Katar infekcyjny to bardzo powszechna i uciążliwa dolegliwość a czynnikiem sprawczym są różne gatunki wirusów. Objawy takie jak obrzęk nosa, kichanie i wydzielina z nosa są w dużej mierze wynikiem obrony organizmu przed infekcją wirusami kataru.

Spis treści

Ogólnie o przyczynach kataru

Katar, znany również jako nieżyt nosa jest powszechnym objawem, który może mieć wiele przyczyn. Jego formy i nasilenie mogą się różnić w zależności od podłoża schorzenia. Wśród najczęstszych przyczyn kataru znajdują się wirusy. Wirusy kataru powodują zapalenie błony śluzowej nosa, co skutkuje zwiększoną produkcją wydzieliny. Katar może być również wynikiem reakcji alergicznych, gdy organizm reaguje na alergeny, takie jak pyłki, kurz czy sierść zwierząt. W takich przypadkach, oprócz kataru, często pojawiają się inne objawy alergii, takie jak kichanie, swędzenie oczu i nosa.

Inne przyczyny kataru obejmują czynniki środowiskowe, takie jak zanieczyszczenie powietrza lub ekstremalne warunki pogodowe, które mogą podrażniać błonę śluzową nosa. Katar może być także objawem przewlekłych schorzeń, jak na przykład rinosinusitis (zapalenie zatok i nosa), gdzie oprócz nieżytu nosa obserwuje się bóle głowy i twarzy oraz problemy z zatokami. W niektórych przypadkach przyczyną kataru mogą być także zaburzenia hormonalne lub reakcje na niektóre leki.

Katar infekcyjny, znany również jako niealergiczny nieżyt nosa, jest powszechnym stanem charakteryzującym się przekrwieniem, kichaniem i uporczywym wyciekiem z nosa. Chociaż nie jest związany z alergiami, jego objawy mogą być równie uciążliwe.

Wirusy jako przyczyny kataru infekcyjnego

Czynniki przyczynowe kataru infekcyjnego, i to zarówno u dzieci jak u osób dorosłych to wirusy. Najczęstsze wirusy kataru to rhinowirusy. Pozostałe to RSV, koronawirusy, wirusy paragrypy, adenowirusy i inne. Wirusy kataru są niezwykle małymi organizmami (porównanie wielkości koronawirusa w stosunku do krwinki czerwonej przedstawiono na rycinie 1 poniżej. Rhinowirusy (rycina 2) są jeszcze mniejsze niż koronawirusy (rycina 3), około 3-krotnie. Największe są RSV (rycina 4), około 5- krotnie większe niż rinowirusy.

Ryc. 1: Porównanie wielkości wirusa wywołującego katar (koronawirusa) z wielkością erytrocytów (krwinek czerwonych)
Ryc. 2: Rhinowirus. Średnica rhinowirusa: około 30 nm. Rinowirus, odpowiedzialny za większość przypadków przeziębienia, jest małym wirusem RNA należącym do rodziny Picornaviridae. Jego genom składa się z pojedynczej nici RNA o dodatniej polarności, co oznacza, że RNA może bezpośrednio służyć jako matryca do syntezy białek wirusowych. Rinowirusy nie mają otoczki lipidowej, co czyni je bardziej odpornymi na działanie środków dezynfekujących opartych na alkoholu. Wirus ma kształt sferyczny i jest bardzo mały, z średnicą około 30 nm (nanometrów). Powierzchnia wirusa jest pokryta białkami kapsydu, które odgrywają kluczową rolę w przyleganiu do komórek gospodarza, umożliwiając infekcję. Struktura białek kapsydu jest zróżnicowana, co utrudnia stworzenie skutecznych szczepionek, ponieważ różne szczepy rinowirusa mogą mieć odmienne białka powierzchniowe. Rinowirus jest wysoce zakaźny i rozprzestrzenia się głównie drogą kropelkową oraz poprzez bezpośredni kontakt z powierzchniami zanieczyszczonymi wirusem. Jego zakaźność oraz duża zmienność genetyczna sprawiają, że infekcje są częste i wielokrotne.
Ryc. 3: Koronawirus. Średnica koronawirusa (np. SARS-CoV-2): około 100 nm. Koronawirusy to duża rodzina wirusów RNA, które mogą powodować choroby zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Są znane przede wszystkim z powodowania różnych chorób oddechowych, od zwykłego przeziębienia po poważniejsze infekcje, takie jak SARS (ciężki ostry zespół oddechowy), MERS (Bliskowschodni zespół oddechowy) oraz COVID-19, wywoływany przez wirus SARS-CoV-2. Koronawirusy charakteryzują się obecnością pojedynczej nici RNA o dodatniej polarności, co oznacza, że ich RNA może bezpośrednio służyć jako szablon do syntezy białek. Mają także charakterystyczną „koronę” na powierzchni, tworzoną przez białka kolczaste (spike proteins), które odgrywają kluczową rolę w wiązaniu się wirusa z receptorami na powierzchni komórek gospodarza, umożliwiając infekcję. Białka kolczaste są również głównym celem dla szczepionek, ponieważ ich zablokowanie może zapobiec zakażeniu. Koronawirusy mają średnicę około 120 nm, co czyni je większymi niż wiele innych wirusów RNA. Mają otoczkę lipidową, co sprawia, że są wrażliwe na detergenty i dezynfektanty, ale ta otoczka również ułatwia im wejście do komórek gospodarza. Koronawirusy są wysoce zakaźne i rozprzestrzeniają się głównie drogą kropelkową oraz przez bezpośredni kontakt. Są znane z ich zdolności do szybkiej mutacji i rekombinacji, co może prowadzić do powstawania nowych szczepów z różnymi właściwościami i zdolnościami do zakażenia.
Ryc. 4: RSV. Średnica wirusa RSV: średnia wartość to 160 nm (zakres 120-200 nm). RSV (respiratory syncytial virus) to wirus odpowiedzialny za infekcje dróg oddechowych, szczególnie powszechny u dzieci, ale może również infekować dorosłych. Należy do rodziny Paramyxoviridae i jest jednym z głównych czynników wywołujących bronchiolitis (zapalenie drobnych dróg oddechowych) i zapalenie płuc u niemowląt i małych dzieci. RSV jest wirusem RNA o ujemnej polarności, co oznacza, że jego RNA musi zostać przepisany na komplementarną nici RNA o dodatniej polarności, zanim może zostać wykorzystany do syntezy białek wirusowych. Wirus ten ma otoczkę lipidową, która zawiera białka, umożliwiające mu przyleganie do i infekowanie komórek gospodarza. W szczególności, białko G wirusa RSV odgrywa ważną rolę w przyłączaniu się do komórek gospodarza, a białko F ułatwia fuzję wirusa z komórką gospodarza. RSV ma rozmiar około 150-200 nm w średnicy. Jego otoczka sprawia, że jest stosunkowo wrażliwy na detergenty i środki dezynfekujące, choć może przetrwać na powierzchniach przez kilka godzin. Wirus rozprzestrzenia się głównie drogą kropelkową, a także przez bezpośredni kontakt z powierzchniami zanieczyszczonymi wirusem. Infekcje RSV są szczególnie powszechne w miesiącach zimowych i wczesną wiosną. Chociaż większość infekcji RSV jest stosunkowo łagodna, może on powodować poważne problemy oddechowe u niemowląt, osób starszych i osób z osłabionym układem odpornościowym.

Wirusy wywołujące katar infekcyjny

Poniżej wymieniono najczęstsze wirusy kataru:

Rinowirus (RV): Najczęstsza przyczyna przeziębienia, z okresami wzmożonej aktywności w zależności od pory roku i obszaru geograficznego. Istnieje około 150 serotypów ludzkich rinowirusów, które są odpowiedzialne za ponad 50% nawracających infekcji górnych dróg oddechowych. Pomimo podobnych struktur 3D, rinowirusy wiążą się z różnymi receptorami do infekowania komórek gospodarza i wykorzystują różne ścieżki do wejścia do komórek. Ta różnorodność w mechanizmie wejścia i miejscu uwalniania genomu RNA do cytozolu może tłumaczyć różne odpowiedzi immunologiczne i objawy obserwowane w przypadkach przeziębienia. Częstość infekcji spowodowanych wirusami RSV maleje z wiekiem podczas gdy rhinowirusem rośnie. Może być to związane ze znacznie większą liczbą serotypów rhinowirusów, a w związku z tym zakażeniami nowymi, dla których dziecko jeszcze nie wytworzyło odporności. 

Koronawirus: Znany z powodowania przeziębień, szczególnie w zimie i na wczesnej wiośnie.

Wirus Respiratory Syncytial (RSV): Znacząca przyczyna infekcji górnych dróg oddechowych, szczególnie u dzieci, z sezonowym wzrostem częstości występowania w chłodniejszych miesiącach.

Wirus Paragrypy: Przyczynia się do występowania przeziębień, również wykazując sezonowe szczyty.

Adenowirus: Powoduje przeziębienia i może to robić przez cały rok, choć jest mniej powszechny w porównaniu do innych wirusów.

Te wirusy są odpowiedzialne za większość przypadków przeziębień, a ich rozpowszechnienie jest wpływane przez takie czynniki jak geografia, klimat i pora roku. Wirusy te mają różną wielkość i strukturę. Zdjęcie poniżej (rycina 4) przedstawia schematyczne porównania najczęściej występujących wirusów wywołujących objawy kataru.

Mechanizm działania rhinowirusa

Mechanizm wnikania wirusów do komórek
  1. Interakcja z receptorami komórkowymi: Rinowirusy rozpoznają i wiążą się ze specyficznymi receptorami na powierzchni komórek gospodarza. Najczęściej wykorzystywanym receptorem przez rinowirusy jest ICAM-1 (intercellular adhesion molecule 1), choć niektóre serotypy mogą używać innych receptorów, takich jak członkowie rodziny receptorów lipoprotein o niskiej gęstości lub CDHR3.
  2. Proces endocytozy: Po związaniu z receptorem, rinowirusy są internalizowane do komórki gospodarza poprzez proces endocytozy. Endocytoza pozwala na wniknięcie wirusa do wnętrza komórki w pęcherzyku endocytarnym, który następnie transportowany jest do wewnętrznych części komórki.
  3. Uwalnianie genomu RNA: W odpowiednich warunkach wewnątrzkomórkowych, rinowirus uwalnia swój genom RNA do cytozolu komórki gospodarza. Ten krok jest kluczowy dla rozpoczęcia procesu replikacji wirusowej.
Rozwój objawów kataru
  1. Replikacja wirusowa i uszkodzenie komórek: Po uwolnieniu genomu RNA, rinowirus rozpoczyna replikację w komórkach nabłonka dróg oddechowych. Proces ten może prowadzić do uszkodzenia lub śmierci komórek gospodarza, co przyczynia się do lokalnego stanu zapalnego.
  2. Odpowiedź immunologiczna: Infekcja rinowirusem wywołuje odpowiedź immunologiczną organizmu. Aktywacja układu odpornościowego prowadzi do produkcji cytokin i chemokin, które przyczyniają się do rozwoju objawów kataru, takich jak obrzęk błony śluzowej, zwiększona produkcja śluzu, kichanie i zatkany nos.
  3. Objawy kataru: Objawy kataru są w dużej mierze wynikiem obrony organizmu przed infekcją. Zwiększona produkcja śluzu ma na celu usunięcie wirusów i zainfekowanych komórek, podczas gdy kichanie i kaszel są mechanizmami oczyszczającymi drogi oddechowe.

Mechanizm, w jaki rinowirus wnika do komórek i wywołuje objawy kataru, jest złożony i obejmuje zarówno interakcje wirusa z komórkami gospodarza, jak i odpowiedź immunologiczną organizmu. Rozumienie tego procesu jest kluczowe dla opracowywania skutecznych metod leczenia i zapobiegania infekcjom rinowirusowym

Czynniki sprzyjające rozwojowi zakażenia wirusami

1. Różnorodność wirusów

Przeziębienie jest wynikiem infekcji różnymi typami wirusami wymienionymi wcześniej. Te wirusy kataru różnią się swoją obecnością w zależności od pory roku i regionu geograficznego.

2. Klimat i pory roku
Badania wykazały, że klimat i pory roku mają znaczący wpływ na występowanie przeziębienia. W chłodniejszych miesiącach obserwuje się zwiększoną częstotliwość zachorowań.

3. Zagęszczenie Ludności i Kontakt Międzyludzki
Zwiększone zagęszczenie ludności, takie jak w przedszkolach, szkołach czy miejscach pracy, sprzyja rozprzestrzenianiu się wirusów odpowiedzialnych za przeziębienie.

4. Zanieczyszczenie Powietrza
Zarówno zanieczyszczenie powietrza zewnętrznego, jak i wewnętrznego, jest związane z wyższym ryzykiem wystąpienia przeziębienia. Badania wykazały bezpośredni związek między poziomem zanieczyszczeń a częstością zachorowań.

5. Stres
Wysoki poziom stresu, zarówno fizycznego, jak i psychicznego, może wpływać na osłabienie układu odpornościowego, zwiększając ryzyko przeziębienia.

6. Środowisko Społeczne
Jakość interakcji społecznych i wsparcie społeczne mogą mieć wpływ na ryzyko przeziębienia. Badania wskazują, że lepsze relacje społeczne i większe wsparcie mogą przyczyniać się do lepszego funkcjonowania układu odpornościowego.

7. Czynniki Demograficzne
Różnice w częstotliwości występowania przeziębień są również obserwowane w zależności od płci, wieku i rasy. Na przykład, dzieci są bardziej narażone na częste przeziębienia.

8. Status Socjoekonomiczny
Niższy status socjoekonomiczny jest powiązany z wyższym ryzykiem przeziębień, co może być spowodowane gorszymi nawykami zdrowotnymi i wyższym poziomem stresu.

9. Dieta i Odżywianie
Niedobory pokarmowe, takie jak niedożywienie, są związane z wyższą częstością przeziębień. Jednakże związek między dietą a ryzykiem przeziębienia w populacji dobrze odżywionej nie jest jednoznaczny.

10. Palenie Tytoniu i Spożycie Alkoholu
Palenie tytoniu jest związane z wyższym ryzykiem przeziębień, podczas gdy umiarkowane spożycie alkoholu może być związane z niższym ryzykiem. Wyniki badań w tej dziedzinie są jednak zróżnicowane.

Leczenie kataru

Leczeniu kataru poświęcono oddzielny rozdział. Czytaj tu. 

Literatura

  1. Blaas, D. (2020). Individual subunits of a rhinovirus causing common cold exhibit largely different protein-RNA contact site conformations. Communications Biology, 3(1), 1-11. https://doi.org/10.1038/s42003-020-01269-6
  2. Hrebík, D., Füzik, T., Gondová, M., Šmerdová, L., Adamopoulos, A., Šedo, O., Zdráhal, Z., & Plevka, P. (2021). ICAM-1 induced rearrangements of capsid and genome prime rhinovirus 14 for activation and uncoating. Microscopy and Microanalysis, 27(S1), 2234-2235. https://doi.org/10.1017/S1431927621005122
  3. https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/nonallergic-rhinitis/diagnosis-treatment/drc-20351235
  4. Inesz van Benten et al. Predominance of rhinovirus in the nose of symptomatic and asymptomatic infants, Pediatr Allergy Immunol 2003: 14: 363–370
  5. Marine Savouré, Jean Bousquet, Jouni Jaakkola, Maritta Jaakkola, Bénédicte Jacquemin, et al.. Worldwide prevalence of rhinitis in adults: A review of definitions and temporal evolution. Clinical and Translational Allergy, 2022, 12 (3), pp.e12130. 10.1002/clt2.12130 . hal-03642666