Fisiologia dei sistemi integrati

Epidemiologia:

• Mortalità globale scesa di più del 99,99% dal 1988: Da 350.000 morti (1988) a 22 (2017)

• Tra il 1939 ed il 1962, prima dell’introduzione della vaccinazione di massa, ogni anno in Italia venivano

segnalati in media circa 3.000 casi di poliomielite paralitica, picco di 8.300 casi nel 1958.

• Vaccinazione di massa introdotta nel 1964

• Ultimo caso virus wt è stato notificato in Italia nel 1982 - 2002, Europa dichiarata polio-free

• Vaccinazione ancora obbligatoria (virus non eradicato)

Il vaccino antipolio:

• Jonas Edward Salk (1914-1995): medico, batteriologo e virologo statunitense

• dal 1947 studia i tipi di virus responsabili di poliomelite

• nel 1954, somministra per via intramuscolare la prima dose di vaccino antipolio (virus inattivato)

• il 12 aprile 1955 il vaccino Salk è dichiarato sicuro e efficace

• IPV(inactivated polio vaccine, trattato con formalina)

Il vaccino antipolio inattivato di Salk previene la malattia ma non l’infezione (e la circolazione)

• Albert Bruce Sabin (1906-1993): Medico, virologo polacco naturalizzato statunitense

• Nel 1939 scoprì la natura enterica del poliovirus

• Nel 1953 comincia la sperimentazione del suo vaccino preparato con virus vivo attenuato

• OPV (oral polio vaccine)

Il vaccino antipolio orale di Sabin previene l’infezione (e la circolazione)

• Sabin non brevettò la sua invenzione, rinunciando allo sfruttamento commerciale da parte delle industrie

farmaceutiche, affinché il suo prezzo contenuto garantisse una più vasta diffusione della cura

• Dalla realizzazione del suo vaccino anti-polio Sabin non guadagnò quindi un solo dollaro, continuando a

vivere con il suo stipendio di professore universitario. Inoltre, durante gli anni della Guerra fredda, Sabin

donò gratuitamente i suoi ceppi virali allo scienziato sovietico Michail Čumakov, in modo da permettere lo

sviluppo del suo vaccino anche in Unione Sovietica.

Replicazione del poliovirus:

• Appena il virus entra, rilascia il genoma che viene immediatamente tradotto in una poliproteina virale

• La poliproteina virale viene processata

• La 3Dpol replica il genoma facendo un negative strand che poi viene usato come template

• Al 5’ del genoma c’e’ una proteina che funge da primer

• La sintesi del Rna genomico avviene in prossimità di membrane di organelli cellulari

• Molti virus utilizzano questo sistema (viral factories nei pressi di membrane) perché

aiuta a localizzare le proteine necessarie in un punto preciso della cellula

• La RNA polimerasi del virus riconosce in maniera specifica RNA virale grazie alle

strutture secondaria

• Elementi al 5’ vengono riconosciuti da protein virali che mediano l’assemblamento del

complesso di replicazione

• La polimersi comincia l’estensione al 3’ e media la formazione dello strand negativo

SARS-CoV2 • INATTIVAZIONE

• ssRNA+ 30kb • 56°C30’

• Envelope • ETANOLO(70%)

• Nucleocapside • DETERGENTI

• Entra per endocitosi • IPOCLORITODI SODIO (>0.21%)

• Solo alcuni geni vengono trascritti subito • ACQUAOSSIGENATA (>0.5%) Coronavirus:

• Le ORF1a e ORF1b vengono immediatamente tradotte per dare la poliproteina 1a e poliproteina 1ab che

pro

codificano per 16 protein non strutturali rilasciate tramite taglio proteolitico da parte di 2 protein virali M e

pro

3CL

• poliproteina 1a e poliproteina 1ab codificano per protein coinvolte nella sisntesi del RNA, evasion da

Sistema immunitario e interazione con protein cellular per facilitare la sintesi del RNA

• La viral factory si assembla in prossimità di vescicole intracellulari

• Viene fatto un ssRNA- che serve da template per l’intero genoma

• Vengono fatti 8 ssRNA- subgenomici che fungono da template per i messaggeri che vengono tradotti in

protein virali

• Il virus si assembla e viene rilasciato

SARS-CoV2 Pathogenesis:

• ACE2 espresso nelle cellule epiteliali, endoteliali, renali, tessuto cardiovascolare, e polmoni

• Pneumociti di tipo II infetta SARS-CoV-2.

• I pneumociti infetti e circostanti producono citochine e chemochine, che attraggono i monociti macrofagi e

neutrofili nello spazio alveolare

• Rilasciano pneumociti apoptotici/necrotici grandi quantità di fattori proinfiammatori.

• Cellule endoteliali infette esprimono molecole di adesione, e producono chemochine e citochine.

• Cellule endoteliali e alveolari entrano in apoptosi che aumenta la perdita vascolare e rottura della barriera

alveolo-capillare.

• La polmonite indotta da COVID tende a coinvolgere entrambi i polmoni.

• Gli alveoli nei polmoni si riempiono di liquido, limitando la loro capacità di assorbire ossigeno.

• Con il progredire delle polmonite da COVID-19, un numero crescente di alveoli si riempie di liquido

proveniente dai piccoli vasi sanguigni dei polmoni.

• Alla fine, si manifesta la mancanza di respiro, che può evolvere nella Sindrome da Distress Respiratorio

Acuto (ARDS), una forma di insufficienza polmonare.

• I pazienti con ARDS spesso non sono in grado di respirare autonomamente e possono richiedere il

supporto di un ventilatore per favorire la circolazione dell'ossigeno nel corpo. Sia che si verifichi a casa che

in ospedale, l'ARDS può essere fatale.

• Le persone che sopravvivono all'ARDS e si riprendono dal COVID-19 potrebbero avere cicatrici polmonari

permanenti.

• Il contesto iperinfiammatorio e la disfunzione endoteliale attivano le cascate della coagulazione attraverso

l'espressione del fattore tissutale e l'attivazione delle piastrine, favorendo la formazione di trombi

microcircolatori: Coagulazione intravascolare disseminata (CID)

• Eventi fisiopatologici coinvolti in ciascuno dei quattro circuiti responsabili della

patogenesi del COVID-19.

• Le intersezioni tra i cerchi rappresentano l'interazione tra i circuiti.

• Il cerchio centrale colorato in rosso indica gli eventi finali della cascata

fisiopatologica: ARDS (Sindrome da Distress Respiratorio Acuto) ed EOD

(Malattie Multiorgano)

Virus della stomatite vescicolare:

Infetta vari tipi di animali vertebrati. In alcune regioni delle Americhe colpisce il bestiame.

Basso rischio anche per l'uomo, Virus relativamente innocuo.

Utilizzo nella preparazione di vaccini o nella terapia oncologica

Replicazione del virus a RNA unimulecolare (ssRNA-) VSV:

• Quando il genoma non è un mRNA ci deve essere una polimerasi nel virione

• La polimerasi sintetizza mRNA subgenomici per fare proteine

• La polimerasi sintetizza anche RNA genomico:

Come avviene lo switch tra mRNA subgenomici e genomici?

1. La pol sintetizza mRNA subgenomici per fare proteine virali

2. Nel frattempo si accumula la proteina N che lega RNA virale

3. N si lega al RNA e impedisce la formazione di mRNA subgenomici, viene trascritto tutto il filamento

positivo

4. Il filamento positive fa da template per fare il genomico ssRNA –

Influenza Virus

• Virus con involucro • Genoma lineare ssRNA(-) segmentato

• 7 generi, di cui 4 causano malattia nei mammiferi e uccelli

il genoma virale non è mRNA

• FLU ha un genoma segmentato

• Replica nel NUCLEO!!!!!!

• Nel nucleo ogni frammento è replicato in ssRNA+

• Ogni frammento ha una pol attaccata

• I frammenti ssRNA+ escono dal nucleo

• Vengono tradotti in proteine virali nel citoplasma

• Alcune protein virali ritornano nel nucleo per replicare i genomi

Deriva e spostamento antigenico:

• Antigenic drift consiste in piccoli cambiamenti (mutazioni) nei geni di superficie HA e NA

• I virus che ne risultano sono molto simili al virus di partenza. Accade per influenza A, B e C

• Antigenic shift consiste in un cambiamento importante in HA e NA che produce un nuovo virus verso il

quale non abbiamo immunità preesisitente

• è una caratteristica esclusiva di Influenza A perché può infettare l’uomo e altri animali

Rotavirus:

• Causa più comune di gastroenteriti virali fra i neonati e i bambini sotto i 5 anni

• L’aver contratto il virus una volta non dà immunità sufficiente

• Trasmissione oro-fecale e respiratoria

• Incubazione di circa 2 giorni

• Vomito e diarrea acquosa per 3-7 giorni. In un terzo dei casi è presente febbre elevata.

• Nei soggetti deboli la disidratazione grave dell’organismo è una condizione che rischia di essere grave o

letale senza un intervento adeguato.

Diagnosi: antigeni specifici del rotavirus all'interno di campioni fecali

Trattamento: In caso di disidratazione può essere necessario il ricovero in ospedaleper la somministrazione

di fluidi per via endovenosa.

La malattia da rotavirus è una malattia prevenibile dal vaccino.

Vaccino contro Rotavirus:

• Vaccino orale contro i ceppi più comuni di rotavirus

• La vaccinazione è in 2 o 3 dosi a seconda del tipo di vaccino

• Prima dose a 6 settimane. La/le dosi successive dovrebbero essere somministrate dopo almeno 4

settimane

• Il vaccino e un vaccino attenuato

Patogenesi dell’infezione da Rotavirus:

• I virioni vengono espulsi dall'enterociti tramite lisi cellulare.

• Questo processo porta all'appiattimento e all'accorciamento dei microvilli e a una risposta infiammatoria

costituita da un infiltrato di cellule mononucleate nella lamina propria.

• L'enterotossina virale NSP4 rilasciata dalle cellule infette stimola il rilascio di 5-idrossitriptmaina un

neurotrasmettitore che regola la mottilità gastrointestinale e porta al vomito

• Inoltre, causa il rilascio di Ca2+ dal reticolo endoplasmatico che causa un aumento della secrezione di

NaCl e Acqua con conseguente diarrea osmotica.

• Famiglia dei Reovirus

• Genoma dsRNA lineare segmentato

• I rotavirus sono virus senza involucro

Gli mRNA del rotavirus vengono rilasciati da canali specifici della trascrizione nel capside virale a doppio

strato

• Le particelle virali vengono parzialmente decapsidate negli endolisosomi (perdita dello strato più esterno

VP4-VP7) e penetrano nel citoplasma attraverso la permeabilizzazione della membrana endosomiale

dell'ospite.

• La trascrizione iniziale del genoma a RNA a doppio filamento (dsRNA) da parte della polimerasi virale

avviene all'interno di queste particelle ora a doppio strato (DLP), così che l'RNA a doppio filamento non

venga mai esposto al citoplasma.

• I nuovi RNA (+) nascenti vengono estrusi nel citoplasma e fungono da stampo per la sintesi delle proteine

virali.

• Le proteine virali sintetizzano n