为什么上呼吸道感染在较冷的温度下更常见的生物学解释

Mass Eye and Ear和东北大学的科学家们在鼻子里发现了一种此前未被发现的免疫反应，它能抵御感冒和COVID-19等上呼吸道感染病毒。然后他们发现，这种反应在较老的温度下受到抑制，使感染更容易发生。

　　

Mass Eye and Ear和东北大学的研究人员在鼻子内部发现了一种以前未被发现的免疫反应，它可以抵抗导致上呼吸道感染的病毒。进一步的测试显示，这种保护性反应在较冷的温度下会受到抑制，从而更容易发生感染。

这项新研究发表在12月6日的《The Journal of Allergy and Clinical Immunology》上，根据作者的说法，它首次提供了解释为什么普通感冒、流感和COVID-19等病毒更可能在寒冷季节激增的生物机制。

“传统上，人们认为感冒和流感季节发生在凉爽的月份，因为人们呆在室内的时间更长，空气传播的病毒更容易传播，”本研究的资深作者、大众眼耳耳鼻喉转译研究主任、医学博士Benjamin S. Bleier说。“然而，我们的研究指出了我们每年看到的上呼吸道病毒感染季节性变化的生物学根本原因，最近在COVID-19大流行中证明了这一点。”

一线防守在鼻子

鼻子是外界环境和身体内部的第一个接触点之一，因此，可能是致病病原体的入口。病原体被吸入或直接沉积(如通过手)到鼻子前部，在那里它们通过呼吸道逆向工作，进入身体感染细胞，这可能导致上呼吸道感染。长期以来，人们对气道如何保护自己免受这些病原体的伤害知之甚少。

直到2018年，由Bleier博士和东北大学药学杰出教授Mansoor Amiji博士领导的一项研究发现了通过鼻子吸入细菌时触发的先天免疫反应:鼻子前部的细胞检测到细菌，然后向粘液中释放数十亿个微小的充满液体的囊泡，称为细胞外囊泡(或EVs，以前称为外泌体)，以包围和攻击细菌。Bleier博士将这种电动汽车群的释放比作“踢了马蜂窝”。

2018年的研究还表明，EV通过粘液将保护性抗菌蛋白从鼻子前部沿着气道运送到后部，然后在细菌深入人体之前保护其他细胞免受细菌的侵害。

在这项新研究中，研究人员试图确定这种免疫反应是否也由通过鼻子吸入的病毒引发，这些病毒是一些最常见的上呼吸道感染的来源。

在不同条件下测试的抗病毒机制

该研究的第一作者、麻省眼耳学院和东北大学的研究员Di Huang博士带领研究人员分析了从接受手术的患者和健康志愿者的鼻子中收集的细胞和鼻组织样本对三种病毒的反应:一种冠状病毒和两种引起普通感冒的鼻病毒。

他们发现，尽管使用的信号通路不同于对抗细菌的信号通路，但每种病毒都触发了鼻腔细胞的EV群反应。研究人员还发现了一种对抗病毒反应的机制:当它们被释放时，EVs充当诱饵，携带受体，病毒将与之结合，而不是鼻腔细胞。

“诱饵越多，EVs就越能在病毒有机会与鼻腔细胞结合之前清除粘液中的病毒，从而抑制感染，”Huang博士说。

研究人员随后测试了较低的温度如何影响这种反应，这与鼻子的免疫尤其相关，因为鼻子的内部温度高度依赖于它吸入的外部空气的温度。他们将健康的志愿者从室温环境中取出，将他们暴露在4.4°C(39.9°F)的温度下15分钟，发现鼻子内部的温度下降了约5°C。然后将这种温度降低应用到鼻组织样本上，观察到免疫反应减弱。鼻细胞分泌的EVs数量减少了近42%，EVs中的抗病毒蛋白也受到了损害。

Huang博士说:“综合起来，这些发现为上呼吸道感染的季节性变化提供了一种机制解释。”未来的研究将致力于在其他病原体上复制这些发现。这些研究可以作为挑战性研究进行，让动物模型或人暴露在病毒中，测量他们的鼻腔免疫反应。

从他们最近的发现中，研究人员还可以想象出一些疗法可以诱导和加强鼻子的先天免疫反应的方法。例如，可以设计一种药物疗法，如鼻腔喷雾剂，以增加鼻腔内EVs的数量或结合囊泡内的受体。

Amiji博士说:“我们发现了鼻子中不断被轰炸的一种新的免疫机制，并展示了是什么破坏了这种保护。现在的问题变成了，‘我们如何利用这种自然现象，在鼻子中重建一种防御机制，增强这种保护，尤其是在寒冷的月份?’”

Cold exposure impairs extracellular vesicle swarm–mediated nasal antiviral immunity