Batteriologia e virologia 5

PRIONI

Sono agenti infettivi non convenzionali perché sono rappresentati da delle proteine infettanti. Causano delle encefalopatie spongiformi trasmissibili o TSE, malattie del SNC chiamate prioni. Una volta che i prioni infettano l'ospite hanno un'evoluzione molto lenta ma generalmente hanno esito fatale.

Ci sono 3 forme di TSE:

• Ereditarie
• Sporadiche (non si conosce la patogenesi)
• Trasmissibile

L'agente eziologico delle malattie prioniche è una proteina endogena (presente normalmente nell'individuo). Questa proteina però subisce una mutazione e diviene una proteina endogena mutata (prione), che è in grado di causare la stessa mutazione nelle altre proteine endogene normali: si sviluppa quindi una reazione a catena in cui il prione aggancia una proteina normale, cambiandone la struttura tridimensionale (cambiamento conformazionale della proteina). Questa nuova struttura determina il cambiamento strutturale delle proteine normali.

Le proteine endogene sono chiamate la PRP cellulare è normalmente presente PRPSC nel SNC, mentre la è la stessa proteina con una conformazione tridimensionale differente1, a: PRP; b: PRPSC).(immagine Questa modificazione conferisce al prione una notevole resistenza all’ambiente (resistenza al calore, perciò è difficile sterilizzare) e ad enzimi litici (proteasi). Questa proteina resistente inizia a modificare le proteine normalmente presenti nel SNC dell’ospite causando un lento accumulo. Questo accumulo nel SNC causa delle sintomatologie neurologiche che nel caso della Screpy determina una sintomatologia pruriginosa che porta gli animali a grattarsi in modo violento causando lesioni e un lento deperimento. Si formano degli ammassi di PRCR nel SNC che si organizzano a placche che vanno a determinare una lenta morte dei neuroni e quindi una lenta perdita della capacità neuronale del soggetto. 86 Genetica ed evoluzione dei virus Anche i virus possonoevolvere e mutare. Le mutazioni possono: rendere un virus capace di infettare una nuova specie, come avvenuto per il Covid; aumentare la capacità infettiva (nuove varianti del Covid); possono subire mutazioni che portano svantaggi come perdita di tropismo verso un dato tessuto, oppure l'incapacità di replicarsi e quindi lo sviluppo di virus difettivi. Anche i virus si evolvono per mutazioni che avvengono all'interno del genoma. Queste mutazioni possono avvenire durante la duplicazione del materiale genetico e quindi casualmente: possiamo assistere al drift genetico. All'evoluzione dei virus per Il destino dei virus mutato dipende dall'impatto che queste mutazioni hanno sul virus e come queste mutazioni condizionano la sopravvivenza in determinate condizioni ambientali di questo virus. I virus mutati possono andare incontro a selezione naturale o artificiale, alla quale sopravvivono solo quei virus che riescono ad adattarsi alle condizioni ambientali. Anche perVirus distinguiamo diversi tipi di mutazioni del genoma:

• Puntiformi: riguardano un singolo nucleotide
• Ricombinazioni: quando le mutazioni riguardano tratti più ampi del genoma
• Riassortimento genetico: avviene nei virus con genoma frammentato (alcuni virus hanno il genoma a frammenti, per questi virus è elevata la possibilità di riassortimento genetico)

MUTAZIONI PUNTIFORMI

Sono errori compiuti dalle polimerasi durante le fasi di trascrizione e replicazione del genoma; distinguiamole sostituzioni, inserzioni e delezioni (alcune di queste possono mutare le sequenze delle proteine codificate e quindi possono manifestarsi fenotipicamente).

Le mutazioni sono più frequenti nei virus a RNA perché i virus a DNA usano degli enzimi cellulari che hanno elevata capacità di correzione degli errori. La frequenza delle mutazioni è più elevata nei virus a RNA perché hanno una capacità più spiccata di adattarsi a

nuove condizioni: si osservano più spesso cambio ditropismo, salti di specie, riduzione o aumento della velocità replicativa (sempre il Covid è a RNA). Le mutazioni del genoma possono portare a modificazioni delle proteine. Se coinvolgono proteine strutturali possono essere generalmente vantaggiose perché la modifica di proteine di superficie consente al virus di adattarsi a nuovi ospiti, aumentare la propria infettività o virulenza. Le mutazioni di proteine non strutturali generalmente sono svantaggiose perché mutano enzimi o proteine deputate alla replicazione del genoma o alla modificazione delle proteine strutturali, cosa che porta ad una mancata funzionalità di tali proteine e quindi ad una riduzione della capacità di replicazione dei virus.

RICOMBINAZIONI E RIASSORTIMENTO

Le ricombinazioni consistono nello scambio reciproco di sequenze nucleotidiche tra due frammenti di DNA o RNA. Alcuni virus codificano per proteine

Che favoriscono la combinazione, come le che facilitano questi eventi. Il riassortimento consiste nello scambio di interi frammenti di virus a genoma frammentato. Questi fenomeni avvengono quando due specie virali infettano la stessa cellula, quindi solo in caso di co-infezione della stessa cellula.

Ricombinazione intramolecolare:

• Consiste nello scambio di sequenze omologhe, tipica di virus della stessa famiglia. Le ricombinazioni avvengono tra sequenze omologhe, ovvero sequenze molto simili. Può avvenire quando una cellula è infettata da due o più ceppi virali molto simili.
• Il virus acquisisce caratteristiche dell'altro virus, cosa che porta alla formazione di un nuovo virus, con nuove capacità e un nuovo fenotipo (potrà avere la capacità di infettare tipi cellulari differenti o specie differenti).

Riassortimento genetico:

• Avviene quando una cellula è co-infettata da più virus a RNA segmentato.
• Durante la replicazione i vari

I segmenti genomici dei virus vengono incapsidati nell'altro virus: se il virus A sista replicando contemporaneamente al virus B (entrambi segmentati) alcuni frammenti del virus A vengono incapsidati nel virus B e viceversa. Anche in questo caso il nuovo virus avrà un fenotipo differente e capacità differenti dall'originale. È l'evenienza tipica dei virus influenzali, che riescono a variare molto velocemente, perciò ogni anno dobbiamo vaccinarci contro il ceppo virale in corso.

Riattivazione:

• Consiste nella ricombinazione tra due virus dello stesso ceppo che portano entrambi mutazioni letali su geni differenti.
• Succede che il virus A (che non può replicarsi per una mutazione sul gene X) e il virus B (ha mutazione che gli impedisce di replicarsi sul gene Y) se infettano la stessa cellula possono acquisire il gene non mutato dall'altro virus e quindi tornano a produrre virioni infettanti.

Quando avvengono ricombinazioni o

riassortimento genetico si possono verificare mutazioni del fenotipo: - mutanti di placca, ossia virus nuovi che hanno la capacità di produrre in vitro placche differenti dal virus originario, oppure che hanno una variazione della velocità di replicazione o di virulenza. - mutanti Escape, sono quelli che hanno la capacità di modificare i propri determinanti antigenici superficiali, ovvero le proteine superficiali riconosciute dalla risposta anticorpale dell'ospite (produce anticorpi contro le proteine di quel virus); se questo ha la capacità di generare velocemente dei mutanti Escape, il soggetto non riesce a bloccare le varie ondate di replicazione dei virus. Nei soggetti infettati i ceppi virali continuano a mutare e quindi la risposta anticorpale non riesce a fermare le ondate virali. I mutanti Escape possono essere generati dopo diversi passaggi nei vari ospiti e causano problemi non solo nel singolo individuo ma nella popolazione (come per le varianti del Covid).

Il problema riguarda l'eliminazione dinuove varianti da parte del soggetto infettato e causa reinfezioni nella popolazione).mutanti letali in modo condizionato- ossia dei mutanti che o cambiano spettro d'ospite (e quindi nonriescono più a replicarsi nel tipo cellulare originario ma hanno bisogno di cellule differenti) o mutanti che indeterminate condizioni ambientali non sono più in grado di replicare (ad esempio ad una data temperatura).

Esistono altri sistemi evolutivi dei virus:

• Mixing fenotipico: - non coinvolge il genoma bensì le proteine già prodotte dalla cellula infetta. Duranteuna co-infezione le proteine che costituiscono l'envelope o il capside di uno dei due virus vengonoincapsulati nell'altro virus.
• Transcapsidazione: - avviene durante una co-infezione e il genoma di uno dei virus viene inglobato nelcapside sbagliato, quindi il genoma virale è rinchiuso in un capside differente.

Accumulo di mutazioni

puntiformi:• può portare a mutazioni significative, alla formazioni di nuovi ceppi che possono affermarsi nell’ambiente non sotto pressione selettiva ma tramite fenomeni casuali e quindi sidrift genetico. Ha la modificazione dei virus per88 Diagnostica virologica

Per fare diagnostica virologica si può effettuare:

Diagnosi diretta: si basa sulla ricerca diretta del virus o delle sue componenti (componenti proteiche• o del genoma); bisogna fare attenzione al prelievo di campioni idonei, il che dipende dal tropismo dei virus e dalle fasi di infezione. Generalmente è effettuata nelle fasi precoci dell’infezione (non sempre evidenti, perché i sintomi sono successivi alle fasi iniziali dell’infezione).

Diagnosi indiretta: si basa sulla ricerca di anticorpi. È importante riconoscere gli anticorpi prodotti a• seguito di un’infezione virale naturale rispetto ad anticorpi prodotti in seguito a vaccinazione.

Nella diagnosi

diretta isolado il virus è possibile diagnosticare che quello stato patologico è dato dal virus isolato; in una diagnosi indiretta il rilevamento di anticorpi non indica uno stato di infezione incorso ed è utile per indagine epidemiologiche di popolazione, non per verificare se il soggetto è infetto. DIAGNOSI DIRETTA Si basa sull'isolamento del virus e consente di confermare la presenza del virus ma anche la sua capacità infettante e la virulenza. Per effettuare l'isolamento virale è importante effettuare una raccolta asettica e l'invio refrigerato/congelato dei campioni; questo metodo di diagnosi richiede parecchio tempo, non è una metodica rapida. L'isolamento virale può essere fatto su:

• Colture cellulari: sfruttano la capacità di un virus di infettare un tipo cellulare, quindi bisogna rispettare il tropismo (ampio o basso tropismo) e bisogna usare il tipo cellulare più adatto a ciascun virus.

Il primo isolamento è negativo