HEPADNAVIRIDAE
VIRUS DELL’EPATITE B
(HBV)
HBV
Notizie Storiche
Distinzione originaria tra epatite del siero ed
epatite infettiva (anni ‘30) quando si pensava che
solo 2 agenti infettivi fossero la possibile causa di
epatiti
1963 Blumberg
siero di un aborigeno australiano riconosceva
antigene nel siero di un paziente emofiliaco
americano
antigene Australia (Au)
HBV
Notizie Storiche
1967
l’antigene Au venne identificato come HBsAg
(surface antigen)
1968
antigene Au presente in pazienti con l’epatite B
1970
Dane identifica i virioni
“Particelle di Dane”
HBV
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
Virus a DNA a doppia elica parziale con envelope
Differenti tipi morfologici nel siero
•
Particelle di Dane (42-47 nm)
•
sfere di 20 nm (10.000-1.000.000 superiori)
•
filamenti di 20 nm diametro e lunghezza variabile
HBV
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
HBV
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
HbsAg
Grossa quantita’ presente nel siero
(50-300 microgr./ml)
HBV
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
PARTICELLE DI DANE
Infettive
Envelope
HBsAg
Core
HBcAg
polimerasi
DNA
HBV
CARATTERISTICHE STRUTTURALI
•SFERE DI 20 nm
•FILAMENTI
Non infettive (no DNA)
HBsAg
Lipidi cellula ospite
Altamente immunogeniche (vaccino di prima generazione)
HBV
GENOMA
HBV
GENOMA
4 ORF (parzialmente sovrapposti) :
(4 mRNA unspliced):
C=core (mRNA 3.5 Kb)
questo RNA funge anche da RNA pregenomico
S/pre-S= glicoproteine di superficie (mRNA 2.4 Kb)
P= polimerasi/RNAsi H (mRNA 2.1 Kb)
X= proteina regolatrice (mRNA 0.8 Kb)
Infettivita’ virale
HBV
COMPOSIZIONE HBsAg
Pre-S1 (L) = 39 kd (1-2% totale)
Pre S2 (M) = 31 kd (5-15% totale)
S= 24 kd quantitativamente superiore
HBV
CORE
Due AUG
AUG interno proteina core incorporata nei virioni
AUG esterno proteina non incorporata nei virioni
HBeAg
secreta dalle cellule infette
presente nel sangue
funzione sconosciuta
HBV
Proteina X
Presente nelle cellule infette
Localizzazione prevalentemente citoplasmica
Importante per l’infettivita’
Attivatore trascrizionale
Azione nella riparazione DNA
Azione oncogena
Attivazione segnali di trasduzione
Scarsamente immmunogenica
HBV spliced variants
• Molti mRNA spliced (singoli o multipli) nelle
cellule infettate che derivano dal 3.5 Kb
mRNA, sono retro-trascritti ed impacchettati
in particelle virali (in presenza di un virus
HBV wt helper)
• HBV defettivi (abbondanti nel siero dei
pazienti) in grado di infettare le cellule e si
pensa abbiamo ruolo nell’infezione naturale e
nella patogenesi della malattia causata da
HBV
HBV spliced variants
• Almeno 11 mRNA spliced identificati
• Alcuni caratterizzati:
1) Singolo splicing (delezione delle sequenze terminali del gene C
fino a metà del gene S) → proteina HBSP (HBV-spliced
generated protein) di 10 kDa
–
–
–
–
HBSP induce apopotosi in assenza di blocco del ciclo cellulare
HBSP modulata signaling di TGF-beta
HBSP espressa in vivo nel fegato durante infezione
Anticorpi anti- HBSP nel 30% degli infettati cronici (possibile nuovo
marcatore prognostico)
HBV spliced variants
2) Singolo splicing (delezione sequenze nt 24472902) → proteina P-S (proteina di fusione tra P e S)
di 43 kDa
Proteina P-S: glicoproteina strutturale incorporata nel
virione come la proteina LS
Possibile ruolo nel ciclo replicativo e infezione HBV
HBV spliced variants
3) Doppio splicing (Ma et al., 2009) → proteina AP-12
- aumenta la replicazione del virus wild-type
Replicazione
Ciclo replicativo
Principale cellula bersaglio:
epatocita
HEPADNAVIRUS
altri organi bersaglio
HBV
CARATTERISTICHE BIOLOGICHE
Virus altamente stabile
Etere
pH acido
temperatura
Implicazioni nella trasmissione
Epidemiologia
Epidemiologia
• > 2 miliardi di persone sono state
infettate
• Si stima che attualmente:
•400 milioni di persone infette dal virus dell'epatite B
•Molte Co-infezioni HBV/HDV/HCV/HIV quadruple o
HBV/HC/HIV triple
Liquidi biologici contenti HBV
High
Moderate
blood
serum
wound exudates
semen
vaginal fluid
saliva
Low/Not
Detectable
urine
feces
sweat
tears
breastmilk
HBV
TRASMISSIONE
Transplacentare
Perinatale
Storia dell’infezione naturale
L’evoluzione dell'infezione naturale è
completamente diversa a seconda dell’età:
• se l'infezione è contratta nella prima infanzia:
- cronicizzazione nel 95% dei casi
• se è contratta in età adulta:
-guarigione avviene nel 90% dei casi
- epatite fulminante (rara) (90% dei casi in
Cina)
100
80
80
60
Chronic Infection
60
40
40
20
20
Symptomatic Infection
0
Birth
1-6 months
7-12 months
1-4 years
Età al momento dell’esposizione
0
Older Children
and Adults
Infezione sintomatica (%)
Infezione cronica (%)
Outcome of Hepatitis B Virus Infection
by Age at Infection
100
Esito infezione acuta: risoluzione
e viremia
Esito infezione acuta: cronicizzazione
e viremia
I quadri clinici di infezione da
HBV sono abbastanza variegati:
•
Asintomatica ("portatore sano“)
•
Sintomatica: ittero (colorazione giallastra della cute e della mucosa, dovuta ad un aumento
della bilirubina nel sangue oltre valori di 3mg/100ml) che si evidenzia inizialmente come
subittero (quando la bilirubina non ha ancora raggiunto i 3mg/100ml ma si attesta intorno ai
1,5mg/100ml) valutabile a livello della mucosa congiuntivale e sottolinguale.
•
•
•
•
I sintomi che possono essere presentati dal paziente sono:
Astenia (facile affaticabilità)
Febbre
Prurito con lesioni da grattamento (dovuto alla deposizione dei pigmenti emoglobinici a
livello cutaneo ed articolare)
Nausea e vomito
Dolore proiettato all'ipocondrio destro (sede di proiezione del fegato) ed eventualmente alla
spalla destra
Feci acoliche (chiare)
Urine color marsala
•
•
•
•
HBV
HBV
RISPOSTA IMMUNITARIA
HBV
PATOGENESI
Virus non citopatico
Replicazione negli epatociti senza danno
durante la fase di incubazione
Danno epatocellulare mediato da:
1) meccanismi immunitari
2) particelle HBV difettive, mRNA spliced,
proteine virali
ESPRESSIONE DI PROTEINE VIRALI
PATOGENESI DEL DANNO EPATITICO
RISPOSTA IMMUNE CELLULARE
HBV
PATOGENESI
Risposta immunitaria cellulare
danno epatico
risoluzione dell’infezione
Risposta immunitaria scarsa nei bambini
Associata a minor danno tissutale
Animali sperimentali: primati non umani
marmotta, anatre, scoiattoli
HBV
PATOGENESI
Meccanismi immunitari
Apoptosi dell’epatocita
-
via CD95/Fas, TNF-R1 e TNF-related apoptosis inducing ligand
(TRAIL)-R1 e R2 (CTL, NK)
-
via perforina/granzyme (CTL)
-
via Interferon-gamma
-
via HBSP
HBV
PATOGENESI
Meccanismi virali
• Accumulo di HBsAg nel RE (tossico,
infiammazione, rigenerazione, possibile
interazione con oncogeni e tumor-supressor
genes)
• Proteina HBx
• HBSP (correla con comparsa fibrosi epatica)
• Altri proteine?
• Varianti genomiche di HBV (diverse proprietà
biologiche, diversi meccanismi)
SVILUPPO DI TUMORE IN PAZIENTI CON CIRROSI
maschi
%
femmine
Totale
HBsAg +
Anti-HCV +
EPATOCARCINOGENESI
RUOLO DEI VIRUS EPATITICI
DIRETTO
Eventi molecolari
Proteine virali
INDIRETTO
Cirrosi
Infiammazione cronica
Necrosi
Rigenerazione
HBV
DIAGNOSI
Clinica
parametri di funzionalita’ epatica
Rilevazione antigeni ed anticorpi (RIA, ELISA)
Rilevazione acido nucleico
PCR
branched DNA
Hybrid capture
RQ-PCR
HBV
DIAGNOSI
Table 1 - The HBV Panel - Interpretation
Test
Results
Interpretation
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBsAg
Negative
Negative
Negative
The patient is susceptible to an HBV infection and
has not been exposed previously to the virus
The patient has not been vaccinated
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBsAg
Negative
Positive
Positive
The patient is immune to HBV as a result of having
been infected previously (indicated by the presence
of anti-HBc antibodies which would not occur if the
patient had been vaccinated)
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBsAg
Negative
Negative
Positive
The patient is immune because of vaccination
against HBV
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBcAg IgM
anti-HBsAg
Positive
Positive
Positive
Negative
The patient has an acute HBV infection. Any antiHBsAg antibodies that have been made are
complexed with the large amount of the antigen and
are thus undetectable
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBcAg IgM
anti-HBsAg
Positive
Positive
Negative
Negative
The patient has a chronic HBV infection. The IgM
anti-HBc has waned
HBsAg
anti-HBcAg
anti-HBsAg
Negative
Positive
Negative
The patient may be in the recovery phase of an
acute HBV infection. This patient could be infected
and thus a carrier of HBV. The inability to detect
HBsAg may result from it being complexed with
anti-HBsAg antibodies in the "window" phase
Other possible interpretations are that the patient is
distantly immune to HBV but the test was too
insensitive to detect anti-HBsAg. There may also
have been a false positive for anti-HBcAg and the
patient is actually uninfected.
Diagnosis
• A battery of serological tests are used for the diagnosis of acute and
chronic hepatitis B infection.
• HBsAg - used as a general marker of infection.
• HBsAb - used to document recovery and/or immunity to HBV
infection.
• anti-HBc IgM - marker of acute infection.
• anti-HBcIgG - past or chronic infection.
• HBeAg - indicates active replication of virus and therefore
infectiveness.
• Anti-Hbe - virus no longer replicating. However, the patient can still
be positive for HBsAg which is made by integrated HBV.
• HBV-DNA - indicates active replication of virus, more accurate than
HBeAg especially in cases of escape mutants. Used mainly for
monitoring response to therapy.
Treatment
•
Interferon - for HBeAg +ve carriers with chronic active hepatitis. Response
rate is 30 to 40%.
– alpha-interferon 2b (original)
– alpha-interferon 2a (newer, claims to be more efficacious and efficient)
•
Lamivudine - a nucleoside analogue reverse transcriptase inhibitor. Well
tolerated, most patients will respond favorably. However, tendency to relapse
on cessation of treatment. Another problem is the rapid emergence of drug
resistance.
•
Adefovir – less likely to develop resistance than Lamivudine and may be used
to treat Lamivudine resistance HBV. However more expensive and toxic
•
Entecavir – most powerful antiviral known, similar to Adefovir
•
Successful response to treatment will result in the disappearance of HBsAg,
HBV-DNA, and seroconversion to HBeAg.
Prevention
• Vaccination - highly effective recombinant vaccines are now
available. Vaccine can be given to those who are at increased
risk of HBV infection such as health care workers. It is also
given routinely to neonates as universal vaccination in many
countries.
• Hepatitis B Immunoglobulin - HBIG may be used to protect
persons who are exposed to hepatitis B. It is particular
efficacious within 48 hours of the incident. It may also be given
to neonates who are at increased risk of contracting hepatitis B
i.e. whose mothers are HBsAg and HBeAg positive.
• Other measures - screening of blood donors, blood and body
fluid precautions.
HBV
TERAPIA
IFN alfa
Hepsera (analogo nucleotidico)
Lamivudina (inibitore trascrittasi inversa – problema mutanti)
Immunoglobuline
HBV
VACCINO
Primo vaccino ricombinante
HBsAg prodotto in lieviti
Anticorpi neutralizzanti
HBV
VACCINAZIONE
A chi è raccomandato il vaccino
• Bambini fino a 18 anni e adulti ad alto rischio quali
•
•
•
•
Molti partners sessuali
Persone con diagnosi di STD (sexually trasmitted diseases)
Omosessuali
Coloro che hanno rapporti con individui infettati
Drogati I.V. (intravenosi)
Famigliari di individui cronicamente infettati
Nati da madri HBV+
• Bambini immigrati da aree ad alta prevalenza di HBV
Medici/personale sanitario
Persone sottoposte a dialisi
Vaccine-induced escape mutants
- Carman et al, 1990: prima descrizione di un virus
mutante escape (indotto dalla vaccinazione)
- Descrizioni successive
- Mutazione nell’epitopo neutralizzante di HBsAg
Problematiche associate:
- Necessità di monitoraggio a livello mondiale
- possibilità che i virus mutati divengano prevalenti?
- Necessità futura di nuovi vaccini?
Agente dell’epatite delta
HDV è costituito da un piccolo RNA circolare genomico (1,700 basi) a singola
elica e polarità negativa che codifica una proteina definita antigene delta.
Antigene delta si associa a RNA
Necessità di HBV per replicarsi
Sempre associato a co-infezione con HBV
Virus dell’epatite D
PATOGENESI
Citotossico
Danno epatico
tossicita’ diretta da HVD
immunopatologia da HBV
Aggravamento della patologia da HBV
Piu’ frequente epatite fulminante
Malattia grave e progressiva
Cirrosi; 70% dei casi
HCC
Diagnosis
There are commercially available tests that detect anti-HDV IgG
Cirrosi avanzata