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3. I batteriofagi
batteriofagi, termine che deriva dal greco e che significa “divoratori di batteri”, o più semplicemente i fagi, sono virus capaci di infettare batteri. Come gli altri virus sono di piccole dimensioni e per questo in grado di passare attraverso i filtri di batteriologia. La loro struttura chimica è molto semplice, in quanto costituiti solamente da acido nucleico protetto da un involucro proteico.
Per poter sopravvivere, il fago dipende come ogni virus dal proprio ospite, in questo caso un batterio, che una volta infettato viene distrutto per lisi.
In breve, la replicazione di un fago avviene in diverse fasi: adesione alla parete del batterio mediante recettori specifici; penetrazione dell’acido nucleico fagico all’interno della cellula batterica; produzione delle proteine virus specifiche e delle nuove molecole di acido nucleico virale; assemblaggio delle nuove particelle fagiche; lisi della parete batterica e liberazione delle particelle fagiche progenie [IV].
_________________________________________________________________ 23 A motivo delle loro proprietà litiche i batteriofagi possono essere facilmente titolati su piastre Petri contenenti terreno agarizzato in cui sono stati incorporati fagi e batteri sensibili: è infatti possibile rilevare, in corrispondenza delle zone in cui si sono moltiplicati i fagi, aree di lisi (placche) della patina batterica [19].
Figura 1 – Adsorbimento del fago T4 alla parete cellulare di E. coli e iniezione del DNA.
_________________________________________________________________ 24 I batteriofagi sono virus molto diversificati tra loro per caratteristiche morfologiche, tipo di acido nucleico, modalità di replicazione.
3.1 Fagi come indicatori di contaminazione virale ambientale
Le analogie di batteriofagi con diversi virus animali, in particolare per quanto attiene alla loro sopravvivenza nell’ambiente, consentono di utilizzare questi microrganismi come indicatori indiretti di contaminazione virale ambientale.
Tre gruppi di batteriofagi sono stati proposti come indicatori della presenza di virus enterici nell’ambiente acquatico: i colifagi somatici, i fagi F-Rna specifici e i fagi del Bacteroides Fragilis [5].
I colifagi somatici costituiscono un gruppo piuttosto eterogeneo di fagi, in grado di replicarsi in una varietà di coliformi umani ed animali. Sono sicuramente degli indicatori di contaminazione fecale, ma la loro possibile replicazione nell’ambiente idrico soprattutto nei mesi estivi non li rende indicatori ottimali.
I fagi F-specifici sono un gruppo più omogeneo di fagi, sono più utili dei colifagi per valutare la contaminazione dei liquami dopo trattamento, mentre sono più rapidamente inattivati dei virus enterici nell’acqua di mare.
Recentemente sono stati utilizzati come indicatori di contaminazione virale delle acque, i fagi di Bacteroides fragilis (figura 2).
_________________________________________________________________ 25 Questo batterio ha come unica nicchia ecologica l’intestino dell’uomo e degli animali, non è in grado di moltiplicarsi nell’ambiente in quanto strettamente anaerobio e con precise esigenze nutrizionali e pertanto la presenza del suo fago è sicuramente indice di contaminazione fecale [8].
Due particolari biotipi, B. fragilis HSP-40 e RYC2056, sono stati evidenziati in alta concentrazione nelle feci umane ed i loro fagi specifici, rispettivamente B40-8 e B56-3, sono stati ritrovati in diverse matrici ambientali dove era accertato un grado di contaminazione di origine fecale [20].
Da uno studio condotto nel 2001 dal Dipartimento di Microbiologia dell’Università di Barcellona, attraverso esperimenti in situ, è stato messo in evidenza che i batteriofagi infettanti B. fragilis sono più resistenti all’inattivazione naturale di colifagi e batteriofagi F-RNA specifici. Esperimenti
_________________________________________________________________ 26 di inattivazione con culture pure di batteriofagi hanno confermato che il fago B40-8 di Bacteroides fragilis è il più resistente [21].
Altri studi sperimentali hanno dimostrato una sopravvivenza dei fagi di B.
