Ново проучване посочва механизма на поствирусното увреждане на белите дробове и предлага цели за терапия.

Най-смъртоносният период при едно вирусно респираторно заболяване понякога е след като вирусът се изчисти от тялото. Деструктивните процеси, които се задействат по време на пика на инфекцията в седмиците след победата над вируса, водещи до увреждане на органите, което може да причини хронично заболяване или дори смърт. След първоначален пристъп на COVID-19 например някои хора се борят с упорита кашлица, затруднено дишане и задух - признаци на продължаващо белодробно заболяване.

Изследователи от Медицинския факултет на Вашингтонския университет в Сейнт Луис са открили улики как се развива увреждането на белите дробове след респираторна инфекция. Изучавайки мишки, те открили, че инфекцията предизвиква експресията на протеин, наречен IL-33, който е необходим на стволовите клетки в белите дробове да прераснат във въздушните пространства и увеличава производството на слуз и възпалението в белия дроб.

Констатациите, публикувани на 24 август 2021 г. в Journal of Clinical Investigation, разкриват потенциални точки на намеса за предотвратяване на хронични белодробни увреждания, причинени от вирусни инфекции.

„Ваксините, антивирусните лекарства, терапиите с антитела са полезни, но не са решение за хора, които вече са на път към прогресираща болест“, обяснява д-р Майкъл Дж. Холцман (Michael J. Holtzman), професор по медицина и клетъчна биология и физиология. „Станахме по-добри в грижите при остро заболяване, дължащо се на COVID-19, но това, което се случва след тази първоначална фаза на увреждане, все още е основна пречка за по-добър резултат. В този момент ние сме изправени също и пред десетки милиони хора, които вече са имали инфекция, а голям процент от тях имат дългосрочно заболяване, особено с респираторни симптоми. Нямаме лечение, което да отстрани проблема".

Отдавна се знае, че острите респираторни инфекции могат да доведат до хронично белодробно заболяване. Децата, хоспитализирани с респираторен синцитиален вирус например е два до четири пъти по-вероятно да развият астма, която продължава дълго време, може би дори за цял живот. Как точно острата респираторна инфекция предизвиква хронично заболяване, обаче не е напълно изяснено, което затруднява разработването на терапии за предотвратяване или лечение.

Като част от това проучване, Холцман и колегите му, включително първият автор д-р Канюн У (Kangyun Wu), изучават мишки, заразени с вируса Сендай. Сендай не причинява сериозно заболяване при хората, но по естествен път заразява други животни, включително мишки и причинява респираторни инфекции, които се развиват много подобно на респираторните инфекции при хората.

Учените изследват белодробни тъкани от мишки 12 и 21 дни след заразяване със вируса Сендай и сравняват пробите с белодробни тъкани на неинфектирани мишки. Те откриват, че две популации от стволови клетки помагат да се поддържа бариерата между белия дроб и външния свят при неинфектирани мишки. След заразяването с вируса Сендай обаче тези две популации поотделно започват да се размножават и да се разпространяват във въздушните пространства. Базалните клетки поемат малките дихателни пътища и въздушните торбички, докато клетките AT2 остават ограничени до въздушните торбички. Някои от новите базални клетки стават клетки, произвеждащи слуз, докато други освобождават молекули, които набират имунни клетки в белите дробове. Като цяло процесът води до белите дробове с по-малко въздушно пространство, повече слуз и продължаващо възпаление, които заедно пречат на дишането.

Допълнителните експерименти показват, че този процес зависи от протеина IL-33. При нормални условия IL-33 се увеличава в ядрата на белодробните стволови клетки в отговор на стрес или нараняване и помага на белия дроб да възстанови повредените бариери. По време на и след инфекцията обаче IL-33 може да поеме по-пагубна роля.

За да се оцени ролята на IL-33 в поствирусното белодробно увреждане, изследователите генетично модифицират мишки, за да им липсва IL-33 в базалния набор от белодробни стволови клетки. След това учените заразяват тези мишки - и отделна група немодифицирани мишки - с вируса Сендай. Двете групи мишки са еднакво ефективни в борбата срещу първоначалната инфекция с вируса на Сендай. Но три седмици след заразяването белите дробове на мишките, които нямат IL-33, показват по-малко клетъчен свръхрастеж, слуз и възпаление, което показва, че те имат по-малко признаци на вредни белодробни промени. Седем седмици след заразяването мишките без IL-33 в базалните клетки също имат по-високи нива на кислород в кръвта си и по-малка свръхчувствителност на дихателните пътища, които са признаци на подобрение на хроничното им белодробно заболяване.

„Тези резултати са наистина приятни, защото премахването на IL-33 и от своя страна, загубата на базални стволови клетки може само да влоши ситуацията“, обяснява Холцман. „Генно модифицираните мишки можеха да умрат, защото вече не бяха в състояние да извършат нормалното възстановяване на вирусното увреждане на белодробната бариера. Но това не е така. Вместо това мишките, които нямат тази популация от базални клетки, имат много по-добри резултати. За това се вълнуваме. Тези открития ни поставят на твърда основа да намерим терапии, които коригират лошото поведение на базалните стволови клетки".

Стъпките за насочване по пътя между IL-33 и активирането на базалните клетки могат да бъдат в основата на широко ефективни терапии за предотвратяване или лечение на белодробни заболявания, причинени от различни вируси и може би други форми на нараняване в белия дроб и други места, където тялото се среща с външен свят, коментира Холцман.

"Белият дроб има доста стереотипен отговор при нараняване, включително вирусно увреждане", обяснява Холцман. „Специфичният тип вирус, генетиката на гостоприемника, тежестта на първоначалното заболяване - всички тези неща влияят на резултата, но те са само въпрос на степен. Виждат се същите ключови елементи при различни състояния и затова смятаме, че може да има обща стратегия за лечение. Имаме програма за откриване на лекарства, за да намерим такава обща стратегия и това проучване се вписва добре в това".

Справка: “Basal-epithelial stem cells cross an alarmin checkpoint for post-viral lung disease” by Kangyun Wu, Kenji Kamimoto, Yong Zhang, Kuangying Yang, Shamus P. Keeler, Benjamin J. Gerovac, Eugene V. Agapov, Stephen P. Austin, Jennifer Yantis, Kelly A. Gissy, Derek E. Byers, Jennifer Alexander-Brett, Christy M. Hoffmann, Matthew Wallace, Michael E. Hughes, Erika C. Crouch, Samantha A. Morris and Michael J. Holtzman, 24 August 2021, Journal of Clinical Investigation.
DOI: 10.1172/JCI149336

Източник: Why Do Short Lung Infections Lead to Long-Lasting Lung Damage?, Washington University School of Medicine

Още по темата

28/05/2021

Животът

Грипът от 1918 г. мутира, ставайки по-смъртоносен в по-късните си вълни, разкриват стогодишни вирусни проби

05/01/2021

Животът

Защо някои заразени с COVID-19 са безсимптомни?

02/11/2020

Медицина

Лабораторно отгледани мини-бели дробове показват какво се случва при среща с коронавирус

23/04/2020

Животът

Как убива коронавирусът? Лекари проследяват уврежданията от мозъка до пръстите на краката