気温が低いほど上気道感染症が流行しやすい理由科学者たちが生物学的な説明を発見

気温が低いほど上気道感染症が流行しやすい理由
科学者たちが生物学的な説明を発見

https://hms.harvard.edu/news/why-upper-respiratory-infections-are-more-common-colder-temperatures

By RYAN JASLOW｜Mass Eye and Ear Communications 2022年12月5日号 研究内容
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ティッシュで鼻をかむ帽子とスカーフ姿の女性のクローズアップ
ナスタシッチ/E+/ゲッティイメージズ

ハーバード大学医学部マス・アイ・アンド・イヤーの研究者は、ノースイースタン大学の同僚とともに、上気道感染症の原因となるウイルスを撃退する、これまで知られていなかった鼻の内部の免疫反応を発見した。さらに検証したところ、この防御反応は気温が低くなると抑制され、感染症が発生しやすくなることが明らかになりました。

この新しい研究は、12月6日にJournal of Allergy and Clinical Immunology誌に掲載され、風邪、インフルエンザ、COVID-19の患者が寒い季節に急増する理由を説明する最初の生物学的メカニズムを提供すると著者は述べています。

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「従来、風邪やインフルエンザのシーズンは、人々が空気中のウイルスがより簡単に広がることができるより多くの屋内に閉じ込められるので、涼しい月に発生すると考えられていた "と、ベンジャミン・ブレイヤー、マサ・アイ＆イヤーの耳鼻科頭と首外科のHMS准教授と研究のシニア著者は述べています。

"我々の研究は、しかし、我々は毎年見る上気道ウイルス感染症の季節変動のための生物学的な根本原因を指摘している、最も最近では、COVID-19パンデミックを通して実証された。"

鼻の第一線防御
鼻は、外部環境と体内との最初の接触点の1つであり、そのため、病気を引き起こす病原体の侵入口となる可能性が高い。

病原体は吸い込まれたり、手指などで直接鼻の前面に付着し、気道を通って体内に入り、細胞に感染し、上気道感染症を引き起こします。これらの病原体から気道がどのように身を守っているのかは、長い間あまり理解されていませんでした。

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ブライヤーとノースイースタン大学薬学部のマンスール・アミジ特別教授が率いる2018年の研究で、細菌を鼻から吸い込んだときに引き起こされる自然免疫反応が明らかになるまではそうだった。

鼻の前面にある細胞が細菌を検知し、細胞外小胞（EV）と呼ばれる液体を含んだ小さな袋を何十億個も粘液中に放出し、細菌を取り囲んで攻撃しているのです。マス・アイ・アンド・イヤーの耳鼻咽喉科トランスレーショナルリサーチのディレクターであるブライエは、このEVの群れの放出を "スズメバチの巣を蹴る "と例えている。

2018年の研究では、EVが鼻の前方から気道に沿って後方まで粘液を介して保護的な抗菌タンパク質をシャトルし、それが細菌が体内に入りすぎる前に他の細胞を細菌から保護することも示されました。

今回の研究では、この免疫反応が、最も一般的な上気道感染症の原因であるウイルスを鼻から吸入した場合にも引き起こされるのかどうかを明らかにしようとした。

ウイルスと闘うメカニズムを検証
この研究の筆頭著者であるMass Eye and Earの耳鼻咽喉科HMS研究員Di Huangは、手術を受ける患者と健康なボランティアの鼻から採取した細胞や鼻の組織サンプルが、風邪を引き起こすコロナウイルス1種類とライノウイルス2種類の3種類のウイルスにどう反応するのかを分析しました。

その結果、それぞれのウイルスが、細菌を撃退するのとは異なるシグナル伝達経路を用いながらも、鼻の細胞からEV群反応を引き起こしていることが判明した。

さらに、ウイルスに対する反応に関わるメカニズムも発見した。EVは、鼻の細胞の代わりに、ウイルスが結合する受容体を搭載したデコイとして機能するのである。

「囮の数が多ければ多いほど、ウイルスが鼻の細胞に結合する前に、EVが粘液中のウイルスを掃き出し、感染を抑えることができます」と、ノースイースタン大学の研究員でもあるホァンは語っている。

鼻の内部温度は、鼻から吸い込む外気の温度に大きく依存するため、この反応は鼻の免疫に特に関係すると考えられる。

室温（約74F）の環境から健康なボランティアを採取し、39.9Fの気温に15分間さらすと、鼻内部の温度が約9F低下することがわかった。次に、この温度低下を鼻の組織サンプルに適用すると、免疫反応が鈍化していることが観察された。

鼻の細胞から分泌されるEVの量は42％近く減少し、EVに含まれる抗ウイルス性タンパク質も損なわれていたのです。

ノースイースタン大学の研究者でもあるHuangは、「これらの知見は、上気道感染症の季節変動について、メカニズム的に説明するものです」と述べています。

治療の可能性
今後の研究では、この知見を他の病原体で再現することが目指される。この研究は、動物モデルやヒトがウイルスにさらされ、鼻の免疫反応を測定するチャレンジ・スタディとして行われる可能性がある。

今回の研究成果から、研究者らは、治療薬が鼻の自然免疫反応を誘導し、強化する方法も想像することができる。例えば、鼻腔スプレーなどの薬物療法は、鼻の中のEVの数を増やしたり、小胞内の受容体と結合したりするように設計することができるだろう。

「我々は、常に攻撃を受けている鼻の新しい免疫機構を発見し、この防御を損なうものを明らかにしました」と網地は述べています。「問題は、この自然現象を利用して、鼻の防御機構を再現し、特に寒い季節にこの防御力を高めるにはどうしたらいいかということに変わってきます。

追加の共著者は、Mass Eye and EarのMaie Taha、Angela Nocera、Alan Workmanです。

本研究は、ノースイースタン大学および米国国立衛生研究所国立眼科研究所（助成金P30EY003790）からの資金援助により行われました。