Daniel NizzoEmílio TellesGuilherme MattosGuilherme RibeiroLarissa GuimarãesRaul Leal

Virologia 2011/2Prof Mônica Freitas

INTRODUÇÃO● O vírus Influenza A é um patógeno originado em animais não humanos mas que pode ser transmitido à eles, além de circular e mudar constantemente suas características;

● Infecção com 2 tipos de Influenza A pode levar a mistura de segmentos do genoma e resultar em um novo tipo de vírus (principal causa de epidemia);

● A evolução do vírus Influenza ocorre por recombinação gênica, gerando um novo subtipo viral, e por mutação causada pela seleção do vírus mediada por anticorpos.

INTRODUÇÃOClassificação do vírus Influenza A em dois grandes grupos de

acordo com as propriedades antigênicas do HA

INTRODUÇÃOO genoma do vírus Influenza A consiste em 8 ssRNA (-)

que traduzem em 11 proteínas

INTRODUÇÃOCiclo de replicação do vírus Influenza A

A GRIPE NO SÉCULO 21

• Epidemia – “é doença geralmente infecciosa, de caráter transitório, que ataca grande número de indivíduos em uma determinada localidade.”

• Pandemia – “é enfermidade epidêmica amplamente disseminada.”• Endemia – “é doença infecciosa que ocorre habitualmente e com

incidência significativa em dada população ou região.”• O potencial de pandemia do vírus H5N1, assim como os numerosos

surtos em aves selvagens, ainda tem criado uma atenção sobre o vírus da gripe aviária em várias regiões ao redor do mundo.

•  No entanto, o surgimento da pandemia de H1N1 em 2009, da gripe suína, revelou a falta de vigilância sistemática de outros hospedeiros suscetíveis. 

• Esforços em grande escala na vigilância desses casos têm sido ajudados pelo desenvolvimento de várias tecnologias-chaves, usadas para obter seqüenciamento completo do genoma viral, selvagens e clínicos.

• Uso de uma grande bases de dados de seqüências filogenética e ferramentas de análise, estão permitindo estudos epidemiológicos mais rápidos e abrangentes sobre o vírus influenza em reservatórios humanos e naturais.

Vigilância dos vírus aviários

• Vírus da H5N1  surgiu a partir de mutações no sítio de clivagem HA provavelmente em aves selvagens afetando também as doméstica. 

• Vários surtos de vírus da H5N1 ocorreram em aves domésticas e o primeiro caso em humano foi documentado em 1997.

• No geral foram 562 casos humanos de 15 países, com uma taxa de mortalidade de ~ 59% (329 mortes). E até agora a maioria dos casos têm sido associados com direto contato humano com espécies de aves infectadas. 

• A Vigilância das aves selvagens é a chave para a compreensão da origem patogênica, evolução e disseminação mundial desses vírus.

• Desde 2002, o genótipo Z (pequenas deleções nos genes que codificam as proteínas NS1 e NA) tem sido o genótipo predominante no H5N1. No entanto, dez principais linhagens distintas da H5N1 vírus foram identificados até a data, demonstrando a evolução destes vírus na natureza. 

• Abrangentes estudos genômicos de um conjunto diversificado dos vírus da gripe aviária (AIVs), demonstraram que a maior variabilidade encontra-se nas proteínas, HA , NA e NS1 , e levou à descoberta de um suposto PDZ ligante no domínio terminal da NS1 que estar envolvidos em virulência.

Vigilância dos vírus aviários

• A Vigilância das Aves selvagens da América do Norte indicou que suas cepas e da Eurásia raramente se misturam e não detectaram evidência de vírus H5N1. No entanto, vírus isolados do Estados Unidos demonstraram uma alta taxa de recombinação.

•  Isso pode ser um sinal de uma mistura constante de genomas virais em vez de disseminação de um conjunto constante de segmentos que caracteriza a influenza A em mamíferos.

• Em 2005, um vírus da  H5N1 foi responsável por um surto em aves aquáticas no lago Qinghai, oeste da China,resultando em alta mortalidade de aves e levantando preocupações do potencial de transmissão entre aves migratórias. 

• Posteriormente,  geneticamente e antigenicamente, cepas distintas  H5N1 apareceram ao longo do território Sudeste da Ásia e tornaram-se endêmicas.

•  Mais recentemente,  linhagens virais H5N1 surgiram através de rearranjo com as endêmicas que estão presentes em aves aquáticas locais, levando a seleção de vírus que são capazes de infectar múltiplas espécies aviária, permitindo a disseminação geográfica.

Gripe Suína H1N1• A gripe 2009 H1N1 possivelmente surgiu em abril de 2009 na América do Norte (México). • Seu genoma sugeria que não havia marcadores previamente conhecido de adaptação

humana, e por isso seus antecessores não detectados, circularam em suínos por algum tempo até o rearranjo e da detecção do vírus em seres humanos. 

• Primeiros dados epidemiológicos indicaram que a estimativa de reprodução do vírus seria semelhante aos de pandemias de gripe anteriores, e que em crianças <15 anos idade a taxa infecção foi o dobro que em adultos. 

• Pouco depois de surtos em todo o mundo, começou uma dinâmica propagação do vírus que foi rapidamente rastreadas e mapeadas. Surtos foram caracterizados por várias Regiões indicando uma pandemia.

• A dispersão geográfica ocorreu em três etapas principais: primeiro - propagação do México para os Estados Unidos; de transmissão segundo - sustentado na América do Norte, uma disseminação inicial a outras partes do

mundo terceiro - distribuídos globalmente e focos secundários fora das Américas.• Estudos demonstraram que o vírus circulou na população humana por um período de até 3

meses antes de ser identificado, isto é, a data da primeira infecção. (estimado entre 29 de dezembro de 2008 e 22 de Fevereiro 2009)

• Em estudo realizado no sul da China, mostrou que a recombinação entre as extensas linhagens de influenza suína e humano-aviárias (como mostrada FIG. 1b e 2) levou à surgimento de diferentes vírus com antígeno e genes de gripe suína em cerca de 2007. 

• O potencial para mais rearranjo do vírus da pandemia H1N1 2009, força uma vigilância mais sistemática e abrangente de todo o mundo nos porcos para caracterizar e detectar cepas circulantes virais com um risco potencial para os humanos.

Epidemiologia molecular sazonal do vírus humano

• Os vírus sazonais H1N1 e H3N2 vem circulando desde 1977.

• Algumas análises sobre o sequenciamento dos vírus H1N1 e H3N2, permitiram a postulação de um modelo para explicar a origem da tensão sazonal anual, propondo que “nos trópicos, a população sofre uma forte seleção antigênica e serve como fonte para epidemia do vírus influenza, semelhante à vírus exportados diretamente da sua origem populacional nos hemisférios norte e sul.

• Este “review” apresenta essa sobreposição epidêmica no oeste e sudeste asiático gerando uma circulação contínua do vírus influenza H3N2 dentro dessa região, e se espalhando para a Oceania, América do Norte, Europa e subsequentemente para a América do Sul.

• A partir daí, as semelhanças encontradas entre os vírus do oeste e sudeste asiático podem ajudar a determinar as características antigênicas do vírus que, posteriormente, devem circular pelo resto do mundo.

• Em acordo com essas informações , a emergência do vírus influenza, causador da epidemia sazonal, é largamente influenciada pela migração da população mundial e não resultado de vírus sendo reativados em hospedeiros durante o inverno.

• As condições do inverno aparecem para contribuir na eficiência da transmissão e extensão do vírus influenza.

• De maneira adversa, a emergência pandêmica do vírus H1N1 em 2009 originou-se no hemisfério norte durante a primavera e se espalhou durante o verão, sendo a segunda onda de infecção em massa antes do outono, indicando que embora as condições climáticas influenciem a epidemiologia do vírus influenza A, sua transmissão e extensão pode ocorrer de maneira eficiente em populações “novas”.

Emergência pandêmica do vírus influenza H1N1 em 2009• O vírus influenza H1N1 possivelmente emergiu

em Abril, através da introdução em humanos na América do Norte (mais precisamente no México).

• Seu genoma não possui nenhuma das adaptações previamente conhecidas, dando ao vírus um aspecto de “novo”.

• Seu antepassado, possivelmente, foi a circulação não-detectada em porcos durante um certo período de tempo sugerindo a proximidade com os precursores suínos detectados no genoma do influenza.

• Análises evolucionária e genética revelaram que esse vírus contém um complexo genoma, originado de vírus que infectam pássaros, humanos e suínos, e que possivelmente derivam de vírus que circularam em populações suínas e não foram identificadas por aproximadamente uma década.

Novos conceitos em tropismo hospedeiro

• Taxia tecidual e especificidade de receptor

A especificidade e afinidade da hemaglutinina viral pelo seu receptor é crucial. ex. mutação do H1N1 associada a dupla especificidade e morte e H1N1

sazonal com adaptação ao hospedeiro, adaptações específicas necessárias; Humanos = receptores α - 2,6 - SA (sazonal) e α - 2,3 - SA (aviário), ex. H1 e

H3; Aves = galactose presente nos receptores α - 2,3 - SA, limita a transmissão

humano – aviária, exceção: H5N1; Porcos = dois receptores (local de recombinação – vírus potencialmente

pandêmico), ex. H1N1 SOIV (pneumonia viral); Fatores ambientais , virais e do hospedeiro influenciam na aptidão e

transmissão do Influenza. Aumento da replicação, transmissão e patogênese além de fatores adicionais

modulam o potencial viral.

Relação vírus x hospedeiro - especificidade - infecção esporádicas e barreiras do hospedeiro

• Competência de replicação Adaptações na polimerase e hemaglutinina são importantes para o

sucesso viral. Aptidão viral é crucial para o crescimento do vírus, onde adaptações

aumentam a eficiência de replicação, ex. resíduo K 627 – confere habilidade de H1N1 e H3N2 infectarem humanos, enriquecimento da virulência de H5N1 e H7N7; D701N – confere adaptação e transmissão de AVI; R591 – confere eficiente replicação ao H1N1 mesmo sem os resíduos anteriores.

• Fatores do hospedeiro que influenciam a infeccção do vírus Influenza

Entender a interação entre célula e vírus e desenvolvimento de novas pesquisas antivirais além de intervenção farmacológica.

Fatores hospedeiros necessários: fusão viral, transporte de complexos virais do núcleo e para o núcleo, transcrição e tradução do genoma viral, montagem e saída do vírus.

Ex. ATPase envolvida na endocitose viral, sensor de cálcio regulador de processos celulares, cinases, p27 (regulador celular).

Interações entre as vias: deleção de componentes da via de Wnt aumentam a proliferação e diminuem a produção de interferon.

PATOGÊNESE VIRAL

• Imunidade pré-existente (adquirida)

• Determinantes Virais

• Determinantes do hospedeiro

Fatores envolvidos na interação vírus-hospedeiro que contribuem para patogênese:

PATOGÊNESE VIRALImunidade pré-existente:

É possível que idosos possam ter algum nível de proteção cruzada (cross-reactive antibodies) contra vírus Influenza H1N1 proveniente

de anticorpos pré-existentes de outros vírus influenza

→ Prévia exposição a vírus antigeneticamente similares a H1N1

PATOGÊNESE VIRALImunidade pré-existente:

Imunização com H1N1 de 1918, H1N1 humanos antes de 1947 ou H1N1 clássico de suínos mostraram a formação de reação cruzada de

anticorpos ↓

Proteção ao vírus H1N1 de 2009 (próxima similaridade antigênica entre os vírus H1N1 de 1918 e de

2009)

PATOGÊNESE VIRALDeterminantes virais:

A sequência do sítio de clivagem de HA é o maior determinante da gravidade da doença

PB1-F2 : proteína não estrutural pró-apoptótica; localiza-se na mitocôndria → apoptose; inibe resposta de IFN

HA: hemaglutinina

NS1: proteína não estrutural 1; antagonista de resposta antiviral (IFN) do hospedeiro

PATOGÊNESE VIRALDeterminantes virais:

NA: enzima neuraminidase destruidora de ácido siálico

PB1, PB2 e PA: complexo da polimerase

NP: nucleoproteína

NS1: proteína não estrutural 1; antagonista de resposta antiviral (IFN) do hospedeiro e moduladora da resposta imune adaptativa

Fatores determinantes da patogênese

• Em humanos, o vírus da gripe aviária H5N1 pode gerar aumento de IFN no sangue induzido por proteínas como as interleucinas e citocinas. Estas se correlacionam com a carga viral elevada e leva a um aumento da frequência de morte.

• Os vírus H5N1 e H1N1 geram uma resposta imune do hospedeiro maior e mais rápida do que outros vírus. Porém esta reposta gera a indução de macrófagos e infiltração de neutrófilos para ambas as linhagens(H5N1 e H1N1), que resulta numa inflamação pulmonar aguda e na desregulamentação de respostas antivirais.

• Estudos com ratos e camundongos KO a algumas interleucinas provaram que há uma resistência maior destes aos vírus H1N1 e H5N1

• Outros ratos KO não só a interleucinas mas também a quimiocina e TNF tiveram um tempo de vida similar a ratos WT. Isso demonstra que a eliminação de apenas alguns fatores pró-inflamatórios são vantajosos para o hospedeiro.

• Porém outro estudo mostrou que a produção interleucina-10 poderia controlar a inflamação pulmonar e prováveis lesões produzidas pelo vírus.

Qual o futuro destas doenças?

• Os vírus de gripe sazonal mudam com o tempo devido a uma seleção imune, isso faz com que hajam mudanças nas características antigênicas.

• Drogas antivirais como o Tamiflu e Relenza inibem a atividade da proteína NA, bloqueando assim a liberação dos vírions recém-formados das células infectadas.

• Essas drogas são eficazes mas com o tempo podem acabar gerando vírus mais resistentes.

Soluções• Pesquisar novas formas terapêuticas de

antivirais que ajam combatendo a infecção de inúmeras formas, sendo estas mais especificas para combater o vírus sem torná-lo mais resistente;

• Pesquisar para entendermos melhor o papel da IL-10 nos humanos;

• Procurar entender melhor a relação vírus com o hospedeiro e quais as vantagens que o hospedeiro pode trazer para o vírus.

PATOGÊNESE VIRALDeterminantes do hospedeiro: