Poliovirus

Poliovirus
Polio.jpg

Poliovirus (negativt farget TEM- bilde; bar: 50 nm)

Systematikk
Klassifisering : Virus
Område : Riboviria
Empire : Orthornavirae
Phylum : Pisuviricota
Klasse : Pisoniviricetes
Bestilling : Picornavirales
Familie : Picornaviridae
Sjanger : Enterovirus
Type : Enterovirus C
Underarter : Menneskelig poliovirus
Taksonomiske egenskaper
Genom : (+) ssRNA lineær
Baltimore : Gruppe 4
Symmetri : icosahedral
Deksel : ingen
Vitenskapelig navn
Enterovirus C
Venstre
NCBI  taksonomi: 138953
NCBI  referanse: V01149
ICTV taxon historie: 201851985
ICTVdB Virus Kode : 00.052.0.01.001

Den poliovirus (mer presist human poliovirus , av og til poliomyelittvirus , PV ) er en underart av virus av den art Enterovirus C ( EV-C ) fra slekten Enterovirus i familien Picornaviridae . Polioviruset løser polio hos mennesker ( poliomyelitt fra kort polio). Det er et veldig enkelt virus uten en konvolutt med et genom av enkeltstrenget pluss RNA . Det finnes hos mennesker og noen andre primater. Å utrydde poliovirus gjennom vaksinering er et mål for Verdens helseorganisasjon . I Tyskland anses det allerede å være utryddet.

Oppdagelse og historie

Selv om poliomyelitt var en kjent sykdom, var det først etter studier av den svenske legen Ivar Wickman tidlig på 1900-tallet at det ble generelt akseptert at det var en kontaktbåren smittsom sykdom . Karl Landsteiner og Erwin Popper anses å være oppdagerne av polio-viruset ; I 1908 klarte de å overføre patogenet til to aper ved å injisere et bakteriologisk sterilt ryggmargsekstrakt fra en gutt som hadde dødd av poliomyelitt; begge dyrene ble syke.

Charles Armstrong lyktes i å overføre viruset til bomullsrotter på 1930-tallet . John F. Enders , Frederick Chapman Robbins og Thomas Huckle Weller var i stand til å formere viruset i cellekulturer i 1949; for dette ble de i fellesskap tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1954 . I 1955 ble en inaktivert polio-vaksine utviklet av Jonas Salk godkjent, og i 1960 en oral vaksine av Albert Sabin .

2010 brøt en muterte virusvariant ( engelsk sirkulerende vaksine-avledet poliovirus , cVDPV) vaksinebeskyttelse i Republikken Kongo og forårsaket et alvorlig utbrudd, flere hundre mennesker har blitt smittet i løpet av og døde nesten halvparten av dem.

Virusoppbygging

morfologi

Den omtrent runde, ikke- innhyllede viruspartikkelen har en diameter på 28 til 30 nanometer . I 1985 var det mulig å løse den tredimensjonale strukturen til en komplett polioviruspartikkel ved hjelp av krystallstrukturanalyse . Hver virion inneholder en kopi av det enkeltstrengede RNA-genomet, som er innkapslet i et ikosahedrisk kapsid . Kapsidet består av 60 kopier av hver av de fire kapsid proteinene VP1, VP2, VP3 og VP4.

På grunn av denne strukturen er polioviruset et relativt miljømessig stabilt virus som, som et ikke- innhyllet virus, bare inaktiveres sakte av desinfeksjonsmidler som 70 prosent etanol eller isopropanol . Det er derfor et av de virusene som desinfeksjonsmidler må bevise at de er effektive i godkjenningsprosessen. Viruset inaktiveres også sakte av mange vaskemidler , av kvartære ammoniumforbindelser eller av syrer som magesyre .

Genom- og virusproteiner

Den genomiske strukturen til type 1 poliovirus

Det virale genom ble først klonet og sekvensert i 1981 . RNA av 7440 nukleotider lange i type 1 , ved 5'- enden av hvilket et viralt protein (VPg) er bundet, består av en lang 5'-utranslert region (5'NTR), som følges av en enkelt åpen leseramme , som koder for et polyprotein på 220  kDa , samt en kort 3'-utranslert region (3'-NTR) med en poly (A) hale . I det 5'-utranslaterte området inneholder RNA et internt ribosomalt inngangspunkt (IRES) , som er avgjørende for oversettelsen av RNA i vertscellen. Mutasjoner i IRES er en molekylær årsak til dempningen av poliovirusene som brukes i orale poliovaksiner .

220 kDa polyproteinet brytes ned i tre proteiner, P1, P2 og P3 , av virale peptidaser ; P1-proteinet brytes ned videre i strukturproteinene VP1-VP4, hvorfra kapsiden til de nye viruspartiklene er samlet. Proteinene P2 og P3 gir opphav til ikke-strukturelle proteiner som har en rolle i replikasjonen av viruset. Proteiner 2A pro og 3C pro så vel som 3CD pro er peptidaser som bryter ned viralt polyprotein, mens proteiner 2BC, 2C og 3AB danner et membrankompleks som er nødvendig for virusreplikasjon. 3B VPg binder seg til 5'- enden av viralt RNA og er viktig for initiering av replikasjon av RNA. Til slutt er 3D pol en RNA-avhengig RNA-polymerase som syntetiserer viralt RNA.

Replikering

Poliovirus multipliserer i det vertscellens cytoplasma . For å kunne trenge gjennom cellen, trenger viruset en spesifikk reseptor , CD155-proteinet . Viruset kan deretter overføre RNA til cellen, der det umiddelbart blir oversatt til polyproteinet . Polyproteinet kan proteolytisk brytes ned i individuelle strukturelle og funksjonelle proteiner. RNA blir ikke bare oversatt, men også replikert . Sistnevnte skjer gjennom den virale RNA-avhengige RNA-polymerase 3D- polen , som konverterer det opprinnelige pluss-RNA til et minus-RNA og fra dette genererer det umiddelbart nytt pluss-RNA. RNA er endelig pakket med strukturelle proteiner for å danne en ny viruspartikkel (virion); til slutt dør vertscellen og virusene frigjøres.

Systematikk

Den poliovirus hører til de enterovirus- slekten ; dette er en del av den Picornaviridae familien . Tre serotyper er preget i den poliovirus .

  • Bestill picornavirales
  • Familie Picornaviridae
  • Enterovirus slekten
  • Arter Enterovirus C (EV-C)
  • Underart Human Enterovirus C (HEV-C)
  • Underart (menneskelig) poliovirus (PV, HPV)
  • Serotype 1 (PV1, type "Mahoney" eller "Brunhilde"): denne typen er den vanligste og kan også forårsake alvorlig sykdom.
  • Serotype 2 (PV2, type “Lansing”): denne typen forårsaker ganske mild progresjon (har blitt ansett som utryddet siden 2015).
  • Serotype 3 (PV3, type "Saukett" eller "Leon"): denne typen forekommer ganske sjelden, men forårsaker vanligvis en alvorlig kurs (har blitt utryddet siden 2019).

De tre serotypene skiller seg strukturelt hovedsakelig fra kapsidproteinene. Sammenligninger av de komplette genom-sekvensene til poliovirusene og det humane enterovirus C (HEV-C) viste at poliovirusene og HEV-C-virusene er veldig like hverandre når det gjelder deres genomstruktur. Utenfor kapsidregionen er poliovirusene like HEV-C-virusene som de er for hverandre. Det ble derfor foreslått å forlate poliovirus- arten og klassifisere de tre serotypene i enterovirus C- arten (nåværende navn, per november 2018).

Formidling, overføring og spesifisitet

Spredning og utryddelse

Opprinnelig var viruset spredt over hele verden; I tropene skjedde epidemier året rundt, på tempererte breddegrader, spesielt om sommeren. I endemiske områder kan viruset blant annet også påvises i kloakk; i miljøet skal den være reproduksjonsdyktig i flere uker. Den eneste naturlige verten og dermed det eneste kjente reservoaret er mennesker. Derfor synes vaksinering å være mulig å utrydde. Faktisk har ikke vill poliovirus type 2 (WPV2) blitt oppdaget siden 1999. I 2007 var det 1.310 tilfeller av villviruspoliomyelitt over hele verden. I 2008 var viruset bare endemisk for Nigeria, India, Pakistan og Afghanistan . Polio wild virus 3 (WPV3) ble sist oppdaget i Nigeria i 2012. I 2015 ble type 2 erklært utryddet av WHO. På World Polio Day 2019 erklærte WHO også at type 3 ble utryddet.

Overføring og spesifisitet

Viruset overføres ved smøreinfeksjon og også gjennom gjenstander. Den tropisme av poliovirus er begrenset til mennesker og andre primater. Ulike aper kan smittes eksperimentelt ved å injisere viruset direkte i ryggmargen eller hjernen . Bare sjimpanser og aper fra gammel verden kan også smittes oralt som mennesker . Siden viruset krever en spesifikk reseptor , CD155-proteinet, på vertscellene for infeksjon, avhenger infeksjonen av en organisme i det vesentlige av om viruset kan binde seg til reseptoren i verten. Polioviruset binder seg til CD155 fra mennesker, sjimpanser og aper fra den gamle verden , men bare delvis til CD155 fra aper fra den nye verden . Etter binding til CD155-reseptoren blir viruset tatt opp i cellen, hvor det kan formere seg. Multiplikasjonsmekanismene i cellen er mindre vertsspesifikke enn opptaksmekanismen. CD155-reseptoren er lokalisert på celleoverflaten til monocytter , makrofager , T-lymfocytter og nerveceller. Lymfevev som Peyers plakk i tarmen er stedet for den første virusreplikasjonen.

Sykdom, påvisning og vaksiner

sykdom

Etter at viruset har blitt inntatt i munnen og mangedoblet i nasopharynx og fordøyelseskanalen , oppstår viremi der viruset spres gjennom blodstrømmen. I de fleste tilfeller vil dette være symptomfritt; influensalignende symptomer forekommer bare hos 4 til 8% av de smittede.

Bare i sjeldne tilfeller, i rundt 1% av infeksjonene, angriper virusene også nerveceller , fortrinnsvis de fremre horncellene i ryggmargen, som er viktige for musklene . Dette fører deretter til det kliniske bildet av polio.

bevis

Viruset kan oppdages fra avføringsprøver, struper og om nødvendig fra CSF . Med klassisk virologisk påvisning inkuberes det forberedte materialet på cellekulturer, og identiteten til viruset bestemmes ved hjelp av en nøytraliseringstest med spesifikke antisera. Isolering av viruset fra avføringsprøver sies å være 80% vellykket de første 14 dagene av sykdommen. Denne metoden er imidlertid kompleks. Av denne grunn brukes ofte omvendt transkriptase-polymerasekjedereaksjon i dag, som viralt RNA kan påvises direkte i klinisk materiale. I noen tilfeller blir deler av virusgenomet til og med sekvensert for å etablere forbindelser mellom forskjellige pasienter via sekvenssammenligninger og for å forstå infeksjonsveien. En påvisning av antistoffer mot viruset i pasientens serum kan også utføres.

Rapporteringskrav

I Tyskland må direkte eller indirekte bevis for poliovirus rapporteres ved navn i samsvar med seksjon 7 i infeksjonsbeskyttelsesloven (IfSG) hvis bevisene indikerer en akutt infeksjon. Denne rapporteringsplikten for patogenet påvirker primært laboratorier og deres linjer (jf. § 8 IfSG).

I Sveits, er den positive laboratorium analytiske funn et poliovirus laboratorium rapporter nemlig etter Epidemider Act (EPG) i forbindelse med epidemisk forordning og Annex 3 av den Regulering av EDI på rapportering av observasjoner av smittsomme sykdommer hos mennesket .

Vaksiner

Det er to forskjellige polio-vaksiner:

  • Den inaktiverte poliovaksinen (IPV) ifølge Jonas E. Salk (også: Salk vaksine) er en død vaksine som injiseres intramuskulært . Vaksinen inneholder formaldehydinaktiverte viruspartikler av tre typer ("treverdige") dyrket på cellekulturer . Denne vaksinen gir god beskyttelse mot sykdommen; den viktigste fordelen med denne vaksinen er at vaksinasjonspoliomyelitt er ekskludert. Den inaktiverte polio-vaksinen ble godkjent i USA i 1955 og førte til en rask nedgang i antall sykdommer der. Som kombinasjonsvaksine kan IPV også brukes med andre vaksiner, f.eks. B. mot stivkrampe og difteri tilgjengelig (Td-IPV-vaksine).

I Tyskland brukes ikke lenger den levende vaksinen fordi vaksinasjonspoliomyelitt, spesielt hos pasienter med immunsvikt (spesielt agammaglobulinemi ), ikke kan utelukkes fullstendig. Siden polioviruset er utryddet i Tyskland, vil dette være en uakseptabel risiko. WHO bruker derimot den levende vaksinen som en del av det globale utryddelsesprogrammet for poliomyelitt.

Individuelle bevis

  1. ↑ ICTV Master Species List 2018b.v2 MSL # 34v, mars 2019
  2. ↑ a b c d ICTV: ICTV taksonomihistorie: Enterovirus C , EC 51, Berlin, Tyskland, juli 2019; Ratifisering av e-post mars 2020 (MSL # 35)
  3. ↑ International Committee on Taxonomy of Virus (ICTV): Master Species List 2018a v1 , MSL inkludert alle taxaoppdateringer siden 2017-utgivelsen. Høst 2018 (MSL # 33)
  4. ↑ ViralZone: ICTV 2016 Master Species List # 31 with Acronyms, (Excel XLSX) , SIB Swiss Institute of Bioinformatics
  5. ^ Hans J. Eggers: Milepæler i tidlig poliomyelittforskning (1840 til 1949) . I: Journal of Virology . teip 73 , nr. 6. juni 1999, s. 4533-4535 , PMID 10233910 .
  6. ↑ Jan Felix Drexler et al. Robusthet mot serum nøytralisering av en poliovirus type 1 fra en dødelig epidemi av poliomyelitt i Republikken Kongo i 2010 . I: Proceedings of the National Academy of Sciences i USA . teip 111 , nr. 35 , 2. september 2014, s. 12889-12894 , doi : 10.1073 / pnas.1323502111 , PMID 25136105 , PMC 4156724 (fri fulltekst).
  7. ^ JM Hogle et al.: Tredimensjonal struktur av poliovirus ved 2,9 A oppløsning . I: Science (New York, NY) . teip 229 , nr. 4720 , 27. september 1985, s. 1358-1365 , doi : 10.1126 / science.2994218 , PMID 2994218 .
  8. ↑ Testing og erklæring om effektiviteten av desinfeksjonsmidler mot virus. I: Federal Health Gazette - Health Research - Health Protection. 2004, bind 47, s. 62-66. doi: 10.1007 / s00103-003-0754-7 . (PDF) ( Memento av den opprinnelige fra 21 oktober 2013 i Internet Archive ) Omtale: The arkivet koblingen ble satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. . Hentet 24. mai 2013. @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / www.rki.de
  9. ↑ J. Steinmann et al.: Sammenligning av virucidal aktivitet av alkoholbaserte håndrensere versus antimikrobielle håndsåper in vitro og in vivo . I: Journal of Hospital Infection . teip 82 , nr. 4. desember 2012, s. 277-280 , doi : 10.1016 / j.jhin.2012.08.005 , PMID 23009803 .
  10. ^ A b Nidia H. De Jesus: Epidemier til utryddelse: den moderne historien om poliomyelitt . I: Virology Journal . teip 4 , 10. juli 2007, s. 70 , doi : 10.1186 / 1743-422X-4-70 , PMID 17623069 , PMC 1947962 (fri fulltekst).
  11. ↑ Betty Brown et al.: Komplett genomisk sekvensering viser at poliovirus og medlemmer av humane enterovirusarter C er nært beslektede i den ikke-kapsidkodende regionen . I: Journal of Virology . teip 77 , nr. 16. august 2003, s. 8973-8984 , doi : 10.1128 / jvi.77.16.8973-8984.2003 , PMID 12885914 .
  12. ^ Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Fremgang mot avbrudd av overføring av vill poliovirus - over hele verden, januar 2007-april 2008. I: MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 57 (18), 9. mai 2008, s. 489-494. PMID 18463607
  13. ↑ Distribusjonskart 2006 ( minnesmerke fra 25. september 2006 i nettarkivet archive.today ) for polioviruset (polioeradication.org)
  14. ↑ To av tre ville poliovirusstammer utryddet: Global utryddelse av vill poliovirus type 3 erklært på World Polio Day , online 24. oktober 2019, åpnet 24. oktober 2019
  15. ↑ Shaukat Khan et al.: Karakterisering av New World monkey homologer av human poliovirus reseptor CD155 . I: Journal of Virology . teip 82 , nr. 14. juli 2008, s. 7167-7179 , doi : 10.1128 / JVI.02664-07 , PMID 18480448 , PMC 2446954 (fri fulltekst).
  16. ↑ vedlegget på Poliomyelitt. av Robert Koch Institute i: Epidemiologisk bulletin . 1/2010, s. 5-8.
  17. ↑ a b c d e Albert Heim: Picornaviruses . I: Sebastian Suerbaum, Gerd-Dieter Burchard, Stefan HE Kaufmann, Thomas F. Schulz (red.): Medisinsk mikrobiologi og smittsomme sykdommer . Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-662-48678-8 , pp. 459 , doi : 10.1007 / 978-3-662-48678-8_55 .

litteratur

  • David M. Knipe, Peter M. Howley (Red.): Fields 'Virology. 5. utgave. 2 bind. Philadelphia 2007, ISBN 978-0-7817-6060-7 , s. 796-884.
  • Anonym: Global polioutryddelse - mellom frykt og tillit. I: Hygiene og medisin. 29 (11), 2004, s. 400-401. ISSN  0172-3790

weblenker