Tartalomjegyzék:

Hogyan Okozzák A Koronavírusok A Fertőzést - A Megfázástól A Halálos Tüdőgyulladásig
Hogyan Okozzák A Koronavírusok A Fertőzést - A Megfázástól A Halálos Tüdőgyulladásig
Videó: Hogyan Okozzák A Koronavírusok A Fertőzést - A Megfázástól A Halálos Tüdőgyulladásig
Videó: Koronavírus: zéró fertőzés Kínában 2023, Február
Anonim

Az új koronavírus-járvány kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy az ilyen kórokozók hogyan fejlődnek, és mitől enyhék vagy súlyosak a fertőzések.

Hogyan okozzák a koronavírusok a fertőzést - a megfázástól a halálos tüdőgyulladásig
Hogyan okozzák a koronavírusok a fertőzést - a megfázástól a halálos tüdőgyulladásig

A 2019-es új koronavírust (2019-nCoV) a folyamatban lévő járvány mögött - amelyet az Egészségügyi Világszervezet nemzetközi közegészségügyi vészhelyzetnek nyilvánított - a víruscsaládról nevezték el, amelyhez tartozik. A „koronavírus” kifejezés kezdetben sokak számára ismeretlen lehetett, de a legtöbben mindenki találkozott ilyen vírusok enyhébb formáival, amelyek közül négy törzs okozza a megfázásos esetek körülbelül ötödét. Más típusok bizonyos állatpopulációkban endémiás betegségeket okoznak. De kevesebb, mint két évtizeddel ezelőtt az összes ismert emberi fajta olyan enyhe betegséget okozott, hogy a koronavírus-kutatás valami holtág volt.

Ez mind megváltozott 2003-ban, amikor a SARS (súlyos akut légzési szindróma) Kínában történt járvány kórokozóját koronavírusként azonosították. "A területen mindenki megdöbbent" - mondja Susan Weiss mikrobiológus, a Pennsylvaniai Egyetem munkatársa. "Az emberek nagyon kezdtek törődni a vírusok ezen csoportjával." Úgy gondolják, hogy ez a járvány akkor kezdődött, amikor egy koronavírus az állatokról - valószínűleg a cibetmacskaról - az emberekre ugrott, és ez egy olyan típusú zoonózist eredményezett. Ezeknek a vírusoknak az ilyen ugrásokra való hajlandósága 2012-ben aláhúzódott, amikor egy másik vírus a tevékről az emberekre ugrott, ami MERS-t (közel-keleti légúti szindróma) okozott. Ez a betegség 858 embert ölt meg eddig, elsősorban Szaúd-Arábiában, ami a fertőzöttek körülbelül 34 százalékát jelenti.

A SARS, a MERS és az új koronavírus szinte biztosan denevérekből származnak. A 2019-nCoV genom legfrissebb elemzése azt mutatta, hogy RNS-jének 96 százalékát megosztja egy koronavírussal, amelyet korábban Kínában egy meghatározott denevérfajban azonosítottak. "Ezek a vírusok már régóta lebegnek denevérekben", az állatok megfertőzése nélkül - mondja Stanley Perlman mikrobiológus, az Iowai Egyetem munkatársa. De a denevéreket nem árulták a kínai Wuhan állati piacán, ahol a jelenlegi járványkitörés feltételezhetően megkezdődött, ami arra utal, hogy valószínűleg köztes gazdafajról van szó. Úgy tűnik, hogy ez a helyzet e járványok közös jellemzője. Az ilyen gazdaszervezetek több vagy különböző mutáció elősegítésével növelhetik a vírusok genetikai sokféleségét.

De mi az a koronavírus? Mi határozza meg, hogy mikor, mikor és hogyan ugrik az emberekre, és mennyire fertőző lesz? És mi a különbség a szippantás esete és a halálos betegség között? Azokban az években, amióta ezek a vírusok először súlyos globális egészségügyi fenyegetésként jelentek meg, a kutatók molekuláris biológiájukat tanulmányozták az ilyen kérdések megválaszolása érdekében.

A koronavírus anatómiája

A koronavírusok burkolt, egyszálú RNS-vírusok, ami azt jelenti, hogy genomjuk RNS-szálból áll (nem pedig DNS-ből), és hogy minden vírusrészecske fehérje-burokba van burkolva. A vírusok alapvetően ugyanazt teszik: megtámadnak egy sejtet, és együtt választják annak egyes összetevőit, hogy sok másolatot készítsenek magukról, amelyek aztán megfertőzik más sejteket. De az RNS-replikációból általában hiányzik a hibajavító mechanizmus, amelyet a sejtek alkalmaznak a DNS másolásakor, ezért az RNS-vírusok hibákat követnek el a replikáció során. A koronavírusok rendelkeznek bármelyik RNS-vírus leghosszabb genomjával, amely 30 000 betűből vagy bázisból áll, és minél több anyagot másol egy kórokozó, annál több lehetőség van a hibákra. A helyzet az, hogy ezek a vírusok nagyon gyorsan mutálódnak. Ezen mutációk némelyike ​​új tulajdonságokat adhat, például új sejttípusok vagy akár új fajok megfertőzésének képességét.

A koronavírus részecske négy szerkezeti fehérjéből áll: a nukleokapszidból, a burokból, a membránból és a tüskéből. A nukleokapszid alkotja a genetikai magot, amelyet a burok és a membránfehérjék képeznek. A tüskefehérje olyan klub alakú kiemelkedéseket képez, amelyek az egész gömbön kilógnak, koronára vagy a nap koronájára hasonlítanak - ezért a név. Ezek a kiemelkedések a gazdasejtek receptoraihoz kötődnek, meghatározva a vírus által megfertőzhető sejttípusokat - és így a fajok tartományát.

A náthát okozó koronavírusok és a súlyos betegséget okozó koronavírusok között az a fő különbség, hogy az előbbiek elsősorban a felső légutakat (az orr és a torok) fertőzik meg, míg az utóbbiak az alsó légutakban (a tüdőben) fejlődnek, és tüdőgyulladás. A SARS vírus kötődik az ACE2 nevű receptorhoz, a MERS pedig az úgynevezett DPP4-hez - mindkettő megtalálható többek között a tüdősejtekben. Ezeknek a receptoroknak a szövetekben és szervekben való eloszlásában mutatkozó különbségek a két betegség közötti különbségeket magyarázhatják, például azt, hogy a MERS halálosabb, mint a SARS, és hangsúlyosabb gyomor-bélrendszeri tüneteket mutat. A MERS azonban nem rendkívül fertőző, ami szintén receptorhoz kapcsolódó tulajdonság lehet. "A DPP4 [nagyon] expresszálódik az alsó hörgőkben [a tüdőbe vezető légutakban], ezért nagyszámú vírusnak kell bekerülnie, mivel a légutak nagyon jól képesek kiszűrni a kórokozókat" - mondja Christine Tait-Burkard virológus az Edinburgh-i Egyetem tanára. "Hosszan tartó, intenzív expozícióra van szükséged [a tüdőbe jutáshoz], ezért látjuk, hogy az emberek, akik szorosan együttműködnek a tevékkel, megbetegednek."

Fordítva: mivel a kórokozók könnyebben bejuthatnak és kiléphetnek a felső légutakból, az ott replikálódó vírusok fertőzőbbek. Ezenkívül „a különböző hőmérsékleten történő replikáció képessége nagy különbséget jelent, mert a felső légutak hűvösebbek” - mondja Tait-Burkard. "Ha a vírus stabilabb ezen a hőmérsékleten, akkor nem megy az alsó légutakba." Az alsó légutak biokémiailag és immunológiailag is ellenségesebb környezetnek számítanak - teszi hozzá. A 2019-nCoV elemzése határozottan javasolja, hogy az új vírus, mint a SARS, az ACE2-t használja a sejtekbe való bejutáshoz. Ez a megfigyelés megfelelne annak a ténynek, hogy egyelőre kevésbé halálosnak tűnik, mint a MERS (az új koronavírus jelenlegi becsült halálozási aránya körülbelül 2 százalékosnak tűnik, de ez a szám változhat a járvány kitörésével és újabb esetek észlelték).

A kép azonban gyorsan bonyolulttá válik, mert az ugyanazt a receptort használó vírusok drasztikusan eltérő betegségeket okozhatnak. Az egyik NL63 nevű emberi koronavírus ugyanahhoz a receptorhoz kötődik, mint a SARS, de csak felső légúti fertőzéseket okoz, míg a SARS elsősorban az alsó légutakat fertőzi meg. "Miért van az, nem tudjuk" - mondja Perlman. Egy másik érdekesség, hogy az ACE2 receptor elterjedt a szívben, de a SARS nem fertőzi meg a szívsejteket. "Ez egyértelműen jelezte, hogy más receptorok vagy társreceptorok is részt vesznek" - mondja Burtram Fielding molekulobiológus, a dél-afrikai Nyugati-foki Egyetem munkatársa. A vírus receptorhoz való kötődése csak a sejtbe jutási folyamat első lépése. Amikor egy vírus kötődik egy gazdasejthez, együtt kezdik el morfondírozni, és más vírusfehérjék kötődhetnek más receptorokhoz. "A belépés hatékonysága érdekében nem csak az egyik fő receptor" - mondja Fielding. "Lehetnek mások is."

Immunrendszeres fegyverkezési verseny

A koronavírusok másik fontos jellemzője a „kiegészítő” fehérjéik, amelyek a jelek szerint részt vesznek a gazdaszervezet veleszületett immunválaszának - a test első védelmi vonalának - megkerülésében. A válasz akkor kezdődik, amikor egy sejt betolakodót észlel, és felszabadítja az interferon nevű fehérjéket, amelyek zavarják a kórokozó replikációját. Az interferonok kiváltják az antivirális aktivitás kaszkádjait, a gazdafehérje-szintézis leállításától a sejthalál indukálásáig. Sajnos, ezeknek a folyamatoknak a nagy része szintén rossz a gazdának. "Az okozott betegség egy része valójában a vírusok által kiváltott immunreakció, gyulladás és pusztító tényezők" - mondja Weiss. "Ez azt is meghatározza, hogy a vírus mennyire virulens: mennyi destruktív immunválaszt vált ki, szemben a csak védõvel?" Ez a szempont is az, amiért az alapbetegségek olyan fontosak. A mai napig az új koronavírus miatt elhunyt emberek többségének „társbetegségei voltak, mint például autoimmun betegségek vagy másodlagos fertőzések, amelyek sokkal elterjedtebbé válhatnak, ha veleszületett immunrendszereink elfoglaltak egy vírus elleni küzdelemben” - mondja Tait-Burkard. "Ezért az a fontos, hogy az embereket társbetegségek miatt kezeljük, és antibiotikumokat adjunk nekik, hogy megakadályozzák a bakteriális fertőzések elterjedését."

Természetesen az immunválasz célja a betolakodók kiküszöbölése, ezért a vírusok ellenintézkedésekkel rendelkeznek. Úgy tűnik, hogy ez a tulajdonság különbözik leginkább a különböző koronavírusok között. "Ezek a vírusok szorosan kapcsolódnak egymáshoz, de különböző kiegészítő fehérjék vannak" - mondja Weiss, hozzátéve, hogy "azért fejlődtek, hogy leállítsák ennek a [veleszületett immunválasznak] különböző aspektusait". Egyes kutatók úgy gondolják, hogy a denevérek koronavírusokat hordoznak, mert nem képesek az emberek által okozott intenzív immunválaszra. "Az immunrendszerünket figyelmeztető jelzőmolekulák közül sokat elnyomnak a denevérek, ezért nem betegednek meg" - mondja Tait-Burkard. Reagálás helyett a denevérek állandó alacsony szintű reakciót tartanak fenn, ami hozzájárulhat a vírusok evolúciójához. "[A denevérek] állandóan expresszálják az interferonokat, amelyek kiválasztják azokat a vírusokat, amelyek képesek elkerülni ezt a választ" - mondja Tait-Burkard. "Tehát a denevérek nagyon jó szelekciós erek azoknak a vírusoknak, amelyek nagyon jól elbújnak."

A kiegészítő fehérjék azonban korántsem teljesen ismertek. "Egyes vírusokból kivonhatók anélkül, hogy befolyásolnák a vírus növekedési képességét" - mondja Perlman. "Azt gondolná: ha lenne olyan fehérje, amely kulcsfontosságú az immunválasz ellensúlyozásában, ha kivenné, az immunválasz győzne - és ez nem feltétlenül így van." Egyes kutatók úgy gondolják, hogy a kiegészítő fehérjék befolyásolják a koronavírusok halálos mértékét. A SARS-szal kapcsolatban olyan tanulmányokat végeztek, amelyekben egy kiegészítő fehérje eltávolítása nem változtatta meg a vírus replikációs hatékonyságát, de kevésbé patogén lett. "Még mindig sok vírus termelődik, de úgy tűnt, hogy kevésbé káros" - mondja Fielding.

A koronavírusok képesek valamilyen kijavítani a genetikai hibákat, de elhanyagolja genomjuk egyes régióit - mondja Tait-Burkard. Következésképpen különösen két szakasz hajlamos a mutációkra: azok, amelyek a tüskefehérjét és a kiegészítő fehérjerégiókat kódolják. "Ezen a két területen a koronavírusok sok hibát engednek meg, ami ösztönzi az evolúciójukat, mert sikerül új receptorokhoz kötődniük és elkerülni az új rendszerek immunválaszát" - mondja Tait-Burkard ", ezért a koronavírusok annyira jók fajról fajra ugrás”.

A téma által népszerű