لگو سایت تریتاژن

پولیوما ویروس بی کی (BK Polyomavirus)

پولیوما ویروس BK

پولیوما ویروس BK (BK Polyomavirus) یا به اختصار BKV یک ویروس کوچک به اندازه 45-50 nm با ساختار ایکوزاهدرال (Icosahedral) یا چند وجهی منظم با 20 وجه مثلث متساوی الاضلاع است. ژنوم این ویروس از نوع DNA دو رشته ای حلقوی می باشد. ویروس BK  اولین بار در سال 1971 در پی یافتن سلول های حاوی انکلوژن بادی در ادرار بیمار دریافت کننده پیوند کلیه توصیف شد. این ویروس به همراه John Cunningham virus (JC) و Simian virus 40 (SV40) عضوی از خانواده پولیوما ویروس ها (PV) می باشد. ژنومBKV دارای حدودا 75% همولوژی با JCV و 70% با ویروس CV40 است.  BKV به عنوان یکی از مهم ترین دلایل عدم موفقیت در عمل پیوند و پس زده شدن کلیه پیوند شده است.

ویروس BK قادر است بیشتر جمعیت جهان را اغلب در سن جوانی و به صورت خاموش (بدون علایم بالینی) آلوده کند. به طور کلی انتقال BKV از طریق ترشحات تنفسی اتفاق افتاده و با بروز برخی بیماری ها مرتبط می باشد. بیماری های مرتبط با ویروس BK اغلب در افراد دریافت کننده پیوند کلیه و سلول های بنیادی هماتوپویتیک مشاهده می گردد. نفروپاتی BKV یا BKVN مهم ترین نوع این بیماری هاست. BKVN با بار ویروسی پلاسما به میزان بیش از 10000 Copies/ml به طور مدام طی 28 روز تعریف می شود. از نظر هیستولوژی BKVN به سه سطح A، B و C طبقه بندی می شود که عبارتند از:

  • سطح A: اثرات سایتوتوکسیک شدید منجر به بروز التهاب مداوم tubulointerstitial می گردد.
  • سطح B: این شرایط منجر به آتروفی توبولار و فیبروز بینابینی می شود.
  • سطح C: نفروپاتی در 10% دریافت کنندگان پیوند عضو، مخصوصا در مواردی که گروه خونی گیرنده و دهنده ناسازگار باشد، با احتمال پس زده شدن پیوند بین 10-80% به وجود می آید. دلیل اصلی فعال شدن مجدد ویروس BK در این شرایط، درمان های سرکوب کننده سیستم ایمنی بعد از انجام عمل پیوند است.

 

 

علائم عفونت BKV

عفونت با BKV در بیشتر افراد خاموش و بدون علایم بالینی است. با این وجود، در افراد مبتلا به بیماری های نقص ایمنی یا افرادی که سیستم ایمنی شان سرکوب شده است (مانند افراد مبتلا به AIDS یا افرادی که عمل پیوند عضو انجام می دهند)، BKV مجددا فعال شده و تکثیر می شود. در این مرحله فعال شدن عفونت منجر به ایجاد عوارضی می گردد که با لیز سلول های لوله های کلیه و ترشح BKV در ادرار شروع آغاز شده و مشکلاتی مانند نفروپاتی و پس زدن کلیه پیوند شده مشاهده می گردد. یکی از دلایل اصلی پس زده شدن عضو پیوند شده، رد پیوند توسط سیستم ایمنی است که با عوامل مختلفی از جمله بیماری های مرتبط با ویروس BK ارتباط دارد.

زمانی که سیستم ایمنی فرد افت می کند علائم مختلفی در بیمار بروز می یابد که برخی از آنها عبارتند از:

  • تاری دید و تغییر در بینایی
  • بالا رفتن دمای بدن، درد های عضلانی و یا ضعف
  • احساس درد در زمان تخلیه ادرار
  • سرفه یا مشکلات تنفسی
  • تغییر رنگ ادرار به قرمز یا قهوه ای
  • تکرر ادرار
  • تشنج

 

 

راه های انتقال BKV

ویروس BK (BKV) می تواند از راه های مختلفی از فردی به فرد دیگر منتقل شود که شایع ترین مسیر انتقال از راه تنفس می باشد. انتقال از راه جنسی، دومین روش انتقال عفونت BKV است. در یک مطالعه انجام شده نتایج نشان می دهد که ویروس BK در 57 درصد از نمونه ‌های بافت تناسلی و 95 درصد از نمونه ‌های اسپرم وجود دارد. با توجه به اینکه ابتلا به BKV معمولا در سنین پائین و پیش از آغاز فعالیت های جنسی رخ می دهد، این فرضیه مطرح شده که رابطه جنسی محرک فعال شدن مجدد این بیماری است. دیگر راه انتقال ویروس BKV از راه جفت و در دوران بارداری می باشد که در تعداد بالایی از جنین های سقط شده این ویروس شناسایی گردیده است. از دیگر مکانیسم های انتقال ویروس BK می توان به آلودگی از طریق ادرار و خون اشاره کرد.

 

 

نرخ شیوع بیماری

میزان شیوع یا seroprevalence عفونت ویروس BK (BKV) در سراسر جهان در افراد با سیستم ایمنی کامل بیش از 80% تخمین زده می ‏شود. عفونت اولیه BKV اغلب در سنین 3 تا 4 سالگی رخ می دهد و این ویروس به شکل خفته در سلول های اپیتلیال توبولار کلیه باقی می ماند. به نظر می رسد که نرخ شیوع بیماری با افزایش سن کاهش می یابد. ترشح متناوب ویروسی در نمونه های ادرار در افراد با ایمنی کامل 7-20% گزارش شده است که این میزان در افراد با ایمنی سرکوب شده بیشتر است. چهار ژنوتایپ BKV در جمعیت های پیوند کلیه شناسایی شده اند که ژنوتایپ I در سراسر جهان، ژنوتایپ III در آفریقا و ژنوتایپ IV در آسیا و بخش هایی از اروپا شیوع بیشتری دارد.

اگرچه ویروس BK (BKV) در بیشتر موارد با نفروپاتی (nephropathy) یا سیستیت هموراژیک (hemorrhagic cystitis) همراه نیست، اما در برخی جمعیت ها خطر پیشرفت ویروس BK به ویرومی (viremia) و ایجاد BKVN وجود دارد. BKVN یک نشانه بافت شناسی از التهاب tubulo-interstitial به وسیله ویروس BKV است که می تواند در نهایت منجر به نارسایی کلیه گردد. در بیمارانی که تحت عمل دریافت کلیه پیوندی قرار می گیرند، حدود 80% به این عفونت مبتلا هستند و تقریبا 5 تا 10 درصد موارد نیز طی یکسال پس از پیوند به این ویروس آلوده خواهند شد.

 

 

ساختار ژنوم ویروس BKV

BKV یک ویروس DNA دو رشته ای کوچک (حدود 45 نانومتر) و بدون پوشش است که از 5000 جفت باز تشکیل شده است. از ویژگی های DNA ویروس BK این است که می تواند به صورت دو طرفه (bidirectional) ترجمه گردد. ژنوم ویروس BK از طریق پیوند کووالانسی به شکل حلقوی در آمده و از domain های مختلفی تشکیل شده است که عبارتند از:

 

  • ناحیه اولیه در BKV یا early domain

ناحیه اولیه ژنوم BKV شامل ژن های تکثیر شونده، آنتی ژن های تومور بزرگ (آنتی ژن TAg) و آنتی ژن های تومور کوچک (آنتی ژن tAg) می باشد. آنتی ژن Tag نقش تنظیمی در بیان ژن های Late داشته و به دلیل داشتن فعالیت هلیکازی در فرآیند همانند سازی ویروس نیز نقش مهمی ایفا می کند.

  • منطقه کنترل غیر کد کننده (non-coding control region) یا به اختصار NCCR در BKV

این منطقه در مجاورت ناحیه اولیه قرار دارد و متشکل از فاکتورهای رونویسی برای ژن های اولیه (early) و تاخیری (late) می باشد. ناحیه کنترلی NCCR  حاوی منشاء همانند سازی (ori) و پروموتورهای نواحی Early و Late است. تفاوت در ناحیه NCCR باعث به وجود آمدن دو نوع متفاوت از ویروس BK  می گردد که شامل archetype و rearranged BKV است. نوع archetype حالت قابل انتقال ویروس است که در بدن عفونت پایدار و بدون علامت ایجاد می کند. از سوی دیگر، rearranged BKV  دارای حذف و مضاعف شدگی در ناحیه NCCR است و نوع مرتبط با بیماری می باشد.

  • ناحیه  Late در BKV

این ناحیه کد کننده پروتئین های کپسید ویروس از جمله VP1، VP2 و VP3، آگنوپروتئین و microRNA ها است. VP1 رایج ترین پروتئین موجود در لایه بیرونی کپسید می باشد که حاوی یک شیار کوچک جهت اتصال گیرنده سلول میزبان است. در مرحله اول ویروس از طریق گیرنده های VP1 روی سطح خود، وارد سلول میزبان می گردد. پس از اندوسیتوز و انتقال ویروس به شبکه اندوپلاسمی پوشش ویروس برداشته شده و ژنوم آن وارد هسته خواهد شد. ژنوم ویروس در هسته سلول وارد فرآیند همانند سازی و ترجمه می شود. پروتئین های Vp2 و Vp3 به سطح داخلی کپسید متصل هستند. آگنوپروتئین نیز نقش مهمی در چرخه عفونت زایی ویروس دارد و به رهایی و انتشار ویروس های تکثیر شده از سلول های آلوده کمک می کند. با بیان ژن های Late ساختار ویروس ساخته می شود و به این ترتیب ویروس تکثیر شده و چرخه زندگی ویروس BK تکمیل می گردد.

 

به طور کلی، ویروس BK (BKV) جهت همانند سازی و تکثیر از سلول میزبان استفاده می کند و درون ژنوم آن درج نمی گردد. ویروس BK دارای چهار زیر گروه سرولوژیک BKV (I، II، III و IV) می باشد. سروتایپ I شایع ترین نوع آنها در جمعیت جهان است و حدود 70 تا 80 درصد موارد را در بر می گیرد و به دنبال آن سروتایپ IV حدود 10 تا 20 درصد موارد را شامل می شود. باید توجه داشت که در برخی منبع با استفاده از یک رویکرد فیلوژنتیک کل ژنوم، سروتایپ های BKV به 6 نوع مختلف طبقه بندی شده اند.

 

 

حالت نهفته BKV

نتایج بسیاری از تحقیقات نشان داده است که ویروس BKV می تواند به شکل نهفته در اندام های مختلف حضور داشته باشد. این داده ها براساس انجام آزمایش PCR بدست آمده اند. ویروس BK می تواند به حالت بدون تکثیر (nonreplicating) و یا با حداقل تکثیر (minimal replicating) درون سلول میزبان باقی بماند. درحالت نهفته ویروس یا درون ژنوم میزبان درج (integrated) می شود و یا اینکه به حالت اپی زوم خواهد بود. در هر دو حالت تعداد کمی از ژن های ویروسی بیان می گردد که این امر ویروس را از دسترس سیستم ایمنی دور نگه می دارد. از بین اندام ها، کلیه شایع ترین محل گزارش شده برای عفونت نهفته ویروس BK (BKV) می باشد. دومین اندام شایع که آلوده به ویروس BK می گردد مغز است که منجر به عفونت نهفته در آن می شود.

 

 

ویروس BK و پیوند کلیه

پیوند کلیه (Kidney transplantation) یکی از مشکلات رایج در جوامع امروزی است که به عنوان یک راه نجات برای جایگزینی دیالیز بیماران استفاده می شود. پیوند اغلب در مرحله نهایی اختلال عملکرد کلیه (uremia یا بیماری کلیوی مرحله نهایی (ESRD)) انجام می گیرد. مشکل اصلی پیوند کلیه این است که عضو پیوند شده ممکن است از بین رفته و در نتیجه بیمار به وضعیت ESRD بازگردد. یکی از دلایل اصلی در پس زدن پیوند، رد سیستم ایمنی به دلیل ابتلا به ویروس BK می باشد. با وجود پیشرفت های اخیر در علم پزشکی، رد پس زده شدن عضو پیوندی همچنان یکی از مشکلات اصلی بیماران می باشد که هزینه های زیادی نیز برای بیمار به همراه دارد. نتایج تحقیقات مختلف نشان داده است که BKV viremia در حدود13% و نفروپاتی BKV در حدود 8% از دریافت کنندگان کلیه پیوندی رخ می دهد.

عفونت اولیه به ویروس BK، به عنوان عامل بروز بیماری های مختلف کلیوی از جمله سیستیت هموراژیک و غیر هموراژیک (hemorrhagic and nonhemorrhagic cystitis) در بیماران دارای نقص سیستم ایمنی شناخته شده است. فعال شدن مجدد (BKV reactivation) ویروس BK در فرد دریافت کننده کلیه پیوندی می تواند از اهدا کننده و یا دریافت کننده رخ دهد. زمانی که ویروس دوباره فعال می گردد، یک عفونت صعودی از طریق گسترش سلول به سلول مشاهده می شود که بدون کنترل ایمنولوژیک مناسب، عفونت لیتیک (lytic infection) پیشرونده ای ایجاد خواهد شد.

این نوع عفونت ها عامل ایجاد inclusion های بزرگ حاوی ویروس در سلول های توبول است. سپس لیز شدن این سلول های آلوده به ویروس منجر به ورود ویروس نه تنها به مجاری توبول (tubule lumen) و ادراری بلکه به interstitium و انتشار به سلول های اطراف نیز می گردد. نکروز سلول های توبولار باعث در دسترس قرار گرفتن غشای پایه و برهنه شدن آن خواهد شد. در گیرندگان پیوند آلوگرافت کلیه، تنگی حالب ناشی از ویروس BK و نفریت توبول بینابینی(tubulointerstitial nephritis) ممکن است مشاهده شود. نفروپاتی آلوگرافت ناشی از ویروس BK ممکن است در بیمارانی که با رژیم های سرکوب کننده سیستم ایمنی خاصی درمان می شوند، شایع تر باشد.

 

 

روش های تشخیص BKV

از میان روش های تشخیصی، بیوپسی کلیه به عنوان استاندارد طلایی تشخیص نفروپاتی مرتبط با BKV است. هر چند که این روش زمان بر، تهاجمی و وابسته به مهارت کاربر است. همچنین به دلیل خاصیت کانونی عفونت و تمایل عفونت اولیه به قسمت های عمیق تر کلیه، ممکن است تشخیص عفونت با استفاده از این روش امکان پذیر نباشد. در حال حاضر روش های سیتولوژیک تشخیص BKV در نمونه ادرار، به دلیل اختصاصیت ضعیت این روش انجام نمی شود. سهولت و در دسترس بودن روش های تشخیص DNA ویروس با استفاده از تکنیک quantitative Real-Time PCR یا qPCR ، باعث تبدیل این تکنیک به روش اصلی تشخیص BKV شده است. دستورالعمل های ارائه شده از سوی دو سازمان Kidney Diseases Improving Global Outcomes (KDIGO) و American Society of Transplantation (AST) نیز غربالگری BKV با استفاده از تکنیک qPCR در تمامی پیوندهای کلیه را توصیه می کنند.

تکنیک Real-Time PCR کمی یا qPCR روشی است که از PCR برای تکثیر اهداف ژنی مورد نظر، و از مولکول های فلورسنت برای آشکار سازی محصولات تکثیر شده استفاده می کند. بنا بر این در طول واکنش با تکثیر اسید نوکلئیک میزان تابش فلورسنس افزایش می یابد؛ در نتیجه امکان بررسی کمی محصولات PCR به صورت در لحظه یا Real-Time فراهم می شود. دو روش رایج تشخیص ژنوم ویروسی در Real-Time PCR استفاده از رنگ های فلورسنت غیر اختصاصی (مانند سایبرگرین) و یا استفاده از پروب های اختصاصی برچسب گذاری شده با رنگ های فلورسنت (مانند پروب های (TaqMan است. به عنوان یک ابزار تشخیصی، probe-based real-time PCR در تشخیص سریع و دقیق نوکلئیک اسید ویروس های عفونت زا مورد استفاده قرار می گیرد.

تشخیص عفونت با ویروس BK با استفاده از qPCR در نمونههای پلاسما یا ادرار قابل انجام است؛ نتیجه آزمایش زمانی مثبت تلقی می شود که تعداد نسخههای ویروسی بیش از 107 Copy/ml در ادرار و 104 Copy/ml در پلاسما باشد. همچنین باید طی 4 هفته نتایج مشابه تکرار شود.

تشخیص BKV DNA با استفاده از qPCR قادر به تشخیص ویروس فعال از غیر فعال نیست؛ به همین دلیل تشخیص mRNA ویروسی، مخصوصا  VP1 mRNA، به عنوان شاخصی از ویروس فعال و تکثیر شونده در تشخیص ویروس فعال و نفروپاتی مورد توجه قرار گرفته است. همچنین تشخیص microRNAs یا miRNAs ویروسی با استفاده از تکنیک qRT-PCR به عنوان یک روش غیر تهاجمی در تشخیص ویروس BK مورد توجه قرار گرفته است. Bkv-miR-B13p و bkv-miR-B1-5p دو miRNA هستند که توسط ویروس بیان می شوند و در تنظیم همانندسازی و فرار از سیستم ایمنی نقش دارند. این دو miRNA در تشخیص عفونت فعال با BKV با استفاده از qRT-PCR استفاده شده اند.

بیماری های مرتبط با BKV و پس زدن پیوند درمان مشخصی ندارند و معمولا بهبود شرایط بر پایه کاهش دارو های سرکوب کننده ایمنی است. افزایش مراقبت ها و تشخیص زود هنگام عفونت با ویروس BK می تواند نتایج مطلوبی به همراه داشته باشد.

 

 

درمان ویروس BK

تا امروز، هیچگونه روش درمانی خاصی برای بیماری های مرتبط با ویروس BK شناخته نشده است. رایج ترین رویکرد بالینی در این زمینه به صورت کاهش تدریجی سرکوب سیستم ایمنی است که از طریق اندازه گیری منظم ویروس BK در پلاسمای خون فرد از طریق روش Real-Time PCR می باشد. از سوی دیگر، پیامد اصلی سرکوب سیستم ایمنی و یا کاهش آن، افزایش تعداد بیمارانی است که از chronic rejection رنج می برند. علیرغم نبود داروهای مناسب جهت از بین بردن ویروس BK، برخی از داروها که در زمینه درمان بیماری CMV موثر هستند در بیماری های مرتبط با BKV نیز مورد استفاده قرار گرفته و با کاهش تعدیل سرکوب سیستم ایمنی همراه بودند. نتایج برخی مطالعات نشان می دهند که استفاده از داروی cidofovir می تواند در درمان سیستیت هموراژیک مرتبط با ویروس BK موثر باشد.

در برخی تحقیقات انجام شده نتایج نشان می دهند برخی آنتی بیوتیک ها به نام Fluoroquinolones قادرند به عنوان عوامل ضد ویروسی در برابر بیماری های مرتبط با ویروس BK عمل کنند. این دسته از آنتی بیوتیک ها در شرایط آزمایشگاهی می توانند تکثیر ویروس BK را مهار کنند، با این حال داده ها در این خصوص در تناقض هستند.

 

منابع علمی

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5743870

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2818100

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9323957

https://academic.oup.com/cid/article/41/3/354/338740

https://academic.oup.com/cid/article/33/2/191/324706

https://www.njmonline.nl/getpdf.php?id=1173

https://journals.lww.com/cjasn/Fulltext/2007/07001/BK_Virus_Nephropathy_and_Kidney_Transplantation.7.aspx