Разгадка тайны, почему дети лучше защищены от COVID, чем взрослые

Разгадка тайны, почему дети лучше защищены от COVID, чем взрослые

Иммунная система использует особый механизм для защиты детей от новых вирусов - и обычно она спасает их от тяжелого течения COVID-19 двумя разными способами. В слизистых оболочках их дыхательных путей она гораздо активнее, чем у взрослых. У детей эта система гораздо быстрее реагирует на вирусы, с которыми она никогда не сталкивалась, например, на пандемические патогены. По крайней мере, об этом говорит недавнее исследование Ирины Леманн из Берлинского института здоровья Шарите и ее коллег.

Исследователи изучили различия в типах клеток слизистых оболочек детей и подростков. Как сообщается в журнале Nature Biotechnology, у детей не только больше иммунных клеток в слизистой оболочке, но и быстрее вырабатываются интерфероны I типа, которые имеют решающее значение для борьбы с вирусами. В результате эти ключевые молекулы могут также обеспечить защиту от дисрегуляции иммунной системы, которая наблюдается во многих тяжелых случаях COVID-19.

БЫСТРАЯ БОРЬБА С ВИРУСАМИ COVID


"Защита от вирусов работает на двух уровнях. Во-первых, вы получаете противовирусный ответ внутри клеток через рецепторы, которые, например, вызывают выработку интерферона", - объясняет Леманн. "Второй уровень [это] иммунные клетки в тканях, такие как активированные клетки-киллеры и нейтрофилы". Исследование, проведенное ее группой, показывает, что эти два уровня вирусного контроля находятся в состоянии повышенной готовности у детей. Команда проанализировала почти 270 000 клеток из образцов мазков, взятых со слизистой оболочки носа людей в возрасте от четырех недель до 77 лет. Около половины из них были инфицированы SARS-CoV-2, вирусом, вызывающим COVID.

Образцы также показали, что клетки детей производят большее количество иммунных рецепторов, которые распознают вирусы и запускают иммунный ответ. Одна из таких рецепторных молекул, MDA5, является сенсором для чужеродной РНК, содержащейся во многих вирусах, включая SARS-CoV-2. Она также направляет выработку интерферонов I типа, которые имеют решающее значение для способности врожденной, или быстрореагирующей, иммунной системы бороться с вирусами. Они активируют иммунные клетки и переводят их в особое состояние бдительности, что затрудняет размножение вирусов.

"Интерфероны чрезвычайно эффективны против вирусных инфекций, - объясняет Марко Биндер из Немецкого центра исследования рака в Гейдельберге, соавтор исследования Nature Biotechnology. Однако в качестве эффективной контрмеры новый коронавирус имеет свои собственные белки, которые препятствуют выработке интерферонов". "SARS-CoV-2 очень быстро размножается в клетках, и это означает, что белки вируса также образуются очень быстро", - говорит Биндер, изучающий интерфероны. "И они подавляют систему интерферона настолько сильно, что мы наблюдаем минимальную выработку интерферона или полное ее отсутствие в клеточных культурах, когда происходит заражение".

ДВОЙНАЯ РОЛЬ ИНТЕРФЕРОНА


В клеточных культурах эпителиальных клеток легких Биндер проверил, может ли большее количество MDA5, наблюдаемое у детей, сохранять интерфероновую реакцию. У взрослых очень мало таких рецепторов - в случае инфекции молекулы приходится вырабатывать заново. Это требует времени, которое SARS-CoV-2 использует для подавления всей иммунной сигнальной системы. Дети, по-видимому, защищены от этого из-за более сильной базовой активации MDA5 и подобных рецепторов. На самом деле, эксперименты Биндера показали, что у детей SARS-CoV-2 просто слишком медлителен, чтобы помешать клеткам вырабатывать интерфероны.

Таким образом, дети имеют практически двойную защиту от тяжелого течения SARS-CoV-2. Интерфероны I типа делают больше, чем просто предупреждают организм о вирусах. Эти сигнальные молекулы регулируют ряд процессов в общем иммунном ответе. Если они отсутствуют во время инфекции SARS-CoV-2, то, как показывают исследования, защитные силы организма выходят из строя в самый неподходящий момент. Распространение вируса вызывает повреждение тканей, что, в свою очередь, стимулирует иммунную систему к более ожесточенной борьбе с патогеном.

Однако из-за отсутствия интерферонов I типа защитная реакция уже находится в опасном дисбалансе и выходит за пределы цели. В результате иммунная реакция вызывает массивное повреждение тканей в легких даже при тяжелом течении SARS-CoV-2. Результаты других исследований также указывают на решающую роль интерферонов в этом процессе, из-за чего люди с врожденными дефектами в реакции интерферона I типа или аутоантителами против этих сигнальных молекул сталкиваются с высоким риском очень серьезно заболеть COVID-19.

ДЕТИ ПО-ПРЕЖНЕМУ ТЯЖЕЛО БОЛЕЮТ


Дети выигрывают от того, что их сверхострая иммунная система заставляет интерферон реагировать быстрее, чем SARS-CoV-2 препятствует его выработке. "И наоборот, если концентрация MDA5 повышена, вы пропускаете первый шаг, на котором сначала нужно повысить уровень белка", - объясняет Биндер. "Вот почему при контакте с вирусом клетка немедленно вырабатывает измеримое количество интерферона - еще до того, как SARS-CoV-2 успевает вмешаться".

Однако если система интерферона ребенка нарушена - например, из-за наследственного дефекта - этот защитный эффект исчезает. Это, возможно, объясняет, почему даже несколько внешне здоровых детей и молодых людей все же заболевают, говорит Биндер. Но важно то, что в целом дети могут очень быстро и эффективно бороться с неизвестным вирусом.

Эффект продолжается и на втором уровне иммунной реакции, потому что необходимые иммунные клетки, такие как активированные клетки-киллеры, уже есть и готовы. Один из ключевых выводов исследования Леманн и ее коллег заключается в том, что у детей на слизистых оболочках гораздо больше таких клеток, чем у взрослых. "Тот факт, что иммунные клетки уже находятся в тканях, дает вам преимущество, потому что все эти клетки не нужно вызывать сигнальными веществами", - говорит Леманн. "Конечно, это имеет значение, если у вас на один день меньше беспрепятственного размножения вируса в тканях".

ПОЧЕМУ ВЗРОСЛЫЕ ОСТАЮТСЯ НЕЗАЩИЩЕННЫМИ


Результаты исследования показывают, что иммунная система детей устроена таким образом, что при первой встрече с вирусами она борется с ними особенно эффективно. Такие эксперты, как исследователь гриппа Питер Палезе из Медицинской школы Икан при Маунт Синай в Нью-Йорке, который не принимал участия в работе, подозревают, что дети в целом лучше взрослых переносят пандемии - эффект, который предположительно наблюдался еще в 1918 году. Взрослым приходится полагаться на адаптивный иммунный ответ - специфическую защиту, обеспечиваемую антителами и Т-клетками против отдельных патогенов, которая развивается только через некоторое время после контакта с вирусом.

Это оказывается существенным недостатком в условиях пандемии. В отличие от сезонных респираторных патогенов, которые обычно удавалось перехватить в детстве, взрослые люди оказываются особенно беззащитны перед новым вирусом благодаря воздействию обостренной иммунной системы. Это видно на примере COVID-19, о чем свидетельствует уровень тяжелых заболеваний и смертности, который увеличивается почти в геометрической прогрессии среди пожилого населения.

Но почему только дети имеют такую высокоэффективную защиту? Есть несколько причин, объясняет Биндер. "Если бы организм всегда активировал этот [процесс], это, конечно, создало бы невероятное давление отбора на патогены, - говорит он. Вирусы давно бы адаптировались. Кроме того, организм не может позволить себе эту систему в долгосрочной перспективе. "Из всех сигнальных систем интерфероновый ответ вызывает наибольшие изменения в генетической активности клетки, - говорит Биндер. Если оставить этот ответ включенным надолго, он окажет огромное влияние на активность клеток и, следовательно, на организм в целом".

Это отнюдь не просто теоретическая проблема. "Известно, что люди с врожденной гиперактивацией этой системы интерферона обычно страдают от очень серьезных воспалительных заболеваний", - говорит Биндер. Поэтому цена противовирусного супер-оружия интерферона в том, что его нужно тщательно хранить под замком". В результате SARS-CoV-2 может обезвредить его - и не только прорвать эту линию защиты, но и вывести из строя всю защитную систему организма". Однако в первые годы жизни мы, кажется, на шаг опережаем вирусы.

Эта статья была опубликована в журнале Spektrum der Wissenschaft.

COVID, COVID-19, КОВИД, защита детей, клетки, вирус, иммунитет, интерферон
Опубликовал материал:  MrAstute
126 Дата публикации: 08.09.21


Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив