PAPILLOMAVIRUS GIOVANNI DI BONAVENTURA UNIVERSITÀ "G. D'ANNUNZIO" DI CHIETI-PESCARA - Scuola di Medicina e Scienze della Salute

PAPILLOMAVIRUS
         GIOVANNI DI BONAVENTURA
UNIVERSITÀ «G. D’ANNUNZIO» DI CHIETI-PESCARA

    C.I. MICROBIOLOGIA E MICROBIOLOGIA CLINICA
            CDS MEDICINA E CHIRURGIA
                  AA 2019-2020

HPV - STRUTTURA

▪ Famiglia: Papillomaviridae (già Pa-po-va-viridae)
▪ Genere: Papillomavirus
▪ Sferoidale, dimensioni: 52-55 nm
▪ Non presenta envelope
▪ Capside: icosaedrico, 72 capsomeri, 2 proteine strutturali «late» (L1 e L2)
▪ Genoma: dsDNA circolare, 6.8-8.4 kbp
▪ Epiteliotropi: cellule epiteliali squamose
▪ Oltre 150 genotipi identificati, dei quali 40 infettano il tratto genitale umano

HPV - GENOMA

    ▪ Almeno 16 differenti generi di papillomavirus (α-π), ciascuno
      contenente più genotipi
    ▪ Oltre 150 genotipi di HPV, in gran parte appartenenti ad α
      (mucose) oppure β (cute)
    ▪ Tipizzazione genomica sulla base del grado di omologia*
      del DNA in alcune sequenze definite (L1, E6, E7)
    ▪ Genoma HPV (circa 8.000 bp); numero variabile di ORFs:
       ▪ 2 geni «late» strutturali (L1 - major, L2 - minor)
       ▪ 6-8 geni «early» regolatori (E1-E8)
       ▪ LCR (Long Control Region) regola la trascrizione genica
    ▪ Genoma «embricato»: numerose sequenze sovrapposte,
      utilizzate per la sintesi di più trascritti

* tipo: omologia≤90%; sottotipo: 90%

HPV - GENOMA
I geni early codificano per proteine E, essenziali per sintesi DNA, alti
livelli trascrizionali del genoma virale e, in alcuni casi, per induzione
proliferazione cellulare e loro trasformazione:
    ▪ E1: replicazione DNA virale mantenendolo in forma episomale
    ▪ E2: regola la trascrizione del DNA virale, inibisce il promotore di E6/E7
    ▪ E3, E8: funzione ignota, non conservati in tutti i genotipi HPV
    ▪ E4: espressa tardivamente, si associa al citoscheletro di cheratina
      facendolo collassare e facilitando la liberazione della progenie virale
    ▪ E5, E6, E7: coinvolte nella trasformazione neoplastica cellulare
I geni late codificano per proteine L, componenti il capside virale:
    ▪ proteina L1: proteina capsidica maggiore (90% peso secco capside)
    ▪ proteina L2: proteina capsidica minore

HPV - REPLICAZIONE
▪ Ciclo replicativo simile a quello visto per Herpesviridae
▪ Replicazione strettamente dipendente dalle fasi di differenziamento
  dell’epitelio pluristratificato squamoso (difficile isolamento HPV in vitro)
▪ A seguito di soluzioni di continuo/traumi HPV raggiunge gli strati basali
  dell’epidermide («impianto» del virus)
▪ Strato basale: penetrazione e scapsidazione - DNA rimane episomale
  - 1 replicazione/divisione cellulare (basso n copie DNA virale) -
  espressione E6-E7 con induzione proliferazione cellule infette
▪ Migrazione verso l’alto (strato spinoso e granuloso) delle cellule
  infette: induzione E1-E2-E4-E5 per sintesi DNA virale
▪ Negli strati superficiali (granuloso e corneo): sintesi L1, L2 –
  assemblaggio virioni – rilascio progenie virale (desquamazione
  strato corneo)

HPV - REPLICAZIONE

Nelle lesioni BENIGNE si ha completa replicazione virale con DNA che rimane in forma episomale.
Nelle lesioni MALIGNE, DNA virale integra in quello dell’ospite, con innesco della trasformazione neoplastica e silenziamento
replicazione virale.

HPV - PATOGENESI

▪ Specie-specifico, HPV è epiteliotropo avendo come bersaglio gli epiteli squamosi stratificati
  cheratinizzati (cute) e non cheratinizzati (bocca, vie aeree superiori, vagina, cervice e canale anale).

▪ Trasmissione mediante contatto di un epitelio «compromesso» (non integro) con oggetti acuminati o
  superfici contaminate.

▪ L’infezione naturale si accompagna a lesioni circoscritte, esofitiche e di natura benigna o maligna,
  dovute a proliferazione clonale delle cellule infette.

▪ Diversi aspetti clinici ed istopatologici (verruche, papillomi, condilomi) a seconda del tipo di epitelio
  interessato.

HPV – MANIFESTAZIONI CLINICHE

    ▪ Lesioni benigne CUTANEE :

                                                                                          (HPV1, 2 , 3, 4, 7)
         ▪ verruche comuni o volgari: papule bianco-grigiastre/brune, piatte/rilevate,
           localizzate sulle mani (aree dorsali e periungueali)
         ▪ verruche piane: papule rossastre (viso e mani)
         ▪ verruche plantari e palmari
         ▪ epidermodisplasia verruciforme* (in soggetti geneticamente predisposti):
           lesioni su tutto il corpo (HPV5-8, quindi 9, 12, 14, 15, 17, 19, 20); in
           presenza di cofattori (esposizione a luce e sole), può evolvere in carcinoma
           a cellule squamose
    ▪ TRASMISSIONE per:
         ▪ contatto diretto o con superfici contaminate
         ▪ autoinoculazione

*sindrome di Lewandowsky-Lutz

HPV – MANIFESTAZIONI CLINICHE

epidermodisplasia verruciforme – Abul … «the tree man»

HPV – MANIFESTAZIONI CLINICHE
▪ Lesioni benigne MUCOSALI :                                                                  condiloma acuminato
    ▪ condilomi, acuminati (consistenza molle) e piani (modestamente rilevati), a localizzazione
      anale (ano, retto) o genitale (pene, uretra, genitali femminili) (HPV6, 11)
    ▪ localizzazioni meno frequenti: respiratoria, congiuntivale, orale (HPV6, 11)

▪ TRASMISSIONE:
    ▪ per contatto sessuale                                                                         condiloma piano
    ▪ in utero o perinatale

                                condiloma laringeo                                                    condiloma ano-genitale

  condiloma congiuntivale                                  condiloma orale

HPV – MANIFESTAZIONI CLINICHE

▪ Lesioni MALIGNE: carcinomi dell’apparato genitale femminile
  (cervice uterina) o dell’oro-faringe (tonsillare)
▪ Italia: circa 3.500 casi /anno cancro cervice uterina
▪ Cofattori:
    ▪ antigeni HLA (associazione HLA-cl. IID - carcinoma cervice)
    ▪ fattori genetici (anormalità cromosomiche,
      riarrangiamenti/iper-espressione oncogèni cellulari)
    ▪ immunodepressione (infezione da HIV) o coinfezioni
      (Chlamydia, HSV-2)
    ▪ fumo, contraccettivi orali o fattori ormonali
    ▪ dieta (assenza di carotenoidi, vitamina C)
    ▪ promiscuità sessuale

HPV - PATOGENESI

▪ Circa il 75% della popolazione entra in contatto con il virus almeno una volta durante la sua vita
▪ L’infezione da HPV in genere decorre in forma latente o subclinica e si risolve
▪ La persistenza dell’infezione può portare a lesioni (Cervical Intraepithelial Neoplasia – CIN):
    ▪ CIN1: alterazioni benigne - compaiono a breve distanza
      dall’infezione (mesi) – in genere regrediscono spontaneamente
    ▪ CIN2-CIN3: lesioni precancerose – a distanza di alcuni anni da
      infezione – possono regredire

▪ Tasso di clearance: 60% nel corso del primo anno, si riduce
  all’aumentare del tempo dall’infezione
▪ 11% delle lesioni si svilupperà come carcinoma in situ
▪ L’intervallo tra infezione iniziale e comparsa di un carcinoma è di
  decine di anni (processo multistep)

L’infezione è produttiva solo nelle forme benigne e pre-maligne
(CIN1, CIN2); di contro, NON è produttiva nelle lesioni maligne

HPV - ONCOGENESI
In presenza di immunocompromissione, l’infezione persiste per lunghi periodi
favorendo una serie di cambiamenti nel ciclo riproduttivo di particolari genotipi
(HPV16, 18, 31) con conseguente trasformazione neoplastica cellulare:
1. Linearizzazione del DNA circolare
2. Integrazione DNA episomale nel DNA cellulare; avviene tra E1 e E2 causando:
3. Inattivazione espressione geni tardivi (late)
4. Inattivazione del repressore di E2 (che regola negativamente E6, E7)
5. Aumento della sintesi di E6 e E7:
     ▪ inattivazione delle proteine regolatrici il ciclo cellulare (arresto in G1): E6 lega p53,
       E7 lega RB (retinoblastoma) - stimolazione fattori trascrizionali (E2F: attivatore di
       geni coinvolti nella proliferazione cellulare) ed enzimi (telomerasi: duplicazione
       abnorme dei centrosomi; aneuploidia) che regolano positivamente la proliferazione

Inoltre, E5 facilita l’attivazione (in mancanza del ligando) dei recettori per il
fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF) provocando l’innesco di segnali
di moltiplicazione cellulare.

HPV – RISPOSTA IMMUNITARIA

▪ Confinato negli epiteli superficiali, il virus è al riparo dalla reazione immunitaria dell’ospite
▪ L’infezione naturale non stimola una risposta immunitaria protettiva:
     ▪ HPV non produce viremia, ma resta localizzato a livello delle mucose o della cute
     ▪ HPV oncogeni stimolano fattori cellulari che inibiscono la risposta immune locale
▪ Possibili nuove infezioni e reinfezioni

▪ Tuttavia, possibile coinvolgimento della immunità cellulo-mediata nel contenimento ed eradicazione dell’infezione:
     ▪ individui con deficit della risposta immunitaria cellulo-mediata (es. AIDS) sono affetti da lesioni di maggiore
       gravità ed estensione

HPV – DIAGNOSI

▪ Impossibilità di isolare HPV da colture cellulari; isolamento possibile
  soltanto in colture organotipiche (elevato know-how e tecnicamente
  impegnative)
▪ Esame cito-morfologico (area ano-genitale): Papanicolau test
  (colorazione di cellule raccolte per brushing di cervice e vagina) per la
  ricerca di coilociti (cellule degli strati soprabasali di grosse dimensioni e
  contenenti un grosso vacuolo che circoscrive la cromatina addensata);
  sensibilità non ottimale (75%)
▪ Immunoistochimica (biopsie): Abs anti-L1; poco sensibile in lesioni
  premaligne o maligne (espressione L1 scarsa o assente)

HPV – DIAGNOSI
▪ Immunoelettromicroscopia: utilizzo di Abs marcati con oro colloidale
▪ Rilevazione del genoma virale (cellule esfoliative, biopsie):
    ▪ amplificazione mediante PCR; utile nelle lesioni pre-cancerose o
      carcinomatose (n copie DNA virale molto basso)
    ▪ ibridazione in situ con sonde RNA/DNA (consente anche la
      genotipizzazione)
    ▪ Ibridazione (Hybrid Capture)

HPV – CONTROLLO DELL’INFEZIONE
▪ In Italia sono disponibili tre vaccini anti-HPV:
     ▪ bivalente: protegge dai tipi 16 e 18 (contiene proteina L1 di ciascun tipo)
     ▪ quadrivalente: amplia la protezione anche contro i tipi 6 e 11 (virus-like
       particles formate da L1 di ciascun tipo)
     ▪ 9-valente: alla protezione del quadrivalente aggiunge quella per i tipi 31,
       33, 45, 52, e 58 (virus-like particles formate da L1 di ciascun tipo)
▪ La vaccinazione anti-HPV non è obbligatoria ma è offerta gratuitamente a
  maschi e femmine intorno al 12-mo anno di età con l’obiettivo di raggiungere
  nel 2019 una copertura vaccinale del ciclo completo in almeno il 95% sia
  delle femmine che dei maschi
▪ L’uso del profilattico non ha azione protettiva completa in quanto l’infezione
  è spesso diffusa anche alla cute della vulva e del perineo
▪ Effettuare regolari controlli mediante PAP-test