Charles Darwin a popularizat conceptul de supravietuire a celui mai apt ca un mecanism care sta la baza selectiei naturale care conduce evolutia vietii. Organismele cu gene mai potrivite pentru mediu sunt selectate pentru supravietuire si le transmit generatiei urmatoare.
Astfel, atunci cand o noua infectie pe care lumea nu a mai vazut-o pana acum erupe, procesul de selectie naturala incepe din nou.
In contextul pandemiei de coronavirus, cine este „cel mai in forma”?
Aceasta este o intrebare provocatoare. Dar, ca cercetatori in imunologie de la Universitatea din Carolina de Sud, putem spune ca un lucru este clar: fara optiuni de tratament eficiente, supravietuirea impotriva infectiei cu coronavirus depinde complet de raspunsul imun al pacientului.
Am lucrat la modul in care raspunsul imun este o sabie cu doua taisuri – pe de o parte, ajutand gazda sa lupte impotriva infectiilor, in timp ce, pe de alta parte, provoaca daune semnificative sub forma de boli autoimune.
Cele doua faze ale raspunsului imun
Raspunsul imun este ca o masina. Pentru a ajunge in siguranta la o destinatie, aveti nevoie atat de un accelerator (faza 1) cat si de o frana (faza 2) care functioneaza bine. Esecul in oricare dintre ele poate avea consecinte semnificative.
Un raspuns imunitar eficient impotriva unui agent infectios sta in echilibrul delicat a doua faze de actiune. Cand un agent infectios ataca, organismul incepe faza 1, care promoveaza inflamatia – o stare in care o varietate de celule imunitare se aduna la locul infectiei pentru a distruge agentul patogen.
Aceasta este urmata de faza 2, in timpul careia celulele imune numite celule T reglatoare suprima inflamatia, astfel incat tesuturile infectate se pot vindeca complet. O deficienta in prima faza poate permite cresterea necontrolata a agentului infectios, cum ar fi un virus sau bacterii. Un defect in a doua faza poate declansa inflamatie masiva, leziuni tisulare si moarte.
Coronavirusul infecteaza celulele prin atasarea la un receptor numit enzima de conversie a angiotensinei 2 (ACE2), care este prezent in multe tesuturi din organism, inclusiv in tractul respirator si sistemul cardiovascular. Aceasta infectie declanseaza un raspuns imun de faza 1, in care celulele B producatoare de anticorpi pompeaza anticorpi neutralizanti care se pot lega de virus si impiedica atasarea acestuia la ACE2. Acest lucru impiedica virusul sa infecteze mai multe celule.
In timpul fazei 1, celulele imune produc, de asemenea, citokine, un grup de proteine care recruteaza alte celule imunitare si lupta impotriva infectiilor. De asemenea, se alatura luptei si celulele T ucigase care distrug celulele infectate cu virus, impiedicand replicarea virusului.
Daca sistemul imunitar este compromis si functioneaza prost in timpul fazei 1, virusul se poate replica rapid. Persoanele cu sisteme imunitare compromise includ varstnicii, primitorii de transplant de organe, pacientii cu boli autoimune, pacientii cu cancer supusi chimioterapiei si persoanele care s-au nascut cu boli de imunodeficienta. Este posibil ca multi dintre acesti indivizi sa nu produca suficienti anticorpi sau celule T ucigase pentru a contracara virusul, ceea ce permite virusului sa se inmulteasca necontrolat si sa provoace o infectie severa.
Leziuni pulmonare rezultate din inflamatie
Replicarea crescuta a SARS-CoV-2 declanseaza complicatii suplimentare in plamani si alte organe.
In mod normal, exista o gama larga de microorganisme, atat daunatoare, cat si benigne, care traiesc in armonie in plamani. Cu toate acestea, pe masura ce coronavirusul se raspandeste, este probabil ca infectia si inflamatia care urmeaza sa perturbe acest echilibru, permitand bacteriilor daunatoare prezente in plamani sa domine. Acest lucru duce la dezvoltarea pneumoniei, in care sacii de aer ai plamanilor, numiti alveole, se umplu cu lichid sau puroi, ceea ce face dificila respiratia.
Acest lucru declanseaza o inflamatie suplimentara in plamani, ducand la sindromul de detresa respiratorie acuta (ARDS), care este observat la o treime dintre pacientii cu COVID-19. Sistemul imunitar, incapabil sa controleze infectia virala si alti agenti patogeni emergenti in plamani, genereaza un raspuns inflamator si mai puternic prin eliberarea mai multor citokine, o afectiune cunoscuta sub numele de „furtuna de citokine”.
In aceasta etapa, este, de asemenea, probabil ca raspunsul imun de faza 2 care vizeaza suprimarea inflamatiei sa esueze si sa nu poata controla furtuna de citokine. Astfel de furtuni de citokine pot declansa focul prietenesc – substante chimice distructive, corozive menite sa distruga celulele infectate care sunt eliberate de celulele imunitare ale corpului, ceea ce poate duce la leziuni severe ale plamanilor si altor organe.
De asemenea, deoarece ACE2 este prezent in tot organismul, celulele T ucigase din faza 1 pot distruge celulele infectate cu virus in mai multe organe, provocand distrugeri mai larg raspandite. Astfel, pacientii care produc citokine si celule T in exces pot muri din cauza ranilor nu numai plamanilor, ci si altor organe, cum ar fi inima si rinichii.
Echilibrarea sistemului imunitar
Scenariul de mai sus ridica mai multe intrebari cu privire la prevenirea si tratamentul COVID-19. Deoarece majoritatea oamenilor se recupereaza de infectia cu coronavirus, este probabil ca un vaccin care declanseaza anticorpi neutralizanti si celule T pentru a bloca virusul sa patrunda in celule si sa se replice. Cheia unui vaccin eficient este ca nu declanseaza inflamatie excesiva.
In plus, la pacientii care trec la o forma mai severa, cum ar fi SDRA si furtuna de citokine, care este adesea letala, exista o nevoie urgenta de noi medicamente antiinflamatoare. Aceste medicamente pot suprima in linii mari furtuna de citokine fara a provoca suprimarea excesiva a raspunsului imun, permitand astfel pacientilor sa elimine coronavirusul fara deteriorarea plamanilor si a altor tesuturi.
Poate exista doar o fereastra ingusta de oportunitate in care acesti agenti imunosupresori pot fi utilizati eficient. Astfel de agenti nu ar trebui sa fie porniti intr-un stadiu incipient al infectiei atunci cand pacientul are nevoie de sistemul imunitar pentru a lupta impotriva infectiei, dar nu poate fi amanat prea mult dupa dezvoltarea SDRA, cand inflamatia masiva este incontrolabila. Aceasta fereastra de tratament antiinflamator poate fi determinata prin monitorizarea nivelurilor de anticorpi si citokine la pacienti.
Prin urmare, cu COVID-19, cei „cel mai apti” sunt indivizii care au un raspuns imun normal in faza 1 si faza 2. Aceasta inseamna un raspuns imun puternic in faza 1 pentru a elimina infectia primara cu coronavirus si a inhiba raspandirea acesteia in plamani. Apoi, aceasta ar trebui sa fie urmata de un raspuns optim de faza 2 pentru a preveni inflamatia excesiva sub forma de „furtuna de citokine”.
Vaccinurile si tratamentele antiinflamatoare trebuie sa gestioneze cu atentie acest act de echilibru delicat pentru a avea succes.
Cu acest coronavirus, nu este usor sa stii care sunt cei mai apti indivizi. Nu sunt neaparat cei mai tineri, cei mai puternici sau cei mai atletici cei care au garantat ca vor supravietui acestui coronavirus. Cei mai apti sunt cei cu raspunsul imunitar „potrivit” care pot elimina rapid infectia, fara a creste inflamatia excesiva, care poate fi mortala.
