PENELITIAN TERKINI: Mengapa penderita asma alergi kurang rentan terhadap COVID berat?

Advertisements
Advertisements
Spread the love

Mengapa penderita asma alergi kurang rentan terhadap COVID berat?

Para ilmuwan menunjukkan bagaimana sel-sel yang dikemas dengan SARS-CoV-2 terlepas dari saluran udara bagian atas dan menyebar jauh ke paru-paru di mana COVID yang parah dapat berakar. Mereka juga menemukan bagaimana reaksi asma terhadap alergen melawan virus untuk mencegah COVID yang parah.

Sebagian besar orang yang terinfeksi dengan varian omicron dari SARS-CoV-2 mengalami gejala seperti pilek ringan, gejala seperti flu sedang, atau tidak ada gejala sama sekali, tetapi virus ini sangat menular sehingga masih menyebar jauh ke dalam jaringan paru-paru. menyebabkan penyakit parah dan kematian pada ribuan orang di Amerika Serikat pada tahun 2022 saja. Para peneliti di University of North Carolina di Chapel Hill mengungkapkan alasan biologis bagaimana perkembangan penyakit terjadi dan mengapa populasi pasien asma tertentu kurang rentan terhadap COVID yang parah.

Penelitian ini, yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, menggambarkan pentingnya sitokin terkenal yang disebut interleukin-13 (IL-13) dalam melindungi sel dari SARS-CoV-2, yang membantu menjelaskan misteri mengapa orang dengan asma alergi cukup baik daripada populasi umum meskipun memiliki kondisi paru-paru kronis. Hal yang sama tidak dapat dikatakan untuk individu dengan penyakit lain, seperti penyakit paru obstruktif kronik (PPOK) atau emfisema, yang berisiko sangat tinggi terkena COVID berat.

“Kami tahu pasti ada alasan bio-mekanistik mengapa orang dengan asma alergi tampaknya lebih terlindungi dari penyakit parah,” kata penulis senior Camille Ehre, PhD, asisten profesor pediatri di UNC School of Medicine dan anggota UNC Marsico Lung. Lembaga. “Tim peneliti kami menemukan sejumlah perubahan seluler yang signifikan, terutama karena IL-13, membuat kami menyimpulkan bahwa IL-13 memainkan peran unik dalam pertahanan melawan infeksi SARS-CoV-2 pada populasi pasien tertentu.”

Meskipun sitokin seperti IL-13 tidak dapat digunakan sebagai terapi karena memicu peradangan, penting untuk memahami jalur molekuler alami yang digunakan sel untuk melindungi diri dari invasi patogen, karena studi ini memiliki potensi untuk mengungkapkan target terapi baru.

Ada banyak faktor kesehatan yang meningkatkan risiko seseorang terkena COVID berat, termasuk penyakit paru-paru kronis seperti PPOK, tetapi seiring dengan berlanjutnya pandemi, para ahli epidemiologi menemukan bahwa penderita asma alergi kurang rentan terhadap penyakit parah.

Advertisements

“Ini adalah pasien asma yang disebabkan oleh alergen, seperti jamur, serbuk sari, dan ketombe,” kata Ehre, yang juga anggota UNC Children’s Research Institute. “Untuk mengetahui mengapa mereka kurang rentan, kami menyelidiki mekanisme seluler spesifik dalam kultur sel epitel saluran napas manusia primer.”

Eksperimen dipimpin oleh rekan penulis pertama Cameron Morrison, seorang mahasiswa kedokteran di lab Ehre, dan Caitlin Edwards, asisten peneliti dan mahasiswa MPH di lab Ralph Baric, PhD, Profesor Epidemiologi Terhormat Kenan di UNC Gillings School of Kesehatan Masyarakat Global dan profesor di Departemen Mikrobiologi dan Imunologi UNC di Fakultas Kedokteran UNC.

Para peneliti menggunakan analisis genetik dari kultur sel saluran napas manusia yang terinfeksi SARS-CoV-2 untuk menemukan bahwa ekspresi protein manusia ACE2 mengatur jenis sel mana yang terinfeksi dan jumlah virus yang ditemukan dalam populasi sel ini (juga dikenal sebagai “viral load). .”)

Para ilmuwan kemudian menggunakan mikroskop elektron (EM) untuk mengidentifikasi eksodus virus yang intens dari sel bersilia yang terinfeksi, yang merupakan sel yang bertugas memindahkan lendir di sepanjang permukaan saluran napas. EM juga mengungkapkan sitopatogenesis parah – perubahan di dalam sel manusia karena infeksi virus. Dan perubahan ini berpuncak pada sel bersilia (dikemas dengan virion) yang terlepas dari permukaan jalan napas.

“Penumpahan inilah yang menyediakan reservoir virus yang besar untuk penyebaran dan penularan SARS-CoV-2,” kata Ehre. “Ini juga tampaknya meningkatkan potensi sel yang terinfeksi untuk pindah ke jaringan paru-paru yang lebih dalam.”

Eksperimen lebih lanjut pada sel saluran napas yang terinfeksi mengungkapkan bahwa protein lendir utama yang disebut MUC5AC telah habis di dalam sel, kemungkinan karena protein tersebut disekresikan untuk mencoba menjebak virus yang menyerang. Tetapi beban virus terus meningkat karena sel-sel yang bertugas memproduksi MUC5AC kewalahan menghadapi infeksi virus yang merajalela.

Para peneliti mengetahui dari studi epidemiologi bahwa pasien asma alergi – yang diketahui memproduksi MUC5AC secara berlebihan – kurang rentan terhadap COVID yang parah. Ehre dan rekan juga mengetahui bahwa sitokin IL-13 meningkatkan sekresi MUC5AC di paru-paru ketika pasien asma menghadapi alergen.

Para ilmuwan memutuskan untuk meniru saluran udara asma dengan merawat sel saluran napas manusia dengan IL-13. Mereka kemudian mengukur titer virus, mRNA virus, tingkat pelepasan sel yang terinfeksi, dan jumlah keseluruhan sel yang terinfeksi. Masing-masing berkurang secara signifikan. Mereka menemukan ini tetap benar bahkan ketika mukus dikeluarkan dari kultur, menunjukkan faktor lain yang terlibat dalam efek perlindungan IL-13 terhadap SARS-CoV-2.

Analisis sekuensing RNA massal mengungkapkan bahwa IL-13 meregulasi gen yang mengontrol sintesis glikoprotein, transportasi ion, dan proses antivirus – yang semuanya penting dalam pertahanan kekebalan saluran napas. Mereka juga menunjukkan bahwa IL-13 mengurangi ekspresi reseptor virus, ACE2, serta mengurangi jumlah virus di dalam sel dan transmisi virus dari sel ke sel.

Secara keseluruhan, temuan ini menunjukkan bahwa IL-13 secara signifikan mempengaruhi masuknya virus ke dalam sel, replikasi di dalam sel, dan penyebaran virus, sehingga membatasi kemampuan virus untuk menemukan jalannya lebih dalam ke saluran udara untuk memicu penyakit parah.

“Kami pikir penelitian ini lebih jauh menunjukkan betapa pentingnya mengobati infeksi SARS-CoV-2 sedini mungkin,” kata Ehre. “Dan itu menunjukkan betapa pentingnya mekanisme spesifik yang melibatkan ACE2 dan IL-13, saat kami mencoba yang terbaik untuk melindungi pasien dari pengembangan infeksi parah.”

Penulis makalah PNAS lainnya adalah Kendall Shaffer, Kenza Araba, Jason Wykoff, Danielle Williams, Takanori Asakura, Hong Dang, Lisa Morton, Rodney Gilmore, Wanda O’Neal, dan Ric Boucher, semuanya di UNC-Chapel Hill.

Penelitian ini didanai melalui hibah dari National Institutes of Health dan Vertex Pharmaceuticals.

REFERENSI

  1. Cameron B. Morrison, Caitlin E. Edwards, Kendall M. Shaffer, Kenza C. Araba, Jason A. Wykoff, Danielle R. Williams, Takanori Asakura, Hong Dang, Lisa C. Morton, Rodney C. Gilmore, Wanda K. O’Neal, Richard C. Boucher, Ralph S. Baric, Camille Ehre. SARS-CoV-2 infection of airway cells causes intense viral and cell shedding, two spreading mechanisms affected by IL-13Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (16) DOI: 10.1073/pnas.2119680119
Advertisements
Advertisements
Advertisements
Advertisements

Leave a Reply

Your email address will not be published.