Chương 1 - TỔNG QUAN 1. Tổng quan về Human Parvovirus B19 Vi-rút Parvovirus B19 ở người (B19) được Cossart xác định lần đầu tiên vào năm 1974 khi đánh giá xét nghiệm kháng nguyên bề mặt vi-rút viêm gan B [16]. B19 được mô tả độc lập là vi-rút "Nakatani" ở Nhật Bản 5 năm sau đó. Nhưng các thí nghiệm sau đó đã chứng minh rằng hai loại vi-rút này giống hệt nhau [60].
Trong nhiều thập kỷ, nghiên cứu đã liên kết Parvovirus B19 ở người với nhiễm trùng phát ban ở trẻ em, bệnh hồng cầu hình liềm, bệnh tự miễn dịch, bệnh ban đỏ và viêm khớp dạng thấp. B19 có thể gây ra các bệnh lâm sàng khác nhau ở nhiều cơ quan như xơ gan, ban đỏ, phù bào thai, viêm khớp, viêm cơ tim, viêm mạch, viêm cầu thận, rối loạn thần kinh, thiếu máu bẩm sinh [10, 63]. Đặc điểm phân loại và hình thái 1. Phân loại Việc phân loại họ Parvoviridae dựa trên các đặc điểm hình thái và chức năng.
Parvovirus là tác nhân gây bệnh phổ biến cho động vật và côn trùng. Trước khi phát hiện gần đây về các vi-rút mạch vành và các vi-rút TT (vi-rút có DNA dạng vòng, không có vỏ bọc, toàn bộ trình tự khoảng 3,9kb) có liên quan, các vi-rút Parvovirus là một trong những vi-rút chứa DNA nhỏ nhất có khả năng lây nhiễm vào tế bào động vật có vú. Do đó tên "parvum" (tiếng Latinh), có nghĩa là nhỏ [12]. Dựa trên khả năng lây nhiễm vào tế bào động vật có xương sống hoặc không xương sống, họ Parvoviridae được chia thành họ Parvoviridae và họ Denseviridae [8, 66].
Phân họ Parvoviridae được chia thành ba phân loài dựa trên cấu hình phiên mã của chúng, bản chất của các kết thúc lặp lại và khả năng sao chép hiệu quả (chi Parvovirus), vi-rút trợ giúp (chi Dependovirus) và ưu tiên hồng cầu (chi Erythrovirus). Chỉ các thành viên của chi Dependovirus và Erythrovirus mới có thể lây nhiễm sang người. Các thành viên của giống Dependovirus, bao gồm các vi-rút liên quan đến adeno từ 1 đến 6, yêu cầu đồng nhiễm các tế bào đích với Adenovirus hoặc Herpesvirus để sao chép hiệu quả. Cho đến nay, không có vi-rút phụ thuộc nào có 3 liên quan đáng tin cậy với bệnh ở người [16].
B19V không yêu cầu sự hiện diện của vi- rút trợ giúp cho đến khi gần đây nó được phân loại là vi-rút Parvovirus. Bởi vì sự sao chép chỉ xảy ra trong tiền chất hồng cầu, B19 hiện được xếp vào loại thành viên của chi Erythrovirus, thành viên duy nhất được chấp nhận trong số đó [8]. Các vi-rút có liên quan mật thiết gây ra các bệnh tương tự ở động vật linh trưởng đã được đề xuất là các thành viên khác của chi Erythrovirus. Hình thái Virion B19 có cấu trúc đơn giản chỉ gồm hai protein và một phân tử DNA mạch đơn [12].
Các hạt vi-rút có đường kính 22 ∼ 24 nm, thể hiện tính đối xứng tứ diện, và các capsid rỗng và nguyên vẹn thường được hình dung bằng phương pháp nhuộm âm tính và kính hiển vi điện tử (EM) [12, 34]. Các virion trưởng thành có trọng lượng phân tử là 5,6 × 106 và trôi nổi trong một gradient cesium chloride 1,41 μg/ml [12, 73]. Virion bao gồm 60 bản sao capsomer và trình tự DNA âm tính và dương tính [12, 26]. Việc sử dụng tia X cho thấy bề mặt của B19 khác biệt đáng kể so với bề mặt của các Parvovirus khác do không có gai nhô ra trên trục tam giác hình cầu liên quan đến tính kháng nguyên và nhận biết (Hình 1.
Hàm lượng DNA hạn chế và không có vỏ lipid làm cho B19 có khả năng chống lại các tác động vật lý rất cao. Vi-rút có thể tồn tại ở 56°C trong 60 phút, trong khi dung môi lipid không có tác dụng. Việc khử hoạt tính của vi-rút có thể đạt được bằng cách chiếu xạ formalin, beta-propiolactone và gamma. 1: Hình thái vi-rút mức phóng đại 250.
Đặc điểm cấu trúc của B19 Parvovirus ở người (B19) thuộc họ Parvovirus của Erythrovirus. B19 là một hạt vi-rút có đường kính 23 nm, là vi-rút nhỏ nhất không có vỏ bao và lõi là một chuỗi đơn DNA thuộc họ Parvovirus. Bộ gen B19 bao gồm 5596 nucleotit (nt). B19 chứa ba khung đọc mở (ORFs) mã hóa các protein không cấu trúc NS1 (77 kDa), hai protein cấu trúc VP1 (84 kDa) và VP2 (58 kDa) (Hình 1.
VP1 là một protein capsid nhỏ được mã hóa bởi trình tự nucleotide 2444-4786 chiếm 4% tổng số protein capsid. VP2 là khoảng 96% protein capsid lớn, và VP1 và VP2 giống nhau ngoại trừ VP1 có một axit amin bổ sung ở đầu tận cùng N [61]. 2: Cấu trúc vi-rút B19 [74] Sự đa dạng về kiểu gen của vi-rút B19 rất thấp và sự khác biệt về trình tự nucleotit nhỏ hơn 1–2%. Hiện tại, ba kiểu gen B19 khác nhau đã được xác định với sự khác biệt về trình tự nucleotide hơn 10% [59].
Kiểu gen 1 được coi là kiểu gen phổ biến nhất trên toàn thế giới, và kiểu gen 2 đã được báo cáo ở bệnh nhân ở một số nước Châu Âu, Hoa Kỳ và Brazil. Kiểu gen 3 được tìm thấy trong máu của bệnh nhân và người hiến tặng ở Pháp và Brazil [59, 63, 74]. Tại Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Lĩnh Toàn và cộng sự đã phân tích gen nhiễm vi-rút B19 ở bệnh nhân nhiễm vi-rút viêm gan B tại Việt Nam. Trong phân tích kiểu gen của 49 trình tự gen ở vùng NS1/VP1 và hai vùng mã hóa của NS1-VP1/VP2 ở Việt Nam, người ta thường gặp hai kiểu gen chính, với kiểu gen 1 chiếm 47/49 (96%), kiểu gen 2 là 2/49 (4%) và không xác định được kiểu gen 3.
Kiểu gen 1 có thể được chia thành hai kiểu phụ chính, B19-1A và B19-1B [21, 63], với sự khác biệt ước tính >5% nucleotide giữa các nhóm tạo thành các kiểu khác nhau. Hiệu số axit amin giữa hai nhóm B19-1A và B19-1B là >2% [21]. Đặc điểm hệ gene Parvovirus B19 Các tương tác gen khác nhau của một số gen, chẳng hạn như các gen liên quan đến phản ứng viêm, liên quan đến NSP (protein phi cấu trúc) [43]. Trong hệ thống các tế bào không đồng nhất như tế bào K562, biểu hiện của protein phi cấu trúc (Nonstructural protein-NSP) có thể góp phần vào việc sản xuất vytokine gây viêm interleukin 6 (IL-6), nhưng không sản xuất các loại cytokine có liên quan khác như IL- 1β, IL-8 hoặc TNFα.
IL-6 được cảm ứng tại trung gian NSP cho vị trí tham chiếu NF- κB trong khu vực promoter IL-6 và là chất hoạt hoá phiên mã trên promoter IL-6. Trong các hệ thống khác như dòng tế bào đơn U937, gen NSP được chuyển nạp có thể tạo mRNA, TNF- α và protein. AP-1 và AP-2 trên promoter TNF-α chịu trách nhiệm quá trình điều hoà qua NSP [49]. Mặc dù môi trường tế bào đa dạng, cả hai cơ chế đều chỉ ra vai trò gây viêm tiềm ẩn đối với NSP [44] (Hình 1.
B19 NSP cho thấy sự biểu hiện khác biệt trong các tế bào chủ. Các báo cáo ban đầu chỉ ra rằng độc tính tế bào có thể được ngăn chặn bằng cách thay đổi vùng liên kết nucleoside triphosphat giả định [36]. Ngoài ra, B19 NS1 gây ra apoptosis trong tế bào hồng cầu thông qua một con đường liên quan đến caspase 3, một đặc tính quan trọng của quá trình apoptosis do NS1 gây ra. Các nghiên cứu về tế bào UT7/EpoS1 và K562 đã chỉ ra rằng NS1 bắt đầu quá trình apoptosis bằng cách kích hoạt caspase 3 (nhưng không phải caspase 1) theo một cách khác với IL-6 [43].
Trong các tế bào tiền thân của hồng cầu người, tế bào CD36+ phân mảnh DNA bằng quá trình apoptosis và tích lũy trong giai đoạn G (2) của chu kỳ tế bào. Độc tính tế bào của NS1 trong tế bào là kết quả của tổn thương DNA của nhiễm sắc thể do hoạt động liên kết DNA và DNA của NS1. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng NS1 được điều chỉnh bởi poly-ADP-ribose polymerase (PARP), một loại enzyme liên kết cộng hóa trị với DNA của tế bào và tham gia vào quá trình sửa chữa DNA sợi đơn. Con đường này và con đường sửa chữa DNA do ATM/ATR bắt đầu là cần thiết cho quá trình chết tế bào NS1 [52].
Quá trình apoptosis do NS1 gây ra bị ức chế bởi các chất ức chế caspase 3, 6, 8 và ngược lại. Tương tác Fas-FasL không tham gia vào quá trình chết của tế bào hồng cầu, nhưng những tế bào này nhạy cảm với 7 quá trình chết rụng do TNF-α gây ra, cho thấy có thể có mối liên hệ giữa con đường tự chết được kích hoạt bởi TNF-α và NS1 trong tế bào hồng cầu của người [69]. 3: Sơ đồ cấu trúc và phiên mã của bộ gene B19 [55] 1. Sự nhân lên của B19 Tế bào tiền thân hồng cầu bị nhiễm B19, vi-rút tương tác với kháng nguyên P (globoside) (bước 1), yếu tố có ái lực thấp gắn với phân tử đường chủ yếu trên bề mặt tế bào.
Sự tương tác này tạo ra sự thay đổi cấu trúc của VP1, biểu hiện ra trên bề mặt của virion thay vì vẫn ở bên trong virion (bước 2). Sau đó, vùng VP1u trên virion liên kết với một thụ thể bề mặt tế bào giả định (protein tương tác với VP1u), làm trung gian cho quá trình hình thành virion bên trong tế bào, có lẽ bằng quá trình nội bào (bước 3). Virion trải qua một số bước trao đổi nội bào trong endosome, cuối cùng được giải phóng khỏi 8 endosome thông qua một chức năng của motip associated phospholipase A2 (PLA2) của VP1u và đi vào nhân (bước 4) [54]. Trong nhân, virion không được bao bọc và giải phóng bộ gen ssDNA sợi dương hoặc ssDNA sợi âm (bước 5).
Bộ gen ssDNA lần đầu tiên được chuyển đổi thành dsDNA được mồi bởi 3’OH của inverted terminal repeat (ITR) bên trái (bước 6), một quá trình yêu cầu DNA polymerase của tế bào (DNA Pol) và các bản sao DNA khác các nhân tố. STAT5 đã đươc phosphoryl hóa (p-STAT%) được kích hoạt thông qua con đường Epo/Epo-R/Jak2/STAT5, cần thiết cho quá trình sao chép DNA của vi-rút. Sau khi chuyển đổi thành dsDNA, NS1 liên kết các phân tử liên kết NS1 (NSBE) và cắt một trong các sợi ở các bộ điều hoà phiên mã (TRs) (bước 7a). Điều này tạo ra 3’OH mới để dẫn dắt tổng hợp DNA sau khi ITR cấu trúc kẹp tóc mất đi, sau đó sửa chữa ITR và dẫn đến kết quả là trung gian sao chép kép kết thúc mở (bước 7b).
ITR đã sửa chữa sau đó được biến tính (bước 7c), có khả năng yêu cầu hoạt động của vi khuẩn Helicase của NS1 và được ủ lại trong một quá trình được gọi là khởi động lại, để tạo thành chất trung gian được kẹp đôi, tạo ra đầu 3’OH mới để bắt đầu một vòng tổng hợp chuyển vị sợi (bước 7d) [54].