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Virus-Abwehr der Nase in kälterer Umgebung geschwächt
Original Titel:
Cold exposure impairs extracellular vesicle swarm–mediated nasal antiviral immunity
- Mehr Atemwegserkrankungen in der Winterzeit
- Immunabwehr in der Nase: Was bewirkt Kälte?
- 4 gesunde Teilnehmer, Nasentemperatur und -schleimhautproben aus 8 Nasenlöchern
- 15 Minuten in 23,3 °C Umgebungstemperatur, 15 Minuten in kalter Raumtemperatur (4,4 °C)
- Proben der Nasenschleimhäute: Extrazelluläre Vesikel des Nasenepithels (EV)
- Aktive Immunabwehr: EVs binden mit Oberflächen-Rezeptoren an Viren
- In Kälte signifikant weniger EVs von Schleimhautzellen gebildet
- Deutlich weniger Virus-bindende Oberflächen-Rezeptoren auf EVs in Kälte
- Virus-Immunabwehr messbar geschwächt bei kalten Umgebungstemperaturen
DGP – In den Wintermonaten kommt es typischerweise zu mehr Atemwegserkrankungen. Wissenschaftler zeigten nun, dass die Immunabwehr in der Nase in Wärme deutlich stärker durch Viren aktiviert wird und in Kälte massiv geschwächt ist. Einfache Mittel wie eine Mund-Nasen-Maske, durch die wärmere Luft rund um die Nase gehalten wird, könnten somit in der Winterzeit über ihre Filterfähigkeit hinaus einen wichtigen Beitrag zum Schutz vor Virusinfektionen leisten.
Die oberen Atemwege des Menschen stellen die erste Kontaktstelle für eingeatmete Atemwegsviren dar. Dem gegenüber steht ein ausgeklügeltes Immunabwehr-System, das eine aktive Barriere für Krankheitserreger in der Atemluft bildet. In den Wintermonaten kommt es typischerweise häufiger zu Infektionen mit Atemwegs-Viren. Eine Rolle hierbei könnte die Umgebungstemperatur und ihr Einfluss auf das Immunsystem in der Nase spielen. So hat eine frühere Studie berichtet, dass die antivirale Antwort gegenüber den klassischen Schnupfenviren (Rhinoviren) temperatur-abhängig ist. Wie es dazu kommt, ist jedoch nicht geklärt.
Wissenschaftler untersuchten nun die Immunantwort in frischen Proben aus der Nase von menschlichen Probanden in warmer Umgebungstemperatur und nachdem sie 15 Minuten in kalter Luft verbracht hatten.
Immunabwehr in der Nase: Was bewirkt Kälte?
4 gesunde Teilnehmer stellten ihre insgesamt 8 Nasenlöcher für diese Studie zur Verfügung. Vor der ersten Messung verbrachten die Teilnehmer 15 Minuten, aufrecht atmend, in einer Umgebungstemperatur von 23,3 °C mit einer Luftfeuchtigkeit von 57 %. Die Temperatur der Nasenschleimhaut jeder Seite wurde für 30 Sekunden, ohne Unterbrechung der Atmung, gemessen. Alle Teilnehmer wurden anschließend einer kalten Raumtemperatur (4,4 °C) mit hoher Luftfeuchtigkeit (90 %) für 15 Minuten ausgesetzt. Anschließend wurde erneut die Temperatur der Nasenschleimhaut gemessen.
Die Wissenschaftler entnahmen Proben der Nasenschleimhäute und untersuchten darin extrazelluläre Vesikel des Nasenepithels (kurz EV). Diese EVs gehören zur antiviralen Immunabwehr der Nasenschleimhaut. Bereits früher konnte gezeigt werden, dass EVs Infektionen unterbinden, indem sie sich an die Virusproteine binden, mit denen das Virus in eine Körperzelle eindringt.
Im Labor untersuchten die Wissenschaftler, ob die EVs bei normaler Körpertemperatur (37 °C) durch eine klassische Virusattacke aktiviert werden. Nach Stimulation mit Rhinoviren oder Coronaviren steigerten die EVs ihre Ausbildung der Virus-bindenden Rezeptoren auf ihrer Oberfläche signifikant im Vergleich zur unstimulierten Situation.
Nasenschleimhaut sondert Virus-bindende Bläschen ab
Dies wurde dann bei der Temperatur geprüft, die die menschlichen Nasen in Kälte aufwiesen. Die intranasale Temperatur sank an zwei Stellen in der Nasenhöhle um 6,4 °C (p ≤ 0,001) bzw. 4,7 °C (p ≤ 0,001), also auf ca. 32 °C statt 37 °C, nach Absenkung der Umgebungstemperatur von 23,3 °C auf 4,4 °C. Die gekühlten Nasenschleimhäute wiesen keine Reizung in der kühleren Temperatur auf.
Die EV-Aktivität wurde daher im Labor ebenfalls bei 32 °C geprüft. Die Virus-getriggerte Aktivität der EVs nahm in der kühleren Umgebung um 41,9 % mit Blick auf die Zahl der von der Schleimhaut abgegebenen EVs ab (p <= 0,05). Auch die Oberfläche der individuellen EVs bildeten deutlich weniger Virus-bindende Rezeptoren (bis zu 77,2 % weniger) in der kälteren Umgebung aus.
Virus-Abwehr der Nase signifikant in kälterer Umgebung geschwächt
Die Studie, die im Labor mit Proben aus der menschlichen Nasenschleimhaut die Situation in warmer Umgebung und in der kälteren Jahreszeit nachstellte, zeigte somit, dass unsere Virus-Abwehr in der Nasenschleimhaut in Kälte deutlich schwächer ausfällt. Abwehr-Bläschen, die Virus-bindende Rezeptoren auf ihrer Oberfläche ausbilden, um das Eindringen der Viren in Körperzellen zu verhindern, werden in geringere Menge von der Nasenschleimhaut abgegeben und bilden selbst auch bei Kälte deutlich weniger Virus-bindende Proteine aus als in wärmerer Umgebung.
Die Studie zeigt somit eine wichtige Ursache auf, weshalb es in den Wintermonaten zu mehr Atemwegserkrankungen kommt. Einfache Mittel wie eine Mund-Nasen-Maske, durch die wärmere Luft rund um die Nase gehalten wird, könnten somit nicht nur durch Filtern, sondern auch durch eine Wärme-abhängige Stärkung der Immunabwehr in der Nase vor Infektionen schützen.
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