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Coronavirus e animali: quali sono i rischi di contagio e trasmissione del COVID-19 nelle diverse specie?

Testo aggiornato al 2020-09-02


Alcune specie animali, sia domestiche che selvatiche, sono più a rischio di altre di prendere il coronavirus SARS-CoV-2, responsabile del COVID-19. I dati, da esperimenti in laboratorio e osserazione della condizione naturale, ci consentono di stabilire una scala di rischio per circa quindici specie.

All'inizio dell'epidemia di COVID-19, le autorità cinesi hanno insistito sui rischi di contagio da parte di animali selvatici, indicando che i primi pazienti affetti da COVID-19 erano stati ricollegati al mercato di animali di Wuhan. Altri paesi si sono concentrati sulla prevenzione della trasmissione tra esseri umani. Cosa sappiamo oggi, dopo qualche mese di osservazioni, sulla trasmissione da animale ad uomo del coronavirus SARS-CoV-2?

In condizioni sperimentali, in laboratorio, è stato dimostrato che il coronavirus SARS-CoV-2 prelevato dall'uomo non può infettare maiali, polli o anatre, ma può infettare gatti, cani, criceti, furetti, toporagni, pipistrelli e primati non umani. In seguito all'infezione, il virus è stato rilevato nelle vie respiratorie di tutti questi animali, ma sintomi da lievi a moderati sono stati osservati solo in macachi rhesus, gatti, tigri e criceti. Solo i criceti hanno mostrato gravi sintomi clinici. Inoltre, criceti, gatti e furetti infetti hanno trasmesso il coronavirus ad altri criceti, gatti e furetti. Oltre a queste infezioni sperimentali, gatti e cani di persone infette sono risultati positivi al coronavirus SARS-CoV-2 e alcuni gatti infetti hanno mostrato lievi sintomi respiratori. Dei visoni in due allevamenti nei Paesi Bassi hanno preso il SARS-CoV-2 da dei dipendenti; poi il coronavirus si è diffuso tra gli animali allevati e un altro dipendente è stato probabilmente contagiato dai visoni.

Per le altre specie non abbiamo ancora dati sperimentali. Tuttavia, è possibile valutare il rischio che il coronavirus SARS-CoV-2 infetti una data specie analizzando il recettore ACE2 sulle membrane delle cellule di quella specie. Affinché il coronavirus SARS-CoV-2 sia infettivo, deve infatti entrare nelle cellule dell'ospite, grazie al riconoscimento di una parte della proteina ACE2, la quale funge da serratura per la chiave del coronavirus. Si può considerare, per approssimazione, che quanto più in una specie questa parte dell'ACE2 (la serrartura) è simile a quella umana, tanto maggiore sarà la probabilità che questa specie possa essere infettata dal coronavirus SARS-CoV-2. Non è però possibile prevedere la suscettibilità di una specie al coronavirus SARS-CoV-2 basandosi solo sul "grado di parentela" (vicinanza filogenetica) di questa specie all'uomo. Infatti nel corso dell'evoluzione alcune mutazioni dell'ACE2 si sono verificate in diverse specie.

Rischio di contaminazione a seconda della specie : da 0 (nessun rischio) a 3 (alto rischio)

pipistrelli: 3

furetti: 3

criceti: 3

visone: 3 (contaminazione da uomo a visone e visone a uomo osservata)

gatti: 2 (alcune infezioni osservate in laboratorio e in condizioni naturali, nessuna trasmissione da gatto a uomo segnalata, possibile trasmissione da gatto a gatto)

tigri: 2 (alcune infezioni osservate in condizioni naturali, nessuna trasmissione da tigre a uomo segnalata)

cani: 1 (infezioni rare osservate in laboratorio e in condizioni naturali, nessuna trasmissione da cane a uomo segnalata)

toporagni: 1 (lieve infezione osservata in laboratorio)

cavie: 0-1 (nessuno studio sperimentale, il loro recettore ACE2 non dovrebbe essere ben riconosciuto dal coronavirus SARS-CoV-2)

conigli: 0-1 (nessuno studio sperimentale, il loro recettore ACE2 non dovrebbe essere ben riconosciuto dal coronavirus SARS-CoV-2)

ratti: 0-1 (il loro recettore ACE2 non dovrebbe essere riconosciuto dal coronavirus SARS-CoV-2, nessuno studio sperimentale)

anatre: 0 (nessuna infezione di laboratorio)

Maiali, cinghiali: 0 (in laboratorio non è stata osservata alcuna infezione anche se il loro recettore ACE2 è vicino a quello umano)

galline, polli: 0 (nessuna infezione di laboratorio)

topi: 0 (nessuna infezione di laboratorio, recettori ACE2 non riconosciuti dal coronavirus SARS-CoV-2)


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Fonti

Il coronavirus SARS-CoV-2 è stato inoculato nel naso di 6 furetti, 7 gatti, 5 cani, 5 cani, 5 maiali, 5 polli e 5 anatre. I maiali, i polli e le anatre non sono stati infettati. Al contrario, furetti, gatti e 2 dei 5 cani sono stati infettati. I gatti giovani (70-100 giorni) sembrano essere più suscettibili dei gatti più anziani (6-9 mesi). Su 6 gatti sani, solo uno di loro è stato trovato infetto dopo essere stato a contatto con un gatto contaminato. I 2 cani che sono entrati in contatto con i cani infetti non sono stati contagiati.

Shi, J., Wen, Z., Zhong, G., Yang, H., Wang, C., Huang, B., ... & Zhao, Y. (2020). Susceptibility of ferrets, cats, dogs, and other domesticated animals to SARS–coronavirus 2. Science, 368(6494), 1016-1020.

Il coronavirus SARS-CoV-2 è stato inoculato nel naso di 9 pipistrelli (Rousettus aegyptiacus), 9 furetti (Mustela putorius), 9 maiali (Sus scrofa domesticus) e 17 polli (Gallus gallus domesticus). I polli e i maiali non si sono infettati. Tutti i pipistrelli sono stati trovati infetti: il coronavirus è stato rilevato diversi giorni dopo, ma non sono stati osservati segni clinici come febbre, perdita di peso o mortalità. 3 nuovi pipistrelli sani sono aggiunti alla gabbia: uno è stato contagiato dai pipistrelli infetti. Tutti i furetti sono stati infettati e hanno passato il virus a tre furetti sani aggiunti nelle gabbie, senza mostrare alcun sintomo della malattia. Furetti e pipistrelli hanno sviluppato una risposta immunitaria all'infezione da SARS-CoV-2, producendo anticorpi neutralizzanti.

Schlottau, K., Rissmann, M., Graaf, A., Schön, J., Sehl, J., Wylezich, C., ... & Grund, C. (2020). SARS-CoV-2 in fruit bats, ferrets, pigs, and chickens: an experimental transmission study. The Lancet Microbe.

I furetti sono altamente suscettibili all'infezione da parte del coronavirus SARS-CoV-2 e trasmettono il virus per contatto diretto o indiretto attraverso una griglia.

Kim, Y. I., Kim, S. G., Kim, S. M., Kim, E. H., Park, S. J., Yu, K. M., ... & Um, J. (2020). Infection and rapid transmission of SARS-CoV-2 in ferrets. Cell host & microbe.

Il recettore ACE2 del criceto dovrebbe essere ben riconosciuto dal coronavirus SARS-CoV-2, in base a previsioni con metodi informatici. In laboratorio, i criceti vengono infettati dal coronavirus SARS-CoV-2 e sviluppano sintomi polmonari. Cinque criceti infetti sono stati abbinati ad un criceto sano ciascuno e tutti i riceti sani sono stati infettati. Anche maiali e conigli possiedono un recettore ACE2 che dovrebbe essere riconosciuto dal coronavirus SARS-CoV-2, sempre secondo previsioni informatici.

Chan, J. F. W., Zhang, A. J., Yuan, S., Poon, V. K. M., Chan, C. C. S., Lee, A. C. Y., ... & Liang, R. (2020). Simulation of the clinical and pathological manifestations of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in golden Syrian hamster model: implications for disease pathogenesis and transmissibility. Clinical Infectious Diseases.

I criceti possono essere infettati dal coronavirus SARS-CoV-2 e trasmetterlo ad altri criceti attraverso contatto diretto o aerosol. Perdono peso, sviluppano una risposta immunitaria all'infezione da SARS-CoV-2, con anticorpi neutralizzanti, e alla fine riacquistano il loro peso originale.

Sia, S. F., Yan, L. M., Chin, A. W., Fung, K., Choy, K. T., Wong, A. Y., ... & Peiris, M. (2020). Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters. Nature, 1-7.

I gatti possono essere infettati in laboratorio dal coronavirus SARS-CoV-2 e possono trasmetterlo ad altri gatti per contatto diretto. I gatti infettati in laboratorio non presentavano sintomi, ma hanno sviluppato una forte risposta immunitaria all'infezione da SARS-CoV-2 in termini di anticorpi neutralizzanti, il che dovrebbe prevenire una reinfezione. Non sono state rilevate particelle virali di SARS-CoV-2 in cani precedentemente infettati dal coronavirus SARS-CoV-2, ma è stata osservata una risposta immunitaria con produzione di anticorpi neutralizzanti.

Bosco-Lauth, A., Hartwig, A. E., Porter, S., Gordy, P., Nehring, M., Byas, A., ... & Bowen, R. (2020). Pathogenesis, transmission and response to re-exposure of SARS-CoV-2 in domestic cats. bioRxiv.

15 cani appartenenti a nuclei familiari con casi di COVID-19 a Hong Kong sono stati testati. 2 sono risultati positivi al coronavirus SARS-CoV-2. In questi 2 cani è stata rilevata una risposta immunitaria con anticorpi neutralizzanti. Le sequenze genetiche dei virus nei 2 cani erano identiche a quelle dei virus dei loro padroni, il che conferma l'avvenuta trasmissione da uomo ad animale. Gli animali sono rimasti asintomatici durante il periodo di isolamento.

Sit, T. H., Brackman, C. J., Ip, S. M., Tam, K. W., Law, P. Y., To, E. M., ... & Perera, R. A. P. M. (2020). Infection of dogs with SARS-CoV-2. Nature, 1-6.

In 11 aziende agricole dei Paesi Bassi sono stati trovati visoni portatori del coronavirus SARS-CoV-2. I visoni hanno mostrato sintomi respiratori e gastrointestinali, e i decessi tra i visoni sono aumentati. Considerando che alcuni lavoratori delle azeinde agricole avevano sintomi del COVID-19 qualche giorno prima, è probabile che essi abbiano trasmesso il coronavirus ai visoni. Anche alcuni gatti della zona hanno sviluppato anticorpi contro il coronavirus, il che suggerisce che sono stati infettati dai visoni.

Oreshkova, N., Molenaar, R. J., Vreman, S., Harders, F., Munnink, B. B. O., Hakze-van der Honing, R. W., ... & Tacken, M. G. (2020). SARS-CoV-2 infection in farmed minks, the Netherlands, April and May 2020. Eurosurveillance, 25(23), 2001005.

Dei macachi infettati dal SARS-CoV-2 per somministrazione combinata intranasale e intratracheale hanno escreto il coronavirus nelle vie respiratorie superiori e inferiori, ma hanno mostrato sintomi lievi.

Rockx, B., Feldmann, F., Brining, D., Gardner, D., LaCasse, R., Kercher, L., ... & Porcella, S. F. (2011). Comparative pathogenesis of three human and zoonotic SARS-CoV strains in cynomolgus macaques. PLoS One, 6(4), e18558.

Infezione di toporagni in laboratorio.

Zhao, Y., Wang, J., Kuang, D., Xu, J., Yang, M., Ma, C., ... & Gao, J. (2020). Susceptibility of tree shrew to SARS-CoV-2 infection. bioRxiv.

Topi infettati in laboratorio con il coronavirus SARS-CoV-2 non presentano sintomi né alcuna carica virale, mentre i topi ingegnerizzati che possiedono il recettore umano ACE2 vengono infettati, sviluppano una polmonite e perdono peso.

Bao, L., Deng, W., Huang, B., Gao, H., Liu, J., Ren, L., ... & Qu, Y. (2020). The pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 transgenic mice. BioRxiv.

In uno zoo di New York City, cinque tigri e tre leoni sono risultati positivi al SARS-CoV-2. Questi animali sono stati infettati da un membro del personale dello zoo, asintomatico.

Articolo Newsroom.

Analizzando le sequenze di aminoacidi che compongono il recettore ACE2 in varie specie e modellando le loro interazioni fisiche con la proteina Spike del coronavirus SARS-CoV-2, che lo riconosce, si deduce che è improbabile l'infezione da parte del coronavirus SARS-CoV-2 di ratti, topi, cavie e conigli. D'altra parte, Spike sembra riconoscere ACE2 in furetti e gatti, come negli esseri umani. Anche parte della proteina TMPRSS2 è utilizzata dal coronavirus SARS-CoV-2 per entrare nelle cellule e questa è identica in tutte le specie testate in questo studio, e quindi non sembra causare le differenze di suscettibilità al coronavirus tra le specie.

Brooke, G. N., & Prischi, F. (2020). Structural and functional modelling of SARS-CoV-2 entry in animal models. Research Square preprint.

Analisi dei casi di contaminazione in 16 fattorie di visoni nei Paesi Bassi. L'analisi delle sequenze di coronavirus SARS-CoV-2 raccolte dal visone e dall'uomo indica che ci sono stati almeno 10 casi di trasmissione dal visone all'uomo.

Munnink et al (2020) Saltare avanti e indietro: trasmissione antropozoonotica e zoonotica della SARS-CoV-2 nelle fattorie di visoni. BioRxiv.

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