di Livia Nascimben
| Pasquale Ferrante | Una conferenza |
Introduzione Prof. Aparo
Obiettivo generale di questa serie di incontri:
servirsi dell'esperienza e delle competenze
di professionisti in diversi ambiti disciplinari
per riflettere sugli aspetti problematici della realtà che viviamo.
Più in dettaglio, ci prefigggiamo di:
In questo caso, parliamo del virus, un parassita, un invasore, un sequestratore delle cellule del nostro organismo, un elemento che ha un'identità da conservare ma non ha l'autosufficienza per riprodurla, un alieno che ci attacca e ci invade, che ci toglie qualcosa e che però ha avuto e ha una funzione importante nella evoluzione della specie umana. Proviamo a fare in modo che lo studio dei virus e degli squilibri che esso comporta nei nostri porcessi biologici ci aiuti nella comprensione dei nostri equilibri.
Introduzione Prof. Ferrante
Insegno Virologia alla Facoltà di Medicina e Chirurgia ed al Corso di Laurea in Biotecnologie dell'Università degli Studi di Milano. Dal 1974 sono medico specialista al carcere di San Vittore.
In quest'incontro parlerò, in modo semplice cosicché tutti mi possiate capire, del mondo dei virus e del rapporto fra virus e genere umano. Le mie riflessioni di 24 anni di lavoro sono state arricchite dall'incontro di qualche anno fa con i detenuti del Gruppo della Trasgressione in cui si è parlato del significato della trasgressione in biologia.
Il concetto di virus
A fine '800 inizio '900 alcuni microbiologi si accorsero dell'esistenza di microrganismi capaci di danneggiare l'organismo, i virus che erano molto più piccoli dei batteri e, poiché passavano attraverso i filtri utilizzati per purificare le soluzioni, furono inizialmente chiamati virus filtrabili. Da allora la parola virus che significa "veleno" viene spesso utilizzata per indicare qualcosa di piccolo e pericoloso. In informatica vengono chiamati virus quei software che agiscono all'interno dei computer con modalità molto simili a quelle dei virus veri.
I virus sono visibili solo al microscopio elettronico e, per la loro semplicità strutturale ed organizzativa, occupano il posto più basso della scala biologica, potendo perciò essere considerati tra i più semplici esseri viventi.
Abitualmente un organismo si dice essere vivente quando al suo interno avvengono dei processi metabolici. Il batterio è il più piccolo essere vivente capace di vita autonoma.
Per i virus il discorso è un po' diverso: essi sono visibili al microscopio elettronico quando sono fuori dalle cellule e prendono il nome di particelle virali o virus maturi. In quello stato non compiono nessuna operazione, non sono viventi, sono inerti. Quando penetrano all'interno di una cellula, l'involucro che li circonda si dissolve e inizia la sintesi delle proteine virali, l'acido nucleico si moltiplica, si formano nuove particelle virali che vengono liberate all'esterno della cellula e che andranno ad infettarne altre.
Il virus viene definito essere vivente per questa sua capacità di moltiplicarsi uguale a se stesso, all'interno di una cellula ospite, utilizzando le informazioni contenute nel suo acido nucleico.
La ruggine è un qualcosa che si moltiplica, alcune sostanze si aggregano spontaneamente, altre precipitano, ma alla base di questi processi non c'è il codice genetico. I virus invece si moltiplicano sulla base del codice genetico, che nel loro caso è un piccolissimo filamento di acido nucleico. Un gene è la quantità di acido nucleico necessaria per formare una proteina. Un acido nucleico che è in grado di moltiplicarsi assume dignità di essere vivente perché perpetua il suo codice genetico.
Per diventare un agente patogeno il virus deve passare da una cellula all'altra, da un individuo all'altro e provocare la morte delle cellule che infetta e grazie alle quali ha potuto replicarsi.
L'acido nucleico si moltiplica mediante la proteina polimerasi provocando conseguentemente la degenerazione della cellula ospite; deve allora entrare in un'altra cellula per continuare a moltiplicarsi e vivere. E' ricoperto da un rivestimento proteico detto capside, necessario al virus per muoversi da una cellula all'altra e attraversare ambienti extracellulare ostili, così come gli imballi attorno ai quadri servono per proteggerli durante un trasloco.
Il virus danneggia le cellule e, se riesce a portare a termine il suo obiettivo di moltiplicarsi, ne danneggia molte: quando si moltiplica nelle cellule del cervello si ha l'encefalite, quando danneggia le cellule del fegato, l'epatite e così via. Il virus non produce sostanze tossiche, compete nella moltiplicazione con le cellule dell'organismo.
I virus umani sono molti e tutti differenziati grazie alle proteine di rivestimento che possiedono. Un determinato virus entra in una specifica cellula che ha una proteina sulla superficie complementare alla sua. Ciò è molto importante perché se un virus potesse attaccare qualsiasi cellula moriremmo tutti entro poco tempo, in quanto, nella competizione cellula-virus, vincerebbe il virus, essendo più veloce nel moltiplicarsi.
I virus infettano l'uomo da quando l'uomo esiste. Convivono con l'essere umano da centinaia di millenni; perpetuano se stessi passando da un individuo all'altro. Per eliminare i virus dovremmo sterminare il genere umano! O trovare un vaccino per ogni singolo virus.
Nel corso degli anni virus e umani si sono selezionati insieme. La popolazione umana è composta da quegli individui che hanno avuto la capacità di sopravvivere ai virus e i virus che esistono oggi sono quelli che sono stati in grado di perpetuarsi non eliminando ogni individuo. La co-selezione fra virus e uomo è detta adattamento extracorporeo.
La epidemie portano allo sterminio dell'uomo e dei virus che hanno prodotto l'infezione e la malattia.
Il sistema immunitario
Tutte le infezioni sono caratterizzate dal moltiplicarsi dei virus all'interno delle cellule. I virus, una volta usciti dalla cellula ospite, si riversano nel sangue per raggiungere più cellule possibili e infettarle. Nel circolo sanguigno però vengono riconosciuti dal sistema immunitario che li identifica come corpi estranei perché la loro superficie è costituita da proteine che vengono riconosciute come "non proprie" all'organismo.
Gli anticorpi sono specifici, riconoscono la proteina superficiale dei virus. Sono cellule produttrici della risposta immunitaria dell'organismo; rispondono ad ogni agente proveniente dall'esterno (vedi ad esempio la risposta allergica). I diversi anticorpi identificano i virus verso cui sono organizzati a rispondere, si moltiplicano e li presentano alle cellule delegate alla fagocitosi e distruzione degli antigeni. I fagociti "mangiano", metabolizzano ed eliminano i virus "catturati" dagli anticorpi. L'infezione da HIV (Human Immunodeficiency Virus), da virus dell'epatite B e soprattutto C sono esempi che sembrano contraddire ciò.
Il virus dell'HIV. Il virus originariamente presente nelle scimmie è passato all'uomo; si è poi avuta una diffusione pandemica.
Il gene più importante è quello che codifica per la polimerasi. La polimerasi è un enzima che forma un acido nucleico a partire da un altro acido nucleico, ed è fisicamente organizzato come se fosse una "mano" capace di formare un'elica controlaterale complementare all'elica di acido nucleico che scorre al suo interno. Le polimerasi sono enzimi fondamentali per l'esistenza di tutte le cellule viventi.
La polimerasi dell'HIV non è precisa, non rispetta la regola di accoppiare le basi (AT, CG). Casualmente l'acido nucleico prodotto presenta il 3% di errori; così se l'errore riguarda la proteina di superficie del virus, questo non può essere riconosciuto dagli anticorpi e la particella virale rimane libera di continuare a moltiplicarsi in altre cellule. Dall'organismo vengono prodotti anticorpi specifici per sconfiggere quella variante di virus ma nuove varianti vengono prodotte e l'infezione procede.
Si viene a creare una specie di guerra: il nemico si nasconde nelle file difensive del nostro corpo, si mimetizza all'interno delle cellule, cambia struttura e non viene più riconosciuto, ne consegue una continua rincorsa fino ad un esaurimento delle difese: l'organismo sviluppa l'AIDS perché immunodepresso.
Quando un virus continua a mutare le sue strutture di superficie, non è eliminabile dall'organismo. Si verifica così un adattamento intracorporeo del virus che rimane continuamente presente all'interno dell'organismo.
I virus si dividono in due gruppi: quelli con codice genetico costituito da DNA e quelli a RNA. L'HIV è un retrovirus avente l'RNA come acido nucleico.
RNA virale è associato all'enzima trascrittasi inversa che consente la produzione di DNA che codifica le proteine virali a partire dalla molecola di RNA. La polimerasi dei retrovirus sintetizza un'elica di DNA a partire da un'elica di RNA (processo di retrotrascriptasi).
La retrotrascrizione è importante perché il suo complesso meccanismo di azione spiega come mai sia difficile combattere il virus dell'HIV.
Parte del DNA virale si inserisce nel materiale genetico della cellula infettata integrandosi nel suo genoma. Il virus diventa costituente genetico della cellula. L'integrazione avviene in un punto casuale della cellula ed è quindi difficile individuare le cellule infette e intervenire con tecniche di ingegneria genetica e tagliare la parte virale del DNA della cellula: è impossibile eradicare il virus. Dal momento dell'integrazione l'HIV è un prodotto cellulare: la cellula contenente il DNA provirale é in grado di sintetizzare altri virus.
Farmaci
Un farmaco usato in caso di infezione da HIV è l'AZT che fornisce alla polimerasi sostanze analoghe dei nucleosidi che portano alla formazione di un'elica completamente sbagliata con la conseguente interruzione del meccanismo di moltiplicazione. Altri farmaci agiscono nelle diverse fasi della replicazione virale bloccando la produzione di particelle virali.
La nascita del vaccino
Il vaiolo nei secoli passati era una malattia drammatica provocata da un virus, col "vantaggio" che era possibile individuare i soggetti malati perché si manifestava con pustole sulla superficie corporea che lasciavano profonde e visibili cicatrici.
Alla fine del '700 in Inghilterra venne osservato sia il vaiolo umano che quello bovino. Gli allevatori che mungevano quotidianamente vacche infette, si infettavano ma l'infezione rimaneva circoscritta alle mani. In caso di epidemia da vaiolo umano questi non morivano. Ciò attirò l'attenzione dei ricercatori che diedero il via ai primi esperimenti di vaccinazione: prelevarono del liquido vescicolare dalle vacche malate e lo inocularono sottopelle all'uomo verificando che il virus iniettato permetteva all'organismo di produrre anticorpi specifici e di immunizzarsi contro lo stesso virus. Nel 1981 il vaiolo umano è scomparso grazie al fatto che erano 200 anni che le persone venivano vaccinate.
L'evento malattia o morte è come la punta di un iceberg, sotto al pelo dell'acqua ci sono soggetti portatori dello stesso virus ma che non si sono ammalati. E' importante la distinzione fra infezione e malattia: l'infezione è la presenza per un certo periodo o per tutta la vita di un microrganismo estraneo all'interno del corpo, la malattia è la manifestazione clinica dell'infezione. Un individuo "portatore sano" è colui che ha l'infezione ma non presenta la malattia. Molti virus provocano infezioni ma non causano malattie.
Nell'infezione da HIV la differenza non è fra chi si ammala e chi non si ammala di AIDS; semplicemente alcuni soggetti, i long survivors, sviluppano la malattia in tempi più lunghi. Su base genetica e per una serie di altri fattori gli individui reagiscono in modo differente all'attacco del virus.
Altri virus
Ebola. E' un virus esotico. Rimane circoscritto in Africa, colpisce popolazioni che vivono vicino a popolazioni di scimmie. Poichè il virus Ebola si diffonde rapidamente e uccide la quasi totalità dei soggetti infetti in tempi brevissimi, di solito non riesce ad uscire dalle regioni centro-africane dove provoca epidemie.
La malattia di Marburgo è una variante di Ebola: un'infezione avvenuta in Germania in una laboratorio di virologia in cui erano state importate degli esemplari di scimmie malate.
Herpes simplex. E' un esempio di adattamento virus-uomo. L'infezione avviene per via aerea attraverso microparticelle di saliva che passano da un organismo all'altro. Il virus si moltiplica e dà un'infezione generalizzata di cui spesso non ce ne accorgiamo. Il sistema immunitario distrugge i virus ma una piccola percentuale rimane all'interno del ganglio trigeminale. Quando l'organismo è stressato il virus passa nelle cellule delle labbra e si moltiplica; e attraverso la saliva passa ad un altro individuo.
La mia sfida come professore universitario è cercare di rendere semplici le spiegazioni così come semplici sono i virus; come ricercatore, contribuire all'avanzamento della conoscenza (studio un virus JC, di cui il 90% degli individui ne è infetto; un virus la cui presenza si fa sentire quando l'organismo è debole); come medico di Laboratorio a San Vittore, fare esami alla stessa altezza del laboratori esterni al carcere.