בתוך מספר חודשים הצליח עולם המדע לצבור ידע עצום על הנגיף המסתורי שלא מפסיק להפתיע: בפרק זמן קצר כל כך, במונחים מחקריים, נאספו אלפי נתונים ועובדות על וירוס ה-COVID19 ודרך ההתקפה שלו, מה שאיפשר לא רק לפתח חיסונים ותרופות, אלא להפחית משמעותית את שיעור תמותת החולים. אחת הדרכים למחקר היא באמצעות המיקרוסקופ האלקטרוני שתמונות שלו אנו מביאים כאן לפניכם.
מיקרוסקופ אלקטרוני הוא מכשיר שמשתמש במקום במקור אור – באלקטרונים, ובזכות זאת הוא מסוגל להגדיל עצמים זעירים גם פי 10 מיליון מגודלם המקורי. באמצעות המיקרוסקופ, ניתן היה לגלות את מבנה נגיף הקורונה בעל הכתר – אותם קוצים המכונים Spikes שמעניקים לנגיף את שמו – קורונה.
בתמונות הבאות תוכלו לראות את מבנה נגיף הקורונה בעל אותם חידודים חיצוניים, המאפשרים לו להיצמד לתאי הגוף, לחדור לתוכם, להשתמש במטען התורשתי – ה-DNA של האדם, ולהשתכפל בכמויות עצומות לווירוסים נוספים ש"מתפוצצים" מתוך התא וממשיכים להדביק תאים נוספים.
הצילומים הם אותנטיים, מתוך ביופסיות שנלקחו, חלקם מבני אדם חולים, אחרים מקופים שהודבקו בנגיף ומהם בודדו תאים נגועים. לאחר הצילום במיקרוסקופ האלקטרוני, עברו הצילומים צביעה, כדי להדגיש את נגיפי הקורונה. בחיים "האמיתיים", הצילומים ממיקרוסקופ אלקטרוני הם בגוונים מצומצמים יותר: שחור/לבן, או כתום-חום.
גודלו של נגיף הקורונה, כפי שנצפה במיקרוסקופ האלקטרוני, נע בין קוטר של 60 ננומטרים, עד לקוטר מקסימלי של 140 ננומטרים. מכאן ניתן להבין, שלא כל נגיפי הקורונה הם באותו הגודל. כידוע, נגיף הקורונה "מתלבש" על רסיסי רוק. גודל רסיס כזה נא בין 5 עד 10 מיקרומטר. כך ששיעול או עיטוש אחד, עלול להעביר מאדם נגוע לאדם בריא אלפי וירוסים בבת אחת.
סוד ההדבקה: ריקוד חלבוני הכתר
כאמור, מעטפת הווירוס היא אחד מהנחקרים ביותר אודות הקורונה, שכן הם מאפשרים לנגיף להיצמד לתא ולהדביק. חלבוני המעטפת, שנקראים "חלבוני הכתר" עומדים בבסיסם של מרבית החיסונים הנמצאים בפיתוח ברחבי העולם, והם עובדים על רעיון פשוט אחד: חשיפת הגוף לאותם חלבונים, תגרום לו "לחשוב" שמדובר בנגיף אמיתי, להסתער עליו וליצור נוגדנים ותאי T בעלי זיכרון חיסוני, שיתקפו כאשר יחדור נגיף אמיתי.
ואכן, החיסונים מכילים חלבונים דמויי חלבוני מעטפת נגיף הקורונה, המוזרקים לגוף, וגורמים להפעלת מערכת החיסון, וליצירת אותו זיכרון חיסוני שישמור על ההגנה מפני הגוף. מובן שלא כל החיסונים פועלים בשיטה זו, אולם היא משמשת בסיס מוכר ותיק ומוצלח לחיסונים רבים בעולם, שהצילו חיים ומנעו תחלואה אדירה.
לאחרונה חוקרים מצאו כי חומצות האמינו משנות ללא הרף את מיקומן כשהן מתהפכות: פעם מטה, ופעם מעלה. כל היפוך כזה הוא משמעותי ביותר ומשפיע על הקישור של נגיף הקורונה לגופנו: הווירוס נקשר לתאי הגוף בתהליך ההדבקה, באמצעות קולטן שנקרא ACE-2. לדברי החוקרים, מאחר שחלבוני המעטפת משתנים כל הזמן, באותו "ריקוד", השינוי משפיע על מידת ההדבקה.
הנגיף עצמו אינו זה שגורם לצרות בגוף באופן ישיר. בדומה לנגיפים אחרים, הוא חסר חיים משל עצמו, וחודר לתאי מערכת הנשימה שם הוא משתכפל. אלא שעם פלישתו לגוף, מתרחש תהליך מזעזע שגורם למערכת החיסון להתבלבל, ולתקוף את הגוף שלנו – במקום להתביית רק על הנגיף.
התהליך הזה קרוי "סערת ציטוקינים", או בשמו הרפואי היפרציטוקיניה. מדובר בתגובה חיסונית סוערת ביותר, המובילה לשרשרת תהליכים הרסניים בגוף – ולמוות, בתגובה לזיהום.
הציטוקינים הם חלבונים זעירים המשמשים כמתווכים בין זרועות מערכת החיסון לבין הגוף. הציטוקינים השייכים למערכת החיסון, נקראים אינטרלוקינים, והם מופרשים בעיקר על ידי תאי דם לבנים המכונים לימפוציטים. הם לרוב אינם מיוצרים בגוף בעיתות שגרה, ונכנסים לפעולה כאשר מתרחשת פלישה של יצור זר, ולענייננו – הקורונה.
לאחר שנגיף הקורונה חודר אל הגוף, דרך דרכי הנשימה, הוא מתקשר לתאי הריאות באמצעות אותם "קוצים" שעל גבי המעטפת שלו, המכונים Spikes. הקישור הזה מוביל לשרשרת תהליכים המאפשרת לו להמיס את מעטפת תא הריאות של האדם, לחדור לגרעין התא ולהשתמש במטען התורשתי שלנו, ה-DNA, כדי לייצר לעצמו מטען גנטי משלו.
6 צפייה בגלריה
נגיף הקורונה תוקף את מערכת הנשימה של האדם. נגיף הקורונה צבוע באדום
(צילום: UNC School of Medicine)
במהלך ההתחברות הזו של הקורונה לתא האנושי, מתחילה מערכת החיסון להיכנס לפעולה: נוגדנים מוזרמים למקום, מתבייתים על התא הנגוע, ומסמנים אותו, ובכך מאותתים לתאי מערכת החיסון להגיע למקום ולהסתער.
מיליארדי תאי דם לבנים מתחילים לעשות את דרכם לאזורי הפלישה של נגיפי הקורונה, במטרה אחת: להשמיד אותם. כדי שיגיעו, מופרשים אותם ציטוקינים או אינטרלוקינים, מתווכים את התהליכים הללו, ויוצרים תהליכים נוספים האמורים לעודד את התהליך הדלקתי, ובעצם – יוצרים "זירת מלחמה".
כך למשל, אינטרלוקין 2, גורם להתרבות של תאי דם לבנים מסוג T ו-B, ציטוקין בשם אינטרפרון מפעיל תאי דם לבנים מסוג מקרופאגים שתפקידם לבלוע את התאים הנגועים בווירוס הקורונה, אינטרלוקין 4 גורם להתרבות תאי דם לבנים מסוג B, היוצרים עוד ועוד נוגדנים שיובילו ל"זיכרון חיסוני", כך שבהדבקה הבאה בקורונה האדם שהחלים יהיה כבר מחוסן, וזו רק רשימה חלקית.
תאי הדם הלבנים מסוג לימפוציטים מתחלקים כאמור לשני תתי סוגים: תאי B שאחראים על הפרשת נוגדנים ותאי T ההורסים תא נגוע. כאשר תא B נתקל בפולש זר, הוא מפריש נוגדן - חלבון שמתקשר עם הפולש הזר ומנטרל אותו. לעומת זאת, כאשר תא T נתקל בפולש הזר, הוא תוקף אותו והורס אותו ישירות.
בעוד שתא T מסוגל לתקוף אך ורק תאים נגועים בגוף, תא B נע בזרם הדם ונלחם בגופים זרים מחוץ לתאי הגוף. עם זאת, קיימת הרמוניה בין שני סוגי הלימפוציטים האלה: הם פועלים בשיתוף פעולה, שהודות לה המערכת החיסונית מסוגלת לזהות כל פולש זר ולפעול נגדו.
לכל לימפוציט, בין אם הוא תא B או תא T, יש קולטן ייחודי משלו, המתקשר לפולש הזר כמו מפתח למנעול. לאחר ההתקשרות הזו מסוגל הלימפוציט להתרבות וליצור עוד לימפוציטים, שיפעלו נגד אותו פולש.
הקולטנים שבזכותם מצליחים הלימפוציטים מסוג B להתקשר לפולש הזר שייכים לקבוצת חלבונים שנקראת נוגדנים (אימונוגלובולינים). אלה הופכים את המזהם הזר בגוף ל"אטרקטיבי", וכך נמשכים מרכיבים נוספים של מערכת החיסון אל הפולש הזר וקוטלים אותו.
הנוגדנים, כאמור, "זוכרים" את הפולש הזר, ובפלישה הבאה יזדרזו ליצור עוד נוגדנים כמותם, שיפעלו נגד אותו פולש זר. זהו למעשה החיסון הטבעי של הגוף, ובדרך זו גם פועלות זריקות החיסון.
לחלק מהמחלות קיים חיסון פעיל, המכיל חלקים של גופים זרים שגורמים לגוף ליצור בעצמו נוגדנים. יכולת הזיכרון של הנוגדנים תסייע למערכת החיסון, בפעם הבאה שתתרחש פלישה של הגוף הזר הזה, לפעול במהירות נגדו. החיסון הסביל, לעומת זאת, מכיל בעצמו נוגדנים, המוזרקים לגוף ופועלים כנגד הפולשים הזרים.
תא אחר, האמון אף הוא על המלחמה הוא מקרופאג (מונוציט). גם המקרופאג נוצר במח העצם, נודד עם מחזור הדם לרקמות מסוימות והורס חיידקים וגופיפים אחרים באמצעות אנזימים.
מלבד פעולתם הישירה של המאקרופגים נגד פולשים זרים, הם גם מפרישים את אותם מתווכים ציטוקיניים הנקראים אינטרלוקינים, שתפקידם להתריע על סכנת זיהום צפויה לגוף. האינטרלוקינים גורמים להעלאת חום הגוף עד לטמפרטורה שחיידקים מסוימים אינם יכולים להתקיים ולהתרבות בה. הם גם מפרישים חלבונים מהכבד שתוקפים פולשים זרים בלי הבחנה.
זירת מלחמה בתוך הגוף שלנו
בשנת 1975 התגלו תאים חדשים במערכת החיסון, שנקראים "קוטלים טבעיים" - Natural Killers. תאים אלה, המכונים בקצרה NK, תוקפים תאים בגוף שאליהם פלש גורם זר. תא ה-NK נצמד לתא הנגוע, וכשזה מתחיל להתחלק, ה-NK מפריש לתוכו אנזימים שמונעים את המשך החלוקה וגורמים למותו של התא.
לא די בפעילות מערכת החיסון המתרחשת עם חדירת הפולשים הזרים. ברוב הזיהומים "לומדת" מערכת החיסון את המזהם ונערכת לאפשרות של זיהום חוזר בו. על כך אמונים התאים הנקראים לימפוציטים. תאים אלה, שמספרם מגיע לכשני ביליון, נוצרים בחלקים שונים של מערכת הלימפה.
מדובר במערכת של עשרות בלוטות המפוזרות בגוף ומקושרות באמצעות מסילות מסועפות זו לזו. בלוטות הלימפה העיקריות בגוף הן התימוס, המצוי בבית החזה אצל התינוקות ומתנוון עם השנים, השקדים בלוע, הטחול ועוד. הלימפוציטים הנוצרים במוח העצם נודדים לבלוטות הלימפה שם הם מתמיינים וממתינים לאות אזעקה מהמקרופאגים שפגשו ראשונים בפולש הזר.
מרגע זה מתרחש מהפך: התא שאליו חדרו חלקיקי הנגיף מתחילים לייצר עבורו חלקיקים חדשים. מתוך התא הזה, שעומד או-טו-טו לגווע, פורצים החוצה מאות נגיפים, הנכונים לתקוף תאים בריאים נוספים, להרוג אותם ולשכפל את עצמם.
אלא שהגוף שלנו אינו נכנע בקלות: עם פלישת הנגיפים מזעיק הגוף את תאי הדם הלבנים. תחילה מגיעים לקו-האש המקרופאגים, ומאותתים לתאי T להגיע. תאי ה-T הקטלניים עוזבים את בלוטות הלימפה, נעים אל עבר התא הנגוע בנגיף ומשמידים אותו.
באותו זמן תאי ה-B מתחילים להתרבות וליצור נוגדנים. אלפי נוגדנים חדשים נשפכים אל זרם הדם ומתכווננים על הנגיפים שפלשו. חלקם הופכים את הנגיפים ל"טעימים" עבור המקרופאגים, הטורפים את התאים הנגועים, ועבור תאי ה-T, המשמידים את התאים הנגועים. נוגדנים אחרים ייצרו מערכת זיכרון, שתהפוך את ההדבקה הבאה באותו נגיף למחלה ללא תסמינים (אסימפטומטית) או למחלה קצרה וקלה הרבה יותר.
נגיף הקורונה, כך מסתבר ממחקרים שנעשו עד כה, גורם כאמור ל"סערת ציטוקינים". הוא מעורר הפרשה מוגברת ביותר של אותם מתווכים דלקתיים, ואלה גורמים לגיוס אדיר של תאי מערכת החיסון הנוהרים לאזור ההדבקה. תפקידם: להרוג את נגיף הקורונה במלחמה "עקובה מדם". אלא שהנגיף כבר חדר לתאי הגוף, במטרה להשתכפל ולהתרבות.
לפיכך, הדרך היחידה להשמיד את נגיף הקורונה, היא להשמיד את התאים הנגועים. תאי הדם הלבנים, של מערכת החיסון שלנו, מתחילים בפעולה, מפרישים חומרים הגורמים להרס רב בתאים הנגועים. חלק מההרס הזה גורם לאי ספיקת ריאות ולהופעה של תמט בנאדיות הריאה ולהיווצרות נוזלים וחלבונים בתוכם. נאדיות הריאה הן אותם בלונים זעירים שדרכם מתבצע חילופי הגזים בריאות – החמצן נקלט והפחמן הדו חמצני משתחרר.
התהליך הדלקתי בנאדיות הריאה גורם לקריסתם, זהו התמט, ועל כן חולי הקורונה זקוקים להנשמה בלחץ גבוה, כדי לפתוח מחדש בעוצמה רבה את רקמת הריאה החסומה.
אבל ההרס שגורמים תאי מערכת החיסון לגופנו, לא מתמקד גם בריאות: סערת הציטוקינים, גורמת גם להרחבת כלי דם, כדי להזרים לכל הגוף עוד ועוד תאים של מערכת החיסון שנועדו לכאורה להילחם בנגיף הקורונה.
אלא שההפעלה ביתר של הציטוקינים, גורמת להרחבה מרובה מדי של אותם כלי דם, מה שמוביל לירידת לחץ דם. הלב מנסה לפצות על כך, מגביר את התפוקה שלו, אך גם הוא בשלב מסוים כבר אינו עומד בעומס הרב.
הפגיעה של מערכת החיסון שלנו מגיעה גם אל הלב המתאמץ כל כך, והיא יוצרת תהליכים דלקתיים בשריר הלב (מיוקרדיטיס) ובמעטפת שלו (פריקרדיטיס), הלב בשלב הזה כבר פגוע, מפתח הפרעות בקצב הלב, עד שהוא לוקה בדום לב.
