Nákazlivosť, mutácie a imunitná pamäť COVID-19 Grigore Mihăescu; UNIBUC
COVID-19: nákazlivosť, mutácie a imunitná pamäť Grigore Mihăescu
- 18. marca 2020
- Kategória: Hlas expertov UB - COVID 19, Správy, Výskum, Správy
- Komentáre vypnuté k COVID-19: Nákazlivosť, mutácie a imunitná pamäť Grigore Mihăescu
Prof. Univ. dr. Grigore Mihăescu, o COVID-19, agentovi najväčšej pandémie za posledných 100 rokov
COVID-19, agent najväčšej pandémie za posledných 100 rokov, doteraz spôsobil viac ako 6 000 úmrtí, bezprecedentný globálny záujem a zásadnú zmenu v našich sociálnych a individuálnych plánoch, minimálne na najbližšiu budúcnosť.
COVID-19 je ribovírus (vírus genómu RNA), ktorý patrí do rodiny CORONAVIRIDAE. Jeho názov pochádza z konkrétneho vzhľadu infekčných vírusových častíc (nazývaných virióny), ktoré majú na povlaku výrazné hroty glykoproteínu (S), ktoré tvoria korunku. Corony virióny majú sférický tvar, sú pomerne veľké (priemer 120 - 160 nm) a majú najväčší genóm zo všetkých vírusov genómu RNA.!
Genóm je predstavovaný jedinou nesegmentovanou molekulou RNA (na rozdiel od segmentovanej vírusy chrípky A, B, C) asociovanou s proteínom N. Tieto dve zložky tvoria nukleokapsid, ktorý má helikálnu symetriu. Nukleokapsid je pokrytý škrupinou (peplos), ktorá vzniká v intracelulárnych membránach (endoplazmatické retikulum. Golgiho aparát).
Koronavírusy spôsobujú v prvom rade infekcie dýchacích ciest u ľudí, ale aj u domácich zvierat: gastroenteritída u ošípaných, psov, mačiek, myšia hepatitída atď. Niektoré koronavírusy (prenosný vírus gastroenteritídy ošípaných - TGEV, hovädzí koronavírus - BCoV, vírus vtáčej infekčnej bronchitídy - IBV) majú veterinárny význam.
U ľudí spôsobujú koronavírusy 15 - 20% infekcií horných dýchacích ciest (bežné prechladnutie), ale môžu sa vyskytnúť aj v prípade zápalu pľúc a myokarditídy. COVID-19 infikuje nielen bunky dýchacieho traktu, ale aj enterocyty, infekcia môže byť spojená s hnačkovými poruchami. V roku 2003 nový koronavírus (SARS-CoV) spôsobil epidémiu SARS (ťažký akútny respiračný syndróm).
COVID-19 je siedmym koronavírusom v zozname infikovaných ľudí. Má asi 80% genetickú homológiu so SARS-VOC, čo oprávňovalo k názvu SARS-VOC-2. Po prechode z Civeta civetictis (indonézska mačka) na človeka infikovala v roku 2003 viac ako 8000 ľudí s viac ako 800 úmrtiami.
COVID-19 je veľmi geneticky podobný koronavírusu netopierov. Predpokladá sa, že z netopierov koronavírus prešiel na pangolín, placentárny cicavec vysoko cenený pre kožné váhy, ktorý sa v Číne intenzívne predáva.
Prirodzená infekcia sa uskutočňuje malou dávkou vírusu, ktorú infikované telo eliminuje prostredníctvom aerosólov vylúčených kašľom, kýchaním a dokonca aj rečou (kvapky Pfluge).
Virióny sa pripájajú pomocou S-hrotov k povrchovým receptorom epiteliálnych buniek dýchacieho traktu, sú internalizované a množia sa v týchto bunkách.
Väčšina respiračných infekcií je zjavná (subklinická), pretože nešpecifické bunky imunitného systému (profesionálne fagocyty - neutrofily a makrofágy) ničia vírus a interferóny indukujú antivírusový stav v bunkách susediacich s infikovanými.
Klinické infekcie majú rôzny stupeň závažnosti v závislosti od celkového fyziologického stavu tela, ale najmä od funkčnej účinnosti mechanizmov imunitnej ochrany.
V skutočnosti je nemožné oddeliť fungovanie ochranných systémov od všeobecného fyziologického stavu.
Najvyššie riziko závažnej klinickej infekcie majú ľudia so základnou patológiou: pľúcne choroby (chronická obštrukčná choroba pľúc, tuberkulóza, astma), zlyhanie obličiek, obezita (vždy spojená s chronickým zápalovým stavom), imunosupresia, cukrovka, autoimunitné ochorenia. Starší ľudia sú citlivejší z dôvodu fyziologickej imunosupresie inštalovanej s vekom. Fajčenie je rizikovým faktorom, pretože makrofágy a pľúcne dendritické bunky sú aktivované dymovým dechtom a vylučujú prozápalové interleukíny.
Závažné klinické prejavy s respiračným zlyhaním sú dôsledkom neschopnosti imunitného systému neutralizovať infekčný proces v hornom poschodí dýchacieho stromu. Infekcia COVID-19 teda klesá do hlbokého dna dýchacej šachty a infikuje intersticiálne makrofágy a tie v stene pľúcnych alveol. Zápalová reakcia spojená s infekčným procesom spôsobuje vylučovanie tekutej zložky krvi a zaplavenie alveol, čoho dôsledkom je respiračná nedostatočnosť a implicitne potreba mechanickej ventilácie. Zdá sa teda, že patogenéza pneumónie COVID-19, ako aj SARS-CoV, je primárne spôsobená širokou zápalovou reakciou amplifikovanou cytokínmi mimo kontroly a nie špecifickou imunitnou odpoveďou na vírusové antigény.
Ďalším faktorom v patogenéze koronavírusov je perzistencia infekcie: vírus pretrváva v populácii hostiteľských zvierat (ošípané, hovädzí dobytok, psy, mačky, myši, potkany, králiky, kurčatá, morky): v klinicky zdravom organizme zostávajú infikované bunky životaschopné. niekoľko desiatok dní a uvoľní vírus, ktorý sa nosič šíri do citlivých organizmov.
Patogenéza koronavírusov je zosilnená skutočnosťou, že vírus obmedzuje vystavenie svojich antigénnych zložiek kontaktu s imunitnými bunkami: vírusový obal nepochádza z cytoplazmatickej membrány (ako vo väčšine ribovírusov), ale z intracelulárnych membrán.
Citlivou a špecifickou diagnostickou metódou je PCR v reálnom čase na detekciu vírusovej RNA vo vzorkách z dýchacích ciest, stolice, séra, moču. Najvyššia vírusová záťaž je endotracheálny aspirát. Vzhľadom na dlhú inkubačnú dobu (asi 14 dní) je počas prvých 5 dní ochorenia vírusová záťaž nízka a výsledok PCR môže byť negatívny. Vírusová RNA zostáva detekovateľná v sekrécii dýchacích ciest a stolici niekoľko týždňov po nástupe choroby.
Perspektívy kontroly infekcie COVID-19 očkovaním
Prirodzená otázka znepokojuje všetkých: kedy pandémia vyhasne? Je nemožné formulovať jednoznačnú odpoveď.
Každý koronavírus má veľké množstvo antigénnych variantov (sérotypov), ktoré nevyvolávajú skríženú reakciu, čo znamená, že telo imunizované proti sérotypu zostáva náchylné na infekciu inými sérotypmi rovnakého koronavírusu.
Veľké množstvo sérotypov je výsledkom vysokej frekvencie mutácií, ale aj udalostí rekombinácie. Mutácia je všeobecne mechanizmus, ktorý generuje nové antigénne varianty, ale iba v obmedzenej miere v patogénnom potenciáli. Mutácie sa vyskytujú počas multiplikačného cyklu vírusu, pretože RNA polymeráza, enzým zapojený do tohto procesu, je náchylná na chyby (nesprávne zabudovanie dusíkatej bázy do molekuly RNA sa vyskytuje s frekvenciou asi 1/10 4), ktoré nie sú „Opravené“ mechanizmami korektúry. Rekombinácia sa vyskytuje menej často, pretože zahŕňa povinnú podmienku simultánnej infekcie citlivej bunky dvoma rôznymi kmeňmi vírusu, čo podporuje výmenu genetických informácií medzi molekulami RNA týchto dvoch vírusov. Rekombinácia produkuje vírus s novými antigénnymi vlastnosťami.
Na výrobu epi (pan) demia zostáva iba jedna podmienka: kapacita na šírenie (nákazlivosť). Vznik nového vírusového kmeňa je preto podmienený jeho schopnosťou množiť sa a rozširovať sa na vnímavé organizmy, čo odôvodňuje potrebu včasného zavedenia núdzových epidemiologických opatrení (izolácia, karanténa, obmedzenie pohybu a kontakt s ľuďmi) na obmedzenie šírenia epidémie.
Nádeje na úspech očkovania sú veľké, pretože frekvencia mutácií je však oveľa nižšia v porovnaní s frekvenciou zodpovednou za sezónnu antigénnu variáciu vírusu chrípky A.!
Vakcína bude riešením, ktoré aspoň dočasne obmedzí šírenie epidémie, kým vírus, prostredníctvom mutácií akumulovaných v priebehu niekoľkých sezón, nebude mať na sebe nový „antigénny plášť“: hroty zapustené do pepla (hlavne hrot E2 (S) získa mutáciami v priebehu času nové antigénne špecifiká, ale nové varianty sa rozšíria iba v obmedzenej miere v populácii imunizovanej COVID-19, ktorej imunitná pamäť bude zachovaná všetkými očkovanými.
Článok podpísaný prof. univ. Grigore Mihăescu, pedagóg Katedry botaniky a mikrobiológie Fakulty biológie UB.
Profesor všeobecnej mikrobiológie, imunobiológie, klinickej imunológie a lekárskej virológie prof. Mihăescu je autorom mnohých medzinárodne známych štúdií. Grigore Mihăescu, doktor biologických vied, sa zameriava na výskum neurosekrečných buniek hypotalamových jadier a reaktivity sleziny v experimentálnych podmienkach, štúdium interakcií vírusu a zvieraťa in vitro, získavanie a regeneráciu bakteriálnych protoplastov, štúdium procesu biologickej fixácie2 úloha opsonínov pri sprostredkovaní interakcie patogénnych baktérií s bunkovým substrátom alebo štúdium mechanizmov bakteriálnej rezistencie na pôsobenie antibiotík a chemoterapeutík.
Bibliografia:
Kathryn V. Holmes - Coronaviridae a ich replikácia, vo virológii, druhé vydanie, vyd. B. N. Fields, D. M. Knipe a kol., Raven Press, Ltd., New York, 1990.
Susan R. Weiss and Sonia Navas-Martin - Coronavirus Pathogenesis and the Emerging Pathogen heavy Acute Respiratory Coronavirus - MMBR, 2005, 69, 4, pp. 635-664.
Leonard Norkin - Vírusové receptory: implikácie pre patogenézu a dizajn antivírusových látok - klin. MICR. Reviews, 1995, 8, 2, str. 293 - 315.
S. M. Peiris a L. L. M. Poon - syndróm závažnej akútnej respirácie (SARS), Encyklopédia virologie, tretie vydanie, 2008, editor Brian W. J. Mahy, Marc H. V. Van Regenmortel, AP.