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Forscher der Mass Eye and Ear und der Northeastern University haben eine bisher unbekannte Immunreaktion in der Nase entdeckt, die Viren abwehrt, die für Infektionen der oberen Atemwege verantwortlich sind. Weitere Tests ergaben, dass diese Schutzreaktion bei kälteren Temperaturen gehemmt wird, wodurch eine Infektion wahrscheinlicher wird. Die neue Studie, die am 6. Dezember im Journal of Allergy and Clinical Immunology veröffentlicht wurde, erklärt, warum Erkältung, Grippe und COVID-19 in kälteren Jahreszeiten häufiger auftreten, so die Autoren.

Erkältung
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Die Nase als Eintrittspunkt für Krankheitserreger

Die Nase ist einer der ersten Berührungspunkte zwischen der Außenwelt und dem Körperinneren und als solcher ein wahrscheinlicher Eintrittspunkt für Krankheitserreger. Krankheitserreger werden eingeatmet oder gelangen direkt (z. B. über die Hände) in den vorderen Teil der Nase, wo sie sich ihren Weg durch die Atemwege zurück in den Körper bahnen und Zellen infizieren, was zu einer Infektion der oberen Atemwege führen kann. Wie sich die Atemwege vor diesen Krankheitserregern schützen, war lange Zeit kaum bekannt.

Virusbekämpfungsmechanismus unter verschiedenen Bedingungen getestet

Unter der Leitung des Erstautors der Studie, Di Huang, PhD, Forschungsstipendiat an der Mass Eye and Ear and Northeastern University, analysierten die Forscher, wie Zellen und Nasengewebeproben aus den Nasen von Patienten, die sich einer Operation unterzogen, und von gesunden Freiwilligen auf drei Viren reagierten: ein einzelnes Coronavirus und zwei Rhinoviren, die eine Erkältung verursachen.

Sie fanden heraus, dass jedes Virus eine EV-Schwarmreaktion der Nasenzellen auslöste, wenn auch über einen anderen Signalweg als bei der Bakterienabwehr. Die Forscher entdeckten auch einen Mechanismus, der bei der Reaktion auf die Viren eine Rolle spielt: Nach ihrer Freisetzung fungierten die EVs als Lockvögel, die Rezeptoren trugen, an die sich das Virus anstelle der Nasenzellen binden konnte.

„Je mehr Lockvögel, desto mehr können die EVs die Viren im Schleim auffangen, bevor die Viren die Chance haben, sich an die Nasenzellen zu binden, was die Infektion unterdrückt“, so Dr. Huang.

Die Forscher testeten dann, wie sich kältere Temperaturen auf diese Reaktion auswirken, die für die nasale Immunität besonders wichtig ist, da die Innentemperatur der Nase stark von der Temperatur der eingeatmeten Außenluft abhängt. Sie setzten gesunde Freiwillige bei Raumtemperatur 15 Minuten lang einer Temperatur von 4,4 °C aus und stellten fest, dass die Temperatur im Inneren der Nase um etwa 5 °C sank. Die Menge der von den Nasenzellen ausgeschiedenen EVs nahm um fast 42 Prozent ab und auch die antiviralen Proteine in den EVs waren beeinträchtigt.

Therapeutisches Potenzial

Künftige Studien werden darauf abzielen, die Ergebnisse mit anderen Krankheitserregern zu wiederholen. Auf der Grundlage ihrer jüngsten Erkenntnisse können sich die Forscher auch vorstellen, wie Therapeutika die angeborene Immunantwort der Nase induzieren und stärken können. Zum Beispiel könnte eine medikamentöse Therapie, wie ein Nasenspray, so konzipiert sein, dass sie die Anzahl der EVs in der Nase oder die Bindungsrezeptoren in den Vesikeln erhöht.

„Wir haben einen neuen Immunmechanismus in der Nase aufgedeckt, der ständig bombardiert wird, und wir haben gezeigt, was diesen Schutz beeinträchtigt“, so Dr. Amiji. „Die Frage lautet nun: Wie können wir dieses natürliche Phänomen ausnutzen und einen Abwehrmechanismus in der Nase neu schaffen und diesen Schutz verstärken, insbesondere in den kälteren Monaten?“

Originalpublikation: Huang D et al. Cold exposure impairs extracellular vesicle swarm-mediated nasal antiviral immunity. J Allergy Clin Immunol 2022: S0091-6749(22)01423-3. DOI: 10.1016/j.jaci.2022.09.037

Quelle: Massachusetts Eye and Ear, Mass General Brigham