Hva vil Darwin anse som den beste tilpasningen for å beskytte mot coronavirus? Rolbos

Charles Darwin populariserte begrepet overlevelse av de fineste som en mekanisme som ligger til grunn for det naturlige utvalget som driver livets utvikling. Organismer med gener som er bedre tilpasset miljøet, blir valgt ut for å overleve og overføre dem til neste generasjon.

Når en ny infeksjon som verden aldri har sett før, bryter ut, starter prosessen med naturlig seleksjon på nytt.

Hvem er den "sterkeste" i sammenheng med coronavirus-pandemien?

Dette er et utfordrende spørsmål. Men som immunologi forskere ved University of South Carolina, kan vi si at en ting er tydelig: Uten effektive behandlingsalternativer avhenger overlevelse mot koronavirusinfeksjonen helt av pasientens immunrespons.

Vi har jobbet med hvordan immunresponsen er et tveegget sverd - på den ene siden som hjelper verten til å bekjempe infeksjoner, mens den på den andre siden forårsaker betydelig skade i form av autoimmune sykdommer.

Darwin anerkjente at finker med nebber tilpasset de spesifikke matkildene som er til stede på en øy, var mer sannsynlig å overleve og overføre genene til neste generasjon. Fugler med de rette nebbene ble definert som de fineste. Photos.com

De to fasene av immunresponsen

Immunresponsen er som en bil. For å nå et reisemål trygt, trenger du både en gasspedal (fase 1) og en brems (fase 2) som fungerer bra. Feil i begge kan ha betydelige konsekvenser.

En effektiv immunrespons mot et smittestoff hviler i den delikate balansen i to faser av handlingen. Når et smittestoff angriper, begynner kroppen fase 1, som fremmer betennelse - en tilstand der en rekke immunceller samles på infeksjonsstedet for å ødelegge patogenet.

Dette blir fulgt av fase 2, der immunceller kalt regulerende T-celler undertrykker betennelse slik at det infiserte vevet kan heles fullstendig. En mangel i den første fasen kan tillate ukontrollert vekst av smittestoffet, for eksempel et virus eller bakterier. En feil i den andre fasen kan utløse massiv betennelse, vevsskader og død.

Coronavirus infiserer celler ved å feste seg til en reseptor kalt det angiotensin-konverterende enzymet 2 (ACE2), som er til stede i mange vev i kroppen, inkludert luftveiene og det kardiovaskulære systemet. Denne infeksjonen utløser en immunreaksjon fra fase 1, der de antistoffproduserende B-cellene pumper ut nøytraliserende antistoffer som kan binde seg til viruset og forhindre at det fester seg til ACE2. Dette hemmer viruset fra å infisere flere celler.

I løpet av fase 1 produserer også immuncellene cytokiner, en gruppe proteiner som rekrutterer andre immunceller i tillegg til å bekjempe infeksjon. Killer T-celler som ødelegger de virusinfiserte cellene, og som forhindrer viruset i å replikere, deltar også i kampen.

Hvis immunforsvaret er kompromittert og fungerer dårlig i fase 1, kan viruset replikere raskt. Personer med kompromittert immunforsvar inkluderer eldre, organtransplanterte pasienter, pasienter med autoimmune sykdommer, kreftpasienter som gjennomgår cellegift og individer som er født med immunsviktssykdommer. Mange av disse individene produserer kanskje ikke nok antistoffer eller T-celler til å motvirke viruset, noe som gjør at viruset kan mangedobles og ikke forårsake en alvorlig infeksjon.

Molekylær modell av et coronavirus pigge (S) protein (rødt) bundet til en angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2) reseptor (blå) på en menneskelig celle. Når den er inne i cellen, bruker viruset cellenes maskiner for å lage flere kopier av seg selv. JUAN GAERTNER / SCIENCE PHOTO BIBLIOTEK

Lungeskade som følge av betennelse

Økt replikasjon av SARS-CoV-2 utløser ytterligere komplikasjoner i lungene og andre organer.

Normalt er det et bredt spekter av mikroorganismer, både skadelige og godartede, som lever i harmoni i lungene. Imidlertid, etter hvert som coronavirus sprer seg, er det sannsynlig at infeksjonen og betennelsen som følger, vil forstyrre denne balansen, slik at skadelige bakterier som er tilstede i lungene kan dominere. Dette fører til utvikling av lungebetennelse, der lungene luftsekker, kalt alveoli, blir fylt med væske eller puss, noe som gjør det vanskelig å puste.

Når alveolene, stedet der oksygen blir absorbert og karbondioksid blir utvist, er fylt med væske, er det mindre plass til å absorbere oksygen. ttsz / Getty Images

Dette utløser ytterligere betennelse i lungene, noe som fører til akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS), som er sett hos en tredjedel av COVID-19 pasienter. Immunsystemet, som ikke klarer å kontrollere virusinfeksjon og andre nye patogener i lungene, monterer en enda sterkere inflammatorisk respons ved å frigjøre flere cytokiner, en tilstand kjent som "cytokin storm."

På dette stadiet er det også sannsynlig at immunresponsen i fase 2 som tar sikte på å undertrykke betennelse mislykkes og ikke kan kontrollere cytokinstormen. Slike cytokinstormer kan utløse vennlig brann - ødeleggende, etsende kjemikalier ment å ødelegge infiserte celler som frigjøres av kroppens immunceller, noe som kan føre til alvorlig skade på lungene og andre organer.

Fordi ACE2 er til stede i hele kroppen, kan også morderen T-celler fra fase 1 ødelegge virusinfiserte celler over flere organer, forårsake mer utbredt ødeleggelse. Dermed kan pasienter som produserer overdreven cytokiner og T-celler dø av skade ikke bare på lungene, men også på andre organer som hjerte og nyrer.

Immunsystemets balansegang

Ovenstående scenario reiser flere spørsmål angående forebygging og behandling av COVID-19. Fordi det flertallet av mennesker blir frisk av coronavirus-infeksjon, er det sannsynlig at en vaksine som utløser nøytraliserende antistoffer og T-celler for å blokkere viruset fra å komme inn i cellene og replikere, sannsynligvis vil være vellykket. Nøkkelen til en effektiv vaksine er at den ikke utløser overdreven betennelse.

I tillegg er det et presserende behov for pasienter som går over til en mer alvorlig form som ARDS og cytokin storm, som ofte er dødelig. betennelsesdempende medisiner. Disse medisinene kan i stor grad undertrykke cytokinstormen uten å forårsake overdreven undertrykkelse av immunrespons, og dermed gjøre det mulig for pasientene å fjerne koronaviruset uten skade på lunge og annet vev.

Det kan bare være et smalt mulighetsvindu der disse immunsuppressive midlene kan brukes effektivt. Slike midler bør ikke startes på et tidlig infeksjonsstadium når pasienten trenger immunforsvaret for å bekjempe infeksjonen, men det kan ikke utsettes for lenge etter ARDS-utvikling, når den massive betennelsen er ukontrollerbar. Dette vinduet med betennelsesdempende behandling kan bestemmes ved å overvåke antistoff- og cytokinnivået hos pasienter.

Med COVID-19 er da de "fineste" individer som har en normal fase 1 og fase 2 immunrespons. Dette betyr en sterk immunrespons i fase 1 for å fjerne den primære coronavirusinfeksjonen og hemme dens spredning i lungene. Deretter bør dette følges av en optimal fase 2-respons for å forhindre overdreven betennelse i form av "cytokin storm."

Vaksiner og betennelsesdempende behandlinger må nøye håndtere denne delikate balansegangen for å være vellykket.

Med dette coronavirus er det ikke lett å vite hvem som er de fineste individene. Det er ikke nødvendigvis de yngste, sterkeste eller mest atletiske personene som garantert overlever dette koronaviruset. De sterkeste er de med den "riktige" immunresponsen som kan fjerne infeksjonen raskt uten å få overdreven betennelse, noe som kan være dødelig.

Om forfatteren

Prakash Nagarkatti, visepresident for forskning og Carolina utmerket professor, University of South Carolina og Mitzi Nagarkatti, SmartState utvalgt styreleder for Center for Cancer Drug Discovery, Carolina Distinguished Professor and President, Institutt for patologi, mikrobiologi og immunologi, University of South Carolina

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille