Борьба с вирусами требует компромисса

17 сентября 2018



Исследовательская группа Йельского университета выявила, как клетки разных отделов дыхательных путей человека различаются своей реакцией на общеизвестные респираторные вирусы. Обнаруженные ими закономерности могут стать ответом на вопрос, давно не дающий покоя ученым: почему одни люди, столкнувшись с патогенным респираторным вирусом заболевают, а другие — нет. Результаты их работы опубликованы в онлайн-журнале открытого доступа «Cell Reports», который посвящен изысканиям в области клеточной биологии.

Новые исследования, проведенные в Йельском Университете, могут помочь решить загадку: почему некоторые люди, зараженные респираторными вирусами, заболевают, а другие — нет.

Риновирус является ведущей причиной не только простуды, но и приступов астмы и других серьезных заболеваний дыхательной системы. Когда респираторный вирус попадает в нос, клетки, которые выстилают воздухоносные пути, они известны как дыхательный, или респираторный, эпителий, реагируют на него, как на чужеродный агент и часто уничтожают его геном еще до того, как начинается репликация и появляются симптомы. Но, к сожалению, все может быть и по-другому, люди, подвергшиеся заражению вирусом, заболевают, перенося инфекцию либо в легкой, либо в тяжелой форме. Команда исследователей, во главе с Эллен Фоксман, решила выяснить, почему так получается.

Группа из Йельского университета использовала эпителиальные клетки, забранные у здоровых доноров. Клетки были получены либо из носовых ходов, либо из легких. Они подвергали риновирусы воздействию обоих типов клеток, притом, клеточные культуры поддерживались в одних и тех же условиях (использовались температурные и климатические камеры). К своему удивлению, исследователи обнаружили, что более надежный противовирусный ответ отмечался в культурах назальных клеток.

Для продолжения начатых исследований, команда ученых инициировали путь вирусного «эпиднадзора», внутриклеточный рецептор опознавания паттерна, участвующий в антивирусном ответе системы врождённого иммунитета организма — RIG-I (англ. retinoic acid-inducible gene 1) как в назальных клетках, так и в легочных. Ученые обнаружили, что оба типа клеток генерируют противовирусную реакцию и защитный ответ против окислительного (оксидативного) стресса, вида повреждения клеток, вызванного вирусами и другими вдыхаемыми раздражителями, такими, например, как сигаретный дым или пыльца деревьев. В назальных клетках антивирусная реакция была сильнее, но защита от окислительного стресса была более выраженной в бронхиальных клетках.

В серии дополнительных экспериментов исследовательская группа обнаружила доказательства наличия определенного компромисса: защитный ответ на окислительный стресс отключал противовирусную защиту. Чтобы исследовать этот феномен, группа ученых подвергла назальные клетки окислительному стрессу, воздействовав на них сигаретным дымом, после чего в культуру был добавлен респираторный вирус. Результатом данного опыта стало обнаружение, что назальные клетки после воздействия табачного дыма более восприимчивы к вирусу. «Они выстояли против сигаретного дыма, но не могут бороться с вирусом», — сказал Фоксман. «И вирус в результате размножается быстрее».

Эти результаты указывают на тонкий баланс между различными механизмами защиты в нашем теле, сказала Фоксман. «Ваша внутренняя поверхность дыхательных путей защищает не только от вирусов, но и многих других вредных веществ, которые попадают в носоглотку и бронхиальное дерево. Защитная реакция отлично срабатывает, если она сталкивается за один раз с единичным фактором, вызывающим стресс. Но там, где есть два разных стресса, обязательно есть компромисс», — объяснила Фоксман. «Мы обнаружили, что когда наши дыхательные пути пытаются справиться с другим типом стресса, им приходится адаптироваться к этому, „заплатив“ за это определенную цену. Компромиссным решением в данном случае становится повышенная восприимчивость к риновирусной инфекции». Исследование, по словам Эллен Фоксман, доказывает наличие прямой связи между воздействием окружающей среды и восприимчивостью к простуде, а также может объяснить, почему курильщики в большинстве случаев более восприимчивы к риновирусной инфекции. Исследователи надеются, что это открытие приведет к открытию новых стратегий борьбы с респираторными вирусами, вирусами, которые вызывают примерно 500 миллионов случает простудных заболеваний и 2 миллиона госпитализаций в Соединенных Штатах в год.

Другие авторами данной работы были ученые Йельского университета: Валя Т. Михайлова, Юн Конг, Ольга Федорова, Локеш Шарма, Чарльз С. Дела Круз, Анна Мари Пийл и Акико Ивасаки. Данная работа частично спонсировалась Национальными институтами здравоохранения и Медицинским институтом Говарда Хьюза. A.M.P. сейчас ожидает получение патента на производство стимулирующего RIG-I агента SLR-14.