Κορονοϊός: Πώς εισβάλλει ο φονικός ιός στον άνθρωπο και πώς «αγκιστρώνεται» στα κύτταρά μας

Οι πληροφορίες μίας τέτοιας μελέτης μπορούν να προσφέρουν περισσότερες πληροφορίες για τα ποια κύτταρα ενδεχομένως να είναι πιο ευαίσθητα και αυτές με τη σειρά τους να συμβάλλουν στον σχεδιασμό φαρμάκων, εμβολίων ή και άλλης ανοσοθεραπείας.

Τα πρόσφατα δεδομένα σχετικά με το θέμα αυτό συνόψισαν οι Ιατροί της Θεραπευτικής Κλινικής της Ιατρικής σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, ο Αναπληρωτής Καθηγητής Ευστάθιος Καστρίτης και ο Πρύτανης του ΕΚΠΑ Θάνος Δημόπουλος.

Η εν λόγω μελέτη εκπονήθηκε κυρίως από επιστήμονες στην Βοστώνη των ΗΠΑ με την συνεργασία πολλών ερευνητών από τις ΗΠΑ, την Ευρώπη και τη Νότια Αφρική, που συμμετείχαν με την δουλειά τους και τα δεδομένα που παρήγαγαν στο μεγάλο συνεργατικό έργο του Human Cell Atlas.

Πρόκειται για ένα μεγάλο συνεργατικό έργο που έχει δημιουργήσει έναν ολοκληρωμένο χάρτη αναφοράς όλων των ανθρώπινων κυττάρων. Η δημιουργία αυτού του αναλυτικού χάρτη βασίζεται σε νέες τεχνολογίες ανάλυσης του γενετικού υλικού και ειδικά του RNA σε επίπεδο μοναδιαίου κυττάρου. Αυτό σημαίνει ότι αναλύεται το RNA όχι σε μια μάζα κυττάρων αλλά σε κάθε ένα κύτταρο ξεχωριστά.

Όλα τα κύτταρα του σώματος έχουν το ίδιο γενετικό υλικό (ίδιο DNA), αλλά κάθε διαφορετικός τύπος κυττάρου εκφράζει ένα μέρος αυτού του γενετικού υλικού. H έκφραση αυτή γίνεται μέσω του RNA, το οποίο μεταφράζεται τελικά σε πρωτεΐνες. Έτσι έχουμε πολλούς διαφορετικούς τύπους κυττάρων, ακόμα και σε και ένα όργανο. Η ανάλυση του RNA στο επίπεδο του ενός κυττάρου επέτρεψε την χαρτογράφηση της γονιδιακής έκφρασης και τις δραστηριότητες εντός κάθε μοναδικού τύπου κυττάρου.

Ο τρόπος «εισβολής» στον ανθρώπινο οργανισμό

Ο νέος κορονοϊός προσδένεται σε έναν πρωτεΐνικό υποδοχέα -δηλαδή μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στην επιφάνεια του κυττάρου και αναγνωρίζει κάποιες πρωτεΐνες ή άλλες ουσίες- που ονομάζεται μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης 2 (ACE2). Το ένζυμο αυτό βοηθά στην διατήρηση της αρτηριακής πίεσης και της ισορροπίας των υγρών και των ηλεκτρολυτών.

Ο ιός SARS-CoV-2 χρησιμοποιεί τις πρωτεΐνες-ακίδες που έχει στην επιφάνεια του για την πρόσδεση στην ACE2. Ο ιός όμως εκμεταλλεύεται και ένα δεύτερο ένζυμο για να εισέλθει στα κύτταρα. Αυτό το ένζυμο ονομάζεται TMPRSS2 (Transmembrane protease, serine 2) και αν και η πλήρης βιολογική του λειτουργία δεν είναι ακριβώς γνωστή, δρα ως ένζυμο που «κόβει» τμήματα ορισμένων πρωτεϊνών (δηλαδή ως πρωτεάση).

Το ένζυμο αυτό φαίνεται ότι ουσιαστικά προετοιμάζει και ενεργοποιεί τις πρωτεΐνες-ακίδες της επιφάνειας του SARS-CoV-2, ώστε να μπορέσει να προσδεθεί στα κύτταρα που έχουν την ACE2). Φαίνεται δηλαδή ότι χρειάζονται και οι δύο αυτές πρωτεΐνες ώστε να μπορέσει ο ιός να μπει στα κύτταρα: η μια «ακονίζει» τις ακίδες του ιού ώστε να μπορέσει ιός να προσδεθεί στην άλλη. Τα κύτταρα που εκφράζουν και τις δυο είναι τα πιο ευαίσθητα.

Βασικά συμπεράσματα της μελέτης

Με βάση αυτά που ήταν ήδη γνωστά για τα συμπτώματα της νόσου COVID-19 στους πνεύμονες, τις ρινικές οδούς και το έντερο, η ερευνητική ομάδα εστίασε στους εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους κυττάρων που μπόρεσαν να αναγνωρίσουν σε αυτά τα όργανα. Η επεξεργασία των δεδομένων εστίασε στα κύτταρα που εκφράζουν τις δύο βασκικές πρωτεΐνες που χρειάζεται ο ιός δηλαδή την ACE2 και την TMPRSS2.

Στις ρινικές θαλάμες τα κυπελλοειδή βλενοπαραγωγά κύτταρα ήταν εκείνα που εμφάνιζαν υψηλή έκφραση των δύο πρωτεϊνών. Στον πνεύμονα, η ACE2 και η TMPRSS2 εμφάνιζαν υψηλή έκφραση στα κύτταρα που ονομάζονται κυψελιδικά κύτταρα τύπου II. Τα κύτταρα αυτά επενδύουν τις κυψελίδες, δηλαδή τους μικρούς σάκους αέρα (κάτι σαν μικρές φυσαλίδες) όπου γίνεται η ανταλλαγή των αερίων μέσα στον πνεύμονα και φροντίζουν ώστε αυτές να μένουν ανοιχτές και να μην κλείνουν. Στο έντερο, η ACE2 και η TMPRSS2 εμφάνιζαν υψηλή έκφραση στα εντεροκύτταρα τα οποία απορροφούν τα θρεπτικά συστατικά. Αυτά τα ευρήματα είναι σύμφωνα με τα συμπτώματα της λοίμωξης από τον κορονοϊό με την ρινική συμφόρηση την ανοσμία, την πνευμονία και τις διάρροιες.

Η ανάλυση όμως των δεδομένων έδειξε και ορισμένα ακόμα πιο ενδιαφέροντα και νέα στοιχεία. Σε αυτά τα κύτταρα, τα οποία καλύπτουν το αναπνευστικό σύστημα και το έντερο, η δραστηριότητα του γονίδιου που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη ACE2 φάνηκε να αυξάνει σημαντικά μαζί με τη δραστηριότητα άλλων γονίδιων που είναι γνωστό ότι ενεργοποιούνται από την ιντερφερόνη. Όμως η ιντερφερόνη είναι μια πρωτεΐνη που παράγουν τα κύτταρα του οργανισμού σαν ανταπόκριση σε ιογενείς λοιμώξεις, δηλαδή είναι μια από τις πρώτες γραμμές άμυνας για την αντιμετώπιση των ιώσεων.

Για να το αποδείξουν αυτό, οι ερευνητές εξέθεσαν πνευμονικά κύτταρα σε ιντερφερόνη και είδαν ότι πράγματι αυτά εκφράζουν αυξημένες ποσότητες της ACE2. Παλιότερες μελέτες είχαν δείξει ότι η πρωτεΐνη ACE2 βοηθά τους πνεύμονες να αντιμετωπίζουν τις βλάβες από την έκθεση σε διάφορους τοξικούς παράγοντες (μικρόβια, , καπνός, ιώσεις, σωματίδια κ.α). Όμως μέχρι σήμερα είχε διαφύγει η σύνδεση της έκφρασης της ACE2 με την ιντερφερόνη, την βασική αντιϊκή πρωτεΐνη του οργανισμού.

Αυτή η ανακάλυψη υποδηλώνει ότι ο SARS-CoV-2 και ενδεχομένως και άλλοι κορονοϊοί που βασίζονται στην ACE2 για να εισβάλλουν στα κύτταρα, μπορεί να επωφελούνται από την φυσική αντίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος. Με άλλα λόγια, όταν το ανοσοποιητικό αντιδρά στη ίωση παράγοντας περισσότερη ιντερφερόνη, αυτό έχει σαν συνέπεια την παραγωγή περισσότερης ACE2 στην επιφάνεια του κυττάρου (στον πνεύμονα, την μύτη , το έντερο), με αποτέλεσμα να αυξάνονται οι θέσεις πρόσδεσης του SARS-CoV-2 και η ικανότητα του να προσκολλάται στα κύτταρα.

Αν και απαιτείται πολύ περισσότερη έρευνα, αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι πιθανή χρήση της ιντερφερόνης ως θεραπεία για την καταπολέμηση του COVID-19 θα πρέπει να γίνει με ιδιαίτερη προσοχή. Η ιντερφερόνη είναι ένα φάρμακο που έχει χρησιμοποιηθεί αρκετές δεκαετίες για την αντιμετώπιση ιογενών λοιμώξεων , όπως π.χ από ιούς της ηπατίτιδας, ή, σαν ανοσοθεραπεία σε κακοήθειες. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι σήμερα διεξάγονται 42 (!) κλινικές μελέτες που περιλαμβάνουν την χορήγηση ιντερφερόνης στο θεραπευτικό σχήμα (αναφέρονται στο επίσημο site του clinicaltrials.gov).

Η διάρκεια της καραντίνας

Παράλληλα το ακριβές διάστημα που ανιχνεύεται μολυσματικό φορτίο του ιού SARS-CoV-2 στους ασθενείς, επιχειρούν να προσδιορίσουν οι ειδικοί. Επιστημονικά δεδομένα παρουσιάστηκαν από το Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) των ΗΠΑ και συνοψίζονται από τους Ιατρούς της Θεραπευτικής Κλινικής της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών Μαρία Γαβριατοπούλου, Ιωάννη Ντάναση και Θάνο Δημόπουλο.

Βασικά συμπεράσματα για τη νόσο Covid-19:

• Το ιικό φορτίο που εντοπίζεται σε δείγματα από το ανώτερο αναπνευστικό μειώνεται κατά τη διάρκεια της νόσου σε σχέση με την έναρξή της.
• Μετά την 9η μέρα της νόσου μειώνεται δραματικά η ικανότητα πολλαπλασιασμού του ιού και ως εκ τούτου και η μεταδοτικότητά του.
• Καθώς μειώνεται η πιθανότητα απομόνωσης του ιού που είναι ικανός για πολλαπλασιασμό, εμφανίζονται IgM και IgG αντισώματα έναντι του SARS-CoV-2 τα οποία μπορούν να ανιχνευθούν σε όλο και περισσότερα άτομα που αναρρώνουν από τη λοίμωξη.
• Η καλλιέργεια του SARS-CoV-2 από δείγματα ανώτερου αναπνευστικού ήταν σε μεγάλο βαθμό ανεπιτυχής όταν το ιικό φορτίο ήταν χαμηλό αλλά ανιχνεύσιμο.
• Μετά την ανάρρωση, πολλοί ασθενείς δεν έχουν πλέον ανιχνεύσιμο ιικό γενετικό υλικό (RNA) σε δείγματα ανώτερου αναπνευστικού.
• Δεν έχει περιγραφεί σαφής συσχέτιση μεταξύ της διάρκειας της ασθένειας και της διάρκειας που το ιικό RNA παραμένει ανιχνεύσιμο σε δείγματα ανώτερου αναπνευστικού μετά την ανάρρωση.
• Μολυσματικός ιός δεν έχει καλλιεργηθεί από ούρα, ενώ η καλλιέργεια στα κόπρανα θεωρείται μη αξιόπιστη. Μετάδοση μέσω αυτών των βιολογικών υλικών θεωρείται ότι ενέχει μικρό ή μηδενικό κίνδυνο. Σε κάθε περίπτωση ο κίνδυνος μπορεί να μετριαστεί επαρκώς με την σωστή υγιεινή των χεριών.

  Με βάση τα στοιχεία αυτά το Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) των ΗΠΑ έχει προβεί στην ακόλουθη σύσταση: Για άτομα που έχουν αναρρώσει από τη λοίμωξη COVID-19, το CDC συνιστά τη διατήρηση της απομόνωσης για τουλάχιστον 10 ημέρες από την ημέρα έναρξης της ασθένειας και τουλάχιστον 3 ημέρες (72 ώρες) μετά το πέρας των συμπτωμάτων. Ως ημέρα έναρξης της ασθένειας ορίζεται η ημερομηνία έναρξης των συμπτωμάτων. Η ανάρρωση ορίζεται ως η λύση του πυρετού χωρίς τη χρήση αντιπυρετικών φαρμάκων με προοδευτική βελτίωση ή εξάλειψη των λοιπών συμπτωμάτων.

  Ενώ η παραπάνω στρατηγική μπορεί να εφαρμοστεί στα περισσότερα άτομα που έχουν αναρρώσει, υπάρχουν ειδικές ομάδες πολιτών για τους οποίους η οδός του μη αποδεκτού κινδύνου μόλυνσης είναι χαμηλότερη και, επομένως, είναι αναγκαία η εφαρμογή μιας στρατηγικής που είτε βασίζεται σε διενέργεια δοκιμασιών ανίχνευσης του ιού είτε στην κλινική συμπτωματολογία αλλά με πιο αυστηρά κριτήρια.

  

  MUST READ

  Γκος στο «10»: «Τώρα βλέπετε τις πραγματικές δυνατότητές μας»

  Σύμφωνα με το Κέντρο Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ, στις ειδικές ομάδες ανήκουν οι ακόλουθοι:

• Άτομα που θα μπορούσαν να μεταδώσουν τη λοίμωξη σε
• Ευάλωτα άτομα με υψηλό κίνδυνο νοσηρότητας ή θνησιμότητας από λοίμωξη SARS-CoV-2, ή
• Άτομα που υποστηρίζουν κρίσιμη υποδομή (πχ υγειονομικοί)
• Άτομα που κατοικούν συνήθως σε δομές διαβίωσης (π.χ., σωφρονιστικά ιδρύματα / κέντρα κράτησης, γηροκομεία, πλοία) όπου ενδέχεται να υπάρχει αυξημένος κίνδυνος ταχείας εξάπλωσης και νοσηρότητας ή θνησιμότητας.
• Άτομα ανοσοκατεσταλμένα τα οποία μπορεί να έχουν παρατεταμένη παρουσία ιικού φορτίου SARS-CoV-2.