Возрастные изменения в легких не влияют на тяжесть КОВИД-19 у пожилых людей, выяснили ученые

В недавнем исследовании, опубликованном на сервере предварительной печати bioRxiv, группа экспертов исследовала, делают ли возрастные изменения физиологии легких пожилых людей непропорционально восприимчивыми к тяжелой инфекции КОВИД-19 с повышенным риском тяжести инфекции и смерти по сравнению с другими возрастными группами. Материалами на данную тему поделилось издание News-Medical.

  Глобальная статистика по инфекции SARS-CoV-2 показала, что тяжелое повреждение легких у пожилых людей привело к 23-кратному увеличению смертности. Несмотря на статистически значимое увеличение бремени заболеваний у пожилых людей, только предполагается, что изменения в физиологии легких и ослабленный иммунитет приводят к возникновению этого дифференциального коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19), наблюдаемого у пожилого населения, как передает Интернет-издание для девушек и женщин от 14 до 35 лет Pannochka.net

Хотя известно, что такие заболевания, как астма, увеличивают плотность волокон внеклеточного матрикса (ЭКМ) в легких пациентов любого возраста, легочный фиброз и ригидность легких делают легкие более восприимчивыми к воздействию окружающей среды и инфекционным патогенам, таким как вирусы, включая SARS-CoV-2. Впоследствии жесткость паренхиматозной ткани легких может существенно влиять на инфекцию SARS-CoV-2 и является релевантным физиологическим параметром, который может частично объяснить возрастные различия в тяжести инфекции.

В настоящем исследовании ученые сосредоточились главным образом на биомеханических изменениях в легких, включая жесткость паренхимы легких и увеличенную плотность волокон матрикса, у пожилых и молодых людей и количественно оценили их влияние на восприимчивость к инфекции SARS-CoV-2. Исследователи изучили изменения частоты инфекций и изучили динамику инфекции SARS-CoV-2 с жесткостью паренхиматозной ткани эпителиальных клеток легких. С этой целью они культивировали эпителиальные клетки дыхательных путей Calu-3 на гидрогелях с модулями упругости 0,2 и 50 кПа и использовали обычные поверхности культивирования тканей. Кроме того, они использовали разреженные или плотные электроспун-поликапролактоновые (PCL) волоконные матрицы, имитирующие уплотнение ECM.

В ходе экспериментов PV D614G был почти в 10 раз более мощным, чем PV дикого типа (WT) на обеих гидрогелевых подложках, но не на жесткой поверхности полистирола культуры ткани (TCPS). Это наблюдение показало, что соответствие настройки варианта субстрату резко влияет на его инфекционный потенциал. Повышенная плотность волокон ECM более жестких (старых) легких облегчает прилипание патогенов, тем самым увеличивая вероятность заражения. Поскольку гидрогелевая система не связывает жесткость с плотностью волокон, авторы использовали матрицы волокон PCL для имитации геометрических свойств волокон ECM.

Авторы отметили в среднем в 2,5 раза больше волокон на плотных каркасах, в то время как клетки образовывали меньшие клеточные кластеры. Клетки на разреженных волокнах показали больше инфекционных событий для вариантов WT и D614G. Интересно, что вариант D614G потерял свою повышенную эффективность по сравнению с WT как на разреженных, так и на плотных электроспун-матах, что позволяет предположить, что нановолоконные каркасы на стекле обладают уникальными свойствами. Инфекция SARS-CoV-2 PVs в клетках Calu-3 была зависима от жесткости, что указывает на то, что экспрессия ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ-2) модулируется взаимодействием клеточного материала. Хотя как клетки HEK 293T, так и клетки Calu-3 экспрессировали АПФ-2 в кластерах, кластеризация была более заметной в клетках Calu-3.

Когда авторы сравнивали экспрессию АПФ-2 на гидрогелевых субстратах, они отмечали значительное снижение экспрессии АПФ-2 с увеличением жесткости. Кроме того, клетки Calu3 экспрессировали больше АПФ-2 на плотных каркасах, чем на разреженных волокнах, в отличие от размера клеточного кластера, что позволяет предположить, что клетки на более мягких субстратах демонстрировали большую PV-инфекцию. Клетки легких Calu-3, выращенные на более мягких поверхностях и инкубированные с PVs, показали повышенную инфекционность по сравнению с более жесткими гидрогелями и TCPS в 4,8 раза и 1,6 раза соответственно. Возможный механизм, лежащий в основе этой механочувствительности вирусной инфекции, заключается в том, что клетки могут ощущать локальную механическую среду и реагировать, изменяя свою механику или профили экспрессии.

Предыдущие исследования показали, что SARS-CoV-2 взаимодействует с различными макрофагами, где фенотип с наибольшей жесткостью клеточной мембраны показал наименьшее поглощение вируса. Кроме того, жесткость субстрата ECM влияет на клеточный фенотип через эпителиально-мезенхимальный переход для модификации вирусного поглощения. Поскольку Calu-3 не переходит в мезенхимальный фенотип даже при стимуляции TGF-1, авторы не наблюдали подобных явлений в настоящей работе.

Результаты также показали, что инфекция SARS-CoV-2 в большей степени зависела от экспрессии АПФ-2 для гидрогелей, причем клетки на субстрате 0,2 кПа экспрессировали больше АПФ-2 и демонстрировали более высокую начальную инфекцию, чем на субстрате 50 кПа. Напротив, на волоконных матрицах площадь клеточной поверхности стала более важным фактором, что могло бы объяснить, почему вариант D614G теряет свою эффективность.

Исследование предоставило экспериментальные доказательства того, что более мягкие ткани легких пожилых людей способствуют инфекции SARS-CoV-2, особенно при варианте D614G и достаточной экспрессии АПФ-2.

“Результаты исследования показали, что тяжелые клинические исходы у пожилых пациентов с COVID-19 не обязательно были обусловлены биомеханическими изменениями паренхимы легочной ткани. Полученные результаты позволили предположить, что микросреда ECM и жесткость тканей могут модулировать постинфекционную репликацию SARS-CoV-2 и последующий иммунный ответ”, – пишут исследователи.

med-heal.ru