Hệ gen là một phân tử ARN đơn, (+), dạng thẳng, dài 2500nm, đầu 3’ có gắn đi poly A, cịn đầu 5’ liên kết cộng hoá trị với một protein do vi rút mã hố, gọi là VPg (Hình 1.11).
Ở vi rút Cardio và Aptho, gần đầu 5’ của ARN cịn có vùng polyC. Đó là cấu trúc thứ cấp mà chiều dài có thể khác nhau tuỳ chủng. Ở vi rút Rhino và Entero khơng có vùng này [8].
b. Quá trình nhân lên của Piconaviridae
Vi rút nhân lên trong tế bào chất. Đầu tiên vi rút gắn vào thụ thể nằm trên màng sinh chất của tế bào chủ, sau đó vào tế bào theo cơ chế nhập bào và tiến hành cởi vỏ trong endosome hoặc lysosome. Sau khi đƣợc giải phóng khỏi capsid, ARN lập tức bắt đầu dịch mã ở lại trí gần đầu 5’ để tạo thành một polyprotein. Polyprotein này lúc đầu phân cắt thành 3 protein tiền chất là VP1, VP2 và VP3. Mỗi protein lại tiến hành phân cắt tiếp:
- VP1 cắt ra thành VP1A, VP1B, VP1C và VP1D. Đó là các protein capsid.
- VP2 cắt thành VP2A, VP2B. Đó là kháng nguyên của vật chủ và VP2C tham gia vào tổng hợp ARN.
- VP3 tiến hành tự cắt thành VP3A, VP3B (VPg), VP3C (protease dùng phân cắt hầu hết các protein) và VP3D (ARN polymerase làm nhiệm vụ kéo dài chuỗi ARN mới tổng hợp trên khuôn ARN). Sợi (-) đƣợc tổng hợp trên khuôn sợi (+). Đầu sợi (+) đƣợc uốn lại thành hình kẹp tóc để làm mồi cho tổng hợp sợi (-). Kết quả là tạo ra một phân tử ―đúp‖, có chiều dài gấp đôi hệ gen.
Để lắp ráp, trƣớc hết cần phân cắt VP1 tạo thành một protome (đơn phân gốc) 5S chƣa hoàn thiện chứa VP0, VP1 và VP3. Các protome này sẽ liên kết với một hệ gen ARN để tạo thành tiền virion. Trong q trình hồn thiện, phần lớn hoặc tất cả các phân tử VP0 đều bị phân cắt sẽ tạo thành VP2 và VP4. Sau lắp ráp, virion trƣởng thành ra khỏi tế bào nhờ tan bào [8].
c. Dịch tễ học
Cũng giống các vi rút gây cảm lạnh khác, vi rút họ Picornaviridae lƣu hành trên khắp thế giới, kết quả huyết thanh học thu thập đƣợc từ rất nhiều nơi trên thế giới đều thấy xuất hiện kháng thể kháng các vi rút họ
Picornaviridae. Bệnh VĐHHC do vi rút họ Picornaviridae xảy ra quanh năm
và cao điểm của bệnh hoặc dịch bùng phát thƣờng liên quan đến các yếu tố xã hội (các địa điểm tập trung đông ngƣời, thời điểm khai giảng...) nhiều hơn điều kiện thời tiết. Tại các nƣớc ôn đới (Mỹ, châu Âu) cao điểm của bệnh vào tháng 8-9 hàng năm, sau khi khai giảng 2 tuần, tại khu vực nhiệt đới bệnh phổ biến vào mùa mƣa khi mọi ngƣời có xu hƣớng ít ra ngồi.
d. Triệu chứng lâm sàng
Biểu hiện lâm sàng của nhiễm vi rút họ Picornaviridae thƣờng xảy ra
sau 1 đến 3 ngày phơi nhiễm. Triệu chứng đa dạng theo từng cá thể và theo lứa tuổi có thể kể đến nhƣ: hắt hơi, sổ mũi, ngứa họng, đau họng, đau đầu, mệt mỏi, sốt nhẹ. Trẻ em dƣới 6 tuổi có biểu hiện nặng hơn và thƣờng hồi phục sau 7 đến 10 ngày. Ngƣời lớn hồi phục sau 2-3 ngày.
e. Đáp ứng miễn dịch :
Nhiễm vi rút họ Picornaviridae thƣờng tái nhiễm nhiều lần, tế bào biểu mô đƣờng hô hấp là nơi đầu tiên nhận biết KN vi rút. Thụ cảm thể TLR2 trên bề mặt là nơi nhận diện protein vỏ (capsid). Các cytokine viêm IL-6, IL-12, IL15, typ I và typ III IFNs nhận biết vi rút và khởi động cho các tế bào tua, đại thực bào, tế bào T sản xuất các kháng thể trung hoà vi rút. Các KT xuất hiện tại các tế bảo biểu mô phế quản và tiêu diệt vi rút. Kháng thể trung hoà kháng các vi rút họ Picornaviridae đƣợc phát hiện ở trẻ nhỏ, và duy trì suốt cuộc đời.
f. Điều trị và dự phòng
Hiện tại, thuốc đặc trị cho từng loại vi rút hoặc họ Picornaviridae chƣa có, tuy nhiên có rất nhiều hợp chất kháng vi rút triển vọng đang đƣợc phát triển bao gồm interferon, ức chế proteas (rupintrivir), bất hoạt thụ cảm thế (ICAM-1).
Vắc xin phòng chống vi rút họ Picornaviridae vẫn đang nghiên cứu phát triển, vì vậy các biện pháp dự phịng khơng đặc hiệu để hạn chế sự lây lan của vi rút đƣợc khuyến cáo nhƣ rửa tay bằng xà phòng /cồn 700C thƣờng xuyên, tiệt trùng các dụng cụ chứa dịch tiết của ngƣời bệnh bằng thuốc tẩy, sử dụng giấy khô khi hắt hơi, sổ mũi, loại bỏ giấy vào nơi quy định sau đó rửa tay bằng xà phòng…
1.1.3.2. Vi rút Rhino (RV) gây viêm đường hô hấp cấp thuộc họ Picornaviridae.
Vi rút Rhino là nguyên nhân gây ra của trên 50% nhiễm trùng đƣờng hô hấp. Vi rút Rhino đƣợc phát hiện lần đầu tiên vào năm 1950 với trên 100 typ huyết thanh. Vi rút Rhnino gây bệnh cho ngƣời chia làm 2 nhóm trên cơ sở thụ cảm thể tế bào. Trên 90% typ huyết thanh của vi rút Rhino gắn với tế bào chủ thông qua phân tử ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule 1) để
tiến vào tế bào và bắt đầu quy trình gây nhiễm. Rhino là vi rút gây bệnh quanh năm, thƣờng gây dịch vào mùa đông xuân, khi thời tiết thay đổi. Năm 1996, cảm lạnh do vi rút Rhino xảy ra ở Mỹ với số ngày nghỉ việc là 20 triệu ngày, 22 triệu ngày nghỉ học và 27 triệu ngƣời phải đi khám bệnh. Bệnh gặp ở mọi lứa tuổi, sau khi mắc bệnh sẽ có miễn dịch với typ huyết thanh đã mắc, nhƣng miễn dịch kém bền vững và dễ dàng tái nhiễm. Bệnh thƣờng khởi phát sau 1-4 ngày với các biểu hiện lâm sàng là hội chứng cảm lạnh: đau rát họng, hắt hơi, sổ mũi, xung huyết niêm mạc mũ, mệt mỏi có thể có sốt đi kèm. Bệnh thƣờng tự khỏi sau 4-9 ngày. Các biến chứng của nhiễm vi rút Rhino bao gồm: viêm tai giữa, viêm xoang, các cơn hen cấp và các bệnh phổi khác. Hiện tại vắc xin phịng bệnh chƣa có, thuốc điều trị đặc hiệu tập trung chủ yếu vào giải quyết các triệu chứng, hạn chế giai đoạn viêm, các nghiên cứu hiện tại với sự hỗ trợ của cơng nghệ gene đã có những tiến bộ đáng kể, đặc biệt các thuốc điểu trị đặc hiệu tập trung cho các đối tƣợng có tiền sử bệnh hen, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính [56, 57].
1.1.4. Vi rút họ Adenoviridae .
Các vi rút Adeno đƣợc chia làm sáu nhóm phụ: vi rút Adeno của ngƣời, khỉ, gia súc có sừng, chó, chuột nhắt và vi rút Adeno của chim. Vi rút Adeno của ngƣời có 52 typ và đƣợc chia thành sáu nhóm từ A đến F dựa trên sự đồng nhất ADN [36].
1.1.4.1. Đặc điểm vi rút họ Adenoviridae a. Hình thái và cấu trúc phân tử
Vi rút hình cầu kích thƣớc 80-110nm (đƣờng kính), chứa ADN đối xứng hình trụ, capsid gồm 252 capsomeres. Vi rút khơng có vỏ bọc, thành phần vi rút gồm 13% ADN và 87% protein (Hình 1.13). Hạt vi rút có trọng lƣợng phân từ 175 X 106
. Bộ di truỵền là chuỗi đơi ADN có trọng lƣợng phân tử 20-30 X 106, gồm 36000 cặp base (Hình 1.14). Protein gồm những kháng nguyên quan trọng: hexon, penton và fiber (fiber là những sợi đƣơc cấu tạo từ 12 capsomeres penton, cịn lại là 240 capsomeres hexon). Đó là những kháng nguyên chủ yếu để phân loại vi rút và chẩn đốn bệnh do vi rút.
Hình 1. 14. Cấu trúc hệ gen Adeno [145]
Dựa vào các đặc điểm về phân tử của ADN, ngƣời ta phân chia vi rút Adeno thành ra 6 nhóm (từ A —» F). Capsomere hexon và capsomere penton là thành phần chủ yếu của bề mặt hạt vi rút [36, 8].
- Hexon mang tính kháng nguyên trong tất cả các vi rút gây bệnh ở ngƣời.
- Penton có mang một hoạt tính giống nhƣ độc tố.
- Fiber có chứa kháng nguyên chuyên biệt typ, rất quan trọng để định typ huyết thanh. Ngồi ra, fiber cịn liên quan đến tính chất tụ hồng cầu.
b. Sự nhân lên của vi rút Adeno
Hình 1. 15. Quá trình nhân lên ở vi rút Adeno [58]
Vi rút Adeno chỉ nhân lên tốt trong tế bào ngƣời hay tế bào có nguồn gốc biểu bì. Chu kỳ nhân lên đƣợc chia làm hai giai đoạn: giai đoạn sớm (biểu hiện trƣớc khi sao chép ADN) và giai đoạn muộn (biểu hiện sau khi khởi đầu sao chép ADN). Sau khi gắn sợi glycoprotein đỉnh vào thụ thể của tế bào, vi rút xâm nhập vào tế bào theo kiểu nhập bào. Protein capsid bị phân giải trong tế bào chất, gần màng nhân còn lõi lọt vào trong nhân để bắt đầu sao chép trong nhân. ADN vi rút chuyển thành dạng ADN- histon. Quá trình phiên mã đƣợc thực hiện nhờ ADN-polymerase của tế bào chủ tạo thành một số bản phiên mã. Các bản phiên mã này thực hiện quá trình ghép nối, loại bỏ intron, gắn mũ và đuôi poly A để tạo thành các mARN khác nhau. Vùng E1a mã hoá cho protein điều hoà hoạt động các gen sớm khác đồng thời tham gia vào biến nạp. Các bản phiên mã ARN đƣợc gắn mũ và đuôi để vận chuyển ra tế bào chất làm nhiệm vụ dịch mã. Sau sao chép ADN là quá trình tổng hợp protein muộn mà chủ yếu là protein cấu trúc. Quá trình này xảy ra trong tế bào chất. Các protein cấu trúc sau khi đƣợc tổng hợp sẽ đƣợc vận chuyển vào nhân. Tại đây chúng lắp ráp tạo vỏ capsid, sau đó ADN đƣợc đóng gói trong vỏ để tạo
virion hồn chỉnh, giải phóng ra ngồi tế bào. Thời gian cho một chu kỳ nhân lên là 30 giờ [71, 8].
c. Dịch tễ học
Các vi rút họ Adenoviridae lƣu hành rộng rãi trên thế giới với các biểu hiện lâm sàng khác nhau: viêm kết mạc, viêm đƣờng hô hấp trên, viêm dạ dày. Các vi rút gây bệnh cho ngƣời thuộc nhóm A, B (viêm đƣờng hơ hấp), nhóm B, D (viêm kết mạc), nhóm F (viêm dạ dày) với tổng số 52 typ khác nhau. Vi rút thuộc họ Adenoviridae có sức đề kháng tƣơng đối bền vững, không cảm thụ với ether, chloroform. Vi rút Adeno có thể sống ở nhiệt độ 36°C trong 14 ngày và 4°C trong 7 ngày, và lây bệnh qua các sol khí hoặc cả đƣờng phân-miệng hoặc đƣờng máu (rất hiếm gặp). Các vi rút họ
Adenoviridae thƣờng liên quan đến các dịch rải rác và thỉnh thoảng có bùng
phát thành dịch tại các địa điểm tập trung đông ngƣời. Xu hƣớng mùa của vi rút họ Adenoviridae phụ thuộc vào các typ huyết thanh, các nhóm vi rút, các nhóm bệnh mà vi rút gây nên. Dịch viêm đƣờng hô hấp do Adeno thƣờng gặp vào mùa đông xuân, trong khi dịch viêm kết mạc liên quan nhiều đến hoạt động bơi lội vào mùa hè, bệnh viêm dạ dày thì khơng có biểu hiện xu hƣớng mùa.
d. Triệu chứng lâm sàng :
Biểu hiện lâm sàng nhiễm vi rút họ Adenoviridae đa dạng, phụ thuộc vào các nhóm và typ vi rút gây bệnh. Thời gian ủ bệnh từ 5-7 ngày, bệnh lây truyền qua tiếp xúc trực tiếp với ngƣời bị bệnh, qua đƣờng hô hấp, nƣớc ô nhiễm, phân…
- Viêm đƣờng hô hấp cấp : thƣờng do Adeno typ 3 4, ,7,1 nhóm B, hoặc ADENO typ 6 nhóm C chiếm 3-5% nhiễm khuẩn đƣờng hơ hấp ở trẻ em. Bệnh có biểu hiện : ho, viêm họng, xuất tiết.
- Viêm kết mạc mắt: sốt cao, ho, xuất tiết mũi họng, viêm kết mạc, thƣờng do Adeno typ 8, 9 và 37 gây nên.
- Xuất hiện ban rát sẩn toàn thân (typ 3 và 7)
- Có thể tiến triển viêm phổi, tiêu chảy (typ 40 và 41), viêm bàng quang (typ 11 và 21)
e. Đáp ứng miễn dịch
Đáp ứng miễn dịch xảy ra ngay sau khi nhiễm vi rút. Khởi đầu là sự hoạt động của các phản ứng không đặc hiệu: các TNF-a, IL-1, IL-6 xuất hiện ở phổi (khi nhiễm Adeno typ 5), IL-6 tiếp tục xuất hiện trong máu, và đạt nồng độ cao sau 3-5 ngày nhiễm bệnh. Tiếp theo, các hoạt động của đại thực bào, bạch cầu, tế bào lym pho đƣợc huy động tập trung tại phế quản, phế nang và các hạnh bạch huyết. Sau 7- 10 ngày khởi phát, tế bào CD8 tập trung tại các tiểu phế quản và tế bào biểu mô đƣờng hô hấp. Đáp ứng miễn dịch dịch thể xuất hiện sau khi nhiễm vi rút 3 -7 ngày, KT IgM đạt nồng độ cao nhất tại ngày thứ 10 đến ngày thứ 20 sau khi khởi phát và tồn tại 2 tháng. KT IgG xuất hiện muộn hơn và nồng độ thƣờng liên quan đến tuổi bệnh nhân (nồng độ IgG cao thƣờng gặp ở trẻ nhỏ). KT IgA xuất hiện đa dạng, chỉ có khoảng 37% bệnh nhân nhiễm Adeno có KT IgA, KT này có thể phát hiện trong nƣớc mắt, phân và dịch mũi. Miễn dịch sau khi nhiễm bệnh kéo dài, đặc hiệu cho typ gây bệnh, khơng có đáp ứng miễn dịch chéo với các typ khác. Bình thƣờng, một ngƣời lớn khỏe mạnh có kháng thể chống lại những typ vi rút gây bệnh nặng.
f. Điều trị và dự phòng
Hiện tại, chƣa có các phƣơng pháp điều trị đặc hiệu cho nhiễm các vi rút họ Adenoviridae, bệnh thƣờng biểu hiện nhẹ tự khỏi. Điều trị tập trung
Vắc xin phòng chống cho Adeno typ 4 và 7 đã đƣợc lƣu hành và khơng có tác dụng chéo với các Adeno khác. Đây là vắc xin sống dạng viên nén sử dụng quan đƣờng uống đƣợc giới thiệu tại Mỹ năm 1971 và đƣợc sử dụng rộng rãi trong quân đội. Vắc xin đƣợc sử dụng cho ngƣời lớn từ 17-50 tuổi.
1.1.4.2. Vi rút Adeno gây viêm đường hô hấp cấp
Vi rút Adeno lần đầu tiên phát hiện lần đầu tiên năm 1953 từ mô sùi vòm họng và hạch hạnh nhân ở trẻ em đƣợc phẫu thuật cắt bỏ [102]. Vi rút Adeno là căn nguyên gây VĐHHC với một tỷ lệ nhỏ 5-10% trẻ em trong quần thể và gây dịch viêm kết mạc. Ở những ngƣời có hệ miễn dịch tốt, nhiễm vi rút Adeno thƣờng nhẹ. Ở trẻ sơ sinh và bệnh nhân ức chế miễn dịch, bao gồm cả những bệnh nhân có hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS), vi rút Adeno có thể gây ra nhiễm trùng dẫn đến viêm gan, viêm phổi, và viêm não [105].
Adeno gây VĐHHC đƣợc xác nhận là typ 4 và 7.Triệu chứng lâm sàng đa dạng, thông thƣờng nhiễm vi rút cấp ở đƣờng hô hâp trên với triệu chứng nổi trội là viêm mũi, bệnh xuất hiện sau khi ủ bệnh từ 5-12 ngày (trung bình 8 ngày). Bệnh khởi phát với các triệu chứng sốt cao 39oC, viêm họng, ho, sổ mũi, sƣng hạch bạch huyết cổ, lan toả sang amindan. Tất cả các lứa tuổi đều cảm nhiễm với Adeno, nhóm đối tƣợng miễn dịch trung gian tế bào yếu thƣờng có nguy cơ cao nhiễm Adeno và biểu hiện lâm sàng nặng. Trẻ em từ 6 tháng đến 5 tuổi nhiễm Adeno thƣờng gặp với các biểu hiện sốt, sƣng họng, chảy nƣớc mũi và khó phân biệt với các nhiễm vi rút đƣờng hô hấp khác. Dịch VĐHHC do Adeno thƣờng liên quan đến các hoạt động tập trung đông ngƣời, bệnh thƣờng xảy ra vào mùa đông xuân, hoặc khi thời tiết thay đổi. Hiện tại các thuốc kháng vi rút đặc hiệu cho Adeno chƣa có, tuy nhiên Ribavirin kháng vi rút cúm cũng có tác dụng trong điều trị VĐHHC do Adeno. Vắc xin phòng bệnh typ 4 và 7 đã đƣợc lƣu hành, đƣợc khuyến cáo sử
dụng phòng cho đối tƣợng 17-50 tuổi. Đây là vắc xin sống, vi rút nhân lên trong ruột và tạo ra KT đặc hiệu kháng Adeno typ 4 và 7, vi rút đào thải qua phân sau 28 ngày. Chƣơng trình tiêm vắc xin Adeno thực hiện trong quân đội Mỹ trong giai đoạn 1994-1999 đã giảm tỷ lệ nhiễm Adeno 90-95% giảm bệnh VĐHHC là 50-60%. Tuy nhiên, công ty sản xuất vắc xin Adeno phá sản, nên vắc xin này khơng sản xuất từ năm 1999. Đến năm 2001, chính phủ Hoa Kỳ đã tái thiết lập lại việc sản xuất vắc xin Adeno (công ty Barr Pharmaceuticals), sau hơn 10 năm sản xuất và thử nghiệm lâm sàng, vắc xin đã chính thức đƣợc cấp phép vào tháng 3/2011. Đây là vắc xin Adeno typ 4 và Adeno typ 7 sống, theo đƣờng uống, dùng cho đối tƣợng 17-50 tuổi [143, 146].
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỊCH TỄ HỌC CỦA CÁC CĂN NGUYÊN VI RƯT GÂY BỆNH VIÊM ĐƢỜNG HƠ HẤP CẤP VI RƯT GÂY BỆNH VIÊM ĐƢỜNG HƠ HẤP CẤP
1.2.1. Trên thế giới
Hội chứng VĐHHC xảy ra quanh năm với tỷ lệ cao trong mùa thu và mùa đông ở các vùng ôn đới. Ở vùng nhiệt đới, bệnh VĐHHC xảy ra nhiều hơn