Hvad ville Darwin betragte som den bedste tilpasning for at beskytte mod coronavirus? rolbos

Charles Darwin populariserede begrebet overlevelse af de stærkeste som en mekanisme, der ligger til grund for den naturlige udvælgelse, der driver livets udvikling. Organismer med gener, der er bedre egnet til miljøet, udvælges til overlevelse og overfører dem til næste generation.

Når en ny infektion, som verden aldrig før har set, udbryder, begynder processen med naturlig udvælgelse igen.

I sammenhæng med koronaviruspandemien, hvem er den “stærkeste”?

Dette er et udfordrende spørgsmål. Men som immunologi forskere ved University of South Carolina kan vi sige, at en ting er klart: Uden effektive behandlingsmuligheder afhænger overlevelse mod coronavirusinfektionen fuldstændigt af patientens immunrespons.

Vi har arbejdet med, hvordan immunresponset er et tveægget sværd - på den ene side hjælper værten med at bekæmpe infektioner, mens den på den anden side forårsager betydelig skade i form af autoimmune sygdomme.

Darwin erkendte, at finker med næb tilpasset de specifikke fødekilder, der findes på en ø, var mere tilbøjelige til at overleve og overføre deres gener til den næste generation. Fugle med de rigtige næb blev defineret som de stærkeste. Photos.com

De to faser af immunresponset

Immunsvaret er som en bil. For at nå en destination sikkert har du brug for både en accelerator (fase 1) og en bremse (fase 2), der fungerer godt. Fejl i begge kan have betydelige konsekvenser.

Et effektivt immunrespons mod et infektiøst middel hviler i den sarte balance mellem to handlingsfaser. Når et infektiøst middel angriber, begynder kroppen fase 1, som fremmer betændelse - en tilstand, hvor en række immunceller samles på infektionsstedet for at ødelægge patogenet.

Dette efterfølges af fase 2, hvor immunceller kaldet regulatoriske T-celler undertrykker betændelse, så de inficerede væv kan heles fuldstændigt. En mangel i den første fase kan tillade ukontrolleret vækst af det infektiøse middel, såsom en virus eller bakterier. En defekt i anden fase kan udløse massiv betændelse, vævsskade og død.

Coronavirus inficerer celler ved at binde til en receptor kaldet det angiotensinkonverterende enzym 2 (ACE2), som er til stede i mange væv i kroppen, inklusive luftvejene og det kardiovaskulære system. Denne infektion udløser et immunrespons i fase 1, hvor de antistofproducerende B-celler pumper ud neutraliserende antistoffer, der kan binde sig til virussen og forhindre den i at binde sig til ACE2. Dette hæmmer virussen i at inficere flere celler.

I fase 1 producerer immuncellerne også cytokiner, en gruppe proteiner, der rekrutterer andre immunceller samt bekæmper infektion. Deltager også i kampen er dræber-T-celler, der ødelægger de virusinficerede celler og forhindrer virussen i at replikere.

Hvis immunsystemet er kompromitteret og fungerer dårligt i fase 1, kan virussen replikere hurtigt. Mennesker med nedsat immunforsvar inkluderer ældre, organtransplantatmodtagere, patienter med autoimmune sygdomme, kræftpatienter, der gennemgår kemoterapi, og personer, der er født med immundefektsygdomme. Mange af disse individer producerer muligvis ikke nok antistoffer eller dræber-T-celler til at modvirke virussen, hvilket gør det muligt for virussen at formere sig ukontrolleret og forårsage en alvorlig infektion.

Molekylær model af et coronavirus-spike (S) -protein (rødt) bundet til en angiotensinkonverterende enzym 2 (ACE2) -receptor (blå) på en human celle. En gang inde i cellen bruger virussen cellernes maskiner til at lave flere kopier af sig selv. JUAN GAERTNER / SCIENCE FOTO BIBLIOTEK

Lungeskade som følge af betændelse

Øget replikation af SARS-CoV-2 udløser yderligere komplikationer i lungerne og andre organer.

Normalt er der en bred vifte af mikroorganismer, både skadelige og godartede, der lever i harmoni i lungerne. Imidlertid, når coronavirus spreder sig, er det sandsynligt, at infektionen og den betændelse, der opstår, vil forstyrre denne balance, så skadelige bakterier, der er til stede i lungerne, kan dominere. Dette fører til udvikling af lungebetændelse, hvor lungernes luftsække, kaldet alveoler, bliver fyldt med væske eller pus, hvilket gør det vanskeligt at trække vejret.

Når alveolerne, det sted, hvor ilt absorberes og kuldioxid udvises, er fyldt med væske, er der mindre plads til at absorbere ilt. ttsz / Getty Images

Dette udløser yderligere betændelse i lungerne, hvilket fører til Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), som er ses hos en tredjedel af COVID-19 patienter. Immunsystemet, der ikke er i stand til at kontrollere virusinfektion og andre nye patogener i lungerne, monterer et endnu stærkere inflammatorisk respons ved at frigive flere cytokiner, en tilstand kendt som "cytokin storm".

På dette stadium er det også sandsynligt, at fase 2-immunrespons, der sigter mod at undertrykke inflammation, mislykkes og ikke kan kontrollere cytokinstormen. Sådanne cytokinstorme kan udløse venlig brand - destruktive, ætsende kemikalier beregnet til at ødelægge inficerede celler, der frigøres af kroppens immunceller, hvilket kan føre til alvorlig skade på lungerne og andre organer.

Også fordi ACE2 er til stede i hele kroppen, kan dræberens T-celler fra fase 1 ødelægge virusinficerede celler på tværs af flere organer og forårsage mere udbredt ødelæggelse. Således kan patienter, der producerer overdrevne cytokiner og T-celler, dø af skade ikke kun på lungerne, men også på andre organer såsom hjertet og nyrerne.

Immunsystemets balancegang

Ovenstående scenario rejser flere spørgsmål vedrørende forebyggelse og behandling af COVID-19. Fordi flertallet af mennesker kommer sig efter coronavirusinfektion, er det sandsynligt, at en vaccine, der udløser neutraliserende antistoffer og T-celler for at blokere virussen i at komme ind i cellerne og replikere, sandsynligvis vil være en succes. Nøglen til en effektiv vaccine er, at den ikke udløser overdreven betændelse.

Derudover er der et presserende behov for nye patienter hos patienter, der overgår til en mere alvorlig form som ARDS og cytokin storm, som ofte er dødelig. antiinflammatoriske lægemidler. Disse lægemidler kan i vid udstrækning undertrykke cytokinstormen uden at forårsage overdreven undertrykkelse af immunresponsen, hvilket gør det muligt for patienterne at rydde coronavirus uden skade på lunge og andet væv.

Der kan kun være et snævert mulighedsvindue, hvor disse immunsuppressive midler effektivt kan anvendes. Sådanne midler bør ikke startes på et tidligt stadium af infektionen, når patienten har brug for immunsystemet for at bekæmpe infektionen, men det kan ikke forsinkes for længe efter ARDS-udvikling, når den massive betændelse er ukontrollabel. Dette vindue med antiinflammatorisk behandling kan bestemmes ved at overvåge antistof- og cytokinniveauet hos patienter.

Med COVID-19 er de "stærkeste" derfor individer, der leverer en normal fase 1 og fase 2 immunrespons. Dette betyder en stærk immunrespons i fase 1 for at rydde den primære coronavirusinfektion og hæmme dens spredning i lungerne. Derefter skal dette efterfølges af et optimalt fase 2-respons for at forhindre overdreven betændelse i form af "cytokin-storm".

Vacciner og antiinflammatoriske behandlinger skal håndtere denne følsomme balanceringshandling omhyggeligt for at få succes.

Med dette coronavirus er det ikke let at vide, hvem der er de stærkeste individer. Det er ikke nødvendigvis de yngste, stærkeste eller mest atletiske personer, der garanteret overlever dette coronavirus. De bedst egnede er dem med det “rigtige” immunrespons, der hurtigt kan rense infektionen uden at få for stor betændelse, som kan være dødelig.

Om forfatteren

Prakash Nagarkatti, vicepræsident for forskning og Carolina Distinguished Professor, University of South Carolina og Mitzi Nagarkatti, SmartState begavet formand for Center for Cancer Drug Discovery, Carolina Distinguished Professor og formand, Institut for Patologi, Mikrobiologi og Immunologi, University of South Carolina

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede Bøger:

Kroppen holder scoren: Hjernens sind og krop i helingen af ​​traumer

af Bessel van der Kolk

Denne bog udforsker forbindelserne mellem traumer og fysisk og mental sundhed, og tilbyder indsigt og strategier for helbredelse og bedring.

Klik for mere info eller for at bestille

Breath: The New Science of a Lost Art

af James Nestor

Denne bog udforsker videnskaben og praksisen med åndedræt og tilbyder indsigt og teknikker til at forbedre fysisk og mental sundhed.

Klik for mere info eller for at bestille

Planteparadokset: De skjulte farer ved "sunde" fødevarer, der forårsager sygdom og vægtøgning

af Steven R. Gundry

Denne bog udforsker forbindelserne mellem kost, sundhed og sygdom, og tilbyder indsigt og strategier til at forbedre den generelle sundhed og velvære.

Klik for mere info eller for at bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigme for ægte sundhed og radikal anti-aldring

af Joel Greene

Denne bog tilbyder et nyt perspektiv på sundhed og immunitet, der trækker på principper for epigenetik og tilbyder indsigt og strategier til at optimere sundhed og aldring.

Klik for mere info eller for at bestille

Den komplette guide til faste: Helbred din krop gennem intermitterende, alternativ-dages og forlænget faste

af Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne bog udforsker videnskaben og praksis med faste og tilbyder indsigt og strategier til forbedring af den generelle sundhed og velvære.

Klik for mere info eller for at bestille