Как врожденный и приобретенный иммунитет побеждает коронавирус

Новый коронавирус угрожает главным образом пожилым людям. С возрастом человеческий иммунитет неизбежно ослабевает. Однако это совсем не значит, что молодым нечего бояться. Больные COVID-19 нередко умирают из-за чрезмерного иммунного ответа. Рассказываем, как организм реагирует на новые инфекции и почему ученые предполагают, что SARS-CoV-2 со временем может ослабнуть.

В ответ на проникновение в организм инфекции, например SARS-CoV-2, активируется врожденный иммунитет. Это первая линия обороны, которая подавляет большинство инфекций незаметно для человека. Обнаружив «нарушителя», клетки организма человека начинают вырабатывать интерфероны I типа — белки, стимулирующие иммунную систему и вызывающие изменения в клетках. Не интерфероны, а именно вызванные ими изменения препятствуют распространению инфекции в организме. Медленная выработка интерферонов приводит к тому, что вирус успевает размножиться и преодолевает защиту организма.

Научный сотрудник ИБХ РАН, иммунолог и биоинформатик Софья Касацкая в своем блоге указывает, что сила иммунной реакции организма зависит от наследственных факторов, окружающей среды и вредных привычек, которые могут ослабить иммунитет слизистых оболочек дыхательных путей. Касацкая пишет, что SARS-CoV-2 в основном размножается в глоточном эпителии и заражает один из типов клеток альвеол легких, куда может быстро проникнуть через носоглотку по слезному протоку.

Пока врожденный иммунитет отражает первую атаку, в организме начинается разработка специфичного ответа на новую угрозу. Примерно за неделю подбираются, оптимизируются и многократно клонируются лимфоциты, которые способны узнать вирус. Так у человека формируется приобретенный иммунитет.

Лимфоциты самостоятельно расправляются с зараженными клетками, привлекают к борьбе другие клетки. B-лимфоциты вырабатывают антитела, таким образом помечая вирусные частицы для иммунной системы. Часть лимфоцитов формируют долгоживущие клетки иммунной памяти. Благодаря этому в случае повторного заражения организм встречает угрозу во всеоружии. Скорость и сила иммунной реакции в этом случае зависит от количества и характеристик этих клеток, а также от того, насколько хорошо они узнают патоген.

«Реакция адаптивного иммунитета точнее и безопаснее, на этой фазе организм стремится уменьшить мощности врождённого иммунитета и быстро ответить с помощью адаптивных иммунных клеток», — отмечает Касацкая.

Иммунная армия и ее солдаты

Производимые B-лимфоцитами антитела — не единственный участник иммунного ответа, в процессе также задействованы Т-лимфоциты. Выделяется две группы таких лимфоцитов: T-киллеры уничтожают зараженные иммунные клетки, пока Т-хелперы помогают другим клеткам бороться с инфекцией. Однако высокий уровень антител для борьбы с коронавирусной инфекцией может оказаться не столь полезным.

У пациентов с MERS и обезьян, зараженных SARS-CoV тяжелое течение болезни коррелировало с высоким уровнем антител. В сравнении 175 пациентов, переболевших COVID-19, обнаружилось, что у взрослых и пожилых — группы населения, более уязвимой перед SARS-CoV-2 — антител вырабатывалось больше. У 30 процентов больных всех возрастов уровень антител оказался крайне низким. Важно отметить, что это не обязательно означает, что приобретенный иммунитет среагировал менее эффективно.

Нехватка антител — не обязательно плохо. Тяжелое протекание COVID-19 часто сопряжено с запоздалым и чрезмерным иммунным ответом. В таком случае антитела, производимые B-лимфоцитами, заодно с вирусом повреждают легочную ткань. Беспокоиться стоит из-за недостатка Т-лимфоцитов. Исследование 16 пациентов с COVID-19 показало, что нехватка и истощение Т-лимфоцитов коррелирует с тяжелым ходом болезни.

Кстати, это может быть причиной уязвимости пожилых людей. С возрастом количество и разнообразие свободных Т-клеток, способных запомнить и отреагировать на новую угрозу, снижается. А без них В-клетки и компоненты врожденного иммунитета не могут действовать эффективно.

Иммунитет победит

Большинство респираторных вирусов, передаваясь от человека к человеку, теряли свои позиции под прессом иммунной системы — это называют аттенуацией. Ближайший родственник нового коронавируса — SARS-CoV — ослабел уже на средних стадиях эпидемии.

Вирусы SARS-CoV, выделенные из цивет и человека на ранних этапах эпидемии, отличались от вирусов, которые были выделены на поздних стадиях. Самая заметное отличие заключалось в отсутствии у «поздних» вирусов последовательности нуклеотидов, способной кодировать белок ORF8. Исследования показали, что это привело к снижению его репликативной активности. Сейчас десятки научно-исследовательских учреждений следят за эволюцией нового коронавируса. Вычислительный биолог Тревор Бэдфорд, который руководит проектом nextstrain.org, рассказал прессе, что до сих пор наблюдаемые изменения укладывается в логику естественной эволюции вирусов.

Вирусная частица MERS \ NIAID / flickr / CC BY 2.0

В начале марта китайские ученые опубликовали статью, в которой сравнили две формы SARS-CoV-2 — L и S. Между собой они отличаются двумя однонуклеотидными полиморфизмами. При этом более ранняя S-форма вируса оказывается менее агрессивной, нежели L-форма. Первые изменения в вирусе SARS-CoV-2, которые позволяют надеяться на снижение патогенности, были замечены 11 марта в Сингапуре. Это была хромосомная перестройка огромного куска OFR8 (как и у SARS-CoV и MERS-CoV) размером целых 382 нуклеотида.

Однако пока ученые не готовы делать однозначные выводы по поводу репликативных свойств вируса, подвергшегося изменениям. Обычно перестройка в ORF8 вирусов SARS-CoV приводила к изменению в работе N-белка, отвечающего за репликацию. Исследователи предполагают, что и в данном случае речь идет об аттенуации вируса.

Защищен навсегда?

Эффективность приобретенного иммунитета разнится. Наш организм может запомнить вирус кори навсегда, а вот гриппом (разными штаммами) болеют по несколько раз за один сезон. Дело в чрезвычайной изменчивости вируса. Организм распознает и реагирует на знакомые детали, которые могут поменяться или исчезнуть. В таком случае иммунитет сработает плохо.

Сейчас невозможно точно сказать, как организм человека будет реагировать на повторное заражение коронавирусом. Наука относит SARS-CoV 2 к изменчивым РНК-вирусам. Однако в скорости мутации он в десятки раз проигрывает сезонному гриппу.

Невозможно и спрогнозировать поведение нового коронавируса. С одной стороны, существует исследование, показавшее, что иммунитет к вызывающим сезонную простуду легким коронавирусам не держится долго. С другой — в более новых работах антитела и специфичные T-клетки обнаруживались у пациентов, переболевших несколько лет тому назад.

Результаты моделирования свидетельствуют о том, что в случае, если иммунитет сохранится надолго, вирус исчезнет через пять лет. В противном случае COVID-19 станет сезонным заболеванием, а как при этом изменится его патогенность, точно неизвестно.

Как врожденный и приобретенный иммунитет побеждает коронавирус