چرا افراد مبتلا به آسم آلرژیک کمتر مستعد ابتلا به کووید شدید هستند؟

اکثریت قریب به اتفاق افراد مبتلا به نوع Omicron SARS-CoV-2 علائم خفیف شبیه سرماخوردگی، علائم متوسط ​​آنفولانزا یا اصلاً هیچ علامتی ندارند، اما ویروس آنقدر قابل انتقال است که هنوز در اعماق بافت ریه پخش می‌شود. تنها در سال 2022 باعث بیماری شدید و مرگ هزاران نفر در ایالات متحده شود. محققان دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل دلایل بیولوژیکی را برای چگونگی پیشرفت بیماری و اینکه چرا جمعیت خاصی از بیماران آسم کمتر مستعد ابتلا به کووید شدید هستند، نشان داده‌اند.

این تحقیق، منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، اهمیت یک سایتوکین معروف به نام اینترلوکین-13 (IL-13) را در محافظت از سلول ها در برابر SARS-CoV-2 نشان می دهد، که به توضیح این معمای کمک می کند که چرا افراد مبتلا به آسم آلرژیک با وجود داشتن یک بیماری مزمن، بهتر از جمعیت عادی زندگی می کنند. وضعیت ریه این را نمی توان در مورد افراد مبتلا به بیماری های دیگر مانند بیماری انسداد مزمن ریه (COPD) یا آمفیزم که در معرض خطر بسیار بالای ابتلا به کووید شدید قرار دارند، گفت.

نویسنده ارشد، دکتر کامیل اهر، استادیار اطفال در دانشکده پزشکی UNC و عضو این دانشگاه گفت: «ما می‌دانستیم که باید یک دلیل مکانیکی زیستی وجود داشته باشد که چرا افراد مبتلا به آسم آلرژیک از بیماری‌های شدید محافظت می‌شوند. موسسه ریه UNC Marsico. “تیم تحقیقاتی ما تعدادی تغییرات سلولی مهم را کشف کردند، به ویژه به دلیل IL-13، که ما را به این نتیجه رساند که IL-13 نقش منحصر به فردی در دفاع در برابر عفونت SARS-CoV-2 در جمعیت های خاص بیماران دارد.”

اگرچه سیتوکین هایی مانند IL-13 نمی توانند به عنوان درمان استفاده شوند، زیرا آنها باعث التهاب می شوند، مهم است که مسیرهای مولکولی طبیعی را که سلول ها برای محافظت از خود در برابر تهاجم پاتوژن استفاده می کنند، درک کنیم، زیرا این مطالعات پتانسیل نشان دادن اهداف درمانی جدید را دارند.

عوامل بهداشتی زیادی وجود دارد که خطر ابتلا به کووید شدید را در افراد افزایش می دهد، از جمله بیماری های مزمن ریوی مانند COPD، اما در طول همه گیری، اپیدمیولوژیست ها دریافتند که افراد مبتلا به آسم آلرژیک کمتر مستعد ابتلا به بیماری های شدید هستند.

Ehre که همچنین یکی از اعضای موسسه تحقیقات کودکان UNC است، گفت: “اینها بیماران مبتلا به آسم ناشی از آلرژن ها مانند کپک، گرده و شوره هستند.” “برای اینکه بفهمیم چرا آنها کمتر حساس هستند، مکانیسم های سلولی خاصی را در کشت سلول های اپیتلیال اولیه راه هوایی انسان بررسی کردیم.”

این آزمایش ها توسط نویسندگان اول، کامرون موریسون، دانشجوی پزشکی در آزمایشگاه Ehre، و کیتلین ادواردز، دستیار پژوهشی و دانشجوی MPH در آزمایشگاه رالف باریک، دکترا، کنان، استاد برجسته اپیدمیولوژی در UNC رهبری شد. دانشکده بهداشت عمومی جهانی Gillings و استاد در بخش میکروبیولوژی و ایمونولوژی UNC در دانشکده پزشکی UNC.

محققان از تجزیه و تحلیل ژنتیکی کشت‌های سلولی راه هوایی انسانی آلوده به SARS-CoV-2 استفاده کردند تا کشف کنند که بیان پروتئین انسانی ACE2 بر انواع سلول‌های آلوده و میزان ویروس یافت شده در این جمعیت سلولی (همچنین به عنوان “بار ویروسی” شناخته می‌شود، کنترل می‌کند. “)

سپس دانشمندان از میکروسکوپ الکترونی (EM) برای شناسایی خروج شدید ویروس از سلول‌های مژکدار آلوده استفاده کردند، سلول‌هایی که وظیفه حرکت موکوس را در امتداد سطح راه هوایی دارند. EM همچنین سیتوپاتوژنز شدید را نشان داد – تغییرات درون سلول های انسانی به دلیل عفونت ویروسی. و این تغییرات در سلول‌های مژکدار (مشکل از ویریون‌ها) که از سطح راه هوایی دور می‌شوند به اوج می‌رسد.

Ehre گفت: “این ریزش چیزی است که یک مخزن ویروسی بزرگ برای انتشار و انتقال SARS-CoV-2 فراهم می کند.” همچنین به نظر می‌رسد که پتانسیل سلول‌های آلوده را برای جابجایی به بافت عمیق‌تر ریه افزایش می‌دهد.»

آزمایش‌های بیشتر بر روی سلول‌های آلوده راه هوایی نشان داد که یک پروتئین مخاطی اصلی به نام MUC5AC در داخل سلول‌ها تخلیه شده است، احتمالاً به این دلیل که پروتئین‌ها برای به دام انداختن ویروس‌های مهاجم ترشح شده‌اند. اما بار ویروس همچنان افزایش می‌یابد زیرا سلول‌هایی که وظیفه تولید MUC5AC را بر عهده داشتند در مواجهه با یک عفونت ویروسی شایع غرق شدند.

محققان از مطالعات اپیدمیولوژیک می‌دانستند که بیماران مبتلا به آسم آلرژیک – معروف به تولید بیش از حد MUC5AC – کمتر مستعد ابتلا به کووید شدید هستند. Ehre و همکارانش همچنین می‌دانستند که سیتوکین IL-13 باعث افزایش ترشح MUC5AC در ریه‌ها می‌شود که بیماران آسم با یک آلرژن مواجه شدند.

دانشمندان تصمیم گرفتند با درمان سلول های راه هوایی انسان با IL-13 راه های هوایی آسمی را تقلید کنند. سپس تیترهای ویروسی، mRNA ویروسی، سرعت ریزش سلول های آلوده و تعداد کلی سلول های آلوده را اندازه گیری کردند. هر یک به طور قابل توجهی کاهش یافت. آنها دریافتند که این موضوع حتی زمانی که موکوس از کشت‌ها برداشته شد نیز صادق است، که نشان می‌دهد عوامل دیگری در اثرات محافظتی IL-13 در برابر SARS-CoV-2 دخیل هستند.

تجزیه و تحلیل توالی RNA انبوه نشان داد که IL-13 ژن‌هایی را که سنتز گلیکوپروتئین، انتقال یون و فرآیندهای ضد ویروسی را کنترل می‌کنند – که همگی در دفاع ایمنی راه هوایی مهم هستند – تنظیم می‌کنند. آنها همچنین نشان دادند که IL-13 باعث کاهش بیان گیرنده ویروسی، ACE2، و همچنین کاهش میزان ویروس در داخل سلول ها و انتقال ویروس از سلول به سلول می شود.

روی هم رفته، این یافته‌ها نشان می‌دهد که IL-13 به طور قابل‌توجهی بر ورود ویروس به سلول‌ها، تکثیر درون سلول‌ها و انتشار ویروس تأثیر می‌گذارد، بنابراین توانایی ویروس برای یافتن مسیر عمیق‌تر به راه‌های هوایی برای ایجاد بیماری شدید را محدود می‌کند.

Ehre گفت: “ما فکر می کنیم این تحقیقات بیشتر نشان می دهد که چقدر مهم است که عفونت SARS-CoV-2 را در اسرع وقت درمان کنیم.” و این نشان می دهد که مکانیسم های خاص مربوط به ACE2 و IL-13 چقدر مهم هستند، زیرا ما تمام تلاش خود را می کنیم تا از بیماران در برابر ابتلا به عفونت های شدید محافظت کنیم.

سایر نویسندگان از PNAS این مقاله عبارتند از کندال شفر، کنزا آرابا، جیسون ویکوف، دانیل ویلیامز، تاکانوری آساکورا، هانگ دانگ، لیزا مورتون، رادنی گیلمور، واندا اونیل و ریک بوچر، همه در UNC-Chapel Hill.