Vad skulle Darwin anse som den bästa anpassningen för att skydda mot coronavirus? rolbos
Charles Darwin populariserade begreppet överlevnad av de fittest som en mekanism som ligger till grund för det naturliga urvalet som driver livets utveckling. Organismer med gener som är bättre anpassade till miljön väljs ut för överlevnad och överför dem till nästa generation.
Således, när en ny infektion som världen aldrig har sett förut bryter ut, startar processen med naturligt urval igen.
Vem är den "fittest" i samband med coronavirus-pandemin?
Detta är en utmanande fråga. Men som immunologi forskare vid University of South Carolina kan vi säga att en sak är tydlig: Utan effektiva behandlingsalternativ beror överlevnad mot coronavirusinfektionen helt på patientens immunrespons.
Vi har arbetat med hur immunsvaret är ett dubbelkantigt svärd - å ena sidan hjälper värden att bekämpa infektioner, men å andra sidan orsakar betydande skador i form av autoimmuna sjukdomar.
Darwin insåg att finkar med näbb anpassade till de specifika matkällorna som finns på en ö mer sannolikt skulle överleva och överföra sina gener till nästa generation. Fåglar med höger näbb definierades som de finaste. Photos.com
De två faserna av immunsvaret
Immunsvaret är som en bil. För att nå en destination på ett säkert sätt behöver du både en gaspedal (fas 1) och en broms (fas 2) som fungerar bra. Fel i endera kan få betydande konsekvenser.
Ett effektivt immunsvar mot ett smittämne vilar i den känsliga balansen i två handlingsfaser. När ett smittämne attackerar börjar kroppen fas 1, som främjar inflammation - ett tillstånd där en mängd immunceller samlas på infektionsstället för att förstöra patogenen.
Detta följs av fas 2, under vilken immunceller som kallas regulatoriska T-celler undertrycker inflammation så att de infekterade vävnaderna helt kan läka. En brist i den första fasen kan tillåta okontrollerad tillväxt av det infektiösa medlet, såsom ett virus eller bakterier. En defekt i den andra fasen kan utlösa massiv inflammation, vävnadsskada och död.
Koronaviruset infekterar celler genom att fästa vid en receptor som kallas det angiotensin-omvandlande enzymet 2 (ACE2), som finns i många vävnader i kroppen, inklusive luftvägarna och det kardiovaskulära systemet. Denna infektion utlöser ett fasresponsimmunsvar, där de antikroppsproducerande B-cellerna pumpar ut neutraliserande antikroppar som kan binda till viruset och förhindra att det binder till ACE1. Detta hämmar viruset från att infektera fler celler.
Under fas 1 producerar immuncellerna också cytokiner, en grupp proteiner som rekryterar andra immunceller samt bekämpar infektion. Deltagare i kampen är också mördare-T-celler som förstör de virusinfekterade cellerna och förhindrar att viruset replikeras.
Om immunsystemet äventyras och fungerar dåligt under fas 1, kan viruset replikera snabbt. Människor med kompromitterade immunsystem inkluderar äldre, organtransplantatmottagare, patienter med autoimmuna sjukdomar, cancerpatienter som genomgår kemoterapi och individer som är födda med immunbristsjukdomar. Många av dessa individer kanske inte producerar tillräckligt med antikroppar eller mördare-T-celler för att motverka viruset, vilket gör att viruset kan multiplicera okontrollerat och orsaka en allvarlig infektion.
Molekylär modell av en coronavirus spik (S) -protein (röd) bunden till en angiotensin-omvandlande enzym 2 (ACE2) receptor (blå) på en mänsklig cell. Väl inne i cellen använder viruset cellernas maskiner för att göra fler kopior av sig själv. JUAN GAERTNER / SCIENCE PHOTO BIBLIOTEK
Lungeskada till följd av inflammation
Ökad replikering av SARS-CoV-2 utlöser ytterligare komplikationer i lungorna och andra organ.
Normalt finns det ett brett utbud av mikroorganismer, både skadliga och godartade, som lever i harmoni i lungorna. Men när koronaviruset sprider sig, är det troligt att infektionen och inflammationen som följer kommer att störa denna balans, vilket gör att skadliga bakterier som finns i lungorna kan dominera. Detta leder till utveckling av lunginflammation, där lungans luftsäckar, kallade alveoler, fylls med vätska eller pus, vilket gör det svårt att andas.
När alveolerna, platsen där syre absorberas och koldioxid släpps ut, fylls med vätska finns det mindre utrymme att ta upp syre. ttsz / Getty Images
Detta utlöser ytterligare inflammation i lungorna, vilket leder till akut andningsbesvärssyndrom (ARDS), vilket är sett hos en tredjedel av COVID-19 patienter. Immunsystemet, som inte kan kontrollera viral infektion och andra växande patogener i lungorna, monterar ett ännu starkare inflammatoriskt svar genom att frigöra fler cytokiner, ett tillstånd som kallas "cytokinstorm."
I detta skede är det också troligt att fas 2-immunsvaret som syftar till att undertrycka inflammation misslyckas och inte kan kontrollera cytokinstormen. Sådana cytokinstormar kan utlösa vänlig brand - destruktiva, frätande kemikalier avsedda att förstöra infekterade celler som frigörs av kroppens immunceller vilket kan leda till allvarlig skada på lungorna och andra organ.
Eftersom ACE2 finns i hela kroppen kan mördare-T-celler från fas 1 förstöra virusinfekterade celler över flera organ, vilket orsakar en mer omfattande förstörelse. Således kan patienter som producerar överdrivna cytokiner och T-celler dö av skada inte bara i lungorna utan också på andra organ som hjärtat och njurarna.
Immunsystemets balanseringsakt
Ovanstående scenario väcker flera frågor angående förebyggande och behandling av COVID-19. Eftersom den majoriteten av människor återhämtar sig från coronavirusinfektion, är det troligt att ett vaccin som utlöser neutraliserande antikroppar och T-celler för att blockera viruset från att komma in i cellerna och replikera sannolikt kommer att vara framgångsrikt. Nyckeln till ett effektivt vaccin är att det inte utlöser överdriven inflammation.
Hos patienter som övergår till en svårare form som ARDS och cytokinstorm, som ofta är dödliga, finns det ett brådskande behov av nya antiinflammatoriska läkemedel. Dessa läkemedel kan i stort sett undertrycka cytokinstormen utan att orsaka överdrivet undertryckande av immunrespons, och därigenom göra det möjligt för patienterna att rensa coronavirus utan skada på lungan och andra vävnader.
Det kan bara finnas ett smalt möjlighetsfönster under vilket dessa immunsuppressiva medel effektivt kan användas. Sådana medel bör inte startas i ett tidigt infektionsstadium när patienten behöver immunsystemet för att bekämpa infektionen, men det kan inte försenas för länge efter ARDS-utvecklingen, när den enorma inflammationen är okontrollerbar. Detta fönster av antiinflammatorisk behandling kan bestämmas genom att övervaka antikroppen och cytokinnivåerna hos patienter.
Med COVID-19 är då de "fittest" individer som har en normal fas 1 och fas 2 immunsvar. Detta innebär ett starkt immunsvar i fas 1 för att rensa den primära coronavirusinfektionen och hämma dess spridning i lungorna. Sedan bör detta följas av ett optimalt fas 2-svar för att förhindra överdriven inflammation i form av "cytokinstorm."
Vacciner och antiinflammatoriska behandlingar måste noggrant hantera denna känsliga balansåtgärd för att bli framgångsrik.
Med detta coronavirus är det inte lätt att veta vem som är de fetaste individerna. Det är inte nödvändigtvis de yngsta, starkaste eller mest atletiska individerna som garanterat överlever detta coronavirus. De finaste är de med det "rätta" immunsvaret som kan rensa infektionen snabbt utan att få överdriven inflammation, vilket kan vara dödligt.
Om författaren
Prakash Nagarkatti, vice president för forskning och Carolina utmärkt professor, University of South Carolina och Mitzi Nagarkatti, SmartState bekräftad ordförande för Center for Cancer Drug Discovery, Carolina utmärkt professor och ordförande, Institutionen för patologi, mikrobiologi och immunologi, University of South Carolina
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma
av Bessel van der Kolk
Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Breath: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning
av Steven R. Gundry
Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging
av Joel Greene
Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta
av Dr Jason Fung och Jimmy Moore
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
