L’intestino di un bambino infettato da rotavirus è come un campo di battaglia. Da un lato, il virus invade le cellule epiteliali che formano il rivestimento dell’intestino tenue e si replica causando uno scompiglio nell’ambiente intestinale che provoca grave diarrea, vomito, febbre e dolore addominale. Una conseguenza grave di questa infezione è la disidratazione che di solito segue a meno che il bambino non venga trattato in tempo. Dall’altro lato il corpo del bambino reagisce. Le cellule epiteliali sono i primi soccorritori all’attacco virale e possono produrre composti antivirali come interferoni (IFN), in particolare IFN di tipo I e III.
Capire come aiutare il corpo in questo caso di infezione potrebbe contribuire a salvare la vita di centinaia di migliaia di bambini sotto i 5 anni di età, ogni anno in tutto il mondo.
“Questo e altri virus umani dell’apparato digerente sono stati difficili da studiare perché non crescono bene negli animali da esperimento o in colture cellulari di laboratorio”, ha affermato Mary Estes, Prof. di virologia umana e molecolare e microbiologia presso la Baylor University e Direttore e Fondatore del Centro Malattie Digestive “Texas Medical center”.
Con lo sviluppo di un modello di laboratorio dell’intestino umano chiamato HIES che riassume molte delle proprietà biologiche e fisiologiche del piccolo intestino umano, gli scienziati hanno avuto la possibilità di condurre studi approfonditi sui rotavirus.
Utilizzando questo modello di laboratorio dell’ intestino umano, Estes e colleghi hanno individuato una strategia che il rotavirus umano utilizza per eludere i tentativi del corpo umano di sradicarlo. Essi hanno scoperto che, sebbene il virus non riesce a impedire le fasi iniziali della risposta di difesa, è in grado di minimizzare le fasi successive che potrebbero fermare la sua crescita. Utilizzando il modello di intestino umano, gli scienziati hanno anche sviluppato strategie cellulari per contrastare la risposta virale.
Studiare le difese anti-virali in un modello vivente dell’intestino umano
“In questo studio abbiamo utilizzato il modello HIE dell’intestino che comprende le cellule epiteliali per studiare cosa succede quando queste cellule incontrano il virus e come il virus risponde agli IFNs”, ha spiegato Estes.
I loro risultati hanno dimostrato che ogni cultura da un singolo paziente presenta diversità nell’espressione genica basale, ma dopo l’infezione virale, tutte le culture hanno risposto in modo molto simile.
Quando i ricercatori hanno aggiunto rotavirus umani alle culture HIE in laboratorio, le cellule epiteliali hanno attivato geni IFNs di tipo III che a loro volta hanno attivato altri geni coinvolti nella risposta anti-virale. Tuttavia, questa attivazione non ha ridotto la riproduzione virale. Inaspettatamente, quasi nessun tipo di IFN (proteine) è stato attivato.
Gli scienziati hanno poi cercato di capire se l’attivazione di geni IFNs aveva prodotto le proteine IFNs desiderate che sono le molecole che in ultima analisi, svolgono il compito di inibire il virus. Essi hanno scoperto che quando hanno aggiunto rotavirus vivo alle culture, i geni IFN di tipo III erano attivi, ma non traducevano in modo efficace le loro istruzioni in proteine IFNs. Quando gli scienziati hanno aggiunto rotavirus inattivati, che possono entrare nelle cellule ma non replicare, le cellule epiteliali hanno risposto sia attivando i geni IFNs di tipo III che i geni che producevano proteine IFNs.
“Questi esperimenti ci hanno dimostrato che nelle culture HIE, il rotavirus attivo è in grado di sopprimere la produzione della maggior parte delle proteine IFNs destinate a controllare la sua riproduzione“, ha detto Estes. “L’aggiunta di IFNs di tipo I alle culture HIE con rotavirus vivo ha ridotta la replicazione virale in modo più efficiente rispetto all’ aggiunta di IFNs di tipo III. Ciò suggerisce che gli interferoni IFNs di tipo I possono essere più critici per la crescita del virus e possono limitarla e inoltre, questo tipo di IFN può anche essere prodotto da una fonte diversa dalle cellule epiteliali”.
” Il sistema modello HIE di intestino umano è uno strumento prezioso per valutare come le persone rispondono ai virus e ad altri microrganismi che causano malattie intestinali e come tali microrganismi contrastano le difese del corpo. Questo è il primo passo verso la progettazione di trattamenti per prevenire o controllare queste malattie spesso mortali.
I risultati dello studio sono stati pubblicati nei Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fonte: PNAS
