Исследователи из Mass Eye and Ear и Северо-восточного университета обнаружили ранее неизвестный иммунный ответ внутри носа, который борется с вирусами, ответственными за инфекции верхних дыхательных путей. Дальнейшее тестирование показало, что эта защитная реакция подавляется при более низких температурах, что повышает вероятность возникновения инфекции.

Новое исследование, опубликованное 6 декабря в журнале «Журнал аллергии и клинической иммунологии », предлагает первый биологический механизм, объясняющий, почему такие вирусы , как простуда, грипп и COVID-19, с большей вероятностью возникают в холодное время года, по мнению авторов.

«Традиционно считалось, что сезон простуды и гриппа приходится на более прохладные месяцы, потому что люди чаще проводят в помещении, где воздушно-капельные вирусы могут легче распространяться», — сказал Бенджамин С. Блейер, доктор медицинских наук, FACS, директор трансляционных исследований отоларингологии в Mass Eye and Ear. и старший автор исследования. «Однако наше исследование указывает на биологическую первопричину сезонных колебаний вирусных инфекций верхних дыхательных путей, которые мы наблюдаем каждый год и которые совсем недавно были продемонстрированы во время пандемии COVID-19».

Первая линия защиты в носу

Нос является одной из первых точек контакта между внешней средой и внутренней частью тела и, как таковой, вероятной точкой входа для болезнетворных патогенов . Патогены вдыхаются или попадают непосредственно (например, руками) в переднюю часть носа, где они продвигаются назад через дыхательные пути в клетки тела, заражая клетки, что может привести к инфекции верхних дыхательных путей. Как дыхательные пути защищают себя от этих патогенов, долгое время плохо понимали.

Так было до тех пор, пока в 2018 году исследование под руководством доктора Блейера и Мансура Амиджи, доктора философии, заслуженного профессора фармацевтических наук Северо-восточного университета, не выявило врожденный иммунный ответ , запускаемый при вдыхании бактерий через нос: клетки в передней части Нос обнаружил бактерии, а затем выпустил в слизь миллиарды крошечных заполненных жидкостью мешочков, называемых внеклеточными везикулами (или EV, ранее известными как экзосомы), чтобы окружить бактерии и атаковать их. Доктор Блайер сравнивает выпуск этого роя электромобилей с «разбиванием осиного гнезда».

Исследование 2018 года также показало, что ЭВ переносят защитные антибактериальные белки через слизь от передней части носа к его задней части по дыхательным путям, которые затем защищают другие клетки от бактерий, прежде чем они проникнут слишком далеко в организм.

Для нового исследования исследователи стремились определить, был ли этот иммунный ответ также вызван вирусами, вдыхаемыми через нос, которые являются источником некоторых из наиболее распространенных инфекций верхних дыхательных путей.

Механизм борьбы с вирусами протестирован в различных условиях

Под руководством первого автора исследования Ди Хуанга, доктора философии, научного сотрудника Mass Eye and Ear and Northeastern, исследователи проанализировали, как клетки и образцы носовой ткани, взятые из носа пациентов, перенесших операцию, и здоровых добровольцев реагировали на три вируса: один коронавирус и два риновируса, вызывающие простуду.

Они обнаружили, что каждый вирус вызывает реакцию роя ЭВ от носовых клеток, хотя и использует сигнальный путь, отличный от того, который используется для борьбы с бактериями. Исследователи также обнаружили механизм, действующий в ответ на вирусы: после их высвобождения электромобили действовали как приманки, неся рецепторы, с которыми вирус связывался бы сам, а не с клетками носа.

«Чем больше приманок, тем больше электромобили могут уничтожать вирусы в слизи, прежде чем вирусы получат возможность связываться с клетками носа, что подавляет инфекцию», — сказал доктор Хуанг.

Затем исследователи проверили, как более низкие температуры влияют на эту реакцию, что особенно актуально для носового иммунитета, учитывая, что внутренняя температура носа сильно зависит от температуры вдыхаемого наружного воздуха. Они взяли здоровых добровольцев из среды с комнатной температурой и подвергли их воздействию температуры 4,4 ° C (39,9 ° F) в течение 15 минут и обнаружили, что температура внутри носа упала примерно на 5 ° C. Затем они применили это снижение температуры к тканям носа. образцы и наблюдали притупленный иммунный ответ. Количество ЭВ, секретируемых назальными клетками, уменьшилось почти на 42 процента, и антивирусные белки в ЭВ также были нарушены.

«В совокупности эти результаты дают механистическое объяснение сезонных колебаний инфекций верхних дыхательных путей », — сказал доктор Хуанг.

Терапевтический потенциал

Будущие исследования будут направлены на то, чтобы воспроизвести результаты с другими патогенами. Исследования могут проводиться как испытания, когда животная модель или человек подвергаются воздействию вируса и измеряется их назальный иммунный ответ.

Опираясь на свои недавние результаты, исследователи также могут представить, как терапевтические средства могут индуцировать и усиливать врожденный иммунный ответ носа. Например, лекарственная терапия , такая как назальный спрей, может быть разработана для увеличения количества ЭВ в носу или для связывания рецепторов в везикулах.

«Мы обнаружили новый иммунный механизм в носу, который постоянно подвергается бомбардировке, и показали, что ставит под угрозу эту защиту», — сказал доктор Амиджи. «Теперь вопрос меняется на: «Как мы можем использовать это природное явление, воссоздать защитный механизм в носу и усилить эту защиту, особенно в холодные месяцы?»