Molecular Study of Varicella zoster virus in Cerebrospinal Fluid from Stroke Patients of Thi-Qar province

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction: Varicella zoster virus (VZV) is a type of alpha-herpesvirus that specifically targets the nervous system. The initial infection, typically occurring during childhood, results in varicella (commonly known as chickenpox), after which the virus enters a dormant state in cranial nerve ganglia, dorsal root ganglia, and autonomic ganglia throughout the entire neuroaxis.

Aim of the study: Molecular and genetic studies of viruses are an important tool for virus development and identifying viral treatments to combat the diseases. The aim of the study was to determine the whole ORF4 sequence of the local VZV strains for phylogenetic analysis to determine the variability in the viral sequence.

Material and methods: Ten samples of VZV DNA were subjected to the sequencing of the whole ORF4 region following identification using the PCR method.

Results: Sequences from five samples have been successfully analyzed. All clinical strains were discovered to possess a genome with a length of 124,884 base pairs. The sequences exhibited the occurrence of two distinct mutations, one being a transversion and the other a transition, with the latter resulting in an alteration of the amino acid. A phylogenetic tree was constructed using the maximum likelihood method based on the sequences of five nucleotide sequences from clinical samples and nine reference VZV strains. The tree displayed the evolutionary distances between these sequences. The analysis of the phylogenetic tree revealed the presence of five primary clades, with four of them originating from India (isolates S1, S2, S4, S5), while S3 exhibited similarity to a strain from the United Kingdom.

About the authors

Zinah Fadhil Salim

University of Thi-Qar; Ministry of Health, Thi-Qar Health Directorate

Author for correspondence.
Email: Zeena.salim.ph@utq.edu.iq
ORCID iD: 0009-0007-5565-502X

Master Student, lecturer of Department of Biology, College of Science

Iraq, Thi-Qar, 64001; Nasiriyah

Bushra Jabbar Hamad

University of Thi-Qar

Email: bushra.jh.bio@sci.utq.edu.iq
ORCID iD: 0000-0002-5129-7700

Assistant Professor, lecturer of Department of Biology, College of Science

Russian Federation, Thi-Qar, 64001

References

  1. Kennedy P.G., Montague P. Variable gene expression in human ganglia latently infected with varicella-zoster virus. Viruses. 2022; 14(6): 1250. https://doi.org/10.3390/v14061250
  2. Rashad I. Estimation of cytokine level IL-4, IL-12, IL-17 and some immune features among patients with Herpes zoster in Thi-Qar Province/Southern Iraq. Univ. Thi-Qar J. Sci. 2023; 10(1): 87–90. https://doi.org/10.32792/utq/utjsci/v10i1.943
  3. Nasser H.A., Shallal M.J., Naif A., Kadhim K.A. Detection of shingles and correlation with gender, weather and residency. Biochem. Cell. Arch. 2022; 22(1): 835.
  4. Heinz J.L., Swagemakers S.M., von Hofsten J., Helleberg M., Thomsen M.M., De Keukeleere K., et al. Whole exome sequencing of patients with varicella-zoster virus and herpes simplex virus induced acute retinal necrosis reveals rare disease-associated genetic variants. Front. Mol. Neurosci. 2023; 16: 1253040. https://doi.org/10.3389/fnmol.2023.1253040
  5. Almarjan M., Al-Hmudi H.A, Habib H.N. Holegenome sequences of local varicella-zoster virus (VZV) strains of Basrah city/Iraq. Turk. J. Physiother. Rehabil. 2021; 32(3): 16094–103.
  6. Pormohammad A., Goudarzi H., Eslami G., Falah F., Taheri F., Ghadiri N., et al. Epidemiology of herpes simplex and varicella zoster virus in cerebrospinal fluid of patients suffering from meningitis in Iran. New Microbes New Infect. 2020; 36: 100688. https://doi.org/10.1016/j.nmni.2020.100688
  7. Marais G., Naidoo M., McMullen K., Stanley A., Bryer A., van der Westhuizen D., et al. Varicella-zoster virus reactivation is frequently detected in HIV-infected individuals presenting with stroke. J. Med. Virol. 2022; 94(6): 2675–83. https://doi.org/10.1002/jmv.27651
  8. Lu P., Cui L., Zhang X. Stroke risk after varicella-zoster virus infection: a systematic review and meta-analysis. J. Neurovirol. 2023; 29(4): 449–59. https://doi.org/10.1007/s13365-023-01144-0
  9. Kuriakose D., Xiao Z. Pathophysiology and treatment of stroke: present status and future perspectives. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(20): 7609. https://doi.org/10.3390/ijms21207609
  10. Kawada J.I. Neurological disorders associated with human alphaherpesviruses. Adv. Exp. Med. Biol. 2018; 1045: 85–102. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7230-7_5
  11. Wang T., Shen H., Deng H., Pan H., He Q., Ni H., et al. Quantitative proteomic analysis of human plasma using tandem mass tags to identify novel biomarkers for herpes zoster. J. Proteomics. 2020; 225: 103879. https://doi.org/10.1016/j.jprot.2020.103879
  12. Grahn A., Studahl M. Varicella-zoster virus infections of the central nervous system – Prognosis, diagnostics and treatment. J. Infect. 2015; 71(3): 281–93. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2015.06.004
  13. Stránská R., Schuurman R., de Vos M., van Loon A.M. Routine use of a highly automated and internally controlled real-time PCR assay for the diagnosis of herpes simplex and varicella-zoster virus infections. J. Clin. Virol. 2004; 30(1): 39–44. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2003.08.006
  14. Hieran A., Albadry B.J. A Human CCL3L1 gene expression in blood donors infected with HIV-1. Univ. Thi-Qar J. Sci. 2023; 10(1): 181–4. https://doi.org/10.32792/utq/utjsci/v10i1.1060
  15. Hong Y.J., Lim M.S., Hwang S.M., Kim T.S., Park K.U., Song J., et al. Detection of herpes simplex and varicella-zoster virus in clinical specimens by multiplex real-time PCR and melting curve analysis. Biomed. Res. Int. 2014; 2014: 261947. https://doi.org/10.1155/2014/261947
  16. Peters G.A., Tyler S.D., Grose C., Severini A., Gray M.J., Upton C., et al. A full-genome phylogenetic analysis of varicella-zoster virus reveals a novel origin of replication-based genotyping scheme and evidence of recombination between major circulating clades. J. Virol. 2006; 80(19): 9850–60. https://doi.org/10.1128/jvi.00715-06
  17. Loparev V.N., Gonzalez A., Deleon-Carnes M., Tipples G., Fickenscher H., Torfason E.G., et al. Global identification of three major genotypes of varicella-zoster virus: longitudinal clustering and strategies for genotyping. J. Virol. 2004; 78(15): 8349–58. https://doi.org/10.1128/jvi.78.15.8349-8358.2004
  18. Helmuth I.G., Mølbak K., Uldall P.V., Poulsen A. Post-varicella Arterial Ischemic Stroke in Denmark 2010 to 2016. Pediatr. Neurol. 2018; 80: 42–50. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2017.11.018
  19. Tung Y.C., Tu H.P., Wu M.K., Kuo K.L., Su Y.F., Lu Y.Y., et al. Higher risk of herpes zoster in stroke patients. PLoS One. 2020; 15(2): e0228409. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0228409
  20. Schmidt S.A.J., Langan S.M., Pedersen H.S., Schønheyder H.C., Thomas S.L., Smeeth L., et al. Mood disorders and risk of herpes zoster in 2 population-based case-control studies in Denmark and the United Kingdom. Am. J. Epidemiol. 2018; 187(5): 1019–28. https://doi.org/10.1093/aje/kwx338
  21. Sundström K., Weibull C.E., Söderberg-Löfdal K., Bergström T., Sparén P., Arnheim-Dahlström L. Incidence of herpes zoster and associated events including stroke – a population-based cohort study. BMC Infect. Dis. 2015; 15: 488. https://doi.org/10.1186/s12879-015-1170-y
  22. Jih J.S., Chen Y.J., Lin M.W., Chen Y.C., Chen T.J., Huang Y.L., et al. Epidemiological features and costs of herpes zoster in Taiwan: a national study 2000 to 2006. Acta Derm. Venereol. 2009; 89(6): 612–6. https://doi.org/10.2340/00015555-0729
  23. Liesz A., Dalpke A., Mracsko E., Antoine D.J., Roth S., Zhou W., et al. DAMP signaling is a key pathway inducing immune modulation after brain injury. J. Neurosci. 2015; 35(2): 583–98. https://doi.org/10.1523/jneurosci.2439-14.2015
  24. Liu J., Wang M., Gan L., Yang S., Chen J. Genotyping of clinical varicella-zoster virus isolates collected in China. J. Clin. Microbiol. 2009; 47(5): 1418–23. https://doi.org/10.1128/jcm.01806-08
  25. Sato B., Sommer M., Ito H., Arvin A.M. Requirement of varicella-zoster virus immediate-early 4 protein for viral replication. J. Virol. 2003; 77(22): 12369–72. https://doi.org/10.1128/jvi.77.22.12369-12372.2003
  26. Tang S., Patel A., Krause P.R. Herpes simplex virus ICP27 regulates alternative pre-mRNA polyadenylation and splicing in a sequence-dependent manner. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2016; 113(43): 12256–61. https://doi.org/10.1073/pnas.1609695113
  27. Rutkowski A.J., Erhard F., L’Hernault A., Bonfert T., Schilhabel M., Crump C., et al. Widespread disruption of host transcription termination in HSV-1 infection. Nat. Commun. 2015; 6: 7126. https://doi.org/10.1038/ncomms8126
  28. Kennedy P.G.E., Mogensen T.H., Cohrs R.J. Recent issues in varicella-zoster virus latency. Viruses. 2021; 13(10): 2018. https://doi.org/10.3390/v13102018
  29. Davison A.J. In: Arvin A.M., Gershon A.A., ed. Varicella-Zoster Virus. Cambridge: Cambridge University Press; 2000; 25–50. https://doi.org/10.1017/CBO9780511601194
  30. Al-Khafaji Z.A., Mahmood T.A., Alhuchaimi S.N. Molecular study of varicella-zoster virus infection among individuals in Najaf province/Iraq. Int. J. ChemTech Res. 2017; 10(2): 683–91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Prevalence of VZV infection in control group.

Download (303KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Prevalence of VZV infection in stroke patients and in control group.

Download (232KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Phylogenetic tree for the first isolate which has the level of divergence with reference sequences of 0.003.

Download (1017KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Phylogenetic tree of the second isolate, which has the level of divergence with reference sequences of 0.001.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Phylogenetic tree of the third isolate, which has the level of divergence with reference sequences of 0.001.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Phylogenetic tree of the fourth isolate, which had 100% identity with reference sequences.

Download (982KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Phylogenetic tree of the fifth isolate, isolatewhich had 100% identity with reference sequences.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Salim Z.F., Hamad B.J.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».