Sel-sel imun membebaskan protein yang disebut sitokin yang memberi amaran kepada sistem imun selebihnya bahawa ada virus. www.scientificanimations.com, CC BY-SA
Pembunuhnya bukan virus tetapi tindak balas imun.
Pandemik yang ada sekarang unik bukan hanya kerana disebabkan oleh virus baru yang membahayakan semua orang, tetapi juga kerana jangkauan tindak balas imun semula jadi beragam dan tidak dapat diramalkan. Dalam sesetengahnya cukup kuat untuk membunuh. Pada yang lain agak ringan.
Penyelidikan saya berkaitan dengan kekebalan semula jadi. Kekebalan bawaan adalah pertahanan bawaan seseorang terhadap patogen yang memerintahkan sistem imun adaptif badan untuk menghasilkan antibodi terhadap virus. Respons antibodi tersebut kemudian dapat digunakan untuk mengembangkan pendekatan vaksinasi. Bekerja di makmal of Pemenang Nobel Bruce Beutler, Saya mengarang bersama kertas yang menjelaskan bagaimana sel-sel yang membentuk sistem kekebalan tubuh bawaan mengenali patogen, dan bagaimana reaksi berlebihan terhadapnya secara umum dapat merugikan tuan rumah. Perkara ini berlaku terutamanya pada pesakit COVID-19 yang terlalu banyak bereaksi terhadap virus.
Kematian sel - permainan pengorbanan catur
Saya mengkaji tindak balas keradangan dan kematian sel, yang merupakan dua komponen utama tindak balas bawaan. Sel darah putih yang disebut makrofag menggunakan sekumpulan sensor untuk mengenali patogen dan menghasilkan protein yang disebut sitokin, yang mencetuskan keradangan dan merekrut sel lain dari sistem imun bawaan untuk mendapatkan bantuan. Sebagai tambahan, makrofag memerintahkan sistem imun adaptif untuk belajar mengenai patogen dan akhirnya menghasilkan antibodi.
Untuk bertahan di dalam hos, patogen yang berjaya membungkam tindak balas keradangan. Mereka melakukan ini dengan menyekat kemampuan makrofag untuk melepaskan sitokin dan memberi amaran kepada sistem imun yang lain. Untuk mengatasi keheningan virus, sel yang dijangkiti membunuh diri, atau kematian sel. Walaupun merugikan pada tahap sel, kematian sel bermanfaat pada tahap organisma kerana menghentikan percambahan patogen.
Sebagai contoh, patogen yang menyebabkan wabak bubonic, yang membunuh separuh daripada populasi manusia di Eropah antara 1347 dan 1351, mampu melumpuhkan, atau membungkam, sel darah putih orang dan berkembang biak di dalamnya, akhirnya menyebabkan kematian individu tersebut. Walau bagaimanapun, pada tikus jangkitan berlaku secara berbeza. Hanya makrofag tikus yang dijangkiti mati, sehingga mengehadkan pembiakan patogen dalam badan tikus yang memungkinkan mereka bertahan.
Tindak balas "senyap" terhadap wabak sangat berbeza dengan tindak balas ganas terhadap SARS-CoV-2, virus yang menyebabkan COVID-19. Ini menunjukkan bahawa menjaga keseimbangan tindak balas bawaan yang tepat sangat penting untuk kelangsungan hidup pesakit COVID-19.
Ukiran antik sebuah kereta mati yang mengumpulkan mayat mangsa wabak semasa Great Plague of London terakhir, yang berlanjutan dari 1665 hingga 1666. duncan1890 / Getty Images
Jalan menuju ribut sitokin
Inilah cara tindak balas berlebihan dari sistem imun boleh membahayakan seseorang yang melawan jangkitan.
Sebilangan protein yang mencetuskan keradangan, yang dinamakan chemokines, memberi amaran kepada sel-sel imun lain - seperti neutrofil, yang merupakan pemakan mikroba profesional - untuk bertemu di tempat jangkitan di mana mereka boleh tiba pertama dan mencerna patogen.
Sitokin lain - seperti interleukin 1b, interleukin 6 dan faktor nekrosis tumor - memandu neutrofil dari saluran darah ke tisu yang dijangkiti. Sitokin ini dapat meningkatkan degupan jantung, meningkatkan suhu badan, mencetuskan pembekuan darah yang memerangkap patogen dan merangsang neuron di otak untuk memodulasi suhu badan, demam, penurunan berat badan dan tindak balas fisiologi lain yang telah berkembang untuk membunuh virus.
Apabila pengeluaran sitokin yang sama ini tidak terkawal, imunologi menggambarkan keadaan itu sebagai "ribut sitokin." Semasa ribut sitokin, saluran darah melebar lebih jauh (vasolidasi), menyebabkan tekanan darah rendah dan kecederaan saluran darah meluas. Ribut memicu banjir sel darah putih untuk memasuki paru-paru, yang pada gilirannya memanggil lebih banyak sel imun yang menargetkan dan membunuh sel yang dijangkiti virus. Hasil pertempuran ini adalah rebusan cairan dan sel mati, dan kegagalan organ seterusnya.
Ribut sitokin adalah inti dari patologi COVID-19 dengan akibat buruk bagi tuan rumah.
Apabila sel gagal menghentikan tindak balas keradangan, pengeluaran sitokin menjadikan makrofag hiperaktif. Makrofag hiperaktivasi memusnahkan sel induk di sumsum tulang, yang membawa kepada anemia. Interleukin 1b yang tinggi mengakibatkan demam dan kegagalan organ. Faktor nekrosis tumor yang berlebihan menyebabkan kematian besar sel-sel yang melapisi saluran darah, yang menjadi bekuan. Pada satu ketika, ribut menjadi tidak dapat dihentikan dan tidak dapat dipulihkan.
Dadah yang memecahkan ribut sitokin
Salah satu strategi di sebalik rawatan untuk COVID adalah, sebahagiannya, berdasarkan pada mematahkan kitaran ganas "badai sitokin." Ini dapat dilakukan dengan menggunakan antibodi untuk menyekat mediator utama badai, seperti IL6, atau reseptornya, yang terdapat pada semua sel tubuh.
Perencatan faktor nekrosis tumor boleh dicapai dengan ubat antibodi yang diluluskan oleh FDA seperti Remicade atau Humira atau dengan reseptor larut seperti Enbrel (awalnya dikembangkan oleh Bruce Beutler) yang mengikat pada faktor nekrosis tumor dan menghalangnya daripada memicu keradangan. The pasaran global untuk penghambat faktor nekrosis tumor adalah AS $ 22 bilion.
Dadah yang menyekat pelbagai sitokin kini dalam ujian klinikal untuk menguji sama ada ubat tersebut berkesan untuk menghentikan lingkaran yang mematikan di COVID-19.
Tentang Pengarang
Alexander (Sasha) Poltorak, Profesor Imunologi, Universiti Tufts
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Badan Mengekalkan Skor: Otak Minda dan Badan dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini meneroka hubungan antara trauma dan kesihatan fizikal dan mental, menawarkan pandangan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Nafas: Sains Baharu Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini meneroka sains dan amalan pernafasan, menawarkan pandangan dan teknik untuk meningkatkan kesihatan fizikal dan mental.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
The Plant Paradox: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sihat" Yang Menyebabkan Penyakit dan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini meneroka kaitan antara diet, kesihatan dan penyakit, menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kod Kekebalan: Paradigma Baharu untuk Kesihatan Sebenar dan Anti-Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baharu tentang kesihatan dan imuniti, menggunakan prinsip epigenetik dan menawarkan pandangan serta strategi untuk mengoptimumkan kesihatan dan penuaan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Panduan Lengkap Puasa: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Selang Selang, Hari Bergantian dan Berpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini meneroka sains dan amalan berpuasa yang menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
