为什么简单的肺部感染会转为长期的肺部损伤？科学家发现可治疗肺部疾病的关键蛋白质

肺上皮基底干细胞（图源论文）

图片中的肺组织样本中可见上皮基底干细胞（绿色），含有IL-33的蛋白（红色）。圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现，这种干细胞在病毒性呼吸道感染期间和之后会进行繁殖，有时会触发有害的重塑过程，在病毒被清除后很长时间后仍可持续导致肺部疾病。

病毒从体内清除后的时段，是病毒性呼吸系统疾病中最致命的时段。在病毒被击败后的几周内，感染高峰期间启动破坏性过程，导致器官损伤，也可能导致慢性疾病甚至死亡。例如，在COVID-19第一次发作后，一些人会持续咳嗽、呼吸困难和呼吸短促，这都是肺部疾病的迹象。

圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现了呼吸道感染后肺部损伤的发展趋势。在对小鼠的研究中，他们发现感染会触发一种名为IL-33的蛋白表达，这种蛋白质是肺中的干细胞蔓生到空气中所必需的，同时也会增加肺中的粘液分泌和炎症。这项研究结果发表在8月24日的《临床研究杂志》上，揭示了预防病毒感染引起的慢性肺损伤的潜在干预要点。

“疫苗、抗病毒药物、抗体疗法都有帮助，但它们对那些已经处于病情发展阶段的人来说不是一个解决方案，”资深作者塞尔玛和赫尔曼·塞尔丁医学教授、细胞生物学和生理学教授迈克尔·J·霍尔茨曼医学博士说。“我们已经在治疗COVID-19导致的急性疾病方面有所进展，但最初损伤阶段之后发生的事情仍然是阻碍成功的主要障碍。我们面对着千万已经受到感染的人，他们中有很高比例的人患有长期疾病，特别是呼吸道症状。但我们没有一种治疗方法可以解决这个问题。”

人们早就认识到，急性呼吸道感染会导致慢性肺病。例如，因呼吸道合胞病毒住院的儿童患哮喘的可能性是普通儿童的两到四倍，而且哮喘会持续很长一段时间，甚至可能持续一生。然而，急性呼吸道感染究竟是如何引发慢性疾病的，这尚不完全清楚，也使得很难开发预防或治疗它的疗法。

作为这项研究的一部分，霍尔茨曼和他的同事，包括第一作者、医学讲师吴康云博士，研究了感染了仙台病毒的老鼠。仙台病毒不会让人类感染严重疾病，但它会感染包括老鼠在内的其他动物，从而导致呼吸道感染，而呼吸道感染的发展与人类呼吸道感染非常相似。

研究人员检查了感染仙台病毒12天和21天的小鼠的肺组织，并将样本与未感染小鼠的肺组织进行了比较。他们发现，在未感染的小鼠体内，有两种干细胞有助于维持肺与外界之间的屏障。然而，在感染仙台病毒后，这两个种群分别开始繁殖并扩散到空气中。基底细胞占据小呼吸道和气囊，而AT2细胞仍困在气囊中。一些新的基底细胞成为产生粘液的细胞，而另一些则释放化学物质，招募免疫细胞到肺部。总的来说，这一过程导致肺部的空气空间减少，粘液增多，持续的炎症干扰了呼吸。

进一步的实验表明，这一过程取决于蛋白质IL-33。在正常情况下，IL-33在肺干细胞核中增加，可以应对压力或损伤，并帮助肺修复受损屏障。然而，在感染期间和感染后，IL-33可能变成了反派。

为了评估IL-33在病毒后肺损伤中的作用，研究人员对小鼠进行基因改造，使其在肺干细胞中缺乏IL-33。然后，科学家们用仙台病毒感染了这些小鼠，以及另一组未改良的小鼠。这两组小鼠在击退最初的仙台病毒感染方面同样有效。但在感染三周后，缺乏IL-33的小鼠的肺部出现了更少的黏液和炎症，这表明它们的有害变化在减少。在感染7周后，基底细胞中没有IL-33的小鼠血液中的氧含量更高，而气道高反应性更低，这两种情况都是慢性肺病改善的迹象。

霍尔茨曼说:“这些结果非常令人高兴，因为去除IL-33，进而去除基底干细胞，可能会使情况变得更糟。”“这些转基因小鼠可能已经死亡，因为它们不再能够对病毒对肺屏障的损伤进行正常修复。但事实并非如此。相反，缺乏这种基底细胞的小鼠有更好的结果，这是我们乐意见到的。这些发现为我们找到纠正基底干细胞不良行为的疗法奠定了坚实的基础。”

瞄准IL-33和基底细胞激活可能因此得到广泛有效的治疗方法，进而来预防或治疗各种病毒引起的肺部疾病或者其他人体肺部的损伤，霍尔茨曼说。

“肺对损伤，包括病毒损伤有一种相当固定的反应，”霍尔茨曼说，“病毒的特定类型、宿主的基因、最初疾病的严重程度，所有这些因素都会影响结果，但这只是程度问题。你仍然可以在不同的情况下看到相同的因素，因此我们相信可以有一个共同的治疗策略。我们有一个药物发现项目正在寻找这种共同的策略，而这项研究正好派上用场。”

前瞻经济学人APP资讯组

来源：https://www.eurekalert.org/news-releases/926339