Самое смертоносное время при респираторном вирусном заболевании иногда наступает после того, как вирус выйдет из организма. Деструктивные процессы, которые запускаются во время пика инфекции через несколько недель после победы над вирусом, приводят к повреждению органов, которое может вызвать хроническое заболевание или даже смерть. Например, после первоначального приступа COVID-19 некоторые люди борются с постоянным кашлем, затрудненным дыханием и одышкой - признаками продолжающегося заболевания легких.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли ключ к разгадке того, как развивается повреждение легких в результате респираторной инфекции . Изучая мышей, они обнаружили, что инфекция запускает экспрессию белка под названием IL-33, который необходим для того, чтобы стволовые клетки в легких перерастали в воздушные пространства, и увеличивает выработку слизи и воспаление в легких. Результаты, опубликованные 24 августа в Журнале клинических исследований , раскрывают потенциальные возможности вмешательства для предотвращения хронического повреждения легких, вызванного вирусными инфекциями .
«Вакцины, противовирусные препараты, терапия антителами - все это полезно, но они не являются решением для людей, которые уже находятся на пути к прогрессирующему заболеванию», - сказал старший автор Майкл Дж. Хольцман, доктор медицины, профессор медицины Сельмы и Германа Селдинов, и профессор клеточной биологии и физиологии. «Мы стали лучше лечить острое заболевание из-за COVID-19, но то, что происходит после этой начальной фазы травмы, по-прежнему является серьезным препятствием на пути к лучшему результату. На данный момент мы также сталкиваемся с десятками миллионов люди, которые уже были инфицированы, и у большого процента из них есть хронические заболевания, особенно с респираторными симптомами. У нас нет лечения, которое могло бы исправить эту проблему ».
Давно признано, что острые респираторные инфекции могут привести к хроническим заболеваниям легких. Например, у детей, госпитализированных с респираторно-синцитиальным вирусом, в два-четыре раза выше вероятность развития астмы, которая сохраняется в течение длительного времени, может быть, даже на всю жизнь. Однако не совсем понятно, как именно острая респираторная инфекция вызывает хроническое заболевание, что затрудняет разработку методов ее предотвращения или лечения.
В рамках этого исследования Хольцман и его коллеги, в том числе первый автор Кангюн Ву, доктор философии, преподаватель медицины, изучали мышей, инфицированных вирусом Сендай. Сендай не вызывает серьезных заболеваний у людей, но естественным образом заражает других животных, включая мышей, и вызывает респираторные инфекции, которые развиваются так же, как респираторные инфекции у людей.
Исследователи изучили ткани легких мышей через 12 и 21 день после заражения вирусом Сендай и сравнили образцы с тканями легких неинфицированных мышей. Они обнаружили, что две популяции стволовых клеток помогают поддерживать барьер между легкими и внешним миром у неинфицированных мышей. Однако после заражения вирусом Сендай эти две популяции по отдельности начинают размножаться и распространяться в воздушное пространство. Базальные клетки захватывают небольшие дыхательные пути и воздушные мешочки, в то время как клетки AT2 остаются ограниченными воздушными мешочками. Некоторые из новых базальных клеток становятся клетками, продуцирующими слизь, в то время как другие выделяют молекулы, которые привлекают иммунные клетки в легкие. В целом этот процесс приводит к тому, что в легких остается меньше воздушного пространства, больше слизи и продолжающееся воспаление, которые вместе мешают дыханию.
Дальнейшие эксперименты показали, что этот процесс зависит от белка IL-33. В нормальных условиях IL-33 увеличивается в ядрах стволовых клеток легких в ответ на стресс или травму и помогает легким восстанавливать поврежденные барьеры. Однако во время и после заражения IL-33 может играть более пагубную роль.
Чтобы оценить роль IL-33 в поствирусном повреждении легких , исследователи генетически модифицировали мышей, чтобы они не содержали IL-33 в базальном наборе стволовых клеток легких. Затем ученые заразили этих мышей и отдельную группу немодифицированных мышей вирусом Сендай. Эти две группы мышей были одинаково эффективны в борьбе с начальной инфекцией вируса Сендай. Но через три недели после заражения в легких мышей, которым не хватало IL-33, наблюдалось меньшее разрастание клеток, слизь и воспаление, что указывает на то, что у них было меньше признаков вредных изменений легких. Через семь недель после заражения мыши без ИЛ-33 в базальных клетках также имели более высокий уровень кислорода в крови и меньшую гиперреактивность дыхательных путей, что является признаком улучшения их хронического заболевания легких.
«Эти результаты были действительно приятными, потому что избавление от IL-33 и, в свою очередь, потеря базальных стволовых клеток могло только усугубить ситуацию», - сказал Хольцман. «Сконструированные мыши могли умереть, потому что они больше не могли нормально восстанавливать вирусные повреждения легочного барьера. Но это не так. У мышей, у которых отсутствовала эта популяция базальных клеток, вместо этого были гораздо лучшие результаты. Это то, что мы мы в восторге от этого. Эти открытия дают нам твердую основу для поиска методов лечения, которые исправляют плохое поведение базальных стволовых клеток ».
Шаги нацеливания на путь между IL-33 и активацией базальных клеток могут лечь в основу широко эффективных методов лечения для предотвращения или лечения заболеваний легких, вызванных различными вирусами и, возможно, других форм повреждений легких и других участков, где тело встречается с внешний мир, сказал Хольцман.
«Легкое имеет довольно стереотипную реакцию на травму, включая вирусную», - сказал Хольцман. «Конкретный тип вируса, генетика хозяина, тяжесть начального заболевания - все это влияет на результат, но это всего лишь вопрос степени. Вы по-прежнему видите одни и те же ключевые элементы в разных условиях, и именно поэтому мы считаем, что может существовать общая стратегия лечения. У нас есть программа по открытию новых лекарств, чтобы найти такую общую стратегию, и данное исследование хорошо ей подходит ».
