Grip Etkeni Influenza Virüsleri

Bu bölümde gribe neden olan Influenza virüslerinin özellikleri, bulaşma yolları ve hastalığın patogenezi konuları ele alınacaktır. Her şeyden önce, grip etkeni Influenza virüslerinin kolay bulaşmaları ve dış koşullara direnç göstermeleri nedeniyle, süratle geniş kitlelere dağılabildiğini unutmamak gerekir. Örneğin sıradan bir grip mevsimi sürecinde, Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) verilerine göre ge lişmiş ülkelerde ortalama 3-5 milyon kişinin ağır seyreden gribe yakalanması ve 250.000-500.000 kişinin yaşamını gribe bağlı sorunlardan ötürü yitirmesi söz konusudur (1,2). Öte yandan yüksek mor idite ve mortalite oranları ile karakteri ze gribal enfeksiyonların tıbbi ve sosyal olumsuzlukların yanı sıra ekonomik ka- ıplara da neden olduğu belirlenmiştir 1,3). Bu bağlamda gripten sonra sıklıkla zözlenen komplikasyonlara bağlı olarak, ir salgın döneminde hastanelere başvu ların ciddi oranda arttığı; her ne kadar ölüm nedeninin grip olarak tanımlanma sı yaygın bir uygulama değilse de, bu sü reçte en azından belli risk gruplarında ölüm oranlarının ciddi boyutlara ulaştığı hesaplanmıştır (4,5). A.B.D.'den yapılan bildirimlerde, sıradan bir grip sezonunda hastalığın toplumdaki atak hızı %6 -12 olarak hesaplanmış ve 2005 yılı için grip nedeniyle 36.000 kişinin yaşamını yitir diği, 200.000 kişinin ise hastaneye yatışı gerektirecek kadar ağır enfeksiyon geçir dikleri saptanmıştır (6). Buna göre söz konusu ülke için mortalite ve hastaneye yatış oranları, sırasıyla milyonda 120 ve 670 olarak hesaplanmıştır.

Ekonomik ka yıplar açısından bakıldığında ise, aynı ülkede bir sezon süresinde grip nedeniy le 31,4 milyon kişi polikliniklere başvur muş, 3,1 milyon hastaneye yatış günü söz konusu olmuş, 10,4 milyar dolar di rekt tıbbi harcama ve 87,1 milyar dolar toplam ekonomik kayıp ortaya çıkmıştır Grip Etkeni Influenza Virüsleri Asırlar öncesinde tanımlanmasına karşın, grip salgınlarından sorumlu etkenin belirlenmesine yönelik ilk çalışmalar 1880'li yıllara dayanmakta olup, o tarihlerde etken mikroorganizmanın bir bakteri olduğu düşünülmüş; 1931 yılına gelindiğinde Richard Shope söz konusu tablodan bir virüsün sorumlu olduğunu saptamış ve iki yıl sonra National Institute for Medical Research-londra kurulu şunda Willson Smith, Sir Christopher Andrewes ve Sir Patrick Laidlaw tarafın dan insandan alınan örneklerde etken vi rüs izole edilmiştir (8). Günümüzde, grip etkeni olan Influenza virüslerinin Ort homyxoviridae ailesinde yer alan, kılıflı ve negatif iplikli RNA'dan oluşan geno ma sahip mikroorganizmalar olduklarını biliyoruz. Yapılarında yer alan nükleop rotein ve matriks proteinlerinin antijenik özelliklerine göre Influenza A, Influenza B ve Influenza C olarak üç cinse ayrılan bu virüslerin genomiarı segmentlidir; bu özellik rekombinasyonu ve yeni Influen za subtiplerinin oluşumunu kolaylaştırır. Segmentli RNA genomu, nükleoprotein ve üç adet viral polimeraz proteini ile birlikte, helikal nükleokapsidin içinde yer alır. Bu yapı, matriks proteinleri ve konak hücre membranından bölümler içeren bir kılıf tarafından çevrelenmiştir. Virüsün tiplendirilmesinde ve dağılımı nın izlemesinde önemli olan yapılar ise, ortalama 80-120 nm çapındaki sferik vi ral partiküllerin yüzeyinde dikensi çıkın tılar şeklinde yer alan hemaglütinin (HA veya H) ve nöraminidaz (NA ve N) gli koproteinleridir. HA'lar 14 nm uzunlu- ğunda, 4 nm çapında tokmak görüntü sünde yapılardır ve virüsün, hedef aldığı hücrenin N-asetil nöraminik asid (siyalik asitler) içeren reseptörlerine tutunarak yapışmasını sağlarlar. Olgun virüsün hücreden tomurcuklanarak ayrılmasında rolü olan NA'lar ise, HA'lara oranla da ha az sayıda bulunan (1/4 oranında), yeni sentezlenen viral partiküllerin hücreyi terk etmelerinde rolleri bulunan, tetramer yapısındaki diğer yüzey çıkıntılarını oluştururlar. Kılıf bölgesinin iç kısmında matriks proteinleri bulunur.

Bunlardan M1, virüse şeklini verir; M2 olarak adlandırılan protein ise virüsün zarfından soyunma sürecinde, iç bölgelere hidrojen iyonlarının girişini sağlayan bir iyon kanalı rolünü üstlenmiştir. İnfluenza A ve B sekiz, Influenza C ise yedi segmentli genoma sahiptir. İçlerinde en önemli cinsi oluşturan Influenza A virüslerinin genomunda yer alan 2., 7. ve 8. segmentler ikişer, diğer beş seg ment ise birer protein kodlar. RNA seg mentlerinden üçü (sırasıyla 2., 1. ve 3. segmentler) PB1, PB2 ve PA olarak ta nımlanan polimeraz proteinlerini; orta büyüklükteki diğer üç RNA segmenti (sırasıyla 5., 4. ve 6. segmentler), RNA sen tezinde rolü olan nükleoproteinler (NP) ile HA ve NA olarak tanımlanan yüzey glikoproteinlerini kodlar. 7. segment Ml ve M2 proteinlerini; 8. segment ise yapısal olmayan NSl proteinini kodlamakta dır. Bu arada 2. segment, PB1'in yanısıra, PBl-F2 olarak tanımlanan ve alterna tif okuma yolunun kullanımı sonunda ortaya çıkan pro-apoptotik özelliğe sahip proteini; 8. segment ise NS1'in yanı sıra, RNA'nın nükleer transportunda rolü bulunan NS2 (NEP) proteinini kod la maktadırlar (9) (Şekil 1). Influenza Aile kıyaslandığında çok daha az oranda değişkenlik gösteren Inf luenza B virüsü salgınlara: C virüsü ise sporadik olgulara neden olmaktadır. Pandemilere yol açma özelliğiyle diğer lerinden ayrılan Influenza A virüsünün. aralarında en az %30 oranında amino asid sekans farklılığı bulunan çeşitli sub tipleri bulunur. Bugüne dek 16 adet HA ve dokuz adet NA tipi saptanmıştır ve bu farklı HA ve NA yapılarının yan yana gelmesi sonucunda değişik kombinas yonlarda virüs subtipleri (H3N2, HSNl gibi) ortaya çıkmaktadır. Bu subtiplerin lamamı su kuşlarında bulunmaktadır; diğer bir tanımlamayla Influenza A suşlarının doğal kaynağı kanatlılardır.

Influenza Subtiplerinin Evrimi Günümüzde Influenza A suşlarının 16 HA ve 9 NA tiplerinin tümüne kanatlılarda rastlanıldığı saptanmışken, insanlarda özellikle HA 1 (H 1), HA2 (H2), HA3 (H3), (ender olarak HAS ve HA9) ile NA 1 (Nl) ve NA2 (N2) tiplerinin kombinasyonları görülmektedir. Kanatlıların tüm subtiplerin rezervuarı oldukları, domuzlar gibi bazı memelilerin ara konak rolü oynadıkları ilkesinden hareketle, insanlar arasında gözlenen ve çeşitli dönemlerde ağırlık kazanan virüs tiplerinin evrimini incelemek, değişimin oluşumu konusun da bazı savlar ileri sürmek olasıdır. Örneğin 1900'lere kadar insanlarda H2N2 ve H3N8 suşlarının yaygın olarak bulunduğu; 1918 yılına kadar geçen sürede ka natlılardan gelen suşun insanlara bulaşması sonucu, H1 N1 tipinin ortaya çıktığı; İspanyol tipi olarak tanımlanan bu suşun Amerikan birlikleri tarafından Kuzey Amerika'dan Avrupa'ya taşınıp, 1918 salgınına yol açtığı kabul edilmektedir. 1957 Asya gribi salgınında ise, H1 N1 suşu ortamdan çekilmiş; onun yerine üç geni ördekteki virüslerden, diğer beşgeni insanda var olan virüslerden alan yeni bir subtip, H2N2 ortaya çıkmıştır. 1968 yılındaki Hong Kong gribinde yine ördek kökenli iki yeni genin devreye girmesi ile H3N2 tipi oluşmuş; 1977 Rusya gribinde ise, 1918'Ierin suşu olan ve bir görüşe göre laboratuardan yayılan H1 N1 tipine yeniden rastlanmıştır. Bu tarihten günümüze dek, insanlardan genellikle H1 N1 ve/veya H3N2 subtiplerinden suşlar izole edilmektedir. Grip epidemileri bir-üç yıllık aralarla ve daha çok ılıman iklimin hüküm sürdüğü bölgelerde görülür. Bu arada yukarıda değindiğimiz şekliyle, 20.yüzyılda bazı büyük pandemilere de rastlanıldığı bilin mektedir. Bir grip salgınının pandemi olarak değerlendirilmesi için epideminin bazı özellikler taşıması gereklidir; her şeyden önce yerkürenin belirli bir bölgesinde ortaya çıkan salgın tüm dünvaya yayılmalı ve enfekte kişi sayısındaki artışa paralel olarak, mortalite oranlarında da belirgin bir çoğalma gözlenmelidir.

Söz konusu yeni virüs tipi, salgın öncesi toplumda var olan virüslerden farklıdır ve yeni virüsün kaynağını: a- insanların O güne dek temas etmedikleri, örneğin bir kanatlı suşu (direkt bulaş): b- mutasyon lar ya da harmanlanmalar sonucu ortaya çıkan farklı bir virüs (indirekt bulaş) oluş turabilir. Bu farklılık, basit bir nokta mu tasyonundan çok (antijenik sürüklenme; drift), köklü bir değişimin (antijenik kay ma; shift) ürünü olmalıdır. İnfluenza A Suşlarında Genetik Değişim Mekanızmaları HA ve NA genlerinde replikasyon başına tek bir nükleotiddeki mutasyon sıklığı 10 olarak saptanmıştır. Replikas yonda rol oynayan RNA polimerazın özelliğine ve ekzonükleaz aktivitesinin bulunmayışına bağlı olarak ortaya çıkan bu mutasyon yoğunluğu, aslında diğer RNA virüslerinde gözlenenden pek fark Ii değildir. Klasik olarak Influenza virüs lerinde genetik çeşitliliği sağlayarak evri mini hızlandıran üç temel mekanizma bulunmaktadır: nokta mutasyonları, harmanlama (reassortment) ve rekornbinas yon. Burada ayrıntılarına değinilmeye cek olan rekombinasyon, Influenza virü sürıün gen segmentlerinden birinin, diğer gen segmentlerinden bölümler içermesi olarak tanımlanır. Sonuçta, oluşan yeni rekombine genin biyolojik özellik eri orijinal genin özelliklerinden farklılık gösterir. Örneğin rekombinasyon sonucunda HA genine NP geninden bir bölümün aktarılması, HA molekülünün klivajını kolaylaştıran bir gelişmedir. Son yıllarda rekombinasyona uğramış suşların rastlanma sıklığında artış gözlenmişse de, bu tip suşların konağa adaptasyonu güç olduğundan pratik açıdan bu tip genetik farklılaşma üzerinde fazla durulmamaktadır.

Değişik türlerden gelen suşlar arasındaki harmanlanma ile ortaya çıkan ve insanlar için yeni bir antijenik tipi olan bu virüsün bulaşıp insanlar için ciddi sonuçlar doğuran farklılaşmalardır. insanlarda bu yeni suşa karşı bağışık lık bulunmadığından, etken virüs top lumda süratle yayılarak, epidemilere hatta pandemilere yol açabilir. Geçtiği miz yüzyılda antijenik kayma sonucu dört önemli pandemi meydana gelmiştir: 1918'de yeni H1N1 subtipi ile ispanyol gribi, 1957'de bunun yerini alan H2N2 suşu ile Asya gribi, 1968'de H3N2 subti pinin mevcut H2N2'nin yerini almasıyla oluşan Hong Kong gribi ve nihayet 1977'de H1 N1 subtipinin yeniden dolaşıma girmesi ile kendini gösteren Rus gribi. Tüm bu subtipler beklenmedik zamanlarda ve düzensiz aralıklarla dolaşıma girmiştir. 1918 pandemisinin kanaılı H1 N1 virüslerinin insana direkt adaptasyonu sonucu ortaya çıktığı kabul edilirken, 1957 ve 1968 pandemilerinin insan ve kanatlı virüslerinin harmanlanması sonucu ortaya çıkan subtiplerin neden olduğu belirlenmiştir. 21. yüzyılın ilk pandemisi olarak tanımlanan ve pdnı A(Hl N1) 2009 virüsü ile oluşan pandmide ise kanatlı-insan-domuz lnfluenzı virüslerinin gen segmentlerinin harmanlanması sonucu ortaya çıkan bu yeni subtip sorumludur.

Bu major subtiplerin ortaya çıkış aşamaları ayrıntılı olarak incelendiğinde bazi ortak noktalar göze çarpmaktadır. Örneğin pandemilere neden olan yeni sublipler aniden, genellikle kanatlılar!a in sanların yoğun ve yakın temasta oldukları Uzak Doğu Asya ülkelerinde ortaya çıkmakta; mevcut suşlardan belirgin antijenik farklılık göstermekte ve ortaya çıkan yeni tiplerin, özellikle son yıllarda, Hl, H2 ve H3 subtipleri ile kısıtlı kaldık ları anlaşılmaktadır. Yapılan filogenetik incelemeler, genellikle yeni subtiplerin o an için insanlarda gözlenen suşlarla, ka natlılardaki Influenza suşlarının ortak ürünü şeklinde ortaya çıktığını göster mektedir. Örneğin 1957 yılında beliren H2N2 Asya suşu kanatlılardan kaynakla nan HA, NA ve polimeraz proteinlerin den biri olan PBl genleri ile daha önce ki yıllarda insanda gözlenen suşların beş geninin ortak ürünü şeklinde ortaya çık mıştır. 2009 yılındaki pandemi ise insan, domuz ve kanatlı Influenza virüslerinin genlerini taşıyan ve üçlü harmanlanma sonucunda ortaya çıkan virüsleri n Kuzey Amerika domuz popülasyonunda yaygın hale gelmesi ile patlak vermiştir. Nitekim PBl genini insan H3N2 virüslerinden, PB2 ve PA genlerini Kuzey Amerika ka natlı virüslerinden ve nihayet M ve NA genlerini Avrasya domuz virüslerinden alan üçlü harmanlanma sonucunda oluşan pdm A(H1 N1) 2009 virüslerinin, 2009 pandemisinden sorumlu oldukları saptanmış ve lnfluenza virüsleri için har manlanma olayının ne denli çarpıcı sonuçlar verebileceği bir kez daha anlaşıl mıştır. Kısacası harmanlanma sonucu yeni bir HA veya NA genine sahip suşlar ortaya çıkmaktadır ve bu değişim ile an tijenik özellikleri tamamen farklı, buna bağlı olarak epidemiyolojik özelliği de farklılaşmış yeni virüsler belirmektedir.

Enderde olsa, yeni subtipin ortaya çıkışındaki bir diğer olasılık, kanatlılardan veya memelilerden insana direkt bulaş riskidir; H5N1l ve H9N2 virüslerinin in sandan izole edilmiş olması bu görüşün kanıtıdır. Yeni tiplerin oluşum mekanizması ile ilgili sonuncu olasılık ise, Hı Nl Rusya suşunun bir süre sonra yeniden belirmesi örneğinde olduğu gibi, bir dönem epidemilere yol açan virüslerin, be lirli bir süre adeta baskılanmış şekilde sessiz halde ve değişime uğramaksızın bir köşede kalması ve sonra aniden tekrar önem kazanmasıdır; örneğin H1 N1 subtipi 59 yıl süreyle ortadan kaybolmuş ve 1977 mayısında yeniden sahneye çık mıştır. Bilinen bir subtipin yıllar sonra tekrar belirmesi, antijen ikIrecYcling olarak tanımlanır. Yüksek ve Düşük Patojeniteye Sahip Suş Tanımı Konak hücre reseptörlerine bağlanmanın virüsün HA proteini tarafından gerçekleştirildiğini gördük. HA molekülü, reseptörlere bağlanma özelliğinin yanı sıra, viral ve endozomal membranıarın füzyonunu sağlayarak enfeksiyonu başlatma ve nihayet NA ve M2 proteinleri ile bir araya gelerek viral tomurcuklanmanın konak hücrenin apikal bölgesinde gerçekleşmesinde de rol oynamaktadır. HA molekülünün bu görevlerini gerçekleştirebilmesi için translasyonu takiben bazı modifikasyonlara uğraması gerekli dir. Bu farklılaşmalardan en önemlisi HAO molekülünün konak hücre proteazlarınca HA1 ve HA2 alt ünitelerine parçalanması, glikolizasyonu ve palmitolasyonudur.

Konak hücrenin endoplazmik retikulumunda gerçekleşen HA 1 ve HA2 alt ünitelerine ayrışması, virüsün enfeksi yöz olabilmesi için zorunlu bir aşama dır. Buna göre HA'nın hücre içi ya da dışı proteazlarca iki alt üniteye ayrılması gerçekleşmez ise viral partiküller enfeksiyözite kazanmazlar. Serin benzeri protezler olan hücre dışı proteazlar, klivaj (ayrılma) bölgesinde tek bir arjinin (R) molekülü içeren monobazik motifi tanırlar ve tüm HA subtiplerinin ayrışmasında roloynarlar. Fürin örneğinde olduğu gibi, hücre içi protezlar ise ayrılma bölgesinde birden fazla bazik amino asit içeren motifleri (mültibazik) tanırlar. HAO prekürsörünün kırılma noktasına ait özellikler, Influenza suşlarının doku tropizmi ve buna bağlı olarak patoje niteleri ile yakından ilintilidir. Avirülan suşlarda kırılma noktasındaki tek arjinin artığı, kanatlıların sindirim sistemlerinde bulunan az sayıdaki proteaz enzimlerin ce parçalanır ve bu özellikteki virüsler cenfeksiyon genelde hafif ya da semptom suz lokalize enfeksiyonlar şeklinde seyreder. Buna karşın, özellikle H5 ve H7 subtipinden yüksek patojeniteye sahip virüsleri n kırılma noktalarında çok sayı da bazik amino asit bulunur ve çok miktarda hücre içi ve dışı proteazlarca kesil meleri gerekir. Sonuçta bu tip suşlar virüs konağın farklı organlarına yayılarak sistemik enfeksiyona yol açarlar. Unutul maması gereken bir nokta, düşük patoje nite özelliğindeki bazı suşların, çok sa yıda bazik amino asitli kırılma alanları edinerek yüksek düzeyde patojen suşlar haline geçebildikleridir.