Come è fatto e come funziona un virus?
In questo periodo di pandemia mondiale, le notizie sono tutte dedicate al coronavirus. Non molti, però, sanno cos’è realmente un virus e perché riesce a sviluppare la malattia.
Ogni giorno, accendendo la televisione senti parlare di Coronavirus. Molti programmi approfondiscono l’emergenza in mille aspetti ma difficilmente, affidandoti alla programmazione televisiva, avrai trovato la risposta a tutti i tuoi dubbi. Per esempio, potresti esserti chiesto perché, se con la normale influenza virale il medico ti ha sempre prescritto gli antibiotici, in questo caso non serve prenderli. Il modo migliore per cominciare a far luce su tutta questa vicenda è scoprire come è fatto e come funziona un virus
Indice
Cosa sono i virus?
I virus sono un gruppo estremamente vasto ed eterogeneo di organismi infettivi. Essi sono parassiti intracellulari obbligati: significa che hanno necessariamente bisogno di intrufolarsi in una cellula ospite per completare il loro ciclo vitale. Sono anche definiti subcellulari, poiché non hanno quelle strutture “minime” che consentono ad una cellula di vivere e di riprodursi. Sono costituiti essenzialmente solo dal loro materiale genetico, che può essere DNA o RNA, e dalla membrana che lo racchiude e lo protegge.
Il virus, una volta disperso nell’ambiente, non può quindi riprodursi e nemmeno muoversi poiché mancano le strutture adeguate. Quando riesce ad infettare una cellula ospite ne prende il controllo ed utilizza i suoi organuli e le sue risorse per creare copie di se stesso, da rilasciare nell’ambiente per propagare la sua azione. In alcuni casi, il ciclo termina con la rottura della cellula occupata, che di conseguenza muore, in altri casi la colonizzazione dura molto tempo. Alcuni virus restano quiescenti e nascosti al sistema immunitario dell’ospite anche per anni, per poi tornare a manifestarsi quando si presentano condizioni favorevoli (es. Herpes virus).
I virus sono ampliamente diffusi in natura e non colpiscono solo gli uomini o gli animali. Essi possono parassitare, a seconda delle loro caratteristiche, anche i batteri (batteriofagi), i funghi, i protozoi, le piante (virus vegetali), gli insetti, i pesci. Generalmente un ceppo virale è specifico per un determinato ospite: il salto di specie (ad esempio tra animali e uomo) è possibile qualora si verifichino condizioni particolari come mutazioni spontanee del genoma.
I virus provocano numerose malattie nell’uomo: essi causano tra le altre l’influenza stagionale, le comuni malattie dell’infanzia (morbillo, varicella, rosolia, parotite), malattie a trasmissione sessuale (Aids, Epatiti), la poliomielite, ecc. Sono responsabili anche della genesi di tumori benigni e maligni.
Quando sono stati scoperti i virus?
Il termine virus deriva dal latino e significa “sostanza velenosa”; inizialmente, era associato in modo molto generico a qualunque agente in grado di indurre una malattia: per questo non deve sorprendere se nella letteratura della medicina antica venissero chiamati con questo termine anche batteri, protozoi e funghi.
Gli studi effettuati sulle piante di tabacco, alla fine del 1800, fecero ipotizzare agli scienziati l’esistenza di agenti infettanti molto più piccoli di quelli fino ad allora considerati e conosciuti. I microbiologi dell’epoca erano già riusciti a costruire dei filtri in grado di bloccare i batteri, furono quindi sorpresi nel constatare, durante i loro test, che il materiale patogeno filtrato, posto su foglie sane, causava comunque la malattia su di esse.
Gli studi al microscopio ottico dei primi del 1900 fecero ipotizzare l’esistenza di agenti patogeni estremamente piccoli, invisibili all’osservazione diretta e non coltivabili su terreni colturali non viventi. Venne così creata la definizione di virus filtrabili. Con l’invenzione del microscopio elettronico fu possibile iniziare l’osservazione di questi microrganismi: si descrisse quindi la struttura e sulla base di questa venne impostata la classificazione dei vari tipi virali.
Come sono fatti i virus?
Fino a quando gli scienziati ebbero a disposizione solo i microscopi ottici tutto ciò che si poteva vedere dei virus nei tessuti infetti erano delle strutture, dentro le cellule ma estranee ad esse, che vennero chiamate “corpi inclusi“. Questi ultimi si vedevano all’interno del citoplasma o nel nucleo: non si trattava di un singolo virus ma di aggregazioni di particelle o delle loro subunità ancora da montare. Queste inclusioni sono note anche come corpuscoli del Guarnieri, dal nome del loro scopritore.
Con l’avvento della microscopia elettronica si poté osservare il ciclo vitale di ciascun virus patogeno e descriverne in modo via via sempre più completo la struttura, fino a ricavare al giorno d’oggi spettacolari immagini tridimensionali a colori (ne è un esempio l’immagine del coronavirus Covid-19 che viene diffusa tutti i giorni dagli organi di informazione).
Nella fase extracellulare la particella virale completa, in grado di causare malattia, viene denominata virione. Nella maggior parte dei casi è presente una struttura base tipica formata da una parte centrale, il core, e dal suo rivestimento proteico protettivo, il capside. Dento al core si trova il materiale genetico che può essere DNA o RNA: esso contiene tutte le informazioni che permettono al virus di generare la malattia.
Il capside può essere ulteriormente rivestito e protetto da una membrana simile a quella delle cellule che prende il nome di envelope. Esso conferisce la forma caratteristica di ciascun virus. Sulla superficie presenta le strutture proteiche che permettono l’aggancio del virione alla cellula bersaglio, nella primissima fase della colonizzazione.
Quali sono le possibili “interazioni” tra i virus e le nostre cellule?
I virus sono parassiti intracellulari obbligati. Hanno bisogno di utilizzare le strutture di una cellula viva per replicare il loro materiale genetico e le strutture che lo proteggono. L’interazione tra virus e organismo, che viene denominata infezione, può evolversi in situazioni diverse:
- infezione produttiva: prevede, dopo la colonizzazione, la replicazione del materiale genetico virale e la liberazione dei nuovi virioni. Se questi ultimi vengono immessi nell’ambiente mediante rottura della cellula ospite si parla di ciclo litico. Se invece la cellula rimane viva si verifica il ciclo vegetativo. Perché possa esserci infezione produttiva il virus deve attaccare una cellula permissiva, ovvero una che abbia tutte le caratteristiche per consentire l’intero ciclo di replicazione virale;
- infezione abortiva: è il particolare caso in cui la colonizzazione avviene su una cellula non permissiva. Non essendo quest’ultima in grado di permettere al virus la replicazione delle sue strutture, il suo ciclo vitale si interrompe e non si verifica malattia;
- infezione integrativa: alcuni virus sono in grado di integrare in modo permanente il loro materiale genetico con quello della cellula ospite ottenendo il cosiddetto parassitismo genetico. Ciò determina la trasformazione maligna della cellula che trasmette le sue caratteristiche alle cellule figlie, con concreta possibilità di sviluppo di un tumore;
- infezione persistente: si ottiene quando la cellula viene sfruttata senza che sviluppi alterazioni. Questa situazione provoca una infezione persistente, generalmente asintomatica per l’ospite, che diventa un portatore sano in grado di trasmettere la malattia senza subirne gli effetti negativi.
Come si moltiplicano i virus?
Premesso che ogni
- adsorbimento: è il processo con cui il virione si attacca alla cellula ospite. Le proteine che sono sul capside o sull’envelope (strutture protettive del materiale genetico) hanno la capacità di legarsi a recettori specifici posti sulla membrana delle cellule bersaglio. L’ancoraggio consiste un vero e proprio abbordaggio che darà inizio all’infezione;
- penetrazione: è la fase di ingresso del genoma virale nella cellula ospite. Talvolta oltre a DNA ed RNA vengono inseriti anche altri componenti quali il capside, enzimi, ecc.;
- spoliazione: è un processo che avviene all’interno della cellula e che consiste nella rimozione dell’involucro virale (capside o envelope) in modo da liberare il genoma. Tale procedimento non è necessario per quei virus il cui capside aderisce alla membrana cellulare ed è il solo genoma nudo ad entrare nel citoplasma;
- replicazione e montaggio: il virus utilizza i meccanismi di copia del DNA cellulare per replicare il proprio materiale genetico e gli organelli della cellula ospite per sintetizzare le proteine necessarie a creare un nuovo rivestimento protettivo per ogni copia di genoma prodotta. Dopo la fase di assemblaggio le nuove particelle infettanti sono pronte per essere liberate.
Come si trasmettono i virus?
Una volta che il virus ha colonizzato un ospite ed infettato i suoi tessuti ha la necessità, per sopravvivere, di trasmettersi all’ospite successivo. Questo può avvenire per
Il contagio avviene per interazione interumana, ed è per questo motivo che per contrastare la pandemia del coronavirus che sta imperversando in questi giorni, siamo sottoposti alle limitazioni di movimento e contatto sociale. Si possono evidenziare due macrocategorie:
- contagio per contatto diretto: si ha quando la trasmissione avviene tramite rapporti sessuali, baci, contatti con sangue o altri liquidi biologici;
- contagio per contatto indiretto: si ha quando il virus è veicolato da acqua o alimenti contaminati (tipico delle malattie a trasmissione feco-orale), o tramite via aerogena quando il soggetto infetto, a causa di starnuti o colpi di tosse, emette areosol e goccioline (i droplet di cui sentiamo parlare tutti i giorni e per proteggerci dai quali indossiamo le mascherine).
Che tipo di malattie causano i virus nell’uomo?
L’infezione da virus causa diverse tipologie di manifestazioni patologiche di rilievo nell’uomo.
Malattie virali acute
Le infezioni virali acute sono caratterizzate dalla capacità del virus di replicarsi produttivamente nelle cellule infettate, determinando la morte delle cellule stesse nel giro di pochi giorni. La porta d’ingresso del virus all’organismo sono le mucose (bocca, naso, occhi, ecc.), poiché nel resto del corpo è la cute (se integra) a fungere da barriera protettiva. Nell’adiacenza delle mucose il virus cercherà delle cellule permissive dove inziare a replicarsi. I primi virioni rilasciati diffonderanno ai linfonodi regionali e da qui nel sangue, causando la cosiddetta viremia. Tramite la circolazione sanguigna i virus raggiungeranno i tessuti bersaglio che verranno colonizzati e danneggiati (fanno eccezione a questo meccanismo i virioni che si propagano seguendo le vie nervose).
La lisi cellulare, conseguente al danno, attiverà la risposta infiammatoria ed immunitaria nell’ospite. Se il sistema immunitario riesce a contrastare l’invasione, in breve tempo si arriva all’eliminazione del patogeno e alla guarigione; si genera inoltre una memoria che protegge l’organismo da una ulteriore reinfezione. Qualora l’infezione sia massiva, nei pazienti immunodepressi o con patologie che creano insufficienze d’organo, l’evoluzione è più critica e può portare al decesso;
Malattie virali persistenti
Sono caratterizzate da una infezione estremamente lunga con persistenza del virus nell’organismo. Si parla di infezioni latenti quando si hanno fasi acute ricorrenti intervallate da periodi in cui il virus sembra scomparso. Ne sono un esempio noto a tutti gli herpes labiali e genitali. Sono infezioni lente quelle caratterizzate da una replicazione virale che impiega molto tempo e che hanno quindi un periodo di incubazione lungo.
Generalmente, l’insorgenza è progressiva e l’evoluzione infausta porta lentamente all’exitus. Sono descritte come infezioni croniche quelle situazioni in cui si verifica un costante equilibrio tra colonizzazione virale e difese dell’ospite le quali non sono in grado di eliminare completamente il virus. Esso genera malattia acuta nelle fasi di immunodepressione.
Come si curano le malattie virali?
La guarigione dalle infezioni virali avviene grazie alle difese immunitarie dell’ospite. La somministrazione dei farmaci antivirali ha lo scopo di contrastare la replicazione virale ed attenuare le manifestazioni acute della malattia. La loro efficacia è basata sulla capacità di interferire e bloccare i meccanismi d’infezione, tuttavia non è possibile, come invece accade per le malattie batteriche, eliminare completamente il patogeno.
Inoltre, il virus non è sottoposto all’azione del farmaco fin tanto che è nascosto all’interno della cellula. Gli antibiotici, prescritti ad esempio in caso di sindrome influenzale, servono ad evitare le sovrainfezioni batteriche opportunistiche, che possono svilupparsi per l’abbassamento delle difese immunitarie. Altre medicine prescritte dal medico in questi casi sono i cosiddetti farmaci sintomatici ovvero quelli che alleviano le manifestazioni della malattia (o della difesa immunitaria): febbre alta, tosse, ecc.
Come si prevengono le malattie virali?
Per la maggior parte delle malattie virali la miglior cura è la prevenzione. L’igiene, intesa sia come buone prassi quotidiane (lavaggio frequente e corretto delle mani, pulizia dell’abitazione, ecc.) che come attenzione nei contatti interumani (uso del preservativo nei rapporti sessuali, protezione dai droplet, ecc.) permettono di limitare la diffusione dei virus nella popolazione. Essendo impossibile evitare i contatti sociali e complicato limitarli fortemente (lo stiamo vedendo in questi giorni), l’altra alternativa è, ove disponibile, ricorrere alla vaccinazione.
Il vaccino induce artificialmente una memoria immunologica nel possibile ospite, rendendolo pronto a reagire all’intrusione del virus prima che questo sia in grado di indurre la malattia: si può così ottenere un’immunità, estesa a tutta la popolazione, eliminando di fatto al patogeno ogni possibilità di diffusione massiva (epidemia).
In questi ultimi anni, si è sviluppato un intenso dibattito riguardo ai vaccini poiché lo Stato impone, per creare la cosiddetta immunità di gregge, l’obbligo vaccinale ai nuovi nati per una serie di malattie dalle conseguenze molto gravi. Alcuni genitori sostengono la tesi che il rischio di effetti collaterali sia superiore ai benefici della vaccinazione e invocano la libertà di scelta per i loro figli. In merito, è stata più volte interrogata la magistratura, che si è espressa con varie sentenze; leggi l’articolo “Vaccini: ultime sentenze“.