Virus influenzali

Questo è un fenomeno che si verifica nei virus con un genoma segmentato, dove i vari geni sono separati ciascuno in un frammento di acido nucleico (in particolare solo di RNA perché questo tipo di genoma si trova solo nei virus ad RNA, che non a caso hanno una frequenza di mutazione più elevata dei virus a DNA). Tuttavia un eccessivo numero di mutazioni può portare un RNA a non essere più compatibile con la replicazione virale, per cui i genomi segmentati sono proprio un sistema che garantisce una maggiore sicurezza a questi RNA (un segmento può aver accumulato delle mutazioni, mentre tutti gli altri segmenti possono essere perfettamente funzionanti, per cui quelle popolazioni virali con un segmento eccessivamente mutato non saranno compatibili con la replicazione virale, ma quelle che invece hanno un segmento che non ha accumulato così tante mutazioni saranno invece in grado di replicarsi).

I virus che ci interessano sono i virus influenzali, in particolare gli orthomyxovirus, che sono dei virus a RNA con un singolo filamento, il cui genoma è costituito da 8 segmenti, ciascuno dei quali codifica per una singola proteina.

Il riassortimento genico si verifica quando una stessa cellula è infettata da due virus differenti, in questo caso due virus influenzali diversi. All’interno della cellula vengono replicati gli 8 segmenti di un virus e gli 8 segmenti dell’altro virus, però nel momento in cui i vari segmenti virali, rivestiti dalla proteina capsidica, vengono inglobati nelle nuove particelle virali (non sono infatti dei virus nudi), non c’è nessun meccanismo di controllo che fa sì che in una particella entrino 8 segmenti di un tipo virale e in un’altra particella dello stesso virus ci siano 8 segmenti dello stesso tipo, quindi i segmenti vengono mescolati (è come se 2 giocatori avessero 8 carte in mano, poi queste venissero messe sul tavolo e mescolate, poi i due giocatori ripescano ciascuno 8 carte). In questo modo si creano dei virus nuovi che hanno dei segmenti appartenenti originariamente a due virus diversi. Questo fenomeno genetico determina la comparsa di virus pandemici, intendendo per “pandemia” un’epidemia su scala globale, con cifre enormi d’individui infettati, dovuta al fatto che compaiono microrganismi mutati che fino a quel momento non erano mai circolati.

Solitamente il riassortimento genico, che porta alla formazione di virus pandemici, si verifica nel maiale, perché le cellule respiratorie del maiale possono essere infettate sia dai virus umani che dai virus aviari ed anche dai virus suini, quindi si verifica facilmente che una stessa cellula sia infettata da virus diversi. Si possono creare quindi dei virus che vanno incontro ad un fenomeno di riassortimento genico, che possono poi andare ad infettare l’uomo e causare una pandemia. Ciò accade quando ad essere interessati sono i due segmenti che codificano per le proteine dell’envelope, contro cui viene elaborata la risposta immunitaria protettiva (nel senso che ha lo scopo di proteggere l’ospite da questo agente eziologico), quindi se cambiano queste proteine la risposta immunitaria presente nell’individuo non è assolutamente in grado di essere efficace. Queste due proteine sono codificate dal segmento 4 e dal segmento 6, che, se vengono sostituite dai segmenti di un virus suino o aviario, porteranno alla formazione di proteine diverse e quindi di un virus completamente nuovo. Questo fenomeno di riassortimento genico prende il nome anche di “antigenic shift”, o di ribaltamento genico, nel senso che vengono completamente sostituite le due proteine antigeniche del virus, con la comparsa di virus contro cui la popolazione dell’ospite non ha nessun tipo di protezione pre-esistente. Questo fenomeno si verifica comunque abbastanza raramente, in intervalli di tempo abbastanza lunghi (di circa una decina di anni).

Esiste poi un altro meccanismo di variabilità genica dei virus influenzali, dovuto alle mutazioni puntiformi, che viene chiamato “antigenic drift”, o deriva antigenica. In questo caso le due proteine di superficie rimangono dello stesso ceppo virale originario, ma a causa di mutazioni puntiformi su questi stessi geni, si ha il cambiamento dei singoli amminoacidi di queste proteine. Questo fenomeno si verifica sempre, ed è alla base delle epidemie stagionali, date appunto dai mutamenti antigenici minori (e non a nuove forme virali), comunque sufficienti a rendere inefficaci le nostre risposte immunitarie.

Il virus dell’influenza A sottotipo H1N1

Nelle sigle che individuano i virus influenzali, le lettere rappresentano le due proteine dell’envelope, quindi si parla dell’emoagglutinina (H) e della neuroaminidasi (N), mentre il numero che segue indica il tipo di emoagglutinina e di neuroaminidasi presenti nel virus. Quindi quando abbiamo un riassortimento antigenico virale, cambiano completamente le proteine dell’envelope, quindi N1 può diventare N2, N3 o anche altre proteine di un numero maggiore, mentre quando abbiamo la deriva antigenica le proteine H e N rimangono dello stesso tipo, cambia solo nella loro sequenza amminoacidica qualche singolo amminoacido.

Il virus che ha dato origine alla pandemia si era originato da un virus suino che circolava tra i maiali del Nord America a partire dalla fine degli anni ’90, e veniva chiamato virus triplo-riassortante perché i suoi 8 segmenti provenivano da 3 virus diversi, grazie a tre fenomeni di riassortimento genico, avvenuti originariamente tra un virus suino che dagli inizi del ‘900 aveva sempre circolato tra i maiali del Nord America, un virus aviario nord-americano ed un virus dell’influenza stagionale umano. Questo virus aveva provocato sporadici casi umani, in individui a stretto contatto con i maiali, ma non essendo un virus adatto all’uomo, non aveva dato epidemie significative. Probabilmente già alla fine dell’autunno del 2008 (si ricordi che la pandemia è comparsa in Messico nella primavera del 2009) questo virus ha riassortato con un virus suino euroasiatico, arrivato in Nord America tramite l’esportazione dei maiali. Il nuovo virus che si è venuto a formare aveva 6 segmenti provenienti dal virus nordamericano e 2 segmenti provenienti dal virus euroasiatico, si era così formato un virus completamente nuovo per la popolazione umana che viveva in quei posti, con delle proteine dell’envelope completamente diverse, quindi si è diffuso molto velocemente tra la popolazione del Nord America (riuscendo poi grazie a questo a penetrare anche nelle altre parti del mondo), in ogni caso questo virus probabilmente continuerà a circolare per un bel po’ di anni, andando incontro al fenomeno dell’”antigenic drift”.