При любом вирусном респираторном заболевании самое неприятное часто начинается, когда вирус выводится из организма. Разрушительные процессы, которые запускаются во время пика инфекции уже после победы над вирусом, приводят к повреждению органов, вызывая хроническое заболевание или даже смерть. Например, у детей, госпитализированных с респираторно-синцитиальным вирусом, в 2-4 раза выше вероятность развития астмы, которая сохраняется в течение длительного времени и, может быть, даже на всю жизнь. Точно также первоначального приступа COVID-19 некоторые люди борются с постоянным кашлем, затрудненным дыханием и одышкой — признаками продолжающегося поражения легких. Однако большинство проводимых сегодня исследований и разрабатываемых методов лечения направлены именно на острую стадию вирусной инфекции, а не на предотвращение ее осложнений.
Чтобы выяснить как именно респираторные вирусы вызывают хронические повреждения легких, ученые из Вашингтонского университета в Сент — Луисе изучали мышей, инфицированных вирусом Сендай. Сендай не вызывает серьезных заболеваний у людей, но естественным образом заражает других животных, включая мышей, и вызывает респираторные инфекции, которые развиваются так же, как респираторные инфекции у людей.
Исследователи обнаружили, что две популяции стволовых клеток помогают поддерживать барьер между легкими и внешним миром у неинфицированных мышей. Однако после заражения вирусом Сендай эти две клеточные популяции начинают размножаться. Базальные клетки захватывают мелкие дыхательные пути и альвеолы, в то время как клетки AT2 остаются ограниченными альвеолами. Некоторые из новых базальных клеток становятся клетками, продуцирующими слизь, в то время как другие выделяют сигнальные молекулы, привлекающие иммунные клетки в легкие. В целом этот процесс приводит к тому, что в легких остается меньше воздушного пространства, больше слизи и продолжающееся воспаление, которые вместе мешают дыханию.
Дальнейшие эксперименты показали, что этот процесс зависит от белка 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 заражения IL-33 может играть более пагубную роль.
Исследователи генетически модифицировали мышей, чтобы они не содержали IL-33 в базальном наборе стволовых клеток легких, и также заразили их вирусом Сендай. Через несколько недель после заражения модифицированные мыши продемонстрировали лучше результаты. В их легких было меньше слизи и воспаления, они имели более высокий уровень кислорода в крови и меньшую гиперреактивность дыхательных путей.
Теперь ученые заняты поиском соединений, которые исправляют плохое поведение базальных стволовых клеток и белка IL-33. Они могут заложить основу для новых эффективных методов лечения или предотвращения заболеваний легких, вызванных различными вирусами.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Kangyun Wu et al, Basal-epithelial stem cells cross an alarmin checkpoint for post-viral lung disease, Journal of Clinical Investigation (2021). DOI: 10.1172/JCI149336
