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Le sequele del dopo infezione polmonare: indagini sui lati oscuri di virus ed asma

Il momento più mortale in una malattia respiratoria virale a volte è in realtà dopo che il virus è stato eliminato dal corpo. Processi distruttivi che vengono messi in moto durante una cresta di infezione nelle settimane successive alla sconfitta del virus, portando a danni agli organi che possono causare malattie croniche o addirittura la morte. Dopo un attacco iniziale di COVID-19, ad esempio, alcune persone lottano con tosse persistente, difficoltà respiratorie e mancanza di respiro, segni di una malattia polmonare in corso. È stato a lungo riconosciuto che le infezioni respiratorie acute possono portare a malattie polmonari croniche. I bambini ricoverati in ospedale con virus respiratorio sinciziale, ad esempio, hanno da due a quattro volte più probabilità di sviluppare asma che persiste per lunghi periodi, forse anche per tutta la vita. Come esattamente un’infezione respiratoria acuta scateni una malattia cronica, tuttavia, non è completamente compreso, rendendo difficile lo sviluppo di opportune terapie. I ricercatori della Washington University School of Medicine hanno trovato indizi su come si sviluppa il danno polmonare a seguito di un’infezione respiratoria, studiando topi infettati dal virus Sendai.

Il virus Sendai non causa malattie gravi nelle persone, ma infetta naturalmente altri animali compresi i topi e provoca infezioni respiratorie che si sviluppano in modo molto simile alle infezioni respiratorie nelle persone. Studiando i topi, hanno scoperto che l’infezione innesca l’espressione della citochina IL-33, necessaria affinché le cellule staminali nel polmone crescano eccessivamente negli spazi aerei e aumenta la produzione di muco e l’infiammazione nel polmone. I ricercatori hanno esaminato i tessuti polmonari di topi 12 e 21 giorni dopo l’infezione con il virus Sendai e hanno confrontato i campioni con i tessuti polmonari di topi non infetti. Hanno scoperto che due popolazioni di cellule staminali aiutano a mantenere la barriera tra il polmone e il mondo esterno nei topi non infetti. Dopo l’infezione con il virus Sendai, tuttavia, queste due popolazioni iniziano separatamente a moltiplicarsi e a diffondersi negli spazi aerei. Le cellule basali occupano piccole vie aeree e sacche d’aria mentre le cellule AT2 rimangono confinate nelle sacche d’aria. Alcune delle nuove cellule basali diventano cellule produttrici di muco, mentre altre rilasciano molecole che reclutano cellule immunitarie nei polmoni.

Complessivamente, il processo si traduce in polmoni con meno spazio aereo, più muco e infiammazione in corso che insieme interferiscono con la respirazione. Ulteriori esperimenti hanno mostrato che questo processo dipende proprio dalla IL-33. In condizioni normali, IL-33 aumenta nei nuclei delle cellule staminali polmonari in risposta a stress o lesioni e aiuta il polmone a riparare le barriere danneggiate. Durante e dopo l’infezione, tuttavia, IL-33 può assumere un ruolo più dannoso. Per valutare il ruolo dell’IL-33 nel danno polmonare post-virale, i ricercatori hanno modificato geneticamente i topi per non avere IL-33 nel set basale delle cellule staminali polmonari. Gli scienziati hanno quindi infettato con il virus Sendai quei topi e un gruppo separato di topi non modificati. I due gruppi di topi erano ugualmente efficaci nel combattere un’infezione iniziale del virus. Ma tre settimane dopo l’infezione, i polmoni dei topi privi di IL-33 mostravano meno crescita eccessiva cellulare, muco e infiammazione, indicando che avevano meno segni di alterazioni polmonari.

A 7 settimane dall’infezione, i topi senza IL-33 nelle cellule basali avevano anche livelli di ossigeno più elevati nel sangue e una minore iperreattività delle vie aeree, entrambi segni di miglioramento della loro malattia polmonare cronica. Individuare le fasi del percorso tra IL-33 e l’attivazione delle cellule basali potrebbe costituire la base di terapie ampiamente efficaci per prevenire o curare le malattie polmonari causate da una varietà di virus e forse altre forme di lesioni nel polmone e in altri siti in cui il corpo incontra il mondo esterno. Se specifiche infezioni virali innescano l’insorgenza di future disfunzioni polmonari dipende in gran parte dalla gravità dell’infezione e deve essere importante anche un background biologico e/o genetico naturale. Come detto in precedenza, alcune infezioni respiratorie possono lasciare sequele come l’asma. Collegandosi al problema delle emergenze respiratorie che sono esplose a causa dell’avvento della corrente pandemia, sapere se pazienti guariti dal COVID-19 svilupperanno in futuro una malattia asmatica può dare molte informazioni patogenetiche ai clinici e alla ricerca di base, sia per le possibilità preventive che di trattamento.

Se l’infezione virale respiratoria può lasciare una sindrome asmatica come danno, non è da meno un danno polmonare che un’asma cronica può lasciare nel tempo sui polmoni. L’asma bronchiale è considerata principalmente dovuta all’infiammazione e al rimodellamento delle vie aeree respiratorie più grandi. Ma non tutti gli asmatici migliorano con i trattamenti tipici prescritti per alleviare questa condizione, specie i corticosteroidi. I medici hanno a lungo pensato che alcune persone con asma sperimentassero un declino della loro funzione polmonare, chiamato ostruzione fissa del flusso aereo, a causa di cambiamenti nelle loro vie aeree. Ora, scienziati dell’Università di Hokkaido e colleghi hanno scoperto che il problema in queste persone potrebbe estendersi al tessuto polmonare circostante. Per provarlo, hanno applicato un nuovo approccio di tomografia computerizzata per rilevare i cambiamenti nel tessuto polmonare. In questo approccio, gli scienziati hanno esaminato le scansioni TC utilizzando un indice chiamato “esponente D” per le aree di ridotta densità polmonare con crescente coalescenza degli spazi aerei vicini, che indica l’enfisema o la distruzione delle sacche d’aria.

Il team ha anche misurato l’ostruzione delle vie aeree testando la capacità delle persone con asma di espirare con forza aria in un secondo.  Questa capacità è ridotta quando le vie aeree sono più strette. I test hanno esaminato circa 200 persone con vari gradi di asma, che sono state poi seguite annualmente per cinque anni. Il gruppo comprendeva fumatori e non fumatori. I ricercatori hanno scoperto che le persone con asma che hanno manifestato una persistente limitazione del flusso aereo, indipendentemente dalla gravità della loro asma o dal loro stato di fumatore, hanno mostrato vie aeree ristrette e hanno anche mostrato segni di distruzione del tessuto polmonare. Le modifiche al tessuto polmonare sulle scansioni TC in questo sottogruppo di pazienti asmatici non erano associate ai tipici marker infiammatori legati all’asma bronchiale. Questo è importante, perché potrebbe spiegare perché i trattamenti antinfiammatori convenzionali non hanno lo stesso successo in questo gruppo. Patimenti, i dati di questo studio confermano che l’asma cronica può lasciare un danno polmonare permanente, che potrebbe essere possibile limitare con farmaci o metodi appositi.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Tanabe N et al. ERJ Open Res. 2021; 7(1):00672-2020.

Wang X et al. J Immunol. 2021 Mar 15; 206(6):1297-1314.

Abe Y, Suzuki M et al. J Asthma Allergy 2020; 13:731-741.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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