ľudský imunitný systém je programovo nastavený na večný súboj s patogénmi. Každý deň sa stretáva s miliónmi vírusov, baktérií, plesní či parazitov. Väčšinu z nich zvládne skoliť bez toho, aby sme si to všimli, ale v niektorých prípadoch musí použiť zbrane hromadného ničenia.
väčšina mutácií vírusu nepomôže
Prvú obrannú líniu proti vírusom tvoria bunky vrodenej imunity, tie sa pokúsia zlikvidovať nepriateľa hneď v zárodku bez ohľadu na jeho identitu. Spustia zápal sprevádzaný horúčkou, začervenaním, bolesťou a opuchom. V druhej línii čakajú na vírus zástupcovia získanej imunity, lymfocyty, na rozdiel od prvej línie už prísne špecializovaní. Každá skupina lymfocytov je vyškolená pre súboj s jedným konkrétnym vírusom. Pokiaľ sa vírus výrazne zmení, školení pracovníci imunitného systému ho rozpoznať nedokážu a celý proces zoznamovania sa začína od začiatku.
Vírusy (ale aj iné mikroorganizmy a parazity) boli obdarené schopnosťou pravidelne meniť svoj genetický kód prostredníctvom mutácií, ktoré majú za následok zmenu bielkovinového šatu. Takéto prezliekanie kabátov spôsobuje imunitnému systému vážne problémy s ich rozpoznávaním a zároveň je to vhodný spôsob, ako prekĺznuť cez vznikajúcu sieť kolektívnej imunity. Doktorka Soňa Peková predpovedala, že vírus SARS-CoV-2 do konca roku 2020 zoslabne. Stal sa presný opak, čo len svedčí o tom, ako nezodpovedne sa správa vírus k predpovediam niektorých prehnane kreatívnych odborníkov.
Mutácie sú náhodné. Väčšina z nich ani neprináša konkurenčnú výhodu, ba práve naopak, môžu vírus zbaviť jeho schopnosti množiť sa v hostiteľských bunkách. Niektoré mutácie vírus oslabujú, ale sú aj také, ktoré výrazne urýchľujú väzbu povrchových bielkovín vírusov na receptory hostiteľských buniek. V tomto remesle patria koronavírusy medzi svetovú špičku.
V ostatnom čase sa čoraz viac klebetí o nových SARS-CoV-2 „mutantoch“, ktoré sa prebúdzajú k životu v rôznych krajinách sveta. Zámena jednej aminokyseliny za inú dokáže zázraky, najmä ak sa odohrá v oblasti zodpovednej za väzbu na receptor. Malá zmena štruktúry je kľúčom k celkovému úspechu. Výsledkom tejto premeny je potom silnejšie, a tým aj rýchlejšie nalepenie sa vírusu na povrch ľudskej bunky. Rýchly vstup do bunky zabezpečí vírusu dočasný únik pred strážcami poriadku. A pribúdajúce mutácie vyvolávajú obavy, či nás vôbec predchádzajúca skúsenosť s vírusom alebo práve prebiehajúce očkovanie budú chrániť pred novými verziami vírusu.
na druhom rande s covidom sa opäť začervenáme?
Mnohé štúdie ukazujú, že prvé stretnutie s vírusom nás ochráni pred komplikáciami, aké sa spájajú s ďalšou infekciou. Nesvedčia však o tom jednoznačne všetky výsledky. Napokon, imunitná odpoveď sa medzi ľuďmi, ktorí sa stretli s covid-19, v istých aspektoch líši. A táto rôznorodosť nám neumožňuje odpovedať celkom jednoznačne.
Pre lepšie pochopenie načriem do hlbín ľudského poznania o vírusovej imunológii. Vďaka popularite vírusu SARS-CoV-2 presiakli na verejnosť imunologické termíny, ktoré mnohí ľudia dovtedy vnímali len z nič nehovoriacich lekárskych správ. V ostatnom čase sa čoraz častejšie rozpráva o protilátkovej a bunkovej odpovedi proti vírusu SARS-CoV-2. Na stránkach časopisov a novín sa diskutuje o kolektívnej imunite. Imunologická terminológia prenikla do nášho slovníka často bez toho, aby tam zanechala významovú stopu. Čo teda tieto termíny znamenajú?
BORIS NÉMETH14. január 2021 nemocnica Čadca: Na oddeleniach pre covidových pacientov sa odohrávajú každodenné boje o prežitie. Zdravotníctvo na Slovensku pritom netrpí len pandémiou, ale aj následkami smerovlád.
Z hľadiska metodického prístupu sa najľahšie rozpráva o protilátkovej odpovedi: tam vieme protilátky poľahky namerať a spočítať ich množstvo v krvi. Niekedy je porovnanie medzi jednotlivými štúdiami problematické, pretože používajú rôzne metódy a spôsob vyjadrenia celkového množstva nameraných protilátok pripomína používanie metrických, imperiálnych a iných jednotiek hmotnosti. Nie vždy sa používajú štandardné jednotky (napr. titre alebo koncentrácia) a prepočet na iné jednotky sa väčšinou ťažko realizuje.
Pre väčšinu akútnych vírusových infekcií však platí, že protilátky, ktoré sú schopné eliminovať nekontrolované množenie vírusov, sú na začiatku produkované B lymfocytmi s krátkou životnosťou. Až v druhej fáze sa do boja proti infekcii zapájajú dlho žijúce plazmatické bunky a pamäťové B lymfocyty, ktoré zabezpečujú dlhodobé udržiavanie hladiny protilátok.
Protilátková odpoveď sa objavuje väčšinou do 11. dňa po infekcii, respektíve v tom čase ju dokážeme namerať. Je to o niekoľko dní skôr ako v prípade SARS-CoV (13 dní) alebo MERS-CoV (15 dní) vírusov. Na začiatku sa produkujú IgM protilátky, ktorých palebná sila je nedostatočná, ich úlohou je spomaliť množenie vírusu. V druhom kole prichádzajú na scénu IgG protilátky, ktoré sa postupne zdokonaľujú v schopnosti viazať bielkoviny vírusu. Spolu s nimi sa do obrany zapájajú protilátky IgA, ktoré striehnu na vírus priamo na slizniciach. O efektívnej imunitnej odpovedi rozhoduje nielen množstvo, ale aj kvalita protilátok.
v objatí protilátok
SARS-CoV-2 disponuje štyrmi štrukturálnymi bielkovinami, ktoré majú rôzne funkčné zameranie. No iba dve z nich sú atraktívne pre imunitný systém: proteíny S a N. Ďalšie dve bielkoviny, M a E, sú ukryté v membráne a pre imunitný systém sú takmer nedostupné. Povrchový S proteín si získal popularitu vďaka mRNA vakcínam, ktoré obsahujú jeho genetickú informáciu. S proteín je pomerne veľká bielkovina, ktorá vytŕča na povrchu vírusu a vytvára vzhľad kráľovskej koruny.
Imunitný systém útočí na S proteín na rôznych miestach, ale iba malá časť z týchto protilátok dokáže naozaj vyradiť vírus z prevádzky. Nie všetky časti S proteínu sú lákadlom pre imunitný systém, na mnohých miestach sa vírus chráni pred protilátkami prostredníctvom cukrového obalu, ktorý bráni protilátkam preniknúť k samotnej bielkovine.
Produkcia protilátok je kontinuálny proces. Pri covid-19 dosahujú protilátky maximum niekoľko týždňov po infekcii, následne dochádza k ich prirodzenému poklesu, ktorý pokračuje ešte niekoľko mesiacov, až pokiaľ nedosiahne svoje pomyselné dno. V priebehu 30-90 dní po infekcii sa celkové množstvo protilátok v krvi zníži na štvrtinu svojho pôvodného maxima.
V prvom trimestri sa protilátková odpoveď pacientov s ľahkou a ťažkou formou covid-19 výrazne líši. Vo všeobecnosti platí, že hospitalizovaní pacienti s horším priebehom majú násobne vyššiu imunitnú odpoveď ako jedinci s ľahšou formou. No postupom času klesajú protilátky rýchlejšie, takže počiatočný rozdiel sa postupne vytráca.
BORIS NÉMETH10. február 2021 Tekovské Lužany: Očkovanie dôchodcov v sociálnom zariadení Samaritán. Obava i nádej v očiach očkovanej panej odrážajú pocity nás všetkých.
Na prvý pohľad sa zdá, že množstvo obranných protilátok nesúvisí so schopnosťou efektívne sa porátať s infekciou. Tento pohľad podporujú aj štúdie zamerané na pacientov s poruchou tvorby protilátok, u ktorých má ochorenie mierny priebeh. Zriedkavo sa vyskytujú hospitalizovaní pacienti, u ktorých sa protilátky proti SARS-CoV-2 vôbec nevytvárajú, respektíve ich nie je možné namerať, pretože ich množstvo v krvi je veľmi nízke. Na druhej strane sa ukazuje, že terapia založená výhradne na podávaní protilátok je účinná a spomaľuje priebeh ochorenia. Tak kde je tajomstvo na prvý pohľad protirečivých výsledkov?
aké svaly majú protilátky
Každá protilátková odpoveď má dva aspekty: kvantitu a kvalitu. Ani veľké množstvo protilátok nezaručí organizmu víťazstvo, ak sú protilátky slabé v rozpoznávaní nepriateľa. Protilátky sa učia za pochodu, ako sa správne naviazať na vírusové bielkoviny. Počas tohto procesu protilátky dozrievajú a v bunkách produkujúcich protilátky dochádza k mutáciám, ktorých cieľom je vytvoriť čo najoptimálnejšiu štruktúru protilátky. Výsledkom postupnej premeny je silnejšia väzba na cieľovú bielkovinu. Je to podobná metamorfóza, akú podstupujú vírusy.
Dozrievanie protilátok je vlastne forma tréningu: zápasník, ktorý sa pripravuje na svoj prvý veľký zápas len niekoľko dní, dokáže súpera potrápiť v prvom, možno v druhom kole. Ale na viac už stačiť nebude. Po niekoľkomesačnom tréningu už dokáže súpera zvalcovať. Žiaľ, kvalita protilátok je vlastnosť, na ktorú sa pri sledovaní imunitnej odpovede často zabúda.
Dozrievanie protilátok si vyžaduje čas. Celý proces trvá niekoľko týždňov. A v prípade vírusu SARS-CoV-2 sa dozrievanie protilátok neadekvátne naťahuje. Vírus totiž prostredníctvom zápalovej reakcie ovplyvňuje centrá v lymfatických uzlinách, kde sa bunky produkujúce protilátky snažia vylepšiť svoju produkciu. Vďaka tomu sú protilátky v optimálnej forme často až 6 mesiacov po infekcii. Druhou stránkou imunologickej mince je schopnosť vírusu ukrývať sa v bunkách sliznice čreva, odkiaľ sa neustále pohráva s imunitným systémom. Dlhodobé spolužitie s vírusom má výhody aj nevýhody. Pokračuje síce dozrievanie imunitnej odpovede, ale zároveň sa organizmus vyčerpáva.
profesionálna armáda leukocytov
Protilátky eliminujú vírusy v medzibunkovom priestore alebo na povrchu slizníc. Len čo sa podarí vírusu prekĺznuť cez ich obranné línie a vstúpi do bunky, na scénu prichádzajú biele krvinky. Nastupuje bunková imunita, ktorá je podobná Colombovej manželke: veľa sa o nej hovorí, ale málo sa o nej vie.
V epicentre bunkovej imunity činorodo pracujú elitné zásahové jednotky tvorené prirodzenými zabijakmi (Natural killers), ktoré označujeme ako NK bunky a dendritové bunky, požierači odpadu a mikroorganizmov. NK bunky monitorujú povrch infikovaných buniek a v prípade, že odhalia nepriateľskú bunku, začnú produkovať látky, ktoré poškodzujú bunkovú membránu. Zničené bunky prestávajú produkovať vírus a miznú zo scény, vírus tak prichádza o výrobnú linku, ktorá mu zabezpečovala pravidelnú produkciu nových kolegov. NK bunky často využívajú aj pomoc protilátok, ktoré značkujú infikované bunky. Funguje to na podobnom princípe, ako keď lesníci označujú bodkou stromy určené na výrub.
V druhej línii sú zoskupené tzv. T lymfocyty, ktoré rovnako ako prirodzení zabijaci ničia vírusom napadnuté bunky. Tie rozpoznávajú prostredníctvom krátkych častí vírusu, ktoré infikovaná bunka prezentuje na svojom povrchu. Niektoré výsledky naznačujú, že zvýšené množstvo NK a T buniek môže súvisieť s miernejšou formou ochorenia.
Povráva sa, že T lymfocyty, ktoré sa vyškolili na iných typoch koronavírusov, môžu ísť po krku aj novému členovi zoskupenia. Niekedy sa to síce medzi členmi rodiny koronavírusov stáva, ale je to jav pomerne zriedkavý.
Niektoré koronavírusy spôsobujú bežné prechladnutie, ktorému málokedy venujeme pozornosť. Imunitný systém neselektuje infekčné mikroorganizmy podľa ich kriminálnej histórie, pristupuje k ich deštrukcii zodpovedne bez ohľadu na ich militantný postoj. Vďaka tomu sa v našom tele potulujú lymfocyty, ktoré vyhľadávajú koronavírusy rovnako, ako Interpool pátra po páchateľoch. Vo svojej kartotéke majú presný popis, podľa ktorého prebieha pátranie. V niektorých prípadoch sa príbuzné patogény môžu podobať natoľko, že si ich imunitný systém môže spliesť. Chyba v rekognícii má potom veľkú výhodu: SARS-CoV-2 je rozpoznaný a zlikvidovaný skôr, ako prebehne samotné školenie. V tom je ukryté aj čaro samotného očkovania. Imunitný Interpool má v dostatočnom predstihu k dispozícii identitu páchateľa.
peklo alebo raj
Vieme predvídať efektivitu imunitnej odpovede pri opätovnom stretnutí s vírusom? Na to potrebujeme sledovať všetkých aktérov. Okrem variabilnej imunitnej odpovede vstupujú do hry aj nové varianty vírusu, ktoré sa medzi sebou líšia tvarom svojho bielkovinového plášťa. Zaujímavosťou zostáva, ako bude vyškolený imunitný systém reagovať na nový variant. Budú sa preferenčne produkovať iba protilátky, ktoré rozpoznávajú tie oblasti vírusu, ktoré zostali nezmenené? Podobné otázky zaujímajú aj výrobcov vakcín. Ako bude reagovať vakcína s novým variantom u tých jedincov, ktorí boli očkovaní predchádzajúcim verziou vírusu? A ako sa budú správať vakcíny, ktoré budú obsahovať hneď niekoľko variantov v jednej dávke? Bude očkovacia stratégia proti covid-19 podobná tej, ktorú používame pri chrípkových vakcínach?
O všetkom napokon rozhodne imunitný systém. Jednotlivé vírusové varianty by sa od seba museli dosť výrazne líšiť, aby imunitná odpoveď ťahala za kratší koniec povrazu. Takže ak chce vírus získať prevahu nad už vytvorenou imunitnou odpoveďou, musí výrazne zmeniť väzobnú časť svojho S proteínu. Ako dlho môže trvať takáto premena? To zatiaľ nevieme. No vďaka moderným technológiám, ktoré máme k dispozícii, dokážeme predvídať, ktoré mutácie v budúcnosti zvýhodnia vírus pri kontakte s receptorom. Vedci dokázali s výrazným predstihom predpovedať, že špecifická mutácia, ktorá sa neskôr objavila v tzv. britskom variante vírusu, spôsobí, že SARS-CoV-2 sa bude efektívnejšie viazať na hostiteľské bunky. Toto isté platí pre ďalšie mutácie, ktoré už dnes máme na zozname a sledujeme, či sa v budúcnosti objavia u niektorého z nových variantov SARS-CoV-2.
Experimenty s protilátkami vyrobenými v laboratórnych podmienkach ukázali, že dve protilátky, ktoré sa viažu v iných oblastiach väzobného miesta S proteínu, sa môžu navzájom dopĺňať. Aj v prípade, že sa objaví nová mutácia, ktorá zablokuje jednu z protilátok, dokáže stále tá druhá z dvojice protilátok efektívne blokovať vírus. Pri prirodzenej imunitnej reakcii, alebo pri očkovaní je takýchto protilátok hneď niekoľko, takže sú vzájomne zastupiteľné. Aj preto sú mRNA vakcíny, ktoré už boli úspešne schválené, účinné aj pri súčasných variantoch SARS-CoV-2.
Vakcíny majú, skrátka, veľkú výhodu v porovnaní s priamou infekciou: vedia zlepšiť imunitnú odpoveď prostredníctvom zmeneného dávkovacieho režimu. Zvýšenie množstva podávanej vakcíny alebo pridanie ďalšej dávky môže výrazne nabudiť imunitný systém. V okamihu, ako sa objaví prvý vírusový variant rezistentný na vakcíny, začne sa produkcia nových typov vakcín. Moderné technologické prístupy nám umožňujú držať krok s nepretržite sa meniacim vírusom. Je teda zrejmé, že mutácie neznamenajú žiadny pád do čiernej beznádeje a určite by nás nemali nakaziť pesimizmom. Bojovať s nimi vieme a budeme, s veľkou pravdepodobnosťou úspešne.
Na záver ešte jeden dôležitý dodatok. Imunológia koronavírusov prináša nové pohľady na fungovanie ľudského imunitného systému. Hoci je imunitná odpoveď u všetkých ľudí veľmi podobná, nie vždy je identická. Vplyv na rukopis imunitnej odpovede má naše genetické bremeno, ktoré si so sebou celý život nesieme, no pôsobia naň aj rozmanité faktory, s ktorými sa celý život stretávame. Aj preto stojí imunitný systém v centre pozornosti bádateľov zaoberajúcich sa ľudskou dlhovekosťou.