Odkryto nieznany dotąd mechanizm chroniący przed wirusowymi infekcjami płuc

Odpowiedzi cytokinowe

Podczas gdy układ odpornościowy zwalcza infekcję układu oddechowego, oprócz szkód spowodowanych bezpośrednią działalnością wirusa, może pojawić się szereg ubocznych następstw. Wirusy są izolowane w maleńkich pęcherzykach zwanych fagosomami, które są następnie poddawane rozkładowi. Proces ten wyzwala produkcję cytokin, które alarmują układ odpornościowy o niebezpieczeństwie.

Z powodu nadmiernej reakcji układu odpornościowego organizmu na patogen, choroby, takie jak grypa lub COVID-19, mogą być śmiertelne. Wirus bezpośrednio może nie powodować uszkodzenia płuc, ale jego obecność może zainicjować bardzo silny stan zapalny, prowadzić do gromadzenia się płynu w płucach i ostatecznie wywołać zgon. Takie nasilone reakcje ze strony układu odpornościowego są także związane z niezakaźnymi chorobami, takimi jak stwardnienie rozsiane czy zapalenie trzustki.

Badanie mechanizmu na modelu zwierzęcym

Naukowcy z Uniwersytetu w Liverpoolu, Instytutu Quadram oraz uniwersytetów Wschodniej Anglii i Bristolu podjęli współpracę, aby zbadać odpowiedź immunologiczną na zakażenie wirusem grypy A w płucach myszy. Projekt został sfinansowany przez Radę ds. Badań nad Biotechnologią i Naukami Biologicznymi (BBSRC).

Badacze skupili się na niedawno scharakteryzowanej postaci niekanonicznej autofagii, zwanej fagocytozą, związanej z LC3 (ang. LC3-Associated Phagocytosis, LAP), która rozpoznaje patogeny, gdy dostają się do komórek i przyczynia się do regulacji immunologicznej i reakcji zapalnych w różnych typach komórek i tkanek. „Możliwość opisania tego nowego mechanizmu funkcjonowania układu odpornościowego przeciwko infekcjom dróg oddechowych jest bardzo ekscytująca, szczególnie biorąc pod uwagę obecną pandemię” – mówi profesor Tom Wileman z Quadram Institute.

Profesor Tom Wileman, profesor Ulrike Mayer i dr Penny Powell do badania infekcji wirusowych zdecydowali się użyć myszy z niedoborem LAP. Zwierzęta zachowywały normalną maszynerię autofagii i celowały w LAP w komórkach odpornościowych. Profesor James Stewart z Uniwersytetu w Liverpoolu scharakteryzował funkcję LAP, zakażając myszy transgeniczne wirusem grypy i badając powstałą odpowiedź na zakażenie.

LAP – pierwsza linia obrony przed infekcją

Dr Yohei Yamahami i współpracownicy z Uniwersytetu w Bristolu postanowili dokładniej przyjrzeć się komórkom wyściełającym powierzchnię płuc. Nie było różnicy w początkowym sposobie wiązania się wirusa z tymi komórkami. Badacze zauważyli, że LAP spowalnia drogę wirusa do komórki, ponieważ może działać, zapobiegając jego fuzji z endosomami, które importują rożne cząsteczki z zewnątrz komórki.

„Musimy ocenić, czy ten sam system zapewnia podobną ochronę u ludzi, ale wskazuje to na możliwość opracowania nowych leków, które manipulują tą niekanoniczną autofagią w celu zwiększenia oporności na powierzchni płuc, gdzie jest ona najbardziej potrzebna”.