Made in China: A(H7N9) virus.

Giovanna Serenelli | 03/06/2013 11:38

infettivologia virus

Sono passati ormai 10 anni dall’esordio della SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) e nel suo decimo anniversario siamo ancora in una situazione molto simile a quella di allora. Non solo i virus continuano a farci compagnia, ma riemergono prepotentemente in sempre nuove vesti. E se qualche lustro fa si studiavano, almeno da noi, le zoonosi con la quasi certezza che non le avremmo mai incontrate, oggi questo capitolo della medicina sta diventando sempre  di maggior attualità. Del resto anche le malattie infettive si evolvono, si espandono, cambiano ospite e ciò spesso i grandi responsabili sono i cambiamenti indotti  dall’uomo sulla natura (Fig. 1)

Il 1918 (H1N1, 10-20% di mortalità stimata), il 1957 (H2N2) ed il 1968 (H3N2) sono anni noti per lo sviluppo di grandi pandemie. Alla base di queste si ritiene che virus tipici di infezioni animali, contratte dagli esseri umani spesso per prolungato contatto siano stati in grado progressivamente di adattarsi e di migliorare le proprie capacità di trasmissione. La migliorata efficienza di trasmissione, la possibilità di coinfezione con altri virus in un unico ospite, il riarrangiamento genico con virus dell’influenza umana avrebbero permesso la comparsa di un nuovo tipo di virus, trasmissibile direttamente  tra umani con una velocità di diffusione che ben può spiegare la comparsa di un evento pandemico. Si tratta in tutti e tre i casi di virus influenzali A.  Nella pandemia del 1918 l’origine del virus resta ancora un enigma, una delle ipotesi ritiene trattarsi di un virus aviario trasmesso ad un ospite intermedio, il maiale, con successiva trasmissione all’uomo. In realtà se nel caso delle pandemie successive ci si può spiegare la comparsa di ceppi virali per riarrangiamento tra ceppi virali aviari e ceppi virali umani, ciò non può essere affermato per la pandemia del 1918, né possiamo ancora renderci conto di quanto tempo occorra affinchè un ceppo virale sia in grado di determinare una pandemia. [1]

Nel 2003 si affaccia una nuova pandemia, stavolta non causata dai ‘soliti’ ortomixovirus  dell’influenza, ma da un nuovo coronavirus (Dominio Acytota, Gruppo IV -virus ad RNA, Ordine Nidovirales, Famiglia Coronaviridae, Genere Coronavirus).  Sono passati ormai 10 anni dall’esordio della SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome):  L’inizio reale fu un caso del 2002 nel Guandong, in Cina  Ma la prima identificazione del virus avvenne a fine febbraio del 2003. Il primo caso ufficiale fu quello di un uomo ospedalizzato in Hanoi, nel Vietnam. Un mese dopo i casi denunciati erano saliti ad oltre 150 e  riguardavano Vietnam, Cina (Hong Kong), Singapore, Tailandia, Canada, Filippine, Indonesia, Stati Uniti e Germania. Il 22 aprile del 2004 si verificò in Cina l’ultimo outbreak in due ricercatori dell’Istituto Nazionale di Virologia di Pechino.Il 26 aprile 2013 il totale dei casi accertati ammonta a 628, con 374 decessi ed il coinvolgimento di 15 paesi. La pandemia  sembra terminata, ma casi sporadici in Bangladesh, Cambogia, Vietnam, Egitto continuano a verificarsi.

All’orizzonte oggi potrebbe però profilarsi una nuova seria minaccia con il ritorno di una pandemia influenzale..

Il 23 aprile del 2013 il WHO viene allertato per la comparsa di quattro casi di influenza aviaria comparsa  nello Zhejiang in Cina. Il primo caso verificatosi e conclusosi con la morte  del paziente nel febbraio 2013, fu seguito da un secondo caso nella stessa provincia  ed altri due in province diverse (Anhui e Shandong).

Alla stessa data 108 casi erano già stati accertati con identificazione di un nuovo agente patogeno: un virus influenzale A(H7N9) responsabile della morte di 22 pazienti.

Il 29 aprile la Cina notifica al WHO altri 17 casi verificatisi sia nelle province appena prima nominate che in altre nuove province (Fujian, Jiangxi, Jiangsu, Henan, Hunan).

Il virus in questione (Figg. 2,3,4) è un virus che causa infezioni negli uccelli e nei maiali ed è un virus influenzale già conosciuto (Dominio Acytota, Gruppo V -virus ss RNA, Famiglia Orthomixoviridae, Genere Influenzavirus A). Il problema è che si tratta di ceppo differente da quelli già noti più o meno patogeni trattandosi di un ceppo mutato in cui le mutazioni, si ritiene essere avvenute negli uccelli portatori del virus; [2].

La trasmissione da uccelli ad uomo è anamnesticamente evidente in molti casi. Peraltro sono noti anche casi diversi in cui non è stato possibile mettere in evidenza alcun contatto uomo-animale. Per completezza vale la pena di dire che sono stati identificati  soggetti portatori del virus che non hanno manifestato alcuna patologia. Dunque l’attuale percentuale di mortalità, dell’ordine del 20%, potrebbe essere inferiore.

Gli sforzi della Cina si sono concretizzati in tre diversi modi: il primo allertare e questa volta senza perdite di tempo prezioso, tramite la China National Health and Family Planning Commission il  WHO di due primi casi mortali di influenza aviaria che peraltro sembrano dovere essere messi in correlazione con il diretto contatto con i maiali, mentre solo i casi successivi, verificatisi nella provincia di  Jiangsu, la patologia è correlabile con il diretto contatto (uccisione) di polli. L’altra modalità di reazione è stata quella di ordinare l’uccisione degli animali infetti nelle zone in cui si era manifestata l’infezione. Infine è stata iniziata la raccolta di sieri umani in gruppi a forte  rischio di contrarre l’infezione, dunque persone che sono per lavoro a costante e stretto contatto con il pollame. L’identificazione sierologica del  virus è peraltro piuttosto difficile e l’assoluta certezza che l’agente patogeno sia proprio l’H7N9 richiede metodi lunghi e dispendiosi  (isolamento del virus, estrazione dell’RNA e Rt-PCR a cui è utile aggiungere la sequenziazione del genoma e l’analisi filogenetica [3]).

Una buona idea, assolutamente pratica, e non costosa, suggerita da Yuelong Shu, è quella di  valutare l’aspetto dell’occhio dell’eventuale paziente: l’occhio arrossato indica l’esistenza di una congiuntivite, segno presente nella maggior parte dei casi di infezione da H7N9.  Non sembra, secondo la versione ufficiale,  che, almeno attualmente, la malattia si trasmetta per contagio interumano però sono stati rilevati casi di cluster familiari in cui non risultavano contatti continuativi  con animali. In un primo cluster gli animali (pollame) erano stati acquistati e macellati in casa 2 settimane prima della comparsa dell’infezione. Nel secondo cluster, più inquietante, il contatto con gli animali era avvenuto 7 giorni prima dell’esordio della malattia in un uomo che aveva frequentato un mercato di animali vivi. L’uomo aveva inizialmente sviluppato una diarrea che sembra aver tramesso alla figlia la quale non aveva avuto alcun contatto con animali vivi  ma che di lui si prendeva cura [4].  .

Allo stato attuale dei fatti questo tipo di influenza ha colpito prevalentemente soggetti di sesso maschile (73%) con un’età media di 62 anni, ma con un range molto ampio compreso tra i 2 ed gli 89 anni. Si tratta quasi di persone che svolgono la propria vita in aree urbane (84%) e che avevano

avuto contatti multipli o singoli con animali (polli, anatre, maiali, in ordine di frequenza o anche, sia pure più raramente, uccelli selvatici o domestici  cani e gatti). Il dato non è così strano come potrebbe sembrare. Chi è stato in Cina sa perfettamente quanto siano sovraffollate  le città cinesi e quanto ancor di più, se possibile, lo siano le pittoresche zone dei mercati in cui è persino difficile muoversi, sovraccariche di banchi di vendita di animali di svariate specie  vivi e morti, di cibi esposti senza protezioni e, naturalmente di venditori e clienti umani. Praticamente per tutti i pazienti si è reso necessario il ricovero in ospedale (99%). Le cause di morte (in media dopo 11 giorni dall’esordio) sono da ricercare nelle gravi complicanze della polmonite: sindrome da distress respiratorio acuto o insufficienza multipla di vari organi o ancora shock settico [4].

La sintomatologia tipica è caratterizzata da febbre alta o altissima, tosse con emissione di espettorato bianco o giallo o ematico, dispnea, manca la rinorrea o la congestione nasale. L’esame radiografico del torace dimostra la presenza di polmonite severa a cui può associarsi versamento pleurico  o enfisema mediastinico. Possibile la comparsa di rabdomiolisi. L’encefalopatia è più frequente nei pazienti pediatrici.

Gli esami del sangue dimostrano un numero di globuli bianchi normali o modicamente ridotti, mentre costante è, in tutti i pazienti, un incremento dei livelli delle aspartato aminotransferasi, creatin chinasi e lattato deidrogenasi.  .

Che cosa ha di speciale questo nuovo virus? Tutto o niente, se vogliamo, la sua comparsa è perfettamente in linea con ciò che c’è da aspettarsi dal comportamento di tutti i virus dell’influenza A.

Intanto ricordiamo che i virus influenzali sono di tre tipi : virua A, virus B e virus C. Quelli dell’ Influenza A si ritrovano negli uccelli acquatici selvatici  sono trasmissibili anche ad altre specie inclusa quella umana. Nei virus A sono state identificate sino ad oggi 16 subtipi di Emoagglutinine (H1-16) e 9 subtipi di Neuraminidasi (N 1-9) variamente combinate fra di loro. Se consideriamo solamente i virus AH7 i sottogruppi possibili sono 9 (da H7N1 a H7N9).  Il virus dell’influenza B predilige gli umani ed ha una velocità di mutazioni piuttosto ridotto, 2-3 volte più lento di quello dei virus A ed è perciò poco adatto a scatenare pandemie (0.45-0.8x10-3 contro 1.2—2.2x 10-3  nucleotidi sostituzioni/sito/anno del Virus A). Il virus dell’influenza C pur potendo infettare uomini, cani e maiali, per solito colpisce, quando ciò avvenga, i bambini determinando una malattia di scarsa importanza. Nel caso dell’influenza A il ritmo delle mutazioni è particolarmente elevato [5]. Ma non solo. Si tratta di mutazioni che possono indurre cambiamenti nei ben noti due tipi di antigeni esposti: emoagglutinine (H) e neuraminidasi (N). L’accumulo delle mutazioni può alla lunga determinare cambiamenti nei siti di legame degli antigeni con una duplice valenza, la capacità di legare recettori diversi da quelli originari (variazione del tropismo e della patogenicità per specie differenti e la ridotta o assente capacità di legare anticorpi sia prodotti a scopo di difesa dal sistema immunitario che utilizzati come mezzi diagnostici. Il fenomeno è noto come antigenic drift ed è diverso dall’antigenic shift, caso particolare di riarrangiamento, che conferisce caratteristiche fenotipiche nuove al virus.. L’evoluzione di questi virus è di fatto continua e può avvenire anche mediante il meccanismo del riarrangiamento che consiste nel ‘rimescolamento’ del materiale genetico. Se in un ospite sono presenti particelle virali simili, il riarrangiamento può determinare la produzione di particelie virali in cui è presente materiale genetico di ambo i tipi di virus. Si ottiene così un ceppo virale nuovo, dotato ovviamente di caratteristiche, proprietà e patogenicità nuove e comunque diverse rispetto a quelle dei singoli ceppi da cui ha preso, rimescolandolo, materiale genetico. Solo alcune delle sue caratteristiche saranno condivise con i ceppi di origine (Fig. 5)

Ad ogni modo, genotipici o fenotipici che siano, i mutamenti osservati nei ceppi virali possono comportare importanti ricadute sulla loro patogenicità. Le emoagglutinine e le neuraminadasi virali a noi sono utili alla classificazione dei vari ceppi virali, ma nei virus sono essenziali per svolgere il proprio ciclo vitale; in particolare le emoagglutinine sono specie specifiche L’emoagglutinina, per usare termini non convenzionali, mutuati dall’aeronautica spaziale,  è lo scanner che consente l’identificazione del target in cui potersi replicare e la molecola che su questo consente il landing e docking. Queste ultime tappe sono essenziali.affinchè i virus possano fissarsi sugli acidi sialici esposti dalla cellule epiteliali delle vie respiratorie (naso, bronchi, polmoni) o dell’intestino (usualmente degli uccelli), mentre le neuraminidasi (sialidasi) sono essenziali per la rimozione dei gruppi sialici una volta che i virus si siano riprodotti all’interno delle cellule e la loro progenie debba uscirne e distaccarsene onde ricominciare il ciclo riproduttivo. Non ha bisogno di commento il fatto che mutazioni delle due molecole citate, lo ripetiamo ancora,  possono modificare l’affinità per i rispettivi recettori ed influenzare la patogenicità ed il tropismo del virus per specie assolutamente differenti tra loro.

I virus dell’influenza aviaria legano gli a 2,3 sialil-glicani quelli dell’influenza umana preferiscono legare gli a 2,6 sialil-glicani. La mutazione indotta in Q226L  nel 210-loop del gene dell’ emoagglutinina ne muta la capacità di legame favorendo l’aggancio con il recettore umano, piuttosto che con quello aviario. Mutazioni che comportino la perdita di 5 aminoacidi nello stelo della Neuraminidasi del virus N7H9 potrebbero come già dimostrato nel caso del virus H5N1 incrementare il tropismo per l’apparato respiratorio e la capacità di replicazione del virus.  modificandone l’affinità per strutture che utilizza come recettori. Mutazioni della proteina M2, espressa alla superficie del virus, ne suggeriscono la resistenza all’Amantidina [3].

Secondo Wang il nuovo virus deriva da un riassortimento di materiale genetico dei virus aviari H9N2, H7N3 e H11N9; la proteina M1 sembra responsabile della sua virulenza, mentre la M2 gli conferisce resistenza agli amantadani quali l’Amantidina e la Rimantadina. L’H2N9 è ritenuto altamente patogeno per il pollame che sarebbe l’ospite intermedio con gli uccelli selvatici. Sono le sue mutazioni a far supporre un adattamento ai mammiferi ed a prospettare la possibilità di ulteriori e peggiori evoluzioni [6].

Che qualcosa di grave sia successa agli animali domestici cinesi è testimoniato dalle notizie del ritrovamento nello Yangtse (lo Yangtse è fonte di acqua potabile) di almeno 16.000 carcasse di maiali [7] traportate dal fiume sino a Shanghai dalla provincia di Zhejiang (Fig. 6) e da un’altra notizia che riferisce di carcasse di anatre, 1000 si dice, gettate nel fiume Nanhe provenienti dalla contea di Pengshan, nella provincia del Sechuan (Figg. 7,8).

I maiali sarebbero morti per un’epidemia scatenata da un circovirus porcino, non patogeno per l’uomo. La causa di morte delle anatre è invece sconosciuta; le autorità escludono ufficialmente un’epidemia e ritengono che nessuno le abbia gettate nel fiume, ma ciò sia effetto di una controcorrente [8]. Ci incuriosisce il fatto che una controrrente sia stata in grado di imbustare i corpi delle anatre (qualcuno riferisce di corpi messi dentro buste di plastica). Su questi accadimenti un cinese, frequentatore di Sina Weibo (equivalente di Twitter), scrive ironicamente “First it was pork soup, now duck soup is available”.

Il WHO per convenzione, riferendosi a questo virus ribadisce trattarsi di un virus nuovo; quanto sia in grado di determinare una pandemia non è al momento noto. Non è noto neppure se gli antivirali (oseltamivir e zanamivir) utilizzati nelle precedenti epidemie influenzali siano o no attivi. Il virus è stato identificato in  vari animali; si ritiene attualmente possibile la trasmissione animale uomo, non quella interumana (la possibilità è sotto attenta investigazione). Le probabilità però che la trasmissione umana divenga possibile non può assolutamente essere esclusa. Non è attualmente disponibile alcun vaccino.

Il CDC (Center for Disease Control and Prevention di Atlanta, Georgia, USA) fornisce le stesse informazioni. Raccomandazioni specifiche non ve ne sono, valgono attualmente quelle utili nel caso di epidemie influenzali.  

L’articolo completo di figure sarà reperibile nel Gruppo Miscellanea medica.

Bibliografia

[1] Ann H. Reidand  Jeffery K. Taubenberger The origin of the 1918 pandemic influenza virus: a continuing enigma J Gen Virol  84 (9): 2285-2292, 2003)

[2] M. Hvisendahl. D. Normile, J.Cohen  Despite large research effort H7N9 continues to baffle Science 340 (6131): 414-415, 2013

[3] R. Gao, B. Cao, Y. Hu, Z. Feng, D. Wang, W. Hu, J.Chen, Z. Jie, H. Qiu, K. Xu, X. Xu, H. Lu, W.Zhu, Z. Gao, N. Xiang, Y. Shen, Z.He, Y.Gu, Z. Zhang, Y. Yang, X.Zhao, L. Zhou, X. Li, S. Zou, Y.Zhang, X. LiLei Yang, J. Guo, J. Dong, Q.Li, L. Dong, Y. Zhu, T. BaiShiwen Wang, P. Hao, W. Yang, Y. Zhang, J. Han, H. Yu, D. Li, George F. Gao, G. Wu, Yu WangZhenghong Yuan, and Y. Shu. Human Infection with a Novel Avian-Origin Influenza A (H7N9) Virus N EnglJ Med. 2013 Apr 11. [Epub ahead of print]DOI: 10.1056/NEJMoa1304459

[4] Q. Li, L. Zhou, M. Zhou, Z. Chen, F. Li, H. Wu, N. Xiang, E. Chen, . F. Tang, D. Wang, L. Meng, Z. Hong, W. Tu, Y. Cao, L. Li, F. Ding, B. Liu, M. Wang, R. Xie, R. Gao, . X. Li, T. Bai, S. Zou, J. He, J. Hu, Y. Xu, C. Chai, . S. Wang, . Y. Gao, L.Jin, Y. Zhang, H. Luo, H.Yu, L.Gao, X. Pang, G. Liu, Y. Shu, W. Yang, T. M. Uyeki, Y. Wang, F. Wu, and Z. Feng,.

Preliminary Report: Epidemiology of the Avian Influenza A (H7N9) Outbreak in China   N Engl J Med. 2013 Apr 24. [Epub ahead of print]DOI: 10.1056/NEJMoa1304617. 

[5] E. Nobusawa,K. SatoComparison of the Mutation Rates of Human Influenza A and B Viruses J. Virol.80 (7): 3675-3678, 2006 doi: 10.1128/ JVI.80.7.3675-3678.2006

[6] C. Wang,J. Luo,J. Wang,W. Su, S. Gao, M. Zhang, L. Xie,H. Ding,S. Liu,X. Liu,Y. Chen, Y.Jia,  H.He   Novel human H7N9 Influenza Virus in China Integrative Zoology Accepted Article, in press DOI: 10.1111/1749-4877.12047, 2013

[7] Nicola Davison   Rivers of blood: the dead pigs rotting in China's water supply  The Guardian, Friday 29 March 2013 16.09 GMT

[8] Chinapulls 1,000 dead ducks from Sichuan river BBC News China  25 March 2013