Třetí díl ze série článků o COVID-19 je věnovaný stručnému popisu fungování imunitního systému a přehledu mechanismů, kterými se SARS-CoV-2 brání imunitní reakci. Odkaz na druhý článek, který se zabýval příznaky onemocnění, diagnostikou a některými léčebnými metodami, najdete zde.
JAK FUNGUJE IMUNITNÍ SYSTÉM PŘI INFEKCI?
Základní principy fungování imunitního systému
Vysvětlit fungování imunitního systému je náročné. V následujících řádcích se tedy pokusím shrnout naprosté základy toho, jak imunitní systém bojuje s patogeny. Tento boj je složitý a je ovlivněn mnoha faktory. Na jedné straně stojí člověk se svým imunitním systémem. Ten je ovlivněn např. aktuálním zdravotním stavem a genetickou informací, která mu může předurčit určitou náchylnost k nějakému onemocnění nebo jeho komplikacím. Na druhé straně barikády je patogen, v tomto případě SARS-CoV-2. Jak jsem zmínil v prvním článku, viry nejsou živými organismy. To ovšem neznamená, že by si jen tak „seděly“ někde v těle a čekaly, až se s nimi imunitní systém vypořádá. Stejně jako jiné viry, i SARS-CoV-2, se snaží ubránit imunitnímu systému a unikat mu, aby se mohl co nejdéle a nejsnáze ve svém hostiteli replikovat. Když se tedy mluví o imunitní reakci na koronavirovou infekci, je dobré mít tento fakt na paměti.
Jak imunitní systém funguje? Představme si člověka nakaženého novým koronavirem. První linii obrany, kterou musí vir překonat, tvoří sliznice (u SARS-CoV-2 především v dýchacích cestách). Tato první linie obsahuje různé látky, které mají za cíl ideálně zabránit rozvoji infekce a jejímu šíření dále do těla. Je zde k tomuto účelu uhnízděna tzv. slizniční imunita. Vir tedy napadne buňky sliznice dýchacího ústrojí a mechanismy, které jsem popsal v prvním článku, se v nich množí. Již v tuto chvíli se začíná rozvíjet reakce imunitního systému. Buňky obecně při napadení virem uvolňují látky zvané interferony, které mají ostatní buňky varovat před blížícím se virovým nebezpečím. Na druhou stranu právě tento obranný mechanismus je schopen SARS-CoV-2 blokovat. Nedávno zveřejněná studie také poukázala na to, že zhruba desetina pacientů se závažným průběhem COVID-19 měla v krvi protilátky proti interferonům. Pokud si tedy pacient nějaké interferony vytvořil, protilátky je stihly zneškodnit ještě předtím, než splnily svůj úkol.
To, že vir poškozuje a ničí buňky dýchacích cest (v pozdějších fázích se nemusí vůbec omezit jen na sliznice, může napadat i další tkáně těla), by nemělo nechat imunitní systém chladným. Ničení buněk virem přitahuje prvně pozornost vrozené imunity – makrofágů, dendritických a dalších buněk. Jako vrozená je tato imunita nazývána z toho důvodu, že na přítomnost něčeho „cizího“ nebo „poškozeného“ reaguje vždy stejnými mechanismy. Vyplavují se mj. různé interleukiny a další cytokiny, komunikační molekuly mezi imunitními a dalšími tělními buňkami, které svému okolí oznamují, že v těle cizopasí nějaký vir, proti kterému je nutné zasáhnout a připravují tělo na imunitní reakci. Všeho ale musí být s mírou. U těžce nemocných pacientů s COVID-19 totiž velice často dochází k rozvoji tzv. cytokinové bouře, což je stav, kdy imunitní systém reaguje na přítomnost viru přemrštěně a vytváří pomocí cytokinů v těle tak silnou zánětlivou reakci, že ho až poškozuje. Jedním z projevů této přehnané reakce je rozvoj syndromu akutní respirační tísně, zkratkou ARDS. Při něm se plíce doslova zaplaví tekutinou a fibrinem („tkáňovým lepidlem“), který vytvoří v plicích blanky, přes něž špatně přechází kyslík do krve. Jde o velice závažný stav s vysokou úmrtností.
Buňky vrozené imunity mají ještě další velice důležitou funkci, a to prezentovat pohlcenou virovou částici buňkám získané imunity (získaná proto, že se rozvíjí až po setkání s určitým patogenem, resp. po očkování). Tu tvoří T a B lymfocyty. T lymfocyty se ještě dělí na pomocné (Th, CD4) a cytotoxické (Tc, CD8) lymfocyty, které mají ještě několik dalších poddruhů. Pro další vývoj boje imunitního systému proti infekci jsou důležité hlavně pomocné T lymfocyty, které rozhodnou, jakými dalšími zbraněmi bude imunitní systém proti infekci bojovat, což se opět děje cestou různých receptorů a cytokinů. Tyto pomocné T lymfocyty jsou také důležité k vytvoření protilátek (imunoglobulinů). Pro tělo je významné hlavně vytvoření tzv. neutralizačních imunoglobulinů. Ty se naváží na taková místa viru, kdy jejich zablokování vede k tomu, že se vir nedokáže vázat na svůj receptor na povrchu lidských buněk a nemůže je tedy infikovat. Ne všechny protilátky tuto funkci mají, jsou pak tzv. ne-neutralizační. Pomocné T lymfocyty pro vytvoření protilátek poskytují pomocný signál B lymfocytům, které se přemění v plazmatické buňky – „továrny na protilátky“. Třetí typ buněk, který se aktivuje, jsou cytotoxické T lymfocyty. Když je buňka napadena virem, vystavuje některé jeho části na svém povrchu, aby imunitnímu systému signalizovala, že byla napadena. Tyto části viru jsou cytotoxické T lymfocyty schopné rozpoznávat a danou virem napadenou buňku zničit.
Pro případ, že by se organismus opět setkal s virem, měly by se vytvořit paměťové T a B buňky, resp. plazmatické buňky, které by společně s určitou ochrannou hladinou protilátek měly zaručit, že při příštím setkání s virem bude odpověď imunitního systému rychlejší a efektivnější. Dále se po infekci hojí poškození, která napáchal samotný vir, případně zánětlivá reakce proti němu namířená. Poškozená tkáň může být nahrazena novými buňkami, pokud je toho schopna, nebo se hojí vazivem, tedy jizvou, což představuje méněcennou tkáň, která nikdy nedosáhne kvalit té původní.
Obranné mechanismy SARS-CoV-2 proti imunitní odpovědi a rizika infekce
Vše ovšem neprobíhá vždy ideálně, a jak jsem již zmínil, SARS-CoV-2 má mechanizmy, kterými proti imunitní reakci bojuje. Jedním je snížení tvorby interferonů. Kromě toho může bránit vytvoření i dalších cytokinů. To kupříkladu způsobuje tzv. leukopenii, tedy snížené množství bílých krvinek v krvi. Za leukopenii je zodpovědné i přímé napadení bílých krvinek virem, poškození kostní dřeně a také změny v metabolismu a biochemických pochodech v organismu při infekci. Před imunitním systémem se vir maskuje také tím, že potlačuje buněčné mechanismy, kterými infikovaná buňka dává najevo, že byla virem napadena. Díky nim za normálních okolností může imunitní systém rozpoznat, o jakého nepřítele se konkrétně jedná (zasahuje do dráhy TLR a MHC receptorů). Negativně se také na průběhu infekce projevuje skutečnost, že především u pacientů s těžkým průběhem jevily T buňky imunitního systému známky „vyčerpání“ (pravděpodobně i z důvodu potlačení tvorby interferonů, které jsou pro jejich funkci důležité). Nově bylo prokázáno, že SARS-CoV-2 dokáže negativně ovlivnit i funkci B buněk, které vytváří protilátky, a to pravděpodobně cestou narušení jejich buněčného metabolismu. Nejvýraznější narušení vědci pozorovali u molekuly CD19, která je důležitá pro správný vývoj a funkci B lymfocytů. Infekce SARS-CoV-2 může být také spojena se snížením počtů dalších buněk imunitního systému, včetně pomocných a cytotoxických T lymfocytů a NK buněk, které stejně jako cytotoxické T lymfocyty mohou ničit virem napadené buňky.
Další problematickou oblastí jsou protilátky. K účinné obraně proti opětovné infekci je důležité nejen vytvoření paměťových buněk, ale také dostatečná hladina neutralizačních
protilátek. Ta zatím nebyla pro SARS-CoV-2, především s ohledem na ochranu před symptomatickou infekcí, stanovena, byť se o to některé studie pokoušejí. To je obtížné i s ohledem na nové varianty koronaviru a různé laboratorní metody používané ke stanovení protilátek. Protilátky jsou obecně v obraně proti infekci důležitým nástrojem, který je při opětovném setkání s virem schopen jej zneškodnit ještě předtím, než stihne napáchat nějaké škody. Na druhé straně se vir i této obraně snaží uniknout. Jedním ze způsobů je mutování molekul na svém povrchu, u nového koronaviru typicky S-proteinu. Tím může dosáhnout snížení účinnosti protilátek stran neutralizace. Dalším mechanismem, který je popisovaný i u nové delta varianty SARS-CoV-2, je tvorba syncytií („soubuní“), kdy koronavirus přinutí buňky, aby se navzájem spojily. To viru poskytuje ochranu před protilátkami a buňkami imunitního systému a dává mu čas na replikaci. Tvorba protilátek může mít u přirozené infekce i stinnou stránku, např. vytvoření autoprotilátek, protilátek namířených proti tělu vlastním molekulám, což u COVID-19 potvrdilo již několik studií. U některých pacientů přitom tyto autoprotilátky vznikají nově (tzv. de novo), u jiných infekce vede k „probuzení“ dosud nepříliš se projevující tvorby autoprotilátek.
Přirozená infekce s sebou přináší i další rizika. V plicích, ale i jinde v těle, např. v srdci, může buď samotný vir, nebo zánětlivá reakce způsobit zánik velkého množství buněk. Poškození může být tak velké, že již přesahuje možnosti organismu, aby poškozenou tkáň nahradil novými buňkami a zaniklé buňky tedy nahrazuje vazivo. Vzniklá jizva pak může představovat značný problém, který se negativně projeví na funkci daného orgánu, třeba plic nebo srdce. O tom, jak COVID-19 ovlivňuje jednotlivé orgány těla, si budete moci přečíst v článcích 7 a 8.
Odkaz na druhý článek, který se zabýval příznaky onemocnění, diagnostikou a některými léčebnými metodami, najdete zde. Další články se již budou zabývat imunitní reakcí po očkování. V prvním z nich se soustředím na popis jednotlivých druhů vakcín, včetně jejich historie.
Autoři obrázků: Sciencia58, xspareta, JrPol