Ученые из Северо-восточного университета, США показали, что "первая линия обороны" иммунной системы, которая действует в носу человека, резко снижает активность при снижении температуры окружающей среды. Как следствие риновирусы и короновирусы получают доступ к верхним дыхательным путям. И у человека начинается простуда.
Исследователи из госпиталя "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 описывает биологический механизм, объясняющий, почему такие вирусные заболевания, как простуда, грипп и COVID-19, с большей вероятностью возникают в холодное время года.
«Традиционно считалось, что сезон простуды и гриппа приходится на более холодные месяцы, потому что люди больше времени проводят в помещении, где вирусы передаются воздушно-капельные вирусы и могут легко распространяться», — говорит ведущий автор работы Бенджамин С. Блейер. — «Однако наше исследование указывает биологическую причину 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 обороны находится в носу
Нос является одной из наиболее вероятных точек входа болезнетворных патогенов. Патогены можно вдохнуть, можно прикоснуться к носу руками. Дальше патогены продвигаются по дыхательных путям, заражают клетки и вызывают инфекцию верхних дыхательных путей. Как дыхательные пути защищают себя от этих патогенов, долгое время было неясно.
Но в 2018 году исследование под руководством доктора Блейера и Мансура Амиджи, заслуженного профессора фармацевтических наук Северо-восточного университета, показало, как работает врожденный иммунный ответ, который запускается при вдыхании патогенов через нос: клетки в передней части носа обнаруживают патоген и выпускают в слизь миллиарды крошечных заполненных жидкостью мешочков, так называемых внеклеточных везикул. Они окружают бактерии и их атакуют. Доктор Блайер сравнивает атаку этого роя с «разбитым осиным гнездом».
Исследование 2018 года также показало, что везикулы переносят защитные белки через слизь от передней части носа к его задней части по дыхательным путям. Таким образом везикулы защищают клетки от патогенов и не дают им проникнуть глубоко в организм.
Борьбы с вирусами в различных условиях температурных
В новом исследовании ученые взяли образцы назальной ткани и проверили их реакцию на три вируса: один коронавирус и два риновируса, вызывающие простуду.
Ученые обнаружили, что вирусы тоже вызывает реакцию роя везикул от носовых клеток. Исследователи обнаружили механизм, действующий в ответ на вирусы: везикулы действовали как приманки. Они несли рецепторы, с которыми вирус связывался сам. И везикулы уничтожали "прилипшие" к ним вирусы.
Затем исследователи проверили, как более низкие температуры влияют на эту реакцию, что особенно актуально для такого иммунитета, учитывая, что внутренняя температура носа сильно зависит от температуры вдыхаемого воздуха.
Ученые взяли здоровых добровольцев из среды с комнатной температурой и подвергли их воздействию температуры 4,4°C в течение 15 минут. В результате температура внутри носа упала примерно на 5°C. Затем ученые настолько же понизили температуру тканей носа. В результате иммунный ответ сильно снизился. Количество внеклеточных везикул, секретируемых назальными клетками, уменьшилось на 42%, и антивирусные белки в самих везикулах также были разрушены.
Как говорят ученые, будущие исследования будут направлены на то, чтобы воспроизвести результаты с другими патогенами. Кроме того исследователи займутся разработкой терапевтических средств, которые могут усилить врожденный иммунный ответ носа. Это может быть, например, специальный спрей.