uomini, microrganismi e virus Relazione interattiva Ernesto Burgio

Microbi, virus, genomi
e e malattie: malattie: verso un
paradigma co co‐evolutivo evolutivo
Ernesto Burgio
Comitato Scientifico
ISDE Italia

1
• Siamo abituati ad affrontare il problema delle relazioni tra
uomo, microrganismi e virus in modo antropocentrico,
antagonistico e riduttivo. Partendo, in pratica,
dalle tradizionali domande (come cercherò di dimostrare
ffuorvianti i tie pericolose): i l )
‐ quali sono i batteri, i virus e i parassiti patogeni per
l’uomo? l uomo? come agiscono ?
‐ come possiamo difenderci ? O addirittura: come dobbiamo
“ combatterli ”?

UN APPROCCIO DIVERSO
Uomini, batteri, protozoi e virus
Sarebbe urgente e necessario (e non soltanto per motivi di ordine
astratto, concettuale)
partire i dda domande d d differenti: diff i
‐ quale ruolo hanno batteri, protozoi e virus nell’ambito della
biosfera ?
‐ come e perché si vanno continuamente trasformando ?
come cambia il loro rapporto con l’uomo e, più in generale, con
gli organismi pluricellulari/eucarioti ?
Mi Microrganismi i i essenza dll della bi biosfera f
Cicli bio bio‐geochimici geochimici naturali ee… innaturali
il “Ciclo degli Estrogeni”

• Bisognerebbe g in primis p ricordare come i microrganismi g
rappresentino l’essenza stessa della biosfera:
ne sono infatti di gran lunga la componente fondamentale
sul l piano i sia i quantitativo i i (60 (60‐90% 90% ddella ll bi biomassa a seconda d
che vi si includa o meno la cellulosa) che qualitativo.
• Senza “organismi superiori” la biosfera potrebbe sopravvivere
sopravvivere,
mentre senza microrganismi l’intera ecosfera collasserebbe:
è sufficiente ricordare il ruolo centrale svolto dai
batteri nei cicli bio‐geochimici e in particolare nel ciclo
dell’azoto

Molecular nitrogen (N2 ) is the most abundant element in the air we
breathe. Yet, large quantities of this nitrogen are not available to
organisms. Why is this the case? One reason molecular nitrogen is in
short supply is because it takes a large amount of energy to break
the triple bond that holds the two nitrogen elements together.
Nitrogen fixation is accomplished by nitrifying bacteria in soil and
water. These organisms are capable of breaking this bond and
converting the nitrogen into ammonia (NH3) and nitrate (NO3). The resulting nitrogen is termed fixed nitrogen nitrogen. Such a scenario allows
nitrifying bacteria living in conjunction with certain plants to
convert atmospheric nitrogen into a form that plants can use which
is ultimately passed up the food chain. When organisms break down
proteins during respiration, they release their nitrogen as ammonia
(fish) (fish), urea (mammals) (mammals), or uric acid (birds (birds, reptiles and
insects). Decomposers obtain nourishment from these products by
converting them back into ammonia, which plants can then use again,
completing the cycle. Finally, denitrification, accomplished again by
bacteria, converts nitrate back into nitrogen gas
The Steroid Cycle
In light of the genetic and functional similarities between
ER ERa and d NodD, N dD EDC EDCs th that t are able bl to t bind bi d ER ERs and d
modulate signaling may employ the same mechanism to
modulate the ability of S. Meliloti NodD to respond to the
phytoestrogen signal, luteolin …
These results raise the possibility that endocrine
disruption may be seen in symbiotic environmental
signaling systems that exist between organisms rather
than within them.
http://www.citruscollege.edu/apps/pub.asp?Q=847

the “Steroid Cycle”…
IN 1958, Dr. Roy Hertz described the “steroid cycle,” anticipating what we now call endocrine disrupter
research, , as follows: “. . . we have to consider that the introduction of . . . [hormones [ into cattle feed lots] ]
leads to the exposure . . . of individuals who might otherwise not ever in their lives come in contact with
such materials . . . . This is not a theoretical consideration because we . . . now have encountered two
families, each with two children, who presented with simultaneously developing gynecomastia
attributable to the accidental contamination of vitamin capsules p by y estrogens g during g manufacture. If such
estrogens can, by stray handling, get into such pharmaceutical preparations, can they not very readily get
where they are not wanted on the farm? There is one additional consideration in this regard . . . . The
fecal excretion of these materials . . . will be dropped on the soil and . . . over generations there will be
constant replenishment p of the soil surface with steroidal substances of this kind.
This in turn has its effect potentially on surface water‐supply contamination and also potentially on the
vegetable content of steroids in crops raised on such soil . . . . I think that we are now actually setting up
a steroid cycle in our environment, and we have to give very serious consideration to its implications for
our subsequent q development p and ggrowth and ppossibly yreproductive p functions“ (taken ( from the
discussion following Ref. 1).

• Altrettanto importante è ricordare come i microrganismi
svolgano l il lloro prezioso i ruolo l su questo pianeta i
da miliardi di anni e come tutte le forme attualmente
viventi derivino da essi essi, ne siano in larga parte costituiti costituiti, ne
traggano immensi benefici.
• Per quanto concerne più direttamente l’uomo luomo occorre
ribadire come spesso ci si dimentichi che senza batteri,
parassiti e virus non potremmo sopravvivere:
dimenticanza a cui si riconnette il suaccennato
atteggiamento antagonistico, che rischiamo
di pagare a carissimo prezzo

Self/Non Self or Danger Signals ?

https://www.msu.edu/course/lbs/148h/fall2007/0920prokaryotes&viruses.pdf
WHERE DO WE COME FROM ?

http://www.life.uiuc.edu/Micro/woese.html
Carl R. Woese
Professor of Microbiology
B.A. (Math & Physics), Amherst College, 1950
Ph.D. (Biophysics), Yale University, 1953
Postdoc. (Biophysics), Yale University, 1953‐1960
Biophysicist, General Electric Research Laboratory, 1960‐1963
My evolutionary concerns center on the bacteria and
the archea, whose evolutions cover most of the planet's
4.5‐billion‐year history.
Using ribosomal RNA sequence as an evolutionary measure, my laboratory
has reconstructed the phylogeny of both groups, and thereby provided
a phylogenetically valid system of classification for prokaryotes.
prokaryotes
The discovery of the archaea was in fact a product of these studies.

htttp://www.uccmp.berkeleyy.edu/alllife/
/threedomaiins.html
3 Domains
(see Fig 27.2)
Woese's Proposed Classification of Lifeforms
(see C&R Fig 26.1 & 26.16)
http://whyfiles.org/022critters/archaea.html
1998.
The pretty picture we've shown you
turns out to be a simplification of reality reality.
Now that the complete genomes
of more than a dozen microbes are known,
it seems that Eukarya ‐ the higher organisms ‐
may not have sprouted off the Archaea,
as Woese supposed.
Genetic information from organisms
on the three branches of life
seem contradictory at this point.
As Woese said…
"Each picture is different,
so there's tremendous confusion."
The problem could be rooted in the ability
HGT of organisms like bacteria to transfer groups
of genes among themselves, themselves or even to engulf
other organisms and incorporate their genes.
That kind of transfer would make MARGULISS
a tree metaphor, with everything
tracing back to a common ancestor,
less appropriate than
a network metaphor, with myriad connections
between what we we've ve been calling branches
on the tree of life.

Ipotesi – endosimbionti (Lynn Margulis)
un batterio dotato di metabolismo anaerobico avrebbe inglobato un battere a
metabolismo aerobico (dal quale si sarebbero prodotti i mitocondri mentre il
battere ospite avrebbe fornito il nucleo) – ecc.. ecc..

4
3
2
1

Percentage of non‐coding DNA during evolution

A small fraction of the chromosomal DNA codes for proteins

Using Mice

Il genoma dello scimpanzé è per il 98.77% identico a quello umano.
In media, un gene codificante una proteina in un uomo differisce dal
suo ortologo nello scimpanzé
per ddue sole l sostituzioni i i i
aminoacidiche
..quasi un terzo
dei geni umani
hanno esattamente
la stessa traduzione
proteica dei loro
ortologhi l hi
nello
scimpanzé
Evo
Species phylogeny
..piuttosto stabili
da milioni di anni
sul piano genetico
e fenotipico... p
From the Tree of the Life Website,
University y of f Arizona
Orangutan Gorilla Chimpanzee Human
Orangutan Gorilla Chimpanzee
Sanger Institute

Evo
6‐8
million
years
Chimpanzee‐human
divergence
Chimpanzees Humans
Hominids or hominins
Brain:
a rapidly
evolving
Organ ?

(OLOCENE)
31 DICEMBRE ‐ ULTIMO MINUTO
• ore 23,59'15" ‐‐> i Sumeri in Mesopotamia
• ore 23,59'43" ‐‐>Alessandro Magno ‐ Primo “Impero”
• ore 23,59'46" ‐‐> Gesù Cristo
• ore 23 23,59 59'49" 49 ‐‐>Caduta Impero Romano d'Occidente d Occidente
• ore 23,59'57" ‐‐> Scoperta dell'America
• ore 23,59'59" ‐‐> Rivoluz. Industriale * e Francese ‐
Colonialismo‐ Guerre Mondiali‐ Globalizzazione
*“Antropocene”: con la I (Carbone/Macchine) e soprattutto con
la II (Chimica/Petrolio) Rivoluz. Industriale l’Homo S. Sapiens
si è trasformato in potenza tellurica (Stoppani1873‐Crutzen 1995)

• Ma in qualcosa homo sapiens sapiens si è realmente
diff differenziato i dl dal resto dll della NNatura:
• a differenza di tutte le altre specie viventi anziché
cercare di adattarsi all’ambiente
all’ambiente,
ha infatti cercato di trasformare/adattare il pianeta
alle proprie esigenze … con risultati brillanti quanto
pericolosi

Milioni di anni
“Ambiente” Ambiente
Challenge “naturale”
I processi
filo‐genetici
1
Agenti Fisici
Adattamento
Co‐evoluzione
durano
milioni
di anni
>100mila molecole “nuove”
non portato di una di co‐evoluzione
Fall‐Out Chimico
2
Antigeni g
Danger Signals
Non self
Tolleranza
Self
MHC
Evo
Genoma
Sistemi
Neuro‐endocrino
Immunocompetente
(Epi)‐genoma
Fetal
Programming
virus HERVs Onco‐géni
(Retro‐viruses)
3 Agenti Biologici VV‐onc
C‐onc
(Retro)Trasposons)
Genosfera
IXX‐XX SECOLO
Drammatica
Biosfera
Trasformazione
Ambientale
e Climatica
Lo sviluppo onto‐genetico
dura 9 mesi‐una vita Devo

Scientific American Magazine
August 2009
.. circa 10mila anni fa (rivoluzione
neolitica), la grande svolta:
.. da allora a differenza di tutte le
altre specie viventi l'uomo
non è più evoluto adattandosi
all'ambiente, ma ha cominciato
a trasformare l'ambiente stesso,
in modo via, via più rapido e
radicale .. I vantaggi di quella
scelta sono evidenti.. Ma c’è
sempre anche un prezzo da
pagare … e non devono essere i
nostri figli a pagarlo

Under physiologic circumstances the intestinal epithelium is for the most part impermeable to gluten and gliadin;
Under physiologic circumstances, the intestinal epithelium is, for the most part, impermeable to gluten and gliadin;
however, patients with celiac disease have been found to have compromised TJ integrity and enhanced paracellular
permeability, which could allow gliadin to cross the intestinal barrier and activate the immune system.
Gliadin regulates intestinal barrier function in part through the upregulation of zonulin, and gliadin has been found to bind to the
CXCR3 receptor on intestinal epithelial and initiate a MyD88-dependent release of zonulin.

1 GLIADIN
2 DQ2 –DQ8
3 GUT PERMEABILITY
4 GUT ECOSYSTEM

Epidemiologic
Triad
Disease is the result
of forces within a
dynamic system
consisting of:
M. Tevfik DORAK
Armi, acciaio e malattie
Einaudi 1997
Jared d Diamond i d
GGuns, germs and d steel t l
The fates of human societies
8‐10mila anni fa…
Il “dono fatale del bestiame”
.. l'allevamento e quindi il contatto continuo
con gli animali ebbe anche come conseguenza
il passaggio p gg all'uomo di malattie di origine g animale
(praticamente tutte le principali malattie contagiose)…
che sarebbero diventata… l’arma più potente
nelle mani dei colonizzatori europei !

1934
most epidemic human infectious diseases are
caused by y recently y introduced pathogens, p g
cospeciation of parasite and host is commonplace..
Occasional host infidelity, however, provides the
endemic parasite with an opportunity to
survive the potential extinction of its host.

of David Reed and colleagues and of Mark Stoneking's group who, on the basis of phylogenetic
analysis, have speculated that we may have acquired a clade of head lice from another hominid
species and pubic lice from gorillas; they have also suggested that lice might help determine the
date when humans adopted clothing….

Kittler R, Kayser M, Stoneking M: Molecular evolution of Pediculus humanus and the origin of clothing. Curr Biol 2003, 13:1414-1417.
Reed DL DL, Smith VS, VS Hammond SL, SL Rogers AR AR, Clayton DH: Genetic analysis of lice supports direct contact between modern and archaic humans humans. PLoS
Biol 2004, 2:e340.
Weiss RA, McMichael AJ: Social and environmental risk factors in the emergence of infectious diseases. Nat Med 2004, 10:S70-S76.
Reed DL, Light JE, Allen JM, Kirchman JJ: Pair of lice lost or parasites regained: the evolutionary history of anthropoid primate lice. BMC Biol 2007,
5 7

Il rapporto tra organismi.. microrganismi .. virus.. e ambiente muta continuamente
es.: il caso dello Streptoccocus Pyogenes:
fine 800 800-primo primo 900 scarlattina (malattia con alta letalità)..
1930-40 malattia reumatica
anni 70 quasi-scomparsa della m reumatica
anni 90 gangrena streptococcica (battere killer): SUPERANTIGEN CYTOKINES +++
M. Tevfik DORAK
No infection Clinical Sub-clinical Carrier
Death Carrier Immunity No immunity
Spesso si dimentica che per la gran parte di microrganismi anche potenzialmente virulenti ++
la condizione di equilibrio tra ospite e microrganismo è quella più comune/naturale.
Lo spostamento da colonizzazione a malattia indica la rottura di un equilibrio … al livello individuale
(trasformazione del microrganismo o indebolimento/iper‐reazione dell’ospite) o collettivo ( un fattore
estremamente importante è il salto di specie: cfr. orthomyxovirus; cfr . sconvolgimento del ciclo vitale del T.
Gondii in caso di trasferimento dall’ospite naturale (da milioni di anni: il gatto) ad altro animale !!
(www)
Outcome

MOLECULAR
COMPATIBILITY
Factors Influencing g Disease
Transmission
Agent Environment
• Infectivity
• Pathogenicity
• Virulence
• Immunogenicity
• Antigenic stability
• Survival
H5N1
..la trasformazione di un microrganismo in patogeno
è in genere indice di uno stress (ambientale )
(indotto) (indotto). Esempi: ll’acquisizione acquisizione e
l’accelerata trasmissione (HGT)
di resistenze ad antibiotici
( sequenze mobili ecc..) ..
sequenze codificanti
per tossine,
provenienti da
batteriofagi
• Age
• Sex
• Genotype
Host
• Behaviour
• Nutritional status
MOLECULAR
CO-EVOLUTION
• Health status
• Weather
• Housing
• Geography
• Occupational setting
• Air quality
• Food
M. Tevfik DORAK
HIV

Replication of influenza A virus. After binding (1) to sialic acid-containing receptors, influenza is
endocytosed and fuses (2) with the vesicle membrane. Unlike for most other RNA viruses, transcription (3) and
replication (5) of the genome occur in the nucleus. Viral proteins are synthesized (4), helical nucleocapsids
form and associate (6) with M1M2, and the protein-lined membranes containing HA and NA glycoproteins
(7) The virus buds from the plasma membrane. (+)=Positive sense; ER=endoplasmic reticulum
(From Medical Microbiology, 4 th ed., Murray, Rosenthal, Kobayashi & Pfaller, Mosby Inc., 2002, Figure 56-2.)

“salto di specie”
Il passaggio a germe patogeno è spesso collegabile ad un
recente “salto di specie” p
• es.: Toxoplasma Gondi: simbionte dei felini, diventa patogeno
in altre specie tra cui l’uomo (feto!)
• es.: Orthomyxovirus influenzali (RESERVOIR: ucelli)
uomo… generalmente infezioni non gravi (tranne che
anziani/immunocompromessi) anziani/immunocompromessi). Periodicamente: H1N1(1918);
H2N2(1957); H5N1(1997)(drift/shift/reassortment..)
Species‐jump may be on the increase because of changes in human
behavior, including increased travel, changing climate, and higher rates
of urbanization…
L’agente patogeno mutato viene riconosciuto come PERICOLOSO..
DANGER SIGNAL Th Theory (Matzinger) (M t i ) cytokines t ki storm t
Nuovi Virus (Ebola;Corona Virus; H1N1/1918‐H5N1/1997‐2003)

http://www.eol.ucar.edu/projects/milagro/

Ecosystem ??
http://chge.med.harvard.edu/programs/education/course_2007/topics/02_07/documents/wilson_2007.pdf

…an arms race in which the immune
armoury of the human has evolved to
deal with potential pathogens
and the pathogen has evolved
strategies to evade, and in some cases
use, the immune system of the human
host. Recently, there have been marked
changes in the exposure of individuals in
the developed world to both
microorganisms and metazoan parasites..
and the absence of the associated
immunomodulation might have led to the
increased emergence of autoimmune
diseases
"in this place it takes all the running you can do, to keep in the same place."

… commensal bacteria and the host immune system constitute an
integrated defense system. This symbiotic association has evolved to
optimize its robustness against pathogen attacks and nutrient
perturbations p by y harboring g a broad range g of microorganisms g
Owing to the inherent propensity of a host immune system toward
hyperactivity.. bacterial flora homeostasis might be particularly important
in the development p of ppreventive strategies g against g immune disorders
such as autoimmune diseases.

O’Keefe SJD. Curr Opin Gastroenterol 2008;24(1):51-58
Gut Ecosystem

Il feto è sterile, ma già nel canale vaginale si contamina
con i batteri vaginali vaginali, con l’ambiente l’ambiente, con le feci della
madre;
si osserva anche una significativa differenza tra i nati col
parto cesareo o col parto naturale naturale.
In particolare si ha una maggiore presenza del
Bacteroides fragilis nei neonati partoriti per via
naturale naturale, rispetto a quelli nati con parto cesareo cesareo.
[Grönlund et al. J Pediatr Gastroenterol Nutr 1999;
28:19‐25]

L’alimentazione nelle prime fasi di vita svolge un ruolo fondamentale nella
composizione del microbiota microbiota; infatti si osserva una significativa differenza
nei neonati allattati al seno rispetto a quelli allattati con formula.
Il conseguimento di un microbiota stabile richiede circa 2 anni.
Come si evince dal grafico riportato più in basso, basso nei primi mesi di vita diventano
specie predominanti i Bifidobatteri, subito dopo i Lactobacilli,
successivamente i Bacteroides e altre specie. I Clostridi rappresentano
numericamente la minoranza e nel bambino molto piccolo non sono presenti presenti.
Nell’adulto, si rileva una composizione
caratterizzata da stabilità, mentre nell’ultima epoca
della vita si hanno di nuovo delle variazioni.
Nell’anziano infatti, è stata descritta una riduzione
della peristalsi. Ciò può determinare un effetto
negativo sulla digestione digestione, come pure l’insorgenza l insorgenza di
stipsi e può associarsi a frequenti alterazioni nella
composizione del microbiota
van Tongeren SP et al. Appl Environ Microbiol
2005; 71(10);6438-6442].
Lactobacilli,
Bacteroides
Bifidobatteri
[Mitsuoka T & Hayakawa K, ZentralBlatt Bakteriol ParasitenKund
Infektionskrank Hyg 1973;A223:333‐342]

1
2
Environmental Regulation
off GGene EExpression i
3

• One of the most interesting symbioses, from a
medical point of view, is that between mammals
and d their h gut microbes. i b Recent evidence d shows h
that the gut bacteria actually regulate some of
our intestinal genes. Moreover, this regulation
is part of normal mammalian development,
and d these h microbes i b are expected d to bbe
present
if our gut is to be properly formed.
• The polymerase chain reaction (which is able to
identify bacterial species that cannot be
cultured) has revealed that bacteria have
particular geographic distributions within us,
such that the 400 bacterial species of the
human colon are stratified into specific regions
along the length and diameter of the gut tube.
Here, they can attain densities of 1011 cells per
milliliter.
• Moreover, we have co‐evolved to share our
spaces with them, and we have even co‐
developed such that our cells are primed for
their docking, and their prokaryotic cells are
primed to induce gene expression from our
nuclei.
Bry L, Falk P G, Midtvedt T and Gordon J I 1996 A model
of host‐microbial interactions in an open mammalian ecosystem
Science 273 1380–1383
• Una delle simbiosi più interessanti, da un punto di
vista bio‐medico, è quella q fra i mammiferi ed i loro
microbi dell'intestino. Ricerche recenti dimostrano
che i batteri dell'intestino regolano alcuni nostri
geni intestinali e che questa regolazione fa parte
del normale sviluppo pp dei mammiferi
e che in assenza di questi microbi lo sviluppo
stesso del nostro intestino non avverrebbe in
modo corretto.
• La reazione a catena della polimerasi (che
permette di identificare anche le specie
batteriche che non si sviluppano nei terreni
di coltura) ha rivelato che i batteri hanno
distribuzioni particolari, nel nostro intestino,
cosicché le ca. 400 specie batteriche presenti nel
nostro colon sono “stratificate” in regioni
specifiche. Qui, possono raggiungere una densità
di 1011 0 cellule/ml.
• Inoltre, siamo co‐evoluti con essi, in modo
da con‐dividere i nostri spazi con loro
e in modo tale che le nostre cellule presentano
recettori specifici per i nostri simbionti simbionti, che a loro
volta sono in grado di indurre e modulare
l'espressione genica
delle nostre cellule intestinali

• We never lack these microbial
components; we pick them up from the
reproductive tract of our mother as
soon as the amnion bursts (scoppia).
• Non possiamo p fare a meno dei nostri
“simbionti”: li acquisiamo alla nascita
dall’apparato riproduttivo di nostra madre
(non appena l’amnios si rompe).
•
•
XXu and d Gordon G d ddescribe ib our microbiota i bi t
as a “multifunctional organ whose
component cell lineages provide
metabolic traits that we have not fully
evolved in our own genome”. genome”
These traits include the ability to digest
plant polysaccharides, the
biotransformation of conjugated bile
acids, d the h synthesis h of f vitamins K and d
B12, and the regulation of fat storage.
•
•
Xu e Gordon descrivono il nostro
ecosistema microbico nei termini di un
"organo multifunzionale in cui le varie linee
cellulari procariotiche (microbiche ) ci
forniscono di funzioni e competenze
metaboliche che non sono, per così dire,
implementate dal nostro stesso genoma ".
Tali funzioni includono la capacità
di digerire i polisaccaridi di origine
vegetale, la bioconversione degli
acidi biliari coniugati, la sintesi delle
vitamine K e B12 e la regolazione
dell’accumulo dell accumulo dei grassi. grassi
Xu J and Gordon J I 2004 Honor thy symbionts; Proc Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 100 10452–10459
Bäckhed F, Ding H, Wang T, Hooper L V, Koh G Y, Nagy A,
Semenkovitch C F and Gordon J I 2004 The gut microbiota
as an environmental i lf factor that h regulates l fat f storage; PProc.Natl. N l
Acad. Sci. USA 101 15718–15723

Gli acidi grassi a catena corta sono molto importanti per il trofismo dei
colonociti, in quanto sono in grado di stimolare la proliferazione e la
differenziazione delle cellule epiteliali… promuovono l’assorbimento
di Ca, Mg, Fe; infine, intervengono nel metabolismo energetico
dell’ospite, fornendo il 10% del fabbisogno energetico giornaliero.
Il microbiota esercita una sorta di “cross cross‐talk talk” , come è stato recentemente dimostrato dimostrato, con le cellule epiteliali:
si realizza cioè un dialogo con il sistema immunitario intestinale, il più grande organo di difesa dell’organismo; in questo
modo il microbiota è in grado di modulare la risposta immunitaria.
Guarner F et al. Lancet 2003; 361: 512–19

Hooper L V, Bry L, Falk P G and Gordon J I 1998 Hostmicrobial
symbiosis in the mammalian intestine: exploring an internal
ecosystem; BioEssays 20 336 336–343 343
• Moreover, our symbiotic microbes also are
involved with the differentiation of our gut
and its associated immune system system.
• Bacteria are able to induce gene expression in
mammalian intestines, and this gene expression
is important for normal intestinal
ddevelopment… l recent studies di hhave shown h that h
the intestines of germ‐free mice can initiate, but
not complete, their differentiation.
• To complete development, the microbial
symbionts of the gut are needed.
• Another set of bacteria – Bacteroides fragilis
and Bacillus subtilis – appear to be needed
together g in order to induce the formation of the
gut‐associated lymphoid tissue (GALT).
• GALT mediates mucosal immunity and oral
immune tolerance, and its malfunction has
been associated with allergies and with Crohn’s Crohn s
disease
Rook G A and Stanford J L 1998 Give us this day our daily germs
Immunol. Today 19 113–116
Hooper L V, Wong M H, Thelin A, Hansson L, Falk P G and
Gordon J I 2001 Molecular analysis of commensal host–
microbial relationships in the intestine; Science 291 881–884
• I simbionti collaborano inoltre alla differenziazione
del nostro intestino
e del relativo sistema immune.
• Come detto i batteri possono indurre l'espressione
genica nelle cellule degli intestini di mammiferi e
questo è importante per lo sviluppo intestinale
normale. ..
• Studi recenti hanno dimostrato che nei topi germ‐
free l’intestino può iniziare, ma non portare a
termine correttamente il proprio sviluppo.
Per completare lo sviluppo sviluppo, i simbionti microbici
dell'intestino sono necessari.
• Un altro set di batteri ‐ Bacteroides fragilis e bacillus
subtilis ‐ sembra essere necessario per indurre
lla fformazione i dlt del tessuto t linfoide li f id associato it
all’intestino (GALT).
• Il GALT media l'immunità delle mucose e la
tolleranza immune orale,
la cui disfunzione è stata associata
con allergie e con la malattia di Crohn.
Steidler L 2001 Microbiological and immunological
strategies for treatment of inflammatory bowel disease;
Microbes Infect. 3 1157–1166

• Therefore, mammals have co‐evolved
with bacteria such that our bodily
phenotypes do not develop properly
without them them.
• Moreover, just as differentiating cells
provide different development functions
in the body,
so do the different species of bacteria.
• Our distinction between inside and
outside, between ecology and
development may have to be altered ,
and Paul Weiss’ description of the
developing p gbody y as an ecosystem y of
interacting genes, cells, tissues, and
environments seems very appropriate
Gilbert S F and Bolker J 2003 Ecological developmental biology:
Preface to the symposium; Evol. Dev. 5 3–8
• I mammiferi sono dunque co‐evoluti con i
batteri, al punto tale che i nostri fenotipi
corporei non si sviluppano correttamente
senza di loro.
• Inoltre, come le cellule differenziate forniscono
l’organismo di differenti funzioni, così fanno le
differenti specie batteriche batteriche.
• E’ la stessa distinzione tra interno ed esterno, fra
ecologia e sviluppo che deve cambiare; e la
ddescrizione ddi Paul l Weiss
del nostro organismo in sviluppo come
ecosistema di geni, cellule, tessuti ed ambienti
in continua interazione sembra assolutamente
adeguata. d
Gilbert S F 2002 The genome in its ecological
context: Philosophical perspectives on interspecies epigenesis
Ann. N.Y. Acad. Sci. 981 202–218

Guarner F et al. Lancet 2003;361:512-519
gli animali allevati in condizioni “germ free” hanno una
forte predisposizione alle infezioni.

C. difficile is the most significant cause of
pseudomembranous colitis. It is a severe
infection of the colon, often happening after
normal gut flora is eradicated by use of
antibiotics. The C. difficile bacteria, which
naturally reside in the body, become
overgrown: The overgrowth is harmful
because the bacterium releases toxins
that can cause bloating, constipation,
and diarrhea with abdominal pain,
which may become severe.

Guarner F et al. Lancet 2003;361:512-519

L’interazione tra microbi, epitelio e tessuto linfatico intestinale (GALT) contribuisce allo sviluppo della memoria
immunitaria, cruciale nelle prime fasi di vita come nell’adulto e consente il continuo rimodellamento dell’immunità
Guarner F et al. Lancet 2003;361:512-519
Gasbarrini A et al. Ann Ital Med Int 2004; 19 (Suppl 3): 27S-45S

Le relazioni che l’imponente
massa batterica del
microbiota intrattiene con
l’organismo ospite sono
complesse.
Il microbiota è infatti
composto da batteri che
determinano effetti
benefici
e
da altri che determinano
effetti nocivi, in quanto
putrefattivi e
potenzialmente patogeni.
Esistono infine batteri ad
azione protettiva che
diventano nocivi in
particolari condizioni
e/o a concentrazioni
elevate.

*
Pseudomonas, Proteus,
Stafilococcus, Veillonella,
Clostridia sono in grado
di produrre nitrosamine,
fenoli, cresoli e altre amine
potenzialmente
carcinogene. i
*
Sono nocivi in
particolari condizioni
i generi E. Coli,
enterococchi,
streptococchi
e batteroidi

Bifidobacterium, ,
Lactobacillus
Effetti benefici sono determinati principalmente dai generi Lactobacillus e
Bifidobacterium Bifidobacterium, che stimolano le funzioni immunitarie e favoriscono la digestione digestione,
l’assorbimento di alimenti e minerali e la sintesi di vitamine.
In condizioni fisiologiche, questi due generi occupano circa un terzo
del microbiota intestinale dell’adulto, dell adulto, causando un’inibizione un inibizione competitiva della
crescita dei batteri patogeni.
Alcuni autori non considerano del tutto giustificata una separazione netta tra
batteri patogeni e benefici, nell’ambito della composizione del microbiota .
In ridotte concentrazioni concentrazioni, infatti infatti, patogeni potenziali, potenziali come ad esempio il
Coli, sono in grado di svolgere un effetto benefico, contribuendo alla
maturazione del sistema immunitario.
Isolauri E et al, Best Practice & Research Clinical
Gastroenterology 2004; 18(2):299-213

ABUSO SISTEMATICO (IN MEDICINA e ZOOTECNIA) di ANTIBIOTICI E CHEMIOTERAPICI

IBD: Colite ulcerosa;
Malattia di Crohn.
[Gasbarrini A. XXX International Congress on Microbial Ecology and Disease (SOMED). Roma, 2007].
favorita dalla presenza di
un’atrofia gastrica e/o di
una modificazione del pH
locale, come avviene
durante le terapie
prolungate con
antisecretori.
Una tipica
manifestazione if t i di
dismicrobismo gastrico è
l’infezione da
Helicobacter pylori.
SIBO (Small Intestinal Bacterial
Overgrowth): sindrome da malassorbimento
prevalentemente della quota proteica;
un’eccessiva un eccessiva produzione di gas, conseguente
alla fermentazione prodotta dal metabolismo
di un elevato numero di microrganismi

More than 50% of the world's population
harbour H. pylori in their upper
gastrointestinal tract. Infection is more
prevalent in developing countries.

GUT ECOSYSTEM
(CO)EVO DEVO
The mucosal immune system has developed specialised regulatory, anti‐inflammatory mechanisms for
eliminating g or tolerating g non‐dangerous, g , food, , airborne antigens g and commensal micro‐organisms g
This is achieved in part, by an evolutionary‐conserved family of cell surface and cytosolic receptors,
referred to as toll‐like receptors (TLRs) . The number of bacteria colonising mucosal and skin
surfaces exceeds the number of cells forming human body.
Commensal bacteria co‐evolved with their hosts.. Certain gut bacteria are also recognised to suppress
unnecessary iinflammatory fl t responses, th thereby b hhelping l i tto maintain i t i iimmune hhomeostasis t i hhowever,
under specific conditions , they are able to overcome protective host responses and exert pathologic effects.
Tolerance
Tlaskalová‐Hogenová H, Stepánková R, Hudcovic T, Tucková L, Cukrowska B, Lodinová‐Zádníková R, Kozáková H, Rossmann P, Bártová J,
Sokol D, Funda DP, Borovská D, Reháková Z, Sinkora J, Hofman J, Drastich P, Kokesová A.
Commensal bacteria normal microflora mucosal immunity and chronic inflammatory and autoimmune
diseases.Immunol Lett. 2004 May 15;93(2‐3):97‐108. Review.

• Hygiene, microbial diversity and immune regulation.
• Guarner F.
• Digestive System Research Unit, Ciberehd, University Hospital Vall d'Hebron, Barcelona, Spain. fguarner@vhebron.net
Curr Opin p Gastroenterol. 2007 Nov;23(6):667‐72.
; ( )
• PURPOSE OF REVIEW: Sanitation, antibiotics and vaccines have done more to extend life expectancy than any
other medical innovation. Concern exists, however, about the link between hygiene and increased incidence of
immune‐mediated disorders.
RECENT FINDINGS: Studies confirm higher prevalence of asthma and allergic diseases in urban areas and
developed countries rather than rural areas and developing countries. There is an inverse association between
family size and disease. The debate over whether infection precipitates or prevents immune dysregulation
remains a contentious one.
Our knowledge about the microbial composition of the intestinal ecosystem is expanding rapidly with the
introduction of molecular techniques. Differences in gut bacteria between health and atopy or inflammatory
bowel disease are repeatedly reported. Recent data in inflammatory bowel disease
suggest reduced species diversity and temporal instability of the gut microecosystem.
The gut is a major site for induction of regulatory T cells, which secrete immunosuppressive cytokines.
Not only infections, but also some commensals induce regulatory pathways, which seem to be
functionally deficient in multiple sclerosis, allergies and inflammatory bowel disease.
SUMMARY: Changes in lifestyle leading to decreased exposure to certain nonpathogenic species that are
important for the development of immunoregulatory mechanisms are probably
associated with increased incidence of some immune‐mediated diseases, such as allergies
and inflammatory bowel disease.

Contradictions: increasing TH1 dependent autoimmunity.
TH2 skewed helminth infection are not associated with allergy
Reduced overall microbial
burden results in
weak Th1 and
unrestrained t i d Th2 response.

*
* Hepatitis B ‐C
!

The intestinal epithelium is a single‐cell layer that
constitutes the largest and most important barrier
against the external environment. It acts as a
selectively permeable barrier..
The protein networks connecting epithelial cells form
3 adhesive complexes: desmosomes, adherens
junctions, and tight junctions. .. transmembrane
proteins that interact extracellularly with adjacent
cells and intracellularly with adaptor proteins that
link to the cytoskeleton...
we summarize clinical and experimental evidence
demonstrating intestinal epithelial barrier
dysfunction as a major factor contributing to the
predisposition to inflammatory diseases, including
food allergy, inflammatory bowel diseases, and celiac
disease.

Recent experimental studies have identified a role for a number of exogenous factors, factors
including bacterial pathogens and components of innate and adaptive immunity,
in the regulation of intestinal barrier function. Understanding the interactions between
innate and adaptive p immunity y and intestinal barrier function will provide p important p
insight into the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases.

Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol. 2005 Sep;2(9):416‐22.
… the role of a ‘leaky gut’ in the pathogenesis of
intestinal and extraintestinal autoimmune disorders
.. (an) extremely important function of this organ is its ability to
regulate the trafficking of macromolecules between the
environment and the host through a barrier mechanism …
Together with the gut‐associated lymphoid tissue and the
neuroendocrine network, the intestinal epithelial barrier,
with its intercellular tight junctions, controls the equilibrium between
tolerance and immunity to nonself nonself‐antigens antigens …
When the finely tuned trafficking of macromolecules
is dysregulated in genetically susceptible individuals, both
intestinal and extraintestinal autoimmune disorders can occur.

Gliadin and its immunomodulatory/inflammatory fragments
are present in the intestinal lumen (1)
AGA, anti-gliadin
antibodies;
AEA, anti-endomysium
antibodies;
α tTG, anti-tissue
transglutaminase ABs
… inducing MyD88-dependent
zonulin release (2).
Zonulin release causes opening of tight junctions
and gliadin passage across the tight junction barriers
in subjects with dysregulation of the zonulin system (3)
After tissue
transglutamina
se de-amidation
(4), gliadin
peptides bind to
human
leukocyte
antigen
receptors
present on the
surface of
APCs (5).
Alternatively,
gliadin can act
directly on APCs (6),
Gliadin peptides are then presented to T lymphocytes (8), which process is
followed by an aberrant immune response response, both humoral (9) and
causing MyD88-
cell-mediated (10), in genetically susceptible individuals (MHC: DQ2-DQ8)
dependent release
of both zonulin
This interplay between innate and adaptive immunity is ultimately responsible for the autoimmune process and cytokines (7)
targeting intestinal epithelial cells, leading to the intestinal damage typical of celiac disease (11).

Considerable evidence has accumulated to suggest that innate immune defense
mechanisms might interact with proinflammatory pathways and exacerbate or
perhaps even initiate development of arterial plaques
d d l l l b ll lk d h
Recent data now directly implicate signaling by toll‐like receptor 4 and the common
adaptor molecule MyD88 in the pathogenesis of atherosclerosis establishing a key link
between atherosclerosis and defense against both foreign pathogens and
endogenously generated inflammatory ligands

INFECTIONS PREVENT/REDUCE DIABETES I INCIDENCE
ANIMAL MODELS
(FREE GERM CONDITIONS ++ AUTOIMMUNITY)

In ambito bio‐evolutivo un ruolo enormemente sottovalutato
è svolto dai (retro)virus e dal trasferimento orizzontale di
sequenze geniche mobili.. le maggiori acquisizioni e trasformazioni sono
il prodotto di inserimenti genici..

I RETROVIRUS SONO I NOSTRI + INTIMI SIMBIONTI
• CCertamente t t meno nota, t ma altrettanto lt tt t iimportante t t a ancor più iù
“intima” è la relazione che intratteniamo con i “nostri” retrovirus,
alcuni dei quali, da milioni di anni inseriti nel genoma dei primati,
svolgono un ruolo di grande rilievo tanto in ambito ontogenetico
che filogenetico.
• L’8% del nostro genoma è costituito da sequenze retro‐virali
endogene (HERVs) e oltre il 50% opera in stretto collegamento con
esse. Inoltre è stato recentemente dimostrato che i retrovirus
hanno svolto e svolgono un ruolo chiave per la sopravvivenza e
l’evoluzione levoluzione degli organismi che li ospitano: forse la scoperta più
eclatante è stata la dimostrazione del ruolo svolto da una proteina
codificata e prodotta da un retrovirus (la sincizina) nella genesi di
un organo g essenziale pper la stessa origine g dei mammiferi: la
placenta……..

… un esempio per tutti: la placentazione. è infatti ormai dimostrato che il
sinciziotrofoblasto è il prodotto di una proteina codificata da un retrovirus:
quindi i mammiferi sono "figli" dell'inserimento di un retrovirus in genomi
di d oga organismi s pecede
precedenti...

Here .. a viral gene has been sequestered to
serve an important function in the physiology of
a mammalian host. This gene, encoding a
protein p that we have called syncytin, y y , is the
envelope gene of a recently identified human
endogenous defective retrovirus, HERV‐W. We
find that the major sites of syncytin expression
are placental p syncytiotrophoblasts,
y y p ,
multinucleated cells that originate from fetal
trophoblasts. …syncytin may mediate placental
cytotrophoblast fusion in vivo, and thus may be
important p in human pplacental morphogenesis. p g

A child in the womb carries foreign
antigens from the father as well as
immunologically
compatible self‐antigens
ffrom th the mother.
th
Simplified drawing of the human placental villous structure, showing
the cytotrophoblast at different stages of differentiation, syncytial
fusion, syncytiotrophoblast differentiation and shedding.

il fatto che il genoma dei primati e, in particolare, dell'uomo sia costituito per l'8% da HERVs..
cioè da retrovirus endogeni e per oltre la metà da retrosequenze mobili (che hanno struttura
simil‐retrovirale)…
Events following endogenization of a retrovirus.
I RETROVIRUS SONO I NOSTRI + INTIMI SIMBIONTI

… che svolgono un ruolo continuo di trasformazione/ingegnerizzazione reattivo‐adattativa
dell’intero genoma è un dato estremamente importante (Natural Genetic Engineering)
Activation of an ERV through mutation
I RETROVIRUS SONO I NOSTRI + INTIMI SIMBIONTI

..viruses have played a major role at different stages of biological evolution,
such as the RNA to DNA transition, the origin of the eukaryotic nucleus,
or, alternatively, the origin of unique features in multicellular macrobes…

I examine the origin of the adaptive immune system from the perspective of a virus addiction
module. The likely role of both endogenous and exogenous retroviruses, DNA viruses, and
their defective elements is considered in the origin of all the basal components of adaptive
immunity (T (T-cell cell receptor receptor, RAG RAG-mediated mediated gene rearrangement rearrangement, clonal lymphocyte proliferation
proliferation,
antigen surface presentation, apoptosis, and education of immune cells).

In the early 1970s, scientists scanning baboon placentas with the electronmicroscope were
startled to discover endogenous retroviruses budding from the syncytiotrophoblast. Similar
viruses were subsequently detected in the placentas of healthy cats, mice, guineapigs and
humans… Genome sequencing reveals that 8% of the human genome consists of human
endogenous retroviruses, or HERVs, and,
if we extend this to HERV fragments g and derivatives, , the retroviral legacy g yamounts to roughly g y
half our DNA. Although many HERVs have been degraded into fragments, they are still readily
identifiable from the presence of any of three pathognomonic genes, gag, pol and env, and their
flanking long terminal repeats or LTRs …

L1s account directly or indirectly for about one‐third of the human genome
RETROTRANSPOSITION IN THE ORGANISM LIKELY OCCURS IN BOTH MALE AND FEMALE GERM CELLS AND MAY ALSO OCCUR VERY
EARLY IN EMBRYONIC DEVELOPMENT. THERE IS STRONG EVIDENCE THAT L1 RETROTRANSPOSITION IS SUPPRESSED IN SOMATIC
CELLS BY MECHANISMS NOT CLEARLY UNDERSTOOD, ALTHOUGH PROMOTER REPRESSION, METHYLATION, AND RNA INTERFERENCE
ARE AMONG THE USUAL SUSPECTS

Transposable elements can be seen as a natural genetic engineering system
capable of acting not just on one location at a time but on the genome as a whole ..
This dynamic view of the genome has been illustrated most impressively
by Shapiro who stated that the genome is composed of modular units arranged
in a “Lego‐like” manner that can be altered under certain circumstances

A small fraction of the chromosomal DNA codes for proteins

• .. anche nel mondo dei microrganismi le sequenze mobili
incorporate e trasmesse da virus (batteriofagi) e plasmidi
rappresentano i principali agenti di trasformazione/bio‐
evoluzione: tanto per ciò che concerne l’acquisizione di
nuove tossine, , qquanto pper la trasmissione e ppropagazione p g
della resistenza ad antibiotici e chemioterapici.
• A differenza di quanto avviene nel mondo dei virus, dove
le principali trasformazioni evolutive derivano da
modifiche genetiche (mutazioni, riassortimenti e
ricombinazioni, connesse a pressioni selettive e a
modifiche difi h ambientali bi t li i in genere), ) lle principali i i li
trasformazioni bio‐evolutive dei microrganismi
sembrerebbero poter essere il prodotto del trasferimento
genetico laterale di sequenze mobili/virali esogene..

Upon p starvation some E. coli cells
undergo a transient,
genome‐wide hypermutation
(called adaptive mutation) that
is recombination‐dependent p and
appears to be a response to a
stressful environment.
.. adaptive mutation is regulated by
the SOS response, a complex, graded
response to DNA damage
that includes induction of gene
products blocking cell division
and promoting mutation,
recombination, and DNA repair.

J.A. Shapiro, Genome organization, natural
genetic engineering and adaptive mutation,
Trends Genet
13 (1997), pp. 98–104
S.M. Rosenberg, Evolving responsively:
adaptive mutation, Nat Rev Genet 2
(2001), pp. 504–515
Hauptmann S, Schmitt WD. Transposable elements‐‐is there a link between evolution
and cancer ? Med Hypotheses. 2006;66(3):580‐91.
G.J. McKenzie, R.S. Harris, P.L. Lee
and S.M. Rosenberg, The SOS
response regulates adaptive
mutation, Proc Natl Acad Sci USA 97
(2000),
pp. 6646–6651
John Cairns e i suoi collaboratori di Harvard scoprirono che batteri geneticamente incapaci di
metabolizzare uno zucchero, il lattosio, possono diventare consumatori di lattosio
quando vengono posti in un ambiente dove il lattosio è la loro unica fonte di cibo. Per
poter consumare lo zucchero evitando così di morire di fame, i batteri devono mutare a un
tasso di velocità di gran g lunga g superiore p a quanto q avviene casualmente. Così i batteri
acquisirono rapidamente una nuova caratteristica e la trasmisero alle future generazioni,
violando gli attuali principi biologici secondo cui ciò non potrebbe verificarsi…
J.W. Roberts, C.W. Roberts, N.L. Craig and
E.M. Phizicky, y Activityy of the Escherichia
coli recA-gene product, Cold Spring Harb
Symp Quant Biol 43 (1979), pp. 917–920
!
!!
H.M. Temin, The protovirus hypothesis:
speculations on the significance of
RNA-directed DNA synthesis for normal
development and for carcinogenesis,
J Natl Cancer Inst 46 (1971), pp. 3–7.

In un esperimento analogo, Barry Hall dell'Università del Connecticut sottopose dei
batteri a un compito ancora più difficile: per poter metabolizzare il nuovo zucchero
che era il loro unico principio nutritivo, dovettero effettuare due mutazioni, una
delle quali era un'eliminazione di istruzioni genetiche esistenti. Le probabilità che
due mutazioni avvengano a caso, nello stesso periodo di tempo sono poco più
di una su un miliardo. Come nell'esperimento di Cairns, i batteri trasmisero poi la
capacità capac tà appe appena a acqu acquisita s ta aalle e success successive e ge generazioni... e a o
These experiments suggested that mutations in bacteria are
influenced by the selective pressures that the bacteria are placed
under.
In other words words, it seems that the environment can sometimes affect
the genotype as suggested by Lamarck.
This hypothesis, hypothesis if true, true would modify the central dogma of
molecular biology, which states that DNA defines protein
expression, and that protein expression creates function in a
physical environment.
If the environment provides feedback to DNA to mutate in a given
way, y, such a pprocess
would involve an information transfer from the
environment to the DNA.

HGT
Neo‐Darwinistic
Neo Darwinistic
Paradigm
Neo‐Lamarckian
Paradigm

Antibiotic Resistance: An Ecological Perspective

It is ironic, and tragic, that the
bacterium SS. aureus that
opened the antibiotic era with
Fleming's original discovery of
1929 could also be the first to
become non‐treatable with
the huge battery of antibiotics
discovered and developed
over the last 60 years

Antibiotics

Morbosità, mortalità (cifre proporzionali a 1.000.000 di abitanti) e letalità per poliomielite,
in Italia. Dal 1899 al 1949.

Antibiotics
Figura 3. Morbosità, mortalità (cifre proporzionali a 1.000.000 di abitanti) e letalità per
meningite cerebro‐spinale epidemica, in Italia. Dal 1888 al 1949.

Antibiotics

Figura 5. Morbosità, mortalità (cifre proporzionali a 1.000.000 di abitanti) e letalità per
pertosse, in Italia. Dal 1888 al 1949.

Figura 4. Morbosità, mortalità (cifre
proporzionali a 1.000.000 di abitanti) e
letalità per scarlattina, in Italia. Dal 1888
al 1949 1949.
Antibiotics

Figura 6. Sviluppo ed efficicacia della chemioterapia antimicrobica negli scorsi sessant’anni.
da: Periti P. e Noselli A. Farmaci e Terapia 1996; 13:3‐28

• Exotoxins
O157:H7 Toxicity
– Stx: shigella‐like toxins no protein synthesis
• Cell adhesion
– Type III secretory system: exploits structural support of host cells
– Eff Effacing i of f bbrush hbborder d
• Recruitment of immune system
– Toxins induce release of cytokines: TNF‐α, TNF α, ILs
This is a real
problem.
Le relazioni tra batteri e virus virus.. ma anche
tra organismi superiori e virus sono complessi
.. Il “Mistero delle Tossine”: è stato dimostrato che la produzione di
Tossine NON è in genere vantaggiosa per i batteri stessi (il che va
probabilmente ricollegato al fatto che la gran parte delle tossine sono
codificate da sequenze virali, trasportate da batteriofagi )
Non di rado un virus diventa un simbionte e addirittura un parassita o
simbionte genomico (HERVs e placenta !!)

Why is E.coli a good pathogen?
• Versatility in growth
environment
environment.
• Easily Transmissible
• Persistence in Nature
‐ ability to adapt itself to
environmental factors such as pH,
osmolarity osmolarity, temperature temperature, etc etc.
‐ ability to evolve into a more fit
bacterium through genetic
recombination via conjugation
conjugation

>>
>>

Cambiamenti dell’industria zootecnica
Cambiamenti strutturali allevamenti meno numerosi e più affollati
Cambiamenti nelle pratiche di allevamento ruolo dell’alimentazione?
Cambiamenti delle procedure di trasformazione
Produzione odu o e di d massa assa de della a carne ca e ttritata tata
Cambiamenti delle abitudini dei consumatori
Non c’è stato un aumento del consumo di carne tritata negli USA negli ultimi 20
anni, ma è aumentata la porzione consumata fuori casa.
t il 1967 il 1982 l ti ti i f t f d è t t li
tra il 1967 e il 1982 la spesa per pasti consumati nei fast-food è aumentata negli
USA del 224%.

1982
Epidemia multi-Stato da hamburger
Causa più comune di enterite
emorragica negli USA
Epidemia veicolata
da acqua potabile
Negli USA più
comune di Shigella Shigella
1983
1984
1986
1985
Epidemia
da sidro di
mela
1987
1988
1989
1990
1991
1992
AAssociato i t con la l SEU
Epidemia in un reparto
pediatrico
1993
Escherichia coli
O157:H7
Riconosciuto per la prima volta come patogeno

12 Steps to Prevent Antimicrobial Resistance: Hospitalized Adults
Methicillin‐Resistant Staphylococcus p y aureus
(MRSA) Among Intensive Care Unit Patients,
1995‐2004 1995 2004
Perccent
Ressistancce
70
60
50
40
30
20
10
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
YYear
Source: National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) System
Link to: NNIS Online at CDC

12 Steps to Prevent Antimicrobial Resistance: Hospitalized Adults
VVancomycin‐Resistant i R i t tEEnterococci t i(VRE) (VRE) AAmong
Intensive Care Unit Patients,1995‐2004
esistannce
Perrcent
R
35
30
25
20
15
10
5
0
19955
19966
19977
19988
19999
20000
20011
20022
20033
20044
Year
Source: National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) System
Link to: NNIS Online at CDC

12 Steps to Prevent Antimicrobial Resistance: Hospitalized Adults
Step 9: Know when to say “no” to vanco
Evolution of Drug Resistance in SS.
S. aureus
Vancomycin‐
resistant
S. aureus
Penicillin
aureus
Methicillin
Penicillin‐resistant
Methicillin‐resistant
[1950s] [ ] S. aureus [1970s] [ ] S. aureus (MRSA)
[ 2002 ]
Link to: CDC Facts about VRE
Vancomycin
intermediate‐
resistant
S. aureus
(VISA)
[1997]
Vancomycin
[1990s]
Vancomycin‐resistant
enterococci (VRE)
Link to: MMWR on VRSA
Link to: CDC Facts about VISA

12 Steps to Prevent Antimicrobial Resistance: Hospitalized Adults
3rd Generation Cephalosporin‐Resistant p p
Klebsiella
pneumoniae Among Intensive Care Unit Patients,
1995‐2004 1995 2004
Perccent
Ressistancce
30
25
20
15
10
5
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
YYear
Source: National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) System
Link to: NNIS Online at CDC

• the A
subunit is
blue.
• the B
subunit is
red and
orange
This structure is similar in
shape, h mechanism, h i
and sequence to the heat‐
labile enterotoxin secreted
by some strains of
Escherichia coli .
Cholera toxin.
The gene encoding the cholera toxin is introduced into V. cholerae
The gene encoding the cholera toxin is introduced into V. cholerae
by horizontal gene transfer. Virulent strains of V. cholerae carry
a variant of lysogenic bacteriophage called CTXf or CTXφ

3 162 33/csra//index php?option=com content&task=view&id=89&Itemid=222

12 Steps to Prevent Antimicrobial Resistance: Hospitalized Adults
12 Steps to Prevent Antimicrobial
RResistance: i t HHospitalized it li dAd Adults lt
Clinicians hold the solution… solution
Take steps NOW to prevent antimicrobial resistance!
12 Break the chain
11 Isolate the pathogen
10 Stop treatment when cured
9 Know when to say “no” to vanco
8 Treat infection, not colonization
7 Treat infection, , not contamination
6 Use local data
5 Practice antimicrobial control
4 Access the experts
3 Target the pathogen
2 Gtth Get the catheters th t out t
11 Isolate the pathogen PPrevent tTTransmission i i
Use Antimicrobials Wisely
1 Vaccinate Diagnose & Treat Effectively
Prevent Infections

Twenty years ago, HIV was three logs further down the scale, whereas polio was three logs higher. Fifty years
ago, malaria was finally eradicated from Europe, where it had formerly been widespread, including in England
(Shakespeare’s (Shakespeare s ‘ague’) ague )… and and, despite concern over multi multi-resistance resistance to antibiotics the situation is
considerably better than in the era before… Thanks to effective immunization policies of the WHO, smallpox
was eradicated in 1977; polio and measles viruses, which have no animal reservoir, may soon be
eliminated in the same way (?)

Uomini e VIRUS

About two thirds of the new human pathogens are
About two thirds of the new human pathogens are
RNA viruses, which have a small number of genes,
making them more susceptible to mutation…

Il Mistero Influenza e gli Allarmi attuali
(da H5N1/1997‐2003 a H1N1‐(S‐OIV) 2009)
Ernesto Burgio
Comitato Scientifico
ISDE Italia

Influenza virus was first isolated
from pigs in 1931 by Shope.

(HA) (NA), and M2 ion‐channel protein
embedded in the viral envelope, derived from the
host plasma membrane
Matrix (M1) protein
Non‐Structural proteins 1‐2
Ribonucleoprotein complex : viral RNA + nucleoprotein (NP)
+ 3 polymerase proteins (PA, PB1 and PB2).
890
aa
2341(33)
1027
1778
1565
1413
13.550n 4450aa

Replication of influenza A virus. After binding (1) to sialic acid-containing receptors, influenza is
endocytosed and fuses (2) with the vesicle membrane. Unlike for most other RNA viruses, transcription (3) and
replication (5) of the genome occur in the nucleus. Viral proteins are synthesized (4), helical nucleocapsids
form and associate (6) with M1M2, and the protein-lined membranes containing HA and NA glycoproteins
(7) The virus buds from the plasma membrane. (+)=Positive sense; ER=endoplasmic reticulum
(From Medical Microbiology, 4 th ed., Murray, Rosenthal, Kobayashi & Pfaller, Mosby Inc., 2002, Figure 56-2.)

• Il serbatoio naturale degli orthomyxovirus influenzali
sono gli uccelli selvatici acquatici.
• Il virus non dovrebbe dare malattia in questi, ma
continua a circolare da un soggetto all'altro senza un
sostanziale rimaneggiamento genetico genetico.
• La trasmissione diretta dagli uccelli selvatici all'uomo
non è dimostrata
• ma quando il virus passa dagli uccelli selvatici a quelli
domestici come i polli, questo cambia, e diviene
possibile la trasmissione tra polli, uomo, maiali o altri
mammiferi.

Human trachea expresses sialyl 2-6 Gal significantly, while duck intestinal mucosa
express 2-3. In contrast, pig trachea expresses both 2-3 and 2-6 linkages.
Due to their abilityy to support pp replication p of both avian and human influenza viruses,
pigs have been implicated as intermediate hosts, serving as mixing vessels
for avian and human viruses.

A1
A2

When AA Leu 226, located in
the receptor binding pocket *
is substituted to Gln, a dramatic
change g in receptor p binding g
specificity from 2‐6 to 2‐3 occurs…

Alignment and comparison of complete HA coding sequence
for the A/Hong g Kong/156/97 g virus isolate
Bold peptides describe the location of the receptor binding site The boxed amino acids indicate
potential glycosylation sites Subarrao et al Science. 1998 Jan 16;279(5349):393‐6

PB2 E627K
Cytokines’ storm
Changes in HA and
PB1 (1957/1968 (1957/1968…) )

1918/1997‐2003 1918/1997 2003 > 1957…1968
(avian)
• Ma è sempre più evidente che è la costellazione
genico‐antigenica genico antigenica complessiva a determinare
le potenzialità patogenetiche
e pandemiche di un ceppo
• difficilmente un “nuovo ceppo”
(frutto di trasformazioni radicali recenti)
presenta caratteristiche di stabilità
e buon adattamento al nuovo ospite

Transmission electron micrograph of influenza
A HPAI virus ( pleomorphism)

H5N1/97‐03… H1N1/09
Prepararsi alla prossima pandemia ?
?
?
Michael Osterholm Direttore del Centro per la ricerca e la gestione delle malattie infettive .
Ufficio affari esteri, Usa da Foreign Affairs, luglio/agosto 2005

“L’influenza L influenza segue due modelli epidemici, epidemici piuttosto
atipici:
il primo attraversa aree geografiche circoscritte con
cadenza annuale e recrudescenze irregolari
(epidemie stagionali);
il secondo interessa, con cadenza ancor meno regolare
( (periodi i diiintercritici i i idi di 10‐50 anni), i) l’i l’intero pianeta i
(pandemie)”
Cambiamenti strutturali importanti dell’HA (emagglutinina)
e/o della NA (neuraminidasi) : Shift antigenico…
Levine A. J. Virus Zanichelli, Bologna, 1994

swine ?
H1N1/1918 ??
H5N1/1997‐2003

H2N2
H2N2 AVIAN
+
H1N1 HOMO
H1N1
Esempio
1957
H2N2 HOMO

?!
Si scoprì che A/USSR/90/77
era identico, sul piano
molecolare e antigenico,
all’H1N1 all H1N1 circolante negli anni
’50, che era stato sostituito
dall’H2N2 dell’asiatica.
Era però evidente che, se nei
venti anni precedenti p avesse
circolato tra uomini o (altri)
animali, H1N1 si sarebbe
trasformato: il virus era
dunque q rimasto, , con ogni g
probabilità, per tutto quel
tempo, nel freezer di un
laboratorio.
Ma chi lo aveva conservato
aveva forse continuato a
lavorare sperimentalmente
su quello che comunque era
il più p diretto discendente del
virus della spagnola ?
E come mai il virus era
tornato improvvisamente in
circolazione ?
With co-circulation of two
influenza A subtypes and two
antigenically distinct lineages..
genetic reassortment also has an
important role in antigenic drift,

Timeline of emergence of Influenza A viruses in humans. The viruses isolated from pandemics in the last
century are indicated by time of origin and subtype. Virus subtypes with pandemic potential are circled.

Dire che l’H1N1/2009 proviene dal virus della
Dire che l H1N1/2009 proviene dal virus della
Spagnola dovrebbe quindi, paradossalmente,
rassicurare, perché significa che è l’ennesima
metamorfosi di un virus che il nostro sistema
immunocompetente conosce da quasi un secolo

• Alcune pandemie sono più invasive e letali di altre …
questa q diversità dipende p dal patrimonio p ggenetico
virale e dalla presenza o meno di alcuni specifici fattori
di virulenza
• Recenti studi epidemiologici suggeriscono che
l'impatto limpatto causato da una pandemia da H5N1 potrebbe
essere simile a quello della pandemia del 1918. (In
quel caso più del 50% dei morti furono soggetti in
buono stato di salute tra i 18 e i 40 anni)**
Michael Osterholm Direttore del Centro per la ricerca e la gestione delle malattie infettive .
Ufficio affari esteri, Usa da Foreign Affairs, luglio/agosto 2005
** Il non avere un’immunità stabile e consolidata, non
significa soltanto essere incapaci di sviluppare una
risposta sufficientemente energica, ma anche essere a
rischio di rispondere in modo eccessivo …

Three pandemic waves: weekly combined influenza and
pneumonia mortality mortality, United Kingdom

U‐ and W‐ shaped combined influenza and pneumonia
mortality mortality, by age at death

A/Sidney/5/97
H3N2 has mutated many times since
its emergence in 1968.

…The fact that this novel H1N1 influenza A virus has become a
pandemic virus expands the previous definition of the term….

..Alcuni mesi dopo la comunità internazionale dei virologi, in parte forse irritata, in parte affascinata dall’impresa di
Taubenberger fu sconvolta da un secondo evento epocale. A Hong Kong, allora ancora colonia inglese, un
bimbo di tre anni, che fino a quel momento aveva goduto di buona salute, era stato ricoverato per sindrome
influenzale complicata da insufficienza respiratoria ed era morto in pochi giorni, ucciso da una devastante
polmonite virale.. Dopo alcuni mesi di tregua il virus tornò a farsi vivo: 17 casi e 5 altri decessi
.. a uccidere era stato un H5N1: un virus pericoloso che nei mesi precedenti aveva ucciso migliaia di polli negli
allevamenti di Hong Kong; un virus .. verosimilmente passato direttamente dagli uccelli selvatici all’uomo,
con la sola intermediazione degli uccelli di allevamento e senza il “fatidico passaggio” nel maiale …

H5N1
Furono questi i prodromi del primo allarme pandemico del terzo millennio:
di quella cha ancor oggi, piuttosto impropriamente, viene definita l’aviaria
e descritta, altrettanto superficialmente, come “lo scampato pericolo
dell’aviaria” o, ancor peggio, e irresponsabilmente, come Avian Hoax
(come a dire: la bufala aviaria). ..

The H5N1 bird flu virus that
infected humans in 1997
acquired all eight gene
segments from Eurasian avian
sources and retained
a preference for binding to (2,3)
sialic acid receptors, a feature
typical yp
of avian influenza viruses

Warning! Do not give aspirin (acetylsalicylic acid) to children or teenagers
ho have the flu; this can cause a rare but serious illness called Reye’s syndrome.
Reye's syndrome is a potentially fatal
disease that causes numerous
detrimental effects to many organs,
especially the brain and liver,
ECCESSO DI MORTI NEI MINORI
IN USA E UK 2003 2003-2004: 2004 un
ceppo virale atipico FUJAIAN
determinò 93 decessi in USA, e 12
in UK (anche tra i vaccinati).

Proposed Mechanism of the Cytokine Storm Evoked by Influenzavirus
Osterholm, M. T. N Engl J Med 2005;352:1839-1842

Chest Radiographs from the Three Patients
with Avian Influenza A (H5N1).

H5N1 Wild Bird Flu Outbreaks
February 2006

5
4
La trasformazione di H5N1 continuò negli anni successivi: lenta, progressiva, imprevedibile. Dal 2003 al 2006 i casi umani furono
La trasformazione di H5N1 continuò negli anni successivi: lenta, progressiva, imprevedibile. Dal 2003 al 2006 i casi umani furono
centinaia e i tassi di letalità altissimi in vari paesi: Vietnam, Thailandia, Indonesia … Veramente sembrava che H5N1 potesse
cambiare da un giorno all’altro uno o due aminoacidi della propria HA, trasformandosi definitivamente in un pandemico altrettanto
virulento dell’H1N1 del 1918. E a quanti seguivano con apprensione la lenta progressione del virus non potevano che
apparire sciocche e irresponsabili le polemiche di quanti parlavano di un allarme inventato.
1
3
2

The potential impact of pandemic influenza on the safety of the blood supply should be small because of the
The potential impact of pandemic influenza on the safety of the blood supply should be small because of the
limited viremia and the nature of respiratory tract infection of influenza viruses. However, the potential impact
of pandemic influenza on the availability of the blood supply could be significant because of reduced
donation from blood donors and reduced staff capacity at blood centers during a pandemic

Infection control: special
flow strategy and area
for sick (potentially
(p y
contagious) patients.
Dis Mon 2007;53:348-387

Il problema fondamentale, del quale tutto sommato si parla poco, è dato proprio dagli allevamenti
intensivi, aviari e, in questo caso, suini che sono diventati un immenso laboratorio globale, nel
quale l’utilizzo di farmaci e vaccini e la promiscuità innaturale tra uomini e altri animali rischiano di
creare un’enorme pressione p selettiva su microrganismi g e virus.
Vedremo come, dal 1997 a questa parte. l’H1N1 “classico” che, ricordiamolo
è presente nei maiali (come nell’uomo) da oltre ottanta anni, senza cerare
grandi problemi, ha subito almeno otto modifiche significative …

Perhaps the most mysterious feature
of epidemic influenza is its remarkable
and recurrent seasonality
– wintertime surfeit and summertime
scarcity – a feature first explored in detail
by R. Edgar Hope-Simpson….
Vitamin D deficiency predisposes children to respiratory infections. Ultraviolet radiation (either from
artificial tifi i l sources or ffrom sunlight) li ht) reduces d the th incidence i id of f viral i l respiratory i t infections, i f ti as ddoes cod dli liver oil il
(which contains vitamin D). An interventional study showed that vitamin D reduces the incidence of respiratory
infections in children. We conclude that vitamin D, or lack of it, may be Hope-Simpson’s ‘seasonal stimulus

On 26 April, with 20 cases and no deaths in the US, the
Department of Health and Human Services declared a
nationwide public p health emergency. g y

PANDEMIA: Epidemia diffusa in tutto il
mondo,con un enorme numero di
malati e di morti, a causa della
comparsa di un nuovo virus contro il
quale la popolazione non ha nessuna
immunità ..
Da Maggio 2009 ,dopo l’arrivo del virus
H1N1 scompare la condizione “con
un enorme numero di morti”, e viene
modificata in senso più possibilista la
mancanza di immunità…
Since the emergence of novel A/H1N1,
descriptions p of pandemic p flu (both ( its
causes and its effect) have changed to
such a degree that the difference
between seasonal flu and pandemic
flu is now unclear…

There seems to be a protective affect
with increase in age, suggesting past
exposure and immunity ..

Highest % Case-Fatality (77.5%) was
observed in the 20-54 year age group

The outbreak in Mexico started
in March or perhaps even
earlier, , peaked p during g the
last week of April and seems
to have burned out !!

Cases* Deaths
Total Over 399232 At least 4735

FluTracker map data current as of 11:25 EST 08 November
http://flutracker.rhizalabs.com/

Except for the classical
swine H1N1 viruses, most
of these contemporary H1
and d H3 strains are triple l
reassortant viruses,
containing genes of avian,
human, and swine
influenza virus origin. g

Appearing at approximately the same time in Minnesota, Iowa, and Texas were additional H3N2 isolates
that had triple reassortants .. with genetic material from an avian influenza virus (two genes), from human
(three genes) and swine (three genes) viruses as well. The emergence of these H3N2 viruses .. a
remarkable occurrence, as it was the first time reported that the genome of an influenza virus consisted of
gene segments from three different viral lineages

Subsequent to the emergence of the H3N2 viruses, genetic changes in both H1 and H3
SIV subtypes were detected with increasing frequency in the US. US The dynamics of
clinical disease and prevention of outbreaks also changed dramatically. Reassortant
H1N1 viruses (reassortants contain genes from swine, avian, and/or human influenza
viruses) viruses), for example example, were reported to infect and cause disease in herds that had
been routinely vaccinated with commercial vaccines containing cH1N1 SIV.
Such findings raised concerns among some investigators that vaccines in swine may
need to be continually updated as in human medicine
Antigenic and genetic studies conducted with SIV field isolates since the dramatic
appearance of the H3N2 subtype in 1998 have confirmed that
the H1N1 subtype, which had remained essentially stable in US swine for
80 years, was now evolving through antigenic drift and reassortment.
As the timeline in Figure 4 illustrates, four new variant H1 strains emerged
in rapid succession in the US during the years 1999 through 2003.

From when it was first isolated in 1930 until 1998, the classical H1N1 (cH1N1) subtype of SIV was essentially the only SIV
lineage circulating in the US swine population. Genetically and antigenically, the cH1N1 SIV and the human influenza
virus implicated in the 1918 Spanish Flu pandemic are similar.
classical H1N1
Beginning in 1998, however, clinical disease caused by H3N2 subtypes was recognized in a few states and
soon spread throughout the entire country. Described as reassortant viruses, the original H3N2 strain had
three genes from a human H3N2 influenza virus that circulated in the human population during 1995, as
well as five genes from the cH1N1 SIV. The initial outbreak of influenza attributed to H3N2 occurred during
August of 1998 in a North Carolina pig farm

cH1N1 SIV
**
It is significant that
one of the North
American H1N2 **
‘triple reassortants’
closest to S-OIV is
probably used in
commercial
multivalent pig
vaccines in North
America

Using data from the Immune Epitope Database, we
found that only 31% (8/26) of B-cell epitopes present
in recently circulating H1N1 strains are conserved in
the S-OIV, with only 17% (1/6) conserved in the
HA and NA surface proteins.
In contrast, 69% (54/78) of the epitopes recognized
by CD8 T cells are completely invariant. ..some
memory T-cell immunity against S-OIV is present in
the adult population .. of similar magnitude as the preexisting
memory against seasonal H1N1 influenza…
the conservation of a large fraction of T-cell epitopes
suggests that the severity of an S-OIV infection, as
far as it is determined by susceptibility of the virus to
immune attack, would not differ much from that of
seasonal flu.

Recently, an in vivo study using genome wide microarray analysis compared the
effect of MF59, alum and CpG after i.m. injection in mice. All of these adjuvants
modulated a cluster of common genes named “adjuvant core response
genes” genes characterized by the up-regulation up regulation of cytokines, chemokines and
adhesion molecules

EFFICACIA nei bambini al di sopra dei 2 a. a = 28%
nei bambini sotto i 2 anni = PLACEBO (revisioni di Cochrane-Lancet 2005)
IInfluenza fl vaccines i (especially ( i ll two-dose t d live li attenuated tt t d vaccines) i ) are
efficacious in children older than 2 years. Efficacy and effectiveness of the
vaccines differed strikingly. Only two small studies assessed the effects of
influenza vaccines on hospital admissions and no studies assessed reductions
in mortality, serious complications, and community transmission of influenza.

DUE VACCINI CON ADIUVANTE IN ITALIA:
o Focetria Novartis che contiene MF59
o Pandemrix Glaxo Smith Kline che contiene AS03
Entrambi contengono Squalene come adiuvante
VACCINO SENZA ADIUVANTE:
o Celvapan Baxter a virus intero, inattivato, propagato in
cellule VERO (linea cellulare continua di origine
mammifera)
Sulla scheda tecnica di Focetria si riportano i dati di
immunogenicità e sicurezza di un altro vaccino anti-
H5N1 che contiene MF59, ma non lo stesso virus
Anche per il Pandemrix gli studi si
riferiscono ad un vaccino anti-H5N1
L’adiuvante ad u a te serve se e ad au aumentare e ta e la a risposta sposta immunitaria u ta a pe per rendere e de e ppiù ù
efficace l’antigene, con la possibilità di utilizzare minori quantità
di antigene per ogni singola dose
Gli adiuvanti possono però interferire in modo
indesiderato sui meccanismi del sistema immunitario
favorendo, in soggetti predisposti, risposte
paradosso di tipo autoimmune.(Morgan Stanley
Reserch Europe maggio 2008)
Daniela Zangara (ACP)
daniela.zangara@virgilio.it
265

Efficacia del vaccino: il Focetria
21 giorni g dopo p una dose di vaccino di 7.5 µg
con
l’adiuvante MF59, il tasso di sieroconversione,
misurato con un test di inibizione dell’emoagglutinazione e
un test di microneutralizzazione microneutralizzazione, è stato rispettivamente del
76% e nel 92%
Dati preliminari in un gruppo molto piccolo (70) di
bambini (età compresa tra i 6 mesi ed i 17 anni):
sieroconversione dopo 8-10 giorni dalla prima dose:
76% nel gruppo 10-17 anni; 36% nel gruppo 3-9
anni; nni; 25% nel n l gruppo upp 66-35 35 mmesi si
Utilizzo in gravidanza
… sulle schede tecniche di entrambi i
prodotti si dichiara che “attualmente non si
dispone di dati sull’uso in gravidanza”.
Daniela Zangara (ACP)
daniela.zangara@virgilio.it

Focetria Novartis
• CConfezioni f i i multidose lid da d 10 0 dosi, d i dda somministrare i i entro 224 h
‐rischio infettivo, per cui l’Australia ha chiesto le dosi singole
‐presenza di thiomersal, un sale di mercurio usato come disinfettante, già oggetto di
contestazioni t t i inel l 2000 per lla neuro‐tossicità t i ità
• Dal 25% al 50% dei medici rifiuterebbe la vaccinazione per paura degli effetti
collaterali (Kmietowicz Z BMJ 2009 339:b3461); 1:2 ad Hong Kong (BMJ2009
339 339:3391); 3391) 13i 1:3 in FFrancia i (l’E (l’Express 09/ 09/set/2009); t/2009) 13i 1:3 infermieri f i idlR del Regno UUnito it
• Sulle schede tecniche di entrambi i vaccini si dichiara che “non si dispone
attualmente di dati sull’uso in gravidanza” . Vi si afferma che ” i dati sulle donne
gravide vaccinate con diversi vaccini non adiuvati contro l’influenza stagionale, non
suggeriscono malformazioni, o tossicità neonatale”,
I dati di sicurezza ed efficacia sono
garantiti dalla Novartis, che comunque
non li ha resi ancora accessibili.
Daniela Zangara (ACP)
daniela.zangara@virgilio.it

Currently, H5N1 influenza vaccines with nonaluminium
adjuvants might represent the best
available option in a pandemic. Large-scale studies
are needed to verify the high immunogenicity
of nonaluminium-adjuvanted vaccines
that use very low doses of antigen.
Rimane il dubbio che gli adiuvanti possano interferire sui meccanismi del sistema immunitario favorendo
risposte paradosse di tipo autoimmune.Questo sarebbe il motivo delle resistenze dell’FDA, stando a
quanto scrive la Morgan Stanley Research Europe in un documento del maggio 2008. 2008 I dubbi sulla
sicurezza a distanza degli adiuvanti vengono in effetti sollevati da diversi autori (Vaccine 2009; 27: 3331–3334,
FDA meeting December 2008, Drug Discovery Today 2009; 14: 541-551, BioPharm International, August 2007).
Sarà quindi necessario che la sorveglianza tenga conto anche di questa ipotetica reazione, tutt’altro che facile
da monitorare monitorare. E viene da chiedersi se sia il caso di somministrare vaccini adiuvati a bambini e gravide gravide,
senza un’adeguata sperimentazione clinica che riguardi anche questo aspetto.
(Luisella Grandori ACP-ISDE Italia)

Most of the concerns raised almost 30 years ago still remain
valid today, today although perhaps we now know a little more
about how the adjuvants work. Even back in 1980, it was
highlighted that there were concerns that potent immune
stimulators could potentially trigger autoimmune diseases,

MF59 stimulates human macrophages
macrophages,
monocytes and granulocytes to release monocyte
and granulocyte attracting chemokines like
CCL2, CCL3 and CCL4 and CXCL8
… recent work on alum and on the squalene-based emulsion MF59, has demonstrated that besides antigen
delivery functions, these classes of adjuvants can also activate innate immunity pathways in vivo, generating
an immunocompetent environment at injection site. Interestingly, it has been demonstrated that alum adjuvanticity
depends on the activation of a protein complex called NLPR3/inflammasome, which whichisrequired is required for the
correct processing of a number of pro-inflammatory cytokines, including IL1. More work needs to be
performed to investigate if the inflammasome is also required for the activity of MF59 and of other particulate
vaccine adjuvants.

EFFICACIA
Poco sappiamo
La quantità di anticorpi evocati da prodotti simil-H1N1 sarà la stessa?
La produzione di anticorpi significherà che il vaccino proteggerà dalle
complicanze, o dalla morte?
Servono studi più approfonditi che non abbiamo neppure per la vaccinazione
antinfluenzale stagionale. (Tom Jefferson BMJ 2006 333 912-915)
CO -SOMMINISTRAZIONE COL VACCINO ANTINFLUENZALE STAGIONALE
Non si sa nulla
E’ certo che non si possono somministrare contemporaneamente, anche se in sedi
diverse, 2 vaccini che contengono adiuvante
Non si sono mai testati gli effetti della somministrazione di 2 vaccini contro 2
diversi H1N1 (Anthony Fauci - Nature )
Ci può essere potenziamento, competizione o interferenza tra i due vaccini..
Dal punto di vista immunologico e’ impossibile fare previsioni
L’uso indiscriminato di vaccini e di
antivirali potrebbe esercitare su H1N1
un’indebita pressione selettiva
Daniela Zangara (ACP)
271
daniela.zangara@virgilio.it

The persistence mechanism induced by enviromental transmission raises novel
problems of epidemic control since traditional strategies may prove ineffective in the
presence of an environmental viral reservoir

…the similarity of gene segments of A/Swine/Guangdong/z5/2003 was closer to
M Moscow/99-like /99 lik hhuman H3N2 virus i th than EEurope swine i H3N2 viruses i during d i 1999–2002.
1999 2002
These results suggest that A/Swine/Guangdong/z5/2003 may be porcine in origin,
possibly being driven by human immune pressure induced by either natural H3N2
virus infection or use of A/Moscow/10/99 (H3N2)-based human influenza vaccine.

The first isolation and characterization of the novel
subtype H3N1 in Europe was described.
The complete HA gene presented the highest identity to three Italian H3N2 SIVs isolated in 2001 and
2004, whereas the NA gene was instead closely related to three Italian H1N1 SIVs isolated in 2004.
The deduced aa sequence of the HA gene showed the aa residues (L226 and S228) responsible for the
receptor specificity typical of swine and human influenza viruses… This suggested that the novel SIV
was a reassortant between the H3N2 and H1N1 SIVs circulating in Italy.

Il rischio maggiore che corriamo è che a forza di
gridare “al lupo, al lupo” se e quando verrà
veramente il lupo nessuno ci crederà..