Malattie infettive emergenti

Massimo Galli DiBiC L.Sacco, UNIMI-AO L. Sacco, Milano

Agente (famiglia)

Vettore principale Potenziali serbatoi in Italia

Casi umani in Italia

West Nile Virus (WNV) Flaviviridae

Culex pipiens Pica pica Corvus corone Columba livia (?)

Si, in aumento

Chikungunya virus (ChikV) Togaviridae

Aedes albopictus - Si, una singola epidemia

Tick-Borne Encephalitis Virus (TBEV) Flaviviridae

Ixodes ricinus Apodemus flavicollis Si

Crimean –Congo Haemorrhagic fever virus (CCHFV) Bunyaviridae

Hyalomma marginatum

Lanius senator

No

Esempi di infezioni virali emergenti trasmesse da vettori la cui diffusione interessa o potrebbe

interessare il territorio italiano

West Nile virus: diffusione recente

1960 - 1969 1960 - 1969

1970 - 1979 1960 - 1969

1980 - 1989

1970 - 1979

1960 - 1969

1980 - 1989

1990 - 1999

1970 - 1979 1960 - 1969

1970 - 1979

1980 - 1989

1990 - 1999

2000 - 2003

2004 - 2007

1960 - 1969

1970 - 1979

1980 - 1989

1990 - 1999

2000 - 2003

~80% Asymptomatic

~20% “West Nile Fever”

<1% CNS disease

~10% fatal (<0.1% of total infections)

WNV Human Infection “Iceberg”

1 CNS disease case = ~150 total infections Very crude

estimates

• Nella maggioranza dei casi, l’infezione da WNV decorre asintomatica

• In circa il 25% dei casi l’infezione può causare una febbre accompagnata da mialgia che di regola si autolimita (febbre da WNV), talora associata ad esantema maculo-papulare e linfadenopatia.

• In circa 1 caso su 150-250 e più frequentemente in anziani e soggetti immunocompromessi, si sviluppa una forma neuroinvasiva, con tasso di letalità pari al 10% e frequenti esiti neurologici nei sopravvissuti.

• Non sono disponibili farmaci attivi contro il virus, ne può esserne previsto lo sviluppo a breve termine.

Sorveglianza dei casi umani di malattia

neuro-invasiva da virus West Nile in Italia

•Nel 2014 sono stati registrati 74 casi di WNVf nei paesi dell’Unione Europea (Grecia, Italia, Austria, Romania, Ungheria) e 136 nei paesi limitrofi (Bosnia e Erzegovina, Russia, Israele, Palestina, Serbia)

• In Italia dal 2008 al 2014 sono stati segnalati 136 casi di WNV- ND, di cui 69 nel 2013 e 21 nel 2014.

Dati ISS ottobre 2014

WNV in Italia: 2015

• In Italia da giugno all’ 1.10.15 sono stati segnalati 30 casi confermati di WNND) e 9 casi confermati di febbre da WNV (8 in Emilia- Romagna e 1 in Lombardia).

• E’ stata segnalata positività per WNV in 13 donatori di sangue: 5 in Emilia Romagna, 7 in Lombardia e 1 in Friuli.

• Nell’UE sono stati riportati 78 casi di malattia da WNV e 92 casi nei Paesi limitrofi (ECDC 24.9.15).

Alessandria, Bergamo, Bologna,Brescia, Como, Cremona, Ferrara, Lecco, Lodi, Mantova, Milano, Modena, Monza – Brianza, Novara, Nuoro Ogliastra, Olbia-Tempio, Parma, Pavia, Piacenza, Pordenone, Reggio Emilia, Rimini, Rovigo, Sassari, Udine, Vercelli, Verona

0,57%

Aree palustri

Trasmissione verticale

Overwintering

Ospiti serbatoio

Vettori alternativi

Meccanismi di

mantenimento

Ciclo di trasmissione di WNV

Ospiti ‘accidentali’

Ciconia ciconia

Possibile perpetuazione del ciclo enzootico attraverso: • Trasmissione verticale

nelle larve di zanzara che consente la sopravvivenza all’inverno (overwintering)

• Infezione cronica persistente in alcuni uccelli

• Ruolo dei migratori ?

• L’uomo e altri mammiferi sono ospiti terminali in quanto la viremia raggiunta non basta a permettere la trasmissione alle zanzare

• Possibile tuttavia la trasmissione uomo-uomo mediante trasfusione, trapianto, allattamento e in utero.

West Nile Virus: animali serbatoio

• Isolato in vari uccelli selvatici, in specie

acquatiche e terrestri.

• I Passeriformes (>5000 specie!)

sviluppano una viremia sufficiente alla

trasmissione mediante vettore.

• Molti di essi sono resistenti all’infezione

(si infettano ma non muoiono)

• In altri (ad esempio in molti corvidi) il

virus causa una malattia letale (specie

sentinella).

Passer domesticus

Corvus brachyrhynchos

Turdus migratorius

• Il ruolo di una specie aviaria come amplificatore dell’infezione da WNV dipende dalla numerosità di individui della stessadisponibili nell’area e dalle preferenze manifestate dal vettore

• La possibilità di trasmissione all’uomo dipende dal’attitudine del vettore a nutrirsi, e dalla frequenza con cui il vettore si nutre, di sangue umano

Avian abundance and blood meal origins in Cx pipiens

Relative abundance of birds (ai) and % of Cx. pipiens blood meals from bird species (fi) at site traps in Veneto. Rizzoli et al. Parasites & Vectors 2015; 8:213

• A seasonal decrease in abundance of blackbirds is associated with increased feeding on Pica pica,and this may be linked to seasonal emergence of WNV in humans.

• Feeding preferences on blackbirds are more marked in rural areas, while preference for magpies is higher in peridomestic areas.

• Other species, such as Passer domesticus, appear to be selected by mosquitoes opportunistically in relation to its abundance.

Culex pipiens

• Cx. pipiens consists of two biotypes named pipiens and molestus , identical in morphology but with different genetic backgrounds and behavior.

The pipiens biotype occurs aboveground,

prefers birds as hosts (ornithophilic), mates in swarms (eurygamous), requires a blood meal to lay eggs (anautogenous), and diapauses during winter (Byrne and Nichols, 1999).

• The molestus biotype occurs belowground (e.g., in subway tunnels), prefers mammals as hosts (mammophilic), mates in confined spaces (stenogamous), does not require a blood meal to lay the first egg batch (autogenous), and remains active during winter (Marshall and Staley 1935).

• WNV-1a segrega in 2 clades principali:

-Le sequenze recenti del Mediterraneo occidentale formano un gruppo monofiletico all’interno del clade A.

-Le sequenze del Mediterraneo orientale e le Americane si collocano nel clade B

Zehender et al. Infect Gen Evol. 2011, 11: 246-53

• L’analisi filogeografica prospetta un’origine di WNV-1a nell’Africa subsahariana, all’inizio del XX secolo

Due vie principali di penetrazione in Europa: da Est (attraverso Israele, Russia e EU centrale) con ripetuti accessi negli anni ‘70 e ’80 da Ovest (dal Marocco e Gibilterra) più recentemente (anni ‘90) Il ceppo italiano del 2008/2009 deriva dall’occidentale (Francia, Marocco, Portogallo) del 2003/04

Filogeografia di WNV-2

• Phylogeography findings obtained from E and NS5 gene analyses suggest that there were at least two separate introductions of WNV-2 from the African continent dated back approximately to the year 1999 (Central Europe) and 2000 (Russia), respectively.

Chikungunya: quattro clusters, Africano Occidentale, Africano Sud-Orientale, Asiatico e ‘delle Isole’

• Una mutazione A226V emersa prima della epidemia di La Reunion ha consentito al virus di adattarsi ad Ae. albopictus, l’unico vettore competente disponibile nelle isole dell’Oceano Indiano

Schuffenecker et

al.2006

Areali di distribuzione di aegipty e albopictus

Rezza et al Lancet 2007,370:1840-46

Chikungunya a Cervia, luglio-agosto 2007

•205 casi tra il 4/7 e il 27/9, 2007. •Il caso indice una persona proveniente dall’India in visita presso parenti. •Decorso favorevole e quadro clinico mite nella maggioranza dei casi, un solo decesso.

• L’analisi filogeografica depone per un’origine africana di CHIKV con un tMRCA di 146 (anno 1863, 95% HPD 1741–1941).

• Il ceppo D2 avrebbe avuto origine in Kenya, con un tMRCA nell’anno 2002 (95% HPD 2000–2004), per poi diffondere lungo due diverse direttrici: verso le isole dell’Oceano Indiano (Reunion, Comore) e verso l’India, per poi raggiungere l’Asia sudorientale e l’Italia.

Chikungunya è sbarcato in America…. e si è trovato bene !

• Prima del 2013, epidemie di chikungunya erano state descritte solo in Africa, Asia, Europa, e in isole dell’ Oceano Indiano e Pacifico

• Alla fine del 2013 prime trasmissioni in area caraibica

• Da allora osservate epidemie in 44 paesi del continente americano per un totale di più di 1.2 milioni di casi sospetti.

Montpellier, settembre-ottobre/2014

• In October 2014, an outbreak of 12 chikungunya cases, 11 confirmed and 1 probable, was detected in Montpellier, a town in the south of France colonised by Ae.albopictus since 2010.

• A case returning from Cameroon living was identified as the primary case.

• The epidemic was due to an East Central South African (ECSA) strain.

Delisle et al. Euro Surveill. 2015;20: pii= 21108

Chikungunya, Spain

• On 3 August 2015, WHO was notified of a case

of chikungunya virus infection in the city of Gandia, Valencian Community.

• This is the first time that an individual with no history of travel to a chikungunya-endemic area has tested positive for the disease in Spain.

Weekly Epid Rec 2015, 90, 409–420

Ma….il caso si è rivelato un falso positivo e tutti i 21 casi (!) di chikungunya riportati nella Comunità Valenciana nel 2015 sono risultati di importazione da aree endemiche

Esempi di RNA virus zoonotici recentemente ‘emersi’ Agente (famiglia)

Data isolamento

Animale fonte (principale)

Via di trasmissione

Trasmissione interumana

Marburg (Filoviridae)

1967 Rousettus aegyptiacus

C Pochi cicli

Ebola (Filoviridae)

1976 Hypsignathus monstrosus

C Pochi cicli

HIV-1 (Retroviridae)

1983 Pan troglodites troglodytes

S/P/V Si (pandemico)

HIV-2 (Retroviridae)

1986 Cercocebus atys atys

S/P/V

Si (diff. limitata)

Sin Nombre (Bunyaviridae)

1993 Peromyscus maniculatus

A/(C) ?

Nipah (Paramixoviridae)

1998 Pteropus hypomelanus

C/(A) Rara

SARS CoV (Coronaviridae)

2003 Rhinolophus ferrumequinum

A/C Si

MERS CoV (Coronaviridae)

2012 Taphozus perforatus (?)

A/C Si

A= aerea; C= contatto; P= parenterale; S= sessuale; V= verticale

Coronaviridae

• CoVs sono classificati in 4 generi:

-Alphacoronavirus,

-Betacoronavirus (clades 2a–2d),

-Gammacoronavirus,

-Deltacoronavirus.

MERS: emergence of a novel human coronavirus

• Descritta nel 2012 in Medio Oriente (Arabia Saudita) una nuova sindrome respiratoria grave, causata da un nuovo CoV.

• Il Middle East respiratory syndrome (MERS)-CoV, è risultato filologeneticamente correlato a CoVs dei pipistrelli

Confirmed global cases of MERS-CoV

• All’1/10/15 sono stati notificati al WHO 1,593 casi confermati con almeno 568 decessi (letalità 35,6%).

• In Corea 185 casi confermati (33 decessi, letalità 17,8%) tra HCW, pazienti ricoverati e familiari.

• Più di 16,000 contatti identificati e monitorizzati.

• Evidenza di trasmissione terziaria

35.6%

MERS vs SARS

9.6%

1.593 8098

• La SARS è stata fermata in pochi mesi nel corso del 2003, nonostante avesse interessato più continenti e causato un elevato numero di casi, tra cui 1707 (21.1%) in HCW.

• La MERS è in circolazione da più di tre anni e colpisce prevalentemente persone con comorbosità, il che spiega la più elevata letalità. Deve essere ancora chiarito se la malattia sia mantenuta successive immissioni dal reservoir animale o dalla trasmissione inter-umana.

•MERS-CoV R0 pari a 0·60 (95% CI 0·42–0·80) nello scenario ottimistico e a 0·69 (95% CI 0·50–0·92) in quello pessimistico.

• R0 di SARS-CoV prepandemico era 0·80 (0·54–1·13). Breban et al.Lancet 2013; 382: 694–699

• A significant fraction of MERS cases were linked to the healthcare setting, ranging from 43.5 % for the nosocomial outbreak in Jeddah, Saudi Arabia, in 2014 to 100 % for both the outbreak in Al-Hasa, Saudi Arabia, in 2013 and the outbreak in South Korea in 2015.

• Both MERS and SARS nosocomial outbreaks are characterized by early nosocomial super-spreading events, with the reproduction number dropping below 1 within three to five disease generations.

• There was a systematic difference in the exposure patterns of MERS and SARS: a majority of MERS cases occurred among patients who sought care in the same facilities as the index case, whereas there was a greater concentration of SARS cases among healthcare workers throughout the outbreak.

• Simulations indicate a 2-fold higher probability of occurrence of large outbreaks (>100 cases) for SARS than MERS (2 % versus 1 %); however, owing to higher transmission heterogeneity, the largest outbreaks of MERS are characterized by sharper incidence peaks.

• The probability of occurrence of MERS outbreaks larger than the South Korean cluster (n = 186) is of the order of 1 %.

Tra pipistrelli e dromedari • Isolata una sequenza parziale di MERS CoV in un campione fecale di 1/29 esemplari di Taphozus perforatus catturati in Egitto (tasso di infezione 3.5%; 95%CI 0-20, molto inferiore rispetto a quello di SARS CoV - 10-12.5% -osservato nei rinolofidi in Cina) Memish et al. EID 2013; 19: 1819-23

• MERS CoV circolerebbe nei dromedari in Arabia Saudita almeno dal 1992 Alagaili et al.mBio 2014; 5: e00884-14.

• Dimostrata la trasmissione diretta dal dromedario al proprietario Azhar et al. NEJM 2014; 370: 2499–2505

• Non chiarito invece un possibile ruolo di animali serbatoio di pecore, capre, bovini, roditori

?

• AlphaCoV and lineage C betaCoV,have been detected in Myotis blithii and Eptesicus serotinus.

• Sequence analysis of the 816-bp obtained RdRp sequence fragment indicates a 96.9 % amino acid identity of the Italian lineage C betaCoV with the MERS-CoV (Genbank accession number KF192507).

Virus molto simili a MERS CoV sono stati ritrovati anche in: - Nycteris spp in Ghana - Pipistrellus spp in Europe - Neoromicia cf zuluensis in Sud Africa Annan et al. EID 2013; 19: 456-59 Ithete et al EID 2013; 19: 1697-99

• Almeno due altri coronavirus di probabile derivazione da pipistrelli, HCoV-NL63, un αCoV e HCoV-HKU1, un βCoV, si sono dimostrati in grado di causare infezioni nell’uomo

Confirmed, probable, and suspected EVD cases worldwide

Letalità Guinea 66,6% Liberia 45,0% Sierra Leone 28,3% Totale 39,7%

Tra il 14 e il 27/9 sei nuovi casi in Guinea, nessuno in Sierra Leone

WHO 7/10/15

Cumulative number of confirmed cases by sex and age group in Guinea, Liberia, and Sierra Leone

Population figures are based on estimates from the United Nations Department of Economic and Social Affairs. These numbers are subject to change due to ongoing reclassification, retrospective investigation and availability of laboratory results. *Excludes cases for which data on sex are not available. ‡Excludes cases for which data on age are not available. §Data are until 9 May 2015.

WHO 7/10/15

Ebola vaccines • Two candidate vaccines have clinical-grade vials

available for phase 1 pre-licensure clinical trials.

• cAd3-ZEBOV has been developed by GSK in collaboration with the US NIAID. It uses a chimpanzee-derived adenovirus vector with an Ebola virus gene inserted.

• rVSV-ZEBOV was developed by the Public Health Agency of Canada in Winnipeg. The license for commercialization of the Canadian vaccine is held by an American company, the NewLink Genetics company. The vaccine uses an attenuated or weakened vesicular stomatitis virus; one of its genes has been replaced by an Ebola virus gene

• In the immediate vaccination group, there were no cases of Ebola virus disease with symptom onset at least 10 days after randomisation, whereas in the delayed vaccination group there were 16 cases of Ebola virus disease from seven clusters, showing a vaccine efficacy of 100% (95% CI 74,7–100,0; p=0・0036).

• No new cases of Ebola virus disease were diagnosed in vaccinees from the immediate or delayed groups from 6 days post-vaccination.

Lancet 2015; 386: 857–66

Il ruolo della rete di Malattie Infettive

• A differenza di altri Paesi, l’Italia dispone di una di reparti di Malattie infettive diffusi sul territorio nazionale,che possono sostenere un ruolo di primaria importanza nella identificazione precoce e nella gestione della cura delle infezioni emergenti.

• Più di ogni altra specialità medica, Malattie Infettive assolve, oltre alle funzioni di alta specialità, compiti insostituibili di protezione civile.

• Lo scrigno di Pandora riserva ancora molte sorprese, che è facile prevedere peggiori senza un’adeguata rete di Infettivologi a costituire una prima linea di riconoscimento e pubblica difesa.

Definizione di infezione emergente ◊ ‘Nuova’ infezione a comparsa improvvisa, causata

da un patogeno non precedentemente implicato in infezioni umane.

◊ Aumento ‘repentino’ di incidenza (e/o virulenza) di un’infezione ‘nota’.

◊ Variazioni nella distribuzione geografica di un’infezione ‘nota’.

◊ Diffusione epidemica di ceppi resistenti di nuova comparsa.

Global hotspots for emerging infectious diseases that originate in wildlife

Le cose di cui non parlerò

• Le resistenze batteriche emergenti

• Le infezioni emergenti da nuovi e vecchi poxvirus

• L’epatite E

• Le infezioni diarroiche emergenti

• I nuovi virus respiratori emergenti, CoVs a parte

• Le zoonosi ‘neglette’ nei paesi industrializzati, incluse quelle da tempo libero e da animali da compagnia

• Le infezioni emergenti geograficamente circoscritte

• La TB e la malaria

Ebolavirus • Il genere Ebolavirus comprende 5 specie distinte:

- Ebola* virus (EBOV)

- Sudan virus (SUDV)

- Reston virus (RESTV)

- Taï Forest virus (TAFV)

- Bundibugyo virus (BDBV)

• La differenza interspecie varia tra il 37% e il 41% a livello nucleotidico e dal 34% al 43% a livello aminoacidico

* precedentemente denominato Ebola Zaire

Si possono trovare anticorpi anti Ebola in persone sane senza precedenti noti di malattia?

IgG anti EBOV nel 15,3% dei 4.349 abitanti di 220 villaggi in Gabon.

La prevalenza sale nei villaggi più vicini alla foresta e con l’età, ma non varia dopo i 20 anni.

Non altri fattori di rischio per EBOV, ne evidenza di precedente malattia.

I dati suggeriscono l’esposizione a una fonte d’infezione di accesso facile e generalizzato, come ad esempio la frutta contaminata da saliva di pipistrello. Becquart et al PLoS One 2010,5: e9126

Questi dati sollevano importanti domande riguardo:

- la patogenicità di EBOV, - la possibilità di infezioni

lievi o paucisintomatiche, - la possibilità di

immunizzazione e di protezione naturale,

- l’esistenza di reazioni crociate con altri filovirus non patogeni

Ebola: aree interessate da epidemie nell’uomo

•Dal 1976 (prima epidemia a Yambuku, ex Zaire) al 2007-2008 (epidemia nel Kasai occidentale, DRC) EBOV causa, secondo i dati del CDC, 1383 casi di EVD, 1378 dei quali nel contesto di 11 epidemie, con un tasso di letalità del 78%

Perché così tanti casi di EVD ?

• I paesi colpiti più popolosi di quelli colpiti in passato. • Il virus ha potuto rapidamente raggiungere le capitali • Si tratta inoltre di paesi molto poveri, due su tre dei

quali sono reduci da spaventose guerre civili. • L’area colpita per prima è stata oggetto di intensiva

deforestazione • Non è stato possibile finora tracciare validamente i

contatti delle persone colpite • I dati filogenetici fanno risalire (a oggi) l’epidemie in

Sierra Leone e Liberia a contatti interumani, senza l’interposizione di animali serbatoio o altri animali infetti

Tutte le epidemie da EBOV sono state causate da ceppi diversi tra loro

• Studi filogenetici su sequenze virali da carcasse di animali e da persone infettate dimostrano che i virus implicati sono diversi tra loro in tempi e in luoghi diversi, mentre sono molto simili le sequenze ottenute da uomini e animali durante la stessa epidemia e nella stessa area geografica.

• Teoria dello spillover: ogni epidemia è stata generata dall’emergere ex novo dal serbatoio animale di un ceppo diverso dai precedenti.

• Fino ad oggi, prima di quella in Africa occidentale, tutte le epidemie si sono esaurite dopo pochi passaggi interumani.