Täydellinen artikkeli kuvioineen on ilmestynyt Suomen Lääkärilehden numerossa 20/2009.
• Huhtikuussa tunnistettu uudentyyppinen influenssa A -virus on nopeasti levinnyt pandemiauhkaksi asti.
• Virus on todennäköisesti kehittynyt sioissa kahden influenssaviruksen samanaikaisen lisääntymisen ja
reassortaation seurauksena.
• Uuden sikaperäisen influenssa A/H1N1 -viruksen geenirakenne eroaa varsin selvästi kausi-influenssaviruksista ja rokoteviruksesta, eikä väestössä luultavasti ole immuniteettia sitä vastaan.
Influenssavirukset ovat maailmassa laajasti levinneet ja ne luokitellaan kolmeen tyyppiin, A, B ja C. Influenssa B ja C ovat ensisijaisesti ihmisillä esiintyviä viruksia, kun taas influenssa A-virusta esiintyy lisäksi runsaana eläinkunnassa. Luonnon tärkein reservoaari ovat vesilinnut, mutta virusta esiintyy myös sioissa, hevosissa, koirissa ja joissakin merinisäkkäissä.
Influenssa A-virukset luokitellaan alatyyppeihin viruksessa esiintyvien pintaproteiinigeenien, hemagglutiniini- (HA tai H) ja neuraminidaasigeenien (NA tai N) perusteella. Linnuista löytyvät kaikki tunnetut 16 HA- ja 9 NA-tyyppiä, kun taas ihmisessä esiintyy pääasiassa hemagglutiniinityypit H1, H2 ja H3 ja neuraminidaasityypit N1 ja N2 sisältäviä viruksia.
Viime vuosisadan alusta tähän päivään asti ihmisessä esiintyneet kausi-influenssavirukset pohjautuvat espanjantautivirukseen, joka on geeninvaihdon ja geenimuuntelun myötä muuttunut koko ajan. 1900-luvun influenssapandemioita aiheuttivat vuoden 1918 H1N1-tyyppinen espanjantautivirus, vuoden 1957 H2N2-tyyppinen aasialaisvirus ja vuoden 1968 H3N2-tyyppinen hongkongilaisvirus (1). Viimeisen kymmenen vuoden aikana pandemiauhkaa ovat aiheuttaneet linnuista peräisin oleva, ihmisiä ensimmäisen kerran vuonna 1997 infektoinut H5N1-tyyppinen virus (2) ja juuri nyt maailmalla kiertävä sikaperäinen H1N1-tyyppinen influenssa A -virus (3).
Influenssa A -viruksen genomi koostuu kahdeksasta erillisestä yksisäikeisestä RNA-geenisegmentistä, jotka koodaavat yhteensä yhtätoista erilaista viruksen proteiinia. Eläinten tai ihmisen infektoituessa samanaikaisesti kahdella erilaisella viruksella voivat eri virusten geenisegmentit vaihtua, jolloin voi syntyä aivan uudenlaisia virustyyppejä, reassortantteja (1). Nyt maailmalla kiertävä sikaperäinen influenssa A/H1N1 -virus on juuri tällainen uusi virustyyppi, jota ei ole aiemmin löydetty eläimistä eikä ihmisestä (Kuvio 1).
Huhtikuun puolivälissä 2009 Kaliforniassa, Yhdysvalloissa havaittiin normaalilla diagnostiikalla tyypittymätön influenssa A-virus, joka aiheutti ihmisissä hengitystieinfektioita. Viruksen perimän sekvenssianalyysi Yhdysvaltain tautivirastossa CDC:ssä paljasti tautia aiheuttavan viruksen olevan aiemmin tuntematon influenssa A -virus, jonka geenistö on peräisin lintujen, ihmisen ja sian influenssa A-viruksista (3). Uusi virus alkoi nopeasti levitä ympäri maailmaa.
Uuden viruksen kaksi polymeraasiproteiinigeeniä (PB2 ja PA) ovat sukua Pohjois-Amerikan lintuvirusten geeneille, yksi polymeraasigeeni (PB1) on läheistä sukua ihmisen H3N2-tyyppisen viruksen vastaavalle geenille, kun taas muut viisi virusgeenisegmenttiä on peräisin sikojen influenssa A -viruksista. Kolme näistä sikaperäisistä geenisegmenteistä (HA-, NP- ja NS-geenit) on tyypillisiä Pohjois-Amerikan sikaviruksille. Kaksi muuta geenisegmenttiä (NA- ja M-geenit) muistuttavat läheisimmin Euraasian sikavirusten geenejä (3). On ilmeistä, että uusi virus on syntynyt reassortaation kautta Pohjois-Amerikassa jo yli 10 vuotta kiertäneen sikaviruksen ja jonkin toisen, Euraasian sikavirusgeenejä sisältävän viruksen samanaikaisen lisääntymisen kautta. Todennäköisin uuden viruksen syntyeliö on ollut sika. Yhdysvalloissa on jo vuodesta 2005 alkaen todettu joitakin suoraan sioista ihmiseen tarttuneita sikainfluenssainfektioita (4).
Vaikka uusi sikaperäinen influenssa A/H1N1 -tyyppinen virus kuuluu H1N1-virusten alaryhmään, sen geenien primaarirakenne (geeni- ja aminohapposekvenssi) on varsin erilainen kuin ihmisissä kiertävien H1N1-tyyppisten kausi-influenssavirusten. Geenisekvenssien vertailu paljastaa erityisesti uuden viruksen pintaproteiinigeenien eroavan viime vuosina kiertäneiden H1N1-viruksien tai vuosina 2008–2009 käytetyn H1N1-rokoteviruksen (A/Brisbane/59/2007 H1N1) pintaproteiinigeeneistä. Sikaperäisten influenssa A/H1N1 -viruksen ja Brisbane-rokoteviruksen HA-geeni on vain 79-prosenttisesti ja NA-geeni 81-prosenttisesti identtinen (taulukko 1). Koska aminohappomuutokset kohdistuvat erityisesti virusproteiinien antigeenisesti tärkeille alueille, ovat virukset antigeenisesti lähes täysin erilaisia. Ydinproteiinigeenit ovat sen sijaan selvästi paremmin yhteneviä, lukuun ottamatta M2- ja NS1-proteiineja, joiden primaarirakenteessa nähdään varsin paljon eroja.
Tähän mennessä on sekvensoitu jo kymmeniä uusia sikaperäisiä influenssa A/H1N1 viruksia. Niiden keskinäinen geneettinen muuntelu on toistaiseksi ollut vähäistä (< 1 %).
Ensimmäinen sikaperäisen influenssa A/H1N1 -viruksen aiheuttama tautitapaus todettiin Yhdysvalloissa 30. maaliskuuta 2009 (3). Pian sen jälkeen samaan virukseen liittyvää tautia todettiin myös Kanadassa ja Meksikossa, missä virus näytti aiheuttavan erityisesti vakavia, jopa kuolemaan johtavia hengitystieinfektioita. On todennäköistä, että Meksikossa havaitut ja myöhemmin laboratoriokokein varmistetut tapaukset edustavat valikoitunutta potilasaineistoa eikä kukaan tiedä sairastuneiden kokonaismäärää. Lisäksi kliinis-epidemiologiset tiedot etenkin kuolemantapauksista ovat edelleen vajavaisia. Siksi kaikkiin toistaiseksi esitettyihin tapauskuolleisuus -prosentteihin on syytä suhtautua edelleen varauksellisesti. Taudin nopea leviäminen mantereelta toiselle huhti-toukokuun vaihteessa kuitenkin paljasti, että kuolleisuus uudentyyppiseen influenssa A -virusinfektioon on selvästi vähäisempi kuin alkuun pelättiin. Tähän mennessä (11.5.2009 tilanne) tautiin on varmuudella sairastunut yli 5 000 ihmistä ainakin 30 maassa. Kuolemantapauksia on raportoitu 53, joista Meksikon ulkopuolella Yhdysvalloissa kolme, Kanadassa yksi ja Costa Ricassa yksi. Epidemiologinen tilanne muuttuu kuitenkin nopeasti.
Lintuinfluessa H5N1-viruksen reseptori löytyy vain syvällä keuhkoissa olevien tyypin II pneumosyyttien pinnalta (2). Sen sijaan kaikkien ihmisen influenssa A/H1-, H2- ja H3 -virusten ja siten myös sian vastaavan alatyypin virusten siaalihapporeseptori ilmentyy ihmisen ylähengitysteiden epiteelisolukossa. Toisin kuin lintuinfluenssavirus H5N1, sikaperäinen H1N1-virus pystyy siten lisääntymään hyvin ihmisen ylähengitysteissä. H1N1-infektiossa virusta erittyy jo noin vuorokautta ennen kliinisten oireiden alkamista ja erittyminen voi jatkua useita päiviä taudin paranemisen jälkeen.
Sikaperäisen influenssa A/H1N1 -infektion oireet vaihtelevat hyvin lievästä ylähengitystieinfektiosta vakavaan, jopa hengenvaaralliseen keuhkokuumeeseen. Yhdysvalloista on juuri julkaistu ensimmäinen tieteellinen raportti 642 ensimmäisestä laboratoriovarmistetusta tapauksesta. Sen perusteella potilaiden tyypilliset oireet ovat kuumeilu (94 %), yskä (92 %), kurkkukipu (66 %) ja hieman epätyypillisesti myös ripuli (25 %) ja oksentelu (25 %). Näistä varmistetusti sikaperäisen influenssainfektion sairastaneista potilaista 9 % joutui sairaalahoitoon (3). Potilaiden mediaani-ikä oli 20 vuotta, ja vain 5 % potilaista oli yli 50-vuotiaita.
Kuolemaan johtaneista tautitapauksista ei ole vielä kuvattu keuhkojen patologis-anatomisia muutoksia tai välitöntä kuolemansyytä. Aiemmin on osoitettu, että vakaviin influenssainfektioihin liittyy primaarinen viruspneumonia, sekundaarinen bakteeripneumonia ja/tai vaikea keuhkojen tulehdusreaktio massiivisine valkosoluinfiltraatioineen ja ”sytokiinimyrskyineen”. Tämä johtaa akuuttiin hengitysvaikeusoireyhtymään (acute respiratory distress syndrome, ARDS). Espanjantautiin, H5N1-lintuinfluenssaan ja myös SARS-infektioon kuolleiden potilaiden keuhkomuutokset ovat olleet juuri tämänkaltaisia (2,5,6).
Karttuva kliinis-epidemiologinen tieto sikaperäisen influenssa A/H1N1 -virusinfektion luonteesta viittaa siihen, että infektio muistuttaa toistaiseksi varsin paljon kausi-influenssaviruksen aiheuttamaa taudinkuvaa. Koska koko maailman väestö on potentiaalisesti vailla merkittävää luonnon infektion aikaansaamaa immuunisuojaa, on mahdollista, että pandemiaksi levitessään sikaperäinen influenssa A/H1N1 -infektio voi johtaa miljoonien ihmisten infektoitumiseen. Tällöin myös kuolemaan johtavien tautitapausten määrä voi nousta varsin suureksi, vaikka kuolleisuus olisi pienikin.
Influenssavirusten diagnostiikka perustuu viruksen tai sen geenimateriaalin osoitukseen ylähengitysteiden eritenäytteestä tai serologiaan eli vasta-ainetason nousuun taudinaiheuttajavirusta kohtaan. Sikaperäisen influenssa A/H1N1 -infektion osoitus tapahtuu PCR-tutkimukseen ja/tai virusviljelyyn, joilla varmistetaan influenssaviruksen geenimateriaalin (virus-RNA) tai itse viruksen olemassaolo ylähengitystienäytteessä.
Spesifinen PCR-diagnostiikka pystytettiin Suomessa jo huhtikuun lopussa ja se perustuu paitsi influenssa A-viruksen ja muiden hengitystievirusten, myös sikaperäisen viruksen HA- ja/tai NS-geenien monistukseen näille geenialueille spesifisten alukkeiden avulla. Nämä uuden A/H1N1 viruksen geenialueet poikkeavat kausi-influenssavirusten vastaavista geeneistä merkittävästi, mikä tekee erotusdiagnostiikasta luotettavaa.. Toukokuun alussa laboratoriomme vastaanotti CDC:n lähettämän ja FDA:n erityismenettelyin hyväksymän diagnostisen kitin, jolla jo aiemmin pystytetyn menetelmän luotettavuus saatettiin varmistaa WHO:n tapauskriteerien mukaisesti. Vastaus PCR-tutkimuksesta voidaan saada vuorokauden kuluessa näytteen saapumisesta laboratorioon, parhaimmillaan samana päivänä.
Virusviljely, jolla pyritään soluviljelykasvatuksen avulla löytämään itse infektiivinen virus, kestää huomattavasti pitempään ja vastaus viruksen mahdollisesta kasvusta saadaan yleensä viikon kuluessa. Nykytietojen mukaan uusi A/H1N1-virus kasvaa hyvin hitaasti tavallisimmin käytetyissä soluviljelmissä. Viruksen viljely on kuitenkin tarpeen täsmällisen geneettisen ja immunologisen tunnistuksen ja mm. lääkeresistenssin analysoimiseksi.
Sikaperäisen influenssa A/H1N1 -viruksen aiheuttamat tautitapaukset raportoidaan WHO:lle ja Euroopan tautikeskukselle (ECDC) PCR-tutkimuksen ja/tai virusviljelyn perusteella. Suomessa sikaspesifisen influenssa A/H1N1 -viruksen diagnostiikkaa tekee tällä hetkellä kaksi yliopistollista kliinisen mikrobiologian yksikköä (HUSLAB ja UTULAB) sekä Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen virusinfektioyksikkö, joka toimii myös kansallisena influenssakeskuksena ja referenssilaboratoriona.
Serologinen diagnostiikka perustuu spesifisen immuunivasteen osoitukseen sikaperäistä influenssa A/H1N1 -virusta kohtaan pariseeruminäytteestä. Tutkimus voidaan tehdä hemagglutinaation inhibitio- (HI) tai neutralisaatiotesteillä (NT), jotka viruksen ollessa käytettävissä ovat niin spesifisiä, että tauti tai immuniteetti virusta vastaan voidaan todeta. Serologinen diagnoosi saadaan kuitenkin vasta 10–14 päivän kuluttua taudin oireiden alkamisesta, joten tutkimuksella ei ole pikadiagnostista arvoa.
Influenssaviruksia vastaan on kehitetty useita lääkeaineita, jotka perustuvat joko viruksen neuraminidaasin (oseltamiviiri ja tsanamiviiri) tai M2-ionikanavaproteiinin toiminnan estoon (amantadiini ja rimantadiini). Uusi sikaperäinen influenssa A/H1N1 -virus on resistentti amantadiinille ja sen johdannaisille, mutta toistaiseksi herkkä neuraminidaasin estäjille oseltamiviirille (Tamiflu) ja tsanamiviirille (Relenza) (3).
Resistenssi oseltamiviiria kohtaan voi kehittyä yhden aminohapon pistemutaationa (histidiini 275 tyrosiini -mutaatio), kun taas resistenssi tsanamiviirille vaatii useamman aminohapon mutaation ja sen syntyminen on huomattavasti hitaampaa. Neuraminidaasin estäjien käyttö tulisi varata ensisijaisesti varmistettujen influenssatautitapausten hoitoon tai tartuntaketjujen katkaisemiseen epidemian alkuvaiheessa (tuoreimmat kansalliset ohjeet, www.laakelaitos.fi).
Suomi on varautunut pandemian varalle hankkimalla valtion varmuusvarastoon varsin suuren määrän viruslääkkeitä. Niiden on arvioitu riittävän kaikkien sairastuneiden hoitoon ja tarvittavaan profylaksiaan. Influenssa A -virukset ovat herkkiä interferoneille, jotka anti-inflammatoristen lääkeaineiden ja statiinien ohella saattaisivat olla hyödyllisiä inflammaation rajoittamisessa parantaen potilaiden ennustetta (7).
Vakavaan influenssa A -virusinfektioon liittyy usein sekundaarinen bakteeri-infektio, jossa aiheuttajabakteereina ovat useimmiten Streptoccoccus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes tai Haemophilus influenzae (8). Nämä infektiot puolestaan vaativat kyseisiin mikrobeihin tehoavia antibiootteja.
Koska sikaperäinen influenssa A/H1N1 -virus on taysin uusi H1N1-viruksen alatyyppi ja poikkeaa huomattavasti ihmisissä aiemmin kiertäneistä H1N1-tyypin viruksista, on oletettavaa, että maailman väestön immuniteetti virusta kohtaan on vähäinen tai jopa olematon. Aiempi kausi-influenssavirusten aikaansaama vasta-ainevälitteinen tai soluvälitteinen immuniteetti viruksen ydinproteiineja kohtaan saattaa kuitenkin edesauttaa elimistön puolustusvastetta. Yli 50-vuotiaiden potilaiden suhteellisen vähäinen osuus sairastuneista (3) saattaa merkitä sitä, että aiemmista, vuonna 1957 hävinneistä H1N1-tyyppisistä viruksista on jäänyt jälkeen osittainen suoja uutta sikaperäistä influenssa A/H1N1 -virusta vastaan. Nykykäsityksen mukaan kausi-influenssarokote A/Brisbane/59/2007 (H1N1) ei anna merkittävää suojaa sikaperäistä influenssa A/H1N1 -virusta vastaan, koska virusten pintaproteiinigeenien rakenteet ovat hyvin erilaiset.
CDC:n tekemä sikaperäisen influenssa A/H1N1 -viruksen nopea tunnistus, geenirakenteen selvitys ja julkistaminen sekä viruksen lähettäminen WHO:n influenssareferenssilaboratorioiden kautta myös rokotetehtaiden käyttöön mahdollistavat rokotteen nopean kehitystyön. Rokotetehtaat pystyvät tuottamaan rokotetta myös tätä uutta virusta vastaan kahdella menetelmällä. Villin tyypin virusta voidaan kasvattaa suuria määriä ja virus voidaan inaktivoida tai sen antigeenisesti merkittävät proteiinit (H1- ja N1-proteiinit) voidaan eristää. Tällöin rokote tuotettaisiin samalla tavoin kuin kausi-influenssarokotteet. Toinen vaihtoehto on käyttää rekombinanttivirustekniikkaa, jolloin uuden viruksen pintaproteiinigeenit siirretään aiempaan rokoteviruspohjaan (A/PR8/34), joka kasvaa hyvin kananmunissa. Puhdistettuja viruksia voidaan käyttää rokotteena inaktivaation tai pintaproteiinikomponenttien puhdistuksen jälkeen. Hyvän immuniteetin antava H5N1-lintuinfluenssarokote pohjautui rekombinanttivirusteknologiaan (9). Ensimmäisten rokote-erien saaminen kliiniseen käyttöön kestänee lyhimmillään 4–6 kuukautta, mikäli rokotteet osoittautuvat turvallisiksi ja saavat aikaan hyvän immuunivasteen ihmisillä. Suomi on valmistautunut hankkimaan myös prepandeemista sikaperäistä influenssa A/H1N1 -virusrokotetta heti kun se on saatavilla.
Kuvio 1. Sikaperäisen influenssa A/H1N1 -viruksen rakenne (PDF 26 KB)
Taulukko 1. Sikaperäisten influenssa A/H1N1-virusten ja kauden 2008-2009 H1N1-rokoteviruksen geneettinen sukulaisuus (PDF 19,5 KB)
Sikaperäisen influenssa A-virusinfektion epidemiologista tilannetta Suomessa ja maailmalla voi seurata seuraavien nettisivujen välityksellä:
Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL):
http://www.thl.fi
Maailman terveysjärjestö (WHO):
http://www.who.int/en/
Euroopan unionin tartuntatautivirasto (ECDC):
http://ecdc.europa.eu/
Yhdysvaltain tartuntatautivirasto (CDC):
http://www.cdc.gov/
Ilkka Julkunen
LKT, tutkimusprofessori
Niina Ikonen
FM, tutkija
Esa Rönkkö
biotekniikan insinööri, Fil.yo.
Thedi Ziegler
FT, dosentti, laboratorionjohtaja
Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, Virusinfektioyksikkö ja kansallinen influenssakeskus
Kirjoittajilla ei ole taloudellisia kytköksiä diagnostisia menetelmiä tai rokotteita valmistaviin yrityksiin. Artikkelissa esitetyt päätelmät ovat kirjoittajien omia eivätkä edusta THL:n virallisia näkemyksiä. Kirjoittajat kiittävät Outi Lyytikäistä ja Anni Virolaista arvokkaista kommenteista.
Kirjallisuutta
1 Horimoto T, Kawaoka Y. Influenza: lessons from past pandemics, warnings from current incidents. Nat Rev Microbiol 2005;3:591–600.
2 Gambotto A, Barratt-Boyes SM, de Jong MD, Neumann G, Kawaoka Y. Human infection with highly pathogenic H5N1 influenza virus. Lancet 2008;371:1464–75.
3 Novel Swine-Origin Influenza A (H1N1) Virus Investigation Team. Emergence of a novel swine-origin influenza A (H1N1) virus in humans. N Engl J Med 2009 0: NEJMoa0903810
4 Shinde V, Bridges CB, Uyeki TM ym. Triple-reassortant swine influenza A (H1) in humans in the United States, 2005-2009. N Engl J Med 2009 0: NEJMoa0903812
5 de Jong MD, Simmons CP, Thanh TT ym. Fatal outcome of human influenza A (H5N1) is associated with high viral load and hypercytokinemia. Nat Med 2006;12:1203–7.
6 Kash JC, Tumpey TM, Proll SC ym. Genomic analysis of increased host immune and cell death responses induced by 1918 influenza virus. Nature 2006;443:578–81.
7 Chalmers JD, Singanayagam A, Murray MP, Hill AT. Prior statin use is associated with improved outcomes in community-acquired pneumonia. Am J Med 2008;121:1002–7.
8 Morens DM, Taubenberger JK, Fauci AS. Predominant role of bacterial pneumonia as a cause of death in pandemic influenza: implications for pandemic influenza preparedness. J Infect Dis 2008;198:962–70.
9 Leroux-Roels I, Leroux-Roels G. Current status and progress of prepandemic and pandemic influenza vaccine development. Expert Rev Vaccines 2009;8:401–23.
10 Julkunen I, Sareneva T, Pirhonen J, Ronni T, Melén K, Matikainen S. Molecular pathogenesis of influenza A virus