Исследование, проведенное учеными из Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток им. Эли и Эдит Брод при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и опубликованное в Cell Stem Cell, поможет исследователям лучше понять риски COVID-19 для курильщиков и может дать информацию для разработки новых терапевтических стратегий для помогают снизить шансы курильщиков на развитие тяжелых заболеваний.
Курение сигарет является одной из наиболее частых причин заболеваний легких, включая рак легких и хроническую обструктивную болезнь легких, и большинство демографических исследований пациентов с COVID-19 показали, что нынешние курильщики подвержены повышенному риску тяжелой инфекции и смерти.
Но причины этого не совсем ясны.
Чтобы помочь понять, как курение влияет на инфекцию SARS-CoV-2 на клеточном и молекулярном уровне, доктор. Бриджит Гомпертс в партнерстве с соавторами авторов Вайтилингараджа Арумугасвами, доцентом молекулярной и медицинской фармакологии, и Катрин Плат, профессором биологической химии, воссоздали, что происходит, когда дыхательные пути курильщика заражены SARS-CoV-2.
Команда использовала платформу, известную как культура интерфейса воздух-жидкость, которая выращивается из стволовых клеток дыхательных путей человека и точно воспроизводит поведение и функции дыхательных путей у людей. Дыхательные пути, по которым вдыхаемый воздух из носа и рта попадает в легкие, являются первой линией защиты организма от переносимых по воздуху патогенов, таких как вирусы, бактерии и дым.
«Наша модель воспроизводит верхнюю часть дыхательных путей, в которую вирус попадает в первую очередь», – сказал Гомпертс, профессор легочной медицины и член Универсального онкологического центра UCLA Jonsson. "Это часть, которая производит слизь для улавливания вирусов, бактерий и токсинов и содержит клетки с выступами в виде пальцев, которые выбивают эту слизь вверх и наружу из организма."
Культуры интерфейса воздух-жидкость, использованные в исследовании, были выращены из стволовых клеток дыхательных путей, взятых из легких пяти молодых, здоровых, некурящих доноров ткани.
Чтобы воспроизвести эффекты курения, исследователи подвергали эти культуры дыхательных путей сигаретному дыму в течение трех минут в день в течение четырех дней.
«Модель этого типа использовалась для изучения заболеваний легких более десяти лет, и было показано, что она имитирует изменения в дыхательных путях, которые вы могли бы увидеть у человека, который в настоящее время курит», – сказал Гомпертс, который также является заместителем председателя по исследованиям в детская гематология-онкология в Детском институте открытий и инноваций Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Затем группа заразила культуры, подвергшиеся воздействию сигаретного дыма – вместе с идентичными культурами, которые не подвергались воздействию – живым вирусом SARS-CoV-2, и эти две группы сравнили. В моделях, подвергшихся воздействию дыма, исследователи видели в два-три раза больше инфицированных клеток.
Копнув дальше, исследователи определили, что курение привело к более серьезной инфекции SARS-CoV-2, по крайней мере частично, из-за блокирования активности белков-мессенджеров иммунной системы, называемых интерферонами.
Интерфероны играют решающую роль в раннем иммунном ответе организма, заставляя инфицированные клетки производить белки для атаки на вирус, вызывая дополнительную поддержку со стороны иммунной системы и предупреждая неинфицированные клетки для подготовки к борьбе с вирусом. Известно, что сигаретный дым снижает реакцию дыхательных путей на интерферон.
«Если вы думаете о дыхательных путях как о высоких стенах, защищающих замок, курение сигарет похоже на создание дыр в этих стенах», – сказал Гомпертс. "Курение снижает естественные защитные силы организма, что позволяет вирусу распространяться."
Соавторами исследования являются Арунима Пуркаястха, Чандани Сен, Густаво Гарсия-младший. и Джастин Лангерман, все из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения, Программой подготовки медицинских ученых Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Медицинской школой Дэвида Геффена Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе – Научно-исследовательским центром широких стволовых клеток COVID-19, Калифорнийским институтом регенеративной медицины, Клинической и трансляционной службой Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Научный институт (при поддержке Национального центра развития трансляционных наук при Национальных институтах здравоохранения), Программа исследований заболеваний, связанных с табаком, и Программа ученых Аблона в Комплексном онкологическом центре UCLA Jonsson и Исследовательском центре широких стволовых клеток UCLA.