Γιατί οι ιώσεις εξαπλώνονται πιο εύκολα το χειμώνα;

Το φθινόπωρο και ο χειμώνας είναι οι δύο εποχές που συνδέονται με την υψηλότερη συχνότητα λοιμώξεων του ανώτερου αναπνευστικού, όπως το κρυολόγημα και η γρίπη, λόγω της αυξημένης μετάδοσης των ιών που προσβάλουν το ανοσοποιητικό.

Παρόλο που είναι γνωστό πως οι ψυχρότερες θερμοκρασίες και η χαμηλή υγρασία συνδέονται με την αυξημένη ευαισθησία σε ιούς του αναπνευστικού συστήματος, δεν είναι ακόμη κατανοητοί οι βιολογικοί μηχανισμοί που διέπουν τη σχέση αυτή.

Μια πρόσφατη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Allergy and Clinical Immunology, έδειξε πως πιθανότατα οι χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα οδηγούν σε μείωση της ανοσολογικής απόκρισης από τα κύτταρα της ρινικής κοιλότητας ενάντια στους ιούς. Αυτό εξηγεί το γιατί οι άνθρωποι είναι πιο ευαίσθητοι σε λοιμώξεις του ανώτερου αναπνευστικού σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Πώς γίνεται η μύτη πύλη εισόδου για τους ιούς;

Σύμφωνα με μελέτες, ένα από τα συστατικά της ανοσολογικής απόκρισης κατά των ιών του αναπνευστικού συστήματος περιλαμβάνει την απελευθέρωση ενός πλήθους σωματιδίων, που συνδέονται με τη μεμβράνη, από τα κύτταρα που επενδύουν τη ρινική κοιλότητα. Τα σωματίδια αυτά ονομάζονται εξωκυτταρικά κυστίδια (EVs).

Τα εξωκυτταρικά κυστίδια είναι σωματίδια που μπορούν να μεταφέρουν ένα φορτίο DNA, RNA και πρωτεϊνών, και απελευθερώνονται από τους περισσότερους τύπους κυττάρων για να βοηθήσουν στην παραγωγή μιας αντιϊκής απόκρισης.

Στη μύτη, τα εξωκυτταρικά κυστίδια μπορούν να παρεμποδίσουν τους ιούς να προσκολληθούν σε μη μολυσμένα κύτταρα ή να μεταφέρουν το φορτίο τους σε μη μολυσμένα κύτταρα και να ρυθμίσουν την ανοσολογική τους απόκριση.

Στην προαναφερθείσα μελέτη, οι χαμηλότερες θερμοκρασίες του χειμώνα οδήγησαν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες στη ρινική κοιλότητα, γεγονός το οποίο αποδυνάμωσε την ανοσολογική απόκριση. Συγκεκριμένα, αυτή η πτώση της θερμοκρασίας μέσα στη ρινική κοιλότητα μείωση την απελευθέρωση των εξωκυτταρικών κυστιδίων και την αντιική απόκριση που μεσολαβείται από αυτά. Αυτό εξηγεί την αυξημένη ευαισθησία στις λοιμώξεις του αναπνευστικού συστήματος κατά το χειμώνα.

Εκτός από τη μείωση του αριθμού των εξωκυτταρικών κυστιδίων που παρατηρήθηκε στη μύτη, υπήρξε και μείωση της ποιότητας αυτών. Ο συνδυασμός των δύο αυτών οδήγησε σε μείωση της έμφυτης ανοσολογικής απόκρισης, η οποία μπορεί να κάνει τον ιό πιο ικανό να κολλήσει στα ρινικά κύτταρα και να τα μολύνει αυτά, με αποτέλεσμα να μπορεί στη συνέχεια να πολλαπλασιαστεί και να προκαλέσει τη λοίμωξη.

Ποιος είναι ο ρόλος των εξωκυτταρικών κυστιδίων;

Η ρινική κοιλότητα είναι επενδυμένη με το ρινικό βλεννογόνο, ο οποίος είναι το πρώτο σημείο επαφής του σώματος με τα εισπνεόμενα μικρόβια του αναπνευστικού, με αποτέλεσμα να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην προστασία από λοιμώξεις.

Η βλεννογόνος μεμβράνη της ρινικής κοιλότητας μπορεί να αποτρέψει φυσικά την είσοδο μικροβίων καθώς και να εκκρίνει μόρια με αντιμικροβιακές ιδιότητες στη βλέννα. Τα ρινικά επιθηλιακά κύτταρα, τα οποία αποτελούν μέρος της βλεννογόνου μεμβράνης, εκφράζουν επίσης υποδοχείς τύπου toll (TLRs) στην επιφάνειά τους, οι οποίοι μπορούν να ενεργοποιήσουν την έμφυτη ανοσοαπόκριση.

Η έμφυτη ανοσολογική απόκριση είναι η πρώτη γραμμή άμυνας έναντι των παθογόνων μικροοργανισμών που εισέρχονται στο σώμα και είναι μη ειδική. Οι υποδοχείς στην επιφάνεια των ρινικών επιθηλιακών κυττάρων μπορούν να αναγνωρίσουν δομικά μοτίβα των μικροβιακών τοξινών ή πρωτεϊνών και να ενεργοποιήσουν την ανοσολογική απόκριση.

Σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες, η ενεργοποίηση ενός είδους υποδοχέα τύπου toll (TLR4) από βακτηριακές τοξίνες μπορεί να διεγείρει την απελευθέρωση ενός πλήθους εξωκυτταρικών κυστιδίων.

Αυτά τα εξωκυτταρικά κυστίδια μπορούν να μεταφέρουν πρωτεΐνες που δεσμεύουν και εξουδετερώνουν τα μικρόβια ή να δωρίσουν το φορτίο τους σε γειτονικά κύτταρα για να ενισχύσουν την ανοσολογική απόκριση.

Τι έδειξε η μελέτη;

Αρχικά, οι ερευνητές της μελέτης διεξήγαγαν πειράματα, χρησιμοποιώντας ανθρώπινα ρινικά επιθηλιακά κύτταρα που καλλιεργήθηκαν στο εργαστήριο, για να εξετάσουν το ρόλο των εξωκυτταρικών κυστιδίων, που παράγονται κατά την ενεργοποίηση των υποδοχέων TLR, στην ανοσολογική απόκριση ενάντια στους ιούς του αναπνευστικού συστήματος.

Μετά τη διέγερση του υποδοχέα TLR3 με μια ουσία που μοιάζει με ιικό RNA, οι ερευνητές παρατήρησαν αύξηση της έκκρισης των εξωκυτταρικών κυστιδίων στα ρινικά επιθηλιακά κύτταρα. Αφού απομόνωσαν και καθάρισαν αυτά τα εξωκυτταρικά κυστίδια, δοκίμασαν την αντιική τους δράση ενάντια σε 3 είδη κοινών ιών του αναπνευστικού συστήματος και διαπίστωσαν πως αυτά κατέστειλαν αποτελεσματικά τη μόλυνση των ανθρώπινων ρινικών επιθηλιακών κυττάρων από τους ιούς.

Τα εξωκυτταρικά κυστίδια μπορούν επίσης να εκφράζουν υποδοχείς κυτταρικής επιφάνειας που χρησιμοποιούνται από τους ιούς για να εισέλθουν στα κύτταρα. Οι υποδοχείς αυτοί μπορούν να λειτουργήσουν ως δόλωμα και να μειώσουν τον αριθμό των σωματιδίων του ιού, εμποδίζοντας έτσι την μόλυνση άλλων κυττάρων από αυτά.

Πώς επηρεάζουν οι χαμηλές θερμοκρασίες του περιβάλλοντος τη δράση των εξωκυτταρικών σωματιδίων;

Αφού ανακάλυψαν πως λειτουργεί η μεσολαβούμενη από τα εξωκυτταρικά σωματίδια αντιική ανοσολογική απόκριση, οι ερευνητές εξέτασαν τον αντίκτυπο των χαμηλών θερμοκρασιών του περιβάλλοντος σε αυτή.

Αρχικά, αξιολόγησαν τις αλλαγές στη θερμοκρασία μέσα στη ρινική κοιλότητα υγιών ατόμων ως απόκριση στις χαμηλές θερμοκρασίες που συνήθως παρατηρούνται κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η πτώση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος από 23,3^oC σε 4,4^oC συνδέθηκε με μείωση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό της ρινικής κοιλότητας κατά περίπου 5^oC.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές προσομοίωσαν αυτή την πτώση της θερμοκρασίας στο εργαστήριο καλλιεργώντας κύτταρα ανθρώπινου ρινικού βλεννογόνου στους 32^oC αντί για τους 37^oC. Αυτή η μείωση της θερμοκρασίας φάνηκε να μειώνει την έκκριση των εξωκυτταρικών κυστιδίων ως απόκριση στη διέγερση του TLR3, καθώς επίσης και την έκφραση των υποδοχέων κυτταρικής επιφάνειας από τα εξωκυτταρικά κυστίδια.

Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν το σημαντικό ρόλο των εξωκυτταρικών κυστιδίων στην ευαισθησία ενός ανθρώπου σε ιογενείς ή άλλες λοιμώξεις του αναπνευστικού συστήματος.