2 Circolazione di LPAIV Tra gli Uccelli Selvatici
Selvatici uccelli acquatici dagli ordini Anseriformes (soprattutto anatre, oche e cigni) e Charadriiformes (soprattutto gabbiani, sterne, e trampolieri) costituiscono il serbatoio naturale di IAV di sottotipi H1–16 e N1–9. All’interno degli ordini in cui gli LPAIV sono più frequentemente rilevati, esiste una variazione tra le specie nella frequenza in cui gli LPAIV sono rilevati. Anche se non può essere completamente escluso che il bias di campionamento gioca un ruolo, LPAIV sono spesso isolati dai membri della sottofamiglia Anatinae (dabbling e immersioni anatre), in particolare dabbling anatre (Munster et al., 2007). Tra le anatre dilettarsi, la maggior parte dei virus sono stati isolati dal germano reale (Anas platyrhynchos) (Munster et al., 2007; Nishiura et al., 2009; Wilcox et al., 2011). Soprattutto LPAIV dei sottotipi H1-H12 sono stati isolati dai germani reali in combinazioni multiple. All’interno dell’ordine dei Charadriiformes, ci sono anche modelli specifici della famiglia e della specie presenti. LPAIV di vari sottotipi sono stati isolati da più specie delle famiglie Scolopacidae, Charadriidae, Laridae e Alcidae, con membri della famiglia dei Laridae (gabbiani, sterne e schiumatoi) il più delle volte positivi per LPAIV. I gabbiani sono molto probabilmente il serbatoio di LPAIV dei sottotipi H13 e H16 (Arnal et al., 2015; Munster et al., 2007; Verhagen et al., 2014a). La diversità dei sottotipi LPAIV differisce anche tra gli anni (Krauss et al., 2004; Sharp et al., 1993; Wilcox et al., 2011).
Oltre alle specie dell’ordine Anseriformes e Charadriiformes, IAV sono stati scoperti in vari altri uccelli, anche se in frequenze relativamente basse. La presenza di IAV in questi host aggiuntivi è probabilmente almeno parzialmente associata a spillover di virus da uccelli degli ordini Anseriformes e Charadriiformes (Stallknecht e Brown, 2017).
Oltre alla variazione specie-specifica nella prevalenza di LPAIV tra gli uccelli selvatici, ci sono anche differenze spaziotemporali nella prevalenza di LPAIV. In genere, la prevalenza del virus nei germani reali in Nord America e in Europa varia da molto bassa in primavera ed estate ad alta in autunno (migrazione autunnale) e inverno (Hinshaw et al., 1985). Questa elevata prevalenza durante la migrazione autunnale è probabilmente dovuta all’aggregazione di un gran numero di giovani uccelli prima e durante la migrazione che non sono ancora stati esposti alla IAV. Quando gli uccelli migrano verso sud, la prevalenza di AIV diminuisce rapidamente, come è stato dimostrato durante studi nella parte settentrionale di USA, Europa e Asia, anche se in alcune parti del nord Europa il periodo di alta prevalenza continua fino alla fine dell’autunno (Stallknecht e Shane, 1988; Wallensten et al., 2007). Oltre al picco durante la migrazione autunnale, c’è anche un picco, sebbene inferiore, durante la migrazione primaverile (Hanson et al., 2005; Wallensten et al., 2006). In altre regioni, come Africa, Australia e Sud America, i modelli temporali nella prevalenza LPAIV delle anatre sono meno evidenti (Gaidet, 2016; Gaidet et al., 2007, 2012; Mackenzie et al., 1984; Pereda et al., 2008). Tuttavia, anche se non ci sono grandi cambiamenti di temperatura tra le diverse stagioni, c’è una forte stagionalità delle precipitazioni e delle aree superficiali delle zone umide in Africa che in combinazione con periodi di riproduzione estesi e non sincronizzati si traduce in diversi modelli della dinamica dell’infezione di LPAIV (Gaidet, 2016).
In diversi studi, è stato dimostrato che l’infezione da una IAV induce, almeno parziale, immunità negli uccelli selvatici (Costa et al., 2010; Jourdain et al., 2010; Latorre-Margalef et al., 2013; Tolf et al., 2013; Verhagen et al., 2015b). L’infezione di anatre con un LPAIV provoca l’immunità contro lo stesso LPAIV, ma anche in una certa misura contro IAV di altri sottotipi (immunità eterosubtipica) (Costa et al., 2010; Latorre-Margalef et al., 2013). Questi risultati sono stati confermati da un altro studio in Canada oche (Branta canadensis) (Berhane et al., 2014). Tuttavia, i risultati di uno studio sperimentale con gabbiani comuni (Chroicocephalus ridibundus) utilizzando H13N2 e H16N3 virus indicato che l’infezione dopo 1 anno con il virus omologo comportato una riduzione dell’escrezione di virus, ma l’infezione con il virus eterologo non ha avuto alcun impatto sulla durata o il livello di spargimento del virus. In un altro studio incentrato sulla struttura per età della risposta immunitaria aviaria IAV in una vita libera cigno reale (Cygnus olor) popolazione (Abbotsbury, Regno Unito) prima e dopo un focolaio di HPAIV H5N1 nel 2008, è stato dimostrato che l’ampiezza della risposta immunitaria accumulato con l’età che indica che questi cigni, in grado di sviluppare a lungo termine memoria immunitaria, ma non era chiaro se questo ha portato anche a ridotto infezioni in età avanzata (Hill et al., 2016).
LPAIV si replica principalmente nel tratto intestinale delle anatre e, quindi, la trasmissione di LPAIV tra gli uccelli selvatici avviene principalmente attraverso la via fecale–orale. Gli LPAIV vengono versati in alte concentrazioni nelle feci ed è stato dimostrato che gli LPAIV sono in grado di rimanere infettivi per lungo tempo in acqua, a seconda di vari aspetti, come temperatura, pH, salinità e numero di cicli di congelamento–disgelo (Stallknecht e Brown, 2017). Pertanto, è stato suggerito che la trasmissione via acqua potrebbe svolgere un ruolo chiave nella trasmissione di LPAIV tra uccelli acquatici. Ciò è stato confermato da modelli matematici che hanno dimostrato che la trasmissione indiretta di LPAIV all’interno di un serbatoio di virus ambientale potrebbe svolgere un ruolo importante nell’epidemiologia di LPAIV (Rohani et al., 2009). Poiché molte delle specie ospiti di LPAIV volano lunghe distanze durante la migrazione, gli uccelli selvatici potrebbero trasportare LPAIV su grandi distanze e tra diversi ospiti, popolazioni e continenti. Inoltre, gli uccelli migratori potrebbero anche agire come amplificatori locali se gli uccelli migratori immunologicamente naïve arrivano in una certa posizione in cui un LPAIV sta circolando tra gli uccelli residenti (Verhagen et al., 2014b). Sebbene gli uccelli migratori possano trasportare LPAIV su lunghe distanze, ci sono ancora due principali lignaggi filogenetici di LPAIV che sono geograficamente separati: il lignaggio eurasiatico e quello americano (Donis et al., 1989; Olsen et al., 2006; Yoon et al., 2014). Inoltre, ci sono prove per un ulteriore lignaggio sudamericano meridionale (Pereda et al., 2008). Tuttavia, nonostante il fatto che un certo numero di specie di anatre e uccelli costieri attraversino regolarmente lo stretto di Bering e vi sia uno scambio di geni tra lignaggi LPAIV eurasiatici e americani, la persistenza di geni da LPAIV di un lignaggio all’interno dell’altro è limitata. Crossover di geni è stato descritto per il gene eurasiatico H6 che ha sostituito il Nord America H6 (Bahl et al., 2009), e l’introduzione e la persistenza del gene H14 HA in Nord America (Fries et al., 2013; Ramey et al., 2014). È stato anche dimostrato da Pearce et al. (2009), che ha eseguito un’analisi filogenetica e genetica della popolazione di LPAIV che sono stati raccolti dal codone settentrionale (Anas acuta), una specie che è nota per migrare tra il Nord America e l’Eurasia (Miller, 2006; Nicolai et al., 2005), su entrambi i lati della flyway migratoria del Pacifico in Nord America. L’analisi dei dati genetici di LPAIV ha rivelato che i virus della stirpe asiatica circolano tra i codoni del nord in Alaska, adiacente allo stretto di Bering, ma c’erano prove limitate per LPAIV asiatico nelle aree di svernamento dei codoni del nord in California, più a sud (Pearce et al., 2009).
Una domanda importante sul ruolo degli uccelli acquatici selvatici come serbatoio di LPAIV è se l’infezione causa segni clinici. Sebbene originariamente si pensasse che gli LPAIV si fossero adattati agli uccelli acquatici in modo tale da non essere patogeni, in vari studi è stato dimostrato che l’infezione da LPAIV era correlata negativamente al peso corporeo (per la revisione, vedere Kuiken, 2013). Inoltre, i risultati di un recente studio condotto da Hoye e colleghi hanno indicato che l’infezione da LPAIV dei cigni di Bewick (Cygnus columbianus bewickii) può aver provocato effetti indiretti sulle prestazioni individuali e sul reclutamento (Hoye et al., 2016). Tuttavia, una relazione causale tra infezione e ridotta migrazione non è stata dimostrata in nessuno di questi studi (per la revisione, vedere Kuiken, 2013). Oltre all’impatto dell’infezione da LPAIV sul peso corporeo e sul modello di migrazione, è stato anche ipotizzato che le condizioni del corpo e la migrazione annuale potrebbero avere un impatto sulla suscettibilità all’infezione da LPAIV (Flint e Franson, 2009). Tuttavia, in uno studio condotto da Dannemiller e colleghi con infezioni LPAIV secondarie nei germani reali, non è stata trovata alcuna relazione tra condizione corporea, infezione e immunocompetenza (Dannemiller et al., 2017). Anche in uno studio di Van Dijk e colleghi nei germani reali selvatici, sono state trovate solo deboli associazioni tra infezione e spargimento di LPAIV e le condizioni del corpo e lo stato immunitario. Sebbene il ruolo esatto dell’infezione da LPAIV sui modelli di migrazione degli uccelli selvatici non sia stato ancora chiarito, le prove attuali supportano l’ipotesi che gli uccelli selvatici siano principalmente portatori asintomatici di LPAIV.
La disponibilità di nuove tecniche per sequenziare genomi virali ha notevolmente migliorato la possibilità di analizzare sequenze LPAIV nel tempo e nello spazio, il che ha fornito risultati molto interessanti. In vari studi, è stato dimostrato che come risultato della circolazione di più sottotipi contemporaneamente, posizione e popolazione ospite, si verificano frequentemente riassortimenti tra diversi LPAIV (Dugan et al., 2008; Macken et al., 2006; Olsen et al., 2015). Pertanto, è stato proposto che LPAIV negli uccelli selvatici formi costellazioni del genoma transitorie, che si rimescolano continuamente per riassortimento (Dugan et al., 2008; Olsen et al., 2015). Nonostante il continuo scambio di segmenti genici di LPAIV tra gli uccelli selvatici, è stato dimostrato per i virus H4 e H6 che il loro tasso evolutivo è significativamente più lento dei virus H5N1 e di un lignaggio associato al pollame dell’influenza H6 (Fourment e Holmes, 2015).