Ujawniono nowy rodzaj obrony gospodarza przed wirusem Zika

Sama obecność wirusa w płynie ustrojowym nie oznacza, iż ​​jest on przenoszony tą drogą. Wirusy Zika, denga i chikungunya występują w płynach takich jak ślina i nasienie, ale nie rozprzestrzeniają się drogą pokarmową ani drogą płciową. Fakt ten od lat intryguje naukowców, a teraz zespół badawczy w końcu wyjaśnił dlaczego.

W dniu 29 marca 2020 r. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opublikowała: ćwierkać wzbudziło to obawy wśród naukowców i skłoniło wielu do skontaktowania się z WHO, aby stwierdzić, iż istnieją wystarczające dowody, aby zdyskredytować treść tweeta, i zasugerować, aby trzymała się z daleka od takich twierdzeń. Później okazało się, iż tweet był niezgodny ze stanem faktycznym, ale WHO pozostawała nieprzekonana przez prawie dwa lata.

Brzmiało ono: „FAKT: #COVID19 NIE przenosi się w powietrzu”.

Transmisja jest kluczowym wydarzeniem w cyklu życiowym wirusa, jednak jego badanie było bardzo trudne. Wirus, który nie może się przenosić, nie ma dla nikogo żadnego znaczenia. Wirusy, które odniosły sukces, mają niezwykłe adaptacje wybrane na przestrzeni lat ewolucji, aby zapewnić im możliwość przeskoczenia na nowych żywicieli.

Co wirus robi w organizmie?

Większość ludzkich wirusów osiąga to poprzez obecność w płynach ustrojowych mających kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, a następnie z nowym żywicielem.

Po wejściu do nowego gospodarza wirus musi znajdować się we adekwatnym miejscu, aby zainfekować nowe komórki docelowe. Wirusy są zwykle wysoce selektywne w stosunku do komórek, które infekują. Zjawisko to, zwane tropizmem, występuje, ponieważ większość wirusów ma na swojej zewnętrznej powierzchni specjalne białka, które wchodzą w kontakt z receptorem na komórce gospodarza. Wirusem może zostać zakażony dowolny typ komórki wytwarzający receptor.

Na przykład receptorem HIV jest białko zwane CD4. Tylko komórki wytwarzające białko CD4, takie jak komórki T i makrofagi, mogą zostać zakażone wirusem HIV. Podobnie SARS-CoV-2 wykorzystuje receptor zwany ACE2. Wszystkie komórki dróg oddechowych i niektóre komórki sercowo-naczyniowe wykazują ekspresję ACE2 i są komórkami docelowymi dla SARS-CoV-2. HIV nie może infekować komórek oddechowych, a SARS-CoV-2 nie może infekować komórek T ani makrofagów.

Transmisja wirusa jest wynikiem pościgu wewnątrz gospodarza: pomiędzy wirusem tworzącym swoje kopie a układem odpornościowym próbującym zniszczyć wirusa i zakażone komórki. Wirus musi się przenieść, zanim układ odpornościowy go pokona lub żywiciel umrze. Jedną ze strategii stosowanych przez wirusy w tym celu jest wytwarzanie na powierzchni białek mających receptory na wielu typach komórek. Taka strategia umożliwi im infekowanie różnych typów komórek, umożliwiając dostęp do wielu płynów ustrojowych, co umożliwi szybszą transmisję.

Co to jest receptor PS?

Jednym z takich receptorów jest białko zwane fosfatydyloseryną (PS). Białko PS ulega zwykle ekspresji w obumierających komórkach organizmu, co stanowi sygnał dla komórek układu odpornościowego, aby je zniszczyły. Komórki odpornościowe wyrażają receptor PS i łączą się z tymi komórkami, po cichu je niszcząc. Wirusy przejmują tę ścieżkę w procesie zwanym mimikrą apoptotyczną: poprzez ekspresję białka PS na swoich własnych powierzchniach, co pozwala im zainfekować te same komórki, które je zniszczą.

Tweet WHO i jego późniejsze wycofanie są przykładem trudności w badaniu przenoszenia wirusa. Problem staje się szczególnie trudny, gdy badamy wirusy, które do wejścia mogą wykorzystywać receptor PS. Ponieważ receptor PS ulega ekspresji w wielu komórkach – z wyjątkiem niektórych komórek układu odpornościowego – wirus zwykle występuje w wielu przedziałach. Jednak sama obecność wirusa w danym przedziale nie gwarantuje przeniesienia tą drogą.

Na przykład wirus Zika można wykryć w nasieniu, ślinie i mleku matki, ale rzadko rozprzestrzenia się tymi drogami pomimo obecności komórek docelowych w jamie ustnej i narządach płciowych. Zika przenosi się głównie poprzez komary.

Jak organizm broni się przed wirusami?

Teraz naukowcy z Instytutu Wirusologii Molekularnej Centrum Medycznego Uniwersytetu w Ulm w Niemczech zidentyfikowali nowatorski mechanizm obronny, którego używa organizm ludzki, aby zapobiec przenoszeniu wirusa Zika i niektórych innych wirusów niekonwencjonalnymi drogami. Badanie opublikowane w czasopiśmie Mikrobiologia przyrody 25 marca wyjaśnia, w jaki sposób organizm wykorzystuje pęcherzyki zewnątrzkomórkowe w płynach ustrojowych, aby zahamować infekcję wirusową.

Pęcherzyki to małe struktury otoczone tłuszczem, których komórka używa do transportu substancji z jednej części komórki do drugiej. Kiedy są wydzielane na zewnątrz komórki, nazywane są pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi. Naukowcy odkryli, iż te pęcherzyki zewnątrzkomórkowe występują obficie w ślinie i nasieniu i zawierają na swojej powierzchni te same białka PS, których wirusy takie jak Zika wykorzystują do infekcji. Zespół odkrył również, iż stężenie tych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych zawierających PS jest niskie we krwi, a wysokie w ślinie i nasieniu.

Poprzez serię eksperymentów wykazali, iż pęcherzyki zawierające PS konkurują o te same receptory, których używają wirusy do wniknięcia, wypierając w ten sposób te ostatnie i zapobiegając infekcji.

Co zwiastuje odkrycie?

Grupa wykazała również, iż wszystkie wirusy wykorzystujące receptor PS do mimikry apoptotycznej – denga, chikungunya, wirusy Zachodniego Nilu, ebola i pęcherzykowe zapalenie jamy ustnej – są hamowane przez obecność pęcherzyków zewnątrzkomórkowych. Obecność pęcherzyków nie miała wpływu na zakaźność wirusów, które nie wykorzystują do wnikania receptora PS, takich jak HIV i SARS-CoV-2.

Odkrycie pęcherzyków pokrytych PS zapewniających odporność stanowi nowy rodzaj obrony gospodarza przed infekcją wirusową. Chociaż jest zbyt wcześnie, aby spekulować na temat potencjalnych zastosowań terapeutycznych tego odkrycia, otwiera ono możliwości dalszych badań.

Jednym z skłaniających do myślenia, ale także naciąganych twierdzeń wynikających z badania jest możliwość, iż pęcherzyki zawierające PS u ludzi mogły wpływać na ewolucję wirusów przenoszonych przez komary. Być może wirusy te zmuszone były szukać alternatywy, skoro nie mogły rozprzestrzeniać się przez ślinę ani nasienie i, parafrazując Michaela Crichtona, „życie znalazło sposób”.

Arun Panchapakesan jest adiunktem w YR Gaithonde Center for AIDS Research and Education w Chennai.