Коронавирус повреждает реснитчатые клетки дыхательных путей

Тяжесть протекания COVID-19 зависит в том числе и от того, как SARS-CoV-2 распространяется в дыхательных путях. Французские исследователи показали на модели эпителия дыхательных путей человека и на хомячках, что вирус вызывает потерю подвижных ресничек эпителия и за счет этого успешнее проникает из бронхов в легкие.

Credit:
designua | 123rf.com

Исследователи из Института Пастера в Париже проверили, как влияет коронавирусная инфекция на структуру и функцию бронхиального эпителия человека. Эпителий, выстилающий дыхательные пути, играет ключевую роль в защите от инфекций. Его бокаловидные клетки выделяют защитную слизь, которая улавливает вдыхаемые частицы, в том числе патогены. Ресничные клетки, составляющие более половины всех эпителиальных клеток, несут примерно по 200 ресничек, которые ритмично бьются, перемещая слой слизи в направлении гортани, где она в итоге проглатывается. Базальные клетки дыхательных путей при повреждениях пролиферируют и дифференцируются в другие типы клеток.

Исследования образцов аутопсии от пациентов с COVID-19 и экспериментальное инфицирование тканевых эксплантатов подтвердили репликацию SARS-CoV-2 преимущественно в эпителии верхних и нижних дыхательных путей и в альвеолах легких. В предыдущих опытах по инфицированию моделей эпителия дыхательных путей было показано, что вирус преимущественно воздействует на реснитчатые клетки, а в некоторых работах — также на бокаловидные клетки. Но до сих пор не было ясно, как вирус влияет на их функцию. Авторы статьи, опубликованной в виде препринта на bioRxiv исследовали это на восстановленном эпителии человека и in vivo на сирийских хомячках.

Модель эпителия дыхательных путей представляла собой первичные эпителиальные клеток бронхов человека, выращенные на пористой мембране и дифференцированные на границе раздела «воздух/жидкость» на протяжении 4 недель. С помощью сканирующей электронной микроскопии подтвердили, что клетки дифференцировались в три основных типа клеток бронхиального эпителия: реснитчатые, бокаловидные и базальные. Модельный эпителий инфицировали суспензией вируса.

Репликация SARS-CoV-2 в клетках вызвала временное снижение барьерной функции эпителия и нарушение плотных контактов, хотя пересечение эпителия вирусными частицами оставалось ограниченным. В то же время репликация вируса приводит к быстрой потере ресничного слоя. Функция ресничек была нарушена, что проявилось в нарушении транспорта слизи. Эпителиальные защитные механизмы, такие как мобилизация базальных клеток и индукция интерферона-лямбда, активизировались только после повреждения ресничек (на 7-й день), при этом начиналась регенерация эпителия, компенсирующая функциональные нарушения. Потеря подвижных ресничек также наблюдалась в дыхательных путях хомячков, зараженных SARS-CoV-2.

Авторы отмечают, что вирус гриппа А гораздо сильнее нарушает целостность эпителиального барьера. Это говорит о том, что различные вирусы респираторных заболеваний используют разные стратегии.

Таким образом, повреждение ресничек — важный механизм, который может способствовать распространению SARS-CoV-2 по дыхательным путям, в их более глубокие участки, пока вирус не достигнет альвеол легких. Кроме того, нарушение функции ресничек повышает вероятность вторичных инфекций. Процент пациентов с COVID-19 с сопутствующей бактериальной или грибковой респираторной инфекцией при поступлении в больницу остается невысоким, однако среди пациентов с тяжелыми формами болезни от четверти до трети имеют бактериальные или грибковые суперинфекции, что ассоциировано с худшими исходами.

Источник

Rémy Robinot, et al. // SARS-CoV-2 infection damages airway motile cilia and impairs mucociliary clearance // bioRxiv, 2020, DOI:  10.1101/2020.10.06.328369

Добавить в избранное

Вам будет интересно