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Infezione da Coronavirus (CoV)

Cause

Quali sono le cause dell'Infezione da Coronavirus (CoV)?

I coronavirus sono virus appartenenti alla famiglia Coronaviridae. Possono avere forme diverse (virus pleiomorfi), sulla cui superficie sono visibile delle “spine” (spike) come a formare una corona, da cui il nome. I coronavirus che infettano l’uomo hanno un diametro compreso tra i 100 e i 160 nm. Il genoma è formato da RNA a singolo filamento (sono i virus con il genoma a RNA più grande) e si replicano con un meccanismo condiviso da tutti i virus appartenenti allo stesso genere, caratterizzato da un elevato tasso di ricombinazione (Knipe et al., 2007).

I coronavirus si distinguono in tre gruppi: i gruppi I e II isolati nei mammiferi, tra cui l’uomo, e il gruppo III isolato negli uccelli. Al gruppo I (sottogruppo alfacoronavirus) appartengono i ceppi virali umani HCov-229E e HCoV-NL63 , al gruppo II, i ceppi virali umani (sottogruppo betacoronavirus) HCov-OC43, HCoV-HKU1 e SARS-CoV, quest’ultimo responsabile dell’epidemia di SARS in Cina nel 2002-2003. Sono tutti virus che causano infezioni respiratorie, anche gravi. Il virus della SARS è stato identificato anche in tessuti diversi da quello polmonare come il fegato, il rene e il piccolo intestino e nelle feci (Knipe et al., 2007).

Nel 2012 è stato identificato un altro coronavirus (sottogruppo betacoronavirus), il MERS-CoV, identificato come l’agente causale della sindrome respiratoria mediorientale. Ed è cronaca recentissima (gennaio 2020) l’identificazione di un nuovo ceppo virale in grado di infettare l’uomo, causa della pandemia attualmente in corso (maggio 2020). Questo nuovo coronavirus è comparso a fine dicembre 2019 nella città cinese di Wuhan, dove ha causato il primo focolaio di polmonite. L’analisi della sequenza del genoma, ottenuta in tempi rapidissimi, ha rivelato una parentela stretta con quello della SARS (i due virus condividono l'80% del genoma): inizialmente identificato come 2019-Cov, il nuovo coronavirus è stato poi nominato SARS-CoV-2 e la malattia causata COVID-19 (Ministero della Salute, 2020).

SARS-CoV-2
Il virus SARS-CoV-2 è formato da un involucro (envelope) costituito da tre proteine: la proteina S che forma le spine (spike), la proteina M di membrana e la proteina E (envelope). Queste tre proteine sono necessarie per l'ingresso della particella virale infettiva nella cellula ospite. Il virus presenta all'interno dell'envelope un nucleocapside, formato dalla proteina N legata al genoma virale, e il complesso nsp3, componente chiave per la replicazione virale. Un sottogruppo di betacoronavirus utilizza una emoagglutinina-esterasi per legarsi ai residui di acido sialico presenti sulle glicoproteine di membrana delle cellule ospiti. Il virus che causa il COVID-19 utilizza per entrare nella cellula ospite l'enzima 2 di conversione dell'angiotensina (ACE2) espresso sulla membrana cellulare dei pneumociti, le cellule che formano l'epitelio degli alveoli polmonari. Il legame del virus con il recettore cellulare ACE2 provoca dei cambiamenti di conformazione della proteina virale S che permettono ad una proteasi transmembrana della cellula ospite (TMPRSS2) di rilasciare, in prossimità della superficie cellulare, dei frammenti di proteina S che impediscono la neutralizzazione del virus da parte degli anticorpi. Il virus entra nella cellula ospite tramite la formazione di endosomi: invaginazioni della membrana cellulare che avvolgono completamente il virus e che poi staccandosi formano delle vescicole che migrano nel citoplasma cellulare. Nell'endosoma, per azione di un enzima cellulare (catepsina I) la proteina S virale viene ulteriormente frammentata a valori di pH acido e questo induce la fusione tra la membrana dell'endosoma e l'envelope virale con rilascio del nucleocapside nel citoplasma della cellula ospite.

Nel citoplasma cellulare l'RNA inizia a replicarsi. L'RNA virale, a singolo filamento positivo ,è trascritto in un filamento RNA negativo usato come stampo per la sintesi dell'RNA messaggero (mRNA) ad opera dell'RNA-polimerasi virale RNA-dipendente. La velocità di sintesi del filamento negativo di RNA raggiunge il picco più velocemente di quello dell'RNA positivo, ma decade altrettanto rapidamente, per cui nella cellula infettata la concentrazione di molecole di RNA virale positivo è circa da 10 a 100 volte più alta di quella di RNA negativo. A questo punto, il meccanismo di sintesi delle proteine (ribosomi) della cellula ospite viene deviato a favore del virus, che sintetizza le sue proteine non strutturali, ovvero il complesso replicasi-trascrittasi, per favorire la sintesi di mRNA. L'mRNA serve sia per il genoma virale che per la sintesi delle proteine virali, ma i due step non avvengono contemporaneamente. Prima si ha la replicazione dell'RNA virale, poi vengono sintetizzate le proteine dell'envelope, che subiscono un processo di “maturazione” passando nel reticolo endoplasmatico, quindi nell'apparato del Golgi della cellula ospite. A questo punto avviene l'assemblaggio della particella virale: l'RNA genomico è impacchettato nel nucleocapside e le proteine dell'envelope incorporate a formare il virus maturo. La proteina M virale svolge un ruolo chiave durante l'assemblaggio del virus interagendo con le altre proteine virali. Le nuove particelle virali vengono trasportate all'interno di vescicole, staccatesi dall'apparato del Golgi, verso la membrana cellulare e rilasciate all'esterno della cellula per esocitosi (Devaux et al., 2020).