Biologien bag epidemien

Biologien bag epidemien Af Niels Kristiansen, biologilærer, Grindsted Gymnasium Sygdomme kan smitte på mange måder. Enten via virus, bakterier eller parasitter. I det følgende vil vi koncentrere os om virus. Et velkendt eksempel på en virussygdom kan være influenza. Et andet, og noget mere alvorligt, er hiv, der medfører aids. Virus Virus er bittesmå partikler. De er ikke levende i sig selv, men de kan overtage kontrollen med en levende celle og bruge cellens organeller til at formere sig. Der findes mange forskellige typer af virus, men generelt kan et virus beskrives som arvemateriale, noget værktøj og en kappe. Arvematerialet kan være DNA eller RNA, og værktøjet er forskellige enzymer, deriblandt revers transkriptase (retrovirus), som virus skal bruge, når den overtager kontrollen med værtscellen. Figur 2 Celler Alt levende består af celler. Vi mennesker består af milliarder og milliarder af celler. De er alle bygget over det samme g undprincip yderst en cellemembran, inden i en række organeller, der klarer cellens forskellige livssamt en kerne, der indeholder vores arve- funktioner materiale, DNA. PROTEIN- HYLSTER ENZYM RECEPTOR (OVERFLADEPROTEIN) KAPPE RNA KERNEMEMBRAN MED PORER

Virus' indre afgrænses af en kappe, og uden på den sidder nogle spidser, kaldet overfladeproteiner. Overfladeproteinerne bruges til at genkende den rigtige type af celler, som virus kan inficere. Enhver type af virus kan kun inficere en enkelt eller nogle få celletyper, som har de rette receptorer, der passer til virusets overfladeproteiner. Når virus har overtaget kontrollen med cellen, bliver den sat til at producere nye virus, der så kan inficere nye celler. Hvordan virus smitter fra menneske til menneske afhænger af, hvor i kroppen virus findes. Influenzavirus optræder f.eks. i spyt o.l. og kan derfor spredes med nysen og hosten. Det hænger også sammen med hvor sårbar viruset er. Nogle typer virus kan ikke tåle kontakt med luftens ilt og skal derfor spredes beskyttet i f.eks. blod, mens andre har en meget solid indpakning, der gør, at virus kan klare sig længe uden for kroppen. DNA og RNA Vores arvemasse er lavet af DNA. Arvemassen indeholder alle oplysninger om, hvordan vi er bygget. DNA består af to strenge, der passer sammen. DNA ser ud som en stige, hvor hvert trin består af to baser, der skal passe sammen (A-T og G-C). Det udnyttes bl.a. når cellen skal bruge oplysningerne i DNA. Så laves en arbejdskopi af den ene streng. Denne kopi er lavet af RNA, og er kun enkeltstrenget. T A T H RNA IG T C A G t V G A U A U G G U C A G U U A G I C I T I A C C A G T C A A Immunforsvaret Når vi bliver raske igen efter at være blevet smittet med en sygdom, skyldes det vores immunforsvar. Immunforsvaret er delt i to dele - det uspecifikke og det specifikke. Makrofagerne (en slags hvide blodlegemer) er kernen i det uspecifikke forsvar, mens en anden slags hvide blodlegemer, lymfocytterne, er centrale i det specifikke immunforsvar. Når kroppen udsættes for et fremmed stof - f.eks. et virus - aktiveres først det uspecifikke immunforsvar dvs. makrofagerne, der forsøger at spise alle de fremmede organismer. Makrofagerne aktiverer derefter det specifikke immunforsvar, der bl.a. består af B- og T-lymfocytter. T-lymfocytten deler sig i tre slags celler (se fig.4): Huskeceller, der skal huske det angribende virus og sætte immunsystemet hurtigt i gang ved en ny infektion med den samme virus eller bakterie. Hjælpeceller (CD4-celler), der skal hjælpe B-lymfocytterne. Dræberceller, der ødelægger inficerede celler med cellegifte og tiltrækker andre lymfocytter. B-lymfocytterne bliver også aktiveret af makrofagerne og stimuleres af hjælpecellen (CD4-celleme) til at dele sig i to typer celler (se fig.5): Huskeceller (samme funktion som ved T-lymfocytter). Plasmaceller, der producerer store mængder antistof. Antistofferne frigives til blodet og ødelægger angriberen.

Oversigt over immunreaktionen Vi kan blive inficeret med virus og bakterier på mange måder. Når virus er kommet ind i kroppen, møder det en makrofag, der forsøger at spise det og transportere det til en lymfeknude. Figur 4 T-LYMFOCYT T-HUSKECELLE T-DRÆBERCELLE T-HJÆLPECELLE (CD4) T-hjælpe-lymfocytten aktiverer derefter B-lymfocytterne, der deler sig i to typer: B-huske og B-plasma. B-plasma går i gang med at producere antistof mod det angribende virus. B-PLASMACELLE B v, CELLE i I lymfeknuden aktiverer makrofagen T-lymfocytterne til at dele sig i tre typer: T-huske, T-hjælpe og T-dræber. B-HUSKECELLE

Antistoffet sætter sig på det angribende virus, så makrofageme bedre kan genkende det. ANTISTOF. ^ ^ Figur 8 MAKROFAG VIRUSINFICERET CELLE VIRUS Makrofager kan derefter finde og æde alle virus. T-dræbercellerne kan genkende de virusinficerede celler, fordi virus' overfladeproteiner sidder tilbage på overfladen af den inficerede celle. T-dræbercellerne slår derefter de celler ihjel, der er inficeret af virus. T-DRÆBERCELLE Det samme ville ske, hvis det var en bakterieinfektion. Hiv Hiv forårsager sygdommen aids. Hiv er en såkaldt retrovirus, dvs. den har RNA som arvemateriale. For at kunne blive en del af en menneskecelle skal det enkeltstrengede RNA laves om til det dobbeltstrengede DNA, som er arvematerialet i vores celler. Det klares af et enzym (revers transkriptase), som virus selv medbringer. Virus medbringer også enzymet integrase, der kan indbygge det nyproducerede DNA i cellens eget DNA. Hiv er et af de virus, der ikke tåler luftens ilt. Derfor spredes det ikke via spyt eller sved, men kun via blod og sæd. Får man en blodtransfusion med inficeret blod, er man næsten sikker (>99%) på at blive smittet, mens risikoen ved ét almindeligt samleje er langt lavere (<1 %). Langt de fleste af de danskere, der smittes i dag (ca. 300 om året), bliver smittet ved seksuel kontakt. Aids Sygdommen aids svækker vores immunforsvar, så vi bliver syge og evt. dør af sygdomme, som vi normalt ikke vil have problemer med at nedkæmpe. Aids udvikler sig langsomt. Ubehandlet vil omkring halvdelen af de smittede have udviklet aids i udbrud efter 10 år, og er aids først kommet i udbrud, vil de fleste dø i løbet af tre år, såfremt de ikke behandles. Dog kan det variere meget fra person til person, hvor lang tid der går, før aids kommer i udbrud. Aids kan ikke helbredes, men der findes medicin, der kan holde infektionen nede i mange år og behandle de sygdomme, der opstår som følge af det svækkede immunforsvar. Symptomer på aids er bl.a. uforklarlige vægttab, hvide belægninger på tungen, langvarig feber og sygdomme, som ikke vil forsvinde igen.

HIV: Human Immune Virus AIDS: Aquired Immune Deficiency Syndrom Forløbet af en infektion Kommer virus ind i blodet, vil den inficere celler, der har den rette receptor, som passer til hivs overfladeprotein. Det er de såkaldte CD4-celler eller T-hjælpeceller. Når der er kontakt mellem virus og celle, tømmes virus' indhold ud i cellen. Enzymet revers transkriptase laver RNA om til DNA, og enzymet integrase laver en naturlig gensplejsning, hvor virus' DNA splejses ind i værtscellens DNA. Virus har nu overtaget kontrollen med værtscellen, men det kan ligge sovende i årevis. Først i det øjeblik cellen aktiveres, vil næste fase begynde. Når den inficerede celle aktiveres, begynder den at producere nye hiv, der 'knopskydes' fra værtscellen. Der produceres RNA som arvemasse og proteiner, der skal blive til enzymer og overfladeproteiner i det nye virus. Det nydannede virus er endnu umodent. For at modnes skal proteinkæderne i det nye virus skæres til. Derfor medbringer virus et særligt enzym, protease, til at gøre det. Når proteinerne er skåret, er virus modent og klar til at inficere den næste celle. Da det netop er T-hjælpecellen, der er værtscelle, sker aktiveringen ved en infektion. Næste gang den smittede bliver syg af en eller anden infektion, vil de inficerede T-hjælpeceller blive aktive, men i stedet for at passe deres normale job og aktivere og styre immunforsvarets arbejde, begynder de at producere ny virus, der kan inficere flere celler. Denne proces kan gentages mange gange, før der er så mange T-hjælpeceller inficeret, at immunforsvaret er alvorligt svækket. Nar mængden af T-hjælpeceller bliver så lav, har man aids i udbrud, og man begynder at se de førnævnte symptomer. Det betyder også, at man kan overvåge forløbet af smitten ved at holde øje med mængden af T-hjælpeceller (CD4-celler). Det normale antal er 500-1000 pr. mikroliter, og hvis det når ned under 300 pr. mikroliter, er immunsforsvaret alvorligt svækket. Immunsystemet har ekstra svært ved at bekæmpe hiv, fordi det hele tiden ændrer sig, så huskecelleme, der egentlig skulle huske infektionen til næste udbrud, bliver snydt. 1) BINDING AF VIRUS TIL RECEPTORER PÅ VÆRTSCELLE 2) RNA I VIRUS FRIGØRES I CELLEN OG OMDANNES DEREFTER TILDNAVHA ENZYMET REVERS TRANSKRIPTASE 3) DNA GÅR IND I KERNEN OG INDSPLEJSES I CELLENS EGET DNA 4) KNOPSKYDNING AF NY VIRUS 5) NYE VIRUS ER KLAR TIL AT INFICERE NYE CELLER Størrelsesforholdet mellem celle og virus er ikke virkelighedstro.