Естественная разница температур между верхними и нижними дыхательными путями оказывает большое влияние на репликацию SARS-CoV-2 и последующую активацию иммунитета.
Полученные данные, опубликованные в статье в PLOS Biology, могут помочь в разработке противовирусных препаратов и принятии профилактических мер.
"SARS-CoV-2 и SARS-CoV очень похожи генетически, генерируют гомологичный репертуар вирусных белков и используют один и тот же рецептор для инфицирования клеток человека. Однако, несмотря на эти сходства, между этими двумя вирусами также существуют важные различия", - говорит соавтор работы Рональд Дайкман.
Так, SARS-CoV характеризуется воспалительными процессами в нижних дыхательных путях, и инфицированные лица становятся контагиозными только после появления симптомов, что облегчает выявление и прерывание цепочек инфекции. SARS-CoV-2, напротив, преимущественно реплицируется в верхних дыхательных путях (носоглотка, трахея) и может эффективно передаваться от одного человека к другому до появления симптомов заболевания. Более того, тяжесть инфекции SARS-CoV-2 сильно варьирует от человека к человеку и может проявляться как бессимптомное, легкое или тяжелое заболевание. Пожилые люди, а также люди с определенными сопутствующими заболеваниями (сердечно-сосудистые заболевания, диабет, рак) подвержены большему риску развития тяжелой формы, которая часто ассоциируется с инфицированием тканей нижних дыхательных путей, высоким уровнем воспаления и легочной недостаточностью.
Чтобы лучше понять, почему инфекции, вызванные SARS-CoV и SARS-CoV-2, приводят к таким разным клиническим результатам, исследователи из Университета Берна использовали специализированные культуры клеток дыхательных путей человека для исследования влияния температуры дыхательных путей на репликацию того и другого вирусов.
Они обнаружили, что температура играет важную роль, так как SARS-CoV-2 предпочитает реплицироваться при температурах, обычно встречающихся в верхних дыхательных путях (33°C). Более низкие температуры инкубации культур клеток позволили вирусу реплицироваться быстрее и в большей степени, чем при температуре 37°C, которая ближе к температуре нижних дыхательных путей. В отличие от SARS-CoV-2, репликация SARS-CoV не зависела от различных температур инкубации.
Исследователи также проанализировали, какие гены включаются и выключаются после инфицирования SARS-CoV и SARS-CoV-2, чтобы понять, как клетки дыхательных путей человека реагируют на инфекцию, и какие врожденные иммунные программы активируются. Имитируя условия верхних дыхательных путей (33°C), группа обнаружила, что SARS-CoV-2 не стимулировал иммунный ответ в этих клетках так сильно, как это происходило при имитации условий нижних дыхательных путей (37°C).
"Поскольку сила врожденного иммунного ответа может напрямую влиять на степень репликации вируса, это может помочь объяснить, почему SARS-CoV-2 реплицировался более эффективно при более низких температурах. Детальный анализ репликации SARS-CoV-2 и вызванные ей температурно-индуцированные реакции врожденных иммунных механизмы защиты хозяина помогает объяснить, почему SARS-CoV-2 так хорошо реплицируется в верхних дыхательных путях, и, возможно, именно поэтому SARS-CoV-2 демонстрирует более высокую трансмиссивность, чем SARS-CoV", - объясняет Дайкман.
Использование этой аутентичной модели клеточной культуры в контролируемой лабораторной среде показало, что она точно отражает различное поведение двух аналогичных вирусов в контексте пандемии. "Эта дает представление о молекулярной битве, которая происходит между вирусом и хозяином во время инфекции, и подчеркивает важность тонких изменений в микроокружении вируса, которые могут повлиять на его репликацию и распространение", - говорит Дайкман.
Понимание ключевых факторов процесса открывает новые возможности для создания высоконаправленных стратегий вмешательства и разработки новых фармацевтических соединений, которые помогут в борьбе с коронавирусными инфекциями.
