I virus sono i parassiti più piccoli, di solito di dimensioni comprese tra 0,02 e 0,3 micrometri, anche se sono stati recentemente scoperti numerosi virus di dimensioni maggiori fino a 1 micrometro di lunghezza (megavirus chilensis, pandoravirus). I virus dipendono completamente dalle cellule ospiti (batteriche, vegetali o animali) per riprodursi. Alcuni virus hanno un involucro esterno costituito da proteine e lipidi, che circonda un complesso proteico capsidico con RNA o DNA genomico e talvolta enzimi necessari per i primi passi della replicazione virale.
La classificazione dei virus è principalmente basata sulla loro sequenza genomica che prende in considerazione la natura e la struttura del loro genoma e il loro metodo di replicazione, ma non in base alle malattie che causano (vedi International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV), 2021 release). Quindi, ci sono virus a DNA e virus a RNA; sia i virus a DNA che i virus a RNA possono avere filamenti singoli o doppi di materiale genetico. I virus a RNA a singolo filamento sono ulteriormente suddivisi in RNA virus a polarità (+) e polarità (-). I virus a RNA a senso positivo possiedono un genoma a singolo filamento di RNA che può fungere da RNA messaggero (mRNA) e essere direttamente tradotto per produrre una sequenza aminoacidica. I virus a RNA a senso negativo possiedono un genoma a senso negativo a singolo filamento che prima deve sintetizzare un antigenoma a senso positivo complementare, che viene poi utilizzato per produrre RNA genomico a senso negativo. Di solito, i virus a DNA si replicano nel nucleo della cellula ospite mentre i virus a RNA in genere si replicano nel citoplasma.
Alcuni virus a RNA a singolo filamento a polarità (+) chiamati retrovirus utilizzano un metodo diverso di replicazione. I retrovirus utilizzano la trascrizione inversa per creare una copia di DNA a doppia elica (provirus) del loro genoma RNA, che viene poi inserito nel genoma della loro cellula ospite. La trascrizione inversa viene eseguita utilizzando l'enzima trascrittasi inversa, che il virus porta con sé all'interno del suo capside. Il virus dell'immunodeficienza e il virus della leucemia a cellule T sono degli esempi di retrovirus. Una volta che il provirus si è integrato nel DNA della cellula ospite, viene trascritto utilizzando i classici meccanismi cellulari per produrre proteine virali e il suo materiale genetico.
Se una cellula germinale è infettata da un retrovirus, il provirus integrato può diventare un retrovirus endogeno che viene trasmesso alla prole. Il sequenziamento del genoma umano ha rivelato che almeno l'1% del genoma umano è costituito da sequenze retrovirali endogene, queste sequenze rappresentano i passati incontri con i retrovirus nel corso dell'evoluzione umana. Alcuni retrovirus umani endogeni sono rimasti trascrizionalmente attivi ed in grado di produrre proteine funzionali (p. es., i syncytins che contribuiscono alla struttura della placenta umana) (1). Alcuni esperti ipotizzano che alcuni disturbi di eziologia incerta, come la sclerosi multipla, alcune malattie autoimmuni, e vari tipi di cancro, possano essere causati da retrovirus endogeni.
Siccome la trascrizione dell'RNA non comporta gli stessi meccanismi di controllo degli errori presenti durante la trascrizione del DNA, i virus a RNA, in particolare i retrovirus, sono particolarmente predisposti alle mutazioni.
I genomi virali sono abbastanza piccoli; il genoma dei virus a RNA varia da 3,5 chilobasi (alcuni retrovirus) a 27 chilobasi (alcuni reovirus), il genoma dei virus a DNA varia da 5 chilobasi (alcuni parvovirus) a 280 chilobasi (alcuni poxvirus). Queste dimensioni maneggevoli, insieme ai progressi delle tecniche di sequenziamento nucleotidico, fanno sì che il sequenziamento parziale o dell'intero genoma virale diverrà presto un'importante componente delle indagini epidemiologiche delle epidemie.
Affinché possa verificarsi l'infezione, il virus deve dapprima aderire alla cellula ospite o a uno dei tanti recettori molecolari posti sulla superficie della cellula. Il DNA o l'RNA virale, una volta penetrato nella cellula ospite, viene separato dall'involucro esterno (denudamento o uncoating) e, successivamente si replica all'interno di essa con un processo che richiede enzimi specifici. I componenti virali sintetizzati verranno poi assemblati in una nuova particella virale completa. La cellula ospite in genere muore, rilasciando nuovi virioni che infettano altre cellule. Ognuna di queste fasi della replicazione virale coinvolge diversi enzimi e substrati e offre l'opportunità di interferire con il processo di infezione.
A seguito di un'infezione virale vi possono essere conseguenze notevolmente variabili. Molte infezioni dopo un periodo di incubazione breve causano una malattia acuta, altre invece sono asintomatiche o provocano sintomi minori che non possono essere riconosciuti. Molte infezioni virali vengono controllate dal sistema immunitario, alcune permangono in uno stato di latenza mentre altre causano malattie croniche.
Nell'infezione latente, l'RNA o il DNA virale restano nella cellula ospite senza replicarsi e senza causare la patologia, possono permanere in tale stato per molto tempo, a volte anche per anni. Tuttavia, durante la fase di latenza, l'infezione può essere trasmessa durante il periodo asintomatico, facilitando la diffusione da persona a persona. A volte uno stimolo (in particolare l'immunosoppressione) ne provoca la riattivazione.
I virus più comuni che rimangono latenti comprendono
Papovavirus (composto da 2 sottogruppi: papilloma e polyomavirus)
Il virus Ebola sembra persistere nei siti immunologicamente privilegiati del corpo umano (p. es., nei testicoli, negli occhi) (2).
Anche dopo un lungo periodo di latenza, la riattivazione virale nel sistema nervoso centrale può determinare disturbi neurologici. Queste malattie comprendono
Leucoencefalopatia multifocale progressiva (dovuta al virus JC [di John Cunningham], un poliomavirus)
Panencefalite sclerosante subacuta (dovuta al virus del morbillo)
Panencefalite progressiva da rosolia (dovuta al virus della rosolia)
Le infezioni virali croniche sono caratterizzate da una continua e prolungata diffusione virale; l'infezione congenita da virus della rosolia o da cytomegalovirus e l'epatite persistente B o C sono alcuni esempi. L'HIV può causare infezioni sia latenti che croniche.
Diverse centinaia di virus possono infettare l'uomo. I virus che infettano l'uomo si diffondono principalmente attraverso le secrezioni respiratorie e intestinali. Il sangue raccolto per una trasfusione viene testato per una varietà di virus (vedi tabella Test per le malattie infettive trasmissibili). Molti virus vengono trasmessi attraverso dei vettori, quali roditori, artropodi e pipistrelli, che sono stati recentemente identificati come ospiti per molti virus che infettano i mammiferi, compresi i virus responsabili di alcune gravi infezioni umane (p. es., il SARS-CoV-2).
Alcuni virus sono trasmessi sessualmente attraverso il contatto mucoso, come il Zika. Altri virus vengono trasmessi attraverso dal trasferimento di sangue (p. es., dalla puntura di un ago contaminato o una trasfusione), compresi i virus dell'epatite A, B, C, e E, e i seguenti arbovirus:
West Nile (Nilo occidentale)
Il Cytomegalovirus e il virus di Epstein-Barr sono i virus che vengono trasferiti prevalentemente dai trapianti di tessuto. Altri virus simili comprendono
I virus sono ubiquitari, anche se la loro diffusione è influenzata dalla resistenza innata, da precedenti infezioni immunizzanti o vaccini, da misure di controllo igieniche o di salute pubblica e dalla profilassi con farmaci antivirali.
I virus zoonotici compiono il loro ciclo biologico negli animali; l'uomo rappresenta un ospite secondario o accidentale. Questi virus sono confinati in aree e ambienti capaci di sostenere i loro cicli naturali di infezione extraumana (vertebrati, artropodi o entrambi).
La variante della malattia di Creutzfeldt-Jakob e l'encefalopatia spongiforme bovina sono state inizialmente considerate di origine virale e furono chiamate malattie virali lente per via della loro lunga incubazione (anni), ma sono ormai note per essere causate dai prioni; i prioni sono agenti patogeni, a struttura proteica, non batterici, non fungini e non virali che non contengono materiale genetico.
(Vedi anche Tipi di patologie virali.)
Virus e cancro
Alcuni virus sono oncogeni e predispongono a certi tipi di cancro:
Virus dell'immunodeficienza umana (HIV): sarcoma di Kaposi, linfoma non-Hodgkin, carcinoma cervicale, linfoma di Hodgkin, e carcinomi di bocca, gola, fegato, polmone, e ano
Papillomavirus: cancro della cervice uterina, cancro del pene, cancro della vagina, cancro anale, tumori orofaringei e carcinoma esofageo
Virus umano T-linfotropico 1: alcuni tipi di leucemia e linfoma umano
Virus di Epstein-Barr: neoplasie maligne come il carcinoma nasofaringeo, il linfoma di Burkitt, il linfoma di Hodgkin e i linfomi nei pazienti immunodepressi sottoposti a trapianto d'organo
Virus dell'epatite B e dell'epatite C: carcinoma epatocellulare
Herpes virus umano 8: sarcoma di Kaposi, linfoma primitivo effusivo, e la malattia di Castleman multicentrica (una malattia linfoproliferativa)
Riferimenti
1. Dupressoir A, Lavialle C, Heidmann T: From ancestral infectious retroviruses to bona fide cellular genes: role of the captured syncytins in placentation. Placenta 33(9):663-671, 2012. doi:10.1016/j.placenta.2012.05.005
2. Schindell BG, Webb AL, Kindrachuk J: Persistence and sexual transmission of filoviruses. Viruses 10(12):683, 2018. doi: 10.3390/v10120683
Diagnosi delle infezioni virali
Alcuni disturbi virali possono essere diagnosticati come segue:
Clinicamente (ossia, diagnosi basata su sintomi ben noti, p. es., il morbillo, la rosolia, la roseola infantum (exhantema subitum, Sesta malattia), l'eritema infettivo (quinta malattia), e la varicella)
Epidemiologicamente (ossia, diagnosi basata sulla definizione del caso durante un'epidemia, p. es., influenza, norovirus e parotite)
La diagnosi definitiva attraverso gli esami di laboratorio è fondamentale per definire una terapia specifica per l'agente infettante o quando questi può costituire una minaccia per la salute pubblica (p. es., HIV). La maggior parte dei laboratori ospedalieri possono identificare molti virus, ma per le infezioni virali meno comuni (p. es., rabbia, encefalite equina orientale, parvovirus umano B19) è necessario inviare i campioni a laboratori specialistici statali (p. es., i Centers for Disease Control and Prevention negli Stati Uniti).
L'esame sierologico per gli anticorpi durante gli stadi acuti e di convalescenza può essere sensibile e specifico, ma lento; con alcuni virus, in particolare i flavivirus, le reazioni incrociate confondono la diagnosi. È talvolta possibile ottenere diagnosi più rapide utilizzando gli esami colturali, la PCR (Polymerase Chain Reaction) o i test antigenici virali. A volte può essere utile l'esame istopatologico con microscopia elettronica (non ottica). Per le procedure diagnostiche specifiche, vedi Diagnosi di laboratorio delle malattie infettive.
Trattamento delle infezioni virali
Farmaci antivirali
L'uso dei farmaci antivirali si sta diffondendo rapidamente. I meccanismi dei farmaci antivirali possono essere diretti a varie fasi della replicazione virale. Possono
Interferire con l'attaccamento delle particelle virali alle membrane delle cellule ospiti o il denudamento degli acidi nucleici virali
Inibire un recettore o fattore cellulare richiesto per la replicazione virale
Bloccare specifici enzimi e proteine codificati da virus che sono prodotti nelle cellule ospiti e che sono essenziali per la replicazione virale ma non per il normale metabolismo delle cellule ospiti
I farmaci antivirali vengono usati il più delle volte come strumento terapeutico o a scopo profilattico contro herpes virus (tra cui il cytomegalovirus), virus respiratori, l'HIV, epatite B cronica e epatite C cronica. Tuttavia, alcuni farmaci possono essere efficaci contro diversi tipi di virus. Per esempio, alcuni antivirali contro l'HIV sono attivi per altre infezioni virali come il virus dell'epatite B.
Farmaci antivirali sono stati sviluppati per il trattamento del COVID-19, che è causato dal SARS-CoV-2.
Interferoni
Gli interferoni sono composti rilasciati dalle cellule ospiti infettate in risposta ad antigeni virali o estranei di altra natura.
Esistono diversi interferoni dotati di numerosi effetti, come il blocco della traslazione e della trascrizione dell'RNA virale e l'arresto della replicazione virale senza interferire con le normali funzioni della cellula ospite.
Gli interferoni possono essere somministrati legati al polietilen-glicole (formulazioni pegilate), che consente un rilascio lento e prolungato della molecola.
Infezioni virali che vengono trattate con interferone sono
Verruche genitali (condilomi acuminati)
Alcuni effetti avversi della terapia interferonica sono febbre, brividi, debolezza e mialgie che di solito iniziano 7-12 h dopo la prima iniezione e durano fino a 12 h. Sono inoltre possibili depressione, epatite, e, quando utilizzato in alte dosi, mielosoppressione.
Anticorpi
Siero convalescente e anticorpi monoclonali (mAb) possono essere utilizzati per trattare alcune infezioni virali (p. es., Infezione da virus Ebola Zaire, virus respiratorio sinciziale [RSV], virus della rabbia).
Prevenzione delle infezioni virali
Vaccini
I vaccini agiscono stimolando l'immunità. I vaccini virali di uso generale comprendono i vaccini per
Encefalite giapponese
Encefalite da zecche
Vaccini contro l'adenovirus, il vaiolo e l'mpox, così come contro la febbre della Rift Valley e l'encefalite equina orientale sono disponibili ma utilizzati solo in gruppi ad alto rischio (p. es., reclute militari).
Molti vaccini per la prevenzione del COVID-19, causati dal SARS-CoV-2, sono stati sviluppati, tra cui vaccini mRNA e di altri tipi.
Alcune patologie su base virale possono essere eradicate grazie a vaccini efficaci. Il vaiolo è stato debellato nel 1978, e il virus della peste bovina (causata da un virus strettamente legato al virus del morbillo umano) è stato debellato nel 2011. La vaccinazione estensiva a quasi completamente eradicato la polio nel mondo, ma possono ancora verificarsi alcuni casi nelle regioni con vaccinazione incompleta, come l'Africa sub-Sahariana e l'Asia Meridionale. Il morbillo è stato quasi eradicato in alcune parti del mondo, in particolare nelle Americhe, tuttavia anche nelle regioni in cui è considerata debellato, per via della grande contagiosità e dell'incompleta copertura vaccinale, si è ancora lontani dall'eradicazione definita.
Le prospettive dello sviluppo di vaccini e l'eradicazione di altre infezioni virali più letali e senza una terapia risolutiva (come l'HIV) sono attualmente incerte.
Immunoglobuline
Le immunoglobuline sono disponibili per la profilassi immunitaria passiva in determinate condizioni. Possono essere utilizzate pre-esposizione (p. es., per l'epatite A), post-esposizione (p. es., per la rabbia, la varicella, il virus respiratorio sinciziale, o l'epatite), e per il trattamento di malattie (p. es., eczema vaccinico).
Misure di protezione
Molte infezioni virali possono essere prevenute con misure protettive di routine (che variano a seconda del modo di trasmissione di un dato agente).
Le misure importanti comprendono
Lavaggio delle mani
Preparazione appropriata di cibi e trattamento delle acque
Evitare il contatto con persone infette
Pratiche di sesso più sicuro
Indossare una maschera
Distacco fisico quando appropriato (p. es., per la prevenzione del COVID-19)
Per le infezioni da un vettore insetto (p. es., zanzare, zecche), la protezione personale contro i morsi del vettore è importante, come con repellenti e abbigliamento adeguato.
Per le infezioni quali l'infezione da virus Ebola, evitare il contatto con sangue e fluidi corporei (come urina, feci, saliva, sudore, vomito, latte materno, liquido amniotico, sperma e fluidi vaginali) di persone malate è un'importante misura protettiva. Il contatto con lo sperma di un uomo che si è ripreso dall'infezione da virus Ebola deve essere evitato fino a quando i test dimostrano che il virus è stato eliminato dal suo sperma.
