West Nile disease (WND)
La West Nile disease (WND) è una zoonosi ad eziologia virale, trasmessa da zanzare, che causa forme di meningo-encefalite negli uccelli, sia selvatici che domestici, negli equidi e nell'uomo.
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Eziologia e patogenesi
Il virus del Nilo occidentale (WNV) è un arbovirus appartenente al genere Flavivirus, famiglia Flaviviridae. Il genoma virale è costituito da circa 11.000 nucleotidi e codifica per tre proteine strutturali (proteina C del capside; prM, la proteina precursore della membrana che viene scissa da una proteasi cellulare per formare la proteina M nei virioni maturi e la proteina E dell'envelope) e sette proteine non strutturali (NS) (NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b e NS5). La glicoproteina E è la proteina immunologicamente più importante.
Il WNV appartiene al serocomplex dell'encefalite giapponese, che comprende virus antigenicamente correlati quali: l'encefalite della valle Murray (MVE), l'encefalite di St. Louis (SLE), Kunjin (KUN), Usutu (USU), Koutango (KOU), Cacipacore (CPC), Alfuy (ALF) e Yaounde (YAO).
Diversi lineages sono stati identificati in tutto il mondo, ma i ceppi responsabili di gravi epidemie sono attribuibili al Lineage 1 e al Lineage 2. Le analisi filogenetiche hanno rivelato che i ceppi circolanti in Europa appartenenti ai Lineage 1 e 2 provengono da un numero limitato di introduzioni indipendenti, molto probabilmente dall'Africa, seguite da diffusione ed endemizzazione locale.
Il WNV viene rapidamente inattivato nell'ambiente esterno. Le basse temperature ne preservano l'infettività, con la migliore stabilità quando conservato al di sotto di -60°C. È inattivato dal calore (da 50 a 60°C per almeno 30 minuti), dalla luce ultravioletta e dall'irradiazione gamma (Burke e Monath, 2001).
Il virus è anche sensibile ai disinfettanti come formaldeide dal 3 all'8%, glutaraldeide al 2%, perossido di idrogeno dal 2 al 3%, da 500 a 5.000 ppm di cloro, alcool, iodio all'1% e iodofori di fenolo.
Alcuni dei componenti della saliva delle zanzare modulano l'infezione nel sito di inoculo nelle cellule bersaglio della cute, i cheratinociti, le cellule di Langerhans e le cellule dendritiche (Lim et al., 2011). Le cellule infette migrano quindi verso i linfonodi regionali innescando in tal modo una viremia responsabile della successiva infezione degli organi viscerali e talvolta del sistema nervoso centrale (SNC). Il meccanismo patogenetico dei Flavivirus a livello del SNC è ancora poco chiaro. È stato ipotizzato che il WNV possa attraversare la barriera emato-encefalica utilizzando strategie differenti:
i) il passaggio diretto probabilmente favorito dall'aumentata permeabilità degli endoteli dovuta all'infezione
ii) attraverso un meccanismo cellulo-mediato all'interno di macrofagi e neutrofili
iii) attraverso il trasporto retrogrado assonale nei neuroni periferici (Cho and Diamond, 2012). -
Epidemiologia
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Storia e distribuzione geografica
Il virus della West Nile (WNV) è uno dei flavivirus trasmessi da zanzare più diffusi al mondo (Weissenböck et al., 2010) isolato per la prima volta in Uganda nel 1937. Nell'agosto del 1999 è stato identificato per la prima volta negli Stati Uniti dove ha causato la morte di uccelli selvatici, cavalli e persone nell'area di New York City. In Europa, le prime evidenze di circolazione virale risalgono agli anni '60, quando l'infezione è stata segnalata in Francia, Portogallo e Cipro (Filipe et al., 1969; Joubert et al., 1970). Successivamente l'infezione da WNV è stata documentata in Europa meridionale e nei paesi del bacino del Mediterraneo, dove nell'ultimo decennio si è registrato un costante aumento nel numero di focolai. In Europa, il WNV è attualmente endemico nell'Europa centrale e sud-orientale con epidemie in Bulgaria e Grecia nel 2010, Albania e Macedonia nel 2011, Croazia, Serbia e Kosovo nel 2012 e Germania nel 2018 (Ziegler et al., 2019).
A partire dal 2014 si è assistito ad un progressivo aumento della circolazione del WNV fino ad arrivare al 2018 cha ha rappresentato un anno eccezionale in termini di circolazione virale con un aumento del numero di casi di infezione e di malattia mai registrato in passato in Italia ed in altri paesi dell'Europa centro-meridionale (ECDC). -
Situazione epidemiologica in Italia
A seguito del primo focolaio di WND in Toscana nel 1998, il Ministero della Salute ha emanato un piano nazionale di sorveglianza veterinaria al fine di monitorare la possibile introduzione e circolazione del WNV sul territorio nazionale. Le attività di sorveglianza non hanno rilevato la circolazione del WNV fino al 2008, quando il virus è stato identificato in zanzare, uccelli, cavalli e umani nell'area del delta del Po (Savini et al., 2008). Da allora, ogni anno sono stati notificati focolai di WND e l'evoluzione genetica del virus tracciata attraverso la comparazione del genoma dei ceppi circolanti (Savini et al., 2012; Monaco et al., 2015). Ad oggi, 15 regioni italiane su 20 sono considerate endemiche. (Sorveglianza integrata del West Nile e Usutu virus - Bollettino epidemiologico).
Nel corso degli anni, le attività di sorveglianza sono state modulate considerando l'andamento dell'infezione e della malattia nel paese, portando così all'adozione di un piano nazionale che integra la sorveglianza umana, animale ed entomologica (One Health Surveillance) (Ministero della Salute, 2019). L'obiettivo generale della sorveglianza integrata consiste nell'individuare precocemente, attraverso programmi mirati, la circolazione del WNV sul territorio nazionale negli uccelli o negli insetti vettori al fine di mettere in atto tempestivamente tutte le misure disponibili per prevenire la trasmissione all'uomo (controllo del vettore; comunicazione del rischio e adozione di misure di protezione individuale; screening sulle donazioni di sangue, emocomponenti, organi e tessuti).
In considerazione delle caratteristiche eco-climatiche del territorio italiano, il periodo in cui aumenta il rischio di trasmissione del WNV all'uomo è durante la stagione tardo-estiva (tra luglio e settembre), periodo di massima attività vettoriale. Le zanzare generalmente cessano la loro attività durante i mesi più freddi, ma è stato dimostrato che il virus è in grado di sopravvivere nelle zanzare infette, che svernano al chiuso (Nasci et al., 2001). -
Modalità di trasmissione
Il WNV è mantenuto in natura da un ciclo primario di trasmissione (ciclo enzootico) che coinvolge zanzare ornitofile adulte e diverse specie di uccelli.
Gli uccelli sono serbatoi del WNV e svolgono un ruolo essenziale nell'amplificazione e diffusione del virus in nuove aree geografiche. In Europa i vettori del WNV appartengono principalmente ai generi Culex, Aedes e Coquillettidia. Queste zanzare si nutrono su un'ampia varietà di vertebrati. Le zanzare si infettano pungendo un uccello viremico, successivamente il WNV è in grado di diffondere e moltiplicarsi nel corpo della zanzare localizzandosi a livello delle ghiandole salivari per poi essere trasmesso ad un nuovo ospite vertebrato con il successivo pasto di sangue. Il periodo di tempo che intercorre tra l'assunzione del virus da parte del vettore e la sua localizzazione a livello delle ghiandole salivari viene definito "periodo di incubazione estrinseca".
Inoltre, in alcune specie di uccelli suscettibili all'infezione, è stata descritta una trasmissione orale diretta del virus (Komar et al., 2003). È probabile infatti che pratiche come l'alimentazione dei nidiacei, il cannibalismo, la predazione e la necrofagia possano contribuire alla diffusione virale. Nelle zanzare è altresì possibile la trasmissione verticale (Reisen et al., 2006) ma l'impatto dei meccanismi di trasmissione diretta del virus in condizioni naturali sono considerate trascurabili. Il ciclo secondario (ciclo epidemico) si manifesta quando, a causa di particolari condizioni ecologiche, ospiti accidentali come il cavallo e l'uomo, entrano nel ciclo di trasmissione e sono interessati dall'infezione.
Nel ciclo biologico del WNV l'uomo è considerato un ospite a fondo cieco dal momento che non sviluppa una viremia di intensità tale da consentire l'infezione del vettore. Generalmente contrae l'infezione da WNV attraverso la puntura di zanzare. Tuttavia sono possibili altre modalità di trasmissione diretta attraverso le trasfusioni di sangue (Pealer et al., 2002), il trapianto di organi (Nett et al., 2012), la manipolazione in laboratorio di materiale infetto (Campbell et al., 2002) o la trasmissione dalla madre al bambino durante la gravidanza, il parto e l'allattamento (Petersen and Hayes, 2008). Al fine di limitare il rischio di trasmissione interumana nelle aree con dimostrata circolazione virale vengono adottate misure di screening sulle trasfusioni e trapianti d'organo.
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Vettori
Il WNV è trasmesso da diversi generi e specie di zanzare ornitofile. I vettori maggiormente rilevati nell'ambito dei focolai appartengono al genere Culex. Ma anche zanzare appartenenti ai generi Aedes e Coquillettidia (famiglia Culicidae) sono in grado di trasmettere l'infezione. In Italia Cx. pipiens s.l. risulta essere la specie maggiormente coinvolta nella circolazione del virus della West Nile e del virus Usutu sebbene altre specie catturate e risultate positive alla ricerca dei due virus potrebbero favorirne la diffusione, anche durante i mesi invernali. (Mancini et al., 2017).
Generalmente l'attività vettoriale è ridotta durante i mesi più freddi, ma è stato dimostrato che il virus è in grado di sopravvivere durante questo periodo nelle zanzare infette che svernano all'interno (Nasci et al., 2001).
Ulteriori informazioni relative alla distribuzione dei generi principalmente implicati nella trasmissione del WNV sono disponibili ai links seguenti:
• EFSA - Story map West Nile Virus (WNV)
• Mosquito factsheets
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Specie ospiti suscettibili all'infezione da WNV
Il WNV è in grado di infettare un gamma estremamente ampia di vertebrati. Studi sperimentali e osservazioni di campo hanno identificato gli uccelli, in particolare le specie appartenenti agli ordini dei Passeriformi, dei Caradriformi e Strigiformi, come i principali reservoir ed amplificatori del virus in considerazione dei livelli di viremia elevati e persistenti che sviluppano.
Tuttavia lo spettro d'ospite del WNV include anche mammiferi, anfibi e rettili (McLean et al., 2002) ma in tutte le specie il virus replica determinando una viremia di intensità e durata insufficienti a consentire l'infezione delle zanzare attraverso il pasto di sangue.
Sporadicamente il WNV è stato rilevato nei periodi di intensa circolazione virale in scoiattoli, pipistrelli, cani, gatti, cervi dalla coda bianca, renne, pecore, alpaca, dromedari, alligatori e foche. Alcune specie di mammiferi tra cui scoiattoli (Sciurus sp. e Tamias striatus) e conigli (Sylvilagus floridanus) possono essere in grado di trasmettere il WNV alle zanzare, anche se il loro ruolo epidemiologico è ancora poco chiaro.
L'infezione è stata rilevata in alligatori, lucertole (Varanus salvadori), rane di lago (Rana ridibunda) e le rane nordamericane (Rana catesbeiana) ma come per i mammiferi, la loro importanza come ospiti serbatoio è ancora incerta.
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Storia e distribuzione geografica
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Diagnosi
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Diagnosi Clinica
Uccelli
Negli uccelli il periodo di incubazione è di 3-4 giorni e la malattia si presenta solitamente in forma asintomatica o subclinica. Qualora compaiano sintomi clinici, essi sono tipici della forma neurologica caratterizzata da:
• atassia,
• paralisi,
• movimenti di maneggio,
• pedalamento,
• torcicollo,
• opistotono,
• incoordinazione motoria,
• depressione,
• letargia,
• penne arruffate,
• perdita di peso.
La morte in genere sopraggiunge a distanza di 24 ore dalla comparsa dei sintomi nervosi.
Equidi
L'infezione da WNV negli equidi ha un periodo di incubazione della durata di 3-15 giorni e l'insorgenza dei sintomi è preceduta da una viremia di scarsa intensità (Bunning et al., 2002). Nella maggior parte dei casi l'infezione è asintomatica, solo il 10% dei soggetti infetti sviluppa sintomatologia neurologica (Ostlund et al., 2000) caratterizzata da atassia di varia entità, debolezza, fascicolazione muscolare e deficit dei nervi cranici (Cantile et al., 2000; Ostlund et al., 2000; Snook et al., 2001).
Nella maggior parte dei casi di infezione si assiste alla guarigione nell'arco di 5-15 giorni ma in alcuni casi la malattia può progredire rapidamente causando la morte. Di norma il tasso di letalità (percentuale di animali malati che muoiono o vengono sottoposti a eutanasia) rimane compreso tra il 30% e il 40%. Attualmente non sono disponibili presidi terapeutici mirati ed è possibile attuare soltanto una terapia di supporto.
Uomo
La maggior parte casi di infezione da WNV decorre in modo asintomatico. Il periodo di incubazione dura generalmente 2-14 giorni, ma in pazienti immunocompromessi sono stati osservati periodi di incubazione prolungati fino a 21 giorni. I quadri clinici associati all'infezione possono essere di varia entità. Sono state osservate sia lievi sindromi simil-influenzali autolimitanti che forme debilitanti della durata di settimane o mesi. L'insorgenza dei sintomi è improvvisa, spesso vengono riscontrati mal di testa, malessere, febbre, mialgia, brividi, vomito, eruzione cutanea, affaticamento e dolore agli occhi (Zhou et al., 2010). Le forme neuroinvasive si manifestano in meno dell'1%. Il WNV può provocare meningo-encefaliti che solitamente si manifestano con rigidità nucale, fotofobia, letargia o paralisi flaccida acuta (Sejvar et al., 2008). La mortalità è più elevata in soggetti immunocompromessi o anziani. Nei pazienti con un età uguale o superiore a 70 anni sono stati osservati tassi di mortalità compresi tra 0,8% e il 17% (Lindsey et al., 2010). La terapia è di supporto e la durata della malattia varia da settimane a mesi con possibili difficoltà funzionali e cognitive a lungo termine. -
Lesioni anatomo - patologiche
Uccelli
Negli uccelli le lesioni più importanti sono caratterizzate da:
• meningoencefalite con uno spiccato coinvolgimento delle cellule del Purkinje del cervelletto (Monaco et al., 2015),
• emorragie a carico dell'encefalo,
• splenomegalia,
• miocardite,
• coinvolgimento epatico e renale.
Equidi
Negli equidi non sono presenti lesioni macroscopiche a carico degli organi, le lesioni sono visibili solo a livello microscopico e sono esclusivamente a carico del sistema nervoso centrale.
Uomo
Le lesioni anatomo-patologiche nell'uomo si limitano alla presenza di foci necrotici con infiltrazione di leucociti polimorfonucleati e macrofagi a carico del sistema nervoso centrale, del fegato e del cuore. -
Diagnosi di laboratorio
La West Nile disease generalmente presenta una sintomatologia comune ad altre sindromi neurologiche, ma al tempo stesso si possono anche avere infezioni da WNV che compaiono senza sintomi apparenti. Per questi motivi, i criteri diagnostici devono includere una combinazione di valutazioni cliniche e prove di laboratorio. Queste ultime sono rese particolarmente complesse da fattori quali la grande variabilità del genoma del virus West Nile o la cross-reattività degli anticorpi con altri Flavivirus. La viremia transiente e il basso titolo virale sviluppato durante l'infezione rappresentano ulteriori ostacoli alla diagnosi dell'infezione che proprio per questi motivi deve essere eseguita da laboratori specializzati. In campo veterinario, tutti i campioni positivi ai test di screening effettuati dai laboratori autorizzati in Italia (IIZZSS), vengono inviati al Centro di Referenza Nazionale per le Malattie Esotiche degli animali (CESME) per la conferma e caratterizzazione del patogeno. La conferma di WND può essere fatta direttamente, rilevando la presenza del virus nel sangue o negli organi bersaglio, o indirettamente, attraverso l'uso di test sierologici per la ricerca di anticorpi specifici.
I saggi diagnostici utilizzati per identificare il virus sono (Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals 2019):
• Test di biologia molecolare (RT-PCR e PCR real time),
• Isolamento virale su colture cellulari,
• Immunofluorescenza,
• Immunoistochimica.
La presenza di anticorpi nei confronti del WNV può essere svelata utilizzando test sierologici quali:
• ELISA IgM,
• ELISA IgG,
• Sieroneutralizzazione virale in micrometodo,
• Test di riduzione del numero delle placche.
I saggi immunoenzimatici (ELISA) hanno trovato largo impiego negli ultimi anni, in virtù della loro grande specificità e sensibilità, nonché rapidità di esecuzione.
Ciò nonostante uno dei principali limiti dei test ELISA è la possibilità che si verifichino delle cross-reazioni con altri Flavivirus appartenenti allo stesso gruppo antigenico, come ad esempio tra virus West Nile e virus Usutu, date le strette relazioni antigeniche esistenti fra i membri di questa famiglia. Per questa ragione è necessario confermare la positività ottenuta al test ELISA ricorrendo ad un test di neutralizzazione virale.
Nell'ambito delle attività di sorveglianza veterinaria, sono stati definiti i criteri per la classificazione dei casi sospetti e confermati. Tali criteri sono specificati nel dettaglio dal "Piano di sorveglianza nazionale in risposta al virus West Nile e Usutu 2019".
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Diagnosi Clinica
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Campioni da prelevare
Equidi
Animale vivo
• sangue intero in EDTA,
• sangue intero senza anticoagulante per la ricerca di anticorpi specifici,
• liquido cefalorachidiano.
Animale morto
• encefalo e midollo spinale,
• cuore,
• milza.
Uccelli
Animale vivo
• sangue intero in EDTA,
• sangue intero senza anticoagulante per la ricerca di anticorpi specifici,
• tamponi oro-faringei e cloacali.
Animale morto
• cervello,
• cuore,
• rene,
• milza.
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Prevenzione e controllo
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Vaccinazione
Nelle aree in cui la malattia è endemica, l'uso della vaccinazione permette di proteggere dalla malattia i soggetti a rischio. L'assenza di un efficace trattamento terapeutico ne ha incoraggiato la produzione.
Attualmente la vaccinazione nei confronti del WNV è disponibile esclusivamente per gli equidi ed è una pratica consolidata. Esistono tre vaccini il cui uso è autorizzato negli equidi dalla European Medicines Evaluation Agency (EMEA) in tutti i paesi dell'UE:
• un vaccino inattivato, prodotto dal ceppo virale VM-2 (Equip® WNV, Zoetis, Belgium precedentemente Duvaxyn® WNV, Pfizer, US),
• un Canarypox virus vCP2017 ricombinante in grado di esprimere le proteine virali prM/prE (Recombitek equine WNV vaccine, Merial)
• ed un ceppo del virus della febbre gialla inattivato che contiene i geni codificanti per le proteine proteins E e prM del WNV (Equilis® West Nile, Intervet International BV, Netherlands) (EMEA, 2008, 2011 and 2013).
La vaccinazione degli equidi è facoltativa e a carico del proprietario.
Ad oggi non sono disponibili vaccini per uso umano. -
Controllo delle donazioni di sangue ed emocomponenti, organi e tessuti
Nelle aree con dimostrata circolazione virale vengono applicate tutte le misure finalizzate a limitare il rischio di trasmissione diretta all'uomo del WNV mediante trasfusioni di sangue e trapianti di organi e tessuti.
In Italia il Centro Nazionale Sangue e il Centro Nazionale Trapianti garantiscono la sicurezza delle procedure connesse a trasfusioni e trapianti grazie al costante monitoraggio dell'andamento dell'infezione in Italia e nel Mondo e la conseguente applicazione di idonee misure di screening. -
Misure di contrasto agli insetti vettori
Nelle aree in cui la malattia è endemica devono essere messe in atto strategie volte alla riduzione della circolazione del virus attraverso misure che agiscano sulla densità dei vettori e che riducano le possibilità di contatto tra vettori ed ospiti recettivi.
Gli interventi preventivi di contrasto ai vettori si devono fondare su un approccio integrato o Integrated Vector Management (IVM) (Bellini et al., 2014).
L'Organizzazione Mondiale della sanità (OMS) definisce IVM come "un processo decisionale razionale per l'uso ottimale delle risorse finalizzato al controllo vettoriale".
L'obiettivo di un approccio integrato è quello di trovare il miglior rapporto costo-beneficio tra tutti i metodi di controllo vettoriale disponibili, nel rispetto dell'ambiente al fine di ridurre la densità di vettori e/o i contatti vettore-uomo a livelli tali da non essere considerati un pericolo per la salute pubblica (WHO).
Le misure di controllo vettoriale si basano prevalentemente sulla ricerca e rimozione dei focolai di sviluppo larvale, la bonifica ambientale e l'impiego di prodotti larvicidi nei focolai che non possono essere rimossi o bonificati.
I focolai più comuni possono essere di vario tipo, ad esempio: acquitrini, canalizzazioni a cielo aperto, bacini perenni, risaie, cisterne, depuratori ecc. Lo sviluppo delle forme larvali è favorito soprattutto laddove le acque sono ferme e contengono detriti vegetali che forniscono nutrimento e riparo.
Le attività di rimozione e bonifica dei focolai larvali e gli interventi larvicidi vengono intensificate ed eventualmente associate ad un intervento straordinario mediante adulticidi qualora si accerti un elevato rischio di trasmissione all'uomo (Ministero della Salute, 2019).
Al fine di minimizzare il rischio di infezione inoltre si raccomanda di adottare misure di protezione individuale che limitino il contatto uomo-vettore quali:
• utilizzo di abbigliamento idoneo (che lasci scoperte il minor numero possibile di zone corporee),
• utilizzo di presidi insetto-repellenti per uso topico (ad esempio N-dietiltoluamide (DEET) o icaridina (KBR 3023),
• evitare l'ingresso delle zanzare nelle abitazione mediante zanzariere a maglie fitte e trattamenti ambientali insetto repellenti e/o insetticidi.
Ulteriori informazioni relative alle strategie di sorveglianza e controllo dei vettori sono disponibili ai link sottoindicati:
• CDC - Integrated Mosquito Management;
• Guidelines for mosquito surveillance;
• ECDC - Prevention and control measures for West Nile fever;
• EFSA - Malattie trasmesse da vettori.
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Vaccinazione
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Link utili
• Le indicazioni del Centro Nazionale Sangue relative alle misure di prevenzione della trasmissione trasfusionale dell'infezione da West Nile Virus.
• Le indicazioni del Centro Nazionale Trapianti in merito alla trasmissione del Virus West Nile mediante trapianto d'organo, tessuti e cellule nella stagione estivo-autunnale 2018.
• La pagina Web del Ministero della Salute dedicata al West Nile virus
• La pagina web dell'ECDC dedicata a West Nile fever
• I documenti dell'EFSA dedicati al West Nile virus:
• West Nile fever
• Vector-borne diseases
• La pagina Web dell'OIE dedicata al West Nile virus:
• Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals 2019
• The OIE Terrestrial Animal Health Code (the Terrestrial Code)