Neue virologische Aspekte in der Transfusionsmedizin

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Neue virologische Aspekte in der
Transfusionsmedizin

• Dr. Sylvia Emanuela Guber
• Klin. Abteilung für Virologie
• Allgemeines Krankenhaus Wien

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Aktuelle Themen betreffend Virussicherheit in der
Transfusionsmedizin

• Risikoberechnungsmodelle zur Wahrscheinlichkeit
  von HBV-,HCV-,HIV-Übertragung
• Prionerkrankungen vCJD
• West-Nile Virus
• Vaccinia (Pocken-) Impfung

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Risikoberechnungsmodelle Restrisiko nach
Einführung von Nukleinsäurenachweismethoden (NAT)
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Maßnahmen zur Vermeidung der Übertragung von
Virusinfektionen

• Spenderselektion (freiwillige, unbezahlte
  Erst-,Mehrfachspender) Ausschluss von
  Personenkreisen mit Risikoverhalten
• Infektionsmarker erfassen Infizierte nach der
  Fensterperiode
• HBsAg, HCV 3rd Gen ELISA, HIV1/2 -Ak ELISA
• NAT (seit 2.4.1999 in Österreich und 1.7.1999 in
  EU für HCV obligatorisch)

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Risiko einer Virusinfektion/transfundierte Einheit

• Sandler S.G Current Opinion in Hematology, 2002
• HBV 1205.000
• HCV 11.935.000
• HIV 12.135.000
• Momentane Angabe Blutspendezentrale für Wien,
  Niederösterreich und Burgenland
• HBV lt1250.000
• HCV lt1700.000
• HIV 12.000.000

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Höhe des Risikos sich mit einem Blutprodukt zu
infizieren
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Risiko von transfusionsübertragenen
Virusinfektionen bezogen auf Spenden in der
FensterperiodeCourance, New.Engl.J.Med.
3351609-16101996
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Diagnostische Fenster im Screening
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Fensterperiode

• HIV 22 (6-38) Tage
• HBV(HBsAg) 56(25-109) Tage
• HCV 66 Tage (38-94) Tage
• Verkürzung durch Implementierung der NAT(Velati,
  Transfusion 2002)
• HIV um 11(10-15 Tage)(Reduktion um 50)
• HCV um 41-60 Tage (83 Reduktion)

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Risikoermittlung

• Bestimmung der Virus Transmission nach
  Transfusion bei den heutigen Testungen (
  Serologie, NAT) sehr niedrige Fallzahl
• Mathematisches Risiko Modell
• Bestimmung von Serokonversionsraten unter
  Mehrfachspendern
• Berücksichtigung der Fensterperiode

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Serokonversionsraten unter Mehrfachspendern

• Schreiber et al., New Engl Journal of
  Medicine(1996)334, 1685-90 Mehrfachspender(586.
  507 Spender) , 2.318.356 Spenden
• HTLV 1641.000
• HIV 1490.000
• HCV 1103.000
• HBV 163.000
• Serokonversionsraten/100.000 HBV(9,8)gtHCV(4.32)gtH
  IV3.37

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Risikoberechnungsmodelle zu HBV, HCV und HIV-
Prävalenz bei Blutspendern

• Wahrscheinlichkeit einer Übertragung einer
  Virusinfektion
• Serokonversionsraten bei Mehrfachspendern in
  einem 3-Jahresabstand (/100.000 Person -Years)
• Vorserokonversions- Fensterperiode

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Höheres Restrisiko erklärbar durch

• Unerkannte Infektion zu niedrige Viruslast um in
  Pool PCR erkannt zu werden
• Technische/menschliche Fehlerquellen
• Falsch neg. 0,05 bzw. Probenverwechslung
• Virus-Mutanten
• Immunkompetente chronische Virusträger mit
  verzögerter oder fehlender Antikörperbildung (
  Immunocompetent Immunosilent Carriers )

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Prione, BSEvariant Creutzfeld Jakob Krankheit
(vCJD)und Transfusionen
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Zelluläres Prionprotein PrPc

• Phylogenetisch altes Gen (750 bp)
• Mensch kurzer Arm des Chromosom 20
• mRNA kodiert für 254 Aminosäuren
• Synthese rauhes ER, Modifikation im Golgi,
  Transport zur Zelloberfläche (Cohen 1994)
• Vorkommen von PrPc
• höchste Expressionsrate in Neuronen, Gliazellen
• In hämatopoetischen Zellen
• CD 34 Knochenmarksstammzellen
• während der Differenzierungsphase von
  Lymphozyten, Monozyten
• NICHT auf Erythrozyten und Granulozyten

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Prionproteine

• Prion Protein(PrP) körpereigenes Strukturprotein
• PrP c zelluläres Prionprotein
• PrP sc konformiertes, krankmachendes
  Prionprotein
• PrPc und PrPsc haben gleiche Aminosäuresequenz,
  aber andere Konformation und Glykosilierung,
  weshalb sie unterschiedlich auf Proteasen
  reagieren
• PrPc reagiert sensitiv (PrPsens)
• PrP sc ist resistent (PrP res)

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PrionhypothesePathologische Prion-Proteine
(PrPsc)können gesunde Prion-Proteine(PrPc)umformen
PrP C
PrPSc
PrP C
PrPSc
PrPSc Mutante
PrPSc
PrPSc
PrPSc Infektion
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a
b
c
d
Prion-Proteine kommen in 2 Formen vor Das
normale unschädliche Protein (PrPc, a) kann zur
pathogenen Isoform (PrPSc, b) umgewandelt werden.
Diese Konversion schreitet in Form einer
Kettenreaktion (c) fort. Dabei bilden sich lange
filamentäre Aggregate (d), die schrittweise
neuronales Gewebe zerstören. PrPSc ist resistent
gegenüber hohen Temperaturen, UV-Bestrahlung und
starken proteolytischen Enzymen (Proteinase K).
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KONFORMATIONSÄNDERUNG PrPc ? PrPSc
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Unterschiede zwischen PrPc und PrP Sc

• Physiologisches Protein (PrP c)
• Sekundärstruktur vorwiegend alpha Helikal
• Ständiger Auf-und Abbau des Proteins
• Durch Protasen vollständig hydrolysierbar
• Synthesezeit in der Zelle (t1/2)lt2h
• Halbwertszeit in infizierten Zellen gtgt5h
• Thermo-und drucklabil/denaturierbar
• Liegt in der Membran in monomerer Form vor

• Pathologisches PrP (PrP Sc)
• Sekundärstruktur vorwiegend in Betafaltblattsruktu
  r
• Konzentration in den Zellen
• Proteinase K resisitent
• Synthesezeit in der Zelle (t1/2) 15h
• Halbwertszeit in infizierten Zellengtgt24h
• sehr stabil gegenüber äußeren Einflüssen
• Neigung zur Aggregation

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Prionerkrankungen

• Prionerkrankungen bei Tieren
• Scrapie
• Bovine Spongiforme Encephalopathie (BSE)
• Feline spongiforme Encepalopathie bei Katzen
• Transmissible mink encephalopathie (TME)bei
  Nerzen
• Transmissible spongiforme Encephalopathien(TSE)
  beim Menschen
• Kuru
• Gerstmann Sträussler Scheinker Syndrom (GSS)
• Fatale familiäre Insomnie (FFI)
• Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJK)
• variante Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (vCJK)

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Humane Prionen-assoziierte Erkrankungen

• Kuru
• Creutzfeld Jakob Erkrankung (CJD)
• Iatrogen
• Infektion (nvCJD)
• Sporadisch
• Familiär
• Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS)
• Fatale familiäre Insomnie (FFI)
• Inkubationszeiten
• Kuru 5-35 Jahren (seit 1985 kein Auftreten von
  Kuru mehr bei Personenlt35 Jahre)
• CJD 7-30 Jahre
• vCJD dzt. Ca 10 Jahre

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Transportweg für PrPsc

• Aufnahme von PrP sc aus Darmlumen ( M-Zellen)
• Weitertransport via N. Vagus ? B-Lymphozyten
  spielen eine wichtige Rolle (sezernieren
  Lymphotoxin-ß, das follikulär dendritische Zellen
  stimuliert)
• Aufnahme auf dem Blutweg Bindungskapazität zu
  Plasminogen (Zirkulation der Prionen mit
  Lymphozyten im Blutkreislauf oder Anreicherung im
  lymphatischen Gewebe)

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Creutzfeldt-Jakob-Krankheit

• 10-15 genetisch bedingt 250 Fälle iatrogen
  überrtagbar Rest sporadische CJD familiäre CJD
  Codon 200( Lys gegen Glu)bzw. Polymorphismus im
  Codon 178 des Prionproteingens
• Prävalenz 1/ 1 Million Einwohner/Jahr, weltweit
  5000/6000 CJD Fälle
• Inkubationszeit der iatrogenen Form7-30 Jahre
• Erkrankungsbeginn 6. Dekade (50-75 Jahre)
• Prodromie Angst, Insomnie
• 1.Psychiatrische Symptome Fortschreitende
  Demenz, Neurologische Symptome 87 Myoklonien,
  84 zerebelläre Symptome pyramidale und
  extrapyramidale Störungen und Akinesen

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Unterschiede zwischen CJD und vCJD

• vCJD
• Alter bei Ausbruch median 27 Jahre
• Erste Symptome psychiatrische Auffälligkeiten
• Verlauf schleichend zerebelläre Ataxie,
  Dysästhesien, später Demenz, Myoklonus
• EEG allgemeinverändert
• Überlebenszeit 13 ( 7,5 -22) Monate
• PrP Genotyp (Codon 129) immer Methioninhomozygot
  
• PrP Bandenmuster im WesternblotTyp 4
• Ablagerungenfloride Plaques

• CJD
• Alter bei Ausbruch55-70 Jahre
• Erste Symptome Demenz, Myoklonus
• Verlaufrasch voranschreitend
• Überlebenszeit 4-6 Monate
• EEGpathognomisch
• PrP Genotyp (Codon 129)homozygot (Val/Val oder
  Met/Met)
• PrP Bandenmuster im WesternblotTyp 1, 2
• Typ3(iatrogen)
• PrP Sc Ablagerungen synaptisch

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TSE-Infektionsrisiko durch von Blutprodukte

• Versuche in Tierexperimenten (Brown et.al,
  Manuelidis et al.)
• Annahme eines Restrisiko einer Übertragungvon
  vCJD durch Bluttransfusionen
• für England mit 1 66.000
• für Frankreich 1 120.000 (Agence francaise de
  securite sanitaire des produit de sante 2000)
• Bislang ist beim Menschen noch kein Fall einer
  durch Transfusion ausgelösten CJD beschrieben
  worden!

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Von Blutspende ausgeschlossen

• Gesperrt sind Personen, nach Erhalt von
• Wachstumsfaktoren
• Dura mater Implantate
• Cornealtransplantaten erhalten
• Personen in deren Familien CJD, GSS, FFI
  aufgetreten ist
• Sperre von Spendern bei Aufenthalt bei mehr als 6
  Monaten in Großbritannien

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West-Nile Virus

• Flavivirus
• 1999 erste Fälle von West Nile Virus in New
  York
• von dort ausgehend Verbreitung von Oststaaten auf
  über 40 Bundesstaaten der USA

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FLAVIVIRIDAE

• Genus Flavivirus
• Gelbfieber
• Dengue Viruses1-4
• Mammalian Tick borne Encephalitis FSME(TBE,
  CEERSSE)
• Seabird tick borne encephalitis
• Japan Encephalitis VirusWest-Nile Virus,
  St.Louis Encephalitis
• Kokobera, Ntaya, Entebbe, Spontwendi, Modoc, Rio
  Bravo Viren
• Genus Pestivirus
• BVDV( bovine viral diarrhoea virus), border
  disease of sheep, hog cholera, swine fever
• Genus Hepacivirus
• HCV ( Hepatitis C-Virus)
• GB Viruses HGV

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Viren aus dem Japanische Encephalitis Komplex

• Cacipacore Süd Amerika
• Kourtango Virus Afrika
• Japan B Encephalitis Virus Asien, Ozeanien,
  Australien
• Murray Valley V.,Alfuy V., Kunjin Viren
  Australien
• St. Louis Encephalitis V. Nord- und Südamerika
• West-Nile Encephalitis Virus Afrika, Asien, Süd
  Europa, Nordamerika (seit 1999!)

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West-Nile Virus

• 50 nm, Lipidhülle 35 nm Kapsid
• Genom ss() RNA 11029 nt
• 35 nm Kapsid
• Proteine
• C (core)
• E (envelope)
• M (membrane)
• NS (nicht Stuktur)

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Geographische Verbreitungvon WNV vor 1999

• AfrikaUganda,
• Asien Indien, Indonesien, Israel
• Australien,
• Europa
• Rumänien,
• Rußland,
• Südfrankreich,

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(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
Jährliche Todesfälle durch West-Nile Virus in den
Vereinigten Staaten (Quelle CDC )
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West-Nile Virus in Vögelnund Stechmücken (Culex)
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West-Nile Virus

• Größe 50 nm, Kapsidgröße 35 nm, umhüllt
  GenomssRNA aus 11029 Nukleotiden,
• 2 lineages
• geographische Verbreitung
• Provinz West-Nile Uganda (Erstbeschreibung 1937)
  
• Afrika, Asien (Indien, Indonesien, Israel)
• Europa Südfrankreich, Rumänien, Italien
• Übertragung von ornithophilen Mückenarten (Culex
  univittatus,Culex pipiens) vor allem Rabenvögel
  sind sehr empfänglich(Virusreservoir)

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Klinik von WNV

• Virämiebeginn1-2 Tage nach Mückenstich, Dauer
  6-11 Tage
• Inkubationszeit 3-14 Tage
• Klinik 20-30 der Infizierten zeigen 3-6 Tage
  andauernde klinische Symptome1/150 bis 1/200 der
  Infizierten erkrankt schwer
• Todesfälle unter alten Menschen und
  Immunsupprimierten
• Kopf- und Augenschmerzen,
• Lymphknotenschwellung, Lymphozytopenie
• Ausschlag
• Desorientiertheit
• Muskelschwäche, Polymyelitis, schlaffe Lähmungen,
  Paralyse
• Meningitis
• Encephalitis (1/1000)

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Transmission von WNV

• Virämiebeginn1-2 Tage nach Mückenstich
• Virämiedauer 6-11 Tage
• Risiko einer Transmission über Blutkonserven
• 15000 während des Ausbruch

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Diagnostik von WNV

• NAT RT-PCR, Taqman, NASBA
• WNV- IgM, IgG ELISA
• HHT
• Neutralisationstest
• Sobald Antikörper gegen WNV auftreten, ist keine
  Nukleinsäure mehr nachweisbar!

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Therapie und Prophylaxe von WNV

• Therapieaspekte
• Ribavirin inhibiert in Zellkultur die
  Virusreplikation und
• Interferon in Testung
• Vaccine in Entwicklung

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Inaktivierung von WNV

• Solvent/Detergent -Verfahren wirksam
• Pepsin Behandlung von Pferde IgG4log
  Inaktivierung
• Methylenblau-photoinaktivierung 6 log Stufen
• PEN-110 (Inactine)
• Amotosalen (S-59)/UVA (PK)gt5.7 log
• FRALE (S303 Frangible Anchor linked effektor
  treatment of read cells)inactivatesgt 6 log

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Bedeutung von WNV in Transfusionsmedizin und
Transplantation

• Fallbericht 1 Multi-Organspender erhielt 60
  Konserven 4 Empfänger an WNV erkrankt (1 Fall
  letal)
• Fallbericht 2 EK- Empfänger erkrankte an
  WNV-Encephalitis Virus in Plasma nachgewiesen
• Fallbericht 3 EK postpartal verabreicht
  WNV-Infektion bei der Mutter/ Virus über
  Muttermilch übertragen Säugling blieb gesund
  entwickelte aber IgM-Ak PK des selben Spenders
  war LTx Patient verabreicht worden.

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Vorkehrung zur Verhinderung von WNV durch
Transfusionen

• identifizierte virämische Spender bzw. Spender
  nach WNV Infektion bzw. nach Verabreichung von
  Blutprodukten
• für 28 Tage (USA)
• für 56 Tage ( Canada Canadian Blood Services
  (CBS)) vom Blutspenden gesperrt

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Transfusionsmedizinische Relevanz von West-Nil
Encephalitis

• Im Jahr 2002 in den USA
• 15 Transfusionsassoziierte WNME Fälle
• 4 Todesfälle (3 gesichert auf WNV zurückzuführen)
• SD-Behandlung von Plasmaprodukten
• Europa Vorkommen von WNV, anderer Genotyp, nicht
  so pathogen. Maßnahmen für Spender, die Reisen in
  der höchsten saisonalen Aktivität (August, Sept)
  in die USA unter-nommen haben?

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Poxviridae

• Variola linear doppelsträngige DNA, 130.000 bp
• Vacciniavirus190.000 bp (Vaccinia Stamm
  Kopenhagen 191 636 bp)

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Humanpathogene Vertreter der Orthopoxviridae

• Unterfamilie Chordopoxvirinae
• Genus Orthopoxvirus
• Variola (Variola vera)
• Vaccinia virus
• Kuhpocken
• Affenpocken
• Kamelpockenviren
• Genus Parapoxviren
• Orfvius (Ecthyma contagiosum)
• Stomatitis Papulosa-Virus
• Pseudokuhpockenvirus( Melkerknoten)
• Genus Molluscipoxvirus
• Molluscum contagiosum (Dellwarzen)
• Genus Yatapoxvirus
• Tanapoxvirus

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Pocken

• Pockeneradikation
• 1967 begonnen
• Elimination von Variola maior (1975) und minor
  (1977)
• 1980 von WHO deklariert
• Neue Bedrohung durch Bioterrorismus
• Hohe Mortalität

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Klinischer Verlauf

• Inkubationszeit7-19 (10-14)Tage
• Klinik
• Fieber,nach 2-4 TagenExanthem Ausschlag
  semikonfluierende Variante, konfluierende
  Variante
• Fieberbeginn bis Heilung 21 Tage,Infektionszeitpu
  nkt bis Heilung 6 Wochen (später Schorfabfall)
• Letalität
• Variola maior 30
• Variola Minor 5

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Österreichischer Pockenalarmplan

• Gefahrenstufe 0 Noch kein Pockenfall
  Möglichkeit des Pockeneinsatz als Biowaffe
• Gefahrenstufe11. Pockenfall außerhalb Europas
• Gefahrenstufe 2 1. Pockenfall in Europa
• Gefahrenstufe 3 1. Pockenfall in Österreich

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Vaccinia Impfstoffe

• 1776 Edward Jenner Kuhpockenderivat
• Lebendimpfung
• Bislang Impfung in Österreich bis 1979
• Dryvac (NYCBH- Wyeth, 2.5 x105 PFU)Impfstoff
  auf Tierhaut gezüchteter Impfstoff dzt. in den
  USA eingesetzt
• In Zellkultur gezüchtete Impfstoffe
• ACAM 2000 (NYCBH- Baxter 108 PFU) in
  Zellkultur gezüchtete Viren
• MVA-BN(Modified Vaccinia Ankara- Bavarian Nordic
  )und Elstree-BN
• 3rd Gen. Impfstoffe dzt in Entwicklung(i.m.
  Einsatz)

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Impfnebenwirkungen

• Lokalisation von Nebenpocken (Häufigkeit 1
  2000) bei Autoinokulation Auge
  (Hornhauttrübung!!),Nase, Gesicht, Mund, Genital,
  Rektum
• Impfulkus
• Ekzema vaccinatum(CAVE Neurodermitis)
• Vaccinia generalisata
• Vaccinia progressiva
• postvaccinale Encephalitis

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Impfung und Blutspende

• FDA Nach einer Vaccinia Impfung darf bis zu 21
  Tage nach Abheilen des Schorfs keine Blutspende
  erfolgen
• Sollten bei dem Geimpften durch Kontakt mit dem
  Pustelinhalt (Autoinokulation) Komplikationen
  aufgetreten sein ist von einer Blutspende bis 14
  Tage nach Abklingen der Symptome eine Blutspende
  abzulehnen