Исследователи из Mass Eye and Ear и Северо-Восточного университета обнаружили ранее не идентифицированный иммунный ответ внутри носа, который борется с вирусами, ответственными за инфекции верхних дыхательных путей. Дальнейшие испытания показали, что эта защитная реакция подавляется при более низких температурах, что повышает вероятность возникновения инфекции.

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

"Традиционно считалось, что сезон простуды и гриппа приходится на более прохладные месяцы, потому что люди больше задерживаются в помещениях, где воздушно-капельные вирусы могут распространяться легче", - сказал Бенджамин С. Блейер, доктор медицинских наук, FACS, директор отдела трансляционных исследований в области 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, что совсем недавно было продемонстрировано во время пандемии COVID-19".

Первая линия обороны в носу

Нос является одной из первых точек контакта между внешней средой и внутри организма и, как таковой, вероятной точкой проникновения болезнетворных патогенов. Патогенные микроорганизмы вдыхаются или непосредственно оседают (например, руками) в передней части носа, где они проходят обратный путь через дыхательные пути и попадают в инфицирующие клетки организма, что может привести к инфекции верхних дыхательных путей. Как дыхательные пути защищают себя от этих патогенов, долгое время было плохо изучено.

То есть до тех пор, пока исследование 2018 года, проведенное доктором Блейером и Мансуром Амиджи, доктором философии, заслуженным профессором фармацевтических наук Северо-Восточного университета, не выявило врожденный иммунный ответ, запускаемый при вдыхании бактерий через нос: клетки в передней части носа обнаруживали бактерии, а затем выделяли миллиарды крошечных, наполненных жидкостью частиц. мешочки, называемые внеклеточными везикулами (или EVS, ранее известные как экзосомы), проникают в слизь, чтобы окружать бактерии и атаковать их. Доктор Блейер сравнивает высвобождение этого роя EV с "растревоживанием осиного гнезда".

Исследование 2018 года также показало, что EVs переносят защитные антибактериальные белки через слизь от передней части носа к задней его части вдоль дыхательных путей, что затем защищает другие клетки от бактерий, прежде чем они попадут 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, протестированный в различных условиях

Под руководством первого автора исследования Ди Хуана, доктора философии, научного сотрудника Mass Eye and Ear и Northeastern, исследователи проанализировали, как клетки и образцы тканей носа, собранные из носов пациентов, перенесших операцию, и здоровых добровольцев, реагировали на три вируса: один коронавирус и два риновируса, которые вызывают простуду.

Они обнаружили, что каждый вирус вызывал ответную реакцию роя EV от клеток носа, хотя и используя сигнальный путь, отличный от того, который используется для борьбы с бактериями. Исследователи также обнаружили механизм, участвующий в реакции против вирусов: после их высвобождения ЭВ действовали как приманки, несущие рецепторы, с которыми вирус связывался бы вместо клеток носа.

"Чем больше приманок, тем больше ЭВ могут уничтожить вирусы в слизи, прежде чем у вирусов появится шанс связаться с клетками носа, что подавляет инфекцию", - сказал доктор Хуан.

Затем исследователи проверили, как более низкие температуры влияют на эту реакцию, что особенно важно для иммунитета носа, учитывая, что внутренняя температура носа сильно зависит от температуры наружного воздуха, который он вдыхает. Они взяли здоровых добровольцев из среды комнатной температуры 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 образцам тканей носа и наблюдали притупление иммунного ответа. Количество ЭВ, секретируемых клетками носа, уменьшилось почти на 42 процента, и противовирусные белки в ЭВ также были нарушены.

"В совокупности эти результаты дают механистическое объяснение сезонным колебаниям инфекций верхних дыхательных путей", - сказал доктор Хуан.

Терапевтический потенциал

Будущие исследования будут направлены на то, чтобы повторить полученные результаты с другими патогенами. Исследования могли бы проводиться в качестве пробных исследований, когда животная модель или человек подвергаются воздействию вируса и измеряется их назальный иммунный ответ.

Исходя из своих недавних результатов, исследователи также могут представить себе способы, с помощью которых 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 связывания рецепторов внутри пузырьков.

"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 и воссоздать защитный механизм в носу и усилить эту защиту, особенно в холодные месяцы?""

В дополнение к доктору Дж. Блейер, Амиджи и Хуан, соавторами исследования были Майе С. Таха, доктор философии, Анджела Л. Ночера, доктор философии и Алан Д. Уоркман, доктор медицинских наук, специалист по массовому зрению и слуху.