อะไรดาร์วินจะพิจารณาการปรับตัวที่ดีที่สุดเพื่อป้องกันการ coronavirus โรลบอส

ชาร์ลส์ดาร์วินนิยมแนวคิดของการอยู่รอดของคนที่เหมาะสมที่สุดในฐานะกลไกพื้นฐานการคัดเลือกโดยธรรมชาติที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของชีวิต สิ่งมีชีวิตที่มียีนที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมได้รับการคัดเลือกเพื่อความอยู่รอดและส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไป

ดังนั้นเมื่อมีการติดเชื้อใหม่ที่โลกไม่เคยเห็นมาก่อนจะปะทุกระบวนการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะเริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง

ในบริบทของการระบาดใหญ่ของโคโรนาไวรัสใครคือ "fittest"?

นี่เป็นคำถามที่ท้าทาย แต่ เป็นภูมิคุ้มกันวิทยา นักวิจัย ที่มหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนาเราสามารถพูดได้ว่ามีสิ่งหนึ่งที่ชัดเจน: หากไม่มีทางเลือกการรักษาที่มีประสิทธิภาพการอยู่รอดจากการติดเชื้อ coronavirus นั้นขึ้นอยู่กับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของผู้ป่วย

เราได้ทำงานเกี่ยวกับวิธีการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน เป็นดาบสองคม - ในอีกด้านหนึ่งช่วยโฮสต์ที่จะต่อสู้กับการติดเชื้อในขณะที่ในทางกลับกันทำให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญในรูปแบบของโรคภูมิต้านทานเนื้อเยื่อ

ดาร์วินจำได้ว่าฟินช์ที่มีจงอยปากปรับให้เหมาะกับแหล่งอาหารเฉพาะที่มีอยู่บนเกาะมีแนวโน้มที่จะอยู่รอดและส่งผ่านยีนของพวกเขาไปยังคนรุ่นต่อไป นกที่มีจะงอยปากด้านขวานั้นถูกกำหนดให้เหมาะสมที่สุด Photos.com

สองขั้นตอนของการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน

การตอบสนองของภูมิคุ้มกันเป็นเหมือนรถยนต์ ในการไปยังปลายทางอย่างปลอดภัยคุณต้องใช้ทั้งคันเร่ง (เฟส 1) และเบรก (เฟส 2) ที่ทำงานได้ดี ความล้มเหลวในทั้งอาจมีผลกระทบที่สำคัญ

การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่มีประสิทธิภาพต่อสารติดเชื้อนั้นอยู่ในสมดุลของการกระทำสองขั้นตอน เมื่อตัวแทนติดเชื้อโจมตีร่างกายจะเริ่มขั้นตอนที่ 1 ซึ่งส่งเสริมการอักเสบ - สถานะที่เซลล์ภูมิคุ้มกันต่าง ๆ รวมตัวกัน ณ บริเวณที่ติดเชื้อเพื่อทำลายเชื้อโรค

ตามด้วยระยะที่ 2 ในระหว่างที่เซลล์ภูมิคุ้มกันที่เรียกว่ากฎข้อบังคับ T ระงับการอักเสบเพื่อให้เนื้อเยื่อที่ติดเชื้อสามารถรักษาได้อย่างสมบูรณ์ ข้อบกพร่องในระยะแรกอาจทำให้เกิดการติดเชื้อที่ไม่สามารถควบคุมได้เช่นไวรัสหรือแบคทีเรีย ข้อบกพร่องในระยะที่สองสามารถกระตุ้นให้เกิดการอักเสบครั้งใหญ่เนื้อเยื่อถูกทำลายและเสียชีวิต

coronavirus ติดเชื้อในเซลล์โดยติดกับตัวรับที่เรียกว่าเอนไซม์ angiotensin-converting 2ACE2) ซึ่งมีอยู่ในเนื้อเยื่อจำนวนมากทั่วร่างกายรวมถึงทางเดินหายใจและระบบหัวใจและหลอดเลือด การติดเชื้อนี้ก่อให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันระยะที่ 1 ซึ่ง B-cells ผลิตแอนติบอดีจะทำการสกัดแอนติบอดี้ที่เป็นกลางซึ่งสามารถจับกับไวรัสและป้องกันไม่ให้ติดกับ ACE2 สิ่งนี้ยับยั้งเชื้อไวรัสจากการติดเชื้อในเซลล์มากขึ้น

ในช่วงระยะที่ 1 เซลล์ภูมิคุ้มกันก็ผลิตเช่นกัน cytokinesกลุ่มโปรตีนที่รับเซลล์ภูมิคุ้มกันอื่น ๆ รวมถึงต่อสู้กับการติดเชื้อ การเข้าร่วมการต่อสู้คือเซลล์ killer T ที่ทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสป้องกันไม่ให้ไวรัสทำซ้ำ

หากระบบภูมิคุ้มกันถูกบุกรุกและทำงานได้ไม่ดีในช่วงระยะที่ 1 ไวรัสสามารถทำซ้ำอย่างรวดเร็ว ผู้ที่มีระบบภูมิคุ้มกันบกพร่อง ได้แก่ ผู้สูงอายุผู้รับการปลูกถ่ายอวัยวะผู้ป่วยโรคภูมิต้านทานตนเองผู้ป่วยโรคมะเร็งที่ได้รับเคมีบำบัดและผู้ที่เกิดจากโรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง บุคคลเหล่านี้จำนวนมากอาจไม่ผลิตแอนติบอดีเพียงพอหรือเซลล์ T killer ที่จะตอบโต้ไวรัสซึ่งช่วยให้ไวรัสที่จะไม่ถูกตรวจสอบทวีคูณและทำให้เกิดการติดเชื้อที่รุนแรง

แบบจำลองระดับโมเลกุลของโปรตีน coronavirus spike (S) โปรตีน (สีแดง) ถูกผูกไว้กับตัวรับเอนไซม์ angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) (สีน้ำเงิน) บนเซลล์มนุษย์ เมื่อเข้าไปในเซลล์ไวรัสจะใช้กลไกของเซลล์เพื่อทำสำเนาตัวเองมากขึ้น JUAN GAERTNER / SCOENCE PHOTO LIBRARY

อาการบาดเจ็บที่ปอดอันเกิดจากการอักเสบ

การเพิ่มการทำซ้ำของ SARS-CoV-2 ทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนเพิ่มเติมในปอดและอวัยวะอื่น ๆ

โดยปกติจะมีจุลินทรีย์หลากหลายทั้งที่เป็นอันตรายและไม่เป็นพิษเป็นภัยซึ่งอาศัยอยู่ในปอดอย่างกลมกลืน อย่างไรก็ตามในขณะที่ coronavirus แพร่กระจายเป็นไปได้ว่าการติดเชื้อและการอักเสบที่ตามมาจะรบกวนสมดุลนี้ทำให้แบคทีเรียที่เป็นอันตรายอยู่ในปอดครอง สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนาของโรคปอดบวมซึ่งถุงลมปอดเรียกว่าถุงลม (alveoli) เต็มไปด้วยของเหลวหรือหนองทำให้หายใจลำบาก

เมื่อถุงลมบริเวณที่ออกซิเจนถูกดูดซับและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเต็มไปด้วยของเหลวมีพื้นที่น้อยกว่าในการดูดซับออกซิเจน รูปภาพ ttsz / Getty

สิ่งนี้ทำให้เกิดการอักเสบเพิ่มเติมในปอดซึ่งนำไปสู่โรคทางเดินหายใจเฉียบพลัน (ARDS) ซึ่งก็คือ เห็นในหนึ่งในสามของผู้ป่วย COVID-19. ระบบภูมิคุ้มกันไม่สามารถควบคุมการติดเชื้อไวรัสและเชื้อโรคอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นใหม่ในปอดทำให้เกิดการตอบสนองต่อการอักเสบที่รุนแรงยิ่งขึ้นโดยปล่อยไซโตไคน์ออกมากขึ้นซึ่งเป็นเงื่อนไขที่เรียกว่า

ในระยะนี้อาจเป็นไปได้ว่าการตอบสนองของภูมิคุ้มกันระยะที่ 2 มีวัตถุประสงค์เพื่อยับยั้งการอักเสบล้มเหลวและไม่สามารถควบคุมพายุไซโตไคน์ได้ พายุไซโตไคน์ดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดไฟไหม้อย่างเป็นมิตร - สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและมีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งหมายถึงการทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อซึ่งถูกปล่อยออกมาจากเซลล์ภูมิคุ้มกันของร่างกายซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายอย่างรุนแรงต่อปอดและอวัยวะอื่น ๆ

นอกจากนี้เนื่องจาก ACE2 มีอยู่ทั่วร่างกายเซลล์ killer T จากระยะที่ 1 สามารถทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสในหลายอวัยวะทำให้เกิดการทำลายอย่างกว้างขวางมากขึ้น ดังนั้นผู้ป่วยที่ผลิตไซโตไคน์มากเกินไปและเซลล์ T สามารถตายจากการบาดเจ็บไม่เพียง แต่กับปอด แต่ยังไปยังอวัยวะอื่น ๆ เช่นหัวใจและไต

การกระทำที่สมดุลของระบบภูมิคุ้มกัน

สถานการณ์ข้างต้นทำให้เกิดคำถามหลายข้อเกี่ยวกับการป้องกันและรักษา COVID-19 เพราะว่า คนส่วนใหญ่ฟื้นตัวจากการติดเชื้อ coronavirusมีแนวโน้มว่าวัคซีนที่กระตุ้นการทำให้เป็นกลางแอนติบอดีและเซลล์ T เพื่อป้องกันไวรัสจากการเข้าไปในเซลล์และการทำซ้ำมีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จ กุญแจสำคัญในการฉีดวัคซีนที่มีประสิทธิภาพคือมันไม่ทำให้เกิดการอักเสบมากเกินไป

นอกจากนี้ในผู้ป่วยที่เปลี่ยนไปใช้รูปแบบที่รุนแรงมากขึ้นเช่น ARDS และ cytokine storm ซึ่งมักจะเป็นอันตรายถึงชีวิตมีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับนวนิยาย ยาต้านการอักเสบ. ยาเหล่านี้สามารถยับยั้งพายุไซโตไคน์ในวงกว้างโดยไม่ทำให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันมากเกินไปทำให้ผู้ป่วยสามารถล้าง coronavirus ได้โดยไม่ทำลายปอดและเนื้อเยื่ออื่น ๆ

อาจมีเพียงหน้าต่างแคบ ๆ ของโอกาสในระหว่างที่ตัวแทนภูมิคุ้มกันเหล่านี้สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวแทนดังกล่าวไม่ควรเริ่มต้นในระยะแรกของการติดเชื้อเมื่อผู้ป่วยต้องการระบบภูมิคุ้มกันเพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อ แต่ไม่สามารถล่าช้าได้นานหลังจากการพัฒนา ARDS เมื่อการอักเสบขนาดใหญ่ไม่สามารถควบคุมได้ หน้าต่างการรักษาต้านการอักเสบนี้สามารถตรวจสอบได้โดยการตรวจระดับแอนติบอดีและไซโตไคน์ในผู้ป่วย

ด้วย COVID-19 ดังนั้น "fittest" คือบุคคลที่ติดตั้งการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในระยะที่ 1 และ 2 นี่หมายถึงการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งในระยะที่ 1 เพื่อกำจัดการติดเชื้อ coronavirus หลักและยับยั้งการแพร่กระจายในปอด จากนั้นควรติดตามด้วยการตอบสนองระยะที่ 2 ที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการอักเสบมากเกินไปในรูปแบบของ“ พายุไซโตไคน์”

วัคซีนและยาต้านการอักเสบจำเป็นต้องจัดการการทรงตัวที่ละเอียดอ่อนนี้อย่างรอบคอบเพื่อให้ประสบความสำเร็จ

ด้วย coronavirus นี้มันไม่ง่ายเลยที่จะรู้ว่าใครคือคนที่เหมาะสมที่สุด ไม่จำเป็นว่าจะต้องเป็นผู้ที่อายุน้อยที่สุดแข็งแรงหรือแข็งแรงที่สุดซึ่งรับประกันว่าจะสามารถเอาชีวิตรอดจากไวรัสนี้ได้ fittest คือผู้ที่ตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่“ ถูกต้อง” ซึ่งสามารถกำจัดเชื้อได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องติดเชื้อมากเกินไปซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงตายได้

เกี่ยวกับผู้เขียน

Prakash Nagarkatti รองประธานฝ่ายวิจัยและศาสตราจารย์พิเศษ Carolina มหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนา และ Mitzi Nagarkatti, SmartState มอบเก้าอี้ของศูนย์การค้นพบยาเสพติดมะเร็ง, ศาสตราจารย์และเก้าอี้ที่มีชื่อเสียงของ Carolina, ภาควิชาพยาธิวิทยา, จุลชีววิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยา มหาวิทยาลัยเซาท์แคโรไลนา

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_health