PlusAchtergrond

Biologieles: zo verloopt een virusinfectie

1. Het coronavirus bindt zich aan de cel en laat genetisch materiaal (RNA) los. 2. Eenmaal binnen wordt de cel door het virus geherprogrammeerd. De cel maakt vanaf nu alleen nog viruseiwit-ten aan. 3. De losse onderdelen komen samen en nieuwe virusdeeltjes ontstaan. 4. De nieuwe deeltjes verlaten de cel en gaan op zoek naar een nieuwe gastheercel.Beeld Jamie Groenestein

Het coronavirus, of Wuhanvirus, verspreidt zich langzaam over de wereld en maakt elke dag slachtoffers. Een medicijn of vaccin is er niet. Hoe komt het dat virussen zo ongrijpbaar lijken?

Een virus is, in tegenstelling tot een bacterie, geen zelfstandige cel. Waar een bacterie in staat is zichzelf te delen, is een virus altijd afhankelijk van een cel van een plant, dier of mens (de gastheercel) om zich te vermenigvuldigen. Een virus zit dan ook heel simpel in elkaar. Het is ­eigenlijk niet meer dan een stukje genetisch materiaal met eiwitten eromheen (de eiwitmantel).

Het belangrijkste onderdeel van een virus is het genetisch materiaal: DNA of RNA. Daarin bevinden zich alle ­instructies die nodig zijn om nieuwe viruseiwitten te ­produceren. Om van DNA eiwitten te kunnen maken is een tussenstap nodig. Die tussenstap is RNA. Corona- virussen zijn RNA-virussen en zijn dus in staat om hun ­genetisch materiaal direct om te zetten naar virus-eiwitten.

Als een slot

De eiwitmantel van een virus bestaat uit verschillende soorten eiwitten. Zonder gastheercel dienen de eiwitten vooral om het genetisch materiaal bij elkaar te houden en te beschermen. Sommige van deze eiwitten hebben ook een belangrijke functie op het moment dat het virus een cel binnen wil dringen. “Het coronavirus heeft een aantal heel grote uitsteeksels – S-eiwitten of spikes,” zegt Raoul de Groot, viroloog aan de Universiteit Utrecht. “Daarmee bindt het virus aan eiwitten op de gastheercel. Het ­Wuhanvirus hecht – net als het sars-virus – aan ACE2, een eiwit dat voorkomt op de cellen van de luchtwegen.”

Eiwitten op het oppervlak van een gastheercel werken ongeveer hetzelfde als een slot; zonder sleutel gebeurt er niets en blijft de cel dicht. Het S-eiwit van het coronavirus past precies op het ACE2-eiwit en kan deze ontgrendelen. De cel gaat daardoor open en het genetisch materiaal van het virus kan naar binnen. De productie van nieuwe ­viruseiwitten kan dan beginnen. Eiwitten hebben allerlei nuttige functies voor cellen. Ze zijn bijvoorbeeld betrokken bij transport van nuttige stoffen door het lichaam en spelen een rol in de stofwisseling. Virussen maken ­misbruik van de beschikbaarheid van receptoren: eiwitten waaraan een specifieke molecuul kan ­binden.

Kwaadaardige boodschap

Eenmaal in de cel gedraagt een virus zich als een computervirus. “Het erfelijk materiaal van het virus werkt als een kwaadaardige boodschap die de cel herprogrammeert. Normale activiteiten gaan op een laag pitje en de cel is ­vervolgens vooral bezig met de productie van nieuwe virus­eiwitten en het kopiëren van het erfelijk materiaal van het virus,” zegt De Groot. Losse onderdelen worden ­samengevoegd tot nieuwe virusdeeltjes. De aanmaak van nieuwe virusdeeltjes kan heel snel gaan. “Er zijn virussen waarbij een geïnfecteerde cel binnen zes tot acht uur tienduizend virusdeeltjes maakt.”

Nieuwe virusdeeltjes verlaten de oorspronkelijke cel om op zoek te gaan naar een eigen gastheercel. De oorspronkelijke cel sterft en dat zorgt voor schade. Bij luchtweg­virussen, zoals het coronavirus, is die schade vaak te herstellen. Cellen in de luchtwegen delen zich en dus kunnen nieuwe cellen de functie van de gedode cellen overnemen.

Beroemde virussen

Spaanse griep (1918-1920), ­veroorzaakt door influenza A/H1N1. Wereldwijd 500 miljoen besmettingen en 50 tot 100 miljoen doden.
Sars (2002-2003), veroorzaakt door een coronavirus. Wereldwijd ruim 8000 besmettingen en bijna 800 doden.
Mexicaanse griep (2009-2010), ­veroorzaakt door influenza A/H1N1. Naar schatting raakte 11 tot 21 procent van de wereldbevolking besmet en vielen er bijna 300.000 doden.
Ebola (2013-2016), veroorzaakt door het ebolavirus. Bijna 30.000 besmettingen (vooral in West-Afrika) en ruim 11.000 doden.

De ernst van een virusinfectie wordt bepaald door verschillende factoren in het lichaam. De beschikbaarheid van de receptor waaraan het virus moet binden, is daarbij een hele belangrijke. Maar ook de omgeving waarin het ­virus terecht komt, speelt een rol. “De bovenste lucht­wegen (neus en keel) zijn echt een andere omgeving dan de onderste luchtwegen (longen),” zegt De Groot. “In de ­bovenste luchtwegen is de temperatuur bijvoorbeeld lager dan in de longen. Dat kan wel een paar graden schelen. Sommige virussen, zoals het griepvirus, kunnen zich goed vermeerderen bij een lagere temperatuur.”

Soms is er een correlatie tussen ziekteverschijnselen en virusvermeerdering. Hoe meer virusdeeltjes er aanwezig zijn, hoe zieker iemand wordt. De Groot deed onderzoek naar coronavirussen bij katten en zag dat ziekteverschijnselen rechtstreeks verband hielden met voortdurende vermeerdering van het virus. Soms krijgt iemand pas klachten als de virale infectie eigenlijk al achter de rug is. Op het moment dat cellen beschadigd raken, komt het afweer­systeem in actie. Het afweersysteem gaat de strijd aan met virussen, bijvoorbeeld door het verhogen van de ­lichaamstemperatuur (koorts). De reactie van het afweersysteem remt de vermenigvuldiging van het virus. Daarom verloopt niet elke infectie even ernstig.

Cocktail van virusremmers

Hoe een virusinfectie precies verloopt, is vaak lastig te voorspellen. Dat maakt het moeilijk te bepalen op welk moment je medicijnen zou moeten inzetten. Bovendien zijn er voor veel virusinfecties, in tegenstelling tot voor bacteriële infecties, geen medicijnen beschikbaar. “Bacteriën verschillen heel erg van menselijke cellen. Er zijn medicijnen, antibiotica bijvoorbeeld, die zich specifiek ­richten op stukjes aan de buitenkant van een bacterie. Een virus heeft wat dat betreft weinig wat ‘eigen’ is. Virussen zijn zo nauw verweven met hun gastheercel dat het ingewikkelder is om remmers te vinden die alleen het virus aanpakken.”

Daarbij speelt mee dat virussen, en zeker RNA-virussen, snel kunnen veranderen. Omdat RNA direct dient voor de productie van eiwitten, missen deze virussen een belangrijke controlestap, namelijk het DNA. Het genetisch materiaal van RNA-virussen past zich daardoor snel aan. Zelfs als het lukt om een medicijn te vinden, is er een grote kans dat op den duur virussen ontstaan die daar niet meer ­gevoelig voor zijn. Een cocktail van virusremmers, zoals ook bij hiv gebruikt wordt, kan dan uitkomst bieden.

Wereldwijd werken onderzoekers hard aan een vaccin tegen het Wuhanvirus. Een vaccin is geen medicijn, maar een preventieve methode om te voorkomen dat mensen besmet raken. Een vaccin bevat losse viruseiwitten en ­verschillende hulpstoffen. Op het moment dat de virus­eiwitten het lichaam binnenkomen, komt het afweersysteem in actie. Het afweersysteem herkent de eiwitten als vreemde indringers en start met de productie van antistoffen, specifiek gericht tegen deze eiwitten. Daarnaast onthoudt het afweersysteem wat het heeft gezien. Als ­dezelfde ­eiwitten nog een keer langskomen (bijvoorbeeld bij een infectie met het echte virus), komt de reactie van het afweersysteem razendsnel op gang en krijgt het virus geen kans zich uitgebreid te vermenigvuldigen.

De ontwikkeling van een nieuw vaccin kan snel gaan, meestal is het er binnen enkele maanden. Daarna volgt een uitgebreid traject, waarbij het vaccin getest wordt op proefdieren en menselijke vrijwilligers. Het doel is in ­eerste instantie bepalen of een vaccin veilig is en geen nare bijwerkingen geeft. Pas later in het traject bekijken onderzoekers of het vaccin ook helpt bij het voorkomen van de infectie – dit kan zomaar enkele jaren duren.

Volg al het nieuws over het coronavirus in ons liveblog.

Medische noodtoestand

Inmiddels zijn er wereldwijd ruim 37.500 mensen besmet met het Wuhanvirus. Veruit de meeste besmettingen (zo’n 37.250) zijn gemeld in China, maar ook in 24 andere landen (waaronder Duitsland, ­Frankrijk en België) zijn mensen geïnfecteerd. In Nederland is het virus nog niet opgedoken. Wel testen veertig huisartsenpraktijken uit voorzorg of het coronavirus aanwezig is bij patiënten met griepachtige verschijnselen. 

In China werden ruim 6000 mensen ernstig ziek van het virus. Zij kregen last van kortademigheid of longontsteking. Er zijn nu iets meer dan 800 patiënten ­overleden, voornamelijk oudere mensen en patiënten met een chronische aandoening, zoals hartziekten of diabetes. 

Zoals het er nu naar uitziet, worden de meeste mensen na een besmetting gewoon beter. Toch heeft de Wereldgezondheidsorganisatie op 30 januari een internationale medische noodtoestand uitgeroepen. Dit is met name omdat nog onbekend is hoe het virus zich verder gaat ontwikkelen en om te voorkomen dat het virus de overstap maakt naar landen met een minder goede gezondheidszorg.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met Het Parool?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van Het Parool rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@parool .nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden