Sfondo Il tratto respiratorio superiore umano è il primo sito di contatto per i virus respiratori inalati e suscita una serie di risposte immunitarie innate. La variazione stagionale delle infezioni virali respiratorie e l’importanza della temperatura ambiente nel modulare le risposte immunitarie alle infezioni sono state ben riconosciute; tuttavia, i meccanismi biologici sottostanti rimangono non studiati. Scopo Abbiamo studiato il ruolo delle vescicole extracellulari (EV) derivate dall’epitelio nasale nell’immunità antivirale innata dipendente dal recettore Toll-like 3 (TLR3). Metodi Abbiamo valutato la secrezione e la composizione degli EV epiteliali nasali dopo la stimolazione del TLR3 in cellule autologhe umane e campioni chirurgici freschi di mucosa nasale umana. Abbiamo anche esplorato l’attività antivirale e i meccanismi degli EV stimolati da TLR3 contro i virus respiratori, nonché l’effetto della temperatura ambiente fredda sull’immunità antivirale dipendente da TLR3. Risultati Abbiamo scoperto che l’esposizione all’acido poliinosinico:policitidilico, noto anche come poli(I:C), ha indotto un aumento simile a uno sciame nella secrezione di EV epiteliale nasale attraverso la segnalazione TLR3. Gli EV hanno partecipato all’immunità antivirale TLR3-dipendente, proteggendo l’ospite dalle infezioni virali attraverso il rilascio funzionale mediato da EV di miR-17 e la neutralizzazione diretta del virione dopo il legame ai ligandi del virus tramite recettori. inclusi LDLR e ICAM-1. Queste potenti funzioni di difesa immunitaria antivirale mediate dagli EV stimolati da TLR3 sono state influenzate dall’esposizione al freddo attraverso una diminuzione della secrezione totale di EV, nonché una diminuzione dell’impacchettamento dei microRNA e dell’affinità di legame antivirale dei singoli EV. . Conclusione Gli EV epiteliali nasali dipendenti da TLR3 mostrano molteplici meccanismi antivirali innati per sopprimere le infezioni virali respiratorie. Inoltre, il nostro studio fornisce una spiegazione meccanicistica quantitativa diretta per la variazione stagionale nella prevalenza delle infezioni del tratto respiratorio superiore. |
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Le temperature più fredde sopprimono una nuova risposta immunitaria all’interno del naso, offrendo la prova del perché raffreddore, influenza e COVID-19 sono più comuni nei mesi più freddi
I ricercatori della Mass Eye and Ear e della Northeastern University hanno scoperto una risposta immunitaria precedentemente non identificata all’interno del naso che combatte i virus responsabili delle infezioni delle vie respiratorie superiori. Ulteriori test hanno rivelato che questa risposta protettiva è inibita a temperature più fredde, rendendo più probabile il verificarsi di infezioni.
Il nuovo studio, pubblicato su The Journal of Allergy and Clinical Immunology , offre il primo meccanismo biologico per spiegare perché virus come il comune raffreddore, l’influenza e il COVID-19 hanno maggiori probabilità di aumentare nelle stagioni più fredde, secondo i ricercatori. autori.
"Si pensava convenzionalmente che la stagione del raffreddore e dell’influenza si verificasse nei mesi più freddi perché le persone erano più bloccate in ambienti chiusi dove i virus presenti nell’aria potevano diffondersi più facilmente", ha affermato Benjamin S. Bleier, MD, FACS, direttore. di Otorinolaringoiatria Ricerca Traslazionale in Massa Occhio e Orecchio. e autore principale dello studio. “Tuttavia, il nostro studio indica una causa biologica per la variazione stagionale delle infezioni virali delle vie respiratorie superiori che osserviamo ogni anno, dimostrata più recentemente durante la pandemia di COVID-19”.
Difesa di prima linea sul naso
Il naso è uno dei primi punti di contatto tra l’ambiente esterno e l’interno del corpo e, come tale, un probabile punto di ingresso per gli agenti patogeni.
Gli agenti patogeni vengono inalati o depositati direttamente (ad esempio con le mani) nella parte anteriore del naso, dove ritornano attraverso le vie aeree e nel corpo infettando le cellule, il che può portare a un’infezione da lievito. il tratto respiratorio superiore. Il modo in cui il tratto respiratorio si protegge da questi agenti patogeni è stato a lungo poco compreso.
Questo fino a quando uno studio del 2018 condotto dal Dr. Bleier e Mansoor Amiji, PhD, professore emerito di scienze farmaceutiche presso la Northeastern University, ha scoperto una risposta immunitaria innata che si attiva quando i batteri vengono inalati attraverso il naso: le cellule nella parte anteriore del naso il naso ha rilevato i batteri e quindi ha rilasciato miliardi di piccole sacche piene di liquido chiamate vescicole extracellulari (o EV, precedentemente note come esosomi) nel muco per circondare e attaccare i batteri. Il dottor Bleier paragona lo scatenamento di questo sciame di veicoli elettrici a “prendere a calci un vespaio”.
Lo studio del 2018 ha anche dimostrato che i veicoli elettrici trasportano proteine antibatteriche protettive attraverso il muco dalla parte anteriore del naso alla parte posteriore lungo le vie aeree, che poi proteggono altre cellule dai batteri prima di penetrare troppo nel corpo.
Per il nuovo studio, i ricercatori hanno cercato di determinare se questa risposta immunitaria fosse innescata anche da virus inalati attraverso il naso, che sono la fonte di alcune delle più comuni infezioni delle vie respiratorie superiori.
Meccanismo di lotta ai virus testato in varie condizioni
Guidati dal primo autore dello studio, Di Huang, PhD, ricercatore presso Mass Eye and Ear e Northeastern, i ricercatori hanno analizzato come le cellule e i campioni di tessuto nasale raccolti dal naso di pazienti sottoposti a intervento chirurgico e di volontari sani hanno risposto a tre virus. : un singolo coronavirus e due rinovirus che causano il comune raffreddore.
Hanno scoperto che ciascun virus innescava una risposta a sciame di EV dalle cellule nasali, sebbene utilizzasse un percorso di segnalazione diverso da quello utilizzato per combattere i batteri. I ricercatori hanno anche scoperto un meccanismo in gioco nella risposta contro i virus: al momento del rilascio, i veicoli elettrici fungevano da esche, trasportando recettori a cui il virus si legava invece delle cellule nasali.
"Più esche, più veicoli elettrici possono assorbire i virus nel muco prima che i virus abbiano la possibilità di legarsi alle cellule nasali, sopprimendo l’infezione", ha detto il dottor Huang.
I ricercatori hanno poi testato in che modo le temperature più fredde influenzano questa risposta, che è particolarmente rilevante per l’immunità nasale dato che la temperatura interna del naso dipende fortemente dalla temperatura dell’aria esterna che si inala. Hanno preso volontari sani da un ambiente a temperatura ambiente e li hanno esposti a temperature di 4,4°C (39,9°F) per 15 minuti e hanno scoperto che la temperatura all’interno del naso era scesa di circa 5°C. Hanno quindi applicato questa riduzione della temperatura al tessuto nasale. campioni e hanno osservato una risposta immunitaria attenuata. La quantità di veicoli elettrici secreti dalle cellule nasali è diminuita di quasi il 42% e anche le proteine antivirali presenti nei veicoli elettrici sono state colpite.
"Combinati, questi risultati forniscono una spiegazione meccanicistica per la variazione stagionale delle infezioni del tratto respiratorio superiore", ha affermato il dottor Huang.
Potenziale terapeutico
Gli studi futuri mireranno a replicare i risultati con altri agenti patogeni. Gli studi potrebbero essere condotti come studi di sfida, in cui un modello animale o umano viene esposto a un virus e viene misurata la sua risposta immunitaria nasale.
Dalle loro recenti scoperte, i ricercatori possono anche immaginare come la terapia possa indurre e rafforzare la risposta immunitaria innata del naso. Ad esempio, una terapia farmacologica, come uno spray nasale, potrebbe essere progettata per aumentare il numero di veicoli elettrici nel naso o legare i recettori all’interno delle vescicole.
"Abbiamo scoperto un nuovo meccanismo immunitario nel naso che viene costantemente bombardato e abbiamo dimostrato cosa compromette questa protezione", ha affermato il dottor Amiji. "La domanda ora cambia in: ’Come possiamo sfruttare questo fenomeno naturale e ricreare un meccanismo difensivo nel naso e aumentare questa protezione, soprattutto nei mesi più freddi?’"
