Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) определили, что распространение плесени Aspergillus может вызывать бронхиальную астму, сначала атакуя защитный барьер ткани глубоко в легких. Как у мышей, так и у людей, особенно сильный ответ на этот первоначальный ущерб был связан с развитием чрезмерной реакции на будущее воздействие плесени и сужением дыхательных путей, характерным для астмы. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Host and Microbe.
Актуальность проблемы
Работа предоставляет новый путь исследований для понимания и потенциального предотвращения развития астмы, от которой страдают миллионы людей.
Плесень выделяет пищеварительные ферменты для переваривания белков в окружающей среде и тем самым питаясь разлагающимся веществом. Один такой фермент, протеаза, называемая Alp1, является известным аллергеном легких и секретируется в больших количествах плесенью Aspergillus. Но как Alp1 вызывает астму, было загадкой в течение многих лет.
В рамках нового исследования ученые изучили, может ли Alp1 вызвать серию известных путей аллергического ответа в организме.
Материалы и методы исследования
Исследователи стали искать, какие из 10 типов клеток эпителия, которые составляют поверхность легких, наиболее сильно реагировали на повреждение Alp1. Ученые сосредоточились на клубных ячейках.
Клубные клетки находятся в основном в бронхиолах, наименьших проходах дыхательных путей, где газы обмениваются с кровью. Как и все легочные клетки, клубные клетки плотно связываются со своими соседями, образуя барьер между легкими и остальной частью тела.
Результаты научного исследования
Полученные данные позволили обнаружить, что воздействие на мышей Alp1 вызвало протекание легочного барьера, свидетельствуя о том, что Alp1 нарушил эти соединения клеток.
Результаты исследования показали, что мутация вблизи гена, известного как TRPV4, который увеличивает количество белка TRPV4, вырабатываемого организмом, была связана с астмой, чувствительной к плесени.
При удалении гена в клетках мышиных клубов животные были гораздо менее чувствительны к Alp1. Когда провоцировали клубные клетки продуцировать больше TRPV4, мыши были гиперчувствительны к ферменту плесени.
TRPV4 воспринимает физические изменения в клетке и запускает волну кальция, которая затем воспринимается другими клеточными компонентами. Кальций является распространенным клеточным сигналом, но в прошлом было мало доказательств того, что кальций играет роль в возникновении астмы.
Ученые сделали вывод, что Alp1 атакует суставы между клетками легких, TRPV4 чувствует это движение и сигнализирует о помощи в восстановлении повреждения важного барьера легкого. У мышей или людей с дополнительным TRPV4 этот ответ достаточно силен, чтобы вызвать чрезмерную реакцию организма. Эта чрезмерная реакция заставляет легкие реагировать слишком сильно в следующий раз, когда сталкивается с Alp1. В результате воспаление ощущается как астма.
Это исследование является первым, в котором участвует TRPV4-кальциевый путь в развитии астмы, который может обеспечить новые полезные направления для успокоения и предотвращения астматической реакции на плесень.
Авторы другого исследования установили, что здоровая диета может предотвратить симптомы астмы.
