Повышенная смертность от вируса гриппа у пожилых людей связана с выработкой простагландина Е2

Вирус гриппа А (IAV) по сей день остается грозной инфекцией, которая особенно опасна для людей старше 65 лет. В то время как молодые люди обычно переносят ее с легкими или умеренными симптомами, пожилые подвергаются высоким рискам смерти и вторичных осложнений.

В борьбе с IAV важную роль играют альвеолярные макрофаги (AM) — резидентные макрофаги дыхательной системы. В опытах на мышах ранее было показано, что у животных без AM выживаемость при заражении IAV была хуже. В то же время с возрастом функционирование AM ослабевает. В экспериментах по пересаживанию AM от молодых мышей старым и наоборот выяснилось, что ассоциированные с возрастом транскрипционные отличия в макрофагах появляются из-за влияния локального микроокружения в состарившемся легком. Однако конкретные факторы, вызывающие дефекты в AM при старении, остаются не до конца изученными.

Исследователи из Мичиганского университета и Университет Темпл (США) обратили внимание на роль простагландина E2 (PGE2) — иммуномодулирующего липида. Уровень PGE2 повышается в легких у мышей по мере того, как животные стареют. Неясно, какую роль в этом играет клеточное (репликативное) старение, или сенесценция. Для этого процесса характерен особый ассоциированный со старением секреторный фенотип клеток (senescence-associated secretory phenotype, SASP), при котором они выделяют воспалительные медиаторы, например, цитокины и хемокины. Большинство известных SASP-факторов являются белками, однако появляется все больше доказательств того, что липиды также вырабатываются сенесцентными клетками. Таким образом, до сих пор не до конца понятно, вырабатывают ли стареющие клетки PGE2 и если да, то какие именно клетки и как это сказывается на резидентных макрофагах.

Авторы проанализировали базы данных РНК-секвенирования единичных клеток, чтобы выяснить, какие клетки в большей степени экспрессируют ферменты COX1 и COX2, необходимые для выработки PGE2. Выяснилось, что альвеолярные эпителиальные клетки (AEC) 2 типа потенциально участвуют в повышении уровня PGE2 с возрастом. Последующее культивирование AM и AEC 2 типа, полученных у молодых и старых мышей, подтвердило, что AEC 2 типа являются основным источником PGE2, и уровень выработки PGE2 у пожилых мышей намного выше, чем у молодых.

Далее исследователи культивировали AEC старых и молодых мышей, заражали их IAV ex vivо и измеряли выработку PGE2. IAV увеличивал выработку PGE2 у старых мышей гораздо сильнее, чем у молодых. Опыты на мышах in vivo показали, что в бронхоальвеолярной жидкости пожилых мышей после заражения IAV значительно повышался уровень PGE2. Измерив уровень PGE2 в бронхоальвеолярной жидкости людей, ученые обнаружили положительную корреляцию между возрастом и уровнем PGE2.

Чтобы определить клеточный механизм, благодаря которому старение увеличивает выработку PGE2, исследователи проанализировали факторы SASP альвеолярных эпителиальных клеток. Они обнаружили, что в AEC 2 типа пожилых мышей повышается синтез IL-6 и TNF-α в сравнении с клетками молодых мышей. Авторы сделали вывод о том, что AEC подвержены клеточному старению.

Далее ученые отследили зависимость между выработкой PGE2 и активностью SASP в AEC 2 типа, культивировав их после воздействия разного уровня радиации, а также ингибиторов клеточного старения (дазатиниба и кверцетина). Опыты показали, что PGE2 — это фактор SASP, который вырабатывают AEC 2 типа.

У мышей in vivo подавляли сигналинг PGE2 с помощью введения антагониста рецептора E2, после чего измеряли количество AM в бронхоальвеолярной жидкости методом проточной цитометрии. Авторы обнаружили, что блокирование рецептора E2 увеличивает уровни AM именно у пожилых мышей (у молодых мышей число AM не менялось).

Состояние митохондрий AM анализировали с помощью окрашиваний MitoTracker, MitoSOX и метиловым эфиром тетраметилпродамина. Оказалось, что в основе уменьшения количества AM под влиянием PGE2 лежит нарушение функционирования митохондрий (снижение массы, выработки активных форм кислорода и мембранного потенциала). Это происходит в результате индуцированного PGE2 снижения окислительного фосфорилирования и митофагии.

Подавление сигналинга PGE2 с помощью блокировки рецепторов Е2 повышало выживаемость пожилых мышей при заражении их вирусом гриппа А. Также снижалась вирусная нагрузка и тяжесть заболевания у пожилых мышей.

Результаты исследования не только определяют причины высокой подверженности пожилого населения вирусу гриппа А, но и предлагают потенциально новые мишени для терапии — AEC 2 типа, выработка ими PGE2 и E2-опосредованный сигналинг в альвеолярных макрофагах. 

Вирус гриппа инфицирует клетки сердца