Virology - 03 RNA Viruses

          VIROLOGY  RNA VIRUSES   RNA VIRUSES  GENERAL RULE  •   All are single stranded, Except: Reovirus  •   All are enveloped, Except: Picornavirus, Calicivirus and Reovirus  •   Generally helical, Except: Picornavirus, Reovirus, Retrovirus, Flavivirus, Togavirus  •   All replicate in cytoplasm, Except: Orthomyxovirus, Retrovirus  •   Latency is in oropharynx  •   Largest is Paramyxovirus while Smallest is Picornavirus  •   Arthropod borne       ARENAVIRIDAE  •   "Old World"  o   Lymphocytic choriomeningitis (LCM) virus  o   Lassa viruses  o   Lassa-like viruses Mopeia  •   "New World"  o   Tacaribe, Junin, Machupo, Amapari, Cupixi, Parana, Latino, Pichinde, Tamiami, Flexal, Guanarito etc.  •   Latin term arena meaning sand due to its sandy and granular appearance under EM  •   T shaped glycoprotein spikes with irregular shaped capsid with two segments  •   Reservoir are rodents and bats  •   Contact with excretions of rodents      BUNYAVIRIDAE  •   Arboviruses: infections spread by arthropod vectors  •   Phlebovirus  •   Rift Valley fever virus (RVF)  •   Encephalitis and hepatitis  •   Targets brain and liver  BUNYAVIRUS  •   LaCrosse encephalitis virus (LAC)  o   Aseptic encephalitis  o   Targets brain  •   California encephalitis virus  o   Aseptic meningitis  o   Targets brain  NAIROVIRUS  •   Congo-Crimean hemorrhagic fever virus (CCHF)  o   Hemorrhagic fever  o   Targets vascular endothelium and liver  o   High mortality  HANTAAN, SEOUL, PUUMALA, AND DOBRA VIRUS  •   Korean War  •   Hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS)  o   Mostly Europe and Asia  ▪   Exception: Seoul virus is worldwide  SIN NOMBRE VIRUS (SNV)  •   New world hantaviruses  •   Hantavirus pulmonary syndrome (HPS)  o   Symptoms  ▪   Hemorrhagic fever  ▪   Develop tachycardia, hypoxia, and hypotension  ▪   Thrombocytopenia, renal failure, shock, multiorgan system failure  ▪   HPS: cough, symptoms, headache, GI, rapid progression to irreversible pulmonary edema  o   Transmission: Rodent urine and droppings  CALICIVIRIDAE  •   Norwalk and Norwalk-like viruses  •   Sapoviruses  o   Acute gastroenteritis  o   Most common cause in  ▪   Older children and adults in developed countries  ▪   Schools, colleges, camps, cruise ships, nursing homes  o   Symptoms  ▪   Severe nausea, vomiting, diarrhea, and low-grade fever  o   Infection rates as high as 50%  o   Transmission  ▪   Fecal-oral route  ▪   Contaminated food and drinking water  ▪   Swimming areas  o   Detection  ▪   Viruses cannot grow in culture  ▪   Electron microscopy or select reference labs perform serologic procedures  ▪   EIAs for detection during outbreaks 

          CORONAVIRIDAE  •   Cause 15% of coldlike infections in adults  •   Higher in children  o   Some pediatric diarrhea  o   Targets the GI tract  o   Transmitted person to person by direct contact, droplet, or airborne route  ▪   Also found in urine and feces  ▪   Also found in urine and feces  •   Emerging infection  o   Severe acute respiratory syndrome coronavirus  (SARS-CoV)  o   Symptoms  ▪   Requires hospitalization and intensive care  ▪   Can be rapidly spread with close patient contact  FILOVIRIDAE  MARBURGVIRUS  •   Now Lake Victoria marburgvirus  •   Symptoms of Lake Victoria marburgvirus  o   High fever 12 to 22 days  o   Maculopapular rash on trunk and extremities  o   Nausea, vomiting, and diarrhea  o   Diffuse hemorrhaging, shock, multiple organ system involvement  ▪   High mortality  •   Transmission  o   Contact with infected monkeys or infected patients  EBOLAVIRUS  •   Ebola - Sudan (EBO-S)  •   Ebola - Zaire (EBO-Z)  •   Ebola - Reston (EBO-R)  •   Ebola virus Tai Forest strain (formerly Ivory Coast)  •   Symptoms of Ebolavirus  o   Hemorrhagic fever  ▪   Fever, chills, myalgia, and anorexia  ▪   Sore throat, abdominal pain, diarrhea, vomiting, and bleeding from injection sites and the GI tract  FLAVIVIRIDAE  •   Japanese encephalitis virus (JE virus)  o   Ranges from influenza-like illness to encephalitis  o   Emerging pathogen  •   Dengue fever virus  o   Breakbone fever  o   Four strains (1-4)  o   Symptoms  ▪   Classic Dengue fever: mild disease  ▪   Fever, headache, myalgia, bone pain, and sometimes a rash  ▪   Self-limiting, nonfatal  o   Dengue hemorrhagic fever : severe disease  ▪   Must be exposed to another strain of Dengue fever virus  ▪   Classic Dengue fever with thrombocytopenia, hemorrhage, and shock  •   Yellow Fever Virus  o   Natural host: Monkeys  o   Transmission: Aedes mosquitos   -   Africa, South America, Caribbean  o   Three cycles  ▪   Sylvatic  - Maintained in monkey populations by  mosquitos  ▪   Urban  - Mosquito-infected person-mosquito- infected person  ▪   Intermediate  - Mosquito-monkey-mosquito- person-mosquito-monkey or person  •   St. Louis Encephalitis (SLE)  o   Natural hosts: Birds  o   Transmission: Culex mosquitos  •   West Nile Virus  o   Natural host: Birds  o   Transmission: Mosquitoes  ORTHOMYXOVIRIDAE  •   Influenza A, B, C  o   Distinguish using Matrix (M) protein and nucleoprotein (NP)  •   Mild to pandemic infections  •   Variations:  o   Hemagglutinin (H)  ▪   16 different HAs  o   Neuraminidase (N)  ▪   9 different N  •   Antigenic drift  o   Subtle changes in H or N antigens: point mutations  •   Antigenic shift  o   Major changes in H or N antigens: new hemagglutinin or neuraminidase  PARAMYXOVIRIDAE  •   Morbillivirus  •   Paramyxovirus  o   Parainfluenza 1 and 3  •   Pneumovirus  •   Rubulavirus  o   Parainfluenza 2 and 4  •   Surface receptors  o   HN: hemagglutinin-neuraminidase  ▪   Specificity of entry and attachment  o   F: fusion antigen  ▪   Entry and spread  •   Mumps Virus  o   Enveloped ssRNA virus  o   H and F antigens  o   Infectious parotitis  o   Swollen parotid glands  ▪   May include swelling of testes, ovaries, and pancreas  ▪   Can cause permanent sterility  o   Rare cases of meningitis reported  o   Vaccination has greatly reduced incidence of mumps (MMR)  o   Recent outbreak in lower Midwest, 2006  o   Detection  ▪   Swabs of the Stensen duct or of saliva  ▪   Urine specimens  ▪   Serology: fourfold rise in antibodies from paired sera     

          MORBILLIVIRUS  •   Also known as rubeola  •   MMR vaccine  •   Symptoms  o   Maculopapular rash with fever  o   On head and trunk  o   Whitish spots (Koplik’s spots) with red background  •   Resolution of symptoms provides lifelong immunity  PNEUMOVIRUS  •   Disease of infants; almost 100% by age 2  •   Incomplete immunity so children can continue to become infected  •   Nosocomial infections in hospitals and clinics  •   Can cause morbidity and mortality in elderly patients  •   Transmission  o   Transmission by large particle droplets and fomites  PICORNAVIRIDAE  •   Enteroviruses  o   Polioviruses 1-3  o   Coxsackieviruses A1-23  o   Coxsackieviruses B1-6  o   Echoviruses 1-32  o   Enteroviruses 68-72  ENTEROVIRUSES   •   Transmission  o   Via aerosol, fecal-oral, or fomites  o   Enter via alimentary canal  •   Replicate in lymphoid tissue of pharynx and gut  •   Spread to spinal cord, heart, or skin  •   In polio, neurons are permanently destroyed  POLIOVIRUS  •   Majority of poliovirus thought to be eradicated  •   Several vaccines available  COXSACKIE VIRUS A  •   Hand, foot, and mouth disease (HFMD)  •   Primarily types A5, A10, and A16  •   Naked ssRNA viruses  •   Transmission by fecal-oral route or fomites  COXSACKIE VIRUS B  •   Myocarditis, pericarditis, possible involvement in cardiomyopathy  RHINOVIRUSES  •   Common cold  o   Nasal congestion, runny nose, sneezing, headache, sore throat, cough, sometimes bronchitis, rarely fever  o   Generally increased incidence during winter and spring  •   Transmission  o   Aerosol droplets, fomites     RETROVIRIDAE  •   Require RNA-dependent DNA polymerase  •   Oncovirinae  o   Human T-lymphotropic virus 1, 2, 5 (HTLV-1, HTLV-2, HTLV-5)  o   Cause leukemias, sarcomas, and lymphomas  •   Lentivirinae  o   HIV-1  o   HIV-2  RHABDOVIRIDAE  •   Lyssavirus  •   Rabies  o   Endemic in most areas of the United States  o   Very diffuse animal pathogen that can infect humans  o   Raccoons, skunks, bats, foxes, cats, dogs, cattle, and coyotes  •   Diagnosis - examine brain tissue  •   Transmission  o   Bites or scratches from infected animals  •   Symptoms  o   Pain in exposure site  o   Flulike symptoms and personality changes  o   Late stage  ▪   CNS changes involving hallucinations, paralysis, excessive salivation, hydrophobia, bouts of terror, seizures, respiratory and cardiac problems; leads to coma and death  TOGAVIRIDAE  •   Alphavirus  o   Eastern equine encephalitis (EEE)  o   Western equine encephalitis (WEE)  o   Venezuelan equine encephalitis (VEE)  •   Rubivirus  o   Rubella virus  •   Arterivirus  o   No human cases  SUPPLEMENTAL NOTES  ARENAVIRIDAE  •   Old World  o   Lymphocytic choriomeningitis (LCM) virus  o   Lassa viruses  o   Lassa-like viruses Mopeia  •   New World  o   Tacaribe, Junin, Machupo, Amapari, Cupixi, Parana, Latino, Pichinde, Tamiami, Flexal, Guanarito etc.  •   Transmission  o   Contact with excretions of rodents  o   Treatment  o   Ribavirin if started within 6 days of exposure  NORWALK-LIKE VIRUSES   

          CORONAVIRUS    EBOLA    KOPLIK’S SPOTS    RETROVIRUSES  •   HIV  o   Enveloped ssRNA virus  ▪   Envelope contains 72 external spikes.  ▪   Three groups of major antigens  •   Group-specific antigen/core (GAG)  o   p18, p24, p55  •   Polymerase (POL)  o   p31, p51, p66  •   Envelope (ENV)  o   gp41, gp120, gp160 (Entry)  •   Diagram of HIV    •   Transmission  o   Blood or exchange of body fluids (sexual contact) or congenital infection  o   Not transmitted by sweat, saliva, tears, urine, milk  •   New cases in 2011  o   Associated with:  ▪   Heterosexual contact : 27%  ▪   Men who have sex with men: 61%  ▪   Intravenous (IV)-drug use: 9%  ▪   Heterosexual contact and IV-drug use: 2%  ▪   Transfusions of mother to infant :1%  •   Common Opportunistic Infections and Cancers in patients with AIDS  o   Candidiasis of the respiratory tract  o   Coccidiomycosis  o   Cryptococcal meningitis  o   Cryptosporidiosis with persistent diarrhea  o   Cytomegalovirus infections of organs other than the liver, spleen, or lymph nodes  o   Histoplasmosis  o   Persistent herpes simplex virus infections  o   Kaposi sarcoma or lymphoma of the brain in patients <60 years  o   Oral hairy leukoplakia  o   Lymphoid interstitial pneumonia, pulmonary lymphoid hyperplasia, or both in children <13 years  o   Mycobacterium avium complex, Mycobacterium kansasii, or Pneumocystis jirovecii pneumonia  o   Recurrent pneumonia  o   Toxoplasmosis of the brain in infants >1 month  o   Wasting disease  •   Disease course  o   Initial infection  ▪   Transient febrile disease with lymphadenopathy, pharyngitis, or a diffuse rash  ▪   High levels of circulating virus with absence of specific antibody  ▪   Antibody develops in several weeks to months  o   Subclinical phase  ▪   Antibody, circulating p24 antigen, low levels of circulating virus  ▪   Virus continues to mutate to avoid immune cells and infects immune cells.  •   Diagnosing HIV  o   Western blot  ▪   Confirmatory test  ▪   Positive: ≥2 bands p24, gp41, and gp120/160  ▪   Indeterminate: one band or other bands not listed above  ▪   p66, p51, p31, p17, or others  ▪   Negative: absence of any bands  o   EIAs and other tests are preliminary  ▪   Cross-reactivity  ▪   Retest positive EIA in duplicate  ▪   Require confirmation  •   Important Immunologic Markers for AIDS  o   Steady decline in number of CD4+ T cells  o   Depression of the CD4+ to CD8+ cell ratio to <0.9 (reference value, ≥1.5)  o   Functional impairment of monocytes and macrophages  o   decreased natural killer cell activity  o   anergy to recall antigens in skin tests  

          •   Reverse transcriptase inhibitors  o   Nucleoside analogs  ▪   Azidothymidine, dideoxyinosine, d4T (stavudine), 3TC (lamivudine), and tenofovir  o   Non-nucleoside analogs  ▪   Delavirdine, nevirapine, and efavirenz  •   Viral protease inhibitors  o   Ritonavir, saquinavir, indinavir, and amprenavir  •   Fusion inhibitors  o   T-20, enfuvirtide  TOGAVIRIDAE  •   EEE  o   Symptoms  ▪   Influenza-like illness  ▪   Develop encephalitis  ▪   Fatal in 30% of cases  ▪   Survivors usually have permanent CNS damage  •   WEE  o   Symptoms  ▪   Sometimes asymptomatic  ▪   Fever, headache, nausea, mental status changes  ▪   Develop encephalitis  •   30% of infected children and infants suffer permanent CNS damage  •   Mortality, 3%  •   VEE  o   Symptoms  o   Flulike illness  o   Develop encephalitis  ▪   Primarily a small percentage of infected children and infants  ▪   Not usually causing mortality  •   Rubella virus or German measles  o   Mild febrile illness  o   Symptoms  ▪   Erythematous, maculopapular rash starting on the face and moving down trunk and limbs  ▪   No rash on palms and soles  ▪   Transient arthritis may occur in children and adults  ▪   Transplacental transmission to fetus  •   Can result in birth defects, fetal death, cataracts in fetus, and spontaneous abortion (congenital rubella syndrome)  HEPATITIS VIRUSES  •   Hepatitis Viruses  o   Hepatitis A (HAV)  o   Hepatitis B (HBV)  o   Hepatitis C (HCV)  o   Hepatitis D (HDV)  o   Hepatitis E (HEV)  o   Hepatitis G (HGV)  o   SEN virus  o   Transfusion transmitted virus (TTV)  •   Clinical and Epidemiologic Differences of HAV, HBV, HDV, and Non-A/Non-B Hepatitis (NANBH)    HAV  •   Enteric virus  o   Small icosahedral, naked ssRNA virus  •   Transmission  o   Fecal-oral route  ▪   Generally children between age 5 and 14  •   Symptoms  o   Acute self-limiting hepatitis  ▪   Fever, chills, fatigue, malaise, aches, pains, and sometimes jaundice  •   Diagnosis  o   Serology: HAV IgM antibody  •   Vaccine is available  HBV  •   Enveloped, partially dsDNA virus  •   Chronic hepatitis; bloodborne pathogen  •   Transmission  o   Blood and blood products  o   Needles  o   Sexual contact  •   Symptoms  o   Infects liver cells, which undergo immune-mediated destruction  o   Fever, anorexia, hepatic tenderness, sometimes jaundice, elevated serum aminotransferase levels  o   Ninety percent resolve the infection without serious sequelae.  o   Ten percent become chronic carriers.  ▪   High risk for cirrhosis, hepatic carcinoma  •   Risk factors  o   IV-drug users  o   Men who have sex with men  o   Household contacts of those with HBV  o   Tattoos and piercings  o   Health care personnel  o   Neonatal infection  •   Vaccine is available  •   Serologic Markers for the Diagnosis of HBV Infection  o   HBsAg - hepatitis B surface antigen, the envelope protein consisting of three polypeptides  o   Anti-HBs - antibody to hepatitis B surface antigen  o   Anti-HBc - antibody to hepatitis B core antigen  o   HBeAg - antigen associated with the nucleocapsid, also found as soluble protein in serum  o   Anti-HBe - antibody to hepatitis Be antigen       

          •   Interpretation of HBV Serology Markers    HDV  •   Delta hepatitis  o   Defective virus that requires HBV for replication  o   Requires HBsAg as its envelope  •   Transmission  o   Blood and blood products  o   Sexual contact  •   Infection  o   Coinfection: infection with HBV and HDV at the same time  ▪   Greater likelihood of a more severe acute infection progressing to fulminant hepatitis  o   Superinfection: infection in chronic HBV carrier  ▪   Chronic HDV, which increases the likelihood of cirrhosis  •   Interpretation of HDV Infection Serologic Markers    HCV  •   Bloodborne pathogen  •   Transmission  o   Blood and blood products  o   Sexual contact  •   Symptoms  o   Acute hepatitis less severe than HBV  o   Chronic in 50% of infected patients  o   Twenty percent of chronic carriers develop cirrhosis within 20 to 30 years.  ▪   Cirrhosis increases the likelihood of liver cancer  •   Risk factors  o   Blood exposure, usually transfusions  o   Sometimes sexual contact  o   IV-drug use  •   Anti-HCV antibodies  o   Does not produce lifelong antibodies  o   Persistence indicates chronic infection  •   Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) screening test  o   c100 or 5-1-1, c33, c22  •   Recombinant immunoblot assay (RIBA) (Western blot)  o   No bands present: negative  o   One band (c100, 5-1-1 count as one): indeterminate  o   Two or more bands present: positive    HEV  •   Small, naked ssRNA virus  •   Waterborne enteric agent  o   Fecal contamination of drinking water  •   Similar to HAV  •   Found in developing countries  o   Asia, Africa, and Central America  o   No U.S. sources  •   Symptoms  o   Acute, self-limiting disease  o   Fever, malaise, nausea, vomiting, jaundice, and dark urine  o   Mortality is 1% to 3%, with greater mortality of 15% to 20% in pregnant women.  OTHER HEPATITIS VIRUSES  •   HGV  o   Not common in United States  •   SEN  o   Blood borne  ▪   Circular DNA genome  ▪   Possible link to hepatitis  •   TTV  o   Post-transfusion hepatitis