus
Japanese-Encephalitis-Virus
St.-Louis-Encephalitis-Virus
Hepacivirus
Hepatitis-C-Virus
Pestivirus
Classical-Swine-Fever-Virus
(Klassische Schweinepest)
Flaviviridae
West-Nile-Virus; EM
LMU
Envelope
Matrix
Capsid
ein Molekül infektiöse RNA, etwa 10.000 nt
Virionen mit 40 – 50 nm Durchmesser
lipidhaltige Hülle
sphärisches Nukleokapsid
pH-abhängige hämagglutinierende Eigenschaft
Flaviviren
LMU
•
Viele Flaviviren replizieren in Arthropoden und
Vertebraten (Gattung: Flavivirus)
Übertragung nur via Vektor (nicht Mensch - Mensch)
Flaviviren
LMU
Übertragung von Mensch zu Mensch
•beschrieben bei:
- Organtransplantationen
- Bluttransfusionen
Daher:
Keine Impfung mit Lebendimpfstoffen ab
4 Wochen vor einer Blut- bzw. Organspende
•
•
Viele Flaviviren replizieren in Arthropoden und
Vertebraten (Gattung: Flavivirus)
Übertragung nur via Vektor (nicht Mensch - Mensch)
Flaviviren
LMU
IRES
IRES
5’ cap
5'-methyliertes cap oder IRES
Kein polyadenyliertes 3’-Ende
Strukturproteine am 5'-Ende kodiert
Nicht-Strukturproteine (NS) am 3'-Ende
Exkurs: Cap (allgemein)
LMU
RNA 5‘-5‘
Triphosphatase
Guanylytransferase
Manche Viren besitzen eigene
Guanylyltransferase
2‘-O Methyltransferase
Exkurs: Cap snatching (hier: Influenza A)
LMU
(-) Strang
Hydrolyse einer 10-20 Nukleotid
langen, zellulären mRNA (samt cap)
durch eine Endonuklease-Aktivität
der viralen RNA Polymerase
(-) Strang
Initiation der (+) Strang Synthese
durch Einbau eines komplementären
GTP an vorletztem C im (-) Strang
Segment:
Cap-primer abhängige Initiation !
(-) Strang
(+) Strang
Elongation durch sukzessiven Einbau
komplementärer Nukleotide
Exkurs: Cap versus IRES
LMU
Die 40 S Ribosomen Untereinheit und bestimmte
eukaryotische (Translations-) Initiationsfaktoren
(eIF‘s) binden an das 5‘ terminale m7GpppN (5‘
cap).
Einige virale mRNAs besitzen internal
ribosomal entry sites (IRES), üblicher
Weise in der 5‘- UTR.
Scanning der 5‘ untranslated region (UTR) nach
dem ersten AUG (Start-) codon.
Die Hepatitis C Virues IRES bindet direkt
an die 40S Untereinheit.
eIFs sind nicht notwendig.
Anlagerung der 60 S Untereinheit führt zur
Formation des 80 S Initiationskomplexes, der die
initiator tRNA beinhaltet.
Picornavirus IRES binden die 40S
Untereinheit nicht direkt, sondern via
hoch affine eIF4G-Bindestellen.
Flaviviren (hier: HCV)
LMU
•
Herstellung eines großen Polyproteins:
Prozessierung durch virale Proteasen ( NS2 / NS3)
und zelluläre Proteasen (
Signalase am ER)
Flaviviren
LMU
Endozytose
Verschmelzung
der Virus- mit der
Endosomenmembran
Freisetzung via
Golgi Vesikel
Umhüllt !
IRES oder
5’-Cap
Prozessierung des Polyproteins
am ER (Signalasen / viral. Proteasen)
Anlagerung von RNA Genomen
und
Budding ins ER Lumen
(+) Strang RNA-Viren
LMU Picornaviridae:
Enterovirus
Rhinovirus
Hepatovirus
Aphthovirus
Cardiovirus
Parechovirus
polio, coxsackie, echo
human rhino
hepatitis A
foot-and-mouth disease
encephalomyocarditis
human parecho
Caliciviridae:
Norovirus
norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-likeviridae:
Hepatitis-Evirus
hepatitis E
Togaviridae:
Alphavirus
Rubivirus
sindbis, semliki-forest
rubella
Flaviviridae:
Flavivirus
Hepacivirus
Pestivirus
yellow fever, dengue, FSME
hepatitis C
classical swine fever
Coronaviridae:
Coronavirus
human corona 229-E, SARS
Gelbfieber (Flavivirus)
LMU
Die offiziellen Zahlen belaufen sich auf ca. 200.000 Erkrankungen
und ca. 30.000 Todesfälle pro Jahr weltweit (90 % in Afrika).
Die Letaliät liegt bei 20-50%.
Gelbfieber (Flavivirus)
LMU
•
Reservoir: Mensch / Affe / Vögel
•
Pathogenese:
- Infektion von Endothelzellen / Lymphozyten und Monozyten / Makrophagen
an der Einstichstelle
- Transport in Lymphknoten (Virämie)
- Ausbreitung in andere Organe (v.a. Leber / aber auch Niere, Herz, Muskel etc.)
- Zerstörung der Leberzellen: verminderte Produktion von Gerinnungsfaktoren
•
Klinik: biphasischer Krankheitsverlauf
1. Phase:
- Inkubationszeit ca. 3-6 Tage:
- Fieber bis 40°C (Schüttelfrost / Kopfschmerzen, Myalgien, Übelkeit…)
- Nach 3-4 Tagen: Rückgang der Symptomatik
Toxische Phase (Bei ca. 15 % der Erkrankten)
- Heftiger Rückfall (Fieber > 40°C)
- Hämorrhagien
- Gelbsucht
- Blutdruckabfall / Nierenversagen / Leberversagen / Schock
- Letalität: 20-50 %
Gelbfieber (Flavivirus)
LMU
Walter Reed (1851-1905)
Gelbfieber bei amerik.
Soldaten im SpanischAmerik. Krieg auf Kuba
(1900).
Experiment. Transmission
durch Moskitos auf Mäuse
(1902).
Max Theiler (1899-1972)
1937: Virusvermehrung in
Hühnerembryos
Produktion attenuierter Viren
17 D Vakzine-Stamm
(64 aa verändert, einmaliger
„Züchtungserfolg“)
[Lebendimpfstoff]
Dengue Fieber (Flavivirus)
LMU
M
Jährlich werden etwa 50 Millionen Menschen weltweit vom Dengue-Fieber befallen.
Der Großteil der Infizierten (>90%) sind Kinder.
Die Letalität liegt insgesamt zwischen 2 und 5 Prozent, bei Neugeborenen deutlich höher.
Häufigste durch Insekten übertragene Virusinfektion des Menschen !
Dengue Fieber (Flavivirus)
LMU
•
Reservoir: Mensch und Affe
•
4 Typen (Typspezifische Immunität)
•
Pathogenese:
- Infektion von Monozyten / Makrophagen
- Evtl. Infektionsverstärkende Antikörper (Zweitinfektion mit
versch. Typ) !!!
- Aktivierung von DV-spezifischen T-Zellen
- Massive Zytokinausschüttung (IL-1, IL-2, TNFalpha)
- Permeabilitätsanstieg der Kapillaren (Ergüsse / Hämorrhagien /
Schock)
- Thrombopenie (Autoantikörper gegen Thrombozyten ?)
Dengue Fieber (Flavivirus)
LMU
Infektionsverstärkende
Antikörper
•
1) Zweitinfektion mit unterschiedlichem Typ
3) Makrophagen / Monozyten
verbreiten das Virus schnell im Organismus
Dengue Virus
(infektionsverstärkende Antikörper)
M
AK aus zurückliegenden Infektionen
können Virus nicht neutralisieren…
2) Infektionsverstärkende AK
4) Cytokinproduktion (Cytokinsturm):
- Komplementaktivierung
- T-Zellaktivierung
- Erhöhung der Gefäßpermeabilität
Dengue Fieber (Flavivirus)
LMU
•
Klinik:
Klassisches Dengue Fieber
Inkubationszeit ca. 1 Woche (3-14 Tage)
Fieber / Ausschlag / Gliederschmerzen (Dengue Trias)
Selbstlimitierend / Entfieberung und Genese am 7. Tag
Letalität: fast 0 %
Atypisches Dengue Fieber
Kurze Dauer
Milder Verlauf
Hämorrhagisches Dengue Fieber
Beginn wie klassisches DF; nach 2.- 5. Tag rasante Verschlechterung
Blutungen und Schock
V.a. bei Kindern (< 10 Jahre) und alten Menschen
Letalität behandelt: 5 % / unbehandelt: 40 %
Dengue Fieber (Flavivirus)
LMU
•
Diagnostik:
Immunfluoreszenz Test (IFT)
auf IgG und IgM:
- Virusinfizierte Zellen auf OT
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
- Immunfärbung mit fluoreszenzmarkiertem anti-IgG bzw. IgM
FSME-Virus (Flavivirus)
LMU
Ixodes Ricinus
Risikogebiet:
FSME Inzidienz > 1:100.000
(letzte 5 Jahre)
Risikogebiet:
1-5 % der Zecken sind
durchseucht
FSME (Flavivirus)
LMU
•
Reservoir: kleine Nagetiere
•
Pathogenese:
- Infektion von Endothelzellen und Monozyten / Makrophagen an der
Bissstelle
- Transport in Lymphknoten (Virämie)
- Ausbreitung in andere (extraneurale) Organe (Bindegewebe, Muskelgewebe...)
- Hämatogene (Makrophagen ???) Ausbreitung ins Gehirn; dort:
- Ödeme / Blutungen / neurale Degeneration und Nekrosen (v.a. Motorneurone)
•
Klinik:
- 70 % inapparent
- in 30 %: biphasische Erkrankung:
- Nach 1-2 Wochen: grippeähnliche Symptome; Danach Genesung.
- Bei einem Drittel: ZNS-Beteiligung:
- milde Form: Hirnhautentzündung (Meningitis)
- Schwere Form: Gehirnentzündung (Enzephalitis) – Lähmungserscheinungen !
Letalität: 1 – 5 %
20 % der Überlebenden haben neurolog. Folgeerscheinungen
•
Vakzin vorhanden: Inaktivierte Viren [Totimpfstoff]
FSME (Flavivirus)
LMU
•
Diagnostik:
ELISA (IgG / IgM):
- Mikrotiterplatte mit FSME Antigen
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
- Zugabe von POX konjugierten
anti-IgG bzw. IgM Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Serum / Liquor Quotient (IgG / IgM / IgA):
- Reiberschema (beschreibt Blut-Hirn Schranke)
1) Normal
2) Schrankenstörung
3) Intrathekale IgG Synthese mit Schrankenstörung
4) Intrathekale IgG Synthese ohne Schrankenstörung
- AK-Index (beschreibt intrathekale Ig Synthese)
AK-Index =
Q FSME
Q IgG (Gesamt)
=
Konzentration FSME IgG (Liquor)
Konzentration FSME IgG (Serum)
Konzentration Gesamt IgG (Liquor)
Konzentration Gesamt IgG (Serum)
AK-Index >/= 1,5 Verdacht auf Beteiligung des Erregers an Pathogenese
(+) Strang RNA-Viren
LMU Picornaviridae:
Enterovirus
Rhinovirus
Hepatovirus
Aphthovirus
Cardiovirus
Parechovirus
polio, coxsackie, echo
human rhino
hepatitis A
foot-and-mouth disease
encephalomyocarditis
human parecho
Caliciviridae:
Norovirus
norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-likeviridae:
Hepatitis-Evirus
hepatitis E
Togaviridae:
Alphavirus
Rubivirus
sindbis, semliki-forest
rubella
Flaviviridae:
Flavivirus
Hepacivirus
Pestivirus
yellow fever, dengue, FSME
hepatitis C
classical swine fever
Coronaviridae:
Coronavirus
human corona 229-E, SARS
LMU
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
Verbreitung
GF
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
Genotypen
1b,1a,3a
2a,2b,1b
4
6a
1a,1b,3a
3a
5a
HCV-Genotypen weisen etwa 65 % Nukleinsäure-Homologie auf.
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
Pathogenese:
- Parenterale Übertragung (Blut) – Transfusion / Nadelstichverletzung
- Via infizierte Makrophagen Transport zur Leber
- Leberentzündung mit Nekrosen
- Zellschädigung durch Immunsystem
Klinik:
- Inkubationszeit: 7 – 140 Tage (Mittel: 50 Tage)
- Sehr selten akute Verlaufsform (nur in ca. 25 %)
- 60-80% der Infektionen werden chronisch
- Etwa die Hälfte der chronisch infizierten entwickelt eine chronisch
Lebererkrankung und etwa ein Viertel bekommt eine Zirrhose.
- Bei ca. 4 % der Patienten mit Zirrhose entwickelt sich ein primäres
Leberzellkarzinom (HCC)
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
Serologie:
20-40 %
60-80 %
in ca. 25 % akute Verlaufsform !
häufig unbemerkte Infektion !
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
Stadien der Leberschädigung (allgemein):
HCC
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
Therapie:
- PEG Interferon alpha in Kombination mit Ribavirin
- Proteaseinhibitoren in Erprobung
- Ziel: kein HCV RNA Nachweis - 6 Monate nach Therapieende
- Heilung in mehr als 60 – 80 %
Faktoren assoziiert mit Interferon- / Ribavirintherapie:
- Genotyp des HCV (am besten Typ 2 und 3 / am schlechtesten Typ 1)
- Zahl der HCV Genome im Blut (je niedriger desto besser)
- Leberhistologie (schlecht bei Zirrhose)
- Dauer der HCV Infektion (je kürzer desto besser)
- Lebensalter (je jünger desto besser)
- Geschlecht (Frauen sprechen besser an)
Monitoring und möglichst früher Therapiebeginn !!!
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
•
Diagnostik:
ELISA (IgG ): Suchtest
- Mikrotiterplatte mit HCV Antigen
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
- Zugabe von POX konjugierten
anti-IgG Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Wenn positiv, dann….
Bestätigungstest Line Immunoassay (IgG ):
Westernblot
- Membran mit aufgesprühtem HCV Antigen
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
- Zugabe von anti-IgG Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU
•
Diagnostik:
PCR:
- RT-PCR
- quantitativ (Bestimmung der Viruslast und des Therapieerfolgs)
- mit Sequenzierung (Bestimmug des Genotyps / Abklärung von Resistenzen)
(+) Strang RNA-Viren
LMU Picornaviridae:
Enterovirus
Rhinovirus
Hepatovirus
Aphthovirus
Cardiovirus
Parechovirus
polio, coxsackie, echo
human rhino
hepatitis A
foot-and-mouth disease
encephalomyocarditis
human parecho
Caliciviridae:
Norovirus
norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-likeviridae:
Hepatitis-Evirus
hepatitis E
Togaviridae:
Alphavirus
Rubivirus
sindbis, semliki-forest
rubella
Flaviviridae:
Flavivirus
Hepacivirus
Pestivirus
yellow fever, dengue, FSME
hepatitis C
classical swine fever
Coronaviridae:
Coronavirus
human corona 229-E, SARS
Togaviren (Togaviridae)
LMU
Arthropoden
Alphavirus
Sinsdbisvirus (Maus / Mensch)
Western-Equine-Encephalitis-Virus (Pferd)
Semliki-Forest-Virus (Nagetiere)
Ross-River-Virus (Beuteltiere / Mensch)
In Europa selten - häufig in Amerika, Afrika, Asien
Replikation oft wenig wirtsspezifisch in Stechmücken, Vögeln, Pferden
Rubivirus
Rötelnvirus
Togaviridae
LMU
ein Molekül infektiöse RNA, etwa 12.000 nt
Virionen mit 60 – 70 nm Durchmesser
lipidhaltige Hülle (EM: Toga)
ikosaedrischer Aufbau
Togaviridae
LMU
(+)
(-)
(+)
5'-methyliertes cap
Polyadenyliertes 3’-Ende
Strukturproteine am 3'-Ende kodiert
Nicht-Strukturproteine (NS) am 5'-Ende
Subgenomische mRNA (→ Strukturproteine)
Polyprotein-Prozessierung durch Proteasen
Togaviridae
LMU
Budding Komplexe an allen Membranen:
ER, Golgi und (wie auf der Abbildung) CM !!!
Induktion von Apoptose im Infektionsverlauf
Rötelnvirus (Rubivirus)
(German measles)
LMU
Pathogenese:
- Tröpfcheninfektion
- Primäre Replikation in den Epithelien des Oropharynx
- Infektion von Makrophagen und Lymphozyten
- Transport in Lymphknoten (Schwellung)
- Virämie und Ausbreitung über ganzen Organismus
- Persistenz in Synovial- (Gelenksspalt-) zellen ???
- Schwangerschaftsinfektion möglich (via Blut
Plazenta
Endothel)
Rötelnvirus (Rubivirus)
LMU
(German measles)
Klinik (Röteln - postnatal):
- Relativ harmlose, wenig fieberhafte Erkrankung
- Häufig inapparent
- Auftreten des (uncharakteristischen) Exanthems ca. 1-2 Wochen nach Infektion
- Ausschlag kleinfleckig und konfluiert nicht
- Lymphknotenschwellungen im Halsbereich
- Bei jungen Frauen häufig: Arthralgien (Gelenkentzündungen)
- Selten: Autoimmunenzephalitis (1 : 6000); 20 % verlaufen letal
Rötelnvirus (Rubivirus)
LMU
(German measles)
Serologie:
Virus im RSW
IgM
Infektiosität
IgG
Infektion
Virus
im Serum
Symptome
- 20
-5
0
5
14 - 21
Tage
Rötelnvirus (Rubivirus)
(German measles)
LMU
Klinik (Röteln - pränatal):
- Gregg (1941): Zusammenhang zwischen Rötelinfektion in SS und Mißbildungen
- Pränatale Infektion bis 17 SSW (Zeit der Organdifferenzierung):
Aborte, Totgeburten, Mißbildungen
- Gregg Syndrom (Trias):
Herzmißbildungen, Augenschäden, Innenohrdefekte
- Mutterschaftsrichtlinie:
Test auf Rötelnimmunität (RHAH – Immunität ab 1:32)
- Impfung (Lebendimpfstoff – MMR – 11.-14. Lebensmonat)
- Infektion bis 17 SSW: Indikation für SS-Abruch !?!
Rötelnvirus (Rubivirus)
(German measles)
LMU
Klinik (Röteln - pränatal):
- Gregg (1941): Zusammenhang zwischen Rötelinfektion in SS und Mißbildungen
- Pränatale
Infektion bis(bis
17 SSW
(Zeit der Organdifferenzierung):
Kein
Immunschutz
17.SSW):
- RHAH
1:32 bzw.Mißbildungen
Röteln-ELISA < 15 IU/ml
Aborte,<Totgeburten,
-- bei Exposition (bis 5 Tage nach Exposition):
- Gregg Syndrom (Trias):
- sofort: IgG Gabe als Postexpositionspropylaxe (PEP)
Herzmißbildungen, Augenschäden, Innenohrdefekte
- normalerweise keine Gefahr – Virusausbreitung verhindert !
•
- Mutterschaftsrichtlinie:
auf Rötelnimmunität
(RHAH – Immunität ab 1:32)
FallsTest
Frist
zur PEP verstrichen:
- Test
des (Lebendimpfstoff
Kindes (Fruchtwasser)
bzw.
der Mutter auf
- Impfung
– MMR – 11.-14.
Lebensmonat)
Rötelninfektion
(via PCR !)
- Infektion bis 17 SSW: Indikation für SS-Abruch !?!
- Wenn positiv, dann Angebot der SS Unterbrechung
Rötelnvirus (Rubivirus)
LMU
(German measles)
•
Diagnostik:
ELISA (IgG ):
- Mikrotiterplatte mit HCV Antigen
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
- Zugabe von POX konjugierten
anti-IgG Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
µ-capture ELISA (IgM ):
- Mikrotiterplatte mit anti IgM AK
(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum
(Bindung von allen IgM)
- Zugabe von Röteln Antigen
- Zugabe von POX konjugiertem
anti-Röteln AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Rötelnvirus (Rubivirus)
LMU
(German measles)
•
Diagnostik:
RHAH (IgG und IgM):
Hämaglutinationshemmtest
(kommerziell erhältlich)
- Vorlegen von Patientenserum
- Zugabe von Rötelnvirus
(Bindung von AK falls vorhanden)
- Zugabe von Erythrozyten
Positiv: Knopf
Negativ: Teppich
PCR:
- v.a. bei Schwangerschaftsproblematik bei Mutter und Kind (Fruchtwasser)
Contributors
Armin Baiker, Max-von-Pettenkofer Institut, LMU München
Email: [email protected]