Az Egyesült Államok Tennessee államában lévő Oak Ridge Országos Laboratórium Summit nevű szuperszámítógépébe (amely a második legerősebb komputer a világon) betáplálták több mint 17 ezer koronavírus-minta genetikai adatait – ez nagyjából 40 ezer gén szekvenciáját jelenti. Az adathalmaz 2,5 milliárd genetikai építőkő információit tartalmazta. A számítógép feladata az volt, hogy találjon a genetikai kódban olyan összefüggéseket, amelyekre a hagyományos kutatómódszerekkel nem lehetne rálelni.
A munka több mint egy hétig tartott, amikor azonban rendelkezésre álltak az elemzés eredményei, a kutatókban egy merőben új elmélet kezdett körvonalazódni arról, hogy a SARS-CoV-2 vírus pontosan hogyan okoz súlyos megbetegedést a fertőzöttek egy részében. Daniel Jacobson, a kutatás vezetője igazi „heuréka-pillanatként” jellemezte azt a momentumot, amikor a kutatókban összeállt a kép.
A bradykinin felelős mindenért?
A szuperszámítógép által kínált elmélet alapja az úgynevezett bradykinin-hipotézis. A bradykinin egy gyulladásserkentő peptid molekula. A hajszálereket tágulásra készteti, a vénákat pedig szűkíti. Szerepet játszhat a vérnyomás csökkentésében is, és összehúzza a tüdő és a bélrendszer simaizmait, növeli az érfal átjárhatóságát, illetve a fájdalomérzet kialakulásában is szerepe lehet.
Az elmélet szerint tehát a bradykinin (is) főszerepet játszhat a súlyos Covid-19 komplikációk kialakulásában, és ez megmagyarázhat sok olyan tünetet, amelyek eddig érthetetlenek voltak. De a legfontosabb, hogy mindez számos olyan gyógyszerjelöltet eredményez, amelyek esetlegesen hatásosak lehetnek a tünetek enyhítésében, és talán a betegség gyógyításában is.
Úgy tűnik, hogy a koronavírus először az orr hámsejtjeiben lévő ACE-2 receptorokhoz kötődik, majd a szervezet sejtjeiről sejtjeire haladva több szövetet is megfertőz, ahol ez a receptor jelen van a sejtek felszínén (például a bélben, a vesében és a szívben is). Ez okozhatja a Covid-19 furcsa, szivet és az emésztőrendszert érintő tüneteit.
A betörő, aki belülről nyitja ki az ablakot
De az igazán érdekes folyamatok akkor kezdődnek el, amikor a vírus bejutott a sejtbe. Úgy tűnik, hogy a sejtfolyamatokat meghekkelve a vírus olyan sejteket is nagyszámú ACE-2 receptor termelésére bírja, amelyekben normálisan ezekből csak kevés volt. Ilyenek a tüdőszövet sejtjei is, amelyeket tehát a vírus tesz különösen érzékennyé az újabb vírusfertőzés iránt. Mintha csak egy betörő lenne, aki miután bejutott az egyetlen résen, belülről kinyit minden ajtót és ablakot a társai számára.
Az orosz védelmi minisztérium sajtószolgálata által közreadott képen az új koronavírus okozta betegség, a Covid-19 ellen kifejlesztett oltóanyag kipróbálásában részt vevő önkéntesektől vesznek vért (Fotó: MTI/AP/Az orosz védelmi minisztérium sajtószolgálata)
Ebben a folyamatban pedig fontos szerepe van a bradykininnek. A vírus ugyanis úgy változtatja meg a sejt működését, hogy rengeteget termel ebből a molekulából. Emellett a bradykinin-receptorok is megsokasodnak, és az anyag lebontása szinte leáll. Mindennek eredményeként úgynevezett bradykininvihar söpör végig a szervezeten. Sok súlyos, sőt halálos tünet e vihar következménye lehet. A kutatók úgy vélik, hogy ez a molekula állhat a tragikus következmények hátterében, nem annyira az eddig gyanított citokinvihar. Az is elképzelhető ugyanakkor, hogy a két folyamat szorosan kapcsolódik egymáshoz.
Ahogy a bradykinin felhalmozódik a szervezetben, az érfalak átjárhatósága drasztikusan megnő. Ez egybevág az eddigi elképzelésekkel, amelyek szerint a Covid-19 alapvetően érrendszeri betegség. Ahogy az erek szivárogni kezdenek, a tüdő megtelik folyadékkal. Ettől csökken a kapacitása, légszomj alakul ki. Az erekből kijutó immunsejtek és a védekezőrendszer más elemei gyulladást alakítanak ki.
Vízzel telt ballonon keresztül lélegezni
De ez még nem minden. Az adatok szerint a Covid-19 megemeli a hialuronsav termelését is. Ez az anyag a tömegének sokszorosát képes felvenni a vízből. A tüdőben így megköti az erekből kiáramló folyadékot, amelyből gélszerű anyagot képez. A betegnek pedig ezen a gélen keresztül kellene lélegeznie.
Ez magyarázza azt is, hogy a lélegeztetőgépek miért nem segítenek hatékonyan a súlyos betegek egy részénél. A kutatók szerint olyan ez, mintha egy vízzel telt ballonon keresztül kellene lélegezniük a betegeknek. Egy idő után ezen már az sem segít, ha 100 százalékos oxigént adnak a betegnek.
A bradykinin-hipotézis magyarázatot adhat a Covid-19 szívet érintő komplikációira is. A tapasztalatok szerint minden ötödik kórházba került betegnél szívproblémák alakulnak ki, akkor is, ha korábban egészséges volt a szíve. A szívbetegség kialakulásának egyik oka a közvetlen vírusfertőzés az ACE-2 receptorokon keresztül, de közvetett módon is károsodhat a szív. A bradykinin aritmiát okoz, és lecsökkenti a vérnyomást, amit gyakran megfigyelnek a betegeknél.
Ápolók dolgoznak egy koronavírussal fertőzött beteg mellett a Szent Imre Egyetemi Oktatókórház COVID részlegén, az intenzív osztályon 2020. április 24-én (Fotó: MTI/Kovács Tamás)
De az idegrendszeri tünetek is érthetővé válnak ezáltal. A kórházba kerülő betegek fele számol be kisebb-nagyobb neurológiai tünetekről, például szédülésről vagy delíriumról. Az MRI felvételeken az látszik, hogy a betegek agyában lévő vérerek fala is jobban áteresztővé válik. Emellett a nagy dózisú bradykinin lebontja a vér-agy gátat. Ez a gát akadályozza meg normális esetben, hogy a véráramból a méreganyagok, illetve a patogének bejussanak az agyi vérkeringésbe. A fertőzés tehát elméletben megnyithatja az utat az opportunista idegi fertőzések számára is.
A férfiak hátrányban
A bradykinin-hipotézis a betegség demográfiai mintázatát is magyarázhatja részben. Az anyag szabályozásában (illetve féken tartásában) kulcsszerepet játszó gének közül sok az X-kromoszómán helyezkedik el, vagyis a férfiakban fele annyi van belőlük. A kutatók szerint ez is szerepet játszhat abban, hogy a súlyos betegek között több a férfi.
A bradykinin koncentrációját a szervezet úgynevezett renin-angiotenzin rendszere (hormonok összehangolt működése) szabályozza. Ebben az a jó, hogy számos engedélyezett gyógyszer áll a rendelkezésre, amelyek erre a rendszerre hatnak, így potenciálisan megelőzhetik a súlyos komplikációk hátterében álló bradykininvihart is, legalábbis a remények szerint.
Ilyen hatékony szer lehet a D-vitamin is a kutatók felvetése szerint. A vitamin ismert módon hat a renin-angiotenzin rendszerre, így segíthet a bradykinin visszaszorításában. Erre utalhat, hogy már jelentek meg tanulmányok, amelyek a D-vitamin hatásosságát valószínűsítik a Covid-19 kezelésében. Ugyanakkor a világ népességének ötöde hiányt szenved ebből a vitaminból.
