Исследование указывает на механизм поствирусного повреждения легких и предлагает цели для вмешательства.
Самое опасное время при вирусном респираторном заболевании иногда наступает после того, как вирус выводится из организма. Разрушительные процессы, которые запускаются во время инфекции, достигают пика в течение нескольких недель после победы над вирусом, что приводит к повреждению органов, которое может стать причиной хронического заболевания или даже смерти. Например, после первого приступа COVID-19 некоторые люди испытывают постоянный кашель, затрудненное дыхание и одышку - признаки продолжающегося заболевания легких.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета нашли ключ к разгадке того, как развивается повреждение легких после респираторной инфекции. Исследуя мышей, они обнаружили, что инфекция вызывает экспрессию белка IL-33, который увеличивает выработку слизи и воспаление в легких. Результаты исследования, опубликованные в Journal of Clinical Investigation, показывают потенциальные точки 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 прогрессирующей болезни", - сказал старший автор исследования Майкл Дж. Хольцман. "Мы стали лучше справляться с острым заболеванием, вызванным COVID-19, но то, что происходит после этой начальной фазы повреждения, все еще является серьезным препятствием для лучшего исхода. На данный момент мы также сталкиваемся с десятками миллионов людей, которые уже перенесли инфекцию, и у большого процента из них наблюдается длительное заболевание, особенно с респираторными симптомами. У нас нет лечения, которое могло бы устранить эту проблему".
Уже 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, возможно, даже на всю жизнь. Однако как именно острая респираторная инфекция вызывает хроническое заболевание, до конца не изучено, что затрудняет разработку терапии для его профилактики или лечения.
В рамках этого исследования Хольцман и его коллеги изучали мышей, зараженных вирусом Сендай. Вирус Сендай не вызывает серьезных заболеваний у людей, но он естественным образом инфицирует 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 инфицирования вирусом Сендай эти две популяции по отдельности начинают увеличиваться и распространяться в воздушные пространства. Базальные клетки захватывают мелкие дыхательные пути и альвеолы, в то время как клетки AT2 остаются ограничены альвеолами. Некоторые из новых базальных клеток становятся клетками, вырабатывающими слизь, в то время как другие выделяют молекулы, которые привлекают иммунные клетки в легкие. В целом, в результате этого процесса в легких становится меньше воздушного пространства, больше слизи и продолжается воспаление, что в совокупности мешает дыханию.
Дальнейшие эксперименты показали, что этот процесс зависит от интерлейкина 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 инфекции IL-33 может играть более пагубную роль. Чтобы оценить роль IL-33 в поствирусном повреждении легких, исследователи генетически модифицировали мышей, у которых IL-33 отсутствовал в базальных стволовых клеток легких. Затем ученые заразили этих мышей - и отдельную группу немодифицированных мышей - вирусом Сендай. Обе группы мышей были одинаково эффективны в борьбе с первой инфекцией вируса Сендай. Но через три недели после заражения в легких мышей, у которых отсутствовал IL-33, наблюдалось меньшее разрастание клеток, слизи и воспаление, что указывает на то, что у них было меньше признаков опасных изменений в легких. Через семь недель после инфицирования у мышей без IL-33 в базальных клетках также наблюдался более высокий уровень кислорода в крови и меньшая гиперреактивность дыхательных путей, что свидетельствует об улучшении хронического заболевания легких.
"Эти результаты действительно приятно видеть, потому что избавление от IL-33 и, в свою очередь, потеря базальных стволовых клеток могли бы ухудшить ситуацию", - сказал Хольцман. " Модифицированные мыши могли умереть, потому что они больше не могли нормально устранять вирусные повреждения легочного барьера. Но этого не произошло. У мышей, лишенных этой популяции базальных клеток, результаты оказались гораздо лучше. Именно это нас и радует. Эти результаты ставят нас на твердую почву для поиска терапии, которая исправит плохое поведение базальных стволовых клеток". По словам Хольцмана, нацеливание на стадии процесса между IL-33 и активацией базальных клеток может стать основой для эффективной терапии для предотвращения или лечения заболеваний легких, вызванных различными вирусами и, возможно, другими формами повреждений легких.
"Легкие имеют довольно стереотипный ответ на травму, включая вирусную травму",
- отметил Хольцман. "Конкретный тип вируса, генетика носителя, тяжесть начального заболевания - все эти вещи влияют на исход, но это лишь вопрос степени. При всех заболеваниях наблюдаются одни и те же ключевые элементы, и поэтому мы считаем, что может быть разработана общая стратегия лечения. У нас есть программа по поиску лекарственных препаратов для поиска такой общей стратегии, и это исследование хорошо вписывается в нее".
