Virus dell'epatite C: biologia, patogenesi e meccanismi di cronicizzazione

Lezione 25.01.2022

S: Nicole Bonsignore, Valentina Bertocchi Malattie infettive prof. Ferrari sbobina n°28 C:Elisa Lazzaro

Virus dell'Epatite C

I virus dell'epatite C e B sono virus che portano malattie simili ma sono strutturalmente diversi fra loro. Il virus dell'epatite B (HBV) è a DNA mentre quello dell'epatite C (HCV) è a RNA a polarità positiva.

Dobbiamo fare ancora molto per l'eradicazione di questi virus.

Nel caso del HCV i portatori sani sono 58 milioni al mondo e si hanno circa 1 milione e 750 mila di nuove infezioni all'anno (dati del 2019).

Solo il 21% dei casi sono stati diagnosticati, i numeri sono semplici stimati e non sono confermati nella pratica perché moltissimi casi sono asintomatici. Negli USA si sta cercando di inserire uno screening a tappeto con gli anticorpi (questi non dicono se un soggetto è infetto, tuttavia in più del 50% dei casi, a volte anche l'80%-90%, i pazienti anticorpo positivi con HCV-RNA rilevabile, hanno un'infezione attiva e dovrebbero essere trattati).

Key facts 2019

• Globally, an estimated 58 million people have chronic hepatitis C virus infection, with about 1.5 million new infections occurring per year. There are an estimated 3.2 million adolescents and children with chronic hepatitis C infection.
• WHO estimated that in 2019, approximately 290 000 people died from hepatitis C, mostly from cirrhosis and hepatocellular carcinoma (primary liver cancer).
• Antiviral medicines can cure more than 95% of persons with hepatitis C infection, but access to diagnosis and treatment is low.
• There is currently no effective vaccine against hepatitis C. Only 21% of the 58 million persons with chronic HCV infection had osed, and 13%, treated.

Inizialmente queste terapie avevano costi elevatissimi, perci solo una piccola porzione della popolazione era eleggibile alle terapie e venivano trattate solo le popolazioni più a rischio. Adesso tutte le persone HCV positive dovrebbero essere trattate, anche se solo il 13% viene effettivamente trattato.

Se si vuole parlare di eradicazione, riuscire ad arrivare a un 100% di pazienti curati con la terapia è assolutamente impossibile, anche perché si parla di infezioni fondamentalmente asintomatiche quindi tutti questi numeri sono delle sotto stime della realtà.

In Italia si sta cercando di fare uno screening delle fasce d'età più a rischio. Negli Usa con uno screening a tappeto si cerca di coprire con la terapia una percentuale il più ampia possibile.

La mortalità stimata dell'epatite C è di 290,000 su 1.75 milioni di nuovi casi all'anno.

Il numero assoluto, basato su una percentuale stimata, di infezioni curate è 843'000.

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N. deaths for the major infections: WHO estimate

• Viral hepatitis* - 1.34 million
• Tuberculosis - 1.37 million
• HIV - 1.06 million
• Malaria - 0.44 million

* 96% as result of complications of chronic HBV (66%) and HCV (30%) infections

Composition of circulating HCV particles

• (1) Free, non-coated particles E1E2 heterodimers on surface VLOL
• (2) Lipid coated particles LDL/VLDL Apple
• (3) Ig coated particles +/- lipids ETE2 LVP 2. lipid coated particles 3. Ig coated particles

Queste ultime due caratteristiche mascherano gli epitopi non processati e quindi lineari.

Il ruolo degli anticorpi neutralizzanti nell'epatite C è controverso, difatti l'immunità antivirale non è totalmente proteggente, vi sono tante re-infezioni anche in soggetti completamente guariti.

Il virus HCV, a differenza di HAV e HBV, viene totalmente eliminato ma la copertura immunitaria non è totale.

Contrariamente, a parte casi molto particolari, una re-infezione da HBV è impossibile.

Storicamente è stato molto complicato individuare il recettore del virus visto che ci sono varie molecole che in successione agiscono da recettore per il virus stesso.

Per HBV invece è stato identificato in maniera precisa il recettore SBV.

Si è cercato di identificare vari bersagli per impedire l'ingresso del virus nella cellula dell'ospite:

• recettori per le LDL (LDLR), utilizzati da particelle ricoperte da materiale lipidico; è un primo attacco della particella virale che poi deve scorrere sulla superficie dell'epatocita 2 S: Nicole Bonsignore, Valentina Bertocchi

Nonostante il trend sperato e le nuove terapie, abbiamo una epidemia che si sta espandendo (negli usa si parla di epidemia) La situazione fortunatamente è un po' diversa in Italia.

Le morti causate da epatite B e C sono sovrapponibili alla tubercolosi e molto superiori ad HIV e malaria.

Le trasfusioni nei paesi a basso income economico sono un problema, si ha diffusione dell'infezione anche a causa del riuso di siringhe utilizzate su altri pazienti.

Biologia del virus

1. le particelle virali circolanti sono per 1/3 libere e aggredibili dagli anticorpi neutralizzanti; diverso è il problema dei linfociti T che non si interessano a determinanti superficiali ma che riconoscono dei peptidi derivati dalla processazione di varie proteine.

Quindi che al di sopra della particella proteica ci sia una componente lipidica o che ci siano delle immunoglobuline non neutralizzanti che mascherano il riconoscimento del virus agli anticorpi neutralizzanti veri, ai linfociti T ,CD8 in particolare, non interessa. Questo è invece un problema per gli anticorpi.

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• SR-B1, scavenger receptor
• CD81, espressa ubiquitariamente
• CLDN1 e OCLN, infine il virus agisce con queste due molecole presenti a livello delle tight junctions tra le varie cellule per poi finalmente entrare nel fegato.

Anni fa c'era, agli inizi degli anni 2000, la speranza che l'unico recettore coinvolto fosse il CD81 (scoperta italiana, nel campo del fegato abbiamo recitato un ruolo importante), ma si è poi dimostrato non essere sufficiente per l'ingresso dell'infezione.

Extracellular space LP Receptor binding Cell membrane LDLR SR-BI Cytosol CD81 5 H H+ OCLN Acidified endosome CLDN1 Tight junction Fusion Genome release Reviewed in Moradpour D et al. In: Zakim and Boyer's Hepatology. 6ª ed. Elsevier, 2011, Lindenbach BD and Rice CM. Nat Rev Microbiol 2013;11:688-700, and Zeisel MB et al. Curr Top Microbiol Immunol 2013;369:87-112.

Sono delle classiche proteine transmembrana. CD81 è ubiquitario, con 4 domini transmembrana con un domain di legame con l'envelope del virus e protende all'esterno, quindi non spiega il tropismo per il fegato (non unico organo infettato).

SRB1 fegato e surrene.

CLDN- non sono selettive per il fegato, compaiono nelle tight junctions.

Dopo che il virus ha legato i primi recettori e ha rotolato lungo la membrana della cellula del fegato, viene internalizzato all'interno di endosomi; l'ambiente acido permette la fusione della membrana esterna del virus stesso e con la membrana dell'endosoma e quindi il genoma del virus pu entrare nel citoplasma della cellula che va a infettare.

Il ciclo biologico

I'RNA a polarità positiva dopo il legame con tutti i recettori viene proiettato a livello nel citoplasma A questo punto da questo RNA che funge da stampo, si formano i vari mRNA che faranno da stampo per tutte le proteine è peculiare che si formi un'unica lunga poliproteina espressa sulla membrana del RE da cui poi derivano i singoli determinanti antigenici, le singole proteine; avviene un taglio di questa lipoproteina da parte di proteasi della cellula ospite e del virus.

Quindi le proteasi (NS4, NS5, NS3) hanno un'azione autocatalitica e formano le varie proteine antigeniche.

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Una volta formate vanno a costituire una regione ricca di vescicole membranose all'interno della quale sono presenti anche delle gocce lipidiche.

Avviene la replicazione dell'RNA a polarità positiva, che diventa poi RNA a polarità negativa da cui infine si forma un'altra molecola di RNA.

Poi le varie proteine si assemblano, quasi sicuramente a livello del reticolo endoplasmatico, e infine le particelle virali complete vengono espulse dalla cellula infettata con i classici meccanismi.

The hepatitis C virus replication cycle

HCV (+)RNA SR91 CD81 CLDN1 1 NS3 protease miR-122 wwww BOCLN ER 2 NSSB miR-122 NSSA? CYFA? NSAB M Nucleus 3 CYPA? wwww (+)RNA V p7? LD MW p7 6

Si conosce la funzione di quasi tutte le poliproteine, anche se per esempio NS3 (o 2) sfugge e sembra essere importante per l'assemblaggio del virione.

Mentre le proteine strutturali che sono confinate nel modulo di assemblaggio vengono tagliate da enzimi dell'ospite, le altre invece vengono clivate dalle stesse attività enzimatiche del virus soprattutto NS3 4a e b ed SN5a.

A questo punto inizia il ciclo vitale.

Virus variability

Essendo un virus a RNA non ha capacità di correzione (come invece è possibile in SarsCov- 2) e perci va in contro a svariate mutazioni.

In seguito alla generazione devono essere fissate; ci dipende da fenomeni quali: pressione del SI da una parte (anticorpi neutralizzanti e cellule CD8) e dall'altra parte la rapidità con cui le particelle virali si replicano e infettano nuove cellule, si intende quindi la fitness delle varianti rispetto al virus originario.

Il fatto quindi che la polimerasi non abbia l'attività enzimatica di correzione, fa si che all'interno della catena nascente di RNA insorgano più di 1010 variazioni (da slide 1012).

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Porta alla fine a una situazione in cui il virus dell'epatite C è presente nell'organismo come una quasispecie, ovvero ciascuna particella virale non è uguale alle altre.

C'è uno sciame che convive nello stesso organismo.

Le quasispecie rientrano in sottotipi e infine si parla di genotipi se la similarità nucleotidica è ancora più bassa dei sottotipi (il concetto vale anche per l'epatite B).

HCV Genotypes and Quasispecies

In HBV il DNA va nel nucleo, si integra in maniera parziale quindi non darà mai origine a un nuovo virus.Quindi la vera forma di persistenza, a differenza di HIV è il CccDNA ( DNA circolare chiuso covalentemente) da cui poi viene formano un RNA pre-genomico, in seguito mRNA e da una prima fase nucleare si passa successiva fase c prima di essere secreto al di fuori della cellula.

In HCV avviene tutto nel citoplasma, ecco perchè è eradicabile o spontaneamente o in seguito a terapia, cosa che invece non è possibile per HBV.

Tra i due virus quindi vi è una differente modalità di sopravvivenza e replicazione.

[Il prof afferma che se qualcuno volesse partecipare alle lezioni della scuola di specialità per approfondire l'argomento, l'accesso è libero.]

L'eradicazione è l'obiettivo delle terapia per HCV.

Nei casi di HBV e HIV è invece una functional cure, per controllare i sintomi. Si cerca di impedire la replicazione virale anche nel momento in cui si sospende la terapia, non si arriverà mai eradicazione.

HCV convive con l'uomo da meno tempo rispetto a HBV.

Epidemiologia

I dati sono sempre sorprendenti, i casi di decesso sommati ai casi di pazienti curati sono di molto inferiori ai nuovi casi.

Si sperava che le trasmissioni nosocomiali si azzerassero, almeno nei paesi sviluppati come l'Italia, ma non è così purtroppo.

Ben il 7% dei soggetti infettati fa uso di droghe a livello parenterale, attualmente per HCV è la modalità prevalente di trasmissione.

WHO, European CDC e CDC americano sono le fonti più affidabili per eventuali approfondimenti.

Le regioni più interessate sono quelle che l'HCO definisce: le western mediterranean region e le european regions.

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