Virologia veterinaria

I virus

Dal latino = veleno. Agenti patogeni di animali, vegetali (non si possono vaccinare) e batteri, in generale di tutte le cellule viventi. I virus sono parassiti endocellulari obbligati, hanno dimensioni molto piccole e sono incapaci di attività metaboliche perché non possiedono organuli in grado di svolgere un metabolismo, sono sprovvisti di enzimi metabolici e hanno un solo tipo di acido nucleico a scelta tra RNA o DNA. Il virus non è una cellula, non ha organuli capaci di provvedere alla biosintesi e quindi sono obbligati a parassitare altre cellule affinché siano queste a produrre nuovi virus. Se non ci sono cellule recettive va a finire che quel virus muore.

L’azione dei raggi UV è virulicida e battericida, questo vuol dire che nell’ambiente si degradano. Nel momento in cui non trovano cellule recettive in un certo ambiente o territorio questi virus non si potranno moltiplicare ed il tempo li deteriorerà, quindi per far scomparire dei virus da un territorio basta far sì che non siano presenti cellule recettive. Ad esempio, l’afta epizootica (malattia esotica) in Europa non esiste più grazie ad una serie di azioni di profilassi che hanno dato luogo ad un territorio tale per cui non ci fossero più cellule recettive. Si è operato anche perché non arrivassero nuovi virus dell’afta epizootica, basta controllare le frontiere per non far entrare nuovo virus, a questo punto l’Europa è indenne a questa malattie virale.

Si opera con azioni del tipo stemping out, ovvero si sopprimono e si distruggono tutti gli animali infetti, tutti gli animali sospetti infetti, tutti gli animali contaminati, tutti gli animali sospetti di contaminazione. Esistono i virus a DNA e esistono i virus a RNA, e diventa a questo punto un elemento tassonomico.

Terminologia

• Capside: involucro proteico formato da singole subunità uguali tra loro, chiamate capsoidi. All’interno del capside è posto il core contenente l’acido nucleico più magari altre proteine.
• Core: acido nucleico e proteine.
• Capsomero: unità morfologica dei virus.
• Nucleo capside: complesso acido nucleico e capside.
• Alcuni virus sono muniti di un involucro esterno di derivazione cellulare che farà conseguire caratteristiche specifiche, questo prende il nome di envelop o involucro pericapside.
• Envelop o involucro pericapsidico: membrana esterna contenente lipidi.
• Virione: particella infettante completa.

Le esigenze di un ricercatore iniziano col coltivare i microorganismi e dargli da mangiare. Ai virus non si può dare da mangiare ma bisogna dargli delle cellule da infettare per farli crescere, quindi innanzi tutto bisogna coltivare cellule. Nello studio dei microorganismi è strategico la possibilità di coltivarli perché:

• Per motivi di ricerca ho bisogno di cospicue quantità di essi.
• Nel momento in cui voglio identificare un agente eziologico di una certa patologia dovrò passare attraverso il suo isolamento, ovverosia la sua crescita su substrati artificiali tali per cui, avendone una certa quantità, potrò caratterizzare il microorganismo e dargli un nome ed un cognome. E, di conseguenza, poter dire quella patologia è dovuta a: “...”. Oppure “In quel campione sono presenti questi microorganismi”, o, ancora, “la risposta è positiva / negativa”.

Prima si usava la sperimentazione animale (topolini, conigli, pecore, bovini, cavalli qualora recettivi a quel virus), attualmente in Italia ci sono due posti in cui si possono utilizzare grandi animali. A seguito di molti permessi è possibile infettare animali ma l’animale vivo è un problema tecnico e gestionale, dato che parliamo di malattie infettive dovrò contenerli bene in strutture specifiche, avrò costi di gestioni alle stelle, ed un altro problema: la variabilità dei campioni che influenza la replicabilità dei risultati, aggiungiamo problemi etici, problemi economici e di standardizzazione ed alla prova biologica su animale si è passati poi all’utilizzo di cellule già presenti in natura: le uova embrionate (sule quali non tutti i virus attecchiscono), le quali consentono livelli di standardizzazione maggiore.

Gli embrioni di pollo, cellule sterili, sono racchiusi in contenitori sterili, uovo, (eliminando la variante batteri) e quindi sono state adottate le uova embrionali per coltivare virus e in alcuni casi ancora si usa. Esistono cellule che si rinnovano continuativamente: leucociti, quelle dell’epitelio intestinale (ogni 48 ore) questo significa che a livello di epitelio intestinale e della serie bianca abbiamo continue moltiplicazioni. Quali sono altre cellule che si moltiplicano continuativamente? Quelle embrionali e le cellule tumorali.

Se riuscissi a standardizzare la produzione di cellule sarei al top, come mi procuro le colture primarie? Da organi di feti o embrioni che porro in coltura magari con un po’ di antibiotici affinché mi si uccida l’eventuale flora microbica contaminante. [Fu possibile fare le colture cellulari nel momento in cui furono inventati gli antibiotici]. Poi le pongo in coltura e cominceranno a moltiplicarsi e se disposte in particolari fiasche o superfici tenderanno a depositarsi, duplicarsi, moltiplicarsi e, per inibizione da contatto, disporsi con una formazione detta monostrato, cioè le cellule si replicheranno una vicino l’altro piuttosto che una sopra l’altra, fino a coprire tutta la superficie, ma visto che vorranno ancora moltiplicarsi dovrò trasferirle in altri contenitori, la moltiplicazione poi avrà un termine. Avendo io esaurito le mie cellule dovrei ricominciare tutto da capo.

Stiamo parlando delle colture primarie: cellule vere, reali, concrete, per cui per isolare (effettuare il primo isolamento) ceppi virali sono da considerarsi le migliori. Le colture primarie hanno un ciclo replicativo finito, problemi di standardizzazione, ripetibilità, costi etc. etc. problemi! Per questo sono state messe a punto colture cellulari derivate da cellule che hanno la caratteristica di moltiplicarsi per un numero di volte infinito: le cellule tumorali, le colture cellulari di questo tipo sono chiamate linee cellulari. Nell’immagine vediamo 3 linee cellulari differenti vive. Le linee cellulari hanno molti vantaggi, ma sono meno vicine alla naturalità rispetto a cellule prelevate da feti, quindi per il primo isolamento sarà meglio usare colture primarie mentre per mantenere ceppi già adattati potremo usare ceppi in linea.

Dimensioni dei virus

• Grandi virus: 180-300 nm. Ad esempio i pox virus (vaiolosi) della famiglia pox viridae).
• Virus medi: 80-180 nanometri. Ad esempio, herpes viridae, responsabile della rinotracheite infettiva del gatto, del bovino, del cavallo, dell'herpes, del fuoco di Sant'Antonio, della varicella etc., particolare perché latentizza, si insedia dentro cellule nervose (labiale= cellule del ganglio del trigemino) e, a seguito di una loro slatentizzazione e riattivazione, percorrono gli assi nervosi da cellula a cellule, e, nel caso del labiale avrà a disposizione i 3 rami del trigemino ed ecco che arriva a livello epiteliale causando lesioni, quando guarisce la lesione il virus, però, non muore. Si chiama herpes virus perché ripercorre i fasci di neuroni come un serpente. Herpe= serpente.
• Piccoli virus: 18-20 nm. Ad esempio il parvoviridae (parvo=piccolo), picornaviridae (pico=piccolo; RNA= RNA, ergo piccoli virus a RNA).

Morfologia

Forme dei virus:

• Rotondeggianti
• A proiettile
• A mattone
• Allungate

Tutto ciò è riscontrabile solo in microscopia elettronica, gli unici visibili al microscopio ottico sono i grandi virus. Con il microscopio elettronico vengono studiati ombreggiatura, colorazione negativa e colorazione positiva.

Simmetria virale

I virus sono elementi piccoli e semplici per cui non mostrano grandi tratti genomici atti a codificare per molteplicità di strutture e funzioni. E allora come si organizzano per poter essere il più semplici possibile? Andando a codificare per singoli elementi costitutivi: i capsomeri che poi risulteranno assemblati in vario modo. Esempio: con un lego da 8 pirolini bianco si può costruire qualsiasi cosa, a partire da un unico elemento assemblato poi in vario modo, per cui la variabile non è costituita dall’elemento ma dalle modalità di assemblaggio. Per codificare un singolo elemento mi occorrerà un tratto di genoma relativamente piccolo. Dopo essere stato codificato, il capsomero può essere assemblato secondo due tipologie di simmetria e va a costituire il capside.

Simmetria: modalità organizzative di assemblaggio dei singoli capsomeri.

1. Simmetria elicoidale: dove ognuno di questi elementi si dispone secondo una scala a chiocciola ponendosi uno affianco all’altro, avremo un primo tratto fino a costituire un cerchio, dopodiché si passa alla spira successiva, alla fine spira dopo spira avremo un tubo, in questo tubo sarà contenuto l’acido nucleico. Questo tubo, a sua volta, potrà ripiegarsi fino a costituire una sfera di tubicino super avvolto a simmetria elicoidale contenente all’interno l’acido nucleico. Struttura elicoidale -> forma rotondeggiante, a proiettile. Simmetria è una cosa, la forma un’altra.
2. Simmetria cubica o icosaedrica: dove i singoli capsomeri si dispongono secondo gli spigoli di un icosaedro (20 facce, 12 vertici, solido regolare che più si avvicina alla sfera) ecco perché poi in termini di disegno viene disegnato come un esagono. I singoli capsomeri risultano costituiti da 2,3,4,5,6 subunità strutturali dette monomeri:
   • Dimeri
   • Trimeri
   • Tetrameri
   • Pentameri
   • Esameri
3. Simmetria complessa: si tratta di virus ad alta complessità strutturale, ai quali non possiamo attribuire né l’una, né l’altra simmetria.