مواضيع المحاضرة:
background image

Unit 4: Virology

 

 

 

211

 

Lecture 11+12 - DNA enveloped 
viruses 

 

Herpesviruses 

  The herpesvirus family contain six important human 

pathogens 
1)  Herpessimplex virus type 1 
2)  herpessimoplexvirus type 2 
3)  varicella zoster virus 
4)  cytomegalovirus 
5)  Epstein-Barr virus 
6)  Human herpes virus 8 (the cause of kaposi´s sarcoma). 

  All herpesviruses are structurally similar: 

1)  Enveloped with icosahedral symmetry. 
2)  Linear DS-DNA. 
3)  No virion polymerase. 
4)  They are large in size second in size to pox virus. 
5)  Replication in nucleus 
6)  Tegument (play a role in replication) located between 

nucleocapsid and the envelope. 

  They produce latent asymptomatic infection following the 

primary acute infection. Some have symptoms of the 
latent similar to that of the primary while the other the 
symptoms of the latent infection are  differ from that of 
primary one. 

  Three of herpesvirus (HSV-1,2 .VZV) cause a vesicular 

rash both in primary and in reactivation. 

  Four herpesvirus induce formation of multinucleated giant 

cells ( HSV1,2,VZV,and CMV). 

  Certain herpes virus cause cancer in man ( e.g: Epestein 

Barre virus). 

  The herpesvirus family can be subdivided into three 

categories base on the type of cell most infected and the 
site of latency. 
  Alpha herpesvirus: HSV1,2 VZV) infect epithelial 

cells and cause latency in neurons. 

  Beta herpesviruses: ( CMA,HH6) infect and become 

latent in a variety of tissue. 

  Gamma herpesviruses: Epestein_Barr virus and 

HHV8) infect and become latent in lymphoid cells. 

 

Herpesvirus 1&2 

They are structurally and morphologically 
indistinguishable. They can be distinguished by their 
antigenicity and location of lesions. 

 
 
 

Replicative cycle (as shown in the figure below) 

1)  HSV-1 binds first to heparin sulfate on the cell surface 

and then to second receptor, nectin.  

2)   Following fusion of the viral envelope with the cell 

membrane, the nucleocapsid and the tegument proteins 
are released into the cytoplasm. 

3)  Viral NC is transported to the nucleus, where it docks to a 

nuclear pore and the genome DNA enters the nucleus 
along with tegument protein VP 16. the linear genome 
DNA now becomes circular. 

4)  VP 16 interacts with cellular transcription factors to 

activatew transcription of viral immediate early (IE) genes 
by host cell RNA polymerase. 

5)  IE mRNA is translated into IE proteins that regulate the 

synthesis of early proteins such as DNA polymerase 
(repilicate the genome) and thymidine Kinase . 

6)  Viral DNA polymerase replicate the genome DNA at 

which early protein synthesis is shut off and late protein 
synthesis begin. 

7)  The late, structural protein are transported to the nucleus 

where virion assembly occurs by budding through nuclear 
membrane. 
Note: immediate early proteins are proteins whose mRNA 
synthesis is activated by a protein brought in by incoming 
parental virion whilt early protein do require the synthesis 
of new viral regulatory proteins to activate the 
transcription of their mRNAs. 
 

Transmission and epidemiology 

  HSV-1 is transmitted primarily by saliva. 

  HSV-2 is transmitted by sexual contact. 

 

Pathogenesis and Immunity: 

1)  Virus replicate in the skin or mucous membrane at the 

initial site of infection, then migrates up the neurons by 
retrograde axonal flow and becomes latent in the sensory 
ganglion cell. 

2)  HSV-1 becomes latent in trigeminal ganglia 
3)  HSV-2 becomes latent in the lumbar and sacral ganglia. 
4)  During latency, most- if not all-viral DNA is located in 

the cytoplasm rather than integrated into nuclear DNA. 

5)  The typical lesion is a vesicle and when vesicle rupture, 

virus is librated and can be transmitted to other individual. 

6)  Multinucleated giant cells are typically found at the base 

of herpevirus lesion. 

7)  Immunity is type specific and incomplete and both 

reinfection and reactivation occur in the presence of 
circulating IgG. 

8)  There is viremia in HSV-2 with no viremia in HSV-1. 


background image

Unit 4: Virology

 

 

 

211

 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 


background image

Unit 4: Virology

 

 

 

211

 

Clinical findings: 

  HSV-1 cause the following diseases. 

1)  Gingivostomatitis (vesicles in the mouth) mainly in 

children. 

2)  Herpes labialis 
3)  Keratoconjuctivitis. 
4)  Encephalitis. 
5)  Herpetic whitlow ( pustular lesion of the skin of the finger 

or hanbds) senn in dentists and hospital peresonale. 

6)  Herpetic gladiatorum (vesicular lesion on the head, neck, 

and trunk). Seen on wrestlers bodies. 

7)  Disseminated infection (oesophagitis and pneumonia). 

  HSV-2 causes the following: 

1)  genital herpes 
2)  Neonatal herpes 
3)  Aseptic meningitis. 

  Both HSV-1 and HSV-2 are associated with erythema 

multiforme. 
 

Laboratory diagnosis: 

1)  Isolation of the virus by cell culture 
2)  A rapid diagnosis from skin lesions can be made by using 

the Tzanck smear, in which cells from the base of the 
vesicle are stained with Giemsa stain. The presence of 
MNG cells suggest herpesvirus infection. 

3)  Encephalitis diagnosed by PCR for HSV-1 DNA. 
4)  Serological test such as neutralization test can be used in 

the diagnosis of primary infection because of significant 
increase in Ab titer, but it is of no benefit in recurrence. 
 

Treatment 

1)  Acyclovir is the treatment of choice for encephalitis and 

systemic disease caused by HSV-1, and treatment of the 
primary and recurrent genital herpes; it shortens the 
duration of the lesion and reduces the extent of shedding. 

2)  Foscarnet in mutant strain of HSV-1 
3)  Trifluridine used in the treatment of eye infection 

topically. 

4)  Penciclovir in the treatment of recurrent orolabial HSV-1. 
5)  Valacyclovir and famiciclovir in the treatment of genetal 

herpes. 
Note:  
1)  
Drug is effective in preventing the recurrence after 

primary infection. 

2)  Drugs have no effects on latent state. 

 
 
 
 

Varicella- zoster virus (VZV) Disease 

 

Varicella – chicken pox (primary disease) 

 

Zoster - shingles is the recurrent form. 

 

VZV has a single serotype 

  Immunity following varicella is lifelong but zoster can 

ocurr despite immunity to varicella. 

  The virus is transmitted by respiratory droplets and by 

direct contact with the lesion. Varicella is highly 
contagious disease of childhood. It is a mild disease in 
children and severe in adult. 

  VZV infects the mucosa of the URT then spread via the 

blood to the skin. The virus infects sensory neurons and is 
carried by retrograde axonal flow into the cells of the 
dorsal root ganglia where the virus become latent. 
 

Clinical findings: 

  Varicella: 

Incubation period = 14-21 days. 
A brief prodromal symptoms of fever, malaise occur 
followed by papulovesicular rash in crops on the trunk 
and spreads to the head and extremities. The rash evolves 
from papules, vesicle pustules and finally crusts. 

  Zoster 

The occurrence of painful vesicles along the course of a 
sensory nerve of the head or trunk. 
Laboratory diagnosis 
It is mainly clinical. 
 

Treatment 

  No antiviral therapy is required in immunocompetent 

patient. 

  Therapy by acyclovir is indicated in immunocompetent 

patient with moderate to severe infection and in 
immunocompromised children and adults. 
 

Prevention 

There are two live attenuated VZV vaccine: 

  Varivax against varicella (recommended for children 

between 1-12 years) 

  Zostavax against zoster but does not eradicate the latent 

state of VZV (recommended for people older than 60 
years and who have had varicella). 

  In immunocompromised patients prevention is by 

acyclovir or Varicella zoster immunoglobulin (VZIG). 
 
 
 


background image

Unit 4: Virology

 

 

 

211

 

Cytomegalovirus (CMV) 

Diseases: 

Cytomegalic inclusion bodies in neonates. CMV is a very 
important of pneumonia and other diseases in 
immunocompromised patient.  It also causes a heterophil 
negative infectious mononucleosis like syndrome. 
It has a single serotype. 
 

Replicative cycle: 

It is similar to that of HSV but in CMV, some of its 
immediate early proteins are translated from mRNA 
brought into the infected cell by parental virion rather 
than being translated from mRNAs synthesized in the 
newly infected cell. 
 

Transmission 

  Early in life= transplacental, from birth canal, and in 

breast milk. 

  In young children = mainly via saliva 

  Later in life = sexually; it is present in both semen and 

cervical secretions. It can also transmitted by blood 
transfusion, and organs transplantation. 

  About 80% of adults have antibody against the virus. 

 

Pathogenesis 

  CMV causes cytomegalic inclusion diseases in infants 

characterized by MNG cell with prominent intranuclear 
inclusions. Many organs are affected. The infection is 
acquired if the mother infected during pregnancy and 
congenital abnormalities are more common if the 
infection is acquired during the first trimester. 

  Infections of children and adults are usually asymptomatic 

and the virus enter a latent state primarily in the 
monocytes and can be reactivated when cell mediated 
immunity is decreased. 

  Reactivation of CMV from the latent state in cervical cells 

can result in infection of the new born during passage 
through the birth canal. 
 

How the virus escape the immune system? 

1)  In viral infected cell, assembly of the MHC class I viral 

peptide complex is unstable, so viral antigens are not 
displayed on the cell surface and killing by Tc does not 
occur. 

2)  CMV encodes several microRNAs, one of which binds to 

and prevents the translation of the cells mRNA for the 
Class I- MHC proteins. 

Clinical findings 

1)  About 20% of infants infected with CMV during gestation 

show clinically apparent manifestations of cytomegalic 
inclusion disease such as microcephaly, seizure, deafness, 
jaundice, & purpura. Hepatosplenomegaly is very common 

2)  In immunocompetent adults, CMV causes heterophil 

negative mononucleosis which is characterized by fever, 
lethargy and the presence of abnormal lymphocytes in 
peripheral blood smears. 

3)  In immunocompromised patients, it causes systemic 

infection like pneumonitis and hepatitis.it is a common 
cause of retinitis in AIDS patient which lead to blindness. 

 

Laboratory diagnosis 

1)  Culture in shell vial culture coupled with the use of 

immunoflourescent antibody which make Diagnosis 
within 72 hours. 

2)  Fluorescent antibody and histologic staining of inclusion 

bodies in giant cells in urine and tissue. The inclusion 
bodies are intranuclear and have an oval owls-eye shape

3)  A fourfold increase in antibody titer 
4)  PCR for CMV DNA in tissue or body fluids (spinal or 

amniotic). 

5)  CMV antigenaemia can be measured by detecting pp65 

within blood leukocytes using an IF assay. Pp65 is a 
protein located in the nucleocapsid of CMV. 

 

Treatment  

  Ganciclovir is moderately effective in the treatment of 

CMV retinitis and pneumonia in AIDS patient. 

  Valganciclovir is also used for retinitis 

  Foscarnet  

  Cidofovir is also useful in the treatment of retinitis. 

  Fomivirsen is an antisense DNA approved for intraocular 

treatment of retinitis. 
 

Prevention  

  There is no vaccine against CMV 

  Ganciclovir can suppress retinitis in AIDS patient. 

  Infants with Cytomegalic inclusion disease who are 

shedding virus in their urine should be kept isolated from 
other infants. 

  A high titer of immunoglobulin preparation is used to 

prevent disseminated CMV infections in organ transplant 
patients. 
 
 
 
 

 


background image

Unit 4: Virology

 

 

 

211

 

Epstein-Barr virus (EBV) 

Diseases: 

EBV causes infectious mononucleosis. It is associated 
withy Burkitt's lymphoma, other B-cell lymphomas and 
nasopharyngeal carcinoma. 
EBV causes hairy leukoplakia. 
 

Properties 

  Antigens of EBV 

1)  Viral capsid antigen (VCA) is mostly used in the 

diagnosis. 

2)  Early antigen (EA) are produced prior to viral DNA 

synthesis. 

3)  Nuclear antigen (EBNA) 
4)  Lymphocyte determined membrane antigen. 
5)  Viral membrane antigen. 

  Neutralizing activity is directed against the viral 

membrane antigen. 

  EBV infects mainly lymphoid cells, primarily B-

lymphocytes. It also infects the epithelial cells of the 
pharynx. 

 

Transmission and epidemiology 

  It is transmitted primarily by saliva  

Not transmitted by blood transfusion. 

  Infection in the first few years of life is asymptomatic. 

  The frequency of clinically apparent IM is highest in 

those who are exposed to the virus later in life (e.g., 
college students). 

 

Pathogenesis  

The infection first occurs in nasopharynx and then spread 
to blood, where it infects B lymphocytes. Cytotoxic T cell 
react against the infected B cell. The T cells are the 
"Atypical lymphocytes" seen in bloods. The virus 
becomes latent within B- lymphocytes. 
 

Immunity 

1)  First Antibody response is IgM against VCA followed by 

IgG and persist for life. 

2)  Lifetime immunity against second episodes of IM is based 

on antibody to the viral membrane antigen. 

3)  Nonspecific heterophil antibodies are also found. 

Heterophil refers to antibodies that are detected by tests 
using antigens different from the antigens that induced 
them. The heterophil antibodies formed in infectious 
mononucleosis agglutinate sheep or horse red blood cells 
in laboratory. 

Note that these antibodies don’t reacts with any 
components of EB!. How? 
The answer is that EBV likely modifies a cell membrane 
constituent such that it becomes antigenic and induces the 
heterophil antibody. These antibodies disappear 6 months 
after recovery. These antibodies are not specific for EBV 
infection and are also seen in individuals with hepatitis B 
and serum sickness. 
 

Clinical findings 

Infectious mononucleosis is characterized primarily by 
fever, sore throat, lymphadenopathy, and splenomegaly. 
Anorexia and lethargy is prominent. 
Hepatitis is frequent. Encephalitis could occur. 
Spontaneous recovery usually occurs 2-3 weeks. Splenic 
rupture is associated with sport activities such as football. 
 

Laboratory diagnosis: 

1)  Haematologic approach absolute lymphocytosis occurs as 

many as 30 % abnormal lymphocytes. These atypical 
lymphocytes are enlarged with expanded nucleus and an 
abundant often vacuolated cytoplasm. They are cytotoxic 
T-cells that are reacting against the EBV-infected B-cell. 

2)  Immunologic  

A.  Monospot test for heterophil antibody test. 
B.  The EBV –specific antibody test are user primarily in 

the diagnosis. (VCA,EA,and EBNA). 

 

Treatments  

No antiviral test is necessary for uncomplicated IM. 
Acyclovir has little activity against EBV, but high doses 
may be useful in life threatening EBV infections. 
 

Prevention 

There is no EBV vaccine. 
 

Human herpesvirus-8 (Kaposi's sarcoma 
associated Herpes virus) 

 

The virus is transmitted sexually and also may be by 
organ transplantation. 
It causes kaposi's sarcoma by malignant transformation by 
the mechanism of inactivation of tumor suppressor gene. 
 

Poxviruses 

It includes three viruses:  

1)  Small pox virus. 
2)  Vaccine virus. 

3) 

Mollescum contagiosum virus

.

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام عضوان و 116 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل