rabies virus, its treatment, vaccine etc

8
Rabies virus The rabies virus is a neurotropic virus that causes rabies in humans and animals. Rabies transmission can occur through the saliva of animals and less commonly through contact with human saliva. Rabies is a deadly virus that attacks the CNS (central nervous system) and causes acute encephalitis . The rabies virus has a cylindrical morphology and is the type species of the Lyssavirus genus of the Rhabdoviridae family. These viruses are enveloped and have a single stranded RNA genome with negative-sense . The genetic information is packaged as a ribonucleoprotein complex in which RNA is tightly bound by the viral nucleoprotein. The RNA genome of the virus encodes five genes whose order is highly conserved. These genes code for nucleoprotein (N), phosphoprotein (P), matrix protein (M), glycoprotein (G) and the viral RNA polymerase (L).The complete genome sequences range from 11,615 to 11,966 nt in length. All transcription and replication events take place in the cytoplasm inside a specialized “virus factory”, the Negri body (named after Adelchi Negri. These are 2–10 µm in diameter and are typical for a rabies infection and thus have been used as definite histological proof of such infection . Virus classification Group : Group V ((-)ssRNA)

Upload: microbiology

Post on 09-Feb-2017

66 views

Category:

Health & Medicine


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Rabies virus, Its treatment, vaccine etc

Rabies virus

The rabies virus is a neurotropic virus that causes rabies in humans and animals. Rabies transmission can occur through the saliva of animals and less commonly through contact with human saliva.

Rabies is a deadly virus that attacks the CNS (central nervous system) and causes acuteencephalitis.

The rabies virus has a cylindrical morphology and is the type species of the Lyssavirus genus of theRhabdoviridae family. These viruses are enveloped and have a single stranded RNA genome withnegative-sense. The genetic information is packaged as a ribonucleoprotein complex in which RNA is tightly bound by the viral nucleoprotein. 

The RNA genome of the virus encodes five genes whose order is highly conserved. These genes code for nucleoprotein (N), phosphoprotein (P), matrix protein (M), glycoprotein (G) and the viral RNA polymerase (L).The complete genome sequences range from 11,615 to 11,966 nt in length.

All transcription and replication events take place in the cytoplasm inside a specialized “virus factory”, the Negri body (named after Adelchi Negri. These are 2–10 µm in diameter and are typical for a rabies infection and thus have been used as definite histological proof of such infection       .                            

Virus classification

Group: Group V ((-)ssRNA)

Order: Mononegavirales

Family: Rhabdoviridae

Genus: Lyssavirus

Species: Rabies virus

Page 2: Rabies virus, Its treatment, vaccine etc

Structure:Lyssaviruses have helical symmetry, so their infectious particles are approximately cylindrical in shape. They are characterized by an extremely broad host spectrum ranging from plants to insects and mammals; human-infecting viruses more commonly have icosahedral symmetry and take shapes approximating regular polyhedra.

The rabies virus has a bullet like shape with a length of about 180 nm and a cross-sectional diameter of about 75 nm. One end is rounded or conical and the other end is planar or concave. The lipoprotein envelope carries knob-like spikes composed of Glycoprotein G. Spikes do not cover the planar end of the virion (virus particle). Beneath the envelope is the membrane or matrix (M) protein layer which may be invaginatedat the planar end. The core of the virion consists of helically arranged ribonucleoprotein.

Life cycle

After receptor binding, rabies virus enters its host cells through the endosomal transport pathway. Inside the endosome, the low pH value induces the membrane fusion process, thus enabling the viral genome to reach the cytosol. Both processes, receptor binding and membrane fusion, are catalyzed by the glycoprotein G which plays a critical role in pathogenesis (mutant virus without G proteins cannot propagate).

The next step after entry is the transcription of the viral genome by the P-L polymerase (P is an essential cofactor for the L polymerase) in order to make new viral protein. The viral polymerase can only recognizeribonucleoprotein and cannot use free RNA as template. 

Transcription is regulated by cis-acting sequenceson the virus genome and by protein M which is not only essential for virus budding but also regulates the fraction of mRNA production to replication. Later in infection, the activity of the polymerase switches to replication in order to produce full-length positive-strand RNA copies. These complementary RNAs are used as templates to make new negative-strand RNA genomes. They are packaged together with protein N to form ribonucleoprotein which then can form new viruses.

Infection

In September 1931, Joseph Lennox Pawan of Trinidad in the West Indies, a Government Bacteriologist, found Negri bodies in the brain of a bat with unusual habits. In 1932, Pawan first discovered that infected vampire bats could transmit rabies to humans and other animals. For a 

Page 3: Rabies virus, Its treatment, vaccine etc

brief history of some of the controversies surrounding the early discoveries relating to rabies in Trinidad, see the brief history by James Waterman.

From the wound of entry, the rabies virus travels quickly along the neural pathways of the peripheral nervous system. The retrograde axonal transport of the rabies virus to the CNS (Central Nervous System) is the key step of pathogenesis during natural infection. The exact molecular mechanism of this transport is unknown although binding of the P protein from rabies virus to the dynein light chain protein DYNLL1 has been shown. P also acts as an interferon antagonist, thus decreasing the immune response of the host.

From the CNS, the virus further spreads to other organs. The salivary glands located in the tissues of the mouth and cheeks receive high concentrations of the virus, thus allowing it to be further transmitted due to projectile salivation. 

Fatality can occur from two days to five years from the time of initial infection. This however depends largely on the species of animal acting as a reservoir. Most infected mammals die within weeks, while strains of a species such as the African Yellow Mongoose (Cynictis penicillata) might survive an infection asymptomatically for years.

Antigenicity

Upon viral entry into the body and also after vaccination, the body produces virus neutralizing antibodies which bind and inactivate the virus. Specific regions of the G protein have been shown to be most antigenic in leading to the production of virus neutralizing antibodies. These antigenic sites, or epitopes, are categorized into regions I-IV and minor site a. 

Previous work has demonstrated that antigenic sites II and III are most commonly targeted by natural neutralizing antibodies. Additionally, a monoclonal antibody with neutralizing functionality has been demonstrated to target antigenic site I.  Other proteins, such as the nucleoprotein, have been shown to be unable to elicit production of virus neutralizing antibodies. The epitopes which bind neutralizing antibodies are both linear and conformational.

TransmissionAll warm-blooded species, including humans, may become infected with the rabies virus and develop symptoms. Birds were first artificially infected with rabies in 1884; however, infected birds are largely if not wholly asymptomatic, and recover. Other bird species have been known to develop rabies antibodies, a sign of infection, after feeding on rabies-infected mammals.

Rabies may also spread through exposure to infected domestic farm   animals, groundhogs, weasels, bears, and other wild carnivorans. Smallrodents, such as squirrels, hamsters, guinea pigs, gerbils, chipmunks, rats, and mice, and lagomorphs such 

Page 4: Rabies virus, Its treatment, vaccine etc

as rabbits and hares, are almost never found to be infected with rabies and are not known to transmit rabies to humans. Bites from mice, rats, or squirrels rarely require rabies prevention because these rodents are typically killed by any encounter with a larger, rabid animal, and would, therefore, not be carriers. The Virginia opossum is resistant but not immune to rabies.

The virus is usually present in the nerves and saliva of a symptomatic rabid animal. The route of infection is usually, but not always, by a bite. In many cases, the infected animal is exceptionally aggressive, may attack without provocation, and exhibits otherwise uncharacteristic behavior. This is an example of a viral pathogen modifying the behavior of its host to facilitate its transmission to other hosts.

Evolution

All extant rabies viruses appear to have evolved within the last 1500 years. There are seven genotypes of rabies virus. In Eurasia cases are due to three of these—genotype 1 (classical rabies) and to a lesser extent genotypes 5 and 6 (European bat lyssaviruses type-1 and -2). Genotype 1 evolved in Europe in the 17th century and spread to Asia, Africa and the Americas as a result of European exploration and colonization.

Bat rabies in North America appears to have been present since 1281 CE (95% confidence interval: 906–1577 CE).

Rabies vaccine

A rabies vaccine is a vaccine used to prevent rabies.[1] There are a number of available vaccines that are both safe and effective. They can be used to prevent rabies before and for a period of time after exposure to the virus such as by a dog or bat bite. The immunity that develops is long lasting after three doses. They are usually given by injection into the skin or muscle. 

After exposure vaccination is typically used along with rabies immunoglobulin. It is recommended that those who are at high risk of exposure be vaccinated before potential exposure. Vaccines are effective in humans and other animals. Immunizing dogs is very effective in preventing human disease.

They may be safely used in all age groups. About 35 to 45 percent of people develop a brief period of redness and pain at the injection site. About 5 to 15 percent of people may have fever,headaches or nausea. After exposure to rabies there is no contraindication to its use. Most vaccines do not contain thimerosal.

Page 5: Rabies virus, Its treatment, vaccine etc

 Vaccines made from nerve tissue, and relied upon by a few countries, mainly in Asia and Latin America, are less effective and have greater side effects.Their use is thus not recommended by the World Health Organization.

Millions of people globally have been vaccinated and it is estimated that this saves more than 250,000 people a year.]It is on the World Health Organization's List of Essential Medicines, the most important medication recommended for a basic health system.

Duck embryo vaccinePurified Duck embryo vaccine (PDEV) was the first vaccine developed for human use in treating pre- and postexposure to the rabies virus. It was developed in 1957 and was made of dried, killed rabies virus. Vaccination with DEV involved a series of intradermal injections over several days. 

The World Health Organization still includes DEV in its list of recommended vaccines for treatment of rabies virus exposure. However, newer vaccines are more commonly used. These include the human diploid cell vaccine (HDCV) first introduced in 1978; purified chicken embyro cell vaccine (PCECV), developed in 1984; and a purified Vero cell rabies vaccine (PVCRV) developed in 1986. 

Application

Rabies virus is used in research for viral neuronal tracing to establish synaptic connections and directionality of synaptic transmission.

References

1.  "Rabies Fact Sheet N°99". World Health Organization. July 2013. Retrieved 28 February 2014.

2. ^ Jump up to: a  b c Cotran RS, Kumar V, Fausto N (2005). Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease (7th ed.). Elsevier/Saunders. p. 1375.ISBN 0-7216-0187-1.

3. Jump up ̂  "Rabies, Australian bat lyssavirus and other lyssaviruses". The Department of Health. Dec 2013. Retrieved 1 March 2014.

4. ^ Jump up to: a  b c Tintinalli, Judith E. (2010). Emergency Medicine: A Comprehensive Study Guide (Emergency Medicine (Tintinalli)). McGraw-Hill. pp. Chapter 152. ISBN 0-07-148480-9.

5. Jump up ̂  William H. Wunner (2010). Rabies: Scientific Basis of the Disease and Its Management. Academic Press. p. 556. ISBN 9780080550091.

6. Jump up ̂  Hemachudha T, Ugolini G, Wacharapluesadee S, Sungkarat W, Shuangshoti S, Laothamatas J (May 2013). "Human rabies: neuropathogenesis, diagnosis, and management.". Lancet neurology 12(5): 498–513. doi:10.1016/s1474-4422(13)70038-3.PMID 23602163.