Sólin Sólin Rís 08:47 • sest 17:36 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 17:49 • Sest 23:37 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 00:04 • Síðdegis: 12:49 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 06:09 • Síðdegis: 19:23 í Reykjavík
COVID-19 borði í flokk

Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?

Jón Magnús Jóhannesson

Þetta er góð og margþætt spurning. Einfalda svarið er í raun: Já, á sama hátt og allar aðrar veirur eru sérstakar á sinn hátt. Hver og ein veira er einstök en hefur sameiginlega þætti sem gera hana keimlíka mörgum öðrum veirum. Til að skilja þetta betur þurfum við fyrst að skoða hvað einkennir veirur almennt og síðan að athuga hvað SARS-CoV-2 (veiran sem veldur COVID-19) á sameiginlegt með öðrum veirum.

Allar veirur eru samsettar úr erfðaefni, sem er annað hvort á formi DNA eða RNA, og vissum prótínum. Erfðaefnið geymir upplýsingar um prótín veirunnar. Einföldustu veirurnar eru í raun ekkert annað en erfðaefni með kápu úr prótínum. Hins vegar er ekki nóg að búa yfir þessum tveimur atriðum - veiran þarf að geta fjölgað sér og til þess nýtir hún sér, án undantekninga, frumur lífvera með því að sýkja þær. Síðan er mismunandi eftir veirum hvort aðrir þættir séu til staðar, til dæmis fituhjúpur og sykrur, hvaða frumur veirurnar sýkja, hvernig þær fjölga sér og hvaða áhrif þær hafa á sýktar frumur.

Einföld skýringarmynd af veiru.

Til að sýkja frumur, fjölga sér og dreifast frekar þurfa nokkrir hlutir að gerast:
  • Veiran þarf að berast til frumanna sem þær sýkja. Veirur geta ekki hreyft sig og eru í raun óvirkar með öllu utan fruma.
  • Þegar veira er komin að frumu sem hún sýkir þarf hún að bindast henni (gjarnan með því að bindast frumuviðtökum) og koma sér inn í frumuna.
  • Við innkomu inn í frumu þarf veiran að nýta búnað frumunnar til að fjölga erfðaefni sínu, búa til prótín og pakka sér saman.
  • Loks þarf veiran að losna út úr frumunni, sem hún gerir annað hvort með því að rjúfa frumuna alla eða sleppa úr henni með lúmskari leiðum.

Hver veira hefur síðan sérstök áhrif á þær frumur sem hún sýkir og kveikir einnig á breytilegum varnarkerfum, sem er aðallega miðlað af ónæmiskerfinu í tilfelli manna. Til að svara upprunalegu spurningunni er þannig best að skoða grunnatriði SARS-CoV-2 og síðan ofangreind ferli sem einkenna allar veirur.

SARS-CoV-2 er af fjölskyldu kórónuveira, sem telur hundruði meðlima. Hins vegar sýkja aðeins sjö þeirra menn, þar á meðal SARS-CoV-2. Allar kórónuveirur hafa RNA-erfðaefni (einn þáttur af erfðaefni), prótínkápu um erfðaefni sitt og síðan fituhjúp. Í þessum hjúp liggja nokkur prótín en þar má helst nefna svonefnt broddprótín (e. spike protein).

Smitferill SARS-CoV-2 er keimlíkur flestra annarra kórónuveira sem sýkja menn. Hún berst fyrst og fremst með dropa- og snertismiti, sem á við um aðrar kórónuveirur en einnig ótalmargar aðrar veirur, þar á meðal inflúensuveiruna. Síðan sýkir hún frumur efri öndunarvegar (nefhol), neðri öndunarvegar (lungu) og meltingarvegar (smáþarmar), og gerir þetta með því að bindast svonefndu ACE2, sem er prótín á yfirborði frumanna.

Tvær aðrar kórónuveirur sem sýkja menn eiga þetta sameiginlegt með SARS-CoV-2: orsakavaldur SARS (e. severe acute respiratory syndrome, orsakað af SARS-CoV) og ein af þeim kórónuveirum sem veldur vanalega kvefi (e. human coronavirus NL63). Þegar komið er inn í frumu er fjölgun SARS-CoV-2 og flótti hennar úr frumunum í raun nákvæmlega eins og hjá öðrum kórónuveirum.

Skýringarmynd af veirunni SARS-CoV-2. Bindiprótínin eru á ytra byrði veirunnar. Þau tengjast viðtökum hýsilfrumunnar og þannig kemst veiran inn í hana.

Það sem helst greinir SARS-CoV-2 frá öðrum kórónuveirum er hvernig líkami okkar bregst við henni. Þó margt sé enn á huldu varðandi ónæmissvar okkar gegn SARS-CoV-2 vitum við að ónæmiskerfið á stóran þátt í þeim skaða sem verður af völdum sýkingarinnar. Til að mynda virðast skaðleg áhrif COVID-19 á lungu fyrst og fremst vera af völdum ónæmiskerfisins, ekki veirunni sjálfri. Einnig virðist bólgan sem fylgir COVID-19 auka verulega líkur á blóðtappamyndun, sem getur valdið skaða víða í líkamanum. Einkenni frá efri öndunarfærum og meltingarvegi (til dæmis nefrennsli, hálssærindi, ógleði og niðurgangur) virðast hins vegar frekar tengjast skaðlegum áhrifum veirunnar sjálfar. Það er alls ekki einsdæmi að ónæmissvar gegn veiru sé helsti skaðvaldurinn í sýkingu - þetta sést bæði hjá öðrum kórónuveirum (til dæmis SARS-CoV) og öðrum skaðlegum öndunarfæraveirum (til dæmis fuglaflensu og hantaveirusýkingu).

Við fjölgun SARS-CoV-2 verða síðan stökkbreytingar í erfðaefni veirunnar. Þetta er vel þekkt meðal allra veira en fjöldi stökkbreytinga er meiri ef erfðaefnið er úr RNA. Þó stökkbreytingar séu algengar meðal veira valda þær mjög sjaldan raunverulegum breytingum í hegðun veirunnar, að minnsta kosti til skamms tíma. SARS-CoV-2 hefur stökkbreytingarhraða sem er í samræmi við aðrar kórónuveirur og engin merki eru um að stökkbreytingar á veirunni hafi leitt til þess að eiginleikar hennar breyttust eftir að hún barst í menn.

Þannig má segja að enginn stakur eiginleiki SARS-CoV-2 komi beinlínís á óvart - það er helst blanda þessara eiginleika sem er athyglisverð og skilgreinir hana sem nýja veiru. Besta leiðin til að vígbúast gegn nýjum veirum er að byggja enn frekar á þeirri þekkingu sem er til staðar. Því meira sem við vitum, því betra.

Heimildir:

Myndir:

Höfundur þakkar Arnari Pálssyni, erfðafræðingi og prófessor í lífupplýsingafræði við HÍ, og Ernu Magnúsdóttur, dósent í lífeinda- og líffærafræði við læknadeild HÍ, fyrir yfirlestur og gagnlegar ábendingar.

Höfundur

Jón Magnús Jóhannesson

deildarlæknir á Landspítalanum

Útgáfudagur

17.9.2020

Spyrjandi

Andrea R.

Tilvísun

Jón Magnús Jóhannesson. „Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?“ Vísindavefurinn, 17. september 2020. Sótt 24. október 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=80094.

Jón Magnús Jóhannesson. (2020, 17. september). Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=80094

Jón Magnús Jóhannesson. „Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?“ Vísindavefurinn. 17. sep. 2020. Vefsíða. 24. okt. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=80094>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Er veiran sem veldur COVID-19 öðruvísi en aðrar veirur?
Þetta er góð og margþætt spurning. Einfalda svarið er í raun: Já, á sama hátt og allar aðrar veirur eru sérstakar á sinn hátt. Hver og ein veira er einstök en hefur sameiginlega þætti sem gera hana keimlíka mörgum öðrum veirum. Til að skilja þetta betur þurfum við fyrst að skoða hvað einkennir veirur almennt og síðan að athuga hvað SARS-CoV-2 (veiran sem veldur COVID-19) á sameiginlegt með öðrum veirum.

Allar veirur eru samsettar úr erfðaefni, sem er annað hvort á formi DNA eða RNA, og vissum prótínum. Erfðaefnið geymir upplýsingar um prótín veirunnar. Einföldustu veirurnar eru í raun ekkert annað en erfðaefni með kápu úr prótínum. Hins vegar er ekki nóg að búa yfir þessum tveimur atriðum - veiran þarf að geta fjölgað sér og til þess nýtir hún sér, án undantekninga, frumur lífvera með því að sýkja þær. Síðan er mismunandi eftir veirum hvort aðrir þættir séu til staðar, til dæmis fituhjúpur og sykrur, hvaða frumur veirurnar sýkja, hvernig þær fjölga sér og hvaða áhrif þær hafa á sýktar frumur.

Einföld skýringarmynd af veiru.

Til að sýkja frumur, fjölga sér og dreifast frekar þurfa nokkrir hlutir að gerast:
  • Veiran þarf að berast til frumanna sem þær sýkja. Veirur geta ekki hreyft sig og eru í raun óvirkar með öllu utan fruma.
  • Þegar veira er komin að frumu sem hún sýkir þarf hún að bindast henni (gjarnan með því að bindast frumuviðtökum) og koma sér inn í frumuna.
  • Við innkomu inn í frumu þarf veiran að nýta búnað frumunnar til að fjölga erfðaefni sínu, búa til prótín og pakka sér saman.
  • Loks þarf veiran að losna út úr frumunni, sem hún gerir annað hvort með því að rjúfa frumuna alla eða sleppa úr henni með lúmskari leiðum.

Hver veira hefur síðan sérstök áhrif á þær frumur sem hún sýkir og kveikir einnig á breytilegum varnarkerfum, sem er aðallega miðlað af ónæmiskerfinu í tilfelli manna. Til að svara upprunalegu spurningunni er þannig best að skoða grunnatriði SARS-CoV-2 og síðan ofangreind ferli sem einkenna allar veirur.

SARS-CoV-2 er af fjölskyldu kórónuveira, sem telur hundruði meðlima. Hins vegar sýkja aðeins sjö þeirra menn, þar á meðal SARS-CoV-2. Allar kórónuveirur hafa RNA-erfðaefni (einn þáttur af erfðaefni), prótínkápu um erfðaefni sitt og síðan fituhjúp. Í þessum hjúp liggja nokkur prótín en þar má helst nefna svonefnt broddprótín (e. spike protein).

Smitferill SARS-CoV-2 er keimlíkur flestra annarra kórónuveira sem sýkja menn. Hún berst fyrst og fremst með dropa- og snertismiti, sem á við um aðrar kórónuveirur en einnig ótalmargar aðrar veirur, þar á meðal inflúensuveiruna. Síðan sýkir hún frumur efri öndunarvegar (nefhol), neðri öndunarvegar (lungu) og meltingarvegar (smáþarmar), og gerir þetta með því að bindast svonefndu ACE2, sem er prótín á yfirborði frumanna.

Tvær aðrar kórónuveirur sem sýkja menn eiga þetta sameiginlegt með SARS-CoV-2: orsakavaldur SARS (e. severe acute respiratory syndrome, orsakað af SARS-CoV) og ein af þeim kórónuveirum sem veldur vanalega kvefi (e. human coronavirus NL63). Þegar komið er inn í frumu er fjölgun SARS-CoV-2 og flótti hennar úr frumunum í raun nákvæmlega eins og hjá öðrum kórónuveirum.

Skýringarmynd af veirunni SARS-CoV-2. Bindiprótínin eru á ytra byrði veirunnar. Þau tengjast viðtökum hýsilfrumunnar og þannig kemst veiran inn í hana.

Það sem helst greinir SARS-CoV-2 frá öðrum kórónuveirum er hvernig líkami okkar bregst við henni. Þó margt sé enn á huldu varðandi ónæmissvar okkar gegn SARS-CoV-2 vitum við að ónæmiskerfið á stóran þátt í þeim skaða sem verður af völdum sýkingarinnar. Til að mynda virðast skaðleg áhrif COVID-19 á lungu fyrst og fremst vera af völdum ónæmiskerfisins, ekki veirunni sjálfri. Einnig virðist bólgan sem fylgir COVID-19 auka verulega líkur á blóðtappamyndun, sem getur valdið skaða víða í líkamanum. Einkenni frá efri öndunarfærum og meltingarvegi (til dæmis nefrennsli, hálssærindi, ógleði og niðurgangur) virðast hins vegar frekar tengjast skaðlegum áhrifum veirunnar sjálfar. Það er alls ekki einsdæmi að ónæmissvar gegn veiru sé helsti skaðvaldurinn í sýkingu - þetta sést bæði hjá öðrum kórónuveirum (til dæmis SARS-CoV) og öðrum skaðlegum öndunarfæraveirum (til dæmis fuglaflensu og hantaveirusýkingu).

Við fjölgun SARS-CoV-2 verða síðan stökkbreytingar í erfðaefni veirunnar. Þetta er vel þekkt meðal allra veira en fjöldi stökkbreytinga er meiri ef erfðaefnið er úr RNA. Þó stökkbreytingar séu algengar meðal veira valda þær mjög sjaldan raunverulegum breytingum í hegðun veirunnar, að minnsta kosti til skamms tíma. SARS-CoV-2 hefur stökkbreytingarhraða sem er í samræmi við aðrar kórónuveirur og engin merki eru um að stökkbreytingar á veirunni hafi leitt til þess að eiginleikar hennar breyttust eftir að hún barst í menn.

Þannig má segja að enginn stakur eiginleiki SARS-CoV-2 komi beinlínís á óvart - það er helst blanda þessara eiginleika sem er athyglisverð og skilgreinir hana sem nýja veiru. Besta leiðin til að vígbúast gegn nýjum veirum er að byggja enn frekar á þeirri þekkingu sem er til staðar. Því meira sem við vitum, því betra.

Heimildir:

Myndir:

Höfundur þakkar Arnari Pálssyni, erfðafræðingi og prófessor í lífupplýsingafræði við HÍ, og Ernu Magnúsdóttur, dósent í lífeinda- og líffærafræði við læknadeild HÍ, fyrir yfirlestur og gagnlegar ábendingar....