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Perché ci si ammala in inverno?

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jonsnow

L’estate è ormai un ricordo lontano mentre ci incamminiamo verso i mesi più freddi dell’anno. E con il calo delle temperature arrivano anche i malanni di stagione.

Ma come mai ci ammaliamo più facilmente nei periodi invernali?

Prima di tutto dobbiamo sottolineare di quali malattie stiamo parlando. Le patologie che più vengono associate ai mesi freddi sono di sicuro l’influenza e il raffreddore comune. Il raffreddore è la malattia umana più diffusa con circa un miliardo di persone colpite ogni anno secondo le stime del National Institutes of Health americano. L’influenza invece, nota fin dai tempi di Ippocrate, colpisce invece 5 milioni di persone ogni anno in tutto il mondo uccidendone fino a mezzo milione. Entrambe le malattie sono causate da ondate di infezioni virali che sembrano associarsi ai mesi freddi.

Ma è veramente così?

In verità l’associazione tra raffreddore ed influenza e l’inverno è vera solo per le zone temperate del nostro pianeta. Il virus dell’influenza, infatti, mostra picchi invernali solo nel Nord e nel Sud del mondo, mentre nelle zone più vicine all’equatore le epidemie di influenza si distribuiscono in modo omogeneo durante tutto l’anno. Anche per quanto riguarda il raffreddore i picchi si registrano d’inverno solo nelle zone temperate, mentre nelle zone tropicali il contagio è diffuso durante le stagioni delle pioggie (inoltre, non tutti i virus del raffreddore mostrano la stessa stagionalità).

Una stagionalità, quindi, esiste effettivamente. Ma quali sono i fattori che la determinano?

Secondo la teoria più classica questi fattori sono soprattutto di tipo ambientale e comportamentale. In inverno le persone tendono a stare al chiuso in casa, a stretto contatto tra loro e con scarsa circolazione d’aria, favorendo il contagio. L’aria secca, inoltre, può contribuire alla diffusione della malattia favorendo l’evaporazione di goccioline d’acqua che fungono da veicolo ottimale per i virus. La correlazione tra entità del contagio e condizioni ambientali come temperatura e umidità è stata verificata sperimentalmente in uno studio del 2007 a firma di Lowen e colleghi della Mount Sinai School of Medicine. Nello studio viene dimostrato come il contagio da virus dell’influenza, verificato su porcellini d’India, sia più efficiente in ambienti a bassa temperatura e con scarsa umidità.

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Recentemente, però, nuove scoperte hanno aggiunto un fattore biologico all’equazione della stagionalità di influenza e raffreddore. Come il rhinovirsu, responsabile del raffreddore, prosperi meglio alle basse temperature delle nostre cavità nasali d’inverno è un fatto noto fin dagli anni ’60. Ciò che Foxman e colleghi dell’Università di Yale hanno scoperto è che, non solo il rhinovirus è più attivo a basse temperature, ma che il nostro stesso sistema immunitario è meno efficiente quando si tratta di combattere il contagio al freddo. Nello studio, pubblicato nel 2014, si legge infatti come le basse temperature inducano una minore risposta anti-virale in cellule delle vie nasali dei topi. A temperature prossime a quella corporea, viceversa, le cellule delle vie nasali mostrano una maggiore reattività e riescono a combattere l’infezione virale con efficacia, segnalando il pericolo alle cellule circostanti.

Tirando le somme si può quindi ipotizzare come i picchi invernali di malattie come influenza e raffreddore siano dovuti a fattori comportamentali (stare al chiuso a stretto contatto con altre persone), ambientali (scarsa circolazione di aria fredda e secca) e biologici (una minore efficienza del nostro sistema immunitario a basse temperature).

Per approfondire l’argomento, oltre agli articoli scientifici linkati sopra, consiglio QUESTO articolo sul NY Times e QUESTO post.

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Perché le banane non hanno semi?

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La banana è uno dei frutti più diffusi e consumati dall’uomo. Domesticata originariamente nella Papua Nuova Guinea, oggi viene coltivata in più di 107 differenti paesi (India in testa) con una produzione globale che supera ampiamente i 100 milioni di tonnellate all’anno.

Ma vi siete mai chiesti come mai le banane non hanno semi? E se non hanno semi, come si riproducono?

La risposta è semplice ma forse non troppo immediata. Per poter capire il mistero che si cela dietro questa falsa bacca della famiglia delle Musaceae dobbiamo introdurre il concetto di ploidia.

In genetica con il termine ploidia si indica il numero delle serie di cromosomi presenti all’interno di una cellula. Prendiamo come esempio l’uomo. Sappiamo che ciascuna nostra cellula somatica (ovvero una qualsiasi cellula che non sia uno spermatozoo o un ovulo) ha 46 cromosomi, 23 ereditati dal padre e 23 dalla madre.

Quinidi abbiamo due serie di cromosomi omologhi e possiamo definirci organismi diploidi o 2N.

I 46 cromosomi umani organizzati in 23 coppie (due serie di cromosomi omologhi)

I 46 cromosomi umani organizzati in 23 coppie (due serie di cromosomi omologhi). I cromosomi X e Y formano la coppia numero 23.

I nostri gameti invece (spermatozoi e ovuli) sono aploidi  (1N) in quanto hanno una sola serie di 23 cromosomi. Unendosi ad un gamete del sesso opposto formeranno una cellula somatica con 46 cromosomi.

In genere numeri pari di ploidia sono ben tollerati dagli organismi e si parla di euploidia (buona ploidia), mentre i numeri dispari sono difficilmente gestibili nella riproduzione binaria di una cellula e in questo caso di parla di aneuploidia.

Anche le banane, in quanto organismi viventi, hanno cellule contenenti cromosomi e anche in questo caso un numero pari di serie di cromosomi è ben tollerato. Una banana diploide (2N) può produrre gameti aploidi (1N), una banana tetraploide (4N) produrrà gameti diploidi (2N), e così via.

Le banane che mangiamo tutti i giorni, invece, sono triploidi (3N) in quanto derivano dall’incrocio tra una banana 4N e una 2N. Come detto sopra un numero dispari di ploidia è difficile da gestire durante la riproduzione. Per questo motivo le banane 3N non riescono a produrre gameti bilanciati e risultano sterili e prive di semi

Ma se sono sterili e senza semi, come si possono riprodurre?

Semplice, per riproduzione asessuata. Quando un banano viene abbattutto per la raccolta dei suoi frutti un suo pollone radicale (nuove piante che si sviluppano dalle radici delle pianta madre) viene ripiantato per far nascere un nuovo banano che darà nuovi frutti.

Questo significa che le banane che mangiamo sono tutte cloni della stessa banana!

Tutte le banane che mangiamo appartengon infatti alla varietà Cavendish ed essendo prodotte senza incroci sono tutte geneticamente molto simili tra loro. Una bassa variabilità genetica comporta un’elevata vulnerabilità agli agenti patogeni. La mancanza di incroci, infatti, limita la diffusione di geni di resistenza che possono proteggere da attacchi di agenti patogeni come virus o funghi.

La banana Cavendish. La maggiormente diffusa nel commercio mondiale.

La vulnerabilità delle banane non è un concetto puramente teorico. Fino agli anni 50, infatti, a dominare il mercato mondiale era la varietà Gros Michel, la quale però fu quasi portata all’estinzione da un fungo che distrusse tutte le coltivazioni mondiali (risparmiando solo parte dell’Asia).

La Gros Michel fu quindi soppiantata dalla Cavendish che mangiamo oggi, ma anch’essa potrebbe estinguersi in pochi anni per via di nuovi funghi e nuove malattie.

Ricercatori in tutto il mondo stanno tentando di salvare la Cavendish e la produzione mondiale di banane attraverso le moderne tecniche di ingegneria genetica (come ho spiegato in un altro POST gli OGM sono solo una tecnica, che, come un questo caso, può essere usata in modo utile e costruttivo).

Curiosità: le banane sono naturalmente lievemente radioattive in quanto ricche di potassio (niente di pericoloso, molti cibi sono lievemente radioattivi). La dose equivalente ad una banana è un’unità di misura che esprime la quantità di radiazioni assorbite. Per fare un esempio l’esposizione alle radiazioni della popolazione italiana nei 10 anni successivi al disastro di Chernobyl è stimata intorno alle 11,5 banane al giorno.

[IMPORTANTE NOTA INTEGRATIVA: In seguito ad un commento lasciato da un lettore, che ringrazio, ho deciso di integrare questo post con informazioni che, per mia ignoranza, erano state escluse dal post originale. Le banane vengono generalmente colte acerbe ed il processo di maturazione una volta staccate è in realtà una decomposizione che aumenta la concentrazione di zuccheri nel frutto e rende il frutto mangiabile. Se la banana viene lasciata a lungo sulla pianta l’effettivo processo di maturazione può portare alla formazione di piccoli semi vestigiali (visibili nella banana come file di fini grani neri). Questi sono sterili e sono residui dei semi delle piante ancestrali dalle quali la banana moderna discende. Potete approfondire ulteriormente l’argomento in articoli dedicati alla selezione delle banane moderne QUI e QUI.]

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Che cos’è un retrovirus?

Il fiocco rosso, simbolo della lotta all’AIDS

Il primo dicembre, come ogni anno, si svolge la giornata mondiale per la lotta all’AIDS.

La sindrome da immunodeficienza acquisita è una malattia pandemica (che colpisce più aree geografiche in tutto il Mondo) che, ad oggi, ha contagiato più di 60 milioni di persone provocando 25 milioni di morti.

Questa patologia, riconosciuta ufficialmente nel 1981, colpisce il sistema immunitario rendendolo debole ed inefficiente. Le persone colpite sono in questo modo esposte a infezioni e patologie (tra cui anche tumori) che in genere verrebbero sconfitte da un normale sistema immunitario.

L’AIDS è provocata dal virus dell’immunodeficienza umana (HIV) derivato dal virus dell’immunodeficienza delle scimmie (SIV). Questo virus, trasmissibile per via sessuale, ematica o verticale (madre-figlio), si insinua nell’organismo ospite e attacca le cellule ricche di un particolare recettore chiamato CD4.

Nell’organismo umano le cellule che esprimono maggiormente il recettore CD4 sono i linfociti CD4+ del sistema immunitario. Questi linfociti hanno il ruolo fondamentale di coordinatori (o “direttori d’orchestra”) in quanto sono responsabili del reclutamento di diverse componenti del sistema immunitario a seconda del tipo di infezione che il corpo è chiamato a fronteggiare. Un numero inopportuno di linfociti CD4+ indebolisce tutto il sistema di difesa esponendo l’intero organismo agli attacchi degli agenti patogeni.

Linfocita al microscopio elettronico a scansione (Wikipedia)

I linfociti CD4+ sono il bersaglio principale del virus HIV ma, all’interno del corpo umano, si trovano altre cellule attaccabili dal virus in quanto dotate di recettore CD4. Tra queste cellule ci sono altre cellule del sistema immunitario come i linfociti B e linfociti T-CD8+, i precursori delle cellule del sangue, cellule dei vasi sanguigni, del sistema nervoso e delle pareti intestinali

Spesso si sente definire l’AIDS come malattia retrovirale e l’HIV come retrovirus. Ma cosa significa esattamente questo termine?

Virus e retrovirus….

Prima di tutto cerchiamo di definire cosa sia esattamente un virus.

Il termine virus deriva dal latino vīrus che significa “tossina, veleno”. Un virus è formato, in grosso modo, da una capsula che avvolge un genoma formato da pochi geni. Un virus in genere infetta una cellula iniettandovi il proprio genoma. Una volta all’interno della cellula questi pochi geni sequestrano i macchinari di replicazione della cellula stessa. In questo modo il virus si replica formando copie di se stesso che abbandonano la cellula uccidendola. I nuovi virus così formati potranno infettare (e uccidere) altre cellula e così via. Per la sua semplicità strutturale e per la sua incapacità a replicarsi in modo autonomo un virus viene definito come entità biologica e non come organismo vivente (se un virus sia effettivamente vivente o meno è ancora oggetto di discussione).

Definita brevemente la natura di un virus passiamo ora al secondo concetto fondamentale per capire il termine “retrovirus”: Il Dogma Centrale della Biologia Molecolare o Central Dogma (se chi legge è un fan di Neon Genesis Evangelion questo termine farà suonare più di un campanello).

Nel manga/anime Neon Genesis Evangelion il Central Dogma era il centro di comando del quartier generale della Nerv.

Il Dogma Centrale si riferisce al sistema tramite il quale l’informazione genetica contenuta nel DNA viene espressa in proteine funzionanti (e quindi in interi organismi viventi). Il Dogma prevede che l’informazione contenuta nella catena a doppia elica del DNA venga trascritta in RNA messaggero a singola elica il quale viene tradotto in proteine.

Schematizzazione del Dogma Centrale. Il DNA (che si autoreplica) viene trascritto in RNA tramite la trascrizione. l’RNA viene quindi tradotto in proteine tramite la traduzione.

Nonostante il nome, però, il Dogma Centrale è ben lontano dall’essere una regola assoluta ed inviolabile (come del resto tutto nella Scienza, e questo è il bello!). Esistono infatti numerosi casi di violazione del Dogma e i retrovirus ne sono un esempio.

I retrovirus sono caratterizzati da un genoma formato da RNA invece che DNA. La capsula del retrovirus, una volta all’interno della cellula infettata, libera alcune molecole di un enzima particolare chiamato retrotrascrittasi inversa.

Questo enzima è in grado di violare il Dogma percorrendo al contrario il primo passaggio del Dogma stesso, la trascrizione da DNA a RNA messaggero.

La retrotrascrittasi, infatti, retrotrascrive il genoma ad RNA del virus in DNA. Questo DNA virale retrotrascritto viene quindi incorporato nel genoma della cellula colpita che inizierà ad esprimere le proteine virali come se nulla fosse.

In questo modo il retrovirus piega i meccanismi di replicazione della cellula ai propri voleri. La cellula infettata diventerà una vera e propria fabbrica di produzione e assemblaggio dei virus i quali, una volta formati, abbandoneranno la cellula distruggendone la membrana provocandone così la morte.

Retrovirus HIV-1 (in verde) che abbandonano un linfocita morente gemmando dalla sua superficie (Wikipedia)

Il sistema terribile quanto ingegnoso garantisce prosperità al virus che può crescere ed espandersi fino a diventare una vera e propria epidemia.

Nonostante tutto la lotta all’AIDS continua e le buone notizie non mancano. Pur non esistendo ancora un vaccino o una cura definitiva, l’infenzione è in calo. Il Progamma per la lotta all’AIDS delle Nazioni Unite (UNAIDS), infatti, riporta una riduzione del 52% di nuove infezioni nei bambini e una riduzione globale tra adulti e bambini del 33% dal 2001 ad oggi.

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Fisiologia di uno starnuto.

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L’inverno sta arrivando…

L’inverno sta arrivando (cit.) e con esso iniziano ad arrivare i malanni tipici della stagione.

Uno dei sintomi principali che segnano l’arrivo della stagione fredda è sicuramente il raffreddore ed il relativo, immancabile starnuto.

Lo starnuto è un fenomeno che accompagna da sempre la Storia dell’Uomo ed è estremamente diffuso in tutto il regno animale.

Nel corso dei secoli il riflesso dello starnuto ha assunto sia connotazioni positive che negative. Il moderno “bless you”, ad esempio, usato come risposta ad uno starnuto nei paesi anglosassoni deriva da un’idea di papa Gregorio I che, considerando lo starnuto un segno del contagio da peste, indicò la frase “May God bless you (che Dio ti benedica) come breve preghiera ben augurante da utilizzare al fine di proteggere le persone dalla diffusione della Peste Nera (scelta che non sortì ovviamente alcun effetto e la piaga si portò via un terzo della popolazione europea del tempo).

Aldilà dei differenti significati attribuiti al fenomeno, la funzione dello starnuto è di eliminare agenti patogeni o irritanti attraverso una violenta emissione d’aria dalle vie respiratorie.

Ma cos’è e come si genera uno starnuto?

Il riflesso dello starnuto si può dividere in due fasi.

La prima è la fase nasale. Nella mucosa nasale e nelle alte vie respiratorie si trovano numerose diramazioni sensoriali del nervo trigemino (V nervo cranico) sensibili a stimoli irritanti e a corpi estranei (come polveri o pollini). Gli stimoli sensoriali irritanti vengono quindi trasmessi al nucleo sensitivo principale del trigemino.

Questo centro sensitivo recluta selettivamente il centro respiratorio bulbare e i motoneuroni del nucleo vagale dando il via alla seconda fase del riflesso dello starnuto, la fase respiratoria o efferente.

Prima parte della fase respiratoria di uno starnuto: occhi chiusi e ampia inspirazione.

La fase respiratoria si realizza tramite la chiusura degli occhi (probabilmente una forma di protezione), una profonda inspirazione seguita da una espirazione caratterizzata da una iniziale chiusura delle vie respiratorie che provoca un aumento della pressione interna la quale viene liberata tramite una violenta emissione d’aria, lo starnuto appunto.

Le 40,000 particelle del diametro variabile da 0.5 a 5 mm emesse con un singolo starnuto viaggiano alla velocità di circa 160 km/h e la pressione all’interno dei polmoni può raggiungere i 176 mm di mercurio (circa un quarto di atmosfera)

Lo starnuto è quindi un riflesso che coinvolge diverse strutture muscolari dell’apparato respiratorio e della testa. Non essendo controllabile dalla volontà non possiamo intervenire in modo cosciente sul fenomeno. Quindi smettetela di cercare di starnutire ad occhi aperti…

In ogni modo lo starnuto è un sintomo correlato a diverse condizioni patologiche. Comunemente lo troviamo associato a reazioni allergiche o, come nel caso del raffreddore invernale, a infezioni virali e al freddo.

Esistono però alcune condizioni legate allo starnuto decisamente particolari.

La sindrome ACHOO (dall’inglese Autosomal dominant compelling helio-ophtalmic outburst), conosciuta anche come fotoptarmosi o starnuto riflesso fotico, ad esempio, è una curiosa condizione genetica caratterizzata da parossismi di starnuto in seguito all’esposizione ad una luce intensa.

Questa sindrome è nota fin dall’antichità e affligge tra il 17 e il 35% della popolazione. Le cause non sono del tutto chiare, ma le principali teorie in merito ipotizzano un incrocio tra alcune vie nervose dell’apparato visivo e porzioni del nervo trigemino. Il riflesso, inoltre, può essere stimolato solo ad una prima esposizione alla luce e mai tramite stimoli ripetuti.

Se la sindrome ACHOO vi sembra particolare aspettate di conoscere il caso di un uomo di 69 anni affetto da violenti attacchi di starnuti in seguito ad orgasmo.

L’associazione tra eccitazione sessuale e starnuto è nota dal diciannovesimo secolo e può verificarsi sia in seguito ad un orgasmo, come nel caso descritto sopra, che in seguito a semplici pensieri a sfondo sessuale.  Questo fenomeno è  comunque ancora poco studiato e le cause sono ancora ignote.

Qualsiasi siano le cause dei vostri starnuti vi consiglio in ogni modo di non cercare di trattenere la violenta esplosione di aria. L’elevata pressione che si determina nelle vie respiratorie, se trattenuta, può infatti avere conseguenze spiacevoli quali perdita dell’udito, glaucoma, emorragie, trombi cerebrali e fratture delle costole (in pazienti con osteoporosi).

SALUTE! 

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