近期,科学家发现,人类鼻子内部存在一种神奇的免疫反应,能抵御上呼吸道感染的常见病毒,测试结果表明,这种保护性反应在较低温度下会受到抑制,使得感染更容易发生。
这项新发现刊载于《过敏与临床免疫学杂志》(The Journal of Allergy and Clinical Immunology),其作者团队来自美国麻省眼耳医院和东北大学。根据作者说法,他们提供了之一个生物学机制,用于解释为什么引发普通感冒、流感和COVID-19的病毒更有可能在寒冷的季节激增。
鼻子内的之一道防御
鼻子是外部环境和身体内部之间的首个接触点之一,因此很可能成为病原体入口。病原体被吸入或直接置入(例如通过手的传递)鼻子前部,然后经过气道向后部移动并进入身体、侵入细胞,这可能导致上呼吸道感染。
实际上,气道能在很大程度上保护机体免受病原体侵害,不过人们对此一直所知甚少。
2018年,布莱尔主任和东北大学药学院特聘教授曼苏尔·阿米吉(Mansoor Amiji)博士研究发现,通过鼻子吸入细菌会触发先天免疫反应:
鼻子前部的细胞检测到细菌然后将数十亿个“细胞外囊泡”(简称EVs,过去叫“外泌体”)释放到黏液中。这些充满液体的纳米级膜囊泡会包围并攻击细菌。
用布莱尔的话说,EVs的释放好比“捅了马蜂窝的下场”。
此外,他们还发现,细胞外囊泡将保护性抗菌蛋白从鼻子前部,穿过黏液运送至鼻后部——这能保护其他细胞免受细菌侵害。
这项工作为布莱尔等学者指明了方向。他们开始期待,如果入侵者从细菌变成了病毒,通过鼻子的免疫反应还会同样发生吗?EVs还会同样释放吗?
低温削弱鼻内免疫
同时任职于麻省眼耳医院和东北大学的研究员黄迪(音译) 博士与布莱尔、阿米吉等人一起开展了病毒调查。他们从接受手术患者和健康志愿者鼻子里收集细胞和鼻组织样本,并分析它们如何响应3种病毒:1种冠状病毒,以及2种引发普通感冒的鼻病毒。
分析结果显示,每种病毒都能触发鼻腔细胞的EVs释放(虽然使用的信号通路不同于用来对抗细菌的信号通路)。此外,他们还发现了一种在对抗病毒反应中发挥作用的机制:
EVs被释放后,可充当诱饵,其携带的受体是病毒结合的对象。病毒结合了受体就不会结合鼻细胞。
黄博士如此说道:“这样的诱饵越多,细胞外囊泡就越能够在病毒有机会与鼻细胞结合之前清除黏液中的病毒,从而抑制感染。”
另一方面,鉴于鼻内温度严重依赖于它吸入的外部空气的温度,研究团队也测试了低温对这种反应的影响。
他们在室温环境下选出健康志愿者,让后者暴露于4.4°C的低温下长达15分钟,鼻内温度下降约5°C。然后,他们将此低温应用于鼻组织样本,并观察到免疫反应减弱的情况:
鼻细胞分泌的EVs数量减少了近42%,EVs中的抗病毒蛋白也受损了。
黄博士表示:“结合起来看,这些发现为上呼吸道感染的季节性变化提供了机制解释。”
治疗潜力
未来的工作将是利用其他病原体复制上述发现,以及开发基于上述发现的治疗 *** 。例如,可否设计一种诸如鼻腔喷剂的药物,用以增加鼻内EVs的数量或EVs所携带的结合病毒的受体数量。
阿米吉说道:“我们在不断受到病原体轰炸的鼻子里发现了一种新的免疫机制,并揭示了破坏这种保护的因素。现在的问题是,我们如何利用这种自然现象并重建鼻内防御机制,加强免疫保护,尤其是在寒冷的月份。”
资料来源:
Why Colds, Flu, and COVID-19 Are More Common in Cooler Months: Biological Explanation Uncovered