Что означает выживание наиболее приспособленных в пандемии коронавируса?

Что означает выживание наиболее приспособленных в пандемии коронавируса? Что бы Дарвин считал лучшей адаптацией для защиты от коронавируса? ролбос

Чарльз Дарвин популяризировал концепцию выживания наиболее приспособленных как механизма, лежащего в основе естественного отбора, который управляет эволюцией жизни. Организмы с генами, лучше подходящими для окружающей среды, отбираются для выживания и передают их следующему поколению.

Таким образом, когда вспыхивает новая инфекция, которую мир никогда не видел прежде, процесс естественного отбора начинается снова и снова.

В контексте пандемии коронавируса кто является «наиболее приспособленным»?

Это сложный вопрос. Но как иммунология Исследователи В Университете Южной Каролины можно сказать одно: без эффективных вариантов лечения выживаемость против коронавирусной инфекции полностью зависит от иммунного ответа пациента.

Мы работали над тем, как иммунный ответ это обоюдоострый меч - с одной стороны, помогающий хозяину бороться с инфекциями, а с другой стороны, наносящий значительный ущерб в виде аутоиммунных заболеваний.

Что означает выживание наиболее приспособленных в пандемии коронавируса? Дарвин признал, что вьюрки с клювами, приспособленными к конкретным источникам пищи на острове, с большей вероятностью выживут и передадут свои гены следующему поколению. Птицы с правильными клювами были определены как наиболее приспособленные. Photos.com

Две фазы иммунного ответа

Иммунный ответ похож на машину. Чтобы безопасно добраться до места назначения, вам нужны как ускоритель (фаза 1), так и тормоз (фаза 2), которые хорошо функционируют. Сбой в любом из них может иметь значительные последствия.

Эффективный иммунный ответ против инфекционного агента лежит в тонком балансе двух фаз действия. Когда инфекционный агент атакует, организм начинает фазу 1, которая способствует воспалению - состоянию, в котором различные иммунные клетки собираются в месте инфекции, чтобы уничтожить возбудителя.

Затем следует фаза 2, во время которой иммунные клетки, называемые регуляторными Т-клетками, подавляют воспаление, так что зараженные ткани могут полностью зажить. Дефицит на первом этапе может привести к неконтролируемому росту инфекционного агента, такого как вирус или бактерия. Дефект на втором этапе может вызвать массивное воспаление, повреждение тканей и смерть.

Коронавирус заражает клетки, прикрепляясь к рецептору, называемому ангиотензин-превращающим ферментом 2 (ACE2), который присутствует во многих тканях по всему организму, включая дыхательные пути и сердечно-сосудистую систему. Эта инфекция запускает иммунный ответ фазы 1, при котором B-клетки, продуцирующие антитела, откачивают нейтрализующие антитела, которые могут связываться с вирусом и предотвращать его присоединение к ACE2. Это запрещает вирусу заражать больше клеток.

Во время фазы 1 иммунные клетки также производят цитокиныгруппа белков, которые рекрутируют другие иммунные клетки, а также борются с инфекцией. К борьбе также присоединяются убийцы Т-клеток, которые уничтожают зараженные вирусом клетки, предотвращая размножение вируса.

Если иммунная система скомпрометирована и плохо работает во время фазы 1, вирус может быстро размножаться. Люди с нарушенной иммунной системой включают пожилых людей, получателей трансплантации органов, пациентов с аутоиммунными заболеваниями, больных раком, проходящих химиотерапию, и лиц, родившихся с заболеваниями иммунодефицита. Многие из этих людей могут не продуцировать достаточное количество антител или Т-клеток-киллеров, чтобы противостоять вирусу, что позволяет вирусу размножаться без контроля и вызывать тяжелую инфекцию.

Что означает выживание наиболее приспособленных в пандемии коронавируса? Молекулярная модель белка (S) коронавирусного шипа (красного), связанного с рецептором ангиотензин-превращающего фермента 2 (ACE2) (синего цвета) на клетке человека. Оказавшись внутри клетки, вирус использует механизм клетки, чтобы сделать больше копий самого себя. ХУАН ГАЕРТНЕР / НАУЧНАЯ ФОТОБИБЛИОТЕКА

Повреждение легких в результате воспаления

Повышенная репликация SARS-CoV-2 вызывает дополнительные осложнения в легких и других органах.

Обычно существует широкий спектр микроорганизмов, как вредных, так и доброкачественных, которые живут в легких в гармонии. Однако, по мере распространения коронавируса, вероятно, что инфекция и последующее воспаление нарушат этот баланс, позволяя доминировать вредным бактериям, присутствующим в легких. Это приводит к развитию пневмонии, при которой воздушные мешочки легких, называемые альвеолами, наполняются жидкостью или гноем, затрудняя дыхание.

Что означает выживание наиболее приспособленных в пандемии коронавируса? Когда альвеолы, место, где поглощается кислород и удаляется углекислый газ, заполнены жидкостью, остается меньше места для поглощения кислорода. ttsz / Getty Images

Это вызывает дополнительное воспаление в легких, что приводит к острому респираторному дистресс-синдрому (ARDS), который видели у трети пациентов с COVID-19, Иммунная система, неспособная контролировать вирусную инфекцию и другие возникающие патогены в легких, усиливает воспалительную реакцию, высвобождая больше цитокинов, состояние, известное как «цитокиновый шторм».

На этой стадии также вероятно, что фаза 2 иммунного ответа, направленная на подавление воспаления, терпит неудачу и не может контролировать шторм цитокинов. Такие цитокиновые бури могут вызвать дружественный огонь - разрушительные, едкие химические вещества, предназначенные для уничтожения инфицированных клеток, которые выделяются иммунными клетками организма, что может привести к серьезному повреждению легких и других органов.

Кроме того, поскольку ACE2 присутствует во всем организме, Т-клетки-убийцы из фазы 1 могут разрушать инфицированные вирусом клетки в нескольких органах, вызывая более широкое разрушение. Таким образом, пациенты, которые вырабатывают избыточные цитокины и Т-клетки, могут умереть от травм не только легких, но и других органов, таких как сердце и почки.

Балансирующий акт иммунной системы

Вышеуказанный сценарий поднимает несколько вопросов, касающихся профилактики и лечения COVID-19. Поскольку большинство людей выздоравливают от коронавирусной инфекции, вероятно, что вакцина, которая запускает нейтрализующие антитела и Т-клетки, чтобы блокировать проникновение вируса в клетки и размножение, вероятно, будет успешной. Ключ к эффективной вакцине заключается в том, что она не вызывает чрезмерного воспаления.

Кроме того, у пациентов, которые переходят в более тяжелую форму, такую ​​как ОРДС и цитокиновый шторм, который часто смертелен, существует острая необходимость в новых противовоспалительные препараты, Эти препараты могут широко подавлять цитокиновый шторм, не вызывая чрезмерного подавления иммунного ответа, что позволяет пациентам очищать коронавирус без повреждения легких и других тканей.

Может быть только узкое окно возможностей, во время которого эти иммунодепрессанты могут эффективно использоваться. Такие агенты не следует начинать на ранней стадии инфекции, когда пациенту нужна иммунная система для борьбы с инфекцией, но это нельзя откладывать слишком долго после развития ОРДС, когда массивное воспаление не поддается контролю. Это окно противовоспалительного лечения можно определить путем мониторинга уровня антител и цитокинов у пациентов.

С COVID-19 наиболее подходящими являются люди, у которых нормальный иммунный ответ фазы 1 и фазы 2. Это означает сильный иммунный ответ в фазе 1, чтобы очистить первичную коронавирусную инфекцию и предотвратить ее распространение в легких. Затем это должно сопровождаться оптимальным ответом фазы 2 для предотвращения чрезмерного воспаления в виде «цитокиновой бури».

Вакцины и противовоспалительное лечение должны тщательно контролировать этот тонкий баланс, чтобы быть успешным.

С этим коронавирусом нелегко узнать, кто из них наиболее приспособлен. Это не обязательно самые молодые, сильные или спортивные люди, которые гарантированно выживут от этого коронавируса. Наиболее подходящими являются те, у кого «правильный» иммунный ответ, который может быстро вылечить инфекцию, не увеличивая чрезмерное воспаление, которое может быть смертельным.

Об авторе

Пракаш Нагаркатти, вице-президент по исследованиям и заслуженный профессор Каролины, Университет Южной Каролины и Митци Нагаркатти, директор Центра по выявлению лекарств от рака, заслуженный профессор Каролины, заведующий кафедрой патологии, микробиологии и иммунологии, SmartState, Университет Южной Каролины

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_health

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}