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La genetica dei virus
Dato che i virus fanno sintetizzare dall'apparato biosintetico cellulare molte proteine virali e dai vari enzimi (DNA polimerasi, RNA polimerasi) tante molecole di DNA e RNA, sono particolarmente suscettibili a mutazioni. Uno dei concetti base della virologia è, infatti, che i virus si modificano nel tempo e per questo sono variabili.
Alcuni virus sono tuttavia più stabili di altri; ad esempio il virus del morbillo è stabile, infatti basta una singola iniezione di vaccino e 1 o 2 richiami per esserne immuni per tutta la vita.
I virus variabili mutano principalmente in seguito a due eventi:
- Mutazioni puntiformi - eventi genetici spontanei che avvengono durante la replicazione e costituiscono errori che si ripercuotono sulle caratteristiche virali. La variabilità dei virus dipende dall'accuratezza della polimerasi. La DNA polimerasi rispetto alla RNA polimerasi ha sia una superiore precisione, sia la capacità di
Le eneuroaminidasi sono le proteine esterne dell'ortomixovirus influenzale più soggette al fenomeno di deriva antigenica, essendo quelle contro le quali il nostro sistema immunitario produce anticorpi, e la medesima cosa avviene con la glicoproteina 120 dell'HIV. Ad esempio, l'emoagglutinina presenta nel suo genoma una sequenza UCC che dà origine a una serina; nel caso in cui vi sia la mutazione della sequenza in UUC si forma invece una fenilalanina. La serina, che è normalmente presente, viene riconosciuta dagli anticorpi ed eliminata, mentre se sull'emoagglutinina è presente una fenilalanina, l'anticorpo può non riconoscerla.
La ricombinazione, invece, è l'altro fenomeno di variazione genetica virale più complessa, e che avviene solo per i virus con genoma segmentato, come ad esempio l'ortomixovirus influenzale, che ha un genoma a RNA segmentato (7-8 segmenti). In natura,
possibile che un ospite sia infettato da due virus della medesima famiglia ma con segmenti genomici differenti. Quando questo accade, è possibile che questi virus scambino segmenti di acidi nucleici all'interno della cellula ospite dando origine a nuovi virus, con un nuovo genoma e le cui modificazioni si mantengono nelle progenie successive. Questo è successo con la pandemia della influenza suina nel 2009, dovuta alla ricombinazione in un suino di un virus umano e uno aviario; il nuovo virus fu tenuto pericoloso poiché nessuno aveva gli anticorpi specifici. Altre volte, invece, si creano nuovi virus ricombinanti incapaci di infettare e che quindi scompaiono. Questo fenomeno di scambio viene anche detto shift antigenico ed è caratterizzato da modifiche genetiche di grande entità: ogni segmento codifica per una proteina virale, quindi, quando avviene lo scambio, cambia un'intera proteina (e non un singolo nucleotide come per la deriva genetica).Il mescolamento fenotipico avviene quando si ha una contemporanea infezione di una cellula da parte di due virus differenti e avviene il montaggio di proteine strutturali diverse. Essendo una modifica fenotipica e non genetica, non sarà trasmessa alla progenie. Nel caso di questi mescolamenti fenotipici, il genoma sarà dell'una o dell'altra cellula.
LA COLTIVAZIONE VIRALE
Per studiare i virus e fare diagnosi è fondamentale la formattazione del testo utilizzando tag html. Ecco come potrebbe apparire il testo formattato:
coltivazione virale in laboratorio. Per coltivare i virus sono necessarie cellule vive che essi possano infettare. In passato venivano utilizzati animali da esperimento con diverse vie di inoculo, o uova di gallina. Il procedimento prevedeva di inoculare un virus nell'uovo e, in seguito alla sua replicazione, si osservavano i danni che i diversi tessuti mostravano. Un esempio è il virus dell'herpes che, inoculato, provocava danni alla membrana corio-allantoidea. Le uova embrionate sono ancora utilizzate per alcuni processi, come la tipizzazione degli ortomixovirus che cambiano di anno in anno, ma ad oggi vengono soprattutto usate le colture cellulari.
Colture cellulari. Per ottenere colture cellulari, di solito si parte con organi (ad esempio di scimmia) dai quali, utilizzando enzimi proteolitici o agenti chelanti, si ottengono delle cellule. Queste vengono poi fatte crescere in contenitori sterili a pH 7.2, nutrite con ioni inorganici e amminoacidi, dentro
atermostati a 37 gradi e al 5% di tensione di CO2. Queste colture vanno incontro a divisionecellulare e, a seconda del tipo di virus, vengono usati monostrati cellulari o colture in sospensione.
Questo è un esempio di scheda tecnica aziendale relativa a una coltura cellulare. Al suo interno troviamo dettagli sulla linea cellulare, la specie, il terreno cellulare, la suscettibilità virale, etc...
Le colture vengono osservate tramite un microscopio ottico detto "a luce invertita" nel quale si inserisce una fiasca tra la luce e l'osservazione.
Per gli isolamenti virali vengono utilizzati i fibroblasti, a forma allungata, e le cellule epiteliali a forma poligonale. Messe in un'opportuna fiasca, con un opportuno terreno di coltura e intermostato, queste cellule vanno incontro a vari cicli replicativi formando un monostrato sulla superficie della fiasca. Infettando queste cellule con un virus si osserverà un effetto citopatico, ovvero il virus crea...
un danno alle cellule infettate. Necrosi, nella maggior parte dei casi si osserva cioè si vedranno dapprima dei foci, ovvero gruppi di cellule infettate che vanno incontro a lisi e si staccano dalla superficie della fiasca. Sincizi, in altri casi si ha la formazione di dove le cellule adiacenti si fondono ad opera di glicoproteine virali ad azione fusogena, tipiche ad esempio del morbillo. Trasformazione neoplastica, infine può capitare che virus oncogeni diano delle cellule infettate. Inclusioni, gli adenovirus, ad esempio, danno come effetto citopatico quello che si osserva sono i corpi inclusi, ovvero cumuli di virioni visibili al microscopio (ottico se si tratta di un grosso assembramento nel nucleo, elettronico altrimenti), sia nucleari che citoplasmatici, che in passato venivano usati per diagnosticare le infezioni virali a seconda della loro forma e posizione. Corpi inclusi citoplasmatici, i virus a RNA danno dato che la replicazione del RNA avviene lì, mentre i virusPer esempio, la diagnosi del virus della rabbia, zoonosi (malattia che può trasmettersi dagli animali all'uomo), per decenni è stata fatta andando ad osservare sulle cellule del sistema nervoso dell'animale ammalato inclusioni citoplasmatiche, dette inclusioni di Negri.
LA PATOGENESI DELLE INFEZIONI VIRALI
La patogenesi è il processo tramite il quale un virus riesce a infettare un organismo e a portare alla manifestazione di una patologia.
Il processo di trasmissione di un virus da un individuo ad un altro può avvenire:
- tramite le mucose del corpo (mezzo più comune), maggiormente tramite le vie respiratorie ma anche intestinali o genitali, o più raramente attraverso la cute, quando questa è danneggiata (abrasioni, ustioni, ecc.)
- tramite un vettore virale, come una zecca o una zanzara che possa inoculare il virus sottocute
- tramite trasmissione verticale, ovvero da madre a feto
La replicazione
primaria,Dopo che il virus ha infettato l'organismo, dovrà cominciare la replicazione nelle cellule adiacenti al suo sito di ingresso.
Alcuni virus, come il virus del raffreddore (che rimane nella mucosa nasale), non si diffondono oltre. La maggior parte dei virus invece darà il via al processo di diffusione.
Questo processo avviene attraverso la via ematica, e a volte linfatica, allo scopo di raggiungere le cellule che hanno un tropismo per il virus, ovvero le cellule bersaglio: quelle che presentano l'antigene specifico.
A questo punto, nel momento in cui avviene la replicazione del virus nelle cellule bersaglio, c'è l'azione patogena conclamata e si comincerà ad avere la sintomatologia specifica del virus.
Trasmissione orizzontale e verticale
La trasmissione più frequente dei virus è la trasmissione orizzontale (da individuo a individuo) diretta, mentre quella indiretta è mediata da vettori animali o
utensili infetti, ad esempio gli aghi.
Vi è anche la trasmissione verticale che, nella stragrande maggioranza dei casi, viene detta trans-placentare, ossia avviene da madre a feto tramite diffusione per via ematica del virus attraverso la placenta. La placenta è una barriera molto efficiente, tuttavia può capitare che un virus riesca a sorpassarla, ad esempio nei primi mesi di gestazione in cui la placenta non è ancora abbastanza robusta, oppure nel caso in cui il virus sia dotato di particolare carica virale.
Più raramente la trasmissione verticale può avvenire tramite cellule gametiche infette, ossia mediante provirus inseriti nel DNA dei gameti, come fa il virus erpetico 6.
La trasmissione verticale si può verificare anche al momento del parto (tramite mucose infette) o nei primissimi giorni dopo (tramite allattamento).
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