I pipistrelli hanno fatto notizia con l’emergere del SARS-CoV-2, che si ritiene abbia avuto origine da uno dei loro coronavirus. Questa non è la prima emergenza attribuibile a questi mammiferi volanti. Infatti, durante l’emergenza del primo SARS-CoV nel 2002 e di un vicino coronavirus, MERS-CoV, nel 2012, il serbatoio è stato identificato tra i pipistrelli. Oltre ai coronavirus, in Asia sono emersi altri virus come i paramixovirus Hendra e Nipah, che colpiscono rispettivamente cavalli e maiali, ma anche gli esseri umani per entrambi i virus.
Il mondo della ricerca si è quindi molto preoccupato per i virus o i batteri che ospitano i pipistrelli, creando un pregiudizio suggerendo che siano una delle principali fonti di agenti patogeni per l’uomo. Si suppone che siano serbatoi di numerosi agenti patogeni che non li colpiscono ma che sono gravi o addirittura mortali per altre specie. È lo studio del loro sistema immunitario che ci permette di capire meglio come permette loro di contenere gli agenti patogeni in modo sufficiente per limitarne gli effetti dannosi senza eliminarli completamente, il che rende i pipistrelli un serbatoio per alcuni agenti patogeni.
Come funziona il sistema immunitario dei pipistrelli?
In generale, il sistema immunitario è il mezzo di difesa di un organismo contro un agente patogeno. Esiste a diversi livelli di complessità in tutti i vertebrati. Nei mammiferi coinvolge diversi meccanismi che, nel complesso, possono essere riassunti in un’immunità innata che non dipende dall’agente patogeno e in un’immunità specifica che si adatta ad esso.
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L’immunità innata consente una reazione più rapida a un’infezione riconoscendo molecole che si trovano solo negli agenti patogeni o che derivano dal danno cellulare che causano. Gli eventi principali dell’immunità innata sono l’attivazione di cellule specializzate che saranno in grado di “fagocitare” gli agenti patogeni, rilasciare molecole che consentono la lisi delle cellule colpite e reclutare altre cellule immunitarie specifiche. I linfociti T e B sono cellule che riconoscono specificamente un agente patogeno che hanno incontrato in precedenza. Gli anticorpi secreti dai linfociti B consentiranno la distruzione o la neutralizzazione degli agenti patogeni mentre i linfociti T distruggeranno specificamente le cellule infettate dall’agente patogeno.
Il sistema immunitario dei pipistrelli coinvolge gli stessi componenti di quelli di altri mammiferi con immunità innata e immunità specifica. È ancora conosciuto in modo imperfetto rispetto a quello di alcuni altri mammiferi, in particolare delle specie domestiche.
È inoltre importante non estrapolare le conoscenze acquisite per poche specie di pipistrelli oltre le 1.400 specie conosciute in tutto il mondo.
Sono infatti diversi su molti punti: morfologici, fisiologici e genetici. Vivono in ambienti molto diversi: dalla foresta ai tetti delle case umane. La loro dieta è molto varia: esclusivamente insettivora in Europa o frugivora negli altri continenti con alcune specie più specializzate (piscivore o ematofaghe per esempio).
Così, il più piccolo, chiamato pipistrello calabrone (Craseonycteris thonglongyai) pesa 2 grammi, misura 3 cm di lunghezza e mangia insetti. Uno dei più grandi è il Flying Fox (Pteropus giganteus) la cui apertura alare supera 1,5 m per un peso di 1,5 kg e una dimensione intorno ai trenta centimetri. Lei è una mangiatrice di frutta.
Una tecnica di volo che consuma molta energia
Nonostante tutte queste differenze, hanno una cosa in comune, il volo battuto che sarebbe un elemento chiave per spiegare l’evoluzione del loro sistema immunitario. Per battere il volo è necessario sbattere le ali come molti uccelli invece del volo planato come ad esempio un avvoltoio che si lascia trasportare dall’aria. Il volo malconcio mobilita una quantità molto significativa di energia attraverso il loro corpo.
Questo consumo di energia porta alla formazione nelle loro cellule di composti ossidanti dannosi se si accumulano in quantità eccessive. Pertanto, durante l’evoluzione, l’organismo del pipistrello si è adattato a funzionare nonostante la presenza di metaboliti ossidanti che causerebbero danni cellulari significativi come quello del DNA in un altro mammifero. Tuttavia, questi metaboliti sono anche quelli prodotti dalle cellule attaccate da un’infezione, soprattutto virale. Gli agenti patogeni possono quindi replicarsi senza causare troppi danni: è questa la tolleranza acquisita contemporaneamente all’adattamento al volo. Allo stesso tempo, il corpo del pipistrello deve comunque impedire che la replicazione dell’agente patogeno sfugga al controllo perché il rischio è che esso prenda il sopravvento e invada completamente il suo corpo. Poi entrano in gioco altri meccanismi.
Ancora una volta, gli elementi che verranno implementati saranno gli stessi degli altri Mammiferi, ma il funzionamento sarà diverso. L’attore chiave è quindi la molecola di interferone. L’interferone ha un ruolo centrale nell’immunità in risposta agli agenti patogeni; è una citochina, cioè una delle molecole che consente alle cellule immunitarie di scambiarsi segnali. Viene secreto dalle cellule del sistema immunitario innato in risposta ad una grande quantità di acido nucleico estraneo riconosciuto come tale a causa della sua posizione e struttura.
L’interferone ha un’azione diretta contro gli agenti patogeni e azioni indirette mediante l’attivazione di alcune cellule come Assassini naturali che distruggono le cellule infette e mediante l’avvio di un’immunità specifica. Per i pipistrelli, nei quali questo potrebbe essere studiato, non è necessario che l’interferone venga secreto in risposta a un’infezione, il suo livello è già elevato. L’impatto sull’agente patogeno è quindi immediato, il che impedisce al corpo di traboccare attraverso la moltiplicazione precoce dell’agente patogeno. Il livello di interferone tollerato dal corpo del pipistrello non sarebbe tollerato da un altro mammifero. Nell’uomo, ad esempio, un livello troppo elevato di interferone provoca effetti collaterali diretti come affaticamento, aritmie cardiache, ipertermia ed effetti più indiretti legati alla deregolazione del sistema immunitario con fenomeni autoimmuni tipo lupus.
Non si sa tutto sul funzionamento del sistema immunitario dei pipistrelli, tutt’altro. Pertanto, il ruolo dell’interferone per tutti i pipistrelli non è equivalente a quello di altre citochine che potrebbero intervenire a seconda della specie e dell’agente patogeno in questione.
Sembra che nei pipistrelli l’attivazione del sistema immunitario innato sia regolata più finemente, limitando un’infiammazione eccessiva che, se distrugge completamente l’agente patogeno, ha effetti deleteri sull’organismo. L’attore principale è l’inflammasoma, una combinazione di recettori ed enzimi che consente la produzione di varie citochine coinvolte nella risposta immunitaria innata. Questo inflammasoma presente nei pipistrelli e in altri mammiferi funziona diversamente con meno eccitazione rispetto a quello dei pipistrelli impedendo, ad esempio, la tempesta di citochine che è il rilascio massiccio di queste molecole che causa danni a tutti gli organi e che è presente per alcune infezioni, tra cui quella da Covid-19 .
Allo stesso modo, la risposta del sistema immunitario specifico è ancora solo molto parzialmente studiata. Gli studi condotti sui pipistrelli hanno un approccio genomico, vale a dire che viene esplorata la presenza di diversi geni ma senza poter esaminare il funzionamento dei diversi prodotti di questi geni. Molte scoperte devono ancora venire.
Tollerare gli agenti patogeni anziché distruggerli
Le conoscenze acquisite sul sistema immunitario dei pipistrelli, seppure imperfette, suggeriscono che la risposta ad un’infezione sia piuttosto orientata alla tolleranza degli agenti patogeni. Si crea così un equilibrio tra l’infezione mantenuta a un livello accettabile dall’organismo tollerante grazie al suo adattamento al volo e una risposta immunitaria finemente regolata per evitare costi energetici significativi ed effetti deleteri.
Questa operazione avrebbe conseguenze oltre i contagi. Pertanto, i pipistrelli hanno una durata di vita molto più lunga di quella normalmente riscontrata nei mammiferi di queste dimensioni. Ad esempio, una delle nostre specie comuni in Europa è la Pipistrello (Pipistrellus pipistrellus) il cui peso medio è di 5 o 6 grammi e la cui durata di vita può raggiungere più di 15 anni mentre un topo (Mus musculus) che pesa da 15 a 30 grammi avrà una durata massima di 2 anni. Numerose strade per spiegare questa longevità sono ancora in fase di studio e il processo di invecchiamento è un fenomeno molto complesso. Le caratteristiche dell’invecchiamento nei mammiferi includono, tra le altre cose, una ridotta capacità di riparare il DNA cellulare e un fenotipo infiammatorio esacerbato.
La regolazione immunitaria dei pipistrelli orientata alla tolleranza e alle risposte infiammatorie più lievi suggerisce un legame con la loro longevità. Associato a questa longevità, il fatto che i pipistrelli non abbiano tumori e che abbiano una capacità di riparare il loro DNA che non si altera con l’età apre un vasto campo di scoperte future che l’umanità dovrebbe imparare.
