L’epidemia di COVID-19

Negli anni 2002-2003, una forma di grave infezione respiratoria (Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS) si diffuse rapidamente nelle regioni del Sud della Cina e in altri continenti. L’agente eziologico era sconosciuto e ciò non favoriva il disegno di strategie di prevenzione e di terapia. Venne ipotizzato che la sindrome, caratterizzata da una mortalità elevata potesse diffondersi rapidamente in modo pandemico. Gli eventi hanno avuto un’evoluzione diversa. L’agente responsabile della SARS venne identificato in un coronavirus umano sconosciuto prima di allora e denominato SARS-Coronavirus (SARS-Cov). Questo virus sembrava essere scomparso in quanto il suo tentativo di diventare un patogeno umano non è riuscito completamente perchè il virus non si è completamente adattato all’ospite umano.

Nel dicembre del 2019 nella Repubblica popolare cinese, nella città di Wuhan, capoluogo della provincia di Hubei, è iniziata la diffusione di una forma di polmonite atipica associata alla presenza di un ceppo virale che presentava analogie con SARS-CoV. Si tratta di un nuovo virus sconosciuto che è stato denominato SARS-CoV-2.

Il 30 gennaio 2020, l’OMS ha dichiarato che l’epidemia cinese di COVID-19 (coronavirus disease 19) è un’emergenza sanitaria pubblica di interesse internazionale e rappresenta un rischio elevato per i Paesi con sistemi sanitari vulnerabili.

Attualmente ci sono pochi studi che definiscono le caratteristiche fisiopatologiche della malattia e vi è una grande incertezza sul suo meccanismo di diffusione. Le attuali conoscenze derivano in gran parte dalle informazioni su coronavirus simili.

I coronavirus sono virus a RNA a polarità positiva che appartengono alla famiglia Coronaviridae. Furono descritti per la prima volta nel 1966 da Tyrell e Bynoe, che coltivarono i virus da pazienti con raffreddore comune. Infettano numerose specie animali e anche l’uomo. Hanno una morfologia rotondeggiante, sulla superficie mostrano delle proiezioni che somigliano a una corona che circonda il virione. Vengono classificati in alfa-, beta-, gamma- e delta-coronavirus. SARS-CoV e SARS-CoV-2 appartengono ai beta-coronavirus. Infettano numerose specie animali e anche l’uomo. Hanno una morfologia rotondeggiante, sulla superficie mostrano delle proiezioni che somigliano a una corona che circonda il virione.

La dimensione del genoma varia tra 26 kb e 32 kb. I quattro principali geni strutturali codificano per:

  • Le proteine del nucleocapside (N) di 60 kDa che hanno la funzione di stabilizzare l’RNA a polarità positiva.
  • Le glicoproteine S (spike) di 150 kDa. I trimeri di questa proteina formano strutture che somigliano a una corona che circonda il virione esternamente. Gli anticorpi anti-coronavirus legano la proteina S che è coinvolta nell’interazione con il recettore cellulare e aiuta la penetrazione nel virus nella cellula.
  • Le glicoproteine di membrana (M) di 65 kDa che attraversano la membrana lipidica tre volte, disegnandovi una sorta di S, e favoriscono l’attacco del nucleocapside alle membrane intracellulari consentendo l’acquisizione dell’envelope.
  • Le proteine dell’envelope (E) di 12 kDa.

Alcuni possiedono anche una proteina dell’envelope più piccola chiamata hemagglutinin-estererase (HE) protein che ha funzioni nella fase di rilascio del virus.

I coronavirus legano recettori specifici sulla superficie della cellula bersaglio. SARS-CoV e SARS-CoV-2 legano specificamente la proteina hACE2 (human angiotensin converting enzyme 2) delle cellule dell’epitelio alveolare polmonare. Si sviluppa un’infezione litica che induce l’inibizione della trascrizione di geni cellulari, viene indotta anche l’apoptosi della cellula bersaglio da parte della proteina virale E.

Le caratteristiche cliniche di COVID-19 comprendono febbre, tosse secca, dolori muscolari, congestione nasale, diarrea e mal di gola. Dai normali test di laboratorio i pazienti possono presentare elevati livelli di proteina C reattiva, aumento della velocità di eritrosedimentazione (VES), di lattato deidrogenasi, di creatinina e prolungato tempo di protrombina. I sintomi iniziano in modo lieve e gradualmente aumentano per arrivare ai casi più gravi di polmonite atipica, sindrome respiratoria acuta grave (SARS) e a volte fino alla morte. La polmonite si verifica principalmente nella seconda o terza settimana di infezione. Alcune persone risultano positive al virus, ma sono asintomatiche. La maggior parte dei pazienti (circa l’80%) guarisce senza bisogno di cure particolari.

A febbraio 2020 uno studio pubblicato su Nature basato sul sequenziamento di SARS-CoV-2 ha mostrato che l’intero genoma è identico al 96% e un coronavirus di pipistrello. È stato ipotizzato, quindi, che il ceppo di pipistrello possa aver mutato per adattarsi all’ospite umano.

Altri studi hanno suggerito che questo nuovo virus riconosce il recettore ACE2 umano in modo più efficiente rispetto a SARS-CoV aumentando la sua capacità di essere trasmesso da persona a persona. Ciò è evidente anche dalla comparazione tra i dati epidemiologici del 2003 e quelli di oggi. Globalmente i contagi di SARS-CoV nel 2003 sono stati 8096 con tasso di mortalità di 9,6% e ad oggi i contagi di SARS-CoV-2 sono 110029 con il 3,4% di mortalità. Alcune persone risultano positive al virus, ma sono asintomatiche. La maggior parte dei pazienti (circa l’80%) guarisce senza bisogno di cure particolari.

Tutti hanno la stessa probabilità di essere contagiati. I pazienti di età superiore ai 60 anni e quelli con ipertensione, immunodeficienza, problemi cardiaci, problemi oncologici o diabete, hanno maggiori probabilità di sviluppare sintomi severi. Dalle osservazioni attuali è emerso che i bambini mostrano un’infezione più lieve o persino asintomatica. La maggior parte dei pazienti (circa l’80%) guarisce senza bisogno di cure particolari. Secondo il Centers for Disease Control and Prevention, una persona potrebbe infettarsi toccando una superficie o un oggetto su cui è presente il virus (in cui persiste per alcune ore fino a diversi giorni in base al tipo di superficie e alle condizioni di temperatura e umidità) e successivamente portandosi le mani alla bocca, al naso o agli occhi, ma questo non è considerato il metodo principale con cui il virus di diffonde.  

Ad oggi, non esiste un vaccino e nessun medicinale antivirale specifico per prevenire o curare COVID-19. Molti pazienti sono guariti grazie alle cure di supporto che alleviano i sintomi. Possibili vaccini e alcuni trattamenti farmacologici specifici sono in fase di sperimentazione.

I ricercatori hanno individuato nel recettore ACE2 un elemento chiave per lo sviluppo di una possibile terapia o di un vaccino. Esso è fondamentale al virus per la immissione nella cellula ospite e la successiva replicazione. Ma cos’è ACE2?

Il gene ACE2 codifica per l’enzima di conversione dell’angiotensina-2 chiamato ACE2 che si posiziona sulla membrana delle cellule dei tessuti polmonari, cardiaci, renali, endoteliali e intestinali. L’enzima catalizza la scissione dell’angiotensina I in angiotensina 1-9 e l’angiotensina II nel vasodilatatore angiotensina 1-7. Ha anche un ruolo protettivo dalle lesioni polmonari. Mediante alcuni studi del 2005 su SARS-CoV è stato constatato che il virus era diventato pericoloso perchè utilizzando ACE2 deregolava una via protettiva polmonare.

Il polmone è l’organo bersaglio più vulnerabile perchè la sua ampia superficie lo rende altamente suscettibile al virus per inalazione.

ACE2 è anche altamente espresso sulla superficie luminale delle cellule epiteliali intestinali, funzionando come co-recettore per l’assorbimento dei nutrienti, in particolare per l’assorbimento degli aminoacidi dal cibo. Per cui si pensa che anche l’intestino possa essere un importante sito di ingresso per SARS-CoV-2 e che l’infezione potrebbe essere iniziata mangiando il cibo dal mercato di Wuhan, il sito putativo dell’epidemia.

I diversi approcci terapeutici che possono essere presi in considerazione sono:

  • Lo sviluppo di un vaccino a base di proteine spike che sono quelle che interagiscono con il recettore ACE2.
  • Uno studio recentissimo effettuato da Hoffman e il suo team ha dimostrato che la proteasi TMPRSS2 (transmembrane protease serine 2) è essenziale per l’interazione tra le proteine spike e il recettore ACE2. Sulla base di questa evidenza, il Camostat (inibitore della proteasi serina), approvato in Giappone per il trattamento di alcune neoplasie, potrebbe essere impiegato per bloccare l’attività di TMPRSS2.
  • Blocco dei siti di interazione tra SARS-CoV-2 e ACE2 mediante anticorpi o piccole molecole competitive.
  • Utilizzo di una forma solubile di ACE2 che legandosi in modo competitivo con le proteine spike del virus può diminuire la diffusione virale attraverso un lento ingresso di SARS-Cov-2 nelle cellule e proteggere il polmone dalle lesioni.

Nel mondo il numero dei contagi e decessi continua ad aumentare giorno dopo giorno.

Illustrazione della diffusione geografica del COVID-19. Dati confermati al 9 marzo 2020.

L’Italia intera è stata dichiarata zona rossa e in essa sono state poste delle restrizioni per il contenimento del contagio che prevedono limitazioni nei viaggi e negli spostamenti, e la chiusura di scuole, musei, cinema, e teatri e tutti quei luoghi che possono creare assembramenti. È stato imposto l’isolamento ai pazienti positivi a SARS-CoV-2 e a chi è entrato in contatto con loro.

È forse chiaro che la sola quarantena potrebbe non essere sufficiente per prevenire la diffusione di COVID-19 e che l’impatto globale di questa infezione virale è fonte di crescente preoccupazione. I ricercatori di tutto il mondo sono all’opera per aiutare a definire l’esatto meccanismo di trasmissione per facilitare lo sviluppo di nuove terapie e di un vaccino specifico. Evidentemente, il potenziale pandemico della malattia richiede una sorveglianza rigorosa e un monitoraggio continuo per tracciare e prevedere con precisione il suo futuro adattamento, evoluzione, trasmissibilità e patogenicità dell’ospite. Questi fattori influenzeranno i tassi di mortalità e la prognosi.

Ecco le raccomandazioni del Ministero della Salute che tutti sono tenuti a rispettare in modo da limitare la diffusione del contagio.

Per tutte le informazioni affidarsi sempre ai siti ufficiali:

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BIBLIOGRAFIA

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