دسته بندی خانواده کرونا ویروس ها چگونه است؟

کرونا ویروس (CoVs) گروهی از ویروس ها هستند که به خانواده کرونا ویریده تعلق داشته و همراه با سایر گونه ها ( البته نه تمامی CoVs) باعث آلوده کردن انسان ها شده و ایجاد کننده بیماری تنفسی هستند. اولین مواجهه با کروناویروس در دهه ۱۹۶۰ دیده شد که HCoV-OC43 و HCoVs 229E نامیده شدند . تا اواخر دسامبر ۲۰۱۹، شش گروه از کرونا ویروس ها شناخته شده بودند: HCoV-OC43، HCoV-HKU1، HCoV-229E، SARS-CoV، HCoV-NL63 و MERS-CoV  . کروناویروس ها به ۴ جنس تقسیم بندی می شوند: کرونا ویروس آلفا (HCoV-NL63، HCoV-229)، کروناویروس بتا (HCoV-OC43، SARS-CoV، HCoV-HKU1 و MERS-CoV)، کروناویروس گاما و کرونا ویروس دلتا.

با وجود موارد گزارش شده فراوان کووید ۱۹ از سراسر جهان، خانواده کروناویروس از اواخر دسامبر ۲۰۱۹ تقریبا تمامی نژادهای بشر را به ستوه آورده است. "کرونا" در لاتین به معنی "هاله" یا " تاج" است و اشاره به ساختار مشاهده شده کپسید و RNA آن دارد. در واقع واژه " کروناویروس" در طی تصاویر گرفته شده از خانواده ویروسی کروناویریده بدلیل شکل دوار ویروس به آن اطلاق گردید. کووید ۱۹ توسط سویه جدید کروناویروس بنام SARS-CoV-2 ،بدلیل همسانی آن با عفونت SARS، ایجاد شده است و توسط سازمان بهداشت جهانی ( WHO) در مارچ ۲۰۲۰ بعنوان یک بیماری همه گیر اعلام شده است. این گونه جدید کروناویروس برای اولین بار با ورود به میزبان انسانی باعث ایجاد ذات الریه شدید و اختلالات تتفسی گردید. ویروس SARS-CoV-2   توانسته است سیستم ایمنی میزبان را با موفقیت برانگیزد.  گزارش ها حاکی از آن است که مشابه نوع ( SARS-CoV)، که به همان جنس و خانواده تعلق دارد، منشا SARS-CoV-2 نیز از گونه ای خفاش است. این سویه کروناویروس بسیار مسری بوده و علت اصلی گسترش سریع کووید ۱۹ است و از زمان گزارش  اولین مورد باعث تلفات زیادی گردیده است.

 کروناویروس چگونه به سلول میزبان وارد می شود؟

کروناویروس ها یک پروتئین شدیدا اسپایکی شکل، پروتئین S، را برای آلوده کردن سلول توسط اتصال به غشای سلول بکار می برند. کووید ۱۹ (SARS-CoV-2) و SARS-CoV  دارای یک واحد گیرنده اتصالی مشترک بوده که ساختار حوزه شان ( domain) مشابه است که نشان می دهد کووید ۱۹ (SARS-CoV-2) گیرنده ACE2 را در انسان ها برای آلوده کردن بکار می برد. پروتئین اسپایک به این گیرنده ACE2 روی سطح سلول میزبان متصل شده و درون سلول میزبان محکم می شود. تحقیقات در حال انجام نقش آنزیم فورین (Furin) را در سلول میزبان نشان می دهد که نقش بسیار مهمی در ورود SARS-CoV-2 دارد و می تواند یک ویژگی متمایز برای تعیین شدت SARS-CoV-2  باشد زیرا در SARS-CoV وجود ندارد. این آنزیم SARS-CoV-2 را فعال می نماید در حالیکه SARS-CoV و MERS-CoV در طی فرآیند ورود به سلول میزبان با این ناحیه فعال تداخلی ندارند. از آنجاییکه فورین در اندامهای مختلف انسان وجود دارد مثل ریه، روده کوچک، و کبد، آلودگی در انسان بسیار شدید بوده و می توان پیش بینی کرد که بطور بالقوه چندین اندام انسان را آلوده نماید. این ناحیه احتمالا می تواند در انتقال و همچنین استقرار ویروس تاثیر بگذارد.

 

 

 ارائه آنتی ژن در طی عفونت با SARS-CoV-2 انسانی

سلول های ارائه دهنده آنتی ژن ( APC ; antigen Presenting Cells) به عنوان مکانیسم ضد ویروسی در ارائه پپتیدهای آنتی ژنی ویروسی به همراه ملکول های MHC کلاس I و کلاس II به سلول های CD8 و CD4 نقش دارند. انتخاب پپتیدها و روش ارائه میزبان منجر به درک بهتری از ایمنی سلولی و پیشرفت واکسن می گردد. در طی هر عفونت ویروسی، سلول های دندریتیک ( DCs) نقش بسیار مهمی به عنوان سلولهای APCs دارا می باشند. سلول های دندریتیک ارتباطی بین ایمنی ذاتی و اکتسابی برقرار می سازند. تحقیقات مستندی در مورد مکانیسم ارائه  آنتی ژن در طی عفونت SARS-CoV-2 بخوبی در دست نمی باشد بنابراین مکانیسم ارائه آنتی ژن را بر اساس اطلاعات موجود از عفونت سویه های قبلی (SARS-CoV &MERS-CoV)  بدلیل شباهت شان می توان درک کرد. چون سلول های دندریتیک در دستگاه تنفسی یافت می شوند و هر زمان که پاسخ التهابی موجود باشد عکس العمل نشان می دهند، مشخص شد که سلول های دندریتیک کاندیداهای بالقوه ای در ارائه آنتی ژن در طی عفونت SARS و همچنین در درک ایمنی- آسیب شناسی SARS  هستند.

 

 پاسخ ایمنی هومورال در برابر کرونا ویروس ها چگونه است؟

پاسخ ایمنی هومورال یک پاسخ ایمنی وابسته به آنتی بادی است. سلول های T helper به سلول های B برای تمایز به پلاسماسل کمک می نمایند، که در نتیجه آنتی بادی های ( Abs) اختصاصی علیه آنتی ژن ( Ag) ویروسی را تولید می نمایند. بمنظور کاهش عفونت، آنتی بادی که دارای طبیعت خنثی کننده است برای بلاک کامل ورود ویروس به سلول های میزبان کافی می باشد و بنابراین نقش محافظتی قوی در مرحله بعدی عفونت بازی نموده و همچنین از عود مجدد عفونت در آینده نیز جلوگیری بعمل می آورد. در مورد SARS-Co V، بمنظور ارتقاء پاسخ ایمنی هومورال، هر دو اپی توپ سلول های T و B بطور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفتند و از لحاظ ساختار و همچنین پروتئین پوششی ( S, N, M, E)  نقشه برداری شدند. با تحقیقات و بررسی در طی عفونت SARS-CoV-2 مشخص شده است که (Angiotensin-Converting Enzyme 2(ACE یک گیرنده موجود در سلول های میزبان است و بنابراین ناحیه ای ( ناحیه اپی توپ سلول B) که محل اتصال آتتی بادی در آن واقع شده است دارای ویژگی حیاتی است که ارزش مطالعه و تحقیق را دارد. مشاهده شده است که پروتئین های اسپایک  SARS-Co V و 2019-nCoV در ساختار اصلی و اپی توپ سلول T مشابه هستند.

بمنظور تولید آنتی بادی های خنثی کننده، هر دو پروتئین نیاز به اپی توپ سلول B بعنوان نواحی اتصال گیرنده دارند (RBD). مشخص شده است که تولید آنتی بادی های خنثی کننده بیشتر باعث پاسخ بسیار موثر سلول T می باشد. اپی توپ های سلول T نیازمند جایگاه خاصی در مقایسه با اپی توپ های سلول های‌ B نیستتد، بنابراین در هر جایی در پروتئین ویروسی قرار دارند. سلول های T helper در جابجایی ایزوتایپ نیز نقش دارند و در مورد SARS-Co V، پروفایل آنتی بادی این ویروس IgG و IgM تولید می کند و در مرحله بعدی تظاهر آنتی بادی ها در خون ( سرو کانورژن) مشاهده می شود که با واسطه سلول های T helper انجام‌ می گردد. آنتی بادی IgM  در پایان هفته ۱۲ ناپدید شده و IgG مدت زمان طولانی تری پایدار مانده و احتمال دارد که IgG آنتی بادی محافظ قوی در هنگام عفونت باشد. شواهد موجود قویا نشان می دهد که پاسخ نوع Th1 کلید موفقیت آمیز کنترل SARS-Co V و MERS-Co V بوده و احتمالا در مورد  SARS-CoV-2 هم صادق باشد.

 

 پاسخ ایمنی سلولی در برابر کرونا ویروس ها چگونه است؟

پاسخ ایمنی سلولی یک مکانیسم ایمنی سازشی است. ایمنی سلولی را در مقایسه با پاسخ ایمنی هومورال می توان در داخل سلول های  عفونی مشاهده نمود، که با واسطه لنفوسیت های T انجام می پذیرد. سلول های T helper پاسخ کلی ایمنی سازشی را هدایت می کنند در حالیکه سلول های T cytotoxic نقش حیاتی در پاکسازی و از بین بردن سلول های آلوده به ویروس را دارند. برای هر گونه پیشرفت موثر واکسن، ایمنی سلولی توسط سلول های T بسیار اساسی است، همانطور که در آزمایشات مدل  موش بر روی MERS-CoV و SARS-CoV نشان داده شده است و گزارش های آنها می گوید،  فقدان سلول های T منجر به عدم پاکسازی ویروسی در موش آلوده گردیده و بنابراین اهمیت نقش سلول های T در عفونت ویروسی را توضیح می دهد.

با اشاره مجدد به موارد عفونی ایجاد شده توسط SARS-Co V و MERS-Co V، گزارش شده است که CD4⁺ وTNFα، IL-2 و IFN و CD8⁺ .TNFα، IFN)  می توانند در بیمار بهبود یافته از SARS-Co V برای ۴ سال باقی بمانند و می توانند توسط تکثیر سلول های T، تولید اینترفرون گاما و توسط پاسخ DTH عمل نمایند. با مطالعه ۱۴ بیمار از ۲۳ بیمار بهبود یافته SARS ، بعد از ۶ سال از گذشت عفونت، گزارش شده است که سلول T خاطره مشخصی به پپتیدهای گروه S سندرم SARS-Co V پاسخ داده است. یافته های مشابهی از سلول های CD8⁺ T مشخصی در طی مورد پاکسازی شده MERS-Co V در یک مدل موش نیز دیده شد. بنابراین، این اطلاعات می تواند در مورد SARS-CoV-2 نیز مفید واقع شود. با این حال، در مورد SARS-CoV-2 گزارشات اخیر نشان می دهد که PBMCs افراد آلوده به SARS-CoV-2 کاهش موثری در تعداد سلول های CD8⁺ و CD4⁺   نشان داده اند که ممکن است منجر به ایجاد نسل سلول خاطره T سازشی و تداوم آن در بازماندگان  SARS-CoV-2 گردد.

 سندرم طوفان سیتوکین در بیماران دچار SARS-CoV-2 چه زمانی ایجاد می شود؟ 

سندرم طوفان سیتوکین(Cytokine storm syndrome) زمانی است که افزایش شدید سیتوکین ها بدلیل واکنش بیش از حد سیستم ایمنی بدن انسان در پاسخ به یک عامل بیگانه به وجود می آید. مجله لانست گزارشی را در مورد سندرم طوفان سیتوکین بعنوان یکی از علل شدت کووید ۱۹ منتشر نمود. این گزارش بر اساس داده های مربوط به یکی از فاکتورهای اصلی مرگ در اثر عفونت  SARS-CoV-2 پشتیبانی می شود، که سندرم دیسترس حاد تنفسی (ARDS) می باشد. سندرم دیسترس حاد تنفسی ارتباط مهمی با سندرم طوفان سیتوکین دارد زیرا مشخص شده است که در هنگام ARDS،  سلولهای موثر ایمنی مقادیر عظیمی از کموکین ها و سیتوکین های پیش التهابی را آزاد می نمایند که منجر به یک پاسخ التهابی سیستمیک کنترل نشده یا کنترل نشده کشنده می شود. همه گیری های گذشته ایجاد شده توسط کروناویروس ها مثل MERS-Co V و SARS-Co V نیز چنین آزادسازی عظیم کموکین ها و سیتوکین ها را نشان داده اند : در مورد  SARS-Co V ، CCL2، CCL3، CC15، CXCL9، CXCL10 و غیره و IL-12، IL-18، IL-1 beta، IL-33، IFN-alpha، IFN-gamma، TNF-alpha و TNF-beta . در مورد MERS-Co V افزایش در سطوح سیتوکین های اینترفرون گاما ، IL-6 و کموکین هایی همچون CXCL-10، CCL-5 و CXCL-8 دیده شد.

سندرم دیسترس حاد تنفسی ناشی از طوفان سیتوکین، باعث حمله مخربی در بدن توسط سیستم ایمنی گردیده و متعاقبا باعث از بین رفتن چندین اندام شده و منجر به مرگ می گردد همانطور که در مورد شیوع SARS-CoV-2 گزارش شد و مشابه آنچه قبلا در مورد SARS-Co V و MERS-Co V گزارش شده بود. اخیرا مشخص شده است که داروهایی که IL-18، IL-1، IL-6 و اینترفرون گاما را مورد هدف قرار می دهند در درمان سندرم طوفان سیتوکین در سایر عفونت های ویروسی موثر هستند و بنابراین ممکن است در درمان بیماران دچار کووید ۱۹ برای کاهش شدت بیماری بکار رود. با این حال، یکی از این داروها که در این گروه موثر واقع نبود، که IL-6 را بلوک می کند، در چندین مورد کووید ۱۹ در چین موثر گزارش شده است.

 

 استراتژی های فرار از سیستم ایمنی برای کرونا ویروس چگونه است؟

کروناویروس انسانی یکی از بیماریزاترین عفونت های ویروسی است که استراتژی های فرار از سیستم ایمنی گوناگونی خلق می نماید. تحقیقات از این حقیقت پشتیبانی می کنند که خانواده کروناویروس بطور قابل توجهی قادر به سرکوب پاسخ های ایمنی انسان توسط فرار هوشمندانه از سد سیستم تشخیص ایمنی هستند. این ویژگی فرار از سیستم ایمنی می تواند بیانگر دوره انکوباسیون طولانی تر باشد، که بطور متوسط از ۲ تا ۱۱ روز است. فرار از سیستم ایمنی به آنها کمک کرده تا بطور موثری از شناسایی توسط PPRs های سلولی پاسخ ایمنی میزبان در مرحله اولیه عفونت طفره روند. هر سه کروناویروس اخیر از جمله SARS-Co V، MERS-Co V و  SARS-Co V-2 از روش فرار از سیستم ایمنی یکسانی استفاده می کنند زیرا همه آنها به یک جنس ( Betacoronavirys) تعلق دارند. استراتژی که چگونه این کروناویروس ها از سیستم ایمنی فرار و پاسخ های سیستم ایمنی را تنظیم می کنند برای مدت زیادی است که مورد بحث، مطالعه و تحت ارزیابی قرار گرفته است. چندین تحقیق روی SARS-Co V و MERS-Co V انجام شده، که در مورد SARS-Co V-2 نیز می توان به آنها اشاره نمود. در طی عفونت SARS-Co V، جداسازی dsRNA ویروسی داخل وزیکول های دو غشایی ( double membrane vesicles;DMVs) انجام می گیرد، که سپر احتمالی PAMP های ویروسی در شناسایی توسط PRR های سیتوزولی است.

به منظور بقا و تکثیر داخل میزبان دارای پاسخ های ایمنی ضد ویروسی IFN قوی داخلی، دیده شده است که کروناویروس ها از انواع  استراتژی علیه پاسخ های ایمنی ذاتی، خصوصا پاسخ های نوع I اینترفرون استفاده می کنند ( عکس ۵.۱) که این پاسخ با سیگنالینگ اینترفرون ،القا اینترفرون، یا  عملکرد ضدویروسی محصولات ISG آغاز می شود. در هر عفونت ویروسی، اینترفرون ها نقش بسیار قوی سیتوکینی را بمنظور کنترل عفونت بازی می کنند. این نشان می دهد که کروناویروس ها بازی هوشمندانه خود را توسط تداخل با سیستم اصلی اینترفرون انجام می دهند یا می توانند با از بین بردن تنظیم کننده های کلیدی ایندکار را انجام دهند.

انواع استراتژی های فرار ایمنی در کرونا ویروس ها

 جلوگیری از القا اینترفرون

برای درک این استراتژی بطور خلاصه، به نظر می رسد هر دو کروناویروس، SARS-Co V و MERS-Co V در مورد القا اینترفرون در انواع سلول زیاد اثر گذار نیستند. این القا کم یا با تاخیراینترفرون باعث فعال شدن سیتوکین های پیش التهابی و ماکروفاژها  به داخل ریه ها شده و بنابراین منجر به تراوش رگهای خونی گردیده و همچنین باعث آسیب به پاسخ های ایمنی سازشی می شود. سلول های مستثنی که القا اینترقرون در سطح بالاتری در آنها صورت می پذیرد، سلول‌های دندریتیکی پلاسماسیتوئید ( pDC) هستند، که نشان داده شده است سطوح افزایش یافته ای از اینترفرون آلفا و بتا ( IFN-alpha & -beta) را در مورد بیماری ایجاد شده توسط هر دو SARS-Co V و MERS-Co V  بیان می کنند . این موضوع از طریق TLR7 انجام می پذیرد. بنابراین، مسیر TLR-like می تواند کاندیدایی برای تحقیقات اصلی در مورد SARS-Co V باشد. در مورد MERS-Co V، دیده شده  پروتئینی که از القا اینترفرون جلوگیری می نماید ORF4a است که با dsRNA و کوفاکتور PLR، PACT تعامل دارد.

 

جلوگیری از سیگنالینگ اینترفرون

آپ رگولاسیون ISGs، SARS-Co VوMERS-CoV  با دخالت با انتقال سیگنال از اتصال اینترفرون به مجموعه ISGF3، STAT1/STAT2/IRF9  به کمک تعدادی پروتئین عمل می کند. طبق گزارش پروتئین ORF3a و پروتئین ORF6 سطح IFNAR را بترتیب توسط تجزیه پروتئولیتیکی و یوبیکوئیتیناسیون( "پیغام مرگ برای یک پروتئین" : یوبیکوئیتین یک پروتئین تنظیمی کوچک است که تقریباً در تمامی بافت‌های موجودات یوکاریوتی یافت می‌شود. پیغام مرگ) و بوسیله اختلال در ورود هسته ای STAT1 کاهش می دهند. پروتئین ORF4a از القای اینترفرون نیز جلوگیری نموده و بنابراین بیان ISG را تعدیل می کند. استراتژی فرار ایمنی از پاسخ های ایمنی سازشی  در هنگام آلودگی با SARS-Co V وMERS-Co V  نیز فرار می کند، جاییکه فعالیت سلول ‌T توسط تنظیم کاهشی ( داون رگولاسیون)  ارائه آنتی ژن بوسیله ملکول های MHC کلاس I  و II کاهش می یابد.

 

  نتیجه گیری

ظهور و شیوع SARS-Co V-2 بوسیله اختلال سیستم ایمنی میزبان توسط  ویروس ایجاد شد. دیده شده که این نوع ویروس سیستم ایمنی را با فرار از پاسخ ایمنی در زمان آلودگی  مختل می نماید. بهتراست پیش بینی کنیم که کرونا ویروسها با وجود بزرگترین RNA  ژنوم ، فقط بر روی فاکتورهای آسیب زننده تکیه نمی کنند بلکه روش های دیگری را نیز به کار می‌گیرند که شامل فاکتور هایی است مانند نوع ویروس ، تیتر ویروس و میزان ویروس است. بغیر از این، با وجود واکنش های ضد ویروسی اینترفرون میزبان روشی برای بقا و حتی ازدیاد و جهش به مکان جدیدی نخواهند داشت. با وجود دسترسی به طرح ژنتیکی آنها، همچنان برای محققان شناسایی هدف های ملکولی بالقوه ویروس دشوار است. تحقیقات ایمونوپاتولوژی روی بیماری ایجاد شده توسطSARS-Co V-2 بطور جهانی در حال بررسی است. با این وجود، با اشاره به تحقیقات انجام شده روی عفونت های اسبق مشابه آن، می توان نتیجه گرفت که چند مکانیسمی که شدت بیماری ایجاد شده توسط SARS-Co V-2 را توضیح می دهند آنزیم فورین (که در ناحیه فعال شده آن یافت می شود) و مکانیسم طوفان سیتوکینی و فرار از سیستم ایمنی می باشند.  

 

چشم اندازهای آینده

موانع بسیاری در ساخت واکسن علیه کووید ۱۹ وجود دارد، به این دلیل که گروه سنی مختلف و افراد با شرایط پیش زمینه مختلف بدلیل تفاوت در  پاسخ های ایمنی شان واکنش های متفاوتی به این بیماری نشان می دهند، بهمین دلیل یک واکسن تک کافی نخواهد بود ولی گروه های تحقیقاتی همچنان در یافتن واکسن در حال تلاش هستند و کاندیدای واکسن فعلی، آنتی ژن پروتئین اسپایک کروناویروس است. بدلیل فقدان بسیاری از استراتژی های ضدویروسی ناموفق برای درمان موثر عفونت های ایجاد شده بوسیله کروناویروس، دانشمندان در تلاش برای دستیابی به اقدامات پیشگیرانه مثل واکسیناسیون هستند. با توجه به موارد قبلی عفونت کروناویروس مثل عفونت  SARS-Co V و MERS-Co V، محققان موفق شدند چندین واکسن را به مرحله آزمون بالینی برسانند و این خود پیشرفتی در جهت مبارزه با چنین همه گیری می باشد. بنابراین راه را برای پیشرفت در طراحی داروها و واکسن علیه کووید ۱۹ نیز هموار می سازد. این احتمالا نتیجه مثبتی برای واکسن کاندید برای بیماری SARS-Co V-2 در آینده خواهد بود.