background image

Dept.of Microbiology/Virology                                                      Assist.prof. Shatha F. Abdullah

 

 

VIRAL GASTROENTERITIS AGENTS

 

The following are well-established causal agents of viral gastroenteritis 
in humans:

 

a. Rotavirus

 

b. Enteric adenoviruses

 

c. Human Caliciviruses

 

d. Astrovirus.

 

e. Torovirus

 

f. HSV, CMV in immunocompromised patients (not discussed here)

 

ROTAVIRUS

 

Rotavirus was first identified by electron microscopy in 1973 from 
duodenal biopsies of children with diarrhea and was later detected in 
stool samples by negative EM.

 

Human and animal rotaviruses are known.

 

CLASSIFICATION

 

Family Reoviride includes genus Rotavirus, Reovirus and Colorado Tick 
Fever virus

 

STRUCTURE

 

♦ Non-enveloped, icosahedral, 60-80nm in size

 

♦ Electron microscopic appearance of a wheel with radiating spokes 
(Latin, rota=wheel)

 

♦ Double capsid (outer capsid, inner capsid) and a core.

 

♦ Major structural proteins-

 

1

. Outer

 capsid structural proteins- VP7 (G protein) and VP4 (the viral 

hemagglutinin or P protein). Both elicit neutralizing antibodies.

 

2

. Inner

 capsid structural proteins- Mainly VP6, also VP1, 2, 3.

 


background image

♦ Inner core

 contains the genome that has double stranded (ds) RNA in 

11 segments. Genome codes for 6 virus proteins (VP1-6) and 6 non-
structural proteins (NSP1-6). RNA segments can be separated by gel 
electrophoresis; segmented genome can reassort with co-infection of 
cells with different strains.

 

CLASSIFICATION

 

♦ Groups: 

Seven different groups (A to G) and 2 subgroups based on 

antigenic specificity of VP6.

 

Most human pathogens belong to groups A, B, and C; group A viruses 
with either subgroup I or II, are the most common.

 

♦ Serotypes:

 14 human G serotypes (specified by VP7) and 20 P 

serotypes (specified by VP4)

 

♦ E-types:

 based on differences in relative migration rates of genome 

segments in PAGE

 

PROPERTIES

 

Virus is acid-labile but rather stable in the environment.

 

It is susceptible to disinfection with 95% ethanol, ‘Lysol’ and formalin.

 

PATHOGENESIS

 

Affected host cells are mature enterocytes lining the middle and upper 
end of the intestinal villi in the small intestine. 

 

The infectious particle is thought to be an 

“intermediate sub-viral 

particle”

 

(ISVP) 

that is generated after removal of some of the outer 

capsid. The viral attachment protein is probably exposed after protease 
digestion in the GI tract removes some or all of the 

outer capsid (VP4)

.

 

Virions enter the host cell by endocytosis. Virus replicates in the host cell 
cytoplasm. Large amounts of viral particles are shed in diarrheal stools.

 

Histopathology of infected intestines shows villous atrophy and blunting, 
due to death of the mature enterocytes and infiltration of lamina propria 
with mononuclear cells. Subsequently there is repopulation of the villous 
tips with immature secretory cells (crypt hyperplasia).

 

Mechanism

 of watery diarrhea is 

due to

 cell dysfunction/death, 

activation of the enteric nervous system, and by NSP4, a non-structural 


background image

protein, that may play a role as a viral enterotoxin and secretory agonist. 
During convalescence, repopulation with immature secretory cells may 
contribute to the secondary lactose intolerance that is sometimes seen.

 

EPIDEMIOLOGY

 

♦ Distribution

 

Worldwide: 20% of diarrhea-related deaths under age 5 years and 40% 
of severe diarrhea cases

 

♦ Seasonality

 

Winter months -spring.

 

Seen year round in the tropics.

 

♦ Age

 

Infects children at a young age. Older infants and young children (4mo-2 
years) tend to be more symptomatic with diarrhea. Young infants may 
be protected due to transplacental transfer of maternal antibody.

 

♦ Spread

-mainly person to person via fecal-oral route and through 

fomites.

 

Spread by food and water is also possible. 

 

♦ Contagiousness

-

 

Contagious period starts before onset of diarrhea to a few days after end 
of diarrhea.

 

Highly contagious 

among susceptible individuals due to the following: -

 

a) Small infective dose (only 10 pfu)

 

b) High numbers of viral particles being shed in diarrheal stools                 
     (1010/gm)

 

c) Shedding of virus from asymptomatic hosts

 

♦ Nosocomial cases and outbreaks are known to occur.

 

♦ Asymptomatic infections are common, especially in adults.

 

♦ Severe infections are seen in young, elderly, immune compromised 
hosts.

 


background image

♦ Group A infections are most common.

 

Group B has been associated with outbreaks in adults in China

 

Group C is responsible for sporadic cases of diarrhea in infants around 
the world.

 

CLINICAL FEATURES

 

♦ Incubation period is < 4 days

 

♦ Fever- can be high grade 

 

♦ Nausea and vomiting precede diarrhea.

 

♦ Diarrhea is usually watery (no blood or leukocytes), lasting 3-9 days, 
but longer in malnourished and immune deficient individuals. 
Necrotizing enterocolitis and hemorrhagic gastroenteritis is seen in 
neonates.

 

Dehydration is the main cause of death.

 

Secondary malabsorption of lactose and fat, and chronic diarrhea are 
possible

 

DIAGNOSIS

 

♦ Antigen-detection in stool-by ELISA (uses a monoclonal antibody) and 
LA is used for rapid diagnosis. 

 

♦ Electron microscopy 

 

♦ Culture- group A rotaviruses can now be cultured in monkey kidney 
cells.

 

♦ Epidemiological studies use patterns of viral RNA migration by 
polyacrylamide gel electrophoresis. Different genetic strains may 
circulate in a given community.

 

♦ RT-PCR

 

TREATMENT:  

Supportive-rehydration

 

PREVENTION OF SPREAD

 

♦ Hand washing- partly effective

 


background image

♦ Alcohol-based hand gels

 

♦ Disinfection of surfaces, toilets, toys etc.

 

♦ Vaccines

 

Rotashield

a live tetravalent rhesus-human reassortant vaccine,it was 

removed from the market( possible relationship between the occurrence 
of intussusceptions) 

 

RotaTeq

 is a new live pentavalent human-bovine reassortant vaccine 

(2006 /US). Vaccine appears to confer protection that lasts for at least 2 
years.

 

Rotarix

 (Avant Immunotherapeuticsis a live attenuated monovalent 

vaccine.

 

HUMAN CALICIVIRUSES

 

CLASSIFICATION

 

♦ Members of the family Caliciviridae

 

♦ Now classified into genera Norovirus and Sapovirus, based on 
antigenic differences. 

 

♦ Norwalk virus is the prototypic member of the Genus Norovirus. It 
was first detected in stools of patients with gastroenteritis in Norwalk, 
Ohio in 1972. 

 

♦ Examples of Sapoviruses include Manchester virus, London/92 virus, 
etc.

 

STRUCTURE

 

♦ Non-enveloped, ss RNA viruses with a +ve sense genome.

 

♦ 27-35 nm in size.

 

♦ Two morphologic groups are based on electron microscopic 
appearance:-

 

Atypical,

 Small round structured viruses (SRSVs) –smaller, approx. 27 

nm, they have a rough, feathery edge, but no internal pattern. (These 
are the members of Norovirus group.)

 


background image

Typical

, spiked appearing viruses- are 31-35nm and have 32 cup-shaped 

depressions on surface

 

(calici= i.e. cup-like). 

 

CLINICAL FEATURES

 

♦ Causal agent referred to for illnesses commonly known as- “stomach 
flu” or viral gastroenteritis.

 

♦ Relatively short incubation period (Range 12hrs. to 4 days)

 

♦ Illness is brief (3-5 days) and usually self-limited

 

♦ GI symptoms -nausea, vomiting, abdominal cramping and watery 
diarrhea (fecal leukocytes are absent).

 

♦ Other symptoms-headache, fever, malaise, myalgia, 

 

♦ Outbreaks in institutions, cruise ships, etc. through contaminated 
food or water (feco-oral)

 

EPIDEMIOLOGY

 

♦ Worldwide distribution. Higher seroprevalence in developing 
countries.

 

♦ Established as the most frequent etiology of infectious GE in some 
countries.

 

♦ Infections occur year-round with an apparent predominance in winter 
season.

 

♦ Transmission-direct fecal-oral (person-to-person) spread or indirect 
fecal-oral spread via contamination of food/water, and through fomites 
contaminated by vomitus or stool.

 

♦ Possible spread through aerosolization of vomitus and ingestion 
(rather than inhalation) of infective particles.

 

♦ Low infective dose (~10 virions).

 

♦ Viral excretion in stool can continue beyond the cessation of 
symptoms.

 

♦ Asymptomatic infections (>30% cases) can result in transmission of 
infection 

 


background image

♦ Outbreaks can involve infants and school-age children

 

♦ Outbreaks related to consumption of contaminated oyster and 
shellfish have been described.

 

It is thought that the seafood or water or ice becomes contaminated 
with fecal material from sewage or food handlers. Estimated to cause 
>50% of food-borne gastroenteritis outbreaks in the US.

 

♦ Clinical and microbiologic features as well as epidemiologic criteria 
suggest viral etiology of gastroenteritis outbreaks.

 

DIAGNOSIS

 

♦ Analysis of stool or suspected food material; also environmental 
samples (outbreak investigations)

 

♦ State public health laboratories mainly use realtime RT-PCR of stool 
and emesis samples, as well as environmental samples during outbreak 
investigations.

 

♦ Serology is used for epidemiological purposes, with paired sera.

 

♦ ELISA is thought to have poor sensitivity

 

CONTROL

 

CDC recommends environmental disinfection of non-porous surfaces 
with  bleach solution (1 part bleach: 50 parts water)

 

ASTROVIRUS

 

Genus Astrovirus, family Astroviridae, contains 8 human species 
(antigenic types) that are known as HuAst 1 to 8.

 

STRUCTURE

 

♦ Small ss RNA, non-enveloped virus 27-32nm in size.

 

♦ EM appearance of a smooth, round structure with an unbroken 
surface (unlike indented surface of calicivirus) and a 5 or 6 pointed star 
within.

 

♦ Immunologically distinct from Human Caliciviruses.

 

CLINICAL FEATURES

 


background image

Incubation period 1-4 days

 

Diarrhea, headache, nausea, low-grade fever, vomiting

 

(Similar to other viruses)

 

EPIDEMIOLOGY

 

♦ Worldwide

 

♦ Mainly affects children infants and young children <7 years of (clinical 
illness is less common in adults)

 

♦ More common in winter season

 

♦ Transmission by direct person-to-person, via fecal-oral route or 
ingestion of aerosolized vomitus

 

♦ Transmission indirectly through fecal contamination of sea-
food/water (outbreaks described) and contaminated fomites

 

♦ Low infective dose 

 

♦ Outbreaks have been seen in child-care centers.

 

DIAGNOSIS

 

♦ EM especially useful since the virus is often shed in large amounts in 
stool

 

♦ Enzyme Immunoassay (EIA) test 

 

♦ RT-PCR in used by research laboratories.

 

ENTERIC ADENOVIRUSES

 

♦ Serotypes implicated are 

40

 and 

41

 (enteric serotypes). These are 

difficult to culture and require special cell lines

 

♦ Cause diarrheal disease in infants and children<4 years of age

 

♦ Feco-oral spread

 

♦ Incubation period is 8-10 days

 

♦ Diarrhea lasts 5-12 days, longer than other viral gastroenteritis

 

♦ Diagnosis- Latex agglutination, ELISA, EM

 


background image

TOROVIRUS

 

♦ Family Coronaviridae

 

♦ Genus Torovirus

 

♦ Human and animal pathogen

 

♦ Pleomorphic, coated ss (+) RNA virus

 

♦ Core “doughnut-shaped” (torus)

 

♦ Watery diarrhea in 2 – 12 months old

 

♦ Diagnosis: EM

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 16 عضواً و 197 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