Immunceller frisätter proteiner som kallas cytokiner som varnar resten av immunsystemet om att ett virus finns. www.scientificanimations.com, CC BY-SA
Mordaren är inte viruset utan immunsvaret.
Den nuvarande pandemin är unik inte bara för att den orsakas av ett nytt virus som sätter alla i riskzonen, utan också för att utbudet av medfödda immunsvar är olika och oförutsägbara. I vissa är den tillräckligt stark för att döda. I andra är det relativt milt.
Min forskning avser medfödd immunitet. Medfödd immunitet är en persons medfödda försvar mot patogener som instruerar kroppens adaptiva immunsystem att producera antikroppar mot virus. Dessa antikroppssvar kan senare användas för att utveckla vaccinationsmetoder. Arbetar i labbet of Nobelpristagare Bruce Beutler, Jag var medförfattare pappret som förklarade hur cellerna som utgör kroppens medfödda immunsystem känner igen patogener och hur överreagering på dem i allmänhet kan vara skadligt för värden. Detta gäller särskilt COVID-19-patienter som överreagerar på viruset.
Celldöd - ett offer för schack
Jag studerar inflammatoriskt svar och celldöd, som är två huvudkomponenter i det medfödda svaret. Vita blodkroppar som kallas makrofager använder en uppsättning sensorer för att känna igen patogenen och producera proteiner som kallas cytokiner, som utlöser inflammation och rekryterar andra celler i det medfödda immunsystemet för hjälp. Dessutom instruerar makrofager det adaptiva immunsystemet att lära sig om patogenen och till slut producera antikroppar.
För att överleva inom värden tystnar framgångsrika patogener det inflammatoriska svaret. De gör detta genom att blockera makrofagernas förmåga att frisätta cytokiner och varna resten av immunsystemet. För att motverka virusets tystnad begår infekterade celler självmord eller celldöd. Även om det är skadligt på cellnivå är celldöd fördelaktigt på nivån för organismen eftersom det stoppar spridningen av patogenen.
Till exempel patogenen som orsakade bubonic pesten, som dödade hälften av den mänskliga befolkningen i Europa mellan 1347 och 1351, kunde stänga av, eller tystna, människors vita blodkroppar och spridas i dem, vilket i slutändan orsakade individens död. I gnagare spelade infektionen emellertid annorlunda. Bara de infekterade makrofagerna av gnagare dog, vilket begränsade spridningen av patogenen i gnagarnas kroppar som gjorde det möjligt för dem att överleva.
Det ”tysta” svaret på pesten skiljer sig påfallande från det våldsamma svaret på SARS-CoV-2, viruset som orsakar COVID-19. Detta tyder på att det är avgörande för att överleva patienter med COVID-19 att hålla rätt balans mellan medfödda svar.
Vintage gravering av en död vagn som samlar kropparna av pestoffer under den sista stora pesten i London, som sträckte sig från 1665 till 1666. duncan1890 / Getty Images
Vägen till en cytokin storm
Här är hur en överreaktion från immunsystemet kan äventyra en person som kämpar mot en infektion.
Några av proteinerna som utlöser inflammation, kallad kemokiner, varnar andra immunceller - som neutrofiler, som är professionella mikrobätare - för att samlas på platsen för infektioner där de kan komma först och smälta patogenen.
Andra cytokiner - som interleukin 1b, interleukin 6 och tumörnekrosfaktor - leder neutrofiler från blodkärlen till den infekterade vävnaden. Dessa cytokiner kan öka hjärtslaget, höja kroppstemperaturen, utlösa blodproppar som fångar patogenen och stimulerar neuronerna i hjärnan att modulera kroppstemperatur, feber, viktminskning och andra fysiologiska svar som har utvecklats för att döda viruset.
När produktionen av samma cytokiner är okontrollerad beskriver immunologer situationen som en "cytokinstorm." Under en cytokinstorm utvidgas blodkärlen ytterligare (vasolidering), vilket leder till lågt blodtryck och utbredd blodkärlsskada. Stormen utlöser en översvämning av vita blodkroppar att komma in i lungorna, som i sin tur kallar fler immunceller som riktar och dödar virusinfekterade celler. Resultatet av denna strid är en gryta av vätska och döda celler och efterföljande organsvikt.
Cytokinstormen är ett centrum i COVID-19-patologin med förödande konsekvenser för värden.
När cellerna inte avslutar det inflammatoriska svaret gör produktion av cytokiner makrofager hyperaktiva. De hyperaktiverade makrofagerna förstör stamcellerna i benmärgen, vilket leder till anemi. Förhöjd interleukin 1b resulterar i feber och organsvikt. Den överdrivna tumörnekrosfaktorn orsakar massiv död av cellerna som foder i blodkärlen, som blir koagulerade. Vid någon tidpunkt blir stormen instoppbar och irreversibel.
Läkemedel som bryter cytokinstormen
En strategi bakom behandlingarna för COVID är delvis baserad delvis på att bryta den onda cykeln för "cytokinstormen." Detta kan göras med hjälp av antikroppar för att blockera stormens primära mediatorer, som IL6, eller dess receptor, som finns i alla kroppens celler.
Hämning av tumörnekrosfaktor kan uppnås med FDA-godkända antikroppsläkemedel som Remicade eller Humira eller med en löslig receptor såsom Enbrel (ursprungligen utvecklad av Bruce Beutler) som binder till tumörnekrosfaktor och förhindrar den från att utlösa inflammation. De den globala marknaden för tumörnekrosfaktorhämmare är 22 miljarder dollar.
Läkemedel som blockerar olika cytokiner är nu i kliniska prövningar för att testa om de är effektiva för att stoppa den dödliga spiralen i COVID-19.
Om författaren
Alexander (Sasha) Poltorak, professor i immunologi, Tufts University
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.
