Appunti di Microbiologia

Effetto dell'infezione virale sulla cellula

Litico: la cellula infettata è uccisa rapidamente per lisi.

Latente: l'intero genoma virale a DNA è presente in forma libera o integrata con espressione genica limitata.

Persistente: la maggior parte delle cellule non viene uccisa e non tutte le cellule sono infettate.

Trasformazione: la cellula infettata diviene trasformata o oncogenica.

Batteriofagi e virus umani

Tutti gli organismi viventi possono essere ospiti di virus specifici. Esistono infatti sia virus batterici (o batteriofagi), sia virus che infettano organismi superiori, ad esempio l'uomo. I batteriofagi, oltre a svolgere un ruolo ecologico importante e a conferire caratteristiche specifiche a molti batteri (tra cui caratteri di virulenza batteri patogeni) contribuiscono in misura significativa al trasferimento genico orizzontale. Questi sono largamente studiati in quanto visti come possibili strategie per combattere le infezioni: infatti alcuni tipi di

con conseguenze spiacevoli.

N.B. l'elevata specificità come può essere un vantaggio può essere anche uno svantaggio, in quanto devi avere una diagnosi precisa e sapere che quel particolare tipo di batterio è la causa dell'infezione. Quindi per un fattore tempo spesso si va con un antibiotico ad ampio spettro. Oppure si realizzano dei "cocktail" con più batteriofagi.

Può reagire alla comparsa di mutanti fago-resistenti, in quanto il batterio può variare e diventare resistente al batteriofago (il quale per riconoscere il batterio deve riconoscere particolari elementi presenti sulla sua superficie). Se il batterio scambia i connotati sulla superficie, allora il batteriofago non lo riconosce più. La differenza con l'uso degli antibiotici è però che anche il batteriofago stesso cambia, anche lui è un'entità biologica la quale può andare incontro a fenomeni di mutazione.

Costi di produzione molto contenuti. Per quanto riguarda i virus degli animali (uomo incluso) poniamo ora l'attenzione sulla famiglia degli orthomyxovirus (genoma a RNA a singolo filamento negativo; per iniziare la traduzione è necessaria una RNA-polimerasi-DNA-dipendente, che catalizza la formazione di RNA positivo. Dall'RNA positivo si forma l'mRNA che associato ai ribosomi produce le proteine), all'interno della quale rivestono un'importanza particolare i virus dell'influenza. L'influenza è un'importante patologia umana endemica di origine virale: si tratta di una malattia respiratoria stagionale trasmessa da persona a persona attraverso le goccioline umide espulse con tosse e starnuti (aereosol). I sintomi sono: febbre modica, tosse e affaticamento e la guarigione è di solito spontanea nell'arco di 3-7 giorni (malattia autolimitante), purché non si sviluppino complicanze respiratorie (es. infezioni secondarie).

Di origine batterica con polmonite), le quali possono portare anche allamorte (presenta un elevato tasso di mortalità, circa 500000 ogni anno, generalmente soggettianziani). Esistono 3 sottotipi di virus dell’influenza, e sono:

• Tipo A: infetta l’uomo e gli animali.
• Tipo B: infetta l’uomo.
• Tipo C: infetta gli animali (e bambini).

Il virus dell’influenza di tipo A, particolarmente contagioso e virulento, responsabile delle pandemiedi influenza. Il suo genoma codifica per 10 proteine virali:

• Emoagglutinina (HA): antirecettore, glicoproteina presente nell’envelope capace diriconoscere specifici recettori (legame con l’acido sialico delle glicoproteine o glicolipidi)sulla membrana della cellula bersaglio. Vi sono 16 sierotipi diversi di HA (nell’uomo peròcircolano solo H1, H2, H3). Questa proteina è coinvolta sia nel legame con i recettoricellulari (dopo il taglio da parte di specifiche proteasi cellulari), sia

nell'entrata del virus all'interno della cellula (inizio processo infezione).

- Neuraminidasi (NA): glicoproteina presente nell'envelope responsabile del rilascio della progenie virale in quanto degrada l'acido sialico presente sulla cellula infettata. Esistono 9 sierotipi diversi di NA (nell'uomo solo le varianti N1 e N2). Viene attivata da specifiche proteasi cellulari.

- Proteina matrice (M1) e Proteina dell'envelope (M2): insieme permettono il rilascio del nucleocapside. Formano canali proteici che permettono il flusso di ioni H+ all'interno del capside virale, la matrice del capside viene acidificata e si ha la scapsidazione.

Esistono vaccini contro questa patologia, costituiti da virus uccisi e la cui composizione varia (in genere ceppi di virus che hanno dato infezione l'anno precedente). Tuttavia, la produzione di vaccini veramente efficaci non è semplice per l'elevata variabilità del genoma (diversi sottotipi virali che

circolano nella popolazione umana, variazione del genoma comporta una variazione al livello delle proteine, ciò influisce sull'antigenicità della proteina, poiché questa interagisce con il sistema immunitario dell'ospite). Tale variabilità è generata attraverso due modalità:

• Deriva antigenica (o antigenic drift): causata da piccole variazioni genetiche che comportano parziali modificazioni delle proteine virali (ad esempio a livello di una sequenza aminoacidica) coinvolte nell'infettività. Queste variazioni, che riguardano tutti e 3 i tipi virali, sono responsabili del verificarsi di epidemie influenzali stagionali per la comparsa di varianti virali nei confronti dei quali è ridotta l'immunità nella popolazione. L'immunità preesistente per quel ceppo virale favorisce la comparsa e la selezione di stiti virali meno efficacemente presenti nella popolazione. Quando una mutazione interessa

La regione della proteina che ha risvolti in epiteti riconosciuti dagli anticorpi comporta il cambiamento del rapporto con l'ospite. Di conseguenza, il virus viene riconosciuto in maniera inferiore (in alcune sue parti), impedendo ai soggetti di contrastare la forma virale, non avendo questi la possibilità di riconoscere la parte "nuova". Questo fenomeno avviene in maniera marcata e frequente nei virus di tipo A.

Riassortimento antigenico (o antigenic shift): comporta la completa sostituzione di una o più proteine virali coinvolte nell'infettività, di conseguenza vi è la comparsa di ceppi virali con nuovi tipi di HA e NA. Questo particolare meccanismo interessa solo i virus influenzali di tipo A e normalmente si verifica nel momento in cui virus influenzali provenienti da animali diversi (uomo e genere aviario) si trovano ad infettare contemporaneamente un ospite permissivo ad entrambi (in genere suino), dando così origine ad una

Presenti nel maiale. In seguito all'infezione e alla replicazione dei due genomi, avviene l'assemblaggio del nuovo materiale genetico, nel quale si rimescolano i due precedentemente tradotti, in modo da rispettare il numero complessivo di segmenti (8) (comportando così la completa sostituzione di una proteina).

Nel momento in cui la nuova emoagglutinina di superficie è quella umana, ciò conferisce al "nuovo virus" la capacità di infettare cellule umane, con la conseguente comparsa di una nuova "malattia"; oltretutto se tale ceppo virale presenta un elevata capacità infettiva (ex. maggiore trasmissibilità) si può arrivare ad una pandemia.

I virus dell'influenza aviaria si distinguono in:

• A bassa patogenicità (LPAI): colpisce volatili selvatici e domestici. I selvatici non manifestano la forma clinica ma il virus si replica e viene eliminato (feci). È sostenuta da tutti i sottotipi (H1-H6).

L'HA presenta un unico sito di taglio per proteasi cellulari (presenti nelle mucose respiratorie ed enteriche) che ne permette l'attivazione e la successiva diffusione, attraverso secreti respiratori e le feci.

- Ad alta patogenicità (HPAI): determinata esclusivamente dai sottotipi H5 e H7. Ha un alto potere infettivo, patogeno e di trasmissibilità. Quando colpisce un allevamento avicolo causa in genere la mortalità della totalità dei soggetti. L'HA presenta più siti sensibili a diverse proteasi per cui può infettare diversi tipi di tessuti e dare infezioni sistemiche con elevata mortalità. I problemi sorgono quando questi vanno incontro ad antigenic shift e possiamo avere le pandemie.

Fino al '97 non era mai stato rivelato un salto di specie di questo tipo, rilevato per la prima volta ad Hong Kong (H5N1).

La variazione ha due possibili facce. L'evento mutazionale che genera l'antigenic shift è

La mutazione standard così come può applicarsi a qualsiasi genoma vivente. L'antigenic drift è più peculiare e particolare. Non esiste solamente nei virus.