התפרצות נגיף הקורונה מעלה שאלה: מדוע נגיפי עטלפים כל כך קטלניים?

מערכות החיסון החזקות של עטלפים גורמות לנגיפים לעמידות גבוהה יותר, מה שהופך אותם לקטלניים יותר בבני אדם ואיך זה קשור לתוחלת החיים העצומה של העטלפים?

מחקר שנערך על תאי עטלפים בתרבית מראה כי התגובות החיסוניות החזקות שלהם, הנדרשת כל העת להגיב לנגיפים יכולות לגרום לנגיפים לעמידות רבה יותר וכתוצאה מכך גם לקצב התפשטות מהיר. החוקרים פיתחו סימולציה של מערכת החיסון של העטלפים במחשב והראו כי כאשר תאי עטלפים משחררים במהירות אינטרפרון לאחר ההידבקות, הנגיפים מתרחקים מהתאים. הדבר גורם לונגיפים להתרבות מהר יותר. הנגיפים שעברו מוטציה, עם שיעורי ההדבקה המוגברים שלהם גורמים להרס כאשר נגיפים אלה מדביקים בעלי חיים בעלי מערכת חיסונית מורכבת, כמו בני אדם.
אין זה מקרה כי כמה מהתפרצויות המחלות הנגיפיות הקשות ביותר בשנים האחרונות – SARS, MERS, אבולה, מרבורג ונראה שנגיף ה-nCoV החדש שהגיע לאחרונה ב-2019 – מקורן בעטלפים.

מחקר באוניברסיטת קליפורניה בברקלי, מגלה שתגובת החיסון העזה של עטלפים לנגיפים עשויה לגרום להופעת נגיפים שמשכפלים את עצמם מהר יותר, וכך כאשר הם קופצים ליונקים עם מערכות חיסון ממוצעות, כמו בני אדם, הם גורמים לנזק שעלול להיות קטלני.

כמה עטלפים – כולל אלה הידועים כמקור לזיהומים אנושיים – הוכחו כמארחים טובים של נגיפים. מערכות החיסון שלהם נמצאות בכוננות תמידית להגנה מפני נגיפים והדבר מוביל לתגובה מהירה המרחיקה את הנגיף מהתאים. אומנם הדבר עשוי להגן על העטלפים מלהידבק בונגיפים ולפתח מחלות לעתים תכופות אך הוא מעודד את הנגיפים הללו להתרבות במהירות רבה יותר בתוך במארח לפני שניתן יהיה לפתח תגובה חיסונית נגדם.

תכונה זו הופכת את העטלפים למאגר ייחודי של נגיפים המתרבים במהירות ובקצב הדבקה גבוה. בעוד העטלפים יכולים לסבול נגיפים כאלה, כאשר נגיפי עטלפים אלה עוברים לבעלי חיים אשר חסרים מערכת חיסון בעלת תגובה מהירה, הנגיפים תוקפים את המארחים החדשים שלהם ומתרבים בשיעור גבוה.

קארה ברוק, עמיתת מילר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ברקלי והכותבת הראשונה של המחקר, אמרה כי "כמה מיני עטלפים מסוגלים להגביר תגובה אנטי-ויראלית חזקה זו, אך גם לאזן אותה עם תגובה אנטי-דלקתית. המערכת החיסונית שלנו תיצור דלקת נרחבת אם ננסה את אותה אסטרטגיה אנטי-ויראלית. אבל נראה שעטלפים מתאימים באופן ייחודי להימנעות מאיום האימונופתולוגיה."

החוקרים מציינים כי שיבוש בית הגידול של העטלפים מכניס אותם ללחץ וגורם להם להפריש עוד יותר נגיפים ברוק, בשתן ובצואה שלהם שעלולים להדביק בעלי חיים אחרים.
"איומים סביבתיים מוגברים על עטלפים עשויים להוסיף לאיום של הפצת הונגיפים המסוכנים", אמרה ברוק שעובדת בתכנית לניטור עטלפים במימון DARPA (סוכנות המחקר המתקדמת להגנת ארה"ב) המתקיימת בימים אלה במדגסקר, בנגלדש, גאנה ואוסטרליה. הפרויקט בוחן את הקשר בין אובדן בית גידול העטלף לבין הפצת נגיפי העטלפים לבעלי חיים אחרים ולבני אדם.
מייק בוטס, אקולוג מחלות ופרופסור לביולוגיה אינטגרטיבית בברקלי אומר: "זה לא מקרי שהרבה מהנגיפים האלה מגיעים מעטלפים. העטלפים אפילו לא קשורים קשר הדוק אלינו ולכן לא היינו מצפים שהם יארחו נגיפים אנושיים רבים. אבל מחקר זה ממחיש כיצד מערכות חיסון בעטלפים יכולות לגרום לתוצאה זו."
המחקר החדש של ברוק, בוטס ועמיתיהם פורסם החודש בכתב העת eLife .

תעופה נמרצת מובילה לתוחלת חיים ארוכה יותר – ואולי לסבילות לנגיפים

כיונק המעופף היחיד, עטלפים מעלים את קצב חילוף החומרים שלהם בזמן תעופה לרמה שמכפילה את ההישג של מכרסמים בגודל דומה בעת ריצה.

באופן כללי, פעילות גופנית נמרצת ושיעורי חילוף חומרים גבוהים גורמים לנזק גדול יותר לרקמות בשל הצטברות של מולקולות מזיקות שנוצרות במהלך חילוף החומרים, בעיקר רדיקלים חופשיים. אך כדי לאפשר תעופה נראה כי עטלפים פיתחו מנגנונים פיזיולוגיים כדי לנטרל ביעילות את המולקולות ההרסניות הללו.

יתרון לוואי של ניטרול יעיל של מולקולות פוגעות הנוצרות בשל דלקת מכל סיבה שהיא, עשוי להסביר את תוחלת החיים הארוכה של עטלפים באופן ייחודי. לבעלי חיים קטנים יותר יש קצב חילוף חומרים וקצב לב מהירים ובדרך כלל יש להם אורך חיים קצר יותר מאשר בעלי חיים גדולים יותר עם פעימות לב איטיות יותר וחילוף חומרים איטי יותר, ככל הנראה מכיוון שמטבוליזם גבוה גורם לייצור לרדיקלים חופשיים הרסניים יותר. אך עטלפים הם ייחודיים בכך שיש להם תוחלת חיים ארוכה בהרבה מאשר יונקים אחרים באותו גודל: עטלפים מסוימים יכולים לחיות 40 שנה, ואילו מכרסם באותו גודל עשוי לחיות שנתיים.

להפסקה מהירה של הזיהום עשוי להיות יתרון נוסף: הידבקות בזיהום הקשורה לתגובה חיסונית אנטי-ויראלית. טריק מרכזי אחד במערכות החיסון של עטלפים רבים הוא  הפרשה של מולקולת איתות הנקראת אינטרפרון-אלפא לשיער, המורה לתאים אחרים "לאייש את תחנות הקרב" לפני שנגיף יפלוש.

ברוק הייתה סקרנית לדעת כיצד התגובה החיסונית המהירה של עטלפים משפיעה על התפתחות הנגיפים שהם מארחים, ולכן היא ביצעה ניסויים על תרביות תאים משני עטלפים, וכבקרה, על קוף אחד. עטלף אחד, עטלף הפירות המצרי (Rousettus aegyptiacus), מארח טבעי של נגיף מרבורג, מחייב התקף נגיפי ישיר לפני שהוא מגביר את ייצור הגן האינטרפרון-אלפא שלו כדי להציף את הגוף באינטרפרון. טכניקה זו מעט איטית יותר מזו של השועל השחור המעופף האוסטרלי (Pteropus alecto), המשמש מאגר של נגיף הנדרה, המתוכנן להילחם בזיהומים בנגיף עם RNA אינטרפרון-אלפא שתועתק ומוכן להפוך לחלבון. תרבית התאים של הקוף הירוק האפריקאי (Vero) אינו מייצר אינה מייצרת אינטרפרון כלל.

כשהדביקה את תרביות התאים בונגיפים המחקים את מחלות אבולה ומרבורג, התגובות השונות של תרביות תאים אלה היו מדהימות. בעוד תרביות התאים של הקופים הירוקים הוצף במהירות ונהרס על ידי הנגיפים, קבוצת משנה של תאי עטלף הפירות הצליחו להגן על עצמם בהצלחה מזיהום נגיפי, הודות לאזהרה מוקדמת של האינטרפרון.
בתאי השועל השחור המעופף האוסטרלי, התגובה החיסונית הייתה מוצלחת עוד יותר, כאשר הזיהום הנגיפי הואט באופן משמעותי מזה שבתרבית התאים של עטלף הפירות. כמו כן, נראה כי תגובות אלה של אינטרפרון בעטלפים מאפשרות לזיהומים להימשך זמן רב יותר.

"חשוב על נגיפים התוקפים תאים כמו על שריפה ששוררת ביער. לחלק מהקהילות – התאים – יש שמיכות חירום, והאש עוברת בלי לפגוע בהן, אבל בסוף היום עדיין יש גחלים מסריחות באיזור. ובהתאמה ישנם עדיין כמה תאים ויראליים, "אמרה ברוק. קהילות התאים ששרדו יכולות להתרבות, לספק יעדים חדשים לנגיף ולהותיר זיהום מסריח שנמשך לאורך חיי העטלף.

ברוק ובוטס יצרו מודל פשוט של מערכות החיסון של העטלפים כדי לשחזר את הניסויים שלהם במחשב.
"זה מצביע על כך ששימוש במערכת אינטרפרון חזקה תסייע לנגיפים אלה להתמיד בתוך המארח," אמרה ברוק. "כשיש לך תגובה חיסונית גבוהה יותר, התאים מוגנים מפני זיהום, וכך הנגיף יכול למעשה להעלות את קצב ההעתקה שלו בלי לגרום נזק למארח שלו. אבל כשהוא מגיע למשהו כמו בן אנוש, אין לנו אותם סוגים של מנגנונים אנטי-ויראליים, ולכן נחווה נזקים פתולוגיים."

החוקרים ציינו כי רבים מנגיפי העטלפים קופצים לבני אדם דרך בעלי חיים מתווכים. SARS הגיע לבני אדם דרך סיבית התמרים האסייתית; MERS באמצעות גמלים; אבולה דרך גורילות ושימפנזים; ניפה באמצעות חזירים; הנדרה דרך סוסים ומרבורג דרך קופים ירוקים אפריקאים. עם זאת, הנגיפים הללו עדיין נותרו וקטלניים ביותר בעת ביצוע הקפיצה הסופית לבני אדם.

ברוק ובוטס עובדים על מודל משופר יותר של התפתחות המחלות בתוך עטלפים כדי להבין טוב יותר את הפצת הנגיף לבעלי חיים ולבני אדם אחרים.
"חשוב להבין את מנגנוני ההדבקה ויכולת ההגנה של המערכות החיסוניות כדי להיות מסוגלים לחזות הופעה והתפשטות והעברה," אמרה ברוק.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• זיהוי וירוס הקורונה ב-15 דקות
• על רקע התפשטות הקורונה: מה זה 'מפיץ-על'? מומחית למחלות זיהומיות מסבירה
• מהו נגיף הקורונה ומדוע הוא מסוכן