Quando l’influenza aviaria H5N1 iniziò a infettare i bovini da latte negli Stati Uniti all’inizio del 2024, i veterinari faticarono a identificarne la causa. Il virus era difficile da riconoscere perché si comportava in modo molto diverso nelle mucche rispetto ad altri mammiferi. Invece di infettare principalmente i polmoni, l’H5N1 causava gravi infezioni alle mammelle, lasciando l’apparato respiratorio sostanzialmente indenne.
Ora, i ricercatori della Scuola di Sanità Pubblica dell’Università di Pittsburgh hanno scoperto la ragione biologica alla base di questo schema insolito. I loro risultati, pubblicati su Science Advances , forniscono la prima spiegazione dettagliata del perché l’influenza aviaria abbia assunto una forma così inaspettata nei bovini. Questo lavoro potrebbe anche aiutare gli scienziati a prevedere meglio come potrebbe comportarsi l’H5N1 se si diffondesse a nuove specie animali in futuro.
Insolita comparsa dell’influenza aviaria nelle mandrie da latte
L’epidemia è emersa inizialmente nei bovini da latte nel Texas Panhandle, dove gli animali hanno sviluppato gravi casi di mastite necrotizzante, una dolorosa malattia infiammatoria che danneggia i tessuti delle ghiandole mammarie.
“La mastite è una malattia tipica degli animali da latte e i veterinari stavano diligentemente cercando la causa in tutti i soliti sospetti, come i patogeni batterici“, ha affermato l’autore senior Suresh Kuchipudi, Ph.D., responsabile del Dipartimento di Malattie Infettive e Microbiologia presso il Dipartimento di Sanità Pubblica dell’Università di Pittsburgh. “Quando il vero colpevole si è rivelato essere l’influenza aviaria, tutti nel settore sono stati colti completamente di sorpresa. Non avevamo nemmeno lontanamente preso in considerazione l’ipotesi che i bovini potessero essere portatori del virus H5N1”.
Prima che il virus venisse identificato, si diffuse da una mandria all’altra, infettando il bestiame e contaminando l’ambiente circostante.
“Se una mucca è infetta, rilascia una grande quantità di virus nel latte”, ha affermato Kuchipudi. “Questo ha sollevato preoccupazioni in merito al rischio professionale per i lavoratori agricoli. Inoltre, c’è l’abitudine di dare latte crudo agli animali domestici, come i gatti, e ci sono stati casi di gatti morti , che abbiamo studiato in precedenza.”
Kuchipudi ha sottolineato che la pastorizzazione distrugge efficacemente il virus, evidenziando l’importanza di evitare il latte crudo.
Alla ricerca della spiegazione biologica
Nel corso della sua carriera, Kuchipudi ha studiato i virus influenzali, concentrandosi su come la biologia dei recettori influenzi quali specie e tessuti possono essere infettati. I virus influenzali si legano a recettori specifici sulle cellule in un meccanismo a chiave-serratura. Questi recettori appartengono a un gruppo di molecole a base di zucchero note come glicani.
Precedenti studi condotti da altri gruppi di ricerca avevano suggerito la presenza di recettori glicanici correlati all’influenza nel naso, nella trachea e nei polmoni dei bovini. Tuttavia, le mucche infette da H5N1 non sviluppavano la malattia respiratoria che i ricercatori si aspettavano.
Tale discrepanza suggeriva la necessità di una spiegazione più dettagliata.
“La biologia dei glicani è molto complessa”, ha affermato Kuchipudi. “Ci siamo resi conto che, per comprendere cosa stesse realmente accadendo, avremmo dovuto utilizzare tecnologie più innovative e mappare l’architettura dettagliata che permette al virus di legarsi alle cellule.”
Per fare ciò, Kuchipudi ha collaborato con Lauren E. Pepi, Ph.D., ricercatrice presso la Harvard Medical School, la cui esperienza è in glicomica, ovvero lo studio completo delle strutture dei glicani.
Perché l’H5N1 colpisce le mammelle delle mucche?
Il team di ricerca ha combinato diverse tecniche, tra cui esperimenti di legame, metodi di colorazione e imaging ad altissima risoluzione, per esaminare come il virus H5N1 interagisce con diversi tessuti.
La loro analisi ha dimostrato che non tutti i recettori glicanici funzionano allo stesso modo quando si tratta di infezione da influenza aviaria. Il virus è stato in grado di legarsi solo a un sottotipo specifico noto come recettore dell’acido sialico N-linked.
Questi recettori sono stati riscontrati in tutto il tessuto mammario dei bovini, ma erano quasi assenti nel tessuto delle vie respiratorie. Secondo Kuchipudi, ciò rendeva le ghiandole mammarie un “terreno fertile ideale per il virus”.
Questa scoperta contribuisce a spiegare perché il virus H5N1 abbia causato mastiti gravi anziché malattie respiratorie nelle vacche da latte.
Prevedere la prossima mossa dell’influenza aviaria
I ricercatori ritengono che le loro scoperte potrebbero andare oltre la semplice spiegazione dell’epidemia tra i bovini. Lo stesso approccio potrebbe aiutare gli scienziati a identificare quali animali e tessuti sono vulnerabili all’H5N1 prima che si verifichino future epidemie.
“Possiamo sottoporre a screening preventivo diverse specie e diversi tessuti al loro interno per valutarne la suscettibilità”, ha affermato Kuchipudi. “Ad esempio, presenterebbero sintomi respiratori? Mostrerebbero solo mastite, come nelle mucche? Oppure manifesterebbero una malattia neurologica, come ha dimostrato il nostro team nei gatti? Le conoscenze acquisite potrebbero potenzialmente aiutarci a evitare di essere colti di sorpresa in futuro.”
Altri autori dello studio sono Surabhi Srinivas, MS, Shubhada K. Chothe, Ph.D., Santhamani Ramasamy, Ph.D., Sougat Misra, Ph.D., Noel Chandan Nallipogu, MD, MPH e Lindsey LaBella, tutti dell’Università di Pittsburgh; Yin-Ting Yeh, Ph.D., della Pennsylvania State University; May Wang, BS, dell’Università di Harvard; e Heidi L. Pecoraro, Ph.D., e Brett T. Webb Ph.D., della North Dakota State University.
Questa ricerca è stata finanziata da Pitt Public Health e dal National Institute of Food and Agriculture del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (FP00039373/AWD00010780).
Abstract
L’insolito tropismo del clade 2.3.4.4b dell’H5N1 per le ghiandole mammarie dei bovini, che causa mastite necrotizzante senza un significativo coinvolgimento respiratorio, solleva interrogativi cruciali sui suoi meccanismi sottostanti. Abbiamo condotto studi di glicomica e istochimica con lectine specifiche per il legame per caratterizzare la diversità e la distribuzione anatomica dei recettori dell’acido sialico (SA), e test di legame virale e microscopia elettronica ad alta risoluzione (EM) per visualizzare le interazioni virus-recettore. Le ghiandole mammarie dei bovini hanno mostrato un’abbondanza di glicani SA N- e O-linked, evidenziando una maggiore affinità di legame con l’H5 del clade 2.3.4.4b rispetto all’H5 del clade 2.2. Al contrario, la trachea dei bovini conteneva solo SA O-linked ma non N-linked e non mostrava alcun legame rilevabile con l’H5, indicando una limitata disponibilità di recettori compatibili per il virus dell’influenza A (IAV) nell’epitelio tracheale. La microscopia elettronica dei tessuti con virus legato ha ulteriormente convalidato la base recettoriale dell’infezione da H5N1 nei bovini. Poiché il virus H5N1 continua a infettare ospiti insoliti, come dimostrato dal primo caso nelle pecore, il nostro studio offre un quadro metodologico per valutare la suscettibilità al virus influenzale A.
Materials provided by University of Pittsburgh. Note: Content may be edited for style and length.
Surabhi Srinivas, Shubhada K. Chothe, Santhamani Ramasamy, Sougat Misra, Noel Chandan Nallipogu, Lindsey LaBella, Yin-Ting Yeh, May Wang, Lauren E. Pepi, Heidi L. Pecoraro, Brett T. Webb, Suresh V. Kuchipudi. Receptor basis of unusual tissue tropism of avian influenza H5N1 clade 2.3.4.4b virus in cattle. Science Advances, 2026; 12 (25) DOI: 10.1126/sciadv.aea2068
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