Разгадка тайны того, почему дети лучше защищены от COVID, чем взрослыеРазгадка тайны того, почему дети лучше защищены от COVID, чем взрослые
Их иммунная система более подготовлена к борьбе с новым коронавирусом.
Иммунная система использует особый механизм для защиты детей от новых вирусов - и обычно она спасает их от тяжелого течения COVID-19 двумя разными способами. В слизистых оболочках их дыхательных путей она гораздо активнее, чем у взрослых. У детей эта система гораздо быстрее реагирует на вирусы, с которыми она никогда не сталкивалась, например, на пандемические патогены. По крайней мере, так утверждает недавнее исследование Ирины Леманн из Берлинского института здоровья Шарите и ее коллег.
Исследователи изучили различия в типах клеток слизистых оболочек детей и подростков. Как сообщается в Nature Biotechnology, у детей не только гораздо больше иммунных клеток в слизистых оболочках, но и быстрее вырабатываются интерфероны I типа, которые имеют решающее значение для борьбы с вирусами. В результате эти ключевые молекулы могут также обеспечить защиту от дисрегуляции иммунной системы, которая наблюдается во многих тяжелых случаях COVID-19.
"Защита от вирусов работает на двух уровнях. Во-первых, вы получаете противовирусный ответ внутри клеток через рецепторы, которые, например, вызывают выработку интерферона", - объясняет Леманн. "Второй уровень [это] иммунные клетки в тканях, такие как активированные клетки-киллеры и нейтрофилы". Исследование, проведенное ее группой, показывает, что у детей эти два уровня вирусного контроля находятся в состоянии повышенной готовности. Исследователи проанализировали почти 270 000 клеток из образцов мазков, взятых со слизистой оболочки носа людей в возрасте от четырех недель до 77 лет. Около половины из них были инфицированы SARS-CoV-2.
Образцы также показали, что клетки детей производят большее количество иммунных рецепторов, которые распознают вирусы и запускают иммунный ответ. Одна из таких рецепторных молекул, MDA5, является сенсором для чужеродной РНК, содержащейся во многих вирусах, включая SARS-CoV-2. Она также направляет выработку интерферонов I типа, которые активизируют иммунные клетки и приводят их в особое состояние бдительности, что затрудняет размножение вирусов.
"Интерфероны чрезвычайно эффективны против вирусных инфекций, - объясняет Марко Биндер из Немецкого центра исследования рака в Гейдельберге, соавтор исследования. Однако в качестве эффективной контрмеры новый коронавирус имеет свои собственные белки, которые препятствуют выработке интерферонов". "SARS-CoV-2 очень быстро размножается в клетках, и это означает, что белки вируса также образуются очень быстро. И они подавляют систему интерферона настолько сильно, что мы наблюдаем минимальную выработку интерферона или полное ее отсутствие в клеточных культурах, когда происходит инфицирование".
Биндер проверил на клеточных культурах эпителиальных клеток легких, может ли большее количество MDA5, наблюдаемое у детей, сохранять интерфероновую реакцию. У взрослых очень мало таких рецепторов - в случае инфекции молекулы приходится вырабатывать заново. Это требует времени, которое SARS-CoV-2 использует для подавления всей иммунной сигнальной системы. Дети, по-видимому, защищены от этого из-за более сильной базовой активации MDA5 и подобных рецепторов. На самом деле, эксперименты Биндера показали, что у детей SARS-CoV-2 действует слишком медленно, чтобы помешать клеткам вырабатывать интерфероны.
Таким образом, дети имеют практически двойную защиту от тяжелой формы SARS-CoV-2. Интерфероны I типа не просто предупреждают организм о вирусах. Эти сигнальные молекулы регулируют ряд процессов в общем иммунном ответе. Если они отсутствуют во время инфекции SARS-CoV-2, то, как показывают исследования, защитные силы организма выходят из строя в самый неподходящий момент. Распространение вируса вызывает повреждение тканей, что, в свою очередь, стимулирует иммунную систему к более ожесточенной борьбе с патогеном.
Однако из-за недостатка интерферонов I типа защитная реакция уже находится в опасном дисбалансе и промахивается мимо цели. В результате иммунная реакция вызывает массивное повреждение тканей в легких при тяжелом течении SARS-CoV-2. Результаты других исследований также указывают на решающую роль интерферонов в этом процессе, из-за чего люди с врожденными дефектами в реакции интерферона I типа или аутоантителами против этих сигнальных молекул сталкиваются с высоким риском очень серьезно заболеть COVID-19.
Дети выигрывают в том, что их сверхчувствительная иммунная система заставляет интерферон реагировать быстрее, чем SARS-CoV-2 препятствует его выработке.
"И наоборот, если концентрация MDA5 повышена, вы пропускаете первый шаг, на котором сначала нужно повысить уровень белка", - объясняет Биндер. "И именно поэтому клетка немедленно вырабатывает ощутимое количество интерферона при контакте с вирусом - еще до того, как SARS-CoV-2 успевает вмешаться".
Однако если система интерферона у ребенка нарушена - например, из-за наследственного дефекта, - этот защитный эффект исчезает. Это, возможно, объясняет, почему даже некоторые внешне здоровые дети и подростки все равно заболевают, говорит Биндер. Но важно то, что в целом дети могут очень быстро и эффективно бороться с неизвестным вирусом.
Эффект продолжается и на втором уровне иммунной реакции, поскольку необходимые иммунные клетки, такие как активированные киллеры, уже там и готовы. Один из ключевых выводов исследования Леманн и ее коллег заключается в том, что у детей в слизистых оболочках гораздо больше таких клеток, чем у взрослых. "Тот факт, что иммунные клетки уже находятся в тканях, дает вам преимущество, потому что все эти клетки не нужно вызывать сигнальными молекулами", - говорит Леманн. "Безусловно, это имеет значение, если у вас будет на один день меньше беспрепятственного размножения вируса в тканях".
Результаты исследования показывают, что иммунная система детей устроена таким образом, что при первой встрече с вирусами она борется с ними особенно эффективно. Такие эксперты, как исследователь гриппа Питер Палезе из Медицинской школы Икан при Маунт Синай в Нью-Йорке, который не принимал участия в работе, считают, что дети в целом лучше взрослых переносят пандемии - эффект, который предположительно наблюдался еще в 1918 году. Взрослым приходится полагаться на адаптивный иммунный ответ - специфическую защиту, обеспечиваемую антителами и Т-клетками против отдельных патогенов, которая развивается только через некоторое время после контакта с вирусом.
Это оказывается существенным недостатком в условиях пандемии. В отличие от сезонных респираторных патогенов, которые в детстве обычно удавалось перехватить, благодаря воздействию обостренной иммунной системы, взрослые особенно беззащитны перед новым вирусом. Это видно на примере COVID-19, о чем свидетельствует уровень тяжелых заболеваний и смертности, который почти экспоненциально возрастает среди пожилого населения.
Но почему такая высокоэффективная защита есть только у детей? Есть несколько причин, объясняет Биндер. "Если бы организм всегда активировал этот [процесс], это, конечно, создало бы невероятное давление отбора на патогены, - говорит он. Вирусы давно бы адаптировались. Кроме того, организм не может позволить себе эту систему в долгосрочной перспективе. Из всех сигнальных систем интерфероновый ответ вызывает наибольшие изменения в генетической активности клетки, - говорит Биндер. Если оставить этот ответ включенным надолго, он окажет огромное влияние на активность клеток и, следовательно, на организм в целом".
Это отнюдь не просто теоретическая проблема. "Известно, что люди с врожденной гиперактивацией этой интерфероновой системы обычно страдают очень серьезными воспалительными заболеваниями", - говорит Биндер. Поэтому цена противовирусного интерферонового супер-оружия в том, что его нужно тщательно хранить под замком". В результате SARS-CoV-2 может обезвредить его - и не только прорвать эту линию защиты, но и вывести из строя всю защитную систему организма".
Однако в первые годы жизни мы, кажется, на шаг опережаем вирусы.
