Pepper mild mottle virus, un agente patogeno vegetale come indicatore di qualità delle acque

Qual è lo stato attuale della ricerca su rilevamento, prevalenza e monitoraggio del Pepper mild mottle virus (PMMoV) nelle principali vie idriche urbane e agricole? Un’ interessante review (Kitajima et al., 2018) lo ha recentemente proposto per determinare l’utilità e l’applicabilità di PMMoV come indicatore di qualità dell’acqua

Alcuni microrganismi sono notoriamente considerati indicatori di inquinamento fecale e vengono ricercati comunemente per la definizione della qualità di acque di diversa tipologia e a diversa destinazione d’uso. Questi microbi, rinvenibili normalmente nel materiale fecale sia umano sia animale, non comportano un rischio diretto per la salute in quanto di norma non sono patogeni per l’uomo, ma possono indicare un rischio potenziale. 

Nel corso del tempo, tuttavia, molti ricercatori hanno proposto anche organismi alternativi per questo ruolo chiave. Un esempio è dato dal Pepper mild mottle virus (PMMoV), la cui rilevanza in tal senso deriva dalla scoperta che, nonostante si tratti di un agente patogeno vegetale, il microrganismo è spesso il tipo di virus più abbondante nei campioni fecali umani.

Biologia del Pepper mild mottle virus

PMMoV appartiene al genere Tobamovirus (famiglia Virgoviridae) ed è diffuso a livello globale. L’agente infetta il genere vegetale Capsicum e altre piante Solanaceae e, a partire dalla sua scoperta, ha causato significative perdite economiche e di raccolto in tutto il mondo, inclusi gli Stati Uniti, il Giappone e la Cina.

Il virus, privo di envelope, è caratterizzato da un genoma a RNA a filamento singolo di circa 6.4 kb, che è stato sequenziato per la prima volta nel 1991. Il virione ha una struttura a forma di barra (circa 312 nm di lunghezza) simile al virus del mosaico del tabacco e altri Tobamovirus.

Originariamente isolato dal Capsicum annum coltivato in Sicilia, si è poi scoperto che PMMoV riesce a infettare una vasta gamma di varietà di peperoni. Il virus diffonde facilmente per contatto e attraverso semi infetti. I sintomi includono piccole chiazze bianche e infezione sistemica, anche se i peperoni infetti possono spesso rimanere asintomatici o mostrare solo un lieve danno fogliare, permettendo così al virus di replicare senza preavviso.

Potenziali fonti di PMMoV
Serbatoi fecali

L’identificazione del Pepper mild mottle virus nelle feci è stata inizialmente ottenuta tramite metagenomica virale e riportata nel 2006 da Zhang e colleghi. Come riferito dagli studiosi, PMMoV è risultato il virus a RNA più abbondante in tre campioni fecali provenienti da adulti sani negli Stati Uniti.

Attualmente, PMMoV è distribuito a livello globale e presente in varie fonti d’acqua in abbondanza maggiore rispetto a virus patogeni umani, senza sostanziali fluttuazioni stagionali.

L’aumento delle concentrazioni di Pepper mild mottle virus, inoltre, tende a essere correlato, in generale, con una maggiore contaminazione fecale. Da quanto emerso, il microrganismo esibisce una concentrazione superiore nelle acque reflue rispetto ai virus enterici dell’uomo. Questo avviene perché il PMMoV nelle nostre feci è di origine alimentare (dai peperoni e i loro prodotti trasformati come salsa piccante e curry) e la sua presenza nel materiale fecale non dipende da un’infezione attiva nell’organismo, quindi è espulso da ampie popolazioni umane sane.

Vegetazione e cibo

Per quanto riguarda le piante e le fonti alimentari, non solo il virus è in grado di perdurare negli ambienti agricoli, ma è stato dimostrato che persiste attraverso più protocolli di elaborazione degli alimenti, inclusa l’alta esposizione termica. Uno studio condotto in Francia, per esempio, ha riportato che le sequenze di PMMoV RNA sono state identificate in 12 (57%) su 21 prodotti alimentari commercializzati contenenti peperoni, come salse e polveri.

Occorrenza e persistenza ambientale

L’individuazione di PMMoV in campioni di acqua ambientale è stata riportata per la prima volta nel 2009. Rosario et al. hanno messo in luce un’elevata abbondanza dell’agente virale sia nelle acque di scarico sia in quelle di recupero (es. acque reflue trattate per il riutilizzo) analizzate, rispettivamente, con PCR (reazione a catena della polimerasi) quantitativa in tempo reale e metagenomica virale. Il rilevamento del Pepper mild mottle virus nei reflui mediante le stesse metodiche è stato successivamente segnalato da tutto il mondo, tra cui Germania, Vietnam, Costa Rica, Australia (Figura 1).

Paesi e tipi di campione segnalati nel rilevamento di PMMoV nelle feci umane e negli ambienti acquatici.
Figura 1 Paesi e tipi di campione segnalati nel rilevamento di PMMoV nelle feci umane e negli ambienti acquatici (npj Clean Water, 2018).

Inoltre, dato che PMMoV è diffuso anche nelle acque di mare interessate dallo sversamento di effluenti, gli studiosi suggeriscono l’utilizzo del virus come indicatore di inquinamento fecale umano altresì in ambiente marino.

Il patogeno mostra notevole stabilità in acqua in varie condizioni ambientali (fisico-chimiche e biologiche) e questo può portare a stime eccessivamente conservative in termini di persistenza virale e rischi di infezione. Tuttavia, è a causa di questa persistenza che PMMoV detiene un valore particolare come indicatore di efficienza di riduzione dei virus nei sistemi idrici.

Alcuni gap nello stato attuale della ricerca

Sebbene il Pepper mild mottle virus offra interessanti funzionalità come indicatore di contaminazione fecale, questa review ha anche identificato alcune lacune nella ricerca in materia. PMMoV, infatti, presenta caratteristiche uniche come indicatore virale, ma il suo comportamento negli ambienti acquatici e la relazione con i virus che causano rischi per la salute pubblica necessitano di un esame più approfondito. La morfologia di PMMoV, inoltre, non essendo simile a quella dei virus enterici umani, può portare a differenze nella condotta ambientale e, in determinate circostanze, nei tassi di rimozione/riduzione durante i processi di trattamento.

Affrontare questi gap consentirebbe un uso più saggio e corretto del virus come strumento per migliorare la gestione della qualità microbica dell’acqua.

Angela Chimienti

Fonte:

Crediti immagini:

  • Immagine in evidenza: Tobacco Mosaic Virus (TMV) particles negative stained with heavy metal to make them visible in the TEM. Magnified 160,000X. [Public domain] via Wikimedia Commons.
  • Figura 1: Masaaki Kitajima, Hannah P. Sassi and Jason R. Torrey, Pepper mild mottle virus as a water quality indicator, npj Clean Water (2018) 1:19; doi:10.1038/s41545-018-0019-5 [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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