COVID-19 – pandemia naszych czasów ebook

Opieka redakcyjna

Agnieszka Gortat

Redaktor prowadzący

Agnieszka Wójtowicz-Zając

Korekta

Sebastian Surendra

Opracowanie graficzne i skład

Piotr Dobrzyński

Projekt okładki

Przemysław Szczepkowski

© Copyright by Jacek Grzybowski 2021© Copyright by Borgis 2021

Wszelkie prawa zastrzeżone

Wydanie I

Warszawa 2021

ISBN 978-83-66616-97-4

Wydawca

Borgis Sp. z o.o.ul. Ekologiczna 8 lok. 10302-798 Warszawatel. +48 (22) 648 12 [email protected]/borgis.wydawnictwowww.instagram.com/wydawnictwoborgis

Druk: Sowa Sp. z o.o.

Spis treści

Wstęp 7

1. Biosfera globu ziemskiego 11

2. Wpływ działań ludzkich na nowe infekcje 15

3. Problem infekcji wirusowych 27

4. Epidemie gorączek krwotocznych 31

5. Pierwsza pandemia SARS wywołana przez wirusy SARS-CoV-1 37

6. Pandemia COVID-19 wywołana przez wirusa SARS-CoV-2 41

7. Szczepienia ochronne 59

8. Technologie badawcze -OMICS – biologia in silico 69

9. Perspektywy – wykorzystanie sztucznej inteligencji do zwalczania pandemii 75

Piśmiennictwo

Wykaz ilustracji

Wstęp

Niepokojące wieści płynące z mediów na temat obecnej pandemii COVID-19 skłoniły mnie, emerytowanego profesora, niegdyś pełniącego funkcję kierownika Zakładu Mikrobiologii i Epidemiologii Wojskowego Instytutu Higieny i Epidemiologii w Warszawie, do zajrzenia w światowe zasoby literatury biomedycznej (PubMed). I cóż tam dostrzegłem?

Po wpisaniu hasła „COVID-19” otrzymałem jako wynik tej elektronicznej kwerendy (za lata 2020-2021) ponad 90 tysięcy wyników w postaci artykułów naukowych opublikowanych w języku angielskim. Zaskakujące było również, że prawie w 100% były to publikacje dostępne bezpłatnie. We wcześniejszych latach prawie za każdy artykuł należało wnieść opłatę co najmniej 10 dolarów. W większości publikacji mojej obecnej, elektronicznej kwerendy na początku artykułu zamieszczono następującą informację: „Począwszy od stycznia 2020 r., ELSEVIER1 utworzył ratunkowe centrum bezpłatnej informacji w języku ANGIELSKIM orazMANDARYŃSKIM na temat COVID-19. Gospodarzem tego centrum jest platforma ELSEVIER CONNECT, mająca stronę internetową do publikowania nowych informacji. Niniejszym Elsevier zezwala na używanie wszystkich wyników badań związanych z pandemią COVID-19, dostępnych w zasobach Centrali PubMed oraz innych bazach danych fundowanych ze środków publicznych, z prawem nieograniczonego ich użycia i analizy w jakiejkolwiek formie z potwierdzeniem ich oryginalnego źródła. Zgodę na to pozwolenie udostępnia Elsevier bezpłatnie przez okres aktywności centrum”2.

I rzeczywiście, jak nigdy dotąd wszystkie lub prawie wszystkie publikacje można było czytać, oczywiście w języku angielskim, bez oglądania się na sprawy finansowe. Świadczy to dobitnie o skali zagrożenia obecną pandemią COVID-19, która objęła swym zasięgiem cały świat i spowodowała solidarność instytucji zajmujących się biomedycyną.

Ale prześledzenie takich zasobów informacji na temat tej współczesnej zarazy przekracza możliwości pojedynczego, choćby najgenialniejszego badacza. Dotyczy to również zespołów badaczy. W cytowanej bazie danych jest np. praca sygnowana przez ponad 300 (trzystu)! współautorów – przedstawicieli różnych laboratoriów badawczych.

W piśmiennictwie mojego opracowania cytuję też prace, które są sygnowane przez około 30 współautorów.

W tej sytuacji sięgnąłem po „broń ostateczną”. Wpisałem do bazy danych PubMed, zawierającej ponad 32 miliony pozycji światowego piśmiennictwa biomedycznego, dwa hasła: „COVID-19” oraz „Artificial Intelligence” (Sztuczna Inteligencja). I otrzymałem jako wynik liczbę 1330 artykułów naukowych, opublikowanych w 2020 i 2021 r. Świadczy to o ogromnej dynamice zainteresowania badaczy tą nowopowstającą techniką badawczą.

Zastosowanie jej techniki z dziedziny IT (Technologie Informatyczne) stwarza szanse stawienia czoła wyzwaniom dzisiejszego świata, w którym nie liczą się granice państw, dotychczasowe separacje społeczeństw, w obrębie których bytowały endemicznie liczne drobnoustroje, pozostające w dynamicznej równowadze z populacjami ludzkimi i zwierzęcymi.

Bardzo istotnym elementem mojego opracowania są informacje na temat nowoczesnych metod otrzymywania szczepionek przeciwwirusowych. Istnienie tych nowych technologii, testowanych wcześniej doświadczalnie w ograniczonym zakresie do zwalczania różnych chorób, pozwoliły na wyjątkowo szybkie zastosowanie ich do walki z pandemią o niespotykanych dotąd rozmiarach – COVID-19.

Chciałbym tu dodać, że w niniejszej pracy wykorzystałem niektóre z wcześniejszych moich omówień zagadnień prezentowanych tutaj w celu uzyskania pełniejszego obrazu przedstawianej tematyki. Są to informacje zawarte w rozdziale My i drobnoustroje – kto tu rządzi? w wydanej przez Wydawnictwo Borgis monografii mojego autorstwa Czy zdrowie to miraż. Drogi, rozdroża i bezdroża myśli3.

Składam również podziękowania Redakcji Wydawnictwa „α-medica press” za zgodę na przedruk obszernych fragmentów z rozdziału Technologie badawcze OMICS – biologia in silico zawartego w mojej publikacji Człowiek i drobnoustroje. Współistnienie i konfrontacja, wyd. II, 2008 r.

Autor

1. Biosfera globu ziemskiego

Ludzie, podobnie jak całe królestwa zwierząt i roślin, żyją w otoczeniu ogromnej liczby drobnoustrojów. Człowiek – gatunek Homo sapiens – jest jednym z ponad 4600 gatunków ssaków, które bytują w ciągłym kontakcie z drobnoustrojami, których liczbę gatunkówzamieszkujących nasz glob ziemski szacuje się na około 3 miliardy, z czego zidentyfikowano mniej niż 0,5%.

Według szacunków opublikowanych w 2021 r. w czasopiśmie „Science”, całkowita biomasa Ziemi, przeliczona na jej główny składnik – węgiel – wynosi 550 miliardów ton. Z tego 80% przypada na rośliny, 13% na bakterie, 0,04% na organizmy zwierzęce, a tylko 0,06% na ludzi.

Organizmy żyjące w otchłaniach oceanów stanowią zaledwie 1% całkowitej biomasy kuli ziemskiej. Szacuje się natomiast, że masa wirusów żyjących/przebywających w oceanach to 22 miliony ton.

Jak widać, drobnoustroje mają znaczny udział wśród tzw. przyrody ożywionej.

Należy w tym miejscu dodać, że obecność drobnoustrojów na świecie (dotyczy to bakterii, wirusów i mikroskopijnych grzybów), także w bezpośrednim otoczeniu człowieka, nie jest jakimś złem, lecz wykształconą w procesie ewolucyjnych przemian koniecznością ekologiczną, z uwagi na niezbędne procesy rozkładu organizmów obumarłych i zapewnienia krążenia pierwiastków w przyrodzie; zapewniają to właśnie drobnoustroje. Tak jest urządzony świat.

Drobnoustroje są wszechobecne. Nie jest wolne od nich ciało zdrowego człowieka. Drobnoustroje bytujące w ciele człowieka tworzą mikrobiom, w skład którego wchodzą głównie bakterie, ale też niektóre grzyby (drożdżaki), pierwotniaki i wirusy. Żyją one (z wyjątkiem wirusów, których materiał genetyczny znajduje się we wnętrzu komórek) na wszystkich powierzchniach ciała człowieka – na skórze, śluzówkach jamy ustnej, nosogardzieli i dróg oddechowych, dróg rodnych, moczowych i oczywiście jelita. Ponadto niektóre bakterie żyją wewnątrz komórek organizmu człowieka. Jesteśmy dosłownie otoczeni drobnoustrojami; żyjemy zwykle w równowadze między organizmem człowieka, tzw. gospodarza i mikrobiota. Dotyczy to oczywiście również zwierząt.

Stosunek liczby komórek drobnoustrojów żyjących na człowieku do liczby jego komórek wynosi 10 do 1. Tak, to nie jest pomyłka. Liczba komórek drobnoustrojów zasiedlających nasz organizm wynosi bowiem 1014, a liczba komórek człowieka – 1013.

Organizm człowieka jest hybrydą – drobnoustroje stanowią 70% komórek organizmu człowieka i wywierają wpływ na większość procesów życiowych oraz psychikę.

Zespół tworzony przez człowieka-gospodarza i jego mikrobiom hipotetycznie traktowany jest jako SUPERORGANIZM. Oznacza to, że bez obecności „własnych” drobnoustrojów człowiek nie mógłby egzystować. Potrzebne są nie tylko jako osłona przed inwazją organizmów środowiskowych obcych – patogennych, które mogłyby zabić nowo zasiedlonego człowieka.

Bardzo ważne funkcje pełnią mikrobiota przewodu pokarmowego. Są to: udział w procesach trawienia, w tym wspomaganie trawienia laktozy, wpływ na gospodarkę lipidową, biosynteza niektórych witamin – B1 i kwasu foliowego, poza tym immunomodulacja i dużo, dużo więcej.

2. Wpływ działań ludzkichna nowe infekcje

Każdy z nas choruje czasem na choroby infekcyjne, powodowane zakażeniami drobnoustrojami chorobotwórczymi, takimi jak bakterie, wirusy czy mikroskopijne grzyby i pierwotniaki.

Drobnoustroje zasiedlające ciało człowieka zdrowego żyją w równowadze ze swoim gospodarzem – człowiekiem. Równowaga człowiek – drobnoustrój jest równowagą silnych.

Bakterie mikrobiomu trenują układ odpornościowy, chroniąc gospodarza przed patogenami na zasadzie rozpoznania swój – obcy. Skład mikrobiomu zdrowego człowieka ulega zmianom. W przypadku zmniejszenia liczby taksonów dochodzi do kolonizacji innymi drobnoustrojami lub do rozwoju chorób metabolicznych człowieka. Należy tu podkreślić, że obecność drobnoustrojów żyjących na człowieku jest czynnikiem ochronnym, zabezpieczającym przed inwazją organizmów chorobotwórczych; mikrobionty stanowią zwykle wystarczającą konkurencję dla zjadliwej mikroflory obcej, powodującej choroby.

Jednakże niekiedy, np. w czasie pobytu w szpitalu, gdy człowiek jest osłabiony chorobą (niekoniecznie powodowaną przez zarazki chorobotwórcze), dochodzi do wymiany części mikrobiontów na tzw. szczepy szpitalne, o znacznie silniejszym potencjale chorobotwórczości niż drobnoustroje własne. Może to doprowadzić do zakażenia zwanego szpitalnym.

Aż do drugiej połowy XIX stulecia naszej ery, czyli do czasów powstania mikrobiologii, współzawodnictwo człowiek – mikroby to w głównej mierze ogromnych rozmiarów epidemie chorób zakaźnych, wyniszczające okresowo zbiorowości ludzkie nawet w 80-90% (np. epidemie dżumy czy czarnej ospy). W wyniku tych masowo występujących chorób dochodziło w populacjach ludzkich do selekcji osób, które miały lepiej wykształcone, sprawniejsze mechanizmy obrony przed zakażeniem. Geny, które były za to odpowiedzialne, przekazywano następnym pokoleniom.

W tym miejscu należy wspomnieć krótko o cywilizacyjnych przyczynach wymienionych masowych zachorowań na choroby zakaźne, wyniszczających pokolenia ludzi przed powstaniem mikrobiologii i odkryciem antybiotyków. Były to przede wszystkim postępująca urbanizacja z towarzyszącym jej procesem znacznego zagęszczania demograficznego (wręcz stłoczenia ludności za murami miast), przy zupełnej nieznajomości podstawowych zasad higieny, oraz liczne kontakty handlowe. Wszystko to sprzyjało penetracji i rozprzestrzenianiu się zarazków chorobotwórczych.

Należy tu dodać, że to zjawisko społeczne wciąż postępuje. Ludzie skupiają się w megamiastach, a z drugiej strony coraz chętniej przemieszczają się – w celach związanych z aktywnością zawodową czy rekreacyjną. Ostatnio media donosiły, że stolica Egiptu Kair jest tak przepełniona – liczy około 20 milionów mieszkańców – że postanowiono w pobliżu wybudować alternatywną stolicę jako centrum administracji.

W czerwcu 2018 r. w tym samym czasie na niebie naszego globu znajdowało się ponad 19 tysięcy samolotów pasażerskich. W samych Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej dziennie utrzymuje się w powietrzu kilka tysięcy samych tylko samolotów pasażerskich, nie licząc transportowych.

Spojrzenie wstecz naszych dziejów ukazuje niezwykle szybki rozwój myśli i techniki ludzkiej; jego panowania nad otaczającą go przyrodą, niszczenie jej i budowanie własnego, sztucznego świata ludzkiej cywilizacji technicznej. Szybkość ta staje się zawrotna w ostatnich paru stuleciach, ale dopiero w ostatnich dziesięcioleciach zaczęła się pojawiać świadomość narastającej katastrofy biologicznej.

Wszystko zaczęło się niewinnie – wręcz dużymi sukcesami nowo powstałej mikrobiologii. Dostrzeżono, że bakterie, choć groźne, można zwalczyć substancjami przeciwdrobnoustrojowymi. Nie dostrzegano potencjalnych zagrożeń.

Nie przewidywano, że drobnoustroje potrafią się skutecznie bronić przed atakami człowieka. Bakterie zawsze miały mechanizmy oporności na antybiotyki. Wszystkie te substancje są bowiem praktycznie wytwarzane przez drobnoustroje i to spowodowało pojawienie się mechanizmów oporności u bakterii żyjących w otaczającym środowisku.

Jak łatwo zauważyć, okres od czasów Pasteura do końca XX stulecia jest bardzo krótki w stosunku do czasu trwania całego procesu ewolucji człowieka. Niewiele można na ten temat powiedzieć. Na pewno można natomiast mówić o znaczącej ewolucji kultury ludzkiej. Dotyczy to zarówno rozwoju nauki, jak i technologii wytwarzania różnych dóbr. Szczególnie duże zmiany w tym zakresie zaszły w wieku XX.

Do