Wat betekent ‘survival of the fittest’ in de coronavirus pandemie?

Charles Darwin heeft het concept van overleving van de sterkste, de fitste, gepopulariseerd als een mechanisme dat ten grondslag ligt aan de natuurlijke selectie die de evolutie van het leven aandrijft.

Organismen met genen die beter geschikt zijn voor de omgeving worden geselecteerd om te overleven en ze door te geven aan de volgende generatie. Dus wanneer een nieuwe infectie die de wereld nog nooit eerder heeft gezien, losbarst, begint het proces van natuurlijke selectie opnieuw.

Echter, met dit coronavirus is het niet eenvoudig om te weten wie de fitste individuen zijn. Het zijn niet per se de jongste, sterkste of meest atletische individuen die gegarandeerd dit coronavirus zullen overleven. De sterkste zijn degenen met de ‘juiste’ immuunreactie die de infectie snel kunnen opruimen zonder overmatige ontsteking te veroorzaken, wat dodelijk kan zijn.

Wie is in het kader van de pandemie van het coronavirus de ‘fitste’? Dit is een uitdagende vraag. Maar als immunologieonderzoekers aan de Universiteit van South Carolina kunnen we zeggen dat één ding duidelijk is: zonder effectieve behandelingsopties hangt de overleving tegen de coronavirus-infectie volledig af van de immuunrespons van de patiënt.

We hebben gewerkt aan hoe de immuunrespons een tweesnijdend zwaard is – enerzijds helpt de gastheer infecties te bestrijden, terwijl het anderzijds aanzienlijke schade veroorzaakt in de vorm van auto-immuunziekten.

De immuunrespons is zoals een auto. Om een ​​bestemming veilig te bereiken, heb je zowel een gaspedaal (fase 1) als een rem (fase 2) nodig die goed werken. Een fout in beide kan aanzienlijke gevolgen hebben. Een effectieve immuunrespons tegen een infectieus agens berust op het delicate evenwicht van twee fasen van actie.

Wanneer een infectieus agens aanvalt, begint het lichaam met fase 1, die ontsteking bevordert – een toestand waarin verschillende immuuncellen zich op de plaats van infectie verzamelen om de ziekteverwekker te vernietigen. Dit wordt gevolgd door fase 2, waarin immuuncellen, regulerende T-cellen genaamd, ontstekingen onderdrukken zodat de geïnfecteerde weefsels volledig kunnen genezen.

Een tekort in de eerste fase kan een ongecontroleerde groei van het infectieuze agens, zoals een virus of bacteriën, mogelijk maken. Een defect in de tweede fase kan enorme ontstekingen, weefselschade en overlijden veroorzaken.

Het coronavirus infecteert cellen door zich te hechten aan een receptor die het angiotensine-converterend enzym 2 (ACE2) wordt genoemd en dat in veel weefsels in het hele lichaam aanwezig is, waaronder de luchtwegen en het cardiovasculaire systeem.

Deze infectie veroorzaakt een fase 1-immuunreactie, waarbij de antilichaam-producerende B-cellen neutraliserende antilichamen uitpompen die zich aan het virus kunnen binden en voorkomen dat het aan ACE2 hecht. Dit voorkomt dat het virus meer cellen infecteert.

Tijdens fase 1 produceren de immuuncellen ook cytokines, een groep eiwitten die andere immuuncellen rekruteren en infecties bestrijden. Ook deelnemen aan de strijd zijn killer T-cellen die de met virus geïnfecteerde cellen vernietigen, waardoor het virus zich niet kan vermenigvuldigen.

Als het immuunsysteem wordt aangetast en slecht werkt tijdens fase 1, kan het virus zich snel vermenigvuldigen. Mensen met een gecompromitteerd immuunsysteem zijn onder meer ouderen, ontvangers van orgaantransplantaties, patiënten met auto-immuunziekten, kankerpatiënten die chemotherapie ondergaan en personen die zijn geboren met immunodeficiëntieziekten.

Veel van deze personen produceren mogelijk niet voldoende antilichamen of dodelijke T-cellen om het virus tegen te gaan, waardoor het virus zich ongecontroleerd kan vermenigvuldigen en een ernstige infectie kan veroorzaken. Longletsel als gevolg van ontsteking verhoogde replicatie van SARS-CoV-2 veroorzaakt extra complicaties in de longen en andere organen.

Normaal gesproken is er een breed scala aan micro-organismen, zowel schadelijk als goedaardig, die in harmonie in de longen leven. Naarmate het coronavirus zich verspreidt, is het echter waarschijnlijk dat de infectie en de ontsteking die daaruit voortvloeien deze balans zullen verstoren, waardoor schadelijke bacteriën in de longen kunnen domineren.

Dit leidt tot de ontwikkeling van longontsteking, waarbij de luchtzakjes van de longen, longblaasjes genaamd, worden gevuld met vocht of etter, waardoor het moeilijk wordt om te ademen. Mogelijk is er slechts een beperkte kans waarin deze immunosuppressiva effectief kunnen worden gebruikt.

Dergelijke middelen mogen niet in een vroeg stadium van de infectie worden gestart wanneer de patiënt het immuunsysteem nodig heeft om de infectie te bestrijden, maar het kan niet te lang worden uitgesteld na de ontwikkeling van ARDS, wanneer de enorme ontsteking oncontroleerbaar is.

Dit venster van ontstekingsremmende behandeling kan worden bepaald door de antilichaam- en cytokineniveaus bij patiënten te controleren. Met COVID-19 zijn de ‘fitste’ personen die een normale immuunrespons van fase 1 en fase 2 hebben. Dit betekent een sterke immuunrespons in fase 1 om de primaire coronavirus-infectie te verwijderen en de verspreiding ervan in de longen te remmen.

Dan moet dit gevolgd worden door een optimale fase 2-respons om overmatige ontsteking in de vorm van ‘cytokine storm’ te voorkomen. Vaccins en ontstekingsremmende behandelingen moeten deze delicate evenwichtsoefening zorgvuldig beheren om succesvol te zijn.


Bronnen:

♦ naar een artikel van Prakash Nagarkatti “What does ‘survival of the fittest’ mean in the coronavirus pandemic?” van 2 mei 2020 op de site van The Times of Israel