I virus sono i parassiti più piccoli, di solito di dimensioni comprese tra 0,02 e 0,3 micrometri di diametro, anche se sono stati recentemente scoperti numerosi virus di dimensioni maggiori fino a 1 micrometro (p. es., megavirus, pandoravirus). 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. Diverse centinaia di virus possono infettare l'uomo.
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). 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 quelli con RNA a senso positivo e RNA a senso negativo. 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.
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.
Alcuni virus a RNA a singolo filamento, a senso positivo, chiamati retrovirus utilizzano un metodo di replicazione molto diverso. Il virus dell'immunodeficienza e il virus della leucemia a cellule T sono degli esempi di retrovirus. 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. 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 circa l'8% del genoma umano è costituito da sequenze retrovirali endogene, queste sequenze rappresentano i passati incontri con i retrovirus nel corso dell'evoluzione 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. 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) (2).
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.
Il meccanismo dell'infezione virale è che il virus deve dapprima aderire alla cellula ospite a uno o più dei tanti recettori molecolari presenti 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. Di solito, i virus a DNA si replicano nel nucleo della cellula ospite mentre i virus a RNA in genere si replicano nel citoplasma. 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.
(Vedi anche Tipi di patologie virali.)
Tempi dell'evoluzione delle infezioni virali
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) (3).
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)
Herpes zoster (dovuto al virus della varicella zoster)
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.
Modalità di trasmissione dei virus
La modalità di trasmissione varia a seconda del virus e alcuni virus possono essere diffusi da più di una modalità di trasmissione.
I virus che infettano principalmente l'uomo si diffondono spesso attraverso il tratto respiratorio. Ciò può verificarsi quando una persona infetta espelle goccioline respiratorie parlando, starnutendo o tossendo; le goccioline viaggiano a breve distanza e possono infettare altri individui attraverso le superfici mucose come occhi, naso o bocca (p. es., virus influenza, virus respiratorio sinciziale [RSV]). Nella trasmissione per via aerea, le goccioline o le particelle rimangono sospese nell'aria nel tempo e nello spazio e causano infezione quando vengono inalate da un'altra persona (p. es., morbillo, virus varicella-zoster). SARS-CoV-2 può diffondersi tramite trasmissione dalle goccioline o per via aerea.
La trasmissione da fomiti si verifica quando le superfici (p. es., maniglie delle porte, tavoli, attrezzature mediche) vengono contaminate dalla diffusione diretta di agenti patogeni o dal contatto delle mani da individui infetti (p. es., norovirus, rhinovirus).
La trasmissione fecale-orale è anche comune e si verifica quando del materiale fecale contamina il cibo, l'acqua o le mani e viene ingerito (p. es., norovirus, alcuni enterovirus).
La trasmissione ematica avviene attraverso il trasferimento di virus attraverso il sangue o altri fluidi corporei (p. es., HIV, virus dell'epatite A, B, C ed E). Alcuni arbovirus possono anche essere trasmessi attraverso il sangue o fluidi corporei, tra cui i virus chikungunya, dengue, West Nile e Zika. A causa del rischio di trasmissione di virus per via ematica, il sangue raccolto per trasfusione viene rigorosamente testato (vedi tabella Test per le malattie infettive trasmissibili).
La trasmissione materno-fetale (verticale) può avvenire da una donna incinta infetta (spesso un'infezione primaria) a un feto durante la gravidanza. La trasmissione può anche verificarsi a causa del contatto con sangue infetto o secrezioni vaginali durante il parto o attraverso il latte materno.
La trasmissione sessuale di alcuni virus può avvenire attraverso il sangue o fluidi corporei (p. es., secrezioni vaginali, sperma) tramite il contatto mucosale (p. es., papillomavirus umano, virus herpes simplex, Zika, Ebola).
Il Cytomegalovirus e il virus di Epstein-Barr sono i virus che vengono trasferiti prevalentemente dai trapianti di tessuto. Altri virus simili comprendono
Molti virus vengono trasmessi da vettori artropodi come le zanzare (p. es., chikungunya e Zika) e le zecche (p. es., virus dell'encefalite da zecche) (vedi World Health Organization (WHO): Vector-borne disease [Malattie trasmesse da vettori]). Gli insetti possono anche essere vettori di patogeni batterici o parassitari, e i pipistrelli sono stati recentemente identificati come ospiti di molti virus dei mammiferi, più comunemente rabbia, ma anche virus responsabili di altre gravi infezioni umane (p. es., SARS-CoV-2, Ebola).
I virus zoonotici si amplificano negli animali e poi vengono trasmessi all'uomo, sia direttamente che da vettori o ospiti intermedi. Per esempio, il virus respiratorio del Medio Oriente (Middle East Respiratory virus [MERS-CoV]) può essere trasmesso dai dromedari all'uomo attraverso il contatto diretto con i cammelli infetti. Gli uccelli sono il serbatoio principale del virus West Nile; le zanzare che si nutrono su uccelli infetti diventano vettori, e quindi una zanzara infetta può trasmettere il virus agli umani e ad altri mammiferi.
Virus e cancro
Alcuni virus sono oncogeni e causano direttamente o 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. Suntsova M, Garazha A, Ivanova A, Kaminsky D, Zhavoronkov A, Buzdin A. Molecular functions of human endogenous retroviruses in health and disease. Cell Mol Life Sci. 2015;72(19):3653-3675. doi:10.1007/s00018-015-1947-6
2. 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
3. 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
Le infezioni virali e le malattie associate possono essere diagnosticate in vari modi, tra cui
Clinicamente sulla base della probabile anamnesi di esposizione, in particolare durante un'epidemia (p. es., di influenza, norovirus, SARS-CoV-2), o sintomi o segni caratteristici (p. es., nel morbillo, rosolia, roseola infantum, eritema infettivo e varicella)
Esami del sangue o di altri prelievi (p. es., espettorato)
Le tecniche di laboratorio per i virus variano a seconda del virus e della disponibilità all'interno di un sistema sanitario. Le opzioni comprendono
I test di amplificazione degli acidi nucleici, compresi i metodi di reazione a catena della polimerasi (PCR), rilevano un virus specifico
Test di rilevamento degli antigeni delle proteine virali
La sierologia rileva anticorpi
La coltura virale permette la crescita dei virus in colture cellulari
Test di immunofluorescenza diretta (DFA) con anticorpi marcati con fluorescenza per rilevare gli antigeni virali
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. Negli Stati Uniti, 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). I campioni testati possono essere sangue, espettorato, tessuto o altri campioni, a seconda del virus e del test.
I test di amplificazione degli acidi nucleici sono sensibili e specifici e i risultati possono essere disponibili in 1-2 ore o 12 o più ore, a seconda del particolare test. I test antigenici sono di solito utilizzati per lo screening rapido e alcuni risultati sono disponibili entro 15 minuti, ma questo tipo di test può avere una sensibilità o una specificità inferiori rispetto ai test di amplificazione degli acidi nucleici. Il test con anticorpi diretti fluorescenti è rapido, ma è disponibile solo per un numero limitato di virus e ha una sensibilità inferiore rispetto alla PCR (reazione a catena della polimerasi). La coltura virale è meno comunemente utilizzata perché richiede più tempo, richiede più allenamento e talvolta un maggiore contenimento, ma è considerata il test di riferimento.
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.
A volte l'esame istopatologico con microscopia elettronica (non ottica) può rilevare alterazioni cellulari caratteristiche.
Per le procedure diagnostiche specifiche, vedi Diagnosi di laboratorio delle malattie infettive.
Trattamento delle infezioni virali
Farmaci antivirali
I progressi nello sviluppo e nell'uso di farmaci antivirali si stanno 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 (incluso il SARS-CoV-2), 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.
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.
Durante la terapia con interferone, gli interferoni vengono talvolta somministrati legati al polietilen-glicole (formulazioni pegilate), il che consente un rilascio lento e prolungato.
I disturbi virali a volte trattati con terapia interferonica comprendono
Verruche genitali (condilomi acuminati), che sono causate dal papillomavirus umano
Sarcoma di Kaposi associato all'infezione da HIV in fase avanzata
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 stimolano il sistema immunitario di una persona a prevenire l'infezione o una malattia virale grave. I vaccini anti-virali di uso generale comprendono i vaccini per
Encefalite giapponese
Encefalite da zecche (non disponibile negli Stati Uniti)
Vaccini contro gli adenovirus, il vaiolo e vaccini contro l'mpox sono disponibili ma utilizzati solo in gruppi ad alto rischio (p. es., soggetti sensibili durante un'epidemia, personale militare).
Il vaccino contro l'Ebola viene somministrato durante le epidemie e in soggetti ad alto rischio.
Il vaccino contro la dengue è approvato per l'uso in alcune persone con pregresse infezioni dengue confermate in laboratorio che vivono in aree in cui la dengue è endemica (vedi anche U.S. Centers for Disease Control and Prevention [CDC]: Dengue Vaccine).
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 ha quasi eradicato la polio in tutto il mondo, ma casi continuano a verificarsi in aree con vaccinazione/immunizzazione incompleta. Dal 2022-2024, casi si sono verificati solo in Pakistan e in Afghanistan (1). 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 definitiva.
Le prospettive dello sviluppo di vaccini e l'eradicazione di altre infezioni virali clinicamente importanti (come l'HIV) sono attualmente incerte.
Immunizzazione passiva
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, l'epatite B), e per il trattamento di malattie (p. es., eczema vaccinico).
Gli anticorpi monoclonali contro l'RSV (virus respiratorio sinciziale) (nirsevimab) devono essere utilizzati per prevenire l'infezione da RSV in tutti i neonati la cui madre non ha ricevuto un vaccino materno contro l'RSV durante la gravidanza; sono inoltre raccomandati per un piccolo gruppo di bambini di età compresa tra gli 8 e i 19 mesi che sono ad aumentato rischio di sviluppare una grave infezione da RSV. (Vedi anche CDC: Respiratory Syncytial Virus: Immunizations to Protect Infants).
Gli anticorpi monoclonali con attività contro il SARS-CoV-2 sono disponibili per le persone che hanno una compromissione immunitaria da moderata a grave e hanno scarsa probabilità di innescare un'adeguata risposta immunitaria alla vaccinazione COVID-19 (vedi Prevenzione del COVID-19: anticorpi monoclonali).
Gli anticorpi monoclonali sono usati per trattare la malattia da virus Ebola causata dall'Orthoebolavirus Zaire.
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 insetto vettore (p. es., zanzare, zecche), la protezione personale contro i morsi del vettore è importante, come con repellenti degli insetti, abbigliamento adeguato, finestre con zanzariere nelle case ed eliminazione dell'acqua stagnante all'aperto.
Per le infezioni quali l'infezione da virus Ebola, evitare il contatto con sangue e liquidi corporei (come urina, feci, saliva, sudore, vomito, latte materno, liquido amniotico, sperma e liquidi 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.
Riferimento relativo alla prevenzione
1. World Health Organization (WHO). Poliomyelitis (Polio). Accessed December 11, 2024.
