BUDUĆI da epidemija novog koronavirusa 2019-nCoV ne pokazuje da će u doglednoj budućnosti posustati, već se naprotiv nastavlja eksponencijalno širiti, te da je Svjetska zdravstvena organizacija u četvrtak 30. siječnja proglasila globalnu zdravstvenu prijetnju (PHEIC), nije naodmet pobliže upoznati aktualnog neprijatelja.

U ovom tekstu pokušali smo na jednostavan način adresirati sva najvažnija pitanja koja se obično javljaju u raspravama o koronavirusu, a nisu adresirana na jednom mjestu.

Što su virusi?

Virusi su biološki agensi na granici živog i neživog. Za razliku od većine živih organizama nemaju stanice niti stanične dijelove koji bi im omogućili hranjenje, razvoj i razmnožavanje. Zbog toga funkcioniraju poput parazita - u stvaranju svojih proteina, genetskog materijala, ovojnica i potomstva potpuno ovise o mehanizmima stvaranja energije (u mitohondrijima) i bjelančevina (u ribosomima) stanica domaćina. Ipak, za razliku od manjih zaraznih agensa, poput priona koji uzrokuju kravlje ludilo, virusi sadrže gene koji im omogućuju da se umnožavaju, mutiraju i evoluiraju. Do danas je otkriveno preko 5000 virusa. Najbrojniji su organizmi na Zemlji.

Kako se virusi mogu vidjeti?

Veličina virusa kreće se između 20 i 300 nanometara (nm), što znači da su stotinjak puta manji od bakterija. Zbog malenih dimenzija većina nije vidljiva optičkim mikroskopom. Naime, spektar valnih duljina vidljivog svjetla kreće se od 380 nm do 740 nm, što znači da su virusi uglavnom manji od najmanjih valnih duljina. Stoga se uglavnom promatraju elektronskim mikroskopima.

Novi koronavirus 2019 n-CoV s promjerom od 125 nm (zajedno sa šiljcima) spada među veće viruse. To je dobro jer to znači da se teže širi najsitnijim kapljicama koje mogu dugo lebdjeti u zraku i prevaliti udaljenosti od više metara. Osim toga, u jednu kapljicu stane manje velikih virusa nego malih kao što je, primjerice, virus gripe.

Kako su građeni virusi?

Virusi mogu biti neovijeni (slika A gore) ili ovijeni (slika B dolje).

Slika A - Virusnu česticu (5) čini nukleokapsida (4) koja se sastoji od (1) kapside, odnosno proteinske ljuske koja obavija i štiti genetski materijal virusa od djelovanja enzima stanice domaćina. Kapsida je građena od podjedinica, tzv. kapsomera (3) i nositelj je virusnih antigena po kojima obrambeni mehanizam prepoznaje viruse i reagira na njih napadom. U kapsidi se nalazi genski materijal virusa, odnosno nukleinska kiselina koja sadrži upute potrebne za umnožavanje virusa. Kod nekih virusa to je DNK, a kod nekih RNK. U slučaju koronavirusa 2019 n-CoV, to je RNK.

Slika B - Neki virusi obavijeni su lipidskom ovojnicom (6) koja potječe od stanice u kojoj se umnožavaju. Iz nje strše glikoproteinski izdanci (7) kojima se virus prihvaća na stanicu primatelja. Takvi su, među ostalim, virusi gripe, HIV-a i koronavirusi.

Glikoproteini u šiljcima koronavirusa kojima se oni vežu uz stanice domaćina nazivaju se S (od spikes – šiljci). Koronavirusi su ime dobili upravo po tim šiljcima koji na snimkama podsjećaju na vrške krune (slika dolje).

Koje je podrijetlo virusa?

Postoje tri glavne teorije o podrijetlu virusa, no sve ih treba uzeti s rezervom jer još uvijek imaju određenih neodgovorenih pitanja.

Regresivna teorija

Prema toj teoriji, virusi su nekada davno mogli biti male stanice koje su parazitirale na većim stanicama. S vremenom su izgubili gene koji im nisu bili važni za parazitiranje. U prilog takvoj mogućnosti govore bakterije poput rikezije i klamidije koje su žive stanice, ali se poput virusa mogu razmnožavati samo unutar stanica domaćina.

Teorija staničnog podrijetla

Neki su se virusi možda mogli razviti iz djelića DNK ili RNK koji su "pobjegli" iz genoma većih organizama. Izbjegli dijelovi DNK mogli su poteći iz plazmida - dijelova DNK koji se mogu kretati između stanica (slika dolje), dok su drugi možda evoluirali iz bakterija.

Teorija koevolucije

Virusi su se možda razvili iz složenih molekula proteina i DNK u isto vrijeme kad su se stanice prvi put pojavile na Zemlji. Ovisile su o staničnom životu milijunima godina.

Kako su evoluirali koronavirusi?

Kada je čovjek prije 10-ak tisuća godina od lovca sakupljača postao poljoprivrednik stočar, bliski kontakt sa životinjama omogućio je razvoj brojnih bolesti koje su prelazile sa životinja na ljude i obratno – tzv. zoonoza. Zanimljivo je da se tada očekivano trajanje ljudskog života značajno skratilo. No sigurnost dostupnosti hrane ipak je predstavljala evolucijsku prednost. Danas se smatra da je najrecentniji zajednički predak svih koronavirusa star najmanje 10.000 godina. Procjenjuje se da se SARS, koji je zoonoza, odvojio 1986. Smatra se da je sa šišmiša prešao na vrstu divljih mačaka - cibetke, a potom na tržnicama na ljude. Novi koronavirus 2019 n-CoV (stvarna snimka dolje) prvi je put zabilježen krajem 2019. godine, genetski se podudara sa SARS-om više od 70%, a klasificiran je kao soj betakoronavirusa. Također se smatra da je potekao od šišmiša, no posrednik za sada nije poznat.

Kako i zašto virusi napadaju stanice?

Virusi za svoju reprodukciju trebaju stanice domaćina pa napadaju sve žive organizme, uključujući biljke, gljive, bakterije i arheje. Kako bi ušli u stanice, pričvršćuju se na njihove receptore na membrani uz pomoć glikoproteina koji strše iz njih. U slučaju koronavirusa, to su glikoproteini S na šiljcima (naziv S dolazi od spike - šiljak).

Nakon što se učvrste na stanicu, u nju ulaze na različite načine. Kada uđu, zaštitna ljuska kapsida se razgrađuje i oslobađa se genski materijal virusa – DNK ili RNK. Taj materijal preuzima kontrolu nad stanicom svojim porukama i počinje je koristiti za izgradnju vlastitih dijelova – za sintezu vlastitih proteina, vlastitih genskih poruka i ljuski. Tijekom umnožavanja virusa nastaju promjene na površini i u unutrašnjosti inficirane stanice. Kada se svi dijelovi novih virusa sastave i on se umnoži, obično kreće izlazak iz stanice radi daljnjeg širenja i reprodukcije. Prilikom izlaska stanica obično biva uništena. Neke vrste virusa mogu dugo vremena ostati pritajene u stanicama.

Obrambeni sustav organizma ne uništava samo viruse već i zaražene stanice. Kada virus uđe u stanicu, obrambeni sustav ne može prepoznati što je u njoj. Stanice stoga koriste mehanizme kojima djeliće virusa izbacuju na svoju površinu kako bi signalizirale da su zaražene. Obrambeni sustav ih prepoznaje pa uništava zaražene stanice zajedno s virusima. To čine T stanice opremljene raznim otrovima kao što su citotoksini. Napad virusa ponekad može izazvati pretjeranu obrambenu reakciju koja se očituje kao citokinska oluja. Takve pretjerane reakcije obično uzrokuju oštećenja tkiva domaćina i bolove poput bolova u zglobovima. Problem se dalje komplicira ako se obnavljanje tkiva ne odvija kako treba pa u njima nastaju ožiljci. Jake upale mogu čak uzrokovati sistemske citokinske oluje koje potom mogu izazvati oštećenja u brojnim organima i njihovo otkazivanje. Jedna od teških posljedica napada novog koronavirusa je zatajenje bubrega.

Koje bolesti uzrokuju koronavirusi?

Koronavirusi uglavnom napadaju gornje dijelove dišnog sustava i uzrokuju prehlade s blagim simptomima. Međutim, neki poput SARS-a, MERS-a i virusa iz Wuhana napadaju donje dijelove respiratornog sustava pa mogu uzrokovati virusne upale pluća koje se teško liječe. 2019-nCoV uzrokuje povišenu tjelesnu temperaturu, iscrpljenost, suhi kašalj, kratkoću daha, respiratorni distres, bronhitis, upalu pluća, zatajenje bubrega, a u najtežim slučajevima sepsu i smrtonosni ishod.

Zašto visoka temperatura?

Jedan od simptoma infekcije virusa, uključujući i 2019-nCoV, koji su korisni za borbu protiv bolesti je vrućica. Virusi uglavnom vole temperaturu od 37,5 °C, što je otprilike normalna tjelesna temperatura. Kako imunološki sustav pokušava ubiti virus i spriječiti njegovo umnožavanje, on podiže normalnu tjelesnu temperaturu kako bi se virus stavio izvan optimalnih uvjeta. To olakšava stanicama imunološkog sustava da tijelo oslobode infekcije. Uz vrućicu obično ide i drhtavica i osjećaj hladnoće. To se zbiva jer mozak uvjerava oboljelo tijelo da njegova temperatura treba biti viša nego što jest. U kasnijim fazama groznice često se javlja znojenje. Ono je pokušaj tijela da ponovno smanji tjelesnu temperaturu jer ona može biti opasna za organizam.

Zašto smo tijekom infekcije obično bezvoljni ili čak depresivni?

Svatko tko je doživio virusnu ili bakterijsku infekciju zna što znači osjećati se bolesno. Ponašanje bolesnih ljudi dramatično se mijenja: često osjećaju groznicu i mučninu, ignoriraju hranu i pića te gube interes za fizičko i društveno okruženje. Lako se umaraju, a san im je često fragmentiran. Osim toga, osjećaju se depresivno i razdražljivo te mogu doživjeti blage kognitivne poremećaje u rasponu od oslabljene pažnje do poteškoća u kratkoročnom pamćenju. Istraživanja su pokazala da ovakve simptome u organizmu uzrokuju citokini koji imaju važnu funkciju u uništavanju virusa i inficiranih stanica. Naime, proupalni citokini ne djeluju samo na zaraženo tkivo već i na živčani sustav i mozak. Novije studije otkrile su da je ponašanje karakteristično za bolest odgovorno za reorganizaciju percepcija i radnji kako bi se bolesni pojedinci više odmarali te kako bi se mogli bolje nositi s infekcijom.

Zašto kašalj i kihanje?

Respiratorni virusi, kao što je novi koronavirus, napadaju stanice dišnog sustava - od nosa, preko grla, do pluća. Obrambeni sustav napada viruse različitim otrovima, a rezultat su oštećena i nadražena tkiva. Ova nadraženost potiče na kašalj i kihanje. Novija istraživanja pokazuju da naš organizam nema puno koristi od kihanja i kašljanja u smislu oslobađanja od tereta virusa, no virusi svakako imaju koristi jer im to omogućuje širenje. Drugim riječima, za njih je podražavanje na kašalj i kihanje koje uzrokuju evolucijska prednost.