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Panoramica sui virus

Di

Laura D Kramer

, PhD, Wadsworth Center, NYSDOH

Ultima modifica dei contenuti mar 2020
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I virus sono i più piccoli parassiti, di solito di dimensioni comprese 0,02-0,3 micrometri, anche se sono stati recentemente scoperti numerosi virus di dimensioni maggiori fino a 1 micrometri di lunghezza (megavirus chilensis, pandoravirus). I virus dipendono completamente dalle cellule ospiti (batteriche, vegetali o animali) per riprodursi. I virus hanno un rivestimento esterno di proteine e a volte lipidi, un genoma ad RNA o DNA, ed un corredo enzimatico necessario per avviare i meccanismi di replicazione virale.

I virus sono classificati principalmente secondo la natura, la struttura del loro genoma e la modalità di replicazione e non secondo le patologie da essi causate. Quindi, ci sono virus a DNA e virus a RNA; ciascun tipo può essere a mono o doppio filamento di materiale genetico. I virus a RNA a singolo filamento sono ulteriormente suddivisi in RNA virus a polarità (+) e polarità (-). Di solito, i virus a DNA si replicano nel nucleo della cellula ospite mentre i virus a RNA in genere si replicano nel citoplasma. Tuttavia, 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 doppio filamento (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 la cellula infetta appartiene alla linea germinale, il provirus una volta integratosi può stabilirsi come un retrovirus endogeno che verrà poi trasmesso alle cellule generate dalla cellula infettata.

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). 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.

Affinché possa verificarsi l'infezione, il virus deve dapprima aderire alla cellula ospite o a uno dei tanti ricettori 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 tali fasi possono diventare i bersagli dove 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 se non a posteriori. Molte infezioni virali vengono controllate dalle difese del 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

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.

Anche dopo un lungo periodo di latenza, la riattivazione virale nel sistema nervoso centrale può determinare disturbi neurologici. Queste malattie comprendono

La variante della malattia di Creutzfeldt-Jakob e l'encefalopatia spongiforme bovina furono definite 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, fungini o virali che non contengono materiale genetico.

Diverse centinaia di virus possono infettare l'uomo. I virus che infettano l'uomo si diffondono principalmente attraverso le secrezioni respiratorie e intestinali. Alcuni virus sono trasmessi sessualmente e attraverso il sangue (p. es., tramite la trasfusione, il contatto della mucosa o la puntura con un ago contaminato) o attraverso il trapianto d'organo. Molti virus vengono trasmessi attraverso dei vettori, quali roditori, artropodi e pipistrelli, che sono stati recentemente identificati come ospiti per quasi tutti i virus che infettano i mammiferi, compresi i virus responsabili di alcune gravi infezioni umane (p. es., la sindrome respiratoria acuta grave [SARS]).

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).

(Vedi anche Tipi di patologie virali.)

Virus e cancro

Alcuni virus sono oncogeni e predispongono a certi tipi di cancro:

Diagnosi

Alcuni disturbi virali possono essere diagnosticati come segue:

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). I comuni laboratori ospedalieri possono identificare alcuni 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 durante gli stadi acuti e di convalescenza può essere sensibile e specifico, ma lento; con alcuni virus, in particolare i flavivirus, le reazioni crociate confondono la diagnosi. È talvolta possibile ottenere diagnosi più rapide utilizzando gli esami colturali, la PCR (reazione a catena della polimerasi) 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.

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.

Trattamento

Farmaci antivirali

L'uso dei farmaci antivirali si sta diffondendo rapidamente. La chemioterapia antivirale può essere diretta a varie fasi della replicazione virale. Può

  • 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 profilattico contro i virus erpetici (tra cui il cytomegalovirus), i virus respiratori, l'HIV, epatite B cronica e epatite C cronica. Tuttavia, alcuni farmaci possono essere efficaci contro diversi tipi di virus. Alcuni antivirali contro l'HIV sono attivi per altre infezioni virali come il virus dell'epatite B. Nuovi farmaci antivirali sono efficaci contro il virus Ebola.

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

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.

Prevenzione

Vaccini

I vaccini agiscono stimolando l'immunità. I vaccini virali attualmente disponibili sono contro l'epatite A, l'epatite B, il papillomavirus umano, l'influenza, l'encefalite giapponese, il morbillo, la parotite, la poliomielite, la rabbia, il rotavirus, la rosolia, l'encefalite da zecca, la varicella e la febbre gialla. I vaccini per gli adenovirus e il vaiolo sono disponibili ma vengono usati solo nelle popolazioni ad alto rischio (p. es., reclute militari). C'è un vaccino per la prevenzione della malattia causata da Zaire Ebola virus.

Alcune patologie su base virale possono essere eradicate grazie ai vaccini. 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 poliomielite è stata quasi interamente debellata nel mondo, tuttavia alcuni paesi per logistica o per motivi religiosi continuano a ostacolare la vaccinazione. 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 per 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 o epatite), e per il trattamento di malattie (p. es., eczema vaccinico).

Misure di protezione

Molte infezioni virali possono essere prevenute con misure protettive di buon senso (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 sicuro

Per le infezioni trasmesse da insetti vettori (p. es., zanzare e zecche), è necessario evitare il contatto con il vettore.

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