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Poxvirus: virus del vaiolo umano
Ultima recensione: 04.07.2025
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La famiglia Poxviridae (inglese pox - vaiolo + virus) comprende due sottofamiglie: Chordopoxvirinae, che include i virus del vaiolo dei vertebrati, ed Entomopoxvirinae, che unisce i virus del vaiolo degli insetti. La sottofamiglia dei virus del vaiolo dei vertebrati, a sua volta, comprende 6 generi indipendenti e diversi virus non classificati. I rappresentanti di ciascun genere hanno antigeni comuni e sono capaci di ricombinazione genetica. I generi differiscono tra loro per la percentuale di contenuto e le proprietà del DNA, la posizione e la forma delle strutture filiformi sulla membrana esterna del virione, la resistenza all'etere, le proprietà emoagglutinanti e altre caratteristiche.
Struttura Poxvirus: virus del vaiolo umano
I rappresentanti del genere Orthopoxvirus sono i virus del vaiolo, del vaiolo delle scimmie e del vaiolo vaccino. Il virus del vaiolo causa un'infezione umana particolarmente pericolosa, che è stata debellata grazie agli sforzi della comunità internazionale a metà degli anni '70. Il virus del vaiolo delle scimmie è patogeno non solo per i primati: sono stati descritti casi umani con decorso simile a quello del vaiolo. In considerazione di ciò, è utile avere un'idea generale della microbiologia del vaiolo.
Il membro più studiato del genere Orthopoxvirus è il virus vaccinico, derivato dal vaiolo bovino o dal vaiolo umano. È adattato all'uomo ed è stato utilizzato a lungo come primo vaccino a virus vivo.
Il virus del vaiolo e altri rappresentanti di questo genere sono i più grandi tra tutti i virus animali conosciuti. È uno dei virus animali più altamente organizzati, avvicinandosi ai batteri nella struttura di alcune strutture. Il virione ha la forma di un mattone con angoli leggermente arrotondati e misura 250-450 nm. È costituito da un nucleo chiaramente distinguibile (nucleoide o core) contenente una molecola di DNA lineare a doppio filamento genomico con un peso molecolare di 130-200 MDa, associata a proteine. Su entrambi i lati del nucleoide si trovano strutture ovali chiamate corpi proteici. Il nucleo e i corpi laterali sono circondati da una membrana superficiale chiaramente distinguibile con una caratteristica struttura scanalata. La parete del core è costituita da una membrana interna liscia di 5 nm di spessore e da uno strato esterno di subunità cilindriche disposte regolarmente. Il virus ha una composizione chimica simile a quella dei batteri: contiene non solo proteine e DNA, ma anche grassi neutri, fosfolipidi e carboidrati.
I poxvirus sono gli unici virus contenenti DNA che si replicano nel citoplasma della cellula ospite. Il ciclo riproduttivo del virus si compone delle seguenti fasi principali. Dopo l'adsorbimento sulla superficie di una cellula sensibile, il virus penetra nel citoplasma per endocitosi mediata da recettori, e successivamente si verifica un "undressing" (svestimento) del virione in due fasi: in primo luogo, la membrana esterna viene distrutta dalle proteasi cellulari, si verifica una trascrizione parziale e la sintesi degli mRNA precoci che codificano per la sintesi della proteina responsabile dell'ulteriore "undressing". Parallelamente, si verifica la replicazione del vDNA. Vengono trascritte copie figlie di DNA e sintetizzati gli mRNA tardivi. Successivamente avviene la traduzione e vengono sintetizzate circa 80 proteine specifiche del virus con un peso molecolare compreso tra 8 e 240 kDa. Alcune di queste (circa 30) sono proteine strutturali, le restanti sono enzimi e antigeni solubili. Una caratteristica della riproduzione dei poxvirus è la loro modificazione delle strutture cellulari, che vengono trasformate in "fabbriche" specializzate dove le nuove particelle virali maturano gradualmente. La progenie virale matura abbandona la cellula durante la sua lisi o per gemmazione. Il ciclo riproduttivo dei virus del vaiolo dura circa 6-7 ore.
Il virus del vaiolo ha proprietà emoagglutinanti; l'emoagglutinina è composta da tre glicoproteine. Gli antigeni più importanti sono: la NP-nucleoproteina, comune a tutta la famiglia; gli antigeni termolabili (L) e termostabili (C), nonché gli antigeni solubili.
I poxvirus possono resistere all'essiccazione (soprattutto in materiale patologico) per molti mesi a temperatura ambiente, sono resistenti all'etere, vengono inattivati in etanolo al 50% a temperatura ambiente entro 1 ora e si conservano in glicerolo al 50% a 4 °C per diversi anni. Sono resistenti alla maggior parte dei disinfettanti: fenolo all'1% o formaldeide al 2% a temperatura ambiente li inattivano solo entro 24 ore, cloramina al 5% entro 2 ore.
Gli esseri umani e le scimmie sono suscettibili al virus del vaiolo. Quando infettati sperimentalmente, il cervello dei topi neonati sviluppa un'infezione generalizzata che si conclude fatalmente; il virus non è patogeno per i topi adulti. Si riproduce bene negli embrioni di pollo quando infetta la membrana corioallantoidea, l'amnios, il sacco vitellino e la cavità allantoidea. Sulla membrana corioallantoidea degli embrioni di pollo di 10-12 giorni, il virus del vaiolo produce piccole placche bianche; il virus del vaiolo vaccino causa lesioni più grandi con una depressione nera al centro causata da necrosi. Un'importante caratteristica differenziale del virus del vaiolo è la temperatura massima di riproduzione del virus nell'embrione di pollo di 38,5 °C.
Le colture cellulari primarie e continue ottenute da esseri umani, scimmie e altri animali sono sensibili al virus del vaiolo. Sulle colture cellulari di origine tumorale (HeLa, Vero), il virus del vaiolo forma piccole placche di tipo proliferativo, mentre quando le cellule Vero vengono infettate dal virus del vaiolo delle scimmie, si rilevano placche rotonde con un centro litico. Nelle cellule renali di embrioni di maiale, il virus del vaiolo è in grado di causare un chiaro effetto citopatico, che non si verifica quando queste cellule sono infettate dal virus del vaiolo delle scimmie. Nelle cellule HeLa, il virus del vaiolo causa una degenerazione delle cellule rotonde, mentre i virus del vaiolo delle scimmie e del vaiolo dei cammelli causano degenerazione con formazione di cellule multinucleate.
Patogenesi
Le persone guarite dal vaiolo mantengono l'immunità per tutta la vita. Un'immunità stabile a lungo termine si forma anche dopo la vaccinazione. 2 è principalmente umorale e gli anticorpi neutralizzanti il virus compaiono entro pochi giorni dall'insorgenza della malattia, ma non impediscono la progressiva diffusione delle manifestazioni cutanee: il paziente può morire allo stadio pustoloso, presentando un elevato livello di anticorpi nel sangue. Gli anticorpi sono anche responsabili dell'immunità artificiale creata dalla vaccinazione, che compare l'8-9° giorno dopo l'immunizzazione e raggiunge i titoli massimi dopo 2-3 settimane.
L'immunità cellulare gioca un ruolo non meno importante degli anticorpi circolanti. È stato dimostrato che gli individui con ipogammaglobulinemia non biosintetizzano anticorpi, ma diventano immuni al virus del vaiolo. Questa immunità cellulare si basa sull'attività dei linfociti T-citotossici.
Epidemiologia
La fonte dell'infezione è una persona malata. La stragrande maggioranza delle persone non vaccinate contro il vaiolo o che non hanno contratto la malattia è suscettibile a questa infezione. Il vaiolo si trasmette più spesso attraverso goccioline disperse nell'aria, ma è possibile anche l'infezione per contatto (attraverso indumenti, asciugamani, biancheria da letto, oggetti per la casa). Il paziente è contagioso per gli altri durante l'intero periodo di sviluppo dell'eruzione cutanea, fino alla caduta delle ultime croste, ma è più pericoloso nei primi 8-10 giorni, quando si presentano lesioni sulle mucose.
Sintomi
Il punto di ingresso dell'infezione è la mucosa delle vie respiratorie superiori. La riproduzione primaria del virus avviene nel tessuto linfoide dell'anello faringeo, quindi il virus entra brevemente nel sangue e infetta le cellule del tessuto reticoloendoteliale (RET). Il virus si riproduce lì e la viremia si ripresenta, ma più intensa e prolungata. L'effetto dermatotropo del virus è associato alla sua capacità di penetrare dal flusso sanguigno all'epidermide, causando una proliferazione precoce delle cellule spinose e una degenerazione caratteristica delle cellule dello strato malpighiano.
Il periodo di incubazione è di 8-18 giorni. Il vaiolo inizia in modo acuto: mal di testa, dolori muscolari, prostrazione, febbre. Dopo 2-4 giorni, compare una caratteristica eruzione cutanea sulla mucosa del cavo orale e sulla pelle - tutti elementi quasi contemporaneamente, localizzati maggiormente sul viso e sugli arti. L'eruzione cutanea attraversa le fasi di macula, papula, vescicola e pustola, quindi si forma una crosta (crosta), dopo la quale rimane una cicatrice. Con la comparsa dell'eruzione cutanea, la temperatura scende e risale allo stadio di pustola. Trascorrono circa 3 settimane dalla comparsa dell'eruzione cutanea alla caduta delle croste. Con un decorso grave così classico (variola major), il tasso di mortalità durante le epidemie può raggiungere il 40%: con una forma più lieve della malattia - alastrim (variola minor) - la mortalità non supera l'1-2%.
Diagnostica
Il vaiolo può essere diagnosticato con metodi virusoscopici, virologici e sierologici. Il metodo più efficace e rapido è la microscopia elettronica diretta di materiale prelevato dagli elementi dell'eruzione cutanea prima dello stadio di pustola, poiché la quantità di virus in questa fase diminuisce drasticamente. La microscopia ottica di preparati ottenuti dal contenuto delle vescicole rivela grandi cellule con corpi di Guarnieri, inclusioni citoplasmatiche ovali in prossimità del nucleo cellulare, solitamente omogenee e acidofile, meno frequentemente granulate e con contorni irregolari. I corpi di Guarnieri sono le "fabbriche" in cui si riproduce il virus del vaiolo. Negli strisci preparati dal contenuto delle vescicole del vaiolo e colorati con il metodo M. Morozov, si riscontrano i virioni del vaiolo, i corpi di Paschen.
Per isolare e identificare il virus, embrioni di pollo di 12-14 giorni vengono infettati a livello della membrana corion-allantoidea, dove il virus forma piccole placche biancastre, e vengono infettate anche colture cellulari per rilevare l'effetto citopatico e innescare una reazione di emoadsorbimento o immunofluorescenza. Il materiale infettante è costituito da sangue, secrezione nasofaringea, raschiamento di elementi cutanei dell'eruzione cutanea, croste e materiale autoptico.
L'antigene specifico del virus del vaiolo può essere rilevato negli strisci-impronte prelevati dagli elementi dell'eruzione cutanea e dalla secrezione nasofaringea mediante immunofluorescenza indiretta. Nel materiale prelevato dagli elementi dell'eruzione cutanea, l'antigene può essere determinato mediante immunodiffusione, RSC o IFM.
Già dopo la prima settimana di malattia, si possono rilevare anticorpi fissanti il complemento e emoagglutinine che neutralizzano il virus. La presenza di anticorpi fissanti il complemento è considerata il segno più affidabile del vaiolo, poiché raramente persistono negli individui vaccinati per più di 12 mesi.
La storia della civiltà umana è ricca di numerose epidemie e pandemie di vaiolo. Solo in Europa, almeno 150 milioni di persone morirono di vaiolo entro la fine del XVIII secolo. Dopo che E. Jenner (1796) ricevette un vaccino contro il vaiolo, iniziò una lotta attiva contro questa malattia, che si concluse con la sua completa eliminazione. In Unione Sovietica, il vaiolo fu eliminato nel 1936, ma a causa di casi importati, rimase registrato fino al 1960. Nel 1958, su iniziativa della delegazione dell'URSS, fu adottata una risoluzione dall'Assemblea dell'OMS sull'eradicazione del vaiolo in tutto il mondo e, nel 1967, l'OMS adottò un programma intensificato di eradicazione del vaiolo. L'URSS, gli Stati Uniti e la Svezia fornirono un ampio sostegno finanziario a questo programma. L'URSS non solo fornì assistenza con specialisti che lavoravano in molti paesi endemici, ma donò anche circa 1,5 miliardi di dosi di vaccino contro il vaiolo. Il vaccino utilizzato era un virus vivo del vaiolo coltivato su un sacco di vitello, poi purificato ed essiccato. Buoni risultati sono stati ottenuti anche con vaccini vivi in coltura e embrionali (ovovaccini). Per la prevenzione e il trattamento delle complicanze che talvolta insorgono durante la vaccinazione, sono state utilizzate immunoglobuline anti-vaiolo da donatore (soluzione al 10% in soluzione fisiologica di frazione gammaglobulinica del sangue di donatori rivaccinati appositamente contro il vaiolo) e immunoglobuline da sangue umano titolate per il contenuto di anticorpi anti-vaiolo.
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