В попередній статті я коротко та простими словами 😉 описав родину коронавірусів, розказав про історію їх вивчення та зробив проміжні висновки:

  • вірус SARS-CoV-2, що викликав сьогоднішню пандемію захворювання COVID-19 не є чимось абсолютно новим, людство давно знайоме з родиною коронавірусів
  • разом зі своїми родичами та грипом, до прикладу, “наш” вірус входить у велику групу вірусів, що викликають гострі респіраторні захворювання (ГРВІ) різного ступеня важкості у людей
  • від свого старшого брата SARS-CoV він відрізняється тим, що ним легше заразитися, але, ймовірно, він не настільки летальний
  • вірус і далі еволюціонує в сторону підвищення ймовірності зараження, але разом із тим втрачає свої хвороботворні властивості

Продовжую розвивати тему. Зараз поговоримо про те яким чином вірус SARS-CoV-2 викликає захворювання під назвою COVID-19, чим воно небезпечне, проаналізуємо групи ризику, існуючі та перспективні способи лікування.

Заувага: якщо якась частина матеріалу видається вам важкою для розуміння – нічого страшного! Пропускайте мимо! Раз читається важко, значить я цю інформацію розмістив для тих, хто має відповідну теоретичну базу (особливо те, що написано “в дужках” – це уточнюючі дані, для їх розуміння потрібні деякі професійні знання), відтак вона не є критичною для “всіх”. Те, що знати таки варто “всім” – я буду викладати максимально доступно. З іншого боку, прошу пробачення в спеціалістів за дещо вільний і не зовсім точний виклад матеріалу – доводиться шукати баланс між науковою коректністю та доступністю…

Отже, почнемо.

Механізм інфікування вірусом організму людини

Віруси атакують організми всіх живих істот дуже вузьконаправлено; скоріш за все вірус може інфікувати лише певний вид клітин, певні тканини організму. Така вибірковість називається “тропізмом” і у вірусів вона особливо помітна.

Зокрема, “наш” вірус може інфікувати лише клітини поверхні (епітелію) дихальних шляхів та значно меншою мірою – клітини епітелію кишківника та деяких інших органів. Хоча першим місцем атаки вірусу SARS-CoV-2, скоріш за все, буде слизова оболонка верхніх дихальних шляхів, носоглотка, однак ряд досліджень показує, що “улюбленою” його жертвою стають клітини циліндричного епітелію трахеї та бронх. Саме там найчастіше спостерігається основне вогнище ураження. Однак, інфекція може поширится і далі вниз, углиб легень, що викличе пневмонію – основне важке ускладнення при ГРВІ.

Механізм зараження клітини давно відомий та дуже схожий на дію “попередньої версії” вірусу – SARS-CoV.

На поверхні (мембрані) клітин наших дихальних шляхів, кишківника та деяких інших знаходяться молекули особливого білка – АПФ2. Він виконує кілька функцій у нашому організмі, проте для нас цікаві лише дві – це перенесення деяких амінокислот усередину клітини, а також участь у системі, що регулює артеріальний тиск (ренін-ангіотензин-альдостеронова система – РААС). Саме цей білок, АПФ2, віруси SARS-CoV та SARS-CoV-2 і використовують для проникнення в клітину. “Шипи” вірусу, як я вже розказував у попередній статті, містять молекули S-протеїну. Коли віріон знаходиться досить близько від клітини, білок АПФ2 може “притягнути” до себе цей S-протеїн, “думаючи”, що це корисна для клітини речовина. Далі оболонки віріона та самої клітини зливаються, вірус “продавлює” молекулу АПФ2 усередину і слідом входить сам.

Далі починається власне хвороботворний процес – вірус випускає свою генетичну інформацію (молекулу РНК) та неструктурні білки в клітину та запускає процеси їх відтворення (реплікації). З новоутворених РНК та білків збирається тіло нового віріону, і цей процес відбувається доти, доки клітина не вичерпає всі свої ресурси. Тисячі копій вірусу покинуть клітину та почнуть шукати нові об’єкти для зараження. Таким чином, процес може набути лавиноподібного характеру, і кількість вірусу в організмі людини почне стрімко збільшуватись, що і викликає захворювання.

Етап, під час якого відбувається масове розмноження вірусу, але клінічні симптоми захворювання ще не проявляються, називається інкубаційним періодом. У випадку з SARS-CoV-2 він найчастіше складає 5-10 днів, хоча повідомлялося про випадки й меншої чи більшої його тривалості. Відповідно до рекомендацій ВООЗ термін спостереження за особами, які контактували з пацієнтами з підтвердженою інфекцією, становить 14 днів.

Тут маємо суттєву різницю з попередником, вірусом SARS-CoV. У нього інкубаційний період складав 3 дні, захворювання одразу проходило у важкій формі, суттєве виділення вірусу спостерігалося лише на 5-й день чи пізніше, вже після клінічної маніфестації. Тому епідемію вдалося приборкати відносно швидко. А от випадку з SARS-CoV-2 ситуація діаметрально протилежна – вірус активно розмножується під час інкубаційного періоду, який може тривати і 10-14 днів, відбувається його активне виділення в навколишнє середовище, результатом чого стає лавиноподібний ріст кількості заражених. І часто тільки після прояву симптомів хворого ізольовують. Саме тому епідемія розвивається настільки швидко при відсутності карантинних чи обсерваційних заходів (про них буду говорити у наступній статті).

Повернуся ще раз до білка АПФ2. Справа в тім, що цього білка в дітей дуже мало; РААС остаточно формується десь до 16-18 років, а потім з віком кількість АПФ2 плавно росте. Саме тому в зрілих людей, а особливо в людей похилого віку часто є проблеми з артеріальним тиском – занадто багато АПФ та АПФ2, які призводять до звуження судин, відтак до підвищення тиску. Значну частину ліків “від тиску” якраз і складають препарати, що блокують чи гальмують дію цих білків (інгібітори АПФ та блокатори рецепторів ангіотензину).

Тобто, статистичні дані про те, що діти та підлітки практично не хворіють COVID-19 або переносять хворобу досить легко, причому випадків смерті у дітей не зафіксовано взагалі, а літні люди навпаки – інфікуються значно частіше, хвороба протікає у значно важчій формі, кожен 4 чи кожен 5 помирає – вчені пояснюють саме різною кількістю в організмах білка АПФ2. В дітей коронавірусу просто практично немає до чого прикріпитись…

Однак, наші організми не такі бідні, нещасні та беззахисні; за сотні мільйонів років еволюції вони “відростили зуби” та навчилися огризатися різним нехорошим штукам, як-то віруси, бактерії чи токсини. Потрапляння будь-чого небезпечного в наш організм запускає процес, відомий як

Імунна відповідь

Імунна система – сукупність органів, тканин, клітин, які забезпечують захист організму від чужорідних агентів – вірусів, бактерій, найпростіших, грибків, токсинів та інших патогенів. Реакція імунної системи у відповідь на вторгнення чогось чужорідного, небезпечного, тобто імунна відповідь, повинна призвести до загибелі патогену, якщо це був організм або знешкодження токсину. Загалом організація імунної системи є доволі складним для розуміння питанням, тому в цій статті я дам лише базові поняття, які мають значення для нашої теми – хвороби COVID-19. А хто хоче підняти свій загальний рівень розвитку – шукайте. В цих ваших інтернетах інформації повно, починаючи з Вікіпедії і далі. Особисто я вважаю непоганою ввідною статтею, написаною доволі зрозумілою мовою, ось цю, рекомендую.

Отже. перш за все, вам таки доведеться зрозуміти та запам’ятати один термін – цитокіни. Це невеликі білкові молекули, яких є десятки видів і які є інформаційними. Для простоти уявіть собі, що це СМСки, з допомогою яких клітини нашого організму обмінюються інформацією між собою, узгоджуючи свої дії.

Що ж відбувається, коли вірус входить у клітину? Інколи вона розпізнає цей момент, виявивши у своїй цитоплазмі чужорідну РНК чи білки. Тоді вона може “плюнутися” цитокіном, який дасть сигнал сусідам про вірусну атаку, у відповідь на що вони гальмують чи повністю припиняють синтез будь-яких білків, щоб запобігти реплікації вірусу. Сама ж клітина може також почати процес самовипилення з цього світу, запустивши програму самознищення (апоптоз). Також вона може вивести антигени вірусу на свою поверхню для того, щоб їх розпізнали клітини імунної системи та відповідно прореагували.

Антиген. Ще один термін, який варто зрозуміти. Це молекула білка, яка знаходиться на поверхні вірусу та є його своєрідним маркером. Саме на антигени реагують імунні клітини, прикріплюються до них та намагаються розщепити чи нейтралізувати, тим самим знешкодивши вірус у цілому.

Так, наприклад, для вірусу грипу такими антигенами виступають білки гемаглютинін (HA) та нейрамінідаза (NA). Їх підтипів є 18 першого та 11 другого, саме за їх комбінаціями і класифікуються підтипи вірусу грипу, наприклад H1N1 (“свинячий грип”) чи H3N2 (“гонконзький грип”). Перший білок відповідає за прикріплення (приклеювання) віріону до клітини, другий – за проникнення вірусу в клітину та вихід копій з неї. Таким чином, знешкодження будь-якого з них призведе до гальмування чи повної зупинки розмноження вірусу. Ось це і є завдання клітин нашого специфічного (набутого, “заточеного” під конкретного збудника) імунітету.

У нашому ж випадку маємо ситуацію, коли організм стикнувся з вірусом SARS-CoV-2 вперше. Він ще не вміє розпізнавати вірус, не знає як його правильно знешкоджувати. Тому в такому випадку запускається система неспецифічного (вродженого, універсального) імунітету, яка не настільки ефективна як перша, вузькоспеціалізована, однак вміє швидко реагувати на будь-який патоген.

В цьому випадку на місце аварії поспішають спеціальні імунні клітини, завданням яких є “спробувати вірус на зуб” та у випадку розпізнавання дати цитокінами відповідний сигнал соратникам, а у випадку нового патогена – спробувати знайти на його поверхні хоч якийсь знайомий антиген та спробувати його нейтралізувати. Або зжерти віріон цілком, від гріха подалі. При потребі така імунна клітина може запросити СМСкою (цитокіном) допомогу, коли ворога занадто багато.

Але “наш” вірус також не дурень, він хитро запакував свою РНК та небезпечні білки в оболонку, тому наш макрофаг впадає в стан когнітивного дисонансу (“дивиться на вірус, як баран на нові ворота”). Ніякими інтерферонами він не плюється по вірусу, бо просто не розуміє якими і куди; він тільки стоїть на місці та кричить на все горло цитокінами про допомогу. На поле битви збирається все більше і більше клітин нашої імунної системи різних видів, вони починають знищувати заражені клітини, а інколи й здорові, часто гинучи при цьому, виникає запальний процес.

У хорошому випадку рано чи пізно наша імунна система розбереться в тому, що діється, виробить правильні шляхи знешкодження вірусу, навчиться виробляти антитіла, вб’є всіх агресорів та заражені ними клітини і прибере за собою поле бою – обломки вірусів, власних клітин, воїнів, що полягли, шматки РНК чи білкових молекул. Запальний процес закінчується, хвороба відступає. Організм набуває специфічного імунітету; такий процес займає від кількох днів до кількох тижнів. Набутий імунітет зберігається від кількох місяців до кількох років, але стосовно імунітету щодо конкретно SARS-CoV-2 даних ще немає, вірус занадто свіжий.

Але інколи буває і по-іншому – ПРОзапальні та ПРОТИзапальні цитокінові сигнали розбалансовуються, імунна система входить у штопор – патологічний, потенційно дуже небезпечний, навіть смертельно небезпечний стан

Цитокіновий шторм (каскад)

Суть даної реакції полягає в неконтрольованій та такій, що не несе захисної функції активації цитокінами імунних клітин у вогнищі запалення і вивільненні останніми нової порції цитокінів, внаслідок наявності прямого зв’язку між цими процесами. Це замкнуте коло викликає руйнування спершу клітин у зоні ураження, а потім і сусідніх тканин вогнища запалення, одночасно реакція поширюється все далі й далі, і в міру розвитку набуває системного характеру, охоплюючи весь організм в цілому. Наслідком цитокінового шторму може стати гостра ниркова недостатність, гостра серцева недостатність, септичний шок та поліорганна недостатність. Всі ці патології є потенційно летальними.

А навіть якщо імунна відповідь нашого організму буде більш-менш адекватною та збалансованою, часто проникнення вірусу в паренхиму легень з наступним залученням значних сил імунітету може перейти до наступного етапу та викликати захворювання, відоме як

Пневмонія

Довго розказувати не буду, лікарі й так знають, а більшості читачів воно й так не потрібно. Кому цікаво – ті знайдуть і самостійно.

Скажу лише, що при значному пошкодженні клітин покриття легеневих пухирців (легеневого епітелію) вірусами або власними імунними клітинами підвищується їх проникність, що, зрештою не тільки утруднює газообмін киснем та вуглекислим газом, але й призводить до проникнення в альвеоли сироватки крові (інфільтрація, “вода в легенях”). Також може мати місце пошкодження сурфактанту – ліпідного покриття альвеол, результатом чого може стати злипання їхніх стінок. Площа газообміну скорочується, відповідно погіршується насичення крові киснем. Людина починає відчувати труднощі з диханням, наступає гостра дихальна недостатність, яка при пошкодженні функціональності все більшої кількості альвеол може плавно перерости у

Гострий респіраторний дистрес-синдром

Це дуже небезпечне ускладнення, яке потребує невідкладних заходів інтенсивної терпії, у тому числі використання апаратів штучної вентиляції легень та апаратів ЕКМО (екстракорпоральної мембранної оксигенації). Прогноз несприятливий, висока ймовірність інвалідизації.

Якщо і до цього моменту інфекцію не вдалося зупинити, виникає імуносупресія або імунодефіцит. На його фоні організм може бути легко вражений будь-якими інфекційними патогенами, у тому числі агресивною синьогнійною паличкою, стафілококами, грибковими інфекціями і таке інше…

Таким чином, особливо вразливими до хвороби є особи похилого віку (70+), а також особи, що мають хронічні патології, як-то серцево-судинні захворювання, цукровий діабет, хронічні розлади органів дихання (бронхіт, астма, емфізема), ниркова недостатність, імунодефіцит, а також особи, що проходять курс хіміотерапії в процесі лікування онкологічних патологій.

Це було про погане. Але є і

Хороша новина – близько 80% хворих на COVID-19 не мають жодних ускладнень

Хворобу вони переносять або безсимптомно взагалі, або з легкими симтомами звичайної застуди, або із симптомами середньої важкості, що нагадують “звичайний” грип. Інші 20% мають ускладнення у вигляді пневмонії, що потребує госпіталізації. З них, за різними даними, 3-6% можуть стати критичними хворими, для яких застосовуються заходи інтенсивної терапії.

Ось статистика по Італії, де медіанний вік осіб з підтвердженим діагнозом складає 63 роки:

Але є і ще одна

Погана новина – специфічного лікування не існує

Як я вже згадував у першій статті, питанням специфічного лікування коронавірусів ніхто особливо не переймався, оскільки вони не вважалися небезпечними. Тому, якщо від грипу, наприклад, використовуються препарати таміфлю, римантадин, амантадин, занамивір та рибавірин, проти вірусу малярії використовують мерпон та ларіам – проти вірусу SARS-CoV-2 спеціальних препаратів ще не придумали. Вся терапія зводиться до симптоматичної, підтримуючої. Тобто виросла температура тіла – збили відомими препаратами до прийнятної. Впав рівень насичення крові киснем – провели оксигенотерапію. Приєдналася вторинна інфекція – розпочали лікування антибіотиками і т.п.

Щоправда, в різних лабораторіях та лікарнях світу вчені та лікарі зараз проводять експерименти з лікування захворювання COVID-19 комбінаціями різних існуючих противірусних препаратів з більшою чи меншою ефективністю. Є обнадійливі результати також по використанню інтерферону-альфа. Але єдиного затвердженого та відносно безпечного протоколу лікування ще не існує і невідомо чи буде взагалі. Адже є велика ймовірність того, що еволюція вірусу піде за класичною для ГРВІ схемою зменшення патогенності та летальності, також людство з часом набуватиме групового імунітету, і “наш” вірус стане просто одним із сотень інших, що викликають лише легку форму ГРВІ. В такому випадку розробка препаратів для специфічного лікування взагалі втратить свою актуальність.

Отже,

Проміжні висновки

  • механізм інфікування організму людини не новий, аналогічним користувався і попередник SARS-CoV
  • люди похилого віку заражаються частіше та хворіють важче, ніж діти, через різну кількість білка АПФ2 на поверхні клітин
  • вторгнення вірусу викликає імунну відповідь організму, яка в більшості випадків за деякий час самостійно справляється з хворобою
  • патологічна імунна відповідь має назву “цитокіновий шторм” і може для хворого закінчитись летально
  • ускладненням COVID-19, що потребує лікування у стаціонарі, може стати пневмонія
  • подальший прогрес захворювання може призвести до смертельно небезпечних ускладнень, що потребують заходів інтенсивної терапії – ГРДС, гостра ниркова, дихальна, серцева чи поліорганна недостатність
  • специфічного лікування не існує

В наступній статті циклу я планую оглянути епідемічно значимі характеристики самого вірусу SARS-CoV-2 у порівнянні з іншими інфекційними захворюваннями, поговоримо також про ті речі, які насправді зможуть захистити кожну конкретну людину від зараження та захворювання, про антиепідемічні заходи, у тому числі – засоби індивідуального захисту (МАСКИ!!!). Можливо, проаналізую також правове регулювання цього питання в Україні.

Заувага: даний текст не є повністю авторським; значну його частину становлять компіляти та переклади з відкритих джерел, не захищених виключним авторським правом.