Wat zou Darwin beschouwen als de beste aanpassing om te beschermen tegen het coronavirus? rolbos
Charles Darwin heeft het concept van overleving van de sterkste gepopulariseerd als een mechanisme dat ten grondslag ligt aan de natuurlijke selectie die de evolutie van het leven aandrijft. Organismen met genen die beter geschikt zijn voor de omgeving worden geselecteerd om te overleven en ze door te geven aan de volgende generatie.
Dus wanneer een nieuwe infectie die de wereld nog nooit eerder heeft gezien, losbarst, begint het proces van natuurlijke selectie opnieuw.
Wie is in het kader van de pandemie van het coronavirus de 'fitste'?
Dit is een uitdagende vraag. Maar als immunologie onderzoekers aan de Universiteit van South Carolina kunnen we zeggen dat één ding duidelijk is: zonder effectieve behandelingsopties hangt de overleving tegen de coronavirusinfectie volledig af van de immuunrespons van de patiënt.
We hebben gewerkt aan hoe de immuunrespons is een tweesnijdend zwaard - enerzijds helpt het de gastheer om infecties te bestrijden, terwijl het anderzijds aanzienlijke schade veroorzaakt in de vorm van auto-immuunziekten.
Darwin erkende dat vinken met snavels die zijn aangepast aan de specifieke voedselbronnen die op een eiland aanwezig zijn, eerder zouden overleven en hun genen zouden doorgeven aan de volgende generatie. Vogels met de juiste snavel werden gedefinieerd als de sterkste. Photos.com
De twee fasen van de immuunrespons
De immuunrespons is als een auto. Om een bestemming veilig te bereiken, heb je zowel een gaspedaal (fase 1) als een rem (fase 2) nodig die goed werken. Een fout in beide kan aanzienlijke gevolgen hebben.
Een effectieve immuunrespons tegen een infectieus agens berust op het delicate evenwicht van twee fasen van actie. Wanneer een infectieus agens aanvalt, begint het lichaam met fase 1, die ontsteking bevordert - een toestand waarin verschillende immuuncellen zich op de plaats van infectie verzamelen om de ziekteverwekker te vernietigen.
Dit wordt gevolgd door fase 2, waarin immuuncellen, regulerende T-cellen genaamd, ontstekingen onderdrukken zodat de geïnfecteerde weefsels volledig kunnen genezen. Een tekort in de eerste fase kan een ongecontroleerde groei van het infectieuze agens, zoals een virus of bacteriën, mogelijk maken. Een defect in de tweede fase kan enorme ontstekingen, weefselschade en overlijden veroorzaken.
Het coronavirus infecteert cellen door zich te hechten aan een receptor die het angiotensine-converterende enzym 2 wordt genoemd (ACE2), die in veel weefsels door het hele lichaam aanwezig is, inclusief de luchtwegen en het cardiovasculaire systeem. Deze infectie veroorzaakt een fase 1-immuunreactie, waarbij de antilichaam-producerende B-cellen neutraliserende antilichamen uitpompen die zich aan het virus kunnen binden en voorkomen dat het aan ACE2 hecht. Dit voorkomt dat het virus meer cellen infecteert.
Tijdens fase 1 produceren de immuuncellen ook cytokines, een groep eiwitten die andere immuuncellen rekruteren en infecties bestrijden. Ook deelnemen aan de strijd zijn killer T-cellen die de met virus geïnfecteerde cellen vernietigen, waardoor het virus zich niet kan vermenigvuldigen.
Als het immuunsysteem wordt aangetast en slecht werkt tijdens fase 1, kan het virus zich snel vermenigvuldigen. Mensen met een gecompromitteerd immuunsysteem zijn onder meer ouderen, ontvangers van orgaantransplantaties, patiënten met auto-immuunziekten, kankerpatiënten die chemotherapie ondergaan en personen die zijn geboren met immunodeficiëntieziekten. Veel van deze personen produceren mogelijk niet voldoende antilichamen of dodelijke T-cellen om het virus tegen te gaan, waardoor het virus zich ongecontroleerd kan vermenigvuldigen en een ernstige infectie kan veroorzaken.
Moleculair model van een coronavirus spike (S) eiwit (rood) gebonden aan een angiotensine-converterend enzym 2 (ACE2) receptor (blauw) op een menselijke cel. Eenmaal in de cel gebruikt het virus de machinerie van de cellen om meer kopieën van zichzelf te maken. JUAN GAERTNER / SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK
Longletsel als gevolg van ontsteking
Verhoogde replicatie van SARS-CoV-2 veroorzaakt extra complicaties in de longen en andere organen.
Normaal gesproken is er een breed scala aan micro-organismen, zowel schadelijk als goedaardig, die in harmonie in de longen leven. Naarmate het coronavirus zich verspreidt, is het echter waarschijnlijk dat de infectie en de ontsteking die daaruit voortvloeien deze balans zullen verstoren, waardoor schadelijke bacteriën in de longen kunnen domineren. Dit leidt tot de ontwikkeling van longontsteking, waarbij de luchtzakken van de longen, longblaasjes genaamd, worden gevuld met vocht of etter, waardoor het moeilijk wordt om te ademen.
Wanneer de longblaasjes, de locatie waar zuurstof wordt opgenomen en kooldioxide wordt verdreven, wordt gevuld met vloeistof, is er minder ruimte om zuurstof op te nemen. ttsz / Getty-afbeeldingen
Dit veroorzaakt extra ontstekingen in de longen, wat leidt tot Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS), dat is gezien bij een derde van de COVID-19-patiënten. Het immuunsysteem, dat niet in staat is virale infectie en andere opkomende pathogenen in de longen onder controle te houden, veroorzaakt een nog sterkere ontstekingsreactie door meer cytokines af te geven, een aandoening die bekend staat als 'cytokine storm'.
In dit stadium is het ook waarschijnlijk dat de immuunrespons van fase 2, gericht op het onderdrukken van ontstekingen, faalt en de cytokinestorm niet kan beheersen. Dergelijke cytokine-stormen kunnen vriendelijke brand veroorzaken - destructieve, corrosieve chemicaliën die zijn bedoeld om geïnfecteerde cellen te vernietigen die vrijkomen door de immuuncellen van het lichaam, wat kan leiden tot ernstige schade aan de longen en andere organen.
Omdat ACE2 door het hele lichaam aanwezig is, kunnen de dodelijke T-cellen van fase 1 met virus geïnfecteerde cellen in meerdere organen vernietigen, waardoor de vernietiging op grotere schaal plaatsvindt. Patiënten die overmatige cytokines en T-cellen produceren, kunnen dus niet alleen aan de longen, maar ook aan andere organen zoals het hart en de nieren sterven.
De evenwichtsoefening van het immuunsysteem
Het bovenstaande scenario roept verschillende vragen op met betrekking tot preventie en behandeling van COVID-19. Omdat de de meeste mensen herstellen van een coronavirusinfectieis het waarschijnlijk dat een vaccin dat neutraliserende antilichamen en T-cellen triggert om te voorkomen dat het virus de cellen binnendringt en zich vermenigvuldigt, succesvol zal zijn. De sleutel tot een effectief vaccin is dat het geen overmatige ontsteking veroorzaakt.
Bovendien is er bij patiënten die overgaan op een ernstigere vorm zoals ARDS en cytokine storm, die vaak dodelijk is, dringend nood aan nieuwe ontstekingsremmende medicijnen. Deze geneesmiddelen kunnen de cytokinestorm in grote lijnen onderdrukken zonder overmatige onderdrukking van de immuunrespons te veroorzaken, waardoor de patiënten het coronavirus kunnen verwijderen zonder schade aan de longen en andere weefsels.
Mogelijk is er slechts een beperkte kans waarin deze immunosuppressiva effectief kunnen worden gebruikt. Dergelijke middelen mogen niet in een vroeg stadium van de infectie worden gestart wanneer de patiënt het immuunsysteem nodig heeft om de infectie te bestrijden, maar het kan niet te lang worden uitgesteld na de ontwikkeling van ARDS, wanneer de enorme ontsteking niet onder controle is. Dit venster van ontstekingsremmende behandeling kan worden bepaald door de antilichaam- en cytokineniveaus bij patiënten te controleren.
Met COVID-19 zijn de 'fitste' personen die een normale immuunrespons van fase 1 en fase 2 hebben. Dit betekent een sterke immuunrespons in fase 1 om de primaire coronavirus-infectie te verwijderen en de verspreiding ervan in de longen te remmen. Dan moet dit gevolgd worden door een optimale fase 2-respons om overmatige ontsteking in de vorm van "cytokine storm" te voorkomen.
Vaccins en ontstekingsremmende behandelingen moeten deze delicate evenwichtsoefening zorgvuldig beheren om succesvol te zijn.
Met dit coronavirus is het niet eenvoudig om te weten wie de fitste individuen zijn. Het zijn niet per se de jongste, sterkste of meest atletische individuen die gegarandeerd dit coronavirus zullen overleven. De sterkste zijn degenen met de "juiste" immuunreactie die de infectie snel kunnen opruimen zonder overmatige ontsteking te veroorzaken, wat dodelijk kan zijn.
Over de auteur
Prakash Nagarkatti, Vice President for Research en Carolina Distinguished Professor, Universiteit van South Carolina en Mitzi Nagarkatti, SmartState Endowed Chair van Center for Cancer Drug Discovery, Carolina Distinguished Professor and Chair, Dept. of Pathology, Microbiology and Immunology, Universiteit van South Carolina
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
