Microbiologia (Italiano)

Nonostante le loro piccole dimensioni, che impedivano loro di essere visti con microscopi ottici, la scoperta di un componente filtrabile più piccolo di un batterio che causa la malattia del mosaico del tabacco (TMD) risale al 1892. A quel tempo, Dmitri Ivanovski, un botanico russo, scoprì la fonte di TMD usando un dispositivo di filtraggio in porcellana inventato per la prima volta da Charles Chamberland e Louis Pasteur a Parigi nel 1884. I filtri Chamberland in porcellana hanno una dimensione dei pori di 0,1 µm, che è abbastanza piccola da rimuovere tutti i batteri ≥0,2 µm da qualsiasi liquido passato attraverso il dispositivo., Un estratto ottenuto da piante di tabacco infette da TMD è stato fatto per determinare la causa della malattia. Inizialmente, si pensava che la fonte della malattia fosse batterica. È stato sorprendente per tutti quando Ivanovski, usando un filtro Chamberland, ha scoperto che la causa della TMD non è stata rimossa dopo aver passato l’estratto attraverso il filtro in porcellana. Quindi, se un batterio non fosse la causa della TMD, cosa potrebbe causare la malattia? Ivanovski ha concluso che la causa della TMD deve essere un batterio estremamente piccolo o una spora batterica., Altri scienziati, tra cui Martinus Beijerinck, hanno continuato a indagare sulla causa della TMD. Fu Beijerinck, nel 1899, che alla fine concluse che l’agente causale non era un batterio ma, invece, forse una sostanza chimica, come un veleno biologico che descriveremmo oggi come una tossina. Di conseguenza, la parola virus, in latino per veleno, è stata usata per descrivere la causa della TMD pochi anni dopo la scoperta iniziale di Ivanovski., Anche se non è stato in grado di vedere il virus che ha causato TMD, e non si rese conto che la causa non era un batterio, Ivanovski è accreditato come lo scopritore originale di virus e un fondatore del campo della virologia.

Oggi possiamo vedere i virus usando microscopi elettronici (Figura 1) e sappiamo molto di più su di loro. I virus sono entità biologiche distinte; tuttavia, la loro origine evolutiva è ancora una questione di speculazione. In termini di tassonomia, non sono inclusi nell’albero della vita perché sono acellulari (non costituiti da cellule)., Per sopravvivere e riprodursi, i virus devono infettare un ospite cellulare, rendendoli obbligati ai parassiti intracellulari. Il genoma di un virus entra in una cellula ospite e dirige la produzione dei componenti virali, proteine e acidi nucleici, necessari per formare nuove particelle virali chiamate virioni. I nuovi virioni sono fatti nella cellula ospite dall’assemblea dei componenti virali. I nuovi virioni trasportano il genoma virale in un’altra cellula ospite per effettuare un altro ciclo di infezione. La tabella 1 riassume le proprietà dei virus.

Tabella 1., Caratteristiche di un Virus

Infettive, acellulare patogeni

Obbligano i parassiti intracellulari con l’host e la specificità del tipo di cellule

il DNA o l’RNA del genoma (mai sia)

Genoma è circondato da una proteina del capside e, in alcuni casi, un fosfolipide di membrana tempestato di glicoproteine virali

la Mancanza di geni per molti prodotti necessari per la riproduzione di successo, che richiedono lo sfruttamento della cellula ospite-genomi di riprodurre

Host e trasmissione virale

I virus possono infettare ogni tipo di cellula ospite, comprese quelle di piante, animali, funghi, protisti, batteri e archaea. La maggior parte dei virus sarà in grado di infettare solo le cellule di una o poche specie di organismo. Questo è chiamato l’intervallo host. Tuttavia, avere un ampio intervallo di host non è comune e i virus in genere infettano solo host specifici e solo tipi di cellule specifici all’interno di tali host. I virus che infettano i batteri sono chiamati batteriofagi o semplicemente fagi. La parola fago deriva dalla parola greca per divorare., Altri virus sono appena identificati dal loro gruppo ospite, come virus animali o vegetali. Una volta che una cellula è infetta, gli effetti del virus possono variare a seconda del tipo di virus. I virus possono causare una crescita anormale della cellula o la morte cellulare, alterare il genoma della cellula, o causare poco effetto evidente nella cellula.

I virus possono essere trasmessi attraverso il contatto diretto, il contatto indiretto con fomiti o attraverso un vettore: un animale che trasmette un agente patogeno da un ospite all’altro., Artropodi come zanzare, zecche e mosche, sono vettori tipici per le malattie virali, e possono agire come vettori meccanici o vettori biologici. La trasmissione meccanica si verifica quando l’artropode trasporta un agente patogeno virale all’esterno del suo corpo e lo trasmette a un nuovo ospite per contatto fisico. La trasmissione biologica avviene quando l’artropode trasporta il patogeno virale all’interno del suo corpo e lo trasmette al nuovo ospite attraverso il morso.

Nell’uomo, un’ampia varietà di virus è in grado di causare varie infezioni e malattie., Alcuni dei patogeni emergenti più letali negli esseri umani sono virus, ma abbiamo pochi trattamenti o farmaci per affrontare le infezioni virali, rendendole difficili da sradicare.

I virus che possono essere trasmessi da un ospite animale a un ospite umano possono causare zoonosi. Ad esempio, il virus dell’influenza aviaria ha origine negli uccelli, ma può causare malattie negli esseri umani. Le zoonosi inverse sono causate dall’infezione di un animale da un virus che ha avuto origine in un essere umano.,

Strutture virali

In generale, i virioni (particelle virali) sono piccoli e non possono essere osservati con un normale microscopio ottico., Sono molto più piccole delle cellule procariote ed eucariotiche; questo è un adattamento che consente ai virus di infettare queste cellule più grandi (vedi Figura 2). La dimensione di un virione può variare da 20 nm per i virus di piccole dimensioni fino a 900 nm per i virus tipici di grandi dimensioni (vedere Figura 3). Recenti scoperte, tuttavia, hanno identificato nuove specie virali giganti, come Pandoravirus salinus e Pithovirus sibericum, con dimensioni che si avvicinano a quelle di una cellula batterica.

Nel 1935, dopo lo sviluppo del microscopio elettronico, Wendell Stanley fu il primo scienziato a cristallizzare la struttura del virus del mosaico del tabacco e scoprì che è composto da RNA e proteine. Nel 1943, ha isolato il virus dell’influenza B, che ha contribuito allo sviluppo di un vaccino influenzale (influenza). Le scoperte di Stanley sbloccarono il mistero della natura dei virus che aveva sconcertato gli scienziati per oltre 40 anni e i suoi contributi nel campo della virologia lo portarono a ricevere il premio Nobel nel 1946.,

Come risultato della continua ricerca sulla natura dei virus, ora sappiamo che sono costituiti da un acido nucleico (RNA o DNA, ma mai entrambi) circondato da un rivestimento proteico chiamato capside (vedi Figura 4). L’interno del capside non è pieno di citosol, come in una cellula, ma contiene invece le necessità nude in termini di genoma ed enzimi necessari per dirigere la sintesi di nuovi virioni. Ogni capside è composto da subunità proteiche chiamate capsomeri costituiti da uno o più diversi tipi di proteine capsomere che si bloccano per formare il capside strettamente imballato.,

Esistono due categorie di virus in base alla composizione generale. I virus formati da solo un acido nucleico e un capside sono chiamati virus nudi o virus non inveloped. I virus formati con un capside ricco di acido nucleico circondato da uno strato lipidico sono chiamati virus avvolti (vedere Figura 4). L’involucro virale è una piccola porzione di membrana fosfolipidica ottenuta come gemme di virione da una cellula ospite. L’involucro virale può essere di origine intracellulare o citoplasmatica.,

Estendendo verso l’esterno e lontano dal capside su alcuni virus nudi e virus avvolti sono strutture proteiche chiamate picchi. Alle punte di questi picchi sono strutture che permettono al virus di attaccare ed entrare in una cellula, come il virus dell’influenza hemagglutinin spikes (H) o enzimi come la neuraminidasi (N) virus dell’influenza spikes che permettono al virus di staccare dalla superficie cellulare durante il rilascio di nuovi virioni. I virus influenzali sono spesso identificati dai loro picchi H e N., Ad esempio, i virus influenzali H1N1 sono stati responsabili delle pandemie nel 1918 e nel 2009, H2N2 per la pandemia nel 1957 e H3N2 per la pandemia nel 1968.

I virus variano nella forma dei loro capsidi, che possono essere elicoidali, poliedrici o complessi. Un capside elicoidale forma la forma del virus del mosaico del tabacco (TMV), un virus elicoidale nudo e il virus Ebola, un virus elicoidale avvolto., Il capside è cilindrico o a forma di asta, con il genoma che si adatta appena dentro la lunghezza del capside. I capsidi poliedrici formano le forme di poliovirus e rhinovirus e sono costituiti da un acido nucleico circondato da un capside poliedrico (a più lati) sotto forma di un icosaedro. Un capside icosaedrico è una struttura tridimensionale a 20 lati con 12 vertici. Questi capsidi assomigliano in qualche modo a un pallone da calcio. Sia i virus elicoidali che poliedrici possono avere buste., Le forme virali osservate in alcuni tipi di batteriofagi, come il fago T4, e i poxvirus, come il virus vaccinia, possono avere caratteristiche sia di virus poliedrici che elicoidali, quindi sono descritti come una forma virale complessa (vedi Figura 5). Nella forma complessa del batteriofago, il genoma si trova all’interno della testa poliedrica e la guaina collega la testa alle fibre della coda e ai perni della coda che aiutano il virus ad attaccarsi ai recettori sulla superficie della cellula ospite. I poxvirus che hanno forme complesse sono spesso a forma di mattone, con caratteristiche superficiali intricate non viste nelle altre categorie di capside.,

Classificazione e tassonomia dei virus

Sebbene i virus non siano classificati nei tre domini della vita, il loro numero è abbastanza grande da richiedere la classificazione. Dal 1971, la Divisione Virologia dell’Unione Internazionale delle società Microbiologiche ha dato il compito di sviluppare, perfezionare e mantenere una tassonomia virale universale al Comitato internazionale sulla tassonomia dei virus (ICTV)., Poiché i virus possono mutare così rapidamente, può essere difficile classificarli in un genere e un epiteto di specie usando il sistema di nomenclatura binomiale. Pertanto, il sistema di nomenclatura virale dell’ICTV classifica i virus in famiglie e generi basati su genetica virale, chimica, morfologia e meccanismo di moltiplicazione. Ad oggi, l’ICTV ha classificato i virus noti in sette ordini, 96 famiglie e 350 generi. I nomi di famiglia virali terminano in-viridae (ad esempio, Parvoviridae) e i nomi di genere terminano in −virus (ad esempio, Parvovirus). I nomi di ordini virali, famiglie e generi sono tutti in corsivo., Quando ci riferiamo a una specie virale, usiamo spesso un epiteto di genere e specie come Pandoravirus dulcis o Pandoravirus salinus.

Il sistema di classificazione di Baltimora è un’alternativa alla nomenclatura ICTV. Il sistema Baltimore classifica i virus in base ai loro genomi (DNA o RNA, singolo contro doppio filamento e modalità di replicazione). Questo sistema crea così sette gruppi di virus che hanno genetica e biologia comuni.

A parte i sistemi formali di nomenclatura, i virus sono spesso informalmente raggruppati in categorie basate su chimica, morfologia o altre caratteristiche che condividono in comune. Le categorie possono includere struttura nuda o avvolta, DNA a filamento singolo (ss) o doppio filamento (ds) o genomi di RNA ss o ds, genomi segmentati o non segmentati e RNA a filamento positivo (+) o negativo ( -). Ad esempio, i virus dell’herpes possono essere classificati come un virus avvolto da dsDNA; il virus dell’immunodeficienza umana (HIV) è un virus avvolto da a +ssRNA e il virus del mosaico del tabacco è un virus +ssRNA., Altre caratteristiche come la specificità dell’ospite, la specificità del tessuto, la forma del capside e geni o enzimi speciali possono anche essere usati per descrivere gruppi di virus simili. La tabella 2 elenca alcuni dei virus più comuni che sono patogeni umani per tipo di genoma.

Tabella 2.,agic fever
Togaviridae	Rubivirus	Rubella
Retroviridae	Lentivirus	Acquired immune deficiency syndrome (AIDS)
−ssRNA, enveloped	Filoviridae	Zaire Ebolavirus	Hemorrhagic fever
	Orthomyxoviridae	Influenzavirus A, B, C	Flu
	Rhabdoviridae	Lyssavirus	Rabies

Classificazione delle malattie virali

Mentre l’ICTV è stata incaricata della classificazione biologica dei virus, ha anche svolto un ruolo importante nella classificazione delle malattie causate dai virus. Per facilitare il monitoraggio delle malattie umane correlate al virus, l’ICTV ha creato classificazioni che si collegano alla Classificazione internazionale delle malattie (ICD), la tassonomia standard della malattia che viene mantenuta e aggiornata dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS)., L’ICD assegna un codice alfanumerico fino a sei caratteri per ogni tipo di infezione virale, così come tutti gli altri tipi di malattie, condizioni mediche e cause di morte. Questo codice ICD viene utilizzato in combinazione con altri due sistemi di codifica (l’attuale terminologia procedurale e il sistema di codifica delle procedure comuni sanitarie) per classificare le condizioni del paziente per il trattamento e il rimborso assicurativo.,

Ad esempio, quando un paziente cerca un trattamento per un’infezione virale, i codici ICD vengono abitualmente utilizzati dai medici per ordinare test di laboratorio e prescrivere trattamenti specifici per il virus sospettato di causare la malattia. Questo codice ICD viene quindi utilizzato dai laboratori medici per identificare i test che devono essere eseguiti per confermare la diagnosi. Il codice ICD viene utilizzato dal sistema di gestione sanitaria per verificare che tutti i trattamenti e il lavoro di laboratorio eseguiti siano appropriati per il virus dato., I programmatori medici utilizzano i codici ICD per assegnare il codice corretto per le procedure eseguite e gli emittenti di fatture mediche, a loro volta, utilizzano queste informazioni per elaborare le richieste di rimborso da parte delle compagnie di assicurazione. Vital-record custodi utilizzano codici ICD per registrare la causa di morte sui certificati di morte, e gli epidemiologi utilizzati codici ICD per calcolare le statistiche di morbilità e mortalità.