Koronawirus i projekt układu odpornościowegoCzas czytania: 10 min

Bartosz Bagrowski

2020-09-22
Koronawirus i projekt układu odpornościowego<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">10</span> min </span>

Temat koronawirusa SARS-CoV-2 i wywoływanej przez niego pandemii choroby COVID-19 cały czas od marca 2020 roku w mediach zajmuje pierwsze miejsce. Z reguły żadna choroba nie jest korzystna, niemniej warto zwrócić uwagę na pewne plusy sytuacji, gdyż nieustanne badania doświadczonych naukowców i sprawny przepływ informacji o nowych odkryciach pozwolił na poznanie wielu ważnych cech wspomnianego wirusa oraz ludzkiego organizmu.

 

Czym są wirusy?

Wirusy to niewielkie cząstki zakaźne, które potrafią infekować wszystkie formy życia. Wirusy nie są organizmami i nie posiadają zdolności namnażania się poza komórkami gospodarza (np. człowieka), są zatem całkowicie zależne od gospodarza. Pojedynczą i kompletną cząstką wirusową zdolną do przetrwania poza komórką oraz do zakażenia komórek jest wirion. Główne elementy pojedynczego wiriona to nukleokapsyd oraz kapsyd. Nukleokapsyd składa się z jednego kwasu nukleinowego (RNA lub DNA), jest więc nośnikiem informacji genetycznej. Kapsydem zaś nazywa się proteinowy płaszcz otaczający nukleokapsyd, mający za zadanie chronić materiał genetyczny1.

 

COVID-19

Koronawirus wywołujący chorobę COVID-19 jest RNA-wirusem, a swoją budową wykazuje pewne analogie do wirusa MERS-CoV (będącego przyczyną bliskowschodniego zespołu niewydolności oddechowej) oraz wirusa SARS-CoV (powodującego ciężki ostry zespół oddechowy). Oprócz podobieństw zauważa się także istotne różnice w szczegółach budowy, np. poliproteina 1ab, powierzchniowa glikoproteina czy białko S2. Już w lutym 2019 roku podejrzewano, że białko nukleokapsydu wirusa SARS-CoV-2 może odgrywać ważną rolę w tłumieniu interferencji RNA, aby przezwyciężyć obronę gospodarza, czyli osoby zarażonej3. Wiriony koronawirusa SARS-CoV-2 przekazywane są zarówno drogą kropelkową, jak i fekalno-oralną (poprzez dotknięcie innej osoby lub powierzchni, z którą kontakt miał chory), dlatego ważne są odpowiednie środki ostrożności, takie jak maseczki ograniczające transfer wirusa drogą kropelkową, a także rękawiczki, które ograniczają przekazywanie patogenów poprzez dotyk. Zwraca się uwagę również na częste i dokładne mycie rąk, by zminimalizować bezpośredni kontakt z wirionami4. COVID-19 jest chorobą wykazującą się bardzo nieokreślonym sposobem działania, gdyż zarówno objawy, jak i powikłania są w znacznym stopniu zróżnicowane. Choć najwięcej uwagi w mediach poświęca się powikłaniom płucnym, sercowo-naczyniowym oraz hematologicznym, to warto jednak zdawać sobie sprawę, że pojawiają się równie poważne powikłania szczególnie ze strony układu nerwowego (np. zapalenie mózgu czy martwicza encefalopatia krwotoczna)5. Nie jest to jedyny wirus, który wywołuje takie spustoszenie w organizmie, bowiem cechą charakterystyczną wirusów jest ich obfite namnażanie się w momencie interakcji z organizmem gospodarza, co prowadzi do wspomnianych wielu zmian w funkcjonowaniu poszczególnych narządów lub całych układów.

 

Atak na komórki gospodarza

W zależności od rodzaju kwasu nukleinowego w nukleokapsydzie, wirusy są podatne na różne zmiany oraz wywołują rozmaite konsekwencje w organizmie gospodarza. Podstawowymi różnicami pomiędzy kwasem rybonukleinowym (RNA) oraz deoksyrybonukleinowym (DNA) są ich budowa przestrzenna (DNA jest najczęściej dwuniciowy, a RNA jednoniciowy) oraz budowa molekularna (zasadą azotową komplementarną dla adeniny w RNA jest uracyl, zaś w DNA – tymina)6. DNA jest kwasem bardziej stabilnym, gdyż w podwójnej nici znacznie trudniej o trwałą mutację, a także dlatego, że w przypadku spontanicznej lub enzymatycznej deaminacji cytozyny do uracylu mechanizmy naprawy DNA (enzymy – glikozylazy) potrafią usunąć niepotrzebny uracyl z nici DNA. W przypadku RNA jest to niemożliwe, gdyż enzymy nie posiadają informacji, które cząsteczki uracylu są prawidłowe, a które są zdeaminowaną cytozyną7. DNA-wirusy włączają swoje geny do materiału genetycznego gospodarza – w ten sposób wpływają na procesy komórkowe i metaboliczne w organizmie. RNA-wirusy natomiast preferencyjnie oddziałują z określonymi białkami funkcjonującymi w danych procesach komórkowych oraz w transporcie międzykomórkowym. DNA-wirusy wywołują z reguły przewlekłe infekcje, zaś RNA-wirusy – infekcje ostre8. Koronawirus SARS-CoV-2 jako RNA-wirus jest więc podatny na mutacje genetyczne oraz oddziałuje na wybrane białka. Białka te jednak mogą być elementami kilku szlaków metabolicznych, dlatego pozornie nieznaczne działanie na pojedyncze białka może wywołać znaczące wieloukładowe konsekwencje. Mimo zorganizowanej strategii negatywnych oddziaływań na organizm człowieka zarówno przez DNA-wirusy, jak i RNA-wirusy, ludzka fizjologia posiada mnóstwo mechanizmów obronnych oraz odpornościowych, między innymi aż 4943 białka ukierunkowane na wirusy9.

 

Medycyna korzysta z teorii inteligentnego projektu

Saliha Durmuş i Kutlu Ö. Ülgen zwracają uwagę, że strategie wirusowe powszechnych i specyficznych mechanizmów infekowania ludzkich białek mogą dostarczyć kluczowych informacji dla opracowywania leków przeciwwirusowych nowej generacji10. Jednak nie tylko leki przeciwwirusowe wymagają szczegółowego projektu. Doktor nauk medycznych Geoffrey Simmons zauważa, że mechanizmy obronne ludzkiego organizmu są fizjologicznymi cudami wykraczającymi poza zwykłe wypadki natury i wykazującymi się złożonością, którą można określić mianem nieredukowalnej11. Argumentem w tej kwestii jest choćby fakt, że badacze i praktycy ze środowiska medycznego wykorzystują naturalne mechanizmy ludzkiego organizmu, aby wzmacniać odporność oraz leczyć12. Przykłady takiego postępowania można znaleźć u wielu specjalistów medycznych. Niejednokrotnie bowiem lekarze wykorzystują na przykład mechanizmy samonaprawy określonych struktur, a jedyne podejmowane działania terapeutyczne polegają na usprawnieniu tych naturalnych procesów naprawczych lub zahamowaniu procesów niekorzystnych. Lekarz o specjalizacji ortopedii i traumatologii narządu ruchu u pacjenta ze złamaną kością ułoży fragmenty kończyny w prawidłowym ustawieniu, następnie ją unieruchomi poprzez opatrunek gipsowy, a resztę pozostawi naturalnym procesom zrostowym kości13. Fizjoterapeuta zajmujący się neurorehabilitacją pediatryczną ma za zadanie naprowadzenie pacjenta na prawidłowy tok rozwoju, naturalnie zaprogramowane procesy zaś wywołają długotrwały efekt terapeutyczny, gdyż wszystkie odruchy piramidowe oraz pozapiramidowe dziecka są niejako zaplanowane oraz zaprogramowane14, a „podstawowy wzorzec połączeń pomiędzy ośrodkami w układzie nerwowym kształtuje się w okresie rozwoju w oparciu o program genetyczny”15. Wystarczy więc „jedynie świadomie kierować się tym, jak natura zaprojektowała mózg noworodka”16. Wspomniane przykłady nie są jedynymi sposobami wykorzystania naturalnych mechanizmów w leczeniu różnorakich dysfunkcji. W kwestii budowania odporności najważniejszym działaniem jest opracowywanie szczepionek przez farmaceutów, diagnostów laboratoryjnych czy biologów. Szczepionka ma na celu imitowanie naturalnej infekcji, aby organizm sam ukształtował odpowiedź biologiczną i w konsekwencji był przygotowany na realne zagrożenie w przyszłości17. Choć wszelkiego rodzaju leczenie, działania terapeutyczne czy szczepionki wymagają zaawansowanej wiedzy medycznej, to byłyby niemożliwe, gdyby nie zdumiewające procesy fizjologiczne ludzkiego organizmu, o których już na początku swojego artykułu opowiada Simmons18.

 

Układ immunologiczny – wynik projektu?

Simmons zauważa, jak złożony jest układ odpornościowy, a jako potwierdzenie tej tezy wspomina o miliardach białych krwinek, w tym o złożonych limfocytach B i T, granulocytach, makrofagach oraz komórkach dendrytycznych i plazmatycznych, które stoją na straży całego organizmu (porównuje je do wartowników z bronią w rękach, gotowych do konfrontacji z obcym białkiem, kwasem nukleinowym czy komórką). Krwinki te niemal od razu określają, czy dane obce twory są przyjazne i pomocne, czy są intruzami. Jeśli układ odpornościowy zidentyfikuje szkodliwy patogen, natychmiast uruchamia układ dopełniacza, czyli kaskadę procesów biochemicznych opartych na kilkudziesięciu białkach oraz powiązanych z nimi receptorach i regulatorach. Ta kaskada enzymatyczna prowadzi do szeregu zjawisk mających istotne znaczenie w przebiegu odpowiedzi immunologicznej. Wspomniany cykl reakcji biochemicznych, w którym produkty jednej reakcji są substratami kolejnej reakcji, przypomina kaskadę krzepnięcia krwi – brak jednego z elementów dezaktywuje cały układ. Jest to przykład nieredukowalnej złożoności, o której wspomina biochemik Michael J. Behe19. Simmons omawia również dalszy przebieg odpowiedzi immunologicznej, kiedy to dopełniacz niszczy i fragmentuje patogen, a następnie wybrane fragmenty przekazywane są do analizy, aby odpowiedź organizmu przy kolejnej infekcji była szybsza, silniejsza i skuteczniejsza wskutek wytworzenia przeciwciał nakierowanych na konkretny patogen, na przykład osoba raz chorująca na świnkę już nigdy nie zachoruje na tę chorobę (oczywiście przy sprawnie działającym układzie odpornościowym), w taki też sposób działa szczepionka. Simmons nazywa to bankiem pamięci organizmu, w którym w ciągu nanosekundy układ odpornościowy jest w stanie wychwycić najdrobniejsze szczegóły szkodliwego drobnoustroju.

Simmons wspomina też o innym naturalnym procesie, który wydaje się wysoce przemyślany i zaplanowany. Gorączka stanowi naturalną obronę, gdyż wiele inwazyjnych mikroorganizmów lub wirusów nie toleruje ciepła. Walka z gorączką jako działaniem obronnym organizmu jest zatem spowalnianiem odpowiedzi odpornościowej. Układ immunologiczny musi funkcjonować sprawnie, gdyż organizm niemal nieustannie wystawiony jest na działanie patogenów, które mogą się dostać między innymi razem z pożywieniem, przez pęknięcia w skórze, poprzez wdech czy przez błonę śluzową oka. Od skuteczności działania układu odpornościowego zależy więc w głównej mierze prawidłowe funkcjonowanie pozostałych układów, które dzięki sprawnej odporności nie są obciążone patogenami. Oczywiście działanie układu immunologicznego powinno być optymalne. Simmons podaje też przykłady, kiedy to szkodliwość patogenu przejawiała się w tym, że odpowiedź odpornościowa była zbyt intensywna, co również okazało się destrukcyjne dla organizmu. Działanie tego układu w prawidłowych warunkach musi zatem być odpowiednio dostrojone.

W zakończeniu swojego tekstu Simmons przytacza przykład, kiedy to chorym podaje się przeciwciała od wcześniej zakażonych pacjentów. Często najlepszym lekiem są więc nie sztuczne produkty opracowywane przez lata badań, ale przeciwciała wytworzone przez ludzki organizm. Mają one swoje określone działanie dzięki dokładnemu zaplanowaniu. Zresztą wszelkie wspomniane w tym tekście procesy (mechanizmy naprawy DNA, zrost kostny, rozwój reflektoryczny dziecka, kaskada dopełniacza i wiele innych) trudno wyjaśnić w sposób naturalistyczny, a ich złożoność wyraźnie przemawia na rzecz teorii inteligentnego projektu.

Bartosz Bagrowski

 

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 22.09.2020

 

 

Przypisy

  1. Por. Wirusologia, red. A. Goździcka-Józefiak, wyd. I, Warszawa 2019, s. 1; H.G. Schlegel, Mikrobiologia ogólna, tłum. Z. Markiewicz, Warszawa 2003, s. 173‒174, 182.
  2. Por. S. Kannan et al., COVID-19 (Novel Coronavirus 2019) – Recent Trends, „European Review for Medical and Pharmacological Sciences” 2020, Vol. 24, No. 4, s. 2006‒2007 [2006‒2011] [dostęp 2 IX 2020].
  3. Por. Kannan et al., COVID-19, s. 2006.
  4. Por. M. Baghizadeh Fini, What Dentists Need to Know About COVID-19, „Oral Oncology” 2020, Vol. 105, No. 104741 [dostęp 2 IX 2020].
  5. Por. R. Bridwell, B. Long, M. Gottlieb, Neurologic Complications of COVID-19, „The American Journal of Emergency Medicine” 2020, Vol. 38, No. 7, s. 1549.e3-1549.e7 [dostęp 2 IX 2020].
  6. Por. M.M. Gabryelska, M. Szymański, J. Barciszewski, DNA – cząsteczka, która zmieniła naukę. Krótka historia odkryć, „Nauka” 2009, t. 2, s. 117‒121 [111‒134] [dostęp 2 IX 2020].
  7. Por. M. Jurgowiak, R. Oliński, Dwulicowy uracyl, „Wiedza i Życie” 2011, nr 1 [dostęp 2 IX 2020].
  8. Por. S. Durmuş, K.Ö. Ülgen, Comparative Interactomics for Virus–human Protein–protein Interactions: DNA Viruses Versus RNA Viruses, „FEBS Open Bio” 2017, Vol. 7, No. 1, s. 96‒97 [96‒107] [dostęp 2 IX 2020].
  9. Por. Durmuş, Ülgen, Comparative Interactomics, s. 99.
  10. Por. Durmuş, Ülgen, Comparative Interactomics, s. 96.
  11. Por. G. Simmons, Physician’s Diary: Our Remarkable Healing Processes and the Coronavirus Infection, „Evolution News & Science Today” 2020, April 15 [dostęp 2 IX 2020].
  12. Por. Simmons, Physician’s Diary.
  13. Por. P. Koczewski, Biologia zrostu kostnego. Zaburzenia zrostu kostnego w: Wiktora Degi Ortopedia i Rehabilitacja – wybrane zagadnienia z zakresu chorób i urazów narządu ruchu dla studentów i lekarzy,  red. J. Kruczyński, A. Szulc, wyd. I, Warszawa 2015, s. 89‒91.
  14. Por. W. Sears et al., The Baby Book: Everything You Need to Know About Your Baby from Birth to Age Two, Boston 2003.
  15. M. Kossut, Synapsy i plastyczność mózgu, Fundacja im. Wojciecha Świętosławskiego na rzecz wspierania nauki i rozwoju potencjału naukowego w Polsce, Polskie i światowe osiągnięcia nauki – Nauki biologiczne, Bydgoszcz 2010, s. 288 [285‒305] [dostęp 28 VIII 2020].
  16. Por. D. Chopra, R.E. Tanzi, Twój supermózg, tłum. J. Mikos, Warszawa 2014.
  17. Por. P. Stefanoff, Co to jest szczepionka?, „PZH – Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego” [dostęp 2 IX 2020].
  18. Por. Simmons, Physician’s Diary.
  19. Por. M.J. Behe, Czarna skrzynka Darwina. Biochemiczne wyzwanie dla ewolucjonizmu, tłum. D. Sagan, Warszawa 2020, s. 39.

Literatura:

  1. Baghizadeh Fini M., What Dentists Need to Know About COVID-19, „Oral Oncology” 2020, Vol. 105, No. 104741 [dostęp 2 IX 2020].
  2. Behe M.J., Czarna skrzynka Darwina. Biochemiczne wyzwanie dla ewolucjonizmu, tłum. D. Sagan, Warszawa 2020.
  3. Bridwell R., Long B., Gottlieb M., Neurologic Complications of COVID-19, „The American Journal of Emergency Medicine” 2020, Vol. 38, No. 7, s. 1549.e3-1549.e7 [dostęp 2 IX 2020].
  4. Chopra D., Tanzi R.E., Twój supermózg, tłum. J. Mikos, Warszawa 2014.
  5. Durmuş, Ülgen K.Ö., Comparative Interactomics for Virus–human Protein–protein Interactions: DNA Viruses Versus RNA Viruses, „FEBS Open Bio” 2017, Vol. 7, No. 1, s. 96‒97 [96‒107] [dostęp 2 IX 2020].
  6. Gabryelska M.M., Szymański M., Barciszewski J., DNA – cząsteczka, która zmieniła naukę. Krótka historia odkryć, „Nauka” 2009, t. 2, s. 111‒134 [dostęp 2 IX 2020].
  7. Jurgowiak M., Oliński R., Dwulicowy uracyl, „Wiedza i Życie” 2011, t. 1 [dostęp 2 IX 2020].
  8. Kannan S. et al., COVID-19 (Novel Coronavirus 2019) – Recent Trends, „European Review for Medical and Pharmacological Sciences” 2020, Vol. 24, No. 4, s. 2006‒2011 [dostęp 2 IX 2020].
  9. Koczewski P., Biologia zrostu kostnego. Zaburzenia zrostu kostnego, w: Wiktora Degi. Ortopedia i Rehabilitacja. Wybrane zagadnienia z zakresu chorób i urazów narządu ruchu dla studentów i lekarzy, red. Kruczyński, A. Szulc, wyd. I, Warszawa 2015, s. 89‒91.
  10. Kossut M., Synapsy i plastyczność mózgu, Fundacja im. Wojciecha Świętosławskiego na rzecz wspierania nauki i rozwoju potencjału naukowego w Polsce, Polskie i światowe osiągnięcia nauki – Nauki biologiczne, Bydgoszcz 2010, s. 285‒305 [dostęp 28 VIII 2020].
  11. Schlegel H.G., Mikrobiologia ogólna, Warszawa 2003.
  12. Sears W. et al., The Baby Book: Everything You Need to Know About Your Baby from Birth to Age Two, Boston
  13. Simmons, Physician’s Diary: Our Remarkable Healing Processes and the Coronavirus Infection, „Evolution News & Science Today” 2020, April 15 [dostęp 2 IX 2020].
  14. Stefanoff P., Co to jest szczepionka?, „PZH – Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego” [dostęp 2 IX 2020].
  15. Wirusologia, red. A. Goździcka-Józefiak, wyd. I, Warszawa 2019.

Dodaj komentarz



Najnowsze wpisy

Najczęściej oglądane wpisy

Wybrane tagi