Uno studio rivela come il fumo peggiora l'infezione da COVID-19 nelle vie aeree / Study Reveals How Smoking Worsens COVID-19 Infection in the Airways

 Uno studio rivela come il fumo peggiora l'infezione da COVID-19 nelle vie aeree / Study Reveals How Smoking Worsens COVID-19 Infection in the Airways

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Immagini microscopiche di modelli di tessuto delle vie aeree derivati ​​da cellule staminali umane con nuclei cellulari (blu) e cellule infettate da virus SARS-CoV-2 (verde); il tessuto esposto al fumo di sigaretta (a destra) aveva da 2 a 3 volte più cellule infette rispetto al tessuto non esposto (a sinistra). /  Microscopic images of human stem cell-derived airway tissue models with cell nuclei (blue) and SARS-CoV-2 virus infected cells (green); tissue exposed to cigarette smoke (right) had 2 to 3 times more infected cells than non-exposed tissue (left). Credito: UCLA Broad Stem Cell Research Center / Cell Stem Cell

I ricercatori dell'UCLA, utilizzando un modello di tessuto delle vie aeree creato da cellule staminali umane, hanno individuato come il fumo di sigarette causi un'infezione più grave da SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19, nelle vie aeree dei polmoni.

Lo studio, condotto dagli scienziati dell'Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research presso l'UCLA e pubblicato su Cell Stem Cell, aiuterà i ricercatori a comprendere meglio i rischi di COVID-19 per i fumatori e potrebbe informare lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per aiutare a ridurre le possibilità dei fumatori di sviluppare malattie gravi.

Il fumo di sigaretta è una delle cause più comuni di malattie polmonari, compreso il cancro ai polmoni e la broncopneumopatia cronica ostruttiva, e la maggior parte degli studi demografici sui pazienti COVID-19 hanno indicato che i fumatori attuali sono a maggior rischio di infezione grave e morte. Ma le ragioni per le quali ciò  avviene non sono state del tutto chiare.

Per aiutare a capire come il fumo influenzi l'infezione da SARS-CoV-2 a livello cellulare e molecolare, la dott.ssa Brigitte Gomperts ha collaborato con gli autori co-senior Vaithilingaraja Arumugaswami, professore associato di farmacologia molecolare e medica, e Kathrin Plath, professore di chimica biologica , per ricreare ciò che accade quando le vie aeree di un fumatore attuale sono infettate da SARS-CoV-2.

Il gruppo ha utilizzato una piattaforma nota come coltura dell'interfaccia aria-liquido, che viene coltivata da cellule staminali delle vie aeree umane e replica fedelmente il modo in cui le vie aeree si comportano e funzionano negli esseri umani. Le vie aeree, che trasportano l'aria inspirata dal naso e dalla bocca ai polmoni, sono la prima linea di difesa del corpo contro i patogeni presenti nell'aria come virus, batteri e fumo.

"Il nostro modello replica la parte superiore delle vie aeree, che è il primo posto in cui il virus colpisce", ha detto Gomperts, professore di medicina polmonare e membro dell'UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center. "Questa è la parte che produce muco per intrappolare virus, batteri e tossine e contiene cellule con proiezioni simili a dita che spingono quel muco su e fuori dal corpo".

Le colture dell'interfaccia aria-liquido utilizzate nello studio sono state coltivate da cellule staminali delle vie aeree prelevate dai polmoni di cinque donatori di tessuti giovani, sani e non fumatori. Per replicare gli effetti del fumo, i ricercatori hanno esposto queste colture delle vie aeree al fumo di sigaretta per tre minuti al giorno per quattro giorni.

"Questo tipo di modello è stato utilizzato per studiare le malattie polmonari per oltre un decennio e ha dimostrato di imitare i cambiamenti nelle vie aeree che vedresti in una persona che attualmente fuma", ha detto Gomperts, che è anche vicepresidente della ricerca in ematologia-oncologia pediatrica presso l'UCLA Children's Discovery and Innovation Institute.

Successivamente, il gruppo ha infettato le colture esposte al fumo di sigaretta - insieme a colture identiche che non erano state esposte - con il virus SARS-CoV-2 vivo ed i due gruppi sono stati confrontati. Nei modelli esposti al fumo, i ricercatori hanno visto da due a tre volte più cellule infette.

Approfondendo ulteriormente, i ricercatori hanno stabilito che il fumo provocava un'infezione più grave da SARS-CoV-2, almeno in parte, bloccando l'attività delle proteine ​​messaggere del sistema immunitario chiamate interferoni. Gli interferoni svolgono un ruolo fondamentale nella risposta immunitaria precoce del corpo attivando le cellule infette per produrre proteine ​​per attaccare il virus, richiamando ulteriore supporto dal sistema immunitario e avvisando le cellule non infette di prepararsi a combattere il virus. È noto che il fumo di sigaretta riduce la risposta dell'interferone nelle vie aeree.

"Se si pensa alle vie aeree come le alte mura che proteggono un castello, fumare sigarette è come creare buchi in questi muri", ha detto Gomperts. "Il fumo riduce le difese naturali e questo consente al virus di insediarsi".

ENGLISH

UCLA researchers using a model of airway tissue created from human stem cells have pinpointed how smoking cigarettes causes more severe infection by SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, in the airways of the lungs.

The study, led by scientists at the Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research at UCLA and published in Cell Stem Cell, will help researchers better understand COVID-19 risks for smokers and could inform the development of new therapeutic strategies to help reduce smokers' chances of developing severe disease.

Cigarette smoking is one of the most common causes of lung diseases, including lung cancer and chronic obstructive pulmonary disease, and most demographic studies of COVID-19 patients have indicated that current smokers are at increased risk of severe infection and death. But the reasons why have not been entirely clear.

To help understand how smoking affects SARS-CoV-2 infection on a cellular and molecular level, Dr. Brigitte Gomperts partnered with co-senior authors Vaithilingaraja Arumugaswami, an associate professor of molecular and medical pharmacology, and Kathrin Plath, a professor of biological chemistry, to recreate what happens when the airways of a current smoker are infected with SARS-CoV-2.

The team utilized a platform known as an air-liquid interface culture, which is grown from human airway stem cells and closely replicates how the airways behave and function in humans. The airways, which carry air breathed in from the nose and mouth to the lungs, are the body's first line of defense against airborne pathogens like viruses, bacteria and smoke.

"Our model replicates the upper part of the airways, which is the first place the virus hits," said Gomperts, a professor pulmonary medicine and member of the UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center. "This is the part that produces mucus to trap viruses, bacteria and toxins and contains cells with finger-like projections that beat that mucus up and out of the body."

The air-liquid interface cultures used in the study were grown from airway stem cells taken from the lungs of five young, healthy, nonsmoking tissue donors. To replicate the effects of smoking, the researchers exposed these airway cultures to cigarette smoke for three minutes per day over four days.

"This type of model has been used to study lung diseases for over a decade and has been shown to mimic the changes in the airway that you would see in a person who currently smokes," said Gomperts, who is also vice chair of research in pediatric hematology-oncology at the UCLA Children's Discovery and Innovation Institute.

Next, the group infected the cultures exposed to cigarette smoke -- along with identical cultures that had not been exposed -- with live SARS-CoV-2 virus and the two groups were compared. In the models exposed to smoke, the researchers saw between two and three times more infected cells.

Digging further, the researchers determined that smoking resulted in more severe SARS-CoV-2 infection, at least in part, by blocking the activity of immune system messenger proteins called interferons. Interferons play a critical role in the body's early immune response by triggering infected cells to produce proteins to attack the virus, summoning additional support from the immune system, and alerting uninfected cells to prepare to fight the virus. Cigarette smoke is known to reduce the interferon response in the airways.

"If you think of the airways like the high walls that protect a castle, smoking cigarettes is like creating holes in these walls," Gomperts said. "Smoking reduces the natural defenses and that allows the virus to set in."

Da:

https://www.technologynetworks.com/cell-science/news/study-reveals-how-smoking-worsens-covid-19-infection-in-the-airways-342936?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsmi=100215003&_hsenc=p2ANqtz-_bxu9ccB3r2Uc0ZAbHnYDhV5om8QEepZKuxz2u8lRl5amXo1erpwkYld2VV1gBIAcFj5M3MtZYRplk1eA9m81m6tcFNkY3aT5dGle2Dqxo71IfxUk&utm_content=100215003&utm_source=hs_email