При респираторных вирусных инфекциях тяжесть заболевания определяется повреждением эпителия легких. Оно возникает как из-за прямого действия вируса, так и вследствие иммуноопосредованного повреждения. Повреждение эпителия нарушает барьерную функцию, способствует развитию острого респираторного дистресс-синдрома, пневмонии и бактериальных суперинфекций. Поэтому восстановление эпителиальных тканей имеет ключевое значение для сохранения функции легких.
Интерфероны (ИФН) — центральный элемент противовирусной защиты. ИФН-α/β и ИФН-λ вырабатываются при распознавании вируса и активируют гены ISG с противовирусными функциями как в инфицированных, так и в соседних клетках. Однако рецептор к ИФН I типа присутствует почти во всех иммунных клетках, и поэтому сигналы ИФН-I могут приводить к чрезмерному воспалению и повреждению тканей — например, при гриппе и SARS-CoV-1. Рецептор к ИФН-λ в основном находится на эпителиальных клетках, поэтому действие ИФН-λ ограничивается местом инфекции и обеспечивает защиту без выраженного воспаления. В то же время ИФН обладают не только противовирусными, но и тормозящими деление клеток и усиливающими апоптоз эффектами. Связь между восстановлением легких и сигналами ИФН до недавнего времени оставалась неизвестной.
Чтобы понять, как именно ответ ИФН влияет на восстановление эпителия легких после инфекции, ученые из Института Фрэнсиса Крика (Великобритания) провели исследование на мышах.
В эксперименте на мышах заражение вирусом гриппа вызывало потерю веса, инфильтрацию иммунных клеток и повреждение легких. Выздоровление совпадало с началом регенерации эпителия. Для оценки восстановления ученые использовали маркер Ki67, который отражает деление клеток. В норме альвеолярные эпителиальные клетки II типа (AT2) делятся медленно, но при вирусном повреждении легких они начинали активно делиться уже на 5-7 день после заражения. Этот процесс совпадал с восстановлением веса и улучшением состояния мышей.
Эндогенный ИФН-λ ограничивает пролиферацию альвеолярных эпителиальных клеток в фазе выздоровления от гриппа
При гриппозной инфекции интерфероны вырабатываются быстро, достигая пика уже на вторые сутки, причем ИФН-λ продуцируется дольше и в значительно большем количестве, чем ИФН-α/β. На 7-8 сутки в легких определяется только ИФН-λ, что совпадает с началом регенерации эпителия.
Введение эквивалентных доз ИФН-α, ИФН-β или ИФН-λ в фазе выздоровления от гриппа снижало пролиферацию AT2. Снижение пролиферации не зависело от изменений вирусной нагрузки. Эффект ИФН-λ не зависел от нейтрофилов и проявлялся как у мышей, лишенных белка Mx1, так и у мышей с функциональным Mx1 — ключевым фактором защиты от гриппа, стимулируемым интерферонами.
Мыши без рецепторов IFNAR или IFNLR демонстрировали усиленную пролиферацию AT2-клеток в фазе выздоровления, что указывает на прямое антипролиферативное действие интерферонов на эпителий легких. При этом контроль вируса не нарушался благодаря избыточности противовирусных механизмов ИФН I и III типа.
Предыдущие исследования показали, что передача сигналов IFNAR необходима для продукции ИФН-λ при гриппозной инфекции. В настоящем исследовании у мышей без рецептора IFNAR уровень ИФН-λ и ИФН-α/β был снижен, тогда как у мышей без рецептора IFNLR заметных изменений в продукции ИФН-α/β не наблюдалось. Это указывает, что усиленная пролиферация эпителия у мышей без рецептора IFNAR связана с пониженной продукцией ИФН-λ.
Чтобы исключить влияние дефектов синтеза интерферонов, ученые применяли антитело к IFNAR в начале инфекции. Такой подход сохранял продукцию ИФН-λ при блокировке сигналов ИФН-α/β и не влиял на пролиферацию эпителиальных клеток.
Таким образом, эндогенный ИФН-λ напрямую подавляет регенерацию легочного эпителия в фазе восстановления от гриппа.
В культуре первичных эпителиальных клеток дыхательных путей мышей (AEC), моделирующих восстановление легких, все три подтипа интерферонов (ИФН-α/β и ИФН- λ) подавляли рост клеточной культуры. Наиболее сильно ухудшали рост ИФН-β и ИФН-λ. Аналогичный эффект наблюдался в культурах клеток человека и зависел от наличия соответствующего рецептора к ИФН.
ИФН-β и ИФН-λ повышали долю апоптотических и некротических клеток, причем подавление роста проявлялось только в активно делящихся культурах. Это указывает на нарушение клеточного цикла как основной механизм действия интерферонов.
Интерфероны подавляют дифференцировку и рост эпителиальных клеток дыхательных путей через активацию p53
Интерфероны влияют не только на пролиферацию, но и на дифференцировку AEC. При обработке на поздних стадиях роста ИФН-β и ИФН-λ снижали экспрессию генов, связанных с формированием мультиреснитчатых и секреторных клеток, тогда как маркер базальных клеток Krt5 оставался неизменным или повышался при обработке ИФН-λ. Количество мультиреснитчатых клеток снижалось после обработки ИФН-λ, но не после обработки ИФН-α или ИФН-β. У мышей без рецептора IFNLR1 их количество возрастало в период восстановления после гриппа. Это показывает, что ИФН-λ снижает способность к дифференцировке базальных клеток в процессе восстановления после гриппа.
Анализ экспрессии генов показал, что длительное воздействие ИФН-β и ИФН-λ изменяет активность генов AEC, включая активацию путей, связанных с клеточным циклом и гибелью клеток. Ключевым регулятором антипролиферативных эффектов ИФН служил белок p53. В культурах AEC с нокаутом гена Tp53 интерфероны не вызывали снижения роста, дифференцировки и экспрессии p53-зависимых генов.
У мышей без рецептора IFNAR, а также мышей дикого типа с истощенными нейтрофилами ИФН-β и ИФН-λ, но не ИФН-α, значительно повышали экспрессию p53 в эпителиальных клетках легких во время восстановления. Это подтверждает, что антипролиферативные эффекты ИФН-β и ИФН-λ реализуются через активацию p53.
Интерферон-λ нарушает барьерную функцию легких, повышая восприимчивость к бактериальной суперинфекции
Сигналы интерферонов, особенно ИФН-λ, снижают пролиферацию и дифференцировку эпителиальных клеток в фазе восстановления. У мышей без рецептора IFNLR отмечалась повышение активности путей, связанных с пролиферацией и дифференцировкой, а также меньшее повреждение и воспаление легких.
После суперинфекции S. pneumoniae такие мыши демонстрировали более высокую выживаемость. Это подтверждает, что ИФН-λ нарушает барьерную функцию легких, повышая восприимчивость к бактериальной суперинфекции.
Вывод
Хотя введение любого подтипа ИФН подавляло пролиферацию эпителия легких во время выздоровления от гриппа, только эндогенный ИФН-λ препятствовал восстановлению легких. Это связано с его высокой и длительной продукцией и активацией антипролиферативных путей, включая p53.
Таким образом, ИФН-λ обеспечивает раннюю противовирусную защиту без провоспалительных реакций, связанных с ИФН-α/β, но на поздних стадиях ограничивает восстановление легких. Стратегии лечения респираторных вирусных инфекций должны учитывать время и длительность ответа ИФН.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
Type I and III interferons disrupt lung epithelial repair during recovery from viral infection
