Ny forskning kan förklara svåra virusangrepp på lungorna
I vissa fall kan immunceller i lungorna bidra till att förvärra ett virusangrepp. I en ny studie beskriver forskare vid Karolinska Institutet hur olika typer av immunceller, makrofager, i lungorna utvecklas och vilka som kan ligga bakom svåra lungsjukdomar. Studien som publicerats i Immunity kan komma att bidra till framtida behandlingar för covid-19 och andra sjukdomar.
Lungans konstruktion gör den utsatt för virus och bakterier från både luften och blodet. Makrofager är immunceller som bland annat skyddar lungan från sådana angrepp. Men under vissa förutsättningar kan lungmakrofager också bidra till svår lungsjukdom som KOL, kroniskt obstruktiv lungsjukdom, och covid-19. Hittills har forskningen om utvecklingen av människans lungmakrofager dock varit begränsad.
Makrofager kan ha olika ursprung och utvecklas bland annat från vita blodkroppar, monocyter, som delas in i olika genetiskt bestämda huvudtyper. Hos människan är två av dessa ”klassiska” CD14+-monocyter och ”icke-klassiska” CD16+-monocyter.
Enkelcells RNA-analys av monocyter och makrofager
I en ny studie vid Karolinska Institutet har forskare använt en modell för att studera utveckling av lungmakrofager direkt i en levande lunga. Detta har kombinerats med en metod för att studera aktivitet hos gener i enskilda celler, RNA-sekvensering, och därigenom upptäckt hur blodmonocyter blir mänskliga lungmakrofager.
– I vår studie visar vi att klassiska monocyter migrerar in i luftvägar och lungvävnad och omvandlas till makrofager som skyddar lungornas hälsa och funktion. Vi har också identifierat en speciell typ av monocyt, HLA-DRhi, som är ett mellanting mellan blodmonocyt och luftvägsmakrofag. Dessa kan lämna blodomloppet och migrera in i lungvävnaden, säger Tim Willinger, docent vid institutionen för medicin, Huddinge, Karolinska Institutet, som lett studien.
De icke-klassiska monocyterna utvecklas däremot till makrofager i lungans många blodkärl och migrerar inte in i lungvävnaden.
– Sannolikt har vissa makrofager i lungorna ett samband med en rad svåra lungsjukdomar. Vid exempelvis luftvägsinfektioner utvecklas monocyter i lungan till makrofager som bekämpar virus och bakterier. Men en viss typ av makrofager kan också bidra till inflammationer och infektioner, säger studiens försteförfattare Elza Evren, doktorand i Tim Willingers forskningsgrupp.
Vid en infektion med det nya coronaviruset, sars-cov-2, som orsakar covid-19, ersätts skyddande, antiinflammatoriska makrofager med inflammatoriska lungmakrofager från blodmonocyter, tror forskarna.
– Förekomsten av dessa blodmonocyt-härledda makrofager har i andra studier visats korrelera med hur svårt sjuk en person blir i covid-19 och hur omfattande skadorna på lungorna blir. Patienter med svår covid-19 har också färre HLA-DRhi-monocyter i blodet, troligtvis för att de rör sig iväg från blodet till lungan. Givet deras viktiga roll vid snabba inflammatoriska förlopp, tyder våra resultat på att framtida behandlingar bör fokusera på inflammatoriska makrofager och monocyter för att minska lungskador och dödlighet vid svår covid-19, säger Tim Willinger.
Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet, Karolinska Institutet, Centrum för innovative medicin (CIMED)/Region Stockholm, Hjärt-Lungfonden, och Cancerfonden. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
”Distinct developmental pathways from blood monocytes generate human lung macrophage diversity”. Elza Evren, Emma Ringqvist, Kumar Parijat Tripathi, Natalie Sleiers, Inés Có Rives, Arlisa Alisjahbana, Yu Gao, Dhifaf Sarhan, Tor Halle, Chiara Sorini, Rico Lepzien, Nicole Marquardt, Jakob Michaëlsson, Anna Smed-Sörensen, Johan Botling, Mikael C. I. Karlsson, Eduardo J. Villablanca, Tim Willinger. Immunity, online 30 december 2020, doi: 10.1016/j.immuni.2020.12.003.