寒い気温は呼吸器系の感染症に対する脆弱性を高める可能性がある

金曜日、米国疾病対策センター（CDC）は毎週のインフルエンザ活動マップを公開した。最新のマップでは、2022～2023年のインフルエンザシーズンはすでにひどく、特に早い時期に増加していることがわかる。今年のこの1週間の累計入院率は、過去10年間のインフルエンザシーズンのこの時点での入院率よりも現在高くなっている。

風邪、インフルエンザ、RSウイルス（RSV）、COVID-19など、くしゃみが出る季節は、人々が次々と病気になる時期です。上気道感染症の拡大と増加に影響を与える要因のいくつかは、いまだに科学者を困惑させています。実際、瘴気説、つまり「悪い空気」が病気を引き起こすという考えがずっと一般的だったのは、それほど昔のことではありません。確かに一部の病気は空気を通じて広がりますが、私たちを病気にするのは空気中のウイルスや細菌であり、空気そのものではありません。

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マサチューセッツ眼科耳鼻科病院とノースイースタン大学の新しい研究が、アレルギー・臨床免疫学ジャーナルに本日発表された。その結果、感染を引き起こす上気道ウイルスと戦う鼻の中の特定の免疫反応が、低温によって抑制されることがわかった。そのため、気温が下がると感染が起きやすくなる。

「従来、風邪やインフルエンザの流行は涼しい時期に起こると考えられてきました。なぜなら、人々は屋内に閉じこもることが多くなり、空気感染するウイルスが広がりやすくなるからです」と、マサチューセッツ眼科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、この研究の共著者でもあるベンジャミン・S・ブレイヤー氏は声明で述べた。「しかし、私たちの研究は、毎年見られる上気道ウイルス感染症の季節変動の生物学的根本原因を指摘しており、最近ではCOVID-19パンデミックを通じてそれが実証されました。」

マスク着用が効果的な理由の 1 つは、鼻を保護して覆うことができることです。鼻は外部環境と体内が最初に接触する場所の 1 つであるため、鼻孔は細菌の侵入口になりやすい場所です。病原体を吸い込んだり、手で鼻の前面に置いたりすると、気道を逆方向に進んで体内に入り込む可能性があります。体内に入ると、細胞に感染して上気道感染症を引き起こす可能性があります。

2018年、気道が病原体の猛攻撃からどのように身を守るのかという謎を解明しようとする研究が行われた。鼻から細菌を吸い込むと、自然免疫反応が引き起こされることが判明した。鼻の前部にある細胞が細菌を感知し、数十億の細胞外小胞（EV）を粘液中に放出する。これらの小さな液体で満たされた袋は細菌を取り囲み、攻撃する。ブレイヤー氏によると、このEVの放出は「スズメバチの巣を蹴飛ばす」のと似ているという。

2018年の研究では、EV が鼻の前方から気道に沿って鼻の後方まで粘液を介して保護抗菌タンパク質を移動できることも示されました。このメカニズムにより、細菌が体内に深く入り込む前に他の細胞を細菌から保護します。この研究は、鼻でのこの反応に影響を与える要因を詳しく調べるための基盤を築くのに役立ちました。

他の研究では、RSウイルスやその他の呼吸器感染症に感染した乳児の鼻腔にEVが存在することが判明しています。

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この新しい研究で、研究チームは細胞と鼻の組織サンプルが3つの異なるウイルス（1種類のコロナウイルスと風邪の原因となる2種類のライノウイルス）にどのように反応するかを調べた。サンプルは健康なボランティアと手術を受ける患者の鼻から採取された。

研究チームは、それぞれのウイルスが、細菌と戦うために使用されるものとは異なるシグナル伝達経路を使用して、鼻腔細胞からこの EV スワム反応を誘発することを発見しました。EV スワムが放出されると、それらはおとりのような働きをし、感染する鼻腔細胞を運ぶ代わりに、ウイルスが結合できる受容体を運びます。

「デコイの数が多いほど、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一掃できるため、感染が抑制される」と、マサチューセッツ眼科耳鼻科とノースイースタン大学の研究員で、この研究の共著者であるディ・フアン氏は声明で述べた。

鼻の内部温度は、吸い込む空気の温度に依存するため、温度は鼻の免疫に特に関係しています。低温がこの EV 遊泳反応にどのような影響を与えるかを調べるため、研究チームは健康なボランティアを室温環境から連れ出し、15 分間 39.9° F の温度にさらしました。冷気にさらされた後、鼻の内部温度が約 9° F 低下したことが分かりました。次に、鼻組織で同様の温度低下を行ったところ、鼻の細胞から分泌される EV の量が 42% 近く減少し、EV 内の抗ウイルスタンパク質も損なわれていることが分かりました。

研究チームによれば、これらの発見は上気道感染症の季節変動のメカニズムを説明するものであるという。

PopSciとのインタビューで、カンザス大学肺研究ディレクターのナブニート・ディロン氏も、この研究が感染拡大の背後にあるメカニズムをより深く理解するための一歩であると称賛している。

「これは良い研究だと思います。この研究の目新しい点の 1 つは寒冷暴露です」とディロン氏は言う。「次の大きなステップは、ウイルスの複製を伴う実際の感染状況で EV が治療効果があることを証明することです。しかし、彼らはすでにすべての実験で非常に詳細な研究を行っています」。ディロン氏はこの研究には関与していない。

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カリフォルニア州スタンフォード大学医学部の耳鼻咽喉科および頭頸部外科教授で鼻科医のザラ・パテル氏はCNNに対し、「低温によって制限されると思われる、私たちの生来の免疫反応の1つの要素に関して、生物学的、分子論的な説明が得られたのは今回が初めてだ」と語った。

彼女はまた、「これらは試験管内研究であることを覚えておくことが重要です。つまり、この免疫反応を研究するために研究室で人間の組織を使用しているとはいえ、実際の人の鼻の中で行われている研究ではありません。試験管内研究の結果は体内で確認されることがよくありますが、常にそうであるとは限りません」と付け加えた。パテル氏もこの研究には関与していなかった。

次のステップには、これらの発見を他の病気でも再現することが含まれており、また、このプロセスが鼻の自然免疫反応を誘発し強化できる治療法の開発に役立つと研究チームは考えている。

「私たちは、絶えず攻撃を受けている鼻の中の新しい免疫機構を発見し、この防御を弱める原因を明らかにしました」と、ノースイースタン大学の薬学教授で共著者のマンスール・M・アミジ氏は声明で述べた。「問題は、この自然現象を利用して、特に寒い時期に、鼻の中の防御機構を再現し、この防御を強化するにはどうすればよいか、という点に変わりました」