Co Darwin uznałby za najlepszą adaptację do ochrony przed koronawirusem? rolbos

Charles Darwin spopularyzował koncepcję przetrwania najlepiej przystosowanych jako mechanizm leżący u podstaw doboru naturalnego, który napędza ewolucję życia. Organizmy z genami lepiej przystosowanymi do środowiska są selekcjonowane pod kątem przetrwania i przekazują je następnemu pokoleniu.

Tak więc, kiedy wybucha nowa infekcja, której świat nigdy wcześniej nie widział, proces doboru naturalnego zaczyna się od nowa.

Kto jest „najlepszy” w kontekście pandemii koronawirusa?

To trudne pytanie. Jednak jako immunologia Badacze na Uniwersytecie Południowej Karoliny możemy powiedzieć, że jedno jest jasne: przy braku skutecznych opcji leczenia przeżycie w przypadku zakażenia koronawirusem zależy całkowicie od odpowiedzi immunologicznej pacjenta.

Pracowaliśmy nad odpowiedzią immunologiczną to miecz obosieczny – z jednej strony pomagający gospodarzowi w walce z infekcjami, z drugiej powodujący znaczne szkody w postaci chorób autoimmunologicznych.

Darwin uznał, że zięby z dziobami przystosowanymi do konkretnych źródeł pożywienia obecnych na wyspie mają większe szanse na przeżycie i przekazanie swoich genów następnemu pokoleniu. Za najlepiej przystosowane uznano ptaki z prawym dziobem. Photos.com

Dwie fazy odpowiedzi immunologicznej

Odpowiedź immunologiczna jest jak samochód. Aby bezpiecznie dotrzeć do celu, potrzebujesz zarówno akceleratora (faza 1), jak i hamulca (faza 2), które działają dobrze. Niepowodzenie w którymkolwiek z nich może mieć poważne konsekwencje.

Skuteczna odpowiedź immunologiczna przeciwko czynnikowi zakaźnemu opiera się na delikatnej równowadze dwóch faz działania. Kiedy atakuje czynnik zakaźny, organizm rozpoczyna fazę 1, która promuje stan zapalny – stan, w którym różne komórki odpornościowe gromadzą się w miejscu infekcji, aby zniszczyć patogen.

Po tym następuje faza 2, podczas której komórki odpornościowe zwane regulatorowymi komórkami T tłumią stan zapalny, dzięki czemu zakażone tkanki mogą się całkowicie wyleczyć. Niedobór w pierwszej fazie może umożliwić niekontrolowany wzrost czynnika zakaźnego, takiego jak wirus lub bakteria. Defekt w drugiej fazie może wywołać rozległy stan zapalny, uszkodzenie tkanek i śmierć.

Koronawirus infekuje komórki, przyłączając się do receptora zwanego enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2), który jest obecny w wielu tkankach całego organizmu, w tym w drogach oddechowych i układzie krążenia. Ta infekcja wyzwala odpowiedź immunologiczną fazy 1, w której komórki B wytwarzające przeciwciała wypompowują przeciwciała neutralizujące, które mogą wiązać się z wirusem i zapobiegać jego przyłączaniu się do ACE2. To powstrzymuje wirusa przed infekowaniem większej liczby komórek.

W fazie 1 komórki odpornościowe również produkują cytokiny, grupa białek, które rekrutują inne komórki odpornościowe, a także zwalczają infekcje. Do walki włączają się również zabójcze limfocyty T, które niszczą zainfekowane wirusem komórki, zapobiegając replikacji wirusa.

Jeśli układ odpornościowy jest osłabiony i działa słabo w fazie 1, wirus może szybko się replikować. Do osób z upośledzonym układem odpornościowym należą osoby starsze, biorcy przeszczepów narządów, pacjenci z chorobami autoimmunologicznymi, pacjenci z nowotworami poddawani chemioterapii oraz osoby urodzone z niedoborami odporności. Wiele z tych osób może nie wytwarzać wystarczającej ilości przeciwciał lub zabójczych limfocytów T, aby przeciwdziałać wirusowi, co pozwala wirusowi na niekontrolowane namnażanie się i wywołanie ciężkiej infekcji.

Model molekularny białka kolca koronawirusa (S) (czerwony) związanego z receptorem enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2) (niebieski) na ludzkiej komórce. Po wejściu do komórki wirus wykorzystuje maszynerię komórkową do tworzenia większej liczby kopii samego siebie. JUAN GAERTNER/NAUKOWA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ

Uraz płuc w wyniku zapalenia

Zwiększona replikacja SARS-CoV-2 powoduje dodatkowe komplikacje w płucach i innych narządach.

Zwykle w płucach występuje wiele drobnoustrojów, zarówno szkodliwych, jak i łagodnych. Jednak w miarę rozprzestrzeniania się koronawirusa jest prawdopodobne, że infekcja i wywołany stan zapalny zakłócą tę równowagę, umożliwiając dominację szkodliwych bakterii obecnych w płucach. Prowadzi to do rozwoju zapalenia płuc, w którym pęcherzyki płucne, zwane pęcherzykami płucnymi, wypełniają się płynem lub ropą, utrudniając oddychanie.

Gdy pęcherzyki płucne, miejsce pochłaniania tlenu i wydalania dwutlenku węgla, są wypełnione cieczą, jest mniej miejsca na pochłanianie tlenu. ttsz / Getty Images

Powoduje to dodatkowe zapalenie w płucach, co prowadzi do zespołu ostrej niewydolności oddechowej (ARDS), który jest zaobserwowano u jednej trzeciej pacjentów z COVID-19. Układ odpornościowy, niezdolny do kontrolowania infekcji wirusowej i innych pojawiających się patogenów w płucach, wywołuje jeszcze silniejszą reakcję zapalną, uwalniając więcej cytokin, stan znany jako „burza cytokinowa”.

Na tym etapie jest również prawdopodobne, że odpowiedź immunologiczna fazy 2, której celem jest stłumienie stanu zapalnego, zawodzi i nie może kontrolować burzy cytokin. Takie burze cytokinowe mogą wywołać przyjazny ogień – niszczące, żrące chemikalia przeznaczone do niszczenia zakażonych komórek uwalnianych przez komórki odpornościowe organizmu, co może prowadzić do poważnych uszkodzeń płuc i innych narządów.

Ponadto, ponieważ ACE2 jest obecny w całym ciele, zabójcze limfocyty T z fazy 1 mogą niszczyć zakażone wirusem komórki w wielu narządach, powodując bardziej rozległe zniszczenie. Tak więc pacjenci, którzy wytwarzają nadmierne ilości cytokin i limfocytów T, mogą umrzeć z powodu uszkodzenia nie tylko płuc, ale także innych narządów, takich jak serce i nerki.

Równoważenie układu odpornościowego

Powyższy scenariusz rodzi kilka pytań dotyczących zapobiegania i leczenia COVID-19. Ponieważ większość osób wraca do zdrowia po infekcji koronawirusemprawdopodobnym jest, że szczepionka, która wyzwala przeciwciała neutralizujące i komórki T w celu zablokowania wirusa przed dostaniem się do komórek i replikacją, prawdopodobnie odniesie sukces. Kluczem do skutecznej szczepionki jest to, że nie wywołuje ona nadmiernego stanu zapalnego.

Ponadto u pacjentów, którzy przechodzą do cięższej postaci, takiej jak ARDS i burza cytokin, która często jest śmiertelna, istnieje pilna potrzeba nowego leki przeciwzapalne. Leki te mogą w szerokim zakresie tłumić burzę cytokinową bez powodowania nadmiernego tłumienia odpowiedzi immunologicznej, umożliwiając w ten sposób pacjentom usunięcie koronawirusa bez uszkodzenia płuc i innych tkanek.

Może istnieć tylko wąskie okno możliwości, podczas którego te środki immunosupresyjne mogą być skutecznie stosowane. Takie środki nie powinny być rozpoczynane na wczesnym etapie infekcji, kiedy pacjent potrzebuje układu odpornościowego do walki z infekcją, ale nie można ich opóźniać zbyt długo po rozwoju ARDS, kiedy masywny stan zapalny jest niekontrolowany. To okno leczenia przeciwzapalnego można określić przez monitorowanie poziomów przeciwciał i cytokin u pacjentów.

W przypadku COVID-19 „najlepiej przystosowane” są osoby, które osiągają normalną odpowiedź immunologiczną fazy 1 i fazy 2. Oznacza to silną odpowiedź immunologiczną w fazie 1, aby usunąć pierwotną infekcję koronawirusem i zahamować jej rozprzestrzenianie się w płucach. Następnie powinna nastąpić optymalna odpowiedź fazy 2, aby zapobiec nadmiernemu zapaleniu w postaci „burzy cytokinowej”.

Szczepionki i terapie przeciwzapalne muszą starannie zarządzać tym delikatnym działaniem równoważącym, aby odnieść sukces.

Dzięki temu koronawirusowi nie jest łatwo stwierdzić, kto jest najlepiej przystosowany. To niekoniecznie najmłodsze, najsilniejsze lub najbardziej wysportowane osoby, które mają gwarancję przeżycia tego koronawirusa. Najlepiej przystosowane są osoby z „właściwą” odpowiedzią immunologiczną, które mogą szybko usunąć infekcję bez nadmiernego stanu zapalnego, który może być śmiertelny.

O autorze

Prakash Nagarkatti, wiceprezes ds. badań i Carolina Distinguished Professor, Uniwersytet Karoliny Południowej oraz Mitzi Nagarkatti, SmartState Endowed Chair of Center for Cancer Drug Discovery, Carolina Distinguished Professor i Chair, Department of Pathology, Microbiology and Immunology, Uniwersytet Karoliny Południowej

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki:

Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy

przez Bessela van der Kolka

Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce

przez Jamesa Nestora

Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała

przez Stevena R. Gundry'ego

Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się

autorstwa Joela Greene'a

Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić

Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony

autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a

Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.

Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić