Как действа коронавирусът попадайки в тялото или - Анатомия на убиеца

SARS-CoV-2 нанася много повече вреди на човешкото тяло отколкото първоначално се предполагаше. Той може да атакува произволен брой органи и дори да проникне в мозъка. Но защо някои хора изпитват по-влошени симптоми от други?

Крисчън Страсбърг, професор по вътрешна медицина в университетската болница в Бон описва промените, които са видим при сканиране.

Патогенът вече е нанесъл доста голяма вреда. Изминаха само пет дни откакто пациентът започна да проявява типични симптоми на COVID-19, но вече заплашителни сенки могат да се видят при Компютърна томография (КТ) на белите дробове. Изглежда като матирано стъкло. Белодробната тъкан е наситена с течност. Секрециите и мъртвите клетки са покрили като желе стените на белодробните алвеоли. Изключително трудно е кислородът да проникне в подобен слой, за да попадне от белия дроб в кръвта, обяснява професорът.

Това е явление, което той наблюдава често през последните седмици и е причинено от новия коронавирус SARS-CoV-2. Броят на потвърдените COVID-19 пациенти в световен мащаб вече е над 4,2 милиона, а броят на смъртните случаи се приближава до 300 000. Междувременно лекарите и биолозите правят всичко възможно, за да получат по-добро разбиране на патогена причинил пандемията.

SARS-CoV-2 се държи по различен начин от почти всеки друг вирус, с който хората са се сблъсквали преди. А дори и сега няколко месеца по време на пандемията има несъгласие относно това какъв процент от пациентите с COVID-19 изпитват тежки симптоми. Прогнозите обикновено са за около 5 процента от всички инфекции. И в тези случаи вирусът се разгръща с несъизмерима разрушителна сила.

Епицентър на такива инфекции са почти винаги белите дробове. Но медицинските специалисти сега осъзнават, че вируса може да засегне и други органи и тъкани, включително сърцето, мозъка, бъбреците и червата. В най-лошия случай тялото започва да атакува само себе си. Когато имунната система реагира извън контрол по този начин лекарите наричат състоянието ​​цитокинова буря. И когато пациентите умират в резултат на това причината е многоорганна недостатъчност.

В момента над 100 кандидати в световен мащаб разработват ваксина за борба със SARS-CoV-2, но при най-лошия сценарий може да минат години преди да се появи ваксина. Докато не се разработи ваксината, дотогава вирусът все още ще бъде с нас. Дори пандемията да отслабне малко експертите смятат, че втората вълна ни дебне точно зад ъгъла.

Началната информация за COVID-19 като това, че е най-вече леко заболяване е опасно неверна, пише Ричард Хортън, главен редактор на медицинското списание The Lancet. Това е история за страшни страдания, беда и пълно недоумение.

Кардиологът от САЩ Харлан Крумхолц определя свирепостта на COVID-19 в списание Science като спиращо дъха и смирение. Болестта може да атакува почти всичко в организма с пагубни последици.

Коронавирусите са с размер само 160 нанометра. За да се размножават малките патогени разчитат на клетките принадлежащи на различен организъм.

Новият коронавирус вероятно идва от вируси на прилепите и се смята, че още преди да направи скока към хората той е разработил механизма, който му позволява да се свързва с човешките клетки. Някои вируси на прилепите са в състояние да се свържат с рецептор наречен ACE2. Тази молекула може да се намери на повърхността на човешките клетки и спомага за регулирането на кръвното налягане. Но тя също така функционира като своеобразна входна врата към клетката и вирусите, които имат ключа могат да влязат вътре.

Изследователите смятат, че прилепите носят около 3200 различни коронавируси. Времето, шансът и възможността повлияват вируса SARS-CoV-2, който в крайна сметка успя да прескочи към хората.

Атаката. Как точно вирусът намира своя път в човешкото тяло?

Професорът по вътрешни болести Страсбърг е доста запознат с процеса. В Университетската болница в Бон в момента отговаря за между 10 и 20 пациенти на COVID-19. Наскоро един ден осем от тях бяха интубирани, бяха принудени да разчитат на респираторни машини. За щастие това е малцинството. Повечето от заразените от вируса се разминават само с леки симптоми, казва Страсбърг.

В началото вирусолозите смятали, че новия коронавирус ще се разпространи бавно. Отчасти поради приликите между SARS-CoV-2 и коронавируса на SARS, появили се в Китай през 2002 г. От ноември 2002 г. и юли 2003 г. почти 800 души са починали от заболяване пълното име на което е Тежък остър респираторен синдром. Но тогава за късмет за човечеството епидемията изчезна. Този патоген изглежда по-смъртоносен от SARS-CoV-2, но той фокусира вниманието си върху белите дробове. Вирусът се размножава дълбоко в тялото, което го прави по-малко заразно. Освен това беше лесно да се идентифицират и изолират онези, които са се разболели от вируса.

Първоначално експертите се надяваха, че същото ще се отнася и за SARS-CoV-2, но сбъркаха. Новият коронавирус не атакува само белите дробове. Гърлен секрет на пациенти разкрива, че патогенът първо преминава през лигавицата в горните дихателни пътища. Това е изгодно за вируса. Разстоянието от едно гърло до друго гърло е много по-кратко от разстоянието от белия дроб на един човек до друг. Това означава, че тези, които носят вируса са силно заразни. Огромен брой вируси се намират в носната кухина и ларинкса. Дори при хора, които все още не изпитват симптоми. Поради това патогенът успя да обиколи света толкова бързо, казва Страсбърг.

Атаката върху човешкото тяло има три етапа

Първоначално коронавирусът се свързва с протеинови комплекси върху АСЕ2 рецепторите на човешките клетки. Това отваря клетката гостоприемник и позволява навлизането на генетичен материал от патогена. След това вирусът преобразува клетката във фабрика за вируси. Огромният брой на така произведените вируси напускат клетката гостоприемник и атакуват други клетки.

Полученото вирусно натоварване е огромно, особено през първата седмица след инфекцията. И първоначални симптоми почти няма. Често има просто суха кашлица, като температурата на тялото почти не се повишава. Дори пациентите, които са по-силно засегнати обикновено имат температура под 38 градуса по Целзий. Това е съществена разлика с грипа. За грипа е характерно внезапното повишаване на температурата заедно с отличителното усещане за болест. Но това не е така при коронавирусната инфекция, казва Страбърг.

В тази начална фаза на заболяването много зависи от имунната система на пациента. Имунните клетки атакуват нашествениците, но тъй като тялото все още не е запознато с вируса, оръжията с които разполага са сравнително базови. Следва битка, която определя дали пациентът бързо ще се възстанови или дали болестта ще надделее.

Ще спре ли имунната система атаката в горните дихателни пътища? Или патогенът ще успее да намери своя път в белите дробове?

Отговорите на тези въпроси определят дали заболяването става животозастрашаващо или не. Изследователите все още се опитват да разберат защо вирусът е в състояние да достигне до белите дробове на някои пациенти, но при други не.Един от факторите изглежда е броят на патогените, които атакуват тялото в началото. Повече от всичко обаче пациентите с основни медицински състояния изглежда най-много се страхуват от SARS-CoV-2. Според оценките около една четвърт от населението в Централна Европа има такова основно състояние.

В риск са хората страдащи от затлъстяване, диабет, високо кръвно налягане ипушачите.

При пушачите лигавиците и вентилацията на белите дробове вече са нарушени, казва Страсбърг. Малките реснички които обикновено помагат да се пазят от патогените лигавиците от белите дробове и дихателните пътища вече не функционират по подходящ начин. В такива случаи едва ли има препятствия за вируса по пътя към белите дробове.

Гравитацията е достатъчна, за да може малките патогени да достигнат целта си. След като вирусът премине в по-малките бронхиоли той среща особено уязвим слой от клетки мембраните на които също са покрити с ACE2 рецептори. Директно в белодробните алвеоли кислородът се прехвърля в кръвообращението. SARS-CoV-2 намира перфектни условия.

Отбранителната битка

За да изобрази точното увреждане на вируса в белите дробове гръдният хирург Кийт Мортман от Университетската болница на Джордж Вашингтон във Вашингтон, D.C., прави компютърното моделиране. 3-D изображенията от клиниката показват белите дробове на мъж в края на 50-те години. Отлаганията с жълт оттенък могат да се видят в много области на белите дробове.

Щетите които наблюдаваме не са изолирани в нито една част от белия дроб. Първоначално пациентът е имал температура и кашлица, преди това е развил сериозни затруднения с дишането. Той беше интубиран и прикрепен към респираторен апарат, но когато това се оказа недостатъчно беше прикачен към така наречената ECMO машина (Екстракорпорална мембранна оксигенация). Доставя кислород в кръвта и я пречиства от въглеродния диоксид, а после я връща в тялото на пациента. Надеждата е, че процедурата ще даде на белите дробове време необходимо за възстановяване, споделя хирургът.

Сега лекарите разбират по-задълбочено как SARS-CoV-2 уврежда белодробната тъкан. Белите кръвни клетки откриват вируса и привличат към мястото други имунни клетки, които атакуват заразените белодробни клетки и ги убиват. Те оставят след себе си клетъчен детрит, който запушва алвеолите. Ако тялото не е в състояние да овладее реакцията на инфекцията налице е острата белодробна недостатъчност.

Но други органи също могат да бъдат повредени в резултат на инфекцията. Колкото повече пациенти със SARS-CoV-2 се лекуват по целия свят, толкова по-ясно става колко всеобхватна е атаката на вируса.

Според данни на Китай около 20 процента от пациентите които се нуждаят от хоспитализация претърпяват увреждане на сърцето. Остава неясно дали вирусът преминава директно през клетките на сърдечния мускул или причината е увреждането на коронарните кръвоносни съдове. Функцията за съсирване на кръвта също е нарушена, което може да даведе до инфаркти, белодробни емболии и инсулти.

Бъбреците на някои хоспитализирани пациенти също попадат в атака, което се доказва от кръвно изследване или протеин в урината. В резултат на това към диализните апарати трябва да се добавят респираторни машини в отделения за интензивно лечение предназначени за лечение на пациенти с COVID-19.

Лекарите също са наблюдавали мозъчно възпаление и припадъци при някои пациенти. Вирусът очевидно напредва по целия път до мозъчния ствол, където се намират важни контролни центрове като този отговорен за дишането. Вирусът вероятно стига до мозъка чрез лигавицата вътре в носа и обонятелния нерв. Това може да е и причината много пациенти временно да губят обонянието си.

SARS-CoV-2 също може да атакува храносмилателния тракт, като пациентите се оплакват от кървава диария, гадене и коремна болка.

Лекарите също съобщават за възможна връзка между COVID-19 и рядко срещан синдром на кръвоносните съдове при деца, наречен болест на Кавазаки. Във Великобритания болестта дори е убила няколко деца, заразени с SARS-CoV-2. Заболяването включва възпаление на кръвоносните съдове в цялото тяло и може да увреди сърцето.

Сега лекарите смятат, че SARS-CoV-2 атакува тъканите и органите практически навсякъде в тялото. И болестта очевидно също може да остави след себе си дългосрочни щети. Китайските изследователи са изследвали кръвта на пациенти и са установили, че дори след преминаване на инфекцията определени стойности в кръвта остават анормални за продължителен период. Въпреки, че вирусът вече не присъства в тялото черния дроб например все още не проявява нормална функция.

Белите дробове също могат да претърпят трайно увреждане в тежки случаи. "Когато възпалението не отшуми с времето, тогава по същество става белег в белите дробове, създавайки дългосрочни щети", казва д-р Мортман от университетската болница на Джордж Вашингтон.

Все още е рано за цялостно разбиране на дългосрочните последици от COVID-19. Но лекарите са запознати с цитокиновите бури и острата белодробна недостатъчност от други тежки инфекции. Някои от оцелелите от първата епидемия на SARS, например, са имали ограничена функционалност на белите дробове до 15 години след заболяването.

Засега изследователите нямат отговор на този въпрос. Има индикации, че вирусът подобно на патогена който причинява СПИН е в състояние да атакува определени бели кръвни клетки, като по този начин уврежда точно тази линия на защита, която трябва да спре инфекцията.

Някои пациенти са по-податливи от други поради генетични причини. Биотехнологичната компания 23andMe възнамерява да комбинира ДНК на своите 10 милиона клиенти в търсенето на последователности, които биха могли да предскажат тяхната чувствителност към тежко развитие на COVID-19.

До отговора на въпроса със сигурност обаче повечето пациенти могат да продължат да разчитат на надежда. В крайна сметка повечето хора не изпитват тежки симптоми от болестта.

"Сред пациентите, които не са в началото на състоянието, дори тежките случаи има 80 процента преживяемост. Все пак в никакъв случай не е време да се успокояваме. Особено сега когато все повече се премахват ограниченията за обществения живот. Опасността остава изключително голяма, че голям брой пациенти скоро ще трябва да бъдат лекувани в болници, оценява Страсбърг.

Това ще доведе до още по-голям натиск върху лекарите и медицинските сестри. В крайна сметка състоянието на някои пациенти може да се влоши драстично само за няколко дни. Ако смъртта е крайният резултат често причината не е самия вирус, а имунната система на заразения пациент, която може катастрофално да реагира и да атакува тялото.

В такива случаи се отделят огромен брой от така наречените цитокини. Тези молекули за химическа сигнализация произведени от тялото задействат каскада от биохимични реакции, които засягат имунната система. Развитието на треска ускорява метаболизма и спомага за убиването на вируса. Стените на кръвоносните съдове са направени по-пропускливи, което позволява по-лесен достъп за имунни клетки като фагоцити да атакуват вируса. Сърдечният пулс се ускорява.

Реакцията всъщност е доста разумна, казва Страсбърг. Но в случаи на тежка инфекция имунната система може да реагира със свръхреакция като предизвика цитокинова буря.

Резултатът е реакция, която изглежда като масивна инфекция на кръвта, но всъщност не е такава. Това обаче може да доведе до многоорганна недостатъчност. Ако свръхреагирането на имунната система към патогена продължи твърде дълго или е твърде тежко, това ще убие тялото, казва Страсбърг.

Голямото унищожаване е резултатът, за който могат да свидетелстват патолозите. Йоханес Фридман е професор в болница Люденшайд, южно от Дортмунд и е изследвал телата на няколко пациенти, които с COVID-19. В алвеолите на тези пациенти той е открил епителни клетки в белия дроб, които са били "мащабирани" в допълнение към протеиновите "отлагания" в кръвта, получени от кръвоносни съдове, които са станали пропускливи. Също е открил клетки с множество или разширени ядра. Явление, типично за вирусни заболявания.

Стените на по-голямата част от алвеолите в белите дробове са разширени до многократно по-голямо от тяхното нормално състояние. Белите дробове на много жертви на COVID-19 са недостатъчно надути. Това затруднява преноса на кислород.

Откритията на Фриман са в съответствие с тези на медицинските специалисти в Хамбург, Съединените щати, Швейцария и други. Повечето от починалите са били болни преди да влязат в контакт със SARS-CoV-2. Фриман е открил случаи на цироза на черния дроб, тежка артериална склероза и изключително високо кръвно налягане.

Пациентите от SARS-CoV-2 ли са починали или от други заболявания?

Не можете да живеете с такъв бял дроб, така че бих посочил, че вирусът е причината за смъртта. Много от тези хора все още биха останали живи без инфекцията, казва проф. Фридман.

Всъщност скорошно изчисление на британски епидемиолози поставя под съмнение твърденията, че повечето жертви на COVID-19 биха починали скоро, ако не са се заразили.

https://www.spiegel.de