Svårighetsgraden av COVID-19 kan variera enormt. Hos vissa orsakar det inga symtom alls och i andra är det livshotande vissa människor är särskilt utsatta till dess mycket allvarliga effekter.
Viruset oproportionerligt påverkar män och människor som är äldre och som har villkor som diabetes och fetma. I Storbritannien och andra västländer etniska minoriteter har också påverkats oproportionerligt.
Medan många faktorer bidrar till hur hårt människor drabbas, inklusive tillgång till sjukvård, yrkesmässig exponering och miljörisker som föroreningar, det blir tydligt att för vissa av dessa riskgrupper är det deras immunsystem - inflammation - som förklarar varför de blir så sjuka.
Specifikt ser vi att riskerna med diabetes, fetma, ålder och kön alla är relaterade till immunsystemet fungerar oregelbundet när de konfronteras av viruset.
Inflammation kan gå för långt
En vanlig egenskap för många patienter som får svår COVID är allvarliga lungskador orsakade av ett alltför kraftigt immunsvar. Detta kännetecknas av skapandet av massor av inflammatoriska produkter som kallas cytokiner - den så kallade cytokinstormen.
Cytokiner kan vara riktigt kraftfulla verktyg i immunsvaret: de kan till exempel stoppa virus som reproducerar. Vissa cytokinåtgärder - som att hjälpa till att få in andra immunceller för att bekämpa en infektion eller förbättra förmågan hos dessa rekryterade celler att komma över blodkärlen - kan orsaka verkliga skador om de inte kontrolleras. Det här är exakt vad som händer i en cytokin storm.
Många vita blodkroppar skapar cytokiner, men specialiserade celler som kallas monocyter och makrofager verkar vara några av de största syndarna i att generera cytokinstormar. När de kontrolleras ordentligt är dessa celler en styrka som kan upptäcka och förstöra hot, rensa och reparera skadad vävnad och få in andra immunceller som hjälp.
Men vid svår COVID misslyckas monocyter och makrofager. Och detta gäller särskilt hos patienter med diabetes och fetma.
Glukosbränslen skador
Diabetes, om inte kontrolleras väl, kan resultera i höga nivåer av glukos i kroppen. EN färsk studie visade att i COVID svarar makrofager och monocyter på höga nivåer av glukos med oroande konsekvenser.
Viruset som orsakar COVID, SARS-CoV-2, behöver ett mål att klämma fast vid för att invadera våra celler. Valet är ett protein på cellytan kallas ACE2. Glukos ökar nivåerna av ACE2 som finns på makrofager och monocyter, vilket hjälper viruset att infektera de celler som borde hjälpa till att döda det.
Cytokiner, små proteiner som frisätts av ett antal immunceller, spelar en nyckelroll för att styra immunresponsen. Scientificanimations.com, CC BY-SA
När viruset väl är säkert inuti dessa celler, får det dem att börja göra massor av inflammatoriska cytokiner - och effektivt starta cytokinstormen. Och ju högre nivåer av glukos, desto mer framgångsrikt är viruset att replikera inuti cellerna - väsentligen drivs glukoset med viruset.
Men viruset är inte klart ännu. Det får också de viralt infekterade immuncellerna att göra produkter som är mycket skadliga för lungan, till exempel reaktiva syrearter. Och dessutom reducerar viruset förmågan hos andra immunceller - lymfocyter - att döda det.
Fetma orsakar också höga nivåer av glukos i kroppen och, liknande diabetes, påverkar makrofag och monocytaktivering. Forskning har visat att makrofager från feta individer är en idealisk plats för att SARS-CoV-2 trivs.
Andra risker knutna till inflammation
Samma typ av inflammatorisk profil som diabetes och fetma orsakar ses också hos vissa äldre personer (de över 60 år). Detta beror på ett fenomen som kallas inflammatorisk.
Inflammation kännetecknas av att ha höga nivåer av pro-inflammatoriska cytokiner. Det påverkas av ett antal faktorer, inklusive genetik, mikrobiomet (bakterier, virus och andra mikrober som lever i och på dig) och fetma.
Många äldre har också färre lymfocyter - just cellerna som specifikt kan rikta in sig på och förstöra virus.
Allt betyder att för vissa äldre är deras immunsystem inte bara dåligt utrustat för att bekämpa en infektion, utan det är också mer sannolikt att det leder till ett skadligt immunsvar. Att ha färre lymfocyter betyder också att vacciner kanske inte fungerar lika bra, vilket är avgörande att tänka på när man planerar en framtida COVID-vaccinkampanj.
Ett annat pussel som har oroat forskare är varför män verkar så mycket mer sårbara för COVID. En orsak är att celler hos män verkar vara lättare infekterade av SARS-CoV-2 än kvinnor. ACE2-receptorn som viruset använder för att låsa sig på och infektera celler är uttryckt mycket högre hos män än kvinnor. Män har också högre nivåer av ett enzym som kallas TMPRSS2 som främjar virusets förmåga att komma in i cellerna.
Immunologi erbjuder också några ledtrådar om könsskillnaden. Det har länge varit känt att män och kvinnor skiljer sig åt immunsvar, och detta är sant i COVID.
A senaste förtryck (forskning som ännu inte har granskats) har spårat och jämfört immunsvaret mot SARS-CoV-2 hos män och kvinnor över tid. Det fann att män var mer benägna att utveckla atypiska monocyter som var djupt pro-inflammatoriska och kapabla att göra cytokiner typiska för en cytokin storm. Kvinnor tenderade också att ha en mer robust T-cellrespons, som behövs för effektivt virusdödande. Ökad ålder och att ha ett högre kroppsmassaindex vänt dock den skyddande immuneffekten hos kvinnor.
Studier som dessa belyser hur olika människor är. Ju mer vi förstår om dessa skillnader och sårbarheter, desto mer kan vi överväga hur vi bäst ska behandla varje patient. Uppgifter som dessa belyser också behovet av att överväga variation i immunfunktion och inkludera personer med olika demografi i läkemedels- och vaccinstudier.
Om författaren
Sheena Cruickshank, professor i biomedicinska vetenskaper, University of Manchester
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
böcker_immun
