Infektionsimmunologie 2013 (Virologie-Teil)
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Infektionsimmunologie 2013 (Virologie-Teil) Mit Blauzungenvirus (BTV) und Schmallenbergvirus (SBV) haben in den letzten Jahren die Vektor-übertragenen Viren bei uns überproportional an Bedeutung gewonnen. Als wahrscheinlich nächster Kandidat steht das West-Nil-Virus (WNV) vor den Pforten. Wir wollen uns mit diesem Thema vertieft befassen. Aufgaben/Ziele • Jede Gruppe soll die Unterlagen konsultieren um je eine der Aufgaben (1 bis 12) kompetent lösen und darstellen zu können. • Jede Gruppe soll ein Poster erstellen, welches dazu dient, den erfragten Sachverhalt den anderen Gruppen zu erklären. Zu jedem Poster ist zudem ein Handout zu erstellen, das den Kolleg/innen eine sorgfältige Vorbereitung auf die Testatprüfung erlaubt. • Jeder Teilnehmer soll am Ende der Veranstaltung alle Aufgaben kompetent lösen können. Aufgabenkatalog 1. West-Nil-Virus, innen und aussen Beschreiben sie das West-Nil-Virus: Morphologie, Genom, Replikation, wichtigste Proteine und ihre Funktion. Erklären sie anhand dieser Grundlagen die Diagnostik für WNV. Erläutern sie Begriffe, die im Zusammenhang wichtig sind. (Kramer et al., 2008; Pesko and Ebel, 2012) 2. Typen des West-Nil-Virus Wie unterscheiden sich die verschiedenen Typen und Linien des West-Nil-Virus und welche Bedeutung kommt den Unterschieden zu? (Bakonyi et al., 2006; Kramer et al., 2008; Pesko and Ebel, 2012) 3. Unterschiede und Gemeinsamkeiten Welche Unterschiede und Gemeinsamkeiten haben die West-Nil-Viren mit anderen Viren, z.B. FSMEV, BTV und SBV? Welche Relevanz hat dies für die Übertragung, Pathogenese, Impfung? (Colpitts et al., 2012; Kramer et al., 2008; Porträts WNV_FSME_BTV_SBV) 4. West-Nil-Virus im Vergleich betroffener Tierarten Welche Typen und Subtypen kommen vor? Welche klinischen Symptome werden beobachtet? Womit begründen sich die unterschiedlichen Symptome bei den einzelnen Tierarten? Vermehrt sich das Virus in unterschiedlichen Organen? Wie wirken sich immunologische Faktoren auf Reservoirbildung und Übertragung aus? (Hubalek and Halouzka, 1999; Jeffrey Root, 2013; Kramer et al., 2008; Kwan et al., 2012) 5. West-Nil-Virus und sein(e) Vektor(en) Welche Vektoren gibt es? Biologie und Einteilung der Vektoren? Wie vermehrt und verbreitet sich der Vektor? Wie entsteht aus dem Vektor ein Reservoir? Wie kann man den Vektor bekämpfen (theoretische und praktische Ansätze)? (Andreadis, 2012; Colpitts et al., 2012; Kramer et al., 2008) 6. Vermehrung des West-Nil-Virus im Vektor In welchen Organen vermehrt sich das Virus? Wie wird es ausgeschieden und übertragen? Welche Virusmengen sind nötig für die Vermehrung im Vektor? Wieviel Virus gibt ein Vektor bei der Übertragung ab? (Colpitts et al., 2012; Hubalek and Halouzka, 1999; Kramer et al., 2008; Kwan et al., 2012) 7. Globale Epidemiologie des West-Nil-Virus Wie hat sich die Epidemiologie von WNV in den letzten Jahrzehnten entwickelt? Fallzahlen, Prävalenz, Inzidenz, Letalität der verschiedenen Krankheitsformen? Durch welche Faktoren wird die Epidemiologie beeinflusst? Unter welchen Voraussetzungen könnte sich das West- Nil-Virus in der Schweiz festsetzen? (Hubalek and Halouzka, 1999; Kramer et al., 2008) 8. Pathogenese des West-Nil-Virus auf Ebene Organismus Wie breitet sich das Virus im Organismus aus und wie wird es wieder ausgeschieden? Welche Verlaufsformen kommen vor? Welche Faktoren sind wichtig für die Ausprägung der einzelnen Verlaufsform? Welche Faktoren sind relevant für die Übertragung? (Colpitts et al., 2012; Kramer et al., 2008; Pesko and Ebel, 2012; Pradier et al., 2012) 9. Pathogenese des West-Nil-Virus auf zellulärer und molekularer Ebene Pathogenese: beteiligte Virusproteine, Zellen und Moleküle? Welche Rolle spielt die Immunität? (Cho and Diamond, 2012; Colpitts et al., 2012; Diamond and Gale, 2012; Kramer et al., 2008; Leis and Stokic, 2012; Pesko and Ebel, 2012; Pradier et al., 2012) 10. Impfstoffe gegen West-Nil-Virus Was für Impfstoffe stehen weltweit zur Verfügung; was für welche in der Schweiz? Was sind die Merkmale dieser Impfstoffe? Was können sie? Was können sie nicht? (De Filette et al., 2012; Kramer et al., 2008) 11. Antikörper und zelluläre Immunität gegen das West-Nil-Virus Wie entstehen sie; was bewirken sie; welche Virusproteine sind involviert? Relevanz bezüglich Schutz? Welche Antikörperklassen und –funktionen werden beobachtet; wären erwünscht? (Cho and Diamond, 2012; De Filette et al., 2012; Diamond et al., 2003; Kramer et al., 2008; Kwan et al., 2012) 12. Intrinsische und innate Abwehr gegen West-Nil-Virus Rolle und Potential im Haustier/Mensch bzw. Vektor. Positive Aspekte; negative Aspekte; Rolle in der Immunität und in der Pathogenese? (Diamond and Gale, 2012; Diamond et al., 2003; Kramer et al., 2008) Zeitplan Wann Was Wo Mi 2. Oktober 8- 10 Uhr Einführung GHS - Gruppeneinteilung - Unterlagen - Aufgabenbesprechung - Downloaden und Sichtung der Unterlagen Fr 4. Oktober 8-10 Uhr - Studium der Unterlagen AHS - Fragen an den Tutor Mo 7. Oktober 13-15 Uhr Poster erstellen AHS Di 8. Oktober 10-12 Uhr Poster diskutieren Mikroskopiehörsaal Diagnostikzentrum Poster • Das Poster soll die wichtigsten Sachverhalte zur Lösung der Aufgabe enthalten. • Die Darstellung soll so erfolgen, dass alle Informationen auch aus einer Entfernung von 4 bis 5 Metern aufgenommen werden können (Grösse und Dicke der Schrift bzw. der Zeichnungen). • Handschriftliche Darstellungen und eigene Zeichnungen sind Computer-Darstellungen bei Weitem vorzuziehen. Ausnahmen sind möglich, bedürfen aber einer hinreichenden Begründung. • Für die Poster-Produktion werden Packpapier und Buntstifte zur Verfügung gestellt. • Häufig ist es nützlich, das Poster mit einem Handout zu begleiten. • Jedes Gruppenmitglied muss in der Lage sein, sein Poster zu erklären. Bibliografie Andreadis, T.G., 2012, The contribution of Culex pipiens complex mosquitoes to transmission and persistence of West Nile virus in North America. J Am Mosq Control Assoc 28, 137-151. Bakonyi, T., Ivanics, E., Erdelyi, K., Ursu, K., Ferenczi, E., Weissenbock, H., Nowotny, N., 2006, Lineage 1 and 2 strains of encephalitic West Nile virus, central Europe. Emerg Infect Dis 12, 618-623. Cho, H., Diamond, M.S., 2012, Immune responses to West Nile virus infection in the central nervous system. Viruses 4, 3812-3830. Colpitts, T.M., Conway, M.J., Montgomery, R.R., Fikrig, E., 2012, West Nile Virus: biology, transmission, and human infection. Clin Microbiol Rev 25, 635-648. De Filette, M., Ulbert, S., Diamond, M., Sanders, N.N., 2012, Recent progress in West Nile virus diagnosis and vaccination. Vet Res 43, 16. Diamond, M.S., Gale, M., Jr., 2012, Cell-intrinsic innate immune control of West Nile virus infection. Trends Immunol 33, 522-530. Diamond, M.S., Shrestha, B., Mehlhop, E., Sitati, E., Engle, M., 2003, Innate and adaptive immune responses determine protection against disseminated infection by West Nile encephalitis virus. Viral Immunol 16, 259-278. Hubalek, Z., Halouzka, J., 1999, West Nile fever--a reemerging mosquito-borne viral disease in Europe. Emerg Infect Dis 5, 643-650. Jeffrey Root, J., 2013, West Nile virus associations in wild mammals: a synthesis. Arch Virol 158, 735-752. Kramer, L.D., Styer, L.M., Ebel, G.D., 2008, A global perspective on the epidemiology of West Nile virus. Annu Rev Entomol 53, 61-81. Kwan, J.L., Kluh, S., Reisen, W.K., 2012, Antecedent avian immunity limits tangential transmission of West Nile virus to humans. PLoS One 7, e34127. Leis, A.A., Stokic, D.S., 2012, Neuromuscular manifestations of west nile virus infection. Front Neurol 3, 37. Pesko, K.N., Ebel, G.D., 2012, West Nile virus population genetics and evolution. Infect Genet Evol 12, 181-190. Pradier, S., Lecollinet, S., Leblond, A., 2012, West Nile virus epidemiology and factors triggering change in its distribution in Europe. Rev Sci Tech 31, 829- 844. West Nile Virus Taxonomie Familie: Flaviviridae Genus & Bsp. für Krankheiten: Flavivirus West Nile Fieber Dengue Fieber FSME Gelbfieber Pestivirus Klassische Schweinepest Bovine Virus Diarrhoe Border Disease Hepatitis C Virus Hepatitis1 Morphologie & Genom Das West Nile Virus (WNV) ist ein behülltes Virus mit einem Durchmesser von 40-60nm und einem ikosaedrischen Nukleokapsid. Es enthält eine positiv-einzelsträngige RNA mit ca. 11‘000 Nukleotiden. Das Genom ist 9.5 bis 12kb lang. Es gibt 3 Strukturproteine und 7 Nichtstrukturproteine. Das Genom ist vom Kapsidprotein C umgeben, um das noch eine Hülle mit den eingelagerten M- und E-Proteinen ist. Das E-Protein liegt dabei als Dimer vor, das M-Protein als Monomer.2 3 Replikation Nachdem das Virus via Glykoprotein E an den zellulären Rezeptor gebunden hat, wird es mittels Endozytose in die Zelle aufgenommen. Es kommt zur Fusion der Virushülle mit der Membran des Vesikels und die genomische RNA wird ins Zytoplasma entlassen. Die (+)ssRNA wird in ein Polyprotein translatiert und in die zehn Proteine gespalten. Die Replikation findet in der Nähe der ER-Membran statt. Zuerst wird die komplementäre (-)ssRNA synthetisiert, welche als Vorlage für die Synthese neuer (+)ssRNA dient. Das Assembly findet an den ER- Membranen statt und das Virus gelangt intrazysternal via Golgi-Apparat an die Zellmembran, wo die neuen Viruspartikel durch Knospung freigesetzt werden.4 5 Wichtige Proteine Bei der Replikation des West-Nile-Virus-Genoms entsteht ein Polyprotein, welches bereits während und nach der Translation von viralen so wie von wirtseigenen Proteasen gespalten wird. Dabei entstehen: • 3 Strukturproteine, welche nötig sind für den Virus-Eintritt in die Wirtszelle (Entry & Fusion), sowie auch für