Когда риновирус, наиболее распространённая причина простуды, попадает в носовые проходы, клетки, выстилающие нос, сразу же начинают работать с инфекцией. Эти клетки активируют широкий спектр противовирусных защитных средств, направленных на ограничение вируса и предотвращение его распространения.
В исследовании, опубликованном 19 января в журнале «Cell Press Blue», учёные показали, что этот ранний клеточный ответ играет ключевую роль в том, заболевает ли человек и насколько выражены его симптомы. Результаты свидетельствуют о том, что реакция организма на риновирус часто важнее самого вируса.
«Риновирусы, будучи главной причиной простуды и одной из главных причин проблем с дыханием у людей с астмой и другими хроническими заболеваниями лёгких, играют большое значение для здоровья человека», — говорит старший автор Эллен Фоксман из Йельской медицинской школы. «Это исследование позволило нам заглянуть в слизистую носовую систему человека и увидеть, что происходит во время инфекций риновирусом как на клеточном, так и на молекулярном уровнях.»
Чтобы внимательно наблюдать, как носовые клетки реагируют на инфекцию, исследовательская группа создала лабораторно выращенную модель человеческой носовой ткани. Они выращивали носовые стволовые клетки в течение четырёх недель, подвергая верхнюю поверхность ткани воздействию воздуха. Такое устройство способствовало созреванию клеток в структуру, очень похожую на оболочку носовых проходов и дыхательных путей.
В результате ткани образовались несколько типов клеток, присутствующих в дыхательных путях человека, включая клетки, производящие слизь, и клетки с ресничками (реснички — это крошечные волоскообразные структуры, которые помогают выводить слизь и задержанные частицы из лёгких).
Используя эту модель, исследователи смогли отслеживать, как тысячи отдельных клеток реагируют вместе во время инфекции. Они также изучили, что происходит, когда клеточные сенсоры, отвечающие за обнаружение риновируса, блокируются. Эти эксперименты выявили мощную защитную систему, координируемую интерферонами — белками, мешающими проникновению и размножению вируса.
Когда носовые клетки обнаруживают риновирус, они выделяют интерфероны, активирующие противовирусную защиту не только в инфицированных клетках, но и в близких здоровых клетках. Такая скоординированная реакция затрудняет размножение и распространение вируса. Если интерферон начинает действовать быстро, инфекцию можно сдержать раньше времени. Когда исследователи блокировали этот ответ, вирус быстро распространился, заражая гораздо больше клеток и нанося значительный ущерб.
«Наши эксперименты показывают, насколько критически и эффективен быстрый интерферонный ответ для контроля инфекции риновирусом, даже без присутствия клеток иммунной системы», — говорит первый автор Бао Ван из Йельской медицинской школы.
Исследование также выявило дополнительные реакции, возникающие при увеличении вирусной репликации. В таких условиях риновирус может активировать отдельную систему датчика, которая заставляет как инфицированные, так и неинфицированные клетки вырабатывать большое количество слизи и воспалительных сигналов. Эта реакция может способствовать воспалению дыхательных путей и затрудненному дыханию в лёгких.
По мнению исследователей, эти пути могут служить полезными целями для лечения, направленного на снижение вредных симптомов при поддержке эффективной противовирусной защиты.
Команда отмечает, что их органоидная модель включает меньше типов клеток, чем присутствует в человеческом организме. Во время реальных инфекций к месту притягиваются дополнительные клетки, включая иммунные клетки, чтобы помочь в борьбе с вирусом. Исследователи отмечают, что понимание того, как эти дополнительные типы клеток и факторы окружающей среды в носовых проходах и дыхательных путях влияют на реакцию организма на риновирус, будет важным направлением будущих исследований.
В исследовании, опубликованном 19 января в журнале «Cell Press Blue», учёные показали, что этот ранний клеточный ответ играет ключевую роль в том, заболевает ли человек и насколько выражены его симптомы. Результаты свидетельствуют о том, что реакция организма на риновирус часто важнее самого вируса.
«Риновирусы, будучи главной причиной простуды и одной из главных причин проблем с дыханием у людей с астмой и другими хроническими заболеваниями лёгких, играют большое значение для здоровья человека», — говорит старший автор Эллен Фоксман из Йельской медицинской школы. «Это исследование позволило нам заглянуть в слизистую носовую систему человека и увидеть, что происходит во время инфекций риновирусом как на клеточном, так и на молекулярном уровнях.»
Чтобы внимательно наблюдать, как носовые клетки реагируют на инфекцию, исследовательская группа создала лабораторно выращенную модель человеческой носовой ткани. Они выращивали носовые стволовые клетки в течение четырёх недель, подвергая верхнюю поверхность ткани воздействию воздуха. Такое устройство способствовало созреванию клеток в структуру, очень похожую на оболочку носовых проходов и дыхательных путей.
В результате ткани образовались несколько типов клеток, присутствующих в дыхательных путях человека, включая клетки, производящие слизь, и клетки с ресничками (реснички — это крошечные волоскообразные структуры, которые помогают выводить слизь и задержанные частицы из лёгких).
Используя эту модель, исследователи смогли отслеживать, как тысячи отдельных клеток реагируют вместе во время инфекции. Они также изучили, что происходит, когда клеточные сенсоры, отвечающие за обнаружение риновируса, блокируются. Эти эксперименты выявили мощную защитную систему, координируемую интерферонами — белками, мешающими проникновению и размножению вируса.
Когда носовые клетки обнаруживают риновирус, они выделяют интерфероны, активирующие противовирусную защиту не только в инфицированных клетках, но и в близких здоровых клетках. Такая скоординированная реакция затрудняет размножение и распространение вируса. Если интерферон начинает действовать быстро, инфекцию можно сдержать раньше времени. Когда исследователи блокировали этот ответ, вирус быстро распространился, заражая гораздо больше клеток и нанося значительный ущерб.
«Наши эксперименты показывают, насколько критически и эффективен быстрый интерферонный ответ для контроля инфекции риновирусом, даже без присутствия клеток иммунной системы», — говорит первый автор Бао Ван из Йельской медицинской школы.
Исследование также выявило дополнительные реакции, возникающие при увеличении вирусной репликации. В таких условиях риновирус может активировать отдельную систему датчика, которая заставляет как инфицированные, так и неинфицированные клетки вырабатывать большое количество слизи и воспалительных сигналов. Эта реакция может способствовать воспалению дыхательных путей и затрудненному дыханию в лёгких.
По мнению исследователей, эти пути могут служить полезными целями для лечения, направленного на снижение вредных симптомов при поддержке эффективной противовирусной защиты.
Команда отмечает, что их органоидная модель включает меньше типов клеток, чем присутствует в человеческом организме. Во время реальных инфекций к месту притягиваются дополнительные клетки, включая иммунные клетки, чтобы помочь в борьбе с вирусом. Исследователи отмечают, что понимание того, как эти дополнительные типы клеток и факторы окружающей среды в носовых проходах и дыхательных путях влияют на реакцию организма на риновирус, будет важным направлением будущих исследований.