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PicornavirenLMU
- nicht segmentiert- Ikosaedrisches NC- umhüllt- ES RNA (+)
RNA-Viren - Einteilung
(+) Strang RNA-VirenLMU Picornaviridae: Enterovirus polio, coxsackie, echo
Rhinovirus human rhinoHepatovirus hepatitis AAphthovirus foot-and-mouth diseaseCardiovirus encephalomyocarditisParechovirus human parecho
Caliciviridae: Norovirus norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-like- Hepatitis-E- hepatitis Eviridae: virus
Togaviridae: Alphavirus sindbis, semliki-forestRubivirus rubella
Flaviviridae: Flavivirus yellow fever, dengue, FSMEHepacivirus hepatitis CPestivirus classical swine fever
Coronaviridae: Coronavirus human corona 229-E, SARS
LMUFlaviviren
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”
www.kcom.edu/.../Website/Lects/flav.gifmosquito.colostate.edu
Flaviviren (Flaviviridae)LMU
Flavivirus
Hepacivirus
Pestivirus
GelbfieberDenguevirus Typ 1-4FSME-VirusWest-Nile-VirusJapanese-Encephalitis-VirusSt.-Louis-Encephalitis-Virus
Hepatitis-C-Virus
Classical-Swine-Fever-Virus(Klassische Schweinepest)
Arthropoden
LMU
Flaviviridae
ein Molekül infektiöse RNA, etwa 10.000 ntVirionen mit 40 – 50 nm Durchmesserlipidhaltige Hüllesphärisches NukleokapsidpH-abhängige hämagglutinierende Eigenschaft
West-Nile-Virus; EM
EnvelopeMatrixCapsid
LMU
• Viele Flaviviren replizieren in Arthropoden undVertebraten (Gattung: Flavivirus)Übertragung nur via Vektor (nicht Mensch - Mensch)
Flaviviren
LMU
• Viele Flaviviren replizieren in Arthropoden undVertebraten (Gattung: Flavivirus)Übertragung nur via Vektor (nicht Mensch - Mensch)
Flaviviren
•Übertragung von Mensch zu Mensch•beschrieben bei:- Organtransplantationen- BluttransfusionenDaher:Keine Impfung mit Lebendimpfstoffen ab4 Wochen vor einer Blut- bzw. Organspende
LMU
Flaviviren
5’ cap
IRES
IRES
5'-methyliertes cap oder IRESKein polyadenyliertes 3’-EndeStrukturproteine am 5'-Ende kodiertNicht-Strukturproteine (NS) am 3'-Ende
Exkurs: Cap (allgemein)
LMU
Guanylytransferase 2‘-O MethyltransferaseRNA 5‘-5‘Triphosphatase
Manche Viren besitzen eigene Guanylyltransferase
Hydrolyse einer 10-20 Nukleotidlangen, zellulären mRNA (samt cap) durch eine Endonuklease-Aktivitätder viralen RNA Polymerase
Initiation der (+) Strang Synthesedurch Einbau eines komplementärenGTP an vorletztem C im (-) StrangSegment:Cap-primer abhängige Initiation !
Elongation durch sukzessiven Einbaukomplementärer Nukleotide
Exkurs: Cap snatching (hier: Influenza A)LMU
(-) Strang (-) Strang
(-) Strang
(+) Strang
Die 40 S Ribosomen Untereinheit und bestimmte eukaryotische (Translations-) Initiationsfaktoren (eIF‘s) binden an das 5‘ terminale m7GpppN (5‘cap).
Scanning der 5‘ untranslated region (UTR) nach dem ersten AUG (Start-) codon.
Anlagerung der 60 S Untereinheit führt zur Formation des 80 S Initiationskomplexes, der die initiator tRNA beinhaltet.
Exkurs: Cap versus IRES
LMU
Einige virale mRNAs besitzen internalribosomal entry sites (IRES), üblicher Weise in der 5‘- UTR.
Die Hepatitis C Virues IRES bindet direkt an die 40S Untereinheit. eIFs sind nicht notwendig.
Picornavirus IRES binden die 40S Untereinheit nicht direkt, sondern via hoch affine eIF4G-Bindestellen.
LMU
Flaviviren (hier: HCV)
Herstellung eines großen Polyproteins:Prozessierung durch virale Proteasen ( NS2 / NS3) und zelluläre Proteasen ( Signalase am ER)
•
LMU
Flaviviren
IRES oder5’-Cap
Anlagerung von RNA Genomenund Budding ins ER Lumen
Endozytose
Umhüllt !
Freisetzung via Golgi VesikelVerschmelzung
der Virus- mit derEndosomenmembran
Prozessierung des Polyproteinsam ER (Signalasen / viral. Proteasen)
(+) Strang RNA-VirenLMU Picornaviridae: Enterovirus polio, coxsackie, echo
Rhinovirus human rhinoHepatovirus hepatitis AAphthovirus foot-and-mouth diseaseCardiovirus encephalomyocarditisParechovirus human parecho
Caliciviridae: Norovirus norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-like- Hepatitis-E- hepatitis Eviridae: virus
Togaviridae: Alphavirus sindbis, semliki-forestRubivirus rubella
Flaviviridae: Flavivirus yellow fever, dengue, FSMEHepacivirus hepatitis CPestivirus classical swine fever
Coronaviridae: Coronavirus human corona 229-E, SARS
LMU
Gelbfieber (Flavivirus)
Die offiziellen Zahlen belaufen sich auf ca. 200.000 Erkrankungenund ca. 30.000 Todesfälle pro Jahr weltweit (90 % in Afrika). Die Letaliät liegt bei 20-50%.
LMU Reservoir: Mensch / Affe / Vögel
Pathogenese:
Gelbfieber (Flavivirus)
- Infektion von Endothelzellen / Lymphozyten und Monozyten / Makrophagenan 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 Krankheitsverlauf1. 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 %
•
•
•
LMU
Gelbfieber (Flavivirus)
Walter Reed (1851-1905) Max Theiler (1899-1972)
Gelbfieber bei amerik. 1937: Virusvermehrung inSoldaten im Spanisch- Hühnerembryos Amerik. Krieg auf Kuba Produktion attenuierter Viren(1900). 17 D Vakzine-StammExperiment. Transmission (64 aa verändert, einmaligerdurch Moskitos auf Mäuse „Züchtungserfolg“)(1902). [Lebendimpfstoff]
LMU
M
Dengue Fieber (Flavivirus)
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 !
LMU Reservoir: Mensch und Affe
4 Typen (Typspezifische Immunität)
Pathogenese:
Dengue Fieber (Flavivirus)
•
•
- Infektion von Monozyten / Makrophagen- Evtl. Infektionsverstärkende Antikörper (Zweitinfektion mitversch. Typ) !!!
- Aktivierung von DV-spezifischen T-Zellen- Massive Zytokinausschüttung (IL-1, IL-2, TNFalpha)- Permeabilitätsanstieg der Kapillaren (Ergüsse / Hämorrhagien / Schock)
- Thrombopenie (Autoantikörper gegen Thrombozyten ?)
•
LMU
Dengue Virus(infektionsverstärkende Antikörper)
M
Dengue Fieber (Flavivirus)
Infektionsverstärkende Antikörper•
AK aus zurückliegenden Infektionenkönnen Virus nicht neutralisieren…
1) Zweitinfektion mit unterschiedlichem Typ
3) Makrophagen / Monozytenverbreiten das Virus schnell im Organismus
4) Cytokinproduktion (Cytokinsturm):- Komplementaktivierung- T-Zellaktivierung- Erhöhung der Gefäßpermeabilität
2) Infektionsverstärkende AK
LMU Klinik:
Dengue Fieber (Flavivirus)
•
Klassisches Dengue FieberInkubationszeit ca. 1 Woche (3-14 Tage)Fieber / Ausschlag / Gliederschmerzen (Dengue Trias)Selbstlimitierend / Entfieberung und Genese am 7. TagLetalität: fast 0 %
Atypisches Dengue FieberKurze DauerMilder Verlauf
Hämorrhagisches Dengue FieberBeginn wie klassisches DF; nach 2.- 5. Tag rasante VerschlechterungBlutungen und SchockV.a. bei Kindern (< 10 Jahre) und alten MenschenLetalität behandelt: 5 % / unbehandelt: 40 %
LMU Diagnostik:
Dengue Fieber (Flavivirus)
•
Immunfluoreszenz Test (IFT)auf IgG und IgM:- Virusinfizierte Zellen auf OT(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum- Immunfärbung mit fluoreszenz-markiertem anti-IgG bzw. IgM
LMU
FSME-Virus (Flavivirus)
Ixodes Ricinus
Risikogebiet:FSME Inzidienz > 1:100.000(letzte 5 Jahre)
Risikogebiet:1-5 % der Zecken sinddurchseucht
LMUReservoir: kleine Nagetiere
Pathogenese:
Klinik:
Vakzin vorhanden: Inaktivierte Viren [Totimpfstoff]
FSME (Flavivirus)•
•
•
•
- Infektion von Endothelzellen und Monozyten / Makrophagen an derBissstelle
- 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)
- 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
LMU Diagnostik: •
ELISA (IgG / IgM):- Mikrotiterplatte mit FSME Antigen(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum- Zugabe von POX konjugiertenanti-IgG bzw. IgM Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
FSME (Flavivirus)
Serum / Liquor Quotient (IgG / IgM / IgA):- Reiberschema (beschreibt Blut-Hirn Schranke)
- AK-Index (beschreibt intrathekale Ig Synthese)
AK-Index >/= 1,5 Verdacht auf Beteiligung des Erregers an Pathogenese
1) Normal2) Schrankenstörung3) Intrathekale IgG Synthese mit Schrankenstörung4) Intrathekale IgG Synthese ohne Schrankenstörung
AK-Index = Q FSME
Q IgG (Gesamt)=
Konzentration FSME IgG (Liquor)Konzentration FSME IgG (Serum)
Konzentration Gesamt IgG (Serum)Konzentration Gesamt IgG (Liquor)
(+) Strang RNA-VirenLMU Picornaviridae: Enterovirus polio, coxsackie, echo
Rhinovirus human rhinoHepatovirus hepatitis AAphthovirus foot-and-mouth diseaseCardiovirus encephalomyocarditisParechovirus human parecho
Caliciviridae: Norovirus norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-like- Hepatitis-E- hepatitis Eviridae: virus
Togaviridae: Alphavirus sindbis, semliki-forestRubivirus rubella
Flaviviridae: Flavivirus yellow fever, dengue, FSMEHepacivirus hepatitis CPestivirus classical swine fever
Coronaviridae: Coronavirus human corona 229-E, SARS
GF
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)Verbreitung
LMU
HCV-Genotypen weisen etwa 65 % Nukleinsäure-Homologie auf.
1a,1b,3a4
5a3a
1b,1a,3a
2a,2b,1b
6a
Genotypen
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)LMU
- Parenterale Übertragung (Blut) – Transfusion / Nadelstichverletzung
- Via infizierte Makrophagen Transport zur Leber
- Leberentzündung mit Nekrosen
- Zellschädigung durch Immunsystem
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
LMU Pathogenese:
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)
LMUSerologie:
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
60-80 %20-40 %
in ca. 25 % akute Verlaufsform !häufig unbemerkte Infektion !
HCC
LMU
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)Stadien der Leberschädigung (allgemein):
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 !!!
LMU Diagnostik: •
ELISA (IgG ): Suchtest- Mikrotiterplatte mit HCV Antigen(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum- Zugabe von POX konjugiertenanti-IgG Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
Bestätigungstest Line Immunoassay (IgG ):Westernblot- Membran mit aufgesprühtem HCV Antigen(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum- Zugabe von anti-IgG Sekundär-AK- Substratzugabe und Farbreaktion
Wenn positiv, dann….
LMU Diagnostik: •
PCR:- RT-PCR- quantitativ (Bestimmung der Viruslast und des Therapieerfolgs)- mit Sequenzierung (Bestimmug des Genotyps / Abklärung von Resistenzen)
Hepatitis C Virus (Hepacivirus)
(+) Strang RNA-VirenLMU Picornaviridae: Enterovirus polio, coxsackie, echo
Rhinovirus human rhinoHepatovirus hepatitis AAphthovirus foot-and-mouth diseaseCardiovirus encephalomyocarditisParechovirus human parecho
Caliciviridae: Norovirus norwalk-like, sapporo-like
Hepatitis-E-like- Hepatitis-E- hepatitis Eviridae: virus
Togaviridae: Alphavirus sindbis, semliki-forestRubivirus rubella
Flaviviridae: Flavivirus yellow fever, dengue, FSMEHepacivirus hepatitis CPestivirus classical swine fever
Coronaviridae: Coronavirus human corona 229-E, SARS
LMU
Alphavirus
Rubivirus
Sinsdbisvirus (Maus / Mensch)Western-Equine-Encephalitis-Virus (Pferd)Semliki-Forest-Virus (Nagetiere)Ross-River-Virus (Beuteltiere / Mensch)
Rötelnvirus
Togaviren (Togaviridae)Arthropoden
In Europa selten - häufig in Amerika, Afrika, Asien
Replikation oft wenig wirtsspezifisch in Stechmücken, Vögeln, Pferden
TogaviridaeLMU
ein Molekül infektiöse RNA, etwa 12.000 ntVirionen mit 60 – 70 nm Durchmesserlipidhaltige Hülle (EM: Toga) ikosaedrischer Aufbau
LMU
Togaviridae
Subgenomische mRNA (→ Strukturproteine) Polyprotein-Prozessierung durch Proteasen
5'-methyliertes capPolyadenyliertes 3’-EndeStrukturproteine am 3'-Ende kodiertNicht-Strukturproteine (NS) am 5'-Ende
(+)
(-)
(+)
LMU
Togaviridae
Budding Komplexe an allen Membranen:ER, Golgi und (wie auf der Abbildung) CM !!!Induktion von Apoptose im Infektionsverlauf
LMU
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
- 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)
Pathogenese:
LMU
Rötelnvirus (Rubivirus)(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
LMU
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
Serologie:
IgM
IgG
- 20 - 5 0
Symptome
Infektion
5 14 - 21 Tage
Virus im RSW
Virus im Serum
Infektiosität
LMU
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
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 !?!
LMU
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
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 !?!
•Kein Immunschutz (bis 17.SSW):- RHAH < 1:32 bzw. Röteln-ELISA < 15 IU/ml-- bei Exposition (bis 5 Tage nach Exposition): - sofort: IgG Gabe als Postexpositionspropylaxe (PEP)- normalerweise keine Gefahr – Virusausbreitung verhindert !
Falls Frist zur PEP verstrichen:- Test des Kindes (Fruchtwasser) bzw. der Mutter auf Rötelninfektion (via PCR !)
- Wenn positiv, dann Angebot der SS Unterbrechung
LMU Diagnostik: •
ELISA (IgG ): - Mikrotiterplatte mit HCV Antigen(kommerziell erhältlich)
- Zugabe von Patientenserum- Zugabe von POX konjugiertenanti-IgG Sekundär-AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
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 konjugiertemanti-Röteln AK
- Substratzugabe und Farbreaktion
LMU Diagnostik: •
RHAH (IgG und IgM): Hämaglutinationshemmtest(kommerziell erhältlich)
- Vorlegen von Patientenserum- Zugabe von Rötelnvirus(Bindung von AK falls vorhanden)
- Zugabe von Erythrozyten
Rötelnvirus (Rubivirus)(German measles)
PCR: - v.a. bei Schwangerschaftsproblematik bei Mutter und Kind (Fruchtwasser)
Positiv: Knopf Negativ: Teppich
Contributors
Armin Baiker, Max-von-Pettenkofer Institut, LMU MünchenEmail: baiker@mvp.uni-muenchen.de
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