Virus
Ultima modifica 18.09.2020
INDICE
  1. Cos’è un Virus?
  2. Biologia e Caratteristiche dei Virus
  3. Struttura dei Virus
  4. Genetica Virale
  5. Infezioni da Virus – Infezioni Virali

Cos’è un Virus?

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Un virus è un parassita intracellulare obbligato, cioè capace di vivere e riprodursi solo all'interno di cellule viventi. Si tratta, infatti, dell'entità biologica più diffusa sulla Terra.

I virus non sono in grado di effettuare in autonomia nessun processo metabolico: contengono solo parte dell'informazione genetica necessaria per la loro moltiplicazione. Il loro acido nucleico - il DNA o l'RNA virale - codifica solo le proteine strutturali (che costituiscono il rivestimento del virus) e alcuni enzimi necessari per la replicazione del materiale genetico. Tutte le altre funzioni (sintesi proteica, produzione di energia ecc.) sono fornite dalla cellula infettata.

Virus Definizione

Un virus è una particella infettiva formata da acido nucleico (materiale genetico) e da un rivestimento proteico (capside).

Per virione s'intende una particella virale completa.

Virus = Veleno

La parola virus deriva dal corrispettivo termine latino che significa "veleno"; questa denominazione risale ad epoche del passato, quando ancora non esistevano microscopi per "vedere" gli agenti virali submicroscopici, rendendo impossibile definire la loro natura con esattezza.

I Virus Sono una Forma di Vita?

La domanda è da molto tempo oggetto di dibattito nella comunità scientifica. Partiamo dal presupposto che la definizione di "essere vivente" deve rispettare i seguenti criteri: è in grado di riprodursi, cresce e si sviluppa, si adatta all'ambiente, reagisce agli stimoli esterni ed è capace di trasformare l'energia.

I virus:

  • Non crescono e non si dividono – si assemblano da componenti preformate
  • Non reagiscono all'ambiente (fuori dalle cellule sono metabolicamente inerti)
  • Non respirano
  • Non si muovono
  • Non producono energia

MA:

  • Si riproducono
  • Possono adattarsi all'ospite

Inoltre, i virus evolvono mutando e presentano le stesse macromolecole biologiche (proteine e DNA o RNA) dei cellule viventi, ma necessitano di quest'ultime per replicarsi e diffondersi.

I virus potrebbero essere considerati, quindi, una forma ibrida tra il vivente e il non-vivente.

Biologia e Caratteristiche dei Virus

Virus Dimensioni

Un singolo virus (virione) è circa 100 volte più piccolo di una cellula: le dimensioni possono variare dai 20 ai 300 nanometri (miliardesimi di metro).

Per questo motivo, i virus non sono visibili al microscopio ottico, ma solamente a quello elettronico, dove mostrano ampie escursioni non solo nelle dimensioni, ma anche nella forma, che può essere sferica, simile ad un "veicolo per l'atterraggio lunare", a bastoncino ecc.

Virus: Dove si Trovano?

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In natura, esistono moltissimi virus: se ne stimano oltre 100 milioni di tipologie differenti. Nel complesso, i virus infettano qualsiasi tipo di cellula e ogni organismo vivente (uomini, piante, animali, funghi e microrganismi, batteri inclusi), provocando una notevole varietà di malattie, come il raffreddore, l'influenza e la poliomielite; altre specie sono, invece, prive di potere patogeno e non causano alcuna malattia.

I virus si trovano praticamente ovunque: nelle zone più inospitali del nostro pianeta, nelle profondità dell'oceano, nei ghiacci del Polo ecc.

Pur essendo incapaci di riprodursi, i virus possono comunque sopravvivere nell'ambiente esterno, anche se possono conservarsi per un tempo limitato; il virus dell'influenza, per esempio, può persistere per ore al di fuori del corpo, specialmente in condizioni di freddo e bassa umidità.

Capacità Infettiva dei Virus

Per quanto concerne la capacità infettiva, i virus sono in genere fortemente specie e tessuto specifici, cioè la replicazione virale si svolge preferenzialmente in un organo o apparato di esemplari appartenenti ad una certa specie. Soltanto alcuni virus possono causare malattie sia nell'uomo, che in alcuni animali (zoonosi), mentre ancor meno sono quelli capaci di infettare sia animali, che vegetali.

I virus sono trasportati passivamente, finché non incontrano una cellula da infettare: quando ciò accade, le molecole presenti sul rivestimento virale esterno (capside o pericapside) si attaccano a specifici "recettori" presenti sulla superficie della cellula ospite. Quest'interazione permette alla particella virale d'introdurre il proprio materiale genetico all'interno della cellula ospite e di sfruttarne i "sistemi" per produrre le proteine necessarie a costruire nuove copie del virus.

Che Differenza c’è tra Virus e Batteri?

La prima grande differenza tra virus e batteri è che quest'ultimi sono microrganismi monocellulari che, nelle condizioni adeguate, sono in grado di vivere e riprodursi autonomamente.

I virus sono, invece, dei parassiti veri e propri: non hanno un metabolismo autonomo e hanno come unico compito quello di trasferire il loro patrimonio genetico da una cellula all'altra di un organismo ospite, trasmettendo così l'infezione.

I batteri presentano dimensioni da 100 a 1.000 volte superiori rispetto ai virus e possono essere osservati con un comune microscopio ottico; per visualizzare i virus è necessario, invece, un microscopio elettronico che amplifica il campo visivo di 100.000 volte.

In base alla colorazione di Gram, i batteri vengono distinti in:

Non tutti i batteri sono, patogeni: alcuni vivono in simbiosi con l'organismo ospite e sono utili per lo svolgimento di alcune funzioni metaboliche e per le difese immunitarie, come nel caso del microbiota umano.

Altra differenza sta nelle armi di difesa che disponiamo per difenderci dalle infezioni: quelle batteriche possono essere gestite in modo mirato e corretto con gli antibiotici. Per le infezioni virali, invece, la terapia è quasi sempre sintomatica, cioè volta ad attenuare i sintomi come febbre, dolore o altro ancora. Ad oggi, infatti, disponiamo di farmaci antivirali efficaci solo per un numero limitato di infezioni.

Importante rimane, invece, il ruolo delle vaccinazioni per la prevenzione di molte malattie sia virali, sia batteriche.

Qualche esempio

Struttura dei Virus

I virus sono microrganismi acellulari, poiché privo delle tipiche strutture cellulari; per questo motivo, non possono riprodursi da soli e per replicarsi devono invadere una cellula vivente e sfruttare intermedi metabolici, enzimi e organelli di quest'ultima.

La struttura elementare di un virus è semplice: la particelle infettiva è composta da un core interno, contenente il genoma virale (cioè RNA o DNA), racchiuso da un rivestimento proteico, detto capside.

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Alcuni agenti virali possiedono anche un involucro lipidico e glicoproteico più esterno al capside (pericapside o envelope) in cui sono presenti proteine, lipidi, carboidrati e tracce di metalli; altri ne sono sprovvisti (virus nudi). Fra capside e pericapside si può avere il tegumento.

L'envelope è costituito da un doppio strato lipidico derivante dalle membrane cellulari (es. ribovirus) o nucleari (es. herpes) modificate durante l'infezione con l'inserimento di glicoproteine virali. Le glicoproteine che si proiettano verso l'esterno (spike) sono la maggior sorgente antigenica dei virus con envelope e riconoscono i recettori cellulari.  

Da ricordare

L'envelope deriva dalla cellula; le proteine del capside e le glicoproteine inserite nell'envelope sono di origine virale.

Composizione Chimica

I virus sono costituiti da:

  • Proteine: è la componente maggiore (fino ad oltre il 90%). Le proteine virali svolgono ruoli funzionali (ad esempio, permettono la replicazione dell'acido nucleico) e strutturali; alcune alterano alcune funzioni delle cellule ospite, altre sono strettamente associate agli acidi nucleici.
  • Acido nucleico: DNA o RNA (1-15%).

I virus dotati di pericapside (o envelope) hanno anche lipidi (10-30%) e carboidrati (glicoproteine).

Virus: Capside e Pericapside

In base alla natura del rivestimento, sono da distinguersi:

  • Virus nudi: possiedono unicamente il capside, il rivestimento proteico del genoma che lo protegge dall'ambiente esterno;
  • Virus rivestiti: sono dotati di capside e pericapside. Di solito, i virus con envelope sono meno stabili nell'ambiente di quelli a capside nudo.

Il capside è una struttura rigida e resistente, caratterizzato dalla ripetizioni di poche specie differenti di capsomeri (subunità proteiche) disposti con simmetria elicoidale, icosaedrica, binaria oppure complessa.

Il capside ha la funzione di proteggere il materiale genetico virale e riconoscere i recettori della cellula ospite, per consentire l'ingresso all'interno della cellula ospite la penetrazione.

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Il meccanismo con cui il virus agisce prevede, infatti, che esso penetri e si "svesta" del capside (uncoating), liberando il proprio acido nucleico (DNA o RNA). Il materiale genetico virale potrà essere così copiato utilizzando gli enzimi della cellula ospite.

Le nuove particelle virali formatesi all'interno della cellula fuoriescono per infettare altre cellule:

  • Alcuni virus vengono eradicati dal sistema immunitario dopo la fase acuta dell'infezione (come accade, per esempio, nel caso del raffreddore);
  • Altri virus danno luogo, invece, ad infezioni persistenti:
    • Latenti: l'agente virale in alcuni momenti replica, mentre in altri si sposta in altri distretti della cellula o dell'organismo dove rimane silente fino a quando, in seguito ad opportuni stimoli, ritorna a moltiplicarsi (es. herpes virus);
    • Croniche: l'agente virale rimane nella cellula per un lungo periodo, dove rilascia in modo lento e continuo nuovi virus, portando alla cronicizzazione della malattia (es. HIV).

Virus: Acido Nucleico

L'acido nucleico - che può essere DNA oppure RNA - va a determinare la complessità del virus, poiché ne costituisce il genoma: alcune particelle virali hanno genomi che codificano per poche proteine, altri che codificano per moltissime (da 3-4 fino a circa 100).

Da questo punto di vista, esistono molte classi di virus:

  • I virus a DNA, chiamati desossiribovirus, vengono classificati in:
    • Virus a DNA a doppia elica lineare;
    • Virus a DNA a doppia elica circolare (es. papovavirus);
    • Virus a DNA a singola elica (es. parvovirus).
  • I virus a RNA, detti ribovirus, vengono classificati in:
    • Virus a RNA a singola elica lineare;
    • Virus a RNA a doppia elica;
    • Virus a RNA frammentato (es. ortomixovirus);

Durante il loro ciclo replicativo, alcuni virus presentano anche forme ibride DNA-RNA (virus a RNA a singola elica con intermedio a DNA).  Questa notevole varietà nel genoma virale impone l'esistenza di strategie replicative piuttosto diversificate, spesso lontane dall'assioma "dal DNA all'RNA, dall'RNA alle proteine" che vige per le cellule procariotiche ed eucariotiche (in cui il genoma è costituito solo da DNA).

Fra i ribovirus, ad esempio, occorre distinguere fra quelli a polarità positiva e quelli a polarità negativa: i primi hanno un RNA che non funge da messaggero, ma da stampo per gli RNA messaggeri (mRNA); i secondi danno un RNA che funziona direttamente come messaggero.

A volte, come anticipato, l'acido nucleico può associarsi a proteine di natura enzimatica, importanti per la replicazione del virus.

Genetica Virale

I virus sono in continua evoluzione, con l'emergenza di nuove caratteristiche genetiche (mutazioni, ma non solo) e la loro stabilizzazione negli ospiti infettati.

Le nuove caratteristiche sorgono casualmente, durante la replicazione del genoma; se il cambiamento non altera le capacità replicative del virus, si potrà trasmettere alla progenie virale.

Tracce di Virus nel Genoma Umano

I virus sono da sempre, e lo saranno anche in futuro, tra i principali protagonisti dell'evoluzione delle specie (uomo incluso): causando malattie, epidemie e, talvolta pandemie, influenzano la selezione naturale, in modo più o meno favorevole dal punto di vista biologico. Il tasso di mutazione virale produce nuovi geni che, talvolta, possono essere incorporati nel genoma di una cellula ospite e diventarne parte integrante. Lo stesso genoma umano possiede sequenze e frammenti di origine virale, accumulatesi nel corso di milioni di anni di storia evolutiva.

Mutazioni Virus a DNA e Virus a RNA

La distinzione tra i virus a DNA e virus a RNA è molto importante: l'RNA è una molecola molto più instabile del DNA e consente ai virus di mutare più facilmente, quindi evolvono ad una velocità decisamente maggiore rispetto a quelli a DNA. Di conseguenza, i virus a RNA riescono ad eludere più facilmente la difesa del sistema immunitario, delle terapie e dei vaccini.

Occorre osservare che le mutazioni raramente sono vantaggiose: spesso, infatti, sono letali, deleterie o indifferenti per il virus.

Anche i virus a DNA manifestano una certa capacità di generare varianti diverse, subendo limitate modificazioni a livello di siti specifici (hot spot). Il tasso di mutazione dei virus a DNA sono simili a quelli della cellula eucariote, in quanto le DNA polimerasi hanno attività di proof-reading (correzione).

Oltre alle mutazioni sono possibili ricombinazioni (scambio di materiale genetico fra virus diversi e correlati che si trovano nella stessa cellula) e riassortimento (nei virus con genoma segmentato).

VIRUS A DNA VIRUS A RNA

Virus del papilloma umano (responsabili di verruche e condilomi acuminati e correlato al tumore della cervice uterina)

Virus erpetici (come herpes simplex responsabiledell'herpes labiale e genitale; herpes zoster della varicella e del fuoco di sant'Antonio)

Virus del vaiolo

Virus del mollusco contagioso

Virus dell'epatite B

Epstein Barr Virus (responsabile della mononucleosi infettiva e correlato al linfoma di Burkitt)

Adenovirus

Virus del morbillo

Virus della parotite o orecchioni

Virus respiratorio sinciziale

Virus dell'influenza

Virus della rabbia

Virus dell'epatite A

Virus del raffreddore comune (causato da oltre 200 tipi diversi di virus)

Virus della poliomielite

Virus della rosolia

HIV

Virus della SARS

West Nile virus 

Ebola 

Molti differenti tipi di virus, per esempio agente Norwalk e rotavirus, che causano disordini gastrointestinali

Infezioni da Virus – Infezioni Virali

I virus possono causare sintomi e disturbi:

  • Locali a carico di diversi apparati (es. respiratorio, digerente o urogenitale)

o

  • Generali (sistemici) qualora si diffondano in tutto l'organismo.

Come si Trasmettono i Virus?

Le modalità di trasmissione sono svariate: i virus possono infettare per via aerea, alimentare, attraverso rapporti sessuali o attraverso vettori (soprattutto insetti come le zanzare).

I virus respiratori, come ad esempio l'influenza o il raffreddore, si diffondono attraverso le goccioline di saliva o di secrezioni, prodotte con tosse e starnuti (droplets) di persone con l'infezione in corso. Altri virus sono in grado di contagiare per via parenterale o attraverso contatti tra le mucose o con sangue e altri fluidi corporei, come ad esempio epatite B, C e HIV.

I virus a trasmissione oro-fecale si contraggono con l'ingestione di cibo, acqua o altro contaminato da materiale fecale (es. poliomielite o rotavirus). Esistono agenti virali, poi, di provenienza quasi prettamente alimentare, come epatite A e epatite E.

Anche gli animali domestici possono trasmettere virus: il caso più famoso è probabilmente quello della rabbia.

In ogni caso, la presenza di un indebolimento generale dell'organismo o un'immunodepressione può facilitare le infezioni da virus e peggiorarne il decorso.

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  1. Struttura dei virus e classificazione
  2. Moltiplicazione dei virus
  3. Malattie causate da virus e farmaci antivirali