В экспериментах на мышах и образцах тканей человека исследователи Johns Hopkins Medicine сообщают о доказательствах того, что нейрональные стволовые клетки в той части носа, которая отвечает за обоняние, трансформируются, чтобы сохранить длительное воспаление при хроническом синусите. По их словам, результаты исследования предполагают, что способность стволовых клеток переключать свою идентичность, чтобы присоединиться к иммунному ответу, может служить защитным механизмом, сохраняя при этом возможность регенерировать ткань обоняния после разрешения воспаления.
В отчете, который появляется онлайн, сентябрь. 12 в журнале Cell Stem Cell, ученые говорят, что исследование также может способствовать поиску более эффективных методов лечения потери обоняния, которая часто сопровождает хронический синусит.
Хронический синусит – это не просто заложенный нос, он характеризуется продолжающимся воспалением тканей, выстилающих дренажные полости черепа и носа, что приводит к заложенности носа, густой слизи и лицевой боли. Заболевание поражает примерно 30-40 миллионов американцев, и большинство из них в той или иной степени теряет обоняние. В некоторых случаях обоняние полностью утрачивается – это тревожное состояние, называемое аносмией. Но как воспаление носовых пазух влияет на обоняние, осталось неясным.
Для многих закупорка слизью и отеком тканей сама по себе не может объяснить, почему они теряют обоняние. "Потеря этого чувства – настоящая инвалидность," говорит Эндрю Лейн, М.D., профессор отоларингологии – хирургии головы и шеи Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. "Люди не могут обнаружить запахи, предупреждающие их о надвигающейся опасности, такие как дым, утечка газа или гнилые продукты. Поскольку большая часть воспринимаемого вкуса пищи происходит из-за запаха, они теряют способность ощущать вкус, что влияет на их общее удовольствие от жизни."
Лейн, отоларинголог, чья практика сосредоточена на лечении людей с проблемами носовых пазух, говорит, что стандартные методы лечения стероидными таблетками для уменьшения воспаления не всегда работают и имеют побочные эффекты, такие как слабость костей, изменение зрения, увеличение веса и уязвимость к инфекциям. По его словам, местные стероиды в спреях и полосканиях для носа могут улучшить заложенность носовых пазух и другие симптомы, но часто не восстанавливают обоняние.
Нейроны слизистой оболочки, ответственные за обоняние, называются обонятельными нейронами, и, по словам Лейна, они обычно обладают замечательной способностью к регенерации, даже если они серьезно повреждены в результате травмы. Однако в предыдущих исследованиях модели мышей, созданной молекулярным биологом Лейном и Джоном Хопкинсом Рэндаллом Ридом, Ph.D., они обнаружили, что обонятельные нейроны, поврежденные хроническим воспалением носовых пазух и носа, не могут регенерироваться из обонятельных стволовых клеток, известных как горизонтальные базальные клетки.
Чтобы узнать, почему такие базальные клетки, обладающие способностью стволовых клеток к регенерации, не смогли регенерировать обонятельные нейроны в случаях хронического синусита, Лейн и научный сотрудник Менгфей Чен, Ph.D., изучили образцы тканей людей с хроническим синуситом и мышей, выведенных с целью развития обонятельного воспаления, модель хронического синусита у людей.
Они взяли образцы обонятельной ткани у мышей в начале эксперимента, до того, как началось обширное воспаление, и снова через шесть-восемь недель.
Ученые отсортировали клетки обонятельной ткани, используя специальный маркер, чтобы выделить обонятельные горизонтальные базальные клетки. Они обнаружили, что на поздних стадиях воспаления базальные клетки увеличиваются в размерах и увеличиваются в количестве, но теряют способность к регенерации, а это означает, что базальные клетки не формируют новые нейроны. После секвенирования РНК клеток, генетического родственника ДНК и измерения генетической продукции, ученые обнаружили, что базальные клетки на более поздних стадиях воспаления претерпели трансформацию. Они переключились с преобладания генов, производящих белки, участвующие в делении и становлении обонятельными клетками, на удвоение экспрессии генов, которые вырабатывают белки, участвующие в воспалении, включая цитокины, которые помогают иммунным клеткам общаться, и определенные типы сигнальных белков, называемые хемокинами, которые привлекают иммунные клетки, известные как макрофаги, и активируют их.
В образцах обонятельной ткани людей с хроническим синуситом ученые обнаружили, что базальные клетки увеличиваются в количестве и размере и производят воспалительные цитокины, аналогично модели на мышах.
"Мы узнали, что стволовые клетки не просто пассивные получатели сигналов, инструктирующих их регенерировать новые нейроны, но фактически меняют свою идентичность, чтобы участвовать в иммунном ответе," говорит Лейн. "Наши исследования также показывают, что до тех пор, пока сохраняется воспаление, эти клетки остаются в состоянии стволовых клеток и не возвращаются к регенерированию обонятельных нейронов."
По словам Лэйна, одним из возможных эволюционных объяснений отказа от переключения назад является его критическая защитная функция. "Помещение, которое эти клетки занимают так близко к мозгу, является важным местом для защиты," говорит Лейн. "Организм не хочет, чтобы инфекция или что-то еще могло вызвать воспаление в близлежащих носовых пазухах, чтобы проникнуть в сам мозг. Таким образом, вместо того, чтобы служить только для создания большего количества обонятельных клеток, вполне вероятно, что эти базальные клетки эволюционировали, чтобы участвовать в иммунном ответе в качестве последней линии защиты."
Лейн считает, что хроническое воспаление в других органах и частях тела может побуждать другие взрослые стволовые клетки менять идентичность, замедляя восстановление функции тканей.
По словам Лейна, более глубокое понимание того, как воспаление влияет на обонятельную ткань и потеря чувствительных к запаху нейронов, должно помочь в открытии нестероидных методов лечения, которые восстанавливают обоняние у людей с хроническим синуситом.
Помимо разработки новых лекарств, которые защищают нейроны от повреждений или позволяют им регенерировать, несмотря на воспаление, исследование также может помочь ученым понять, почему в настоящее время на рынке представлены новые методы лечения воспаления, такие как дупилимаб, который блокирует белковые пути, участвующие в астме и полипах носовых пазух. , может восстановить обоняние у людей с этими состояниями.