U ovoj godini pandemije, jedna od najčešćih riječi koju možemo čuti ili pročitati u medijima jeste „virus“. Pa, iako se o virusima stalno priča, mnogi su zaboravili lekcije iz biologije, pa na internetu ima jako mnogo dezinformacija, od kojih su neke potpuno sulude, npr: „virusi ne postoje, to su samo ćelijski otpaci nastali zbog dejstva toksina“ ili „virusi su nanoroboti koje aktivira 5G mreža“. U ovom tekstu ćemo se malo pozabaviti virusima i tako opovrgnuti ove šašave tvrdnje.
Definicija virusa kaže da su to najmanji infektivni agensi u prirodi. Virusi izazivaju infekcije svih drugih živih bića (bakterija, gljiva, biljaka, životinja) i od otkrića prvog virusa (virus mozaične bolesti duvana) krajem 19. vijeka, detaljno je izučeno oko šest hiljada vrsta virusa, od više miliona prisutnih u prirodi. Među biolozima još uvijek postoje neslaganja da li su virusi uopšte živi organizmi, ili su dio nežive prirode koji posjeduje određene karakteristike života. Kao i živa bića, virusi posjeduju genetsku informaciju, razmnoźavaju se i podliježu evoluciji putem prirodne selekcije, ali za razliku od njih nemaju ćelijsku strukturu niti sopstveni metabolizam.
Virusi imaju relativno jednostavnu zajedničku građu, mnogo jednostavniju od najprostije bakterijske ćelije, jer kao što smo rekli, oni uopšte nemaju ćelijsku strukturu. Osnovu svakog virusa čini njegova genetska informacija, odnosno DNK ili RNK molekula u zavisnosti od vrste virusa. DNK ili RNK su obmotani i zaštićeni proteinskim omotačem koji se naziva kapsid, a osim toga, neki virusi imaju i lipidni omotač „pozajmljen“ od ćelije u kojoj se virus razmnožio. Iz kapsida štrče određeni proteini koji virusu omogućavaju da se uhvati za receptore na ćeliji koju će inficirati. Opštu građu virusa možete vidjeti na slici 1.
Kad virus uđe u ćeliju, on „preuzima komandu“ nad njom. Ona prestaje da vrši svoje fiziološke funkcije i pretvara se u fabriku za stvaranje novih virusnih čestica, odnosno u njoj se vrši umnožavanje genetskog materijala virusa, kao i proizvodnja virusnih proteina od kojih se prave nove čestice virusa. Jedna inficirana ćelija može proizvesti od nekoliko stotina do više hiljada novih virusnih čestica, koje se oslobađaju iz ćelije domaćina i dalje inficiraju ogroman broj novih ćelija. Inficirana ćelija obično nakon toga ugine jer je potrošila sve resurse na proizvodnju virusa, ili je imuni sistem identifikuje i uništi. Životni ciklus virusa možete vidjeti na slici 2.
U zavisnosti od vrste ćelijskih receptora za koje virus ima afinitet, različite vrste virusa inficiraju ćelije različitih organa pa će od toga zavisiti i simptomatologija bolesti koju izazivaju. Tako virusi hepatitisa inficiraju jetru, respiratorni virusi ćelije disajnih organa, crijevni virusi ćelije digestivnog trakta, HIV inficira ćelije imunog sistema (T limfocite)…
Virus koji uzrokule bolest COVID-19 i u koji je tokom 2020. opravdano zadobio pažnju svih medija, SARS-CoV-2, po osnovnoj strukturi i biološkom ponašanju, ne razlikuje se od drugih virusa. Genetski materijal ovog virusa kodiran (zapisan) je u njegovoj RNK, i obmotan je proteinskim kapsidom koji se sastoji od tri proteina označenih slovima N,M i E. Kapsid je dodatno uvijen u lipidni omotač, a iz njega štrče veliki proteini (S protein) koje virus koristi da se veže za receptore na površini ljudskih ćelija i tako započne infekciju. Virusne čestice SARS-CoV-2 su loptastog oblika i prilično su velike u poređenju sa drugim RNK virusima, u prosjeku imaju dijametar 100 do 120 nm (nanometar je milijarditi dio metra). Loptasti oblik i veliki proteini koji okružuju kapsid na elektronskoj mikroskopiji daju karakterističan izgled koji podsjeća na krunu, zbog čega se čitava familija ovih virusa naziva koronavirusima (corona – lat. kruna). Ilustraciju građe SARS-CoV-2 i njegovu elektronsku mikrografiju možete vidjeti na slikama 3 i 4.
Ključnu ulogu u virulenciji (sposobnost da izazove bolest) ovog virusa igra S protein zbog toga što je ćelijski receptor za koji se on vezuje ACE2 receptor. Nakon vezivanja za ovaj receptor, virus ulazi u citopazmu ćelije i započinje infekciju tako što sve ćelijske metaboličke funkcije podređuje svojim potrebama. Virusna RNK prvo odlazi do ćelijskih organela koje se zovu ribozomi, koji čitajući njen genetski materijal počinju da proizvode strukturne proteine (proteini N, M, E i S) virusa, kao i enzime neophodne za umnožavanje njegove RNK i sklapanje novih virusnih čestica. Virusna RNK se umnožava u više hiljada kopija koje se onda pakuju u omotač od strukturnih proteina, formirajući tako nove virusne čestice. Inficirane ćelije nakon ovoga uglavnom uginu (što zbog iscrpljenosti resursa, što zbog toga što ih imuni sistem prepoznaje i uništi), a hiljade novih virusnih čestica koje se iz ovih ćelija oslobađaju, inficiraju nove ćelije i tako se infekcija širi organizmom.
ACE2 receptori su prisutni na površini ćelija disajnih puteva, plućnih alveola, srca, krvnih sudova, jetre, bubrega i digestivnog trakta. Upravo zbog toga COVID-19 ima tako raznovrsnu siptomatologiju koja se razlikuje od drugih, „običnih“ respiratornih infekcija.
Posebno teška oštećenja virus izaziva u plućima. Osnovno tkivo naših pluća čine plućne alveole, sitni mjehurići u kojima se vrši razmjena gasova, odnosno gdje kiseonik iz vazduha ulazi u krvotok, a višak ugljen dioksida iz krvotoka prelazi u vazduh alveola. Zdrava odrasla osoba ima oko 300 miliona alveola, ukupne površine oko 70 kvadratnih metara. Da bi se obezbjedila efikasna razmjena gasova, ova alveolarna membrana je nevjerovatno tanka. Ćelije koje grade alveole i ćelije plućnih kapilara (koje su čvrsto naslonjene jedne na druge i čine ovu membranu) su izuzetno spljoštene i istanjene tako da je ukupna debljina alveolarne membrane 0,2 do 0,5 mikrometra (mikrometar je milioniti dio metra, hiljaditi dio milimetra). To znači da su vazduh u alveolama i eritrociti u plućnim kapilarima u jako bliskom kontaktu, što omogućava brzu i efikasnu razmjenu gasova u plućima. Građu plućnih alveola možete vidjeti na slici 5.
Zbog toga što se ACE2 receptori nalaze i na epitelnim ćelijama alveola i na endotelnim ćelijama kapilara, SARS-CoV-2 napada obje vrste ćelija koje čine respiratornu membranu. Oštećenje ovih ćelija pokreće imunološku reakciju koja rezultira zapaljenjem pluća. Zapaljenje dovodi to otoka u tkivu pluća i izlivanja tečnosti u plućne alveole, što povećava debljinu alveolarne membrane i otežava razmjenu gasova. U težim slučajevima, zapaljenje je toliko intenzivno da jako otežava razmjenu gasova u plućima i dovodi do pada koncentracije kiseonika u krvi.
Ovi pacijenti imaju osjećaj gušenja, kako zbog nedostatka kiseonika, tako i zbog toga što su zapaljena i otečena pluća manje elastična pa sâmo disanje zahtijeva pojačan napor mišića. Sjetite se samo školskih dana kad ste sunđerom brisali školsku tablu. Suvi sunđer je mekan i lako se dâ stisnuti, a kad ga pustite, brzo se vraća u prvobitni oblik. Mokri sunđer je tvrđi i manje elastičan. Ista stvar je i sa plućima, zapaljena pluća su „mokra“ i njihovo skupljanje i rastezanje zahtijeva veliki fizički napor. Pojačan mišićni rad troši više kiseonika, ali nažalost, nizak nivo kiseonika u krvi ovih pacijenata onemogućava mišićima da rade punom snagom i ako ovakvo stanje duže potraje, dolazi do iscrpljivanja respiratorne muskulature, dodatnog pada nivoa kiseonika u krvi i smrti.
Zbog toga je osnovna terapijska mjera kod pacijenata sa poremećenom razmjenom gasova, davanje kiseonika, jer se tako poboljšava opšte metaboličko stanje organizma i pojačava i rad respiratornih mišića. Međutim, nekad je stepen oštećenja pluća toliki da ni davanje kisonika nije dovoljno da poboljša njegovu koncentraciju u krvi i respiratorna muskulatura se brzo iscrpi. Takvi, najteži pacijenti bivaju intubirani i stavljeni na respirator koji ritmično uduvava vazduh u njihova pluća, poboljšavajući dostavljanje kiseonika, istovremeno i štedeći energiju jer respiratorna muskulatura ne mora da radi. Ipak, ovo ne garantuje preživljavanje, daleko od toga, smrtnost intubiranih pacijenata je preko 70 odsto.
Ovakav slijed događaja nije specifičan za COVID-19, i druga zapaljenja pluća uzrokovana virusima (npr grip) i bakterijama, mogu imati teži oblik i završiti smrću. Ono što ovu infekciju razlikuje od drugih respiratornih infekcija je prije svega povećana učestalost teškog zapaljenja pluća u odnosu na druge uzročnike. Osim toga, SARS-CoV-2 ima još jednog smrtonosnog asa u rukavu. Zbog toga što endotelne ćelije (ćelije koje pokrivaju unutrašnju površinu svih krvnih sudova, dakle arterija, vena i kapilara), na svojoj površini imaju ACE2 receptore, podložni su direktnom napadu od strane SARS-CoV-2. Zato se veoma često u okviru kliničke slike bolesti COVID-19 javljaju komplikacije zbog oštećenja krvnih sudova. Tako se zbog oštećenja vena može javiti tromboza dubokih vena nogu, kao i plućna tromboza i embolija, a zbog oštećenja arterija, moždani udar i infarkt miokarda. Ovo direktno oštećenje krvnih sudova od strane virusa, vjerovatno je jedan od razloga što smrtnost od COVID-19 značajno raste sa starošću pacijenata, jer sâmo starenje organizma oštećuje krvne sudove, a ako postoje dodatni faktori rizika za kardiovaskularna oboljenja, kao što su gojaznost, dijabetes i povišen krvi pritisak, smrtnost se dodatno povećava.
Smrtnost od COVID-19 je samo u dobi od 10 do 39 godina ista kao kod sezonskog gripa (0,1-0,2%), ali je već u grupi od 40 do 49 godina 2 do 4 puta veća (0,4%), a sa starenjem naglo raste. U grupi od 50 do 59 godina je 1,3%, 60-69 godina 3,6%, 70-79 godina 8% a nakon 80 godina 14,8%.
Zato, shvatimo da COVID-19 nije „samo još jedan virus“ ili „obični grip“, u pitanju je opasna bolest sa neizvjesnim ishodom u svim životnim dobima. Zbog toga, izbjegavajte sve socijalne kontakte koji nisu neophodni, držite distancu i obavezno nosite masku. Samo strpljivo, već se vidi svjetlost (vakcina) na kraju tunela.
P.S. odličan prikaz strukture SARS-CoV-2 možete vidjeti u ovom tekstu ( https://www.scientificamerican.com/…/inside-the-coronavirus/ ) iz časopisa Scientific American. Ilustracije su izvanredne pa mogu uživati i čitaoci koji ne znaju engleski (kad dođete do ilustracija, listajte ih s lijeva na desno).