Quanti microbi ci vogliono per farti ammalare?

La versione originale Di questa storia apparso in Rivista Quanti.

Perché un agente patogeno ci faccia ammalare, deve superare molte difficoltà. Innanzitutto deve entrare nel corpo, superando le barriere naturali come pelle, muco, ciglia e acido dello stomaco. Quindi deve riprodursi; alcuni batteri e parassiti possono farlo praticamente ovunque nel corpo, mentre i virus e alcuni altri agenti patogeni possono farlo solo all’interno di una cellula. E nel frattempo deve parare gli attacchi del sistema immunitario del corpo.

Quindi, anche se siamo costantemente inondati di microbi, il numero di microbi che entrano nel nostro corpo è solitamente troppo basso per superare le nostre difese. (Una dose sufficientemente piccola può anche servire a ricordare al nostro sistema immunitario l’esistenza di un agente patogeno, aumentando la nostra risposta anticorpale per mantenerci protetti contro di esso.)

Quando un numero sufficiente di agenti patogeni riescono a violare le nostre difese e iniziano a replicarsi, ci ammaliamo. Spesso questo è solo un gioco di numeri. Più invasori stai combattendo, più è probabile che ti ammali.

Quanti microbi devono entrare nel corpo prima che iniziamo a sentirci male?

Questa varia a seconda dell’agente patogeno ed è nota come “dose infettiva” del microbo. Di solito ne bastano parecchi, ma alcuni microbi richiedono un numero incredibilmente piccolo di organismi per avviare un’infezione. Prendiamo ad esempio il norovirus, il virus dello stomaco noto per diffondersi ogni volta che le persone sono a stretto contatto e toccano le stesse superfici, come sulle navi da crociera. La sua dose infettiva può arrivare fino a 18 singoli virus, rendendone incredibilmente facile la trasmissione. È anche molto resistente anche al di fuori del corpo, quindi una persona infetta che trasuda il virus può lasciarne dietro una grande quantità, abbastanza da infettare facilmente gli altri, anche diversi giorni dopo.

Che dire del concetto di “carica virale”? È correlato?

Sono idee simili, ma mentre la dose infettiva si riferisce a quanti organismi porteranno a un’infezione, la carica virale è una misurazione attiva dell’infezione: il numero di organismi che si replicano all’interno dell’ospite. La terminologia è stata introdotta per la prima volta al grande pubblico come parte della nostra comprensione dell’HIV/AIDS ed è aumentata nell’uso dopo l’inizio della pandemia di Covid.

Come fanno i ricercatori a determinare la dose infettiva di un microbo?

Questa è ancora una scienza inesatta. Lo studio gold standard, chiamato studio sulla sfida umana, prevede la somministrazione intenzionale di una dose dell’agente patogeno alle persone. Sfortunatamente, questo approccio è eticamente difficile poiché (ovviamente) comporta il rischio di malattie gravi e potenziali complicazioni a lungo termine.

Quindi, i ricercatori espongono invece porcellini d’India, ratti, topi o furetti, a seconda dell’agente patogeno. Ma può essere difficile estrapolare direttamente il dosaggio animale all’equivalente umano.

Inoltre, è importante la via dell’infezione. Qualcosa che entra direttamente nel flusso sanguigno richiederà probabilmente molti meno microbi per prendere piede rispetto a quello che entra attraverso la bocca o i polmoni, ad esempio, poiché il flusso sanguigno consente all’agente patogeno di aggirare molte difese dell’ospite. Questo è il motivo per cui, ad esempio, il rischio di infezione da HIV è molto più elevato quando si tratta di una trasfusione di sangue o di una puntura di ago rispetto a una via sessuale.

Un terzo modo per cercare di calcolare la dose infettiva è utilizzare studi osservazionali, in cui i ricercatori deducono il numero osservando quanto tempo impiega una persona esposta (specialmente in famiglie o in altri ambienti a stretto contatto) ad ammalarsi. Come potresti sospettare, questo è spesso confuso e inesatto rispetto ai due metodi precedenti.

Perché le dosi infettive di alcuni agenti patogeni sono superiori o inferiori a quelle di altri?

Non ne siamo sicuri. Potrebbe essere dovuto al modo in cui opera un invasore. I ricercatori hanno suggerito che gli agenti patogeni che richiedono il contatto diretto con le cellule ospiti tendevano ad essere più efficaci, quindi le loro dosi infettive erano piuttosto basse. Ma se i batteri attaccano le cellule ospiti indirettamente (ad esempio secernendo proteine ​​che poi danneggiano le cellule ospiti), allora è necessaria una dose maggiore di batteri per infettare l’ospite, poiché le secrezioni che modificano l’ospite potrebbero essere diluite dal tempo e dallo spazio. Questa idea è stata supportata in uno studio del 2012 che ha esaminato anche virus, funghi e parassiti. Ma abbiamo ancora bisogno di ulteriori conferme per una più ampia varietà di microbi.

Cosa sappiamo della dose infettiva del virus che causa il Covid?

Abbiamo imparato molto nei quasi quattro anni trascorsi dalla sua prima apparizione, ma gran parte di esso proviene da modelli animali di infezione e da studi osservazionali sull’uomo. La maggior parte dei modelli animali richiede una dose elevata del virus: da 10.000 a 1 milione di “unità formanti placca” (PFU), dove ciascuna unità è sufficiente per infettare una cellula nella coltura del tessuto e ucciderla. Studi osservazionali sugli esseri umani, tuttavia, suggeriscono che la dose infettiva può essere in media compresa tra 100 e 400 PFU, sebbene anche in questo caso questo metodo offra solo una linea guida molto approssimativa.

Questi studi suggeriscono che uno dei motivi per cui il virus è così facilmente trasmissibile è perché ha una dose infettiva relativamente bassa, simile ad altri virus respiratori come l’RSV e i coronavirus del “raffreddore comune” (e inferiore alla dose infettiva della maggior parte dei ceppi di virus influenzali). .