นักวิทยาศาสตร์ค้นพบคำอธิบายทางชีววิทยาว่าทำไมการติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนบนจึงพบได้บ่อยในอุณหภูมิที่เย็นกว่า

"ตามปกติแล้ว เชื่อกันว่าฤดูหนาวและไข้หวัดใหญ่เกิดขึ้นในเดือนที่อากาศเย็นลง เพราะผู้คนจะติดอยู่ในบ้านมากขึ้น ซึ่งไวรัสในอากาศสามารถแพร่กระจายได้ง่ายขึ้น" นพ. เบนจามิน เอส. ไบลเออร์ ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยการแปลโสต ศอ นาสิกวิทยาของ Mass Eye and Ear กล่าว และผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา "การศึกษาของเราชี้ให้เห็นถึงต้นตอทางชีวภาพของการติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจส่วนบนที่ผันแปรตามฤดูกาลที่เราเห็นในแต่ละปี ซึ่งล่าสุดแสดงให้เห็นตลอดช่วงการระบาดของโควิด-19" การป้องกันด่านแรกในจมูก จมูกเป็นหนึ่งในจุดสัมผัสแรก ๆ ระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในร่างกาย และด้วยเหตุนี้จึงเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับเชื้อโรคที่ก่อให้เกิดโรค เชื้อโรคถูกหายใจเข้าไปหรือสะสมโดยตรง (เช่น ทางมือ) เข้าทางด้านหน้าของจมูก ซึ่งเชื้อโรคจะย้อนกลับมาทางทางเดินหายใจและเข้าไปในเซลล์ที่ติดเชื้อในร่างกาย ซึ่งอาจนำไปสู่การติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนบน วิธีที่ทางเดินหายใจป้องกันตัวเองจากเชื้อโรคเหล่านี้เป็นที่เข้าใจกันมานานแล้ว นั่นคือจนกระทั่งการศึกษาในปี 2018 ที่นำโดย Dr. Bleier และ Mansoor Amiji, PhD, ศาสตราจารย์ด้านเภสัชกรรมศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยนอร์ทอีสเทิร์น ได้ค้นพบการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติที่กระตุ้นเมื่อแบคทีเรียถูกหายใจเข้าทางจมูก: เซลล์ด้านหน้าของจมูกตรวจพบแบคทีเรีย จากนั้นจึงปล่อยถุงบรรจุของเหลวขนาดเล็กหลายพันล้านถุงที่เรียกว่าถุงน้ำนอกเซลล์ (หรือ EV ที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ในชื่อ exosomes) เข้าไปในเมือกเพื่อล้อมรอบและโจมตีแบคทีเรีย ดร. Bleier เปรียบเทียบการปล่อยฝูง EV นี้ว่าเป็นการ "เตะรังแตน" การศึกษาในปี 2018 ยังแสดงให้เห็นว่า EVs ทำหน้าที่ป้องกันโปรตีนต้านแบคทีเรียผ่านทางเมือกจากส่วนหน้าของจมูกไปยังส่วนหลังของจมูกไปตามทางเดินหายใจ ซึ่งจะช่วยปกป้องเซลล์อื่นๆ จากแบคทีเรียก่อนที่มันจะเข้าสู่ร่างกายมากเกินไป สำหรับการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยพยายามที่จะตรวจสอบว่าการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันนี้ถูกกระตุ้นโดยไวรัสที่สูดเข้าไปทาง จมูก ด้วยหรือไม่ ซึ่งเป็นสาเหตุของการติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนบนที่พบได้บ่อยที่สุด กลไกการต่อสู้กับไวรัสได้รับการทดสอบในสภาวะต่างๆ นำโดยผู้เขียนการศึกษารายแรก Di Huang, PhD, นักวิจัยจาก Mass Eye and Ear and Northeastern นักวิจัยวิเคราะห์ว่าเซลล์และตัวอย่างเนื้อเยื่อจมูกที่เก็บจากจมูกของผู้ป่วยที่ได้รับการผ่าตัดและอาสาสมัครที่มีสุขภาพดีตอบสนองต่อไวรัสสามชนิดอย่างไร: ไวรัสโคโรนาตัวเดียวและ ไรโนไวรัสสองตัวที่ทำให้เกิดโรคไข้หวัด พวกเขาพบว่าไวรัสแต่ละตัวกระตุ้นการตอบสนองฝูง EV จากเซลล์จมูก แม้ว่าจะใช้เส้นทางการส่งสัญญาณที่แตกต่างจากที่ใช้ต่อสู้กับแบคทีเรีย นักวิจัยยังได้ค้นพบกลไกในการตอบสนองต่อไวรัส: เมื่อปล่อย EVs จะทำหน้าที่เป็นตัวล่อ นำตัวรับที่ไวรัสจะผูกมัดตัวเองแทนเซลล์จมูก "ยิ่งล่อมาก EVs ก็ยิ่งสามารถกำจัดไวรัสในเสมหะก่อนที่ไวรัสจะมีโอกาสจับกับเซลล์จมูก ซึ่งเป็นการยับยั้งการติดเชื้อ" ดร. หวงกล่าว จากนั้น นักวิจัยได้ทดสอบว่าอุณหภูมิที่เย็นลงส่งผลต่อการตอบสนองนี้อย่างไร ซึ่งมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับภูมิคุ้มกันของจมูก เนื่องจากอุณหภูมิภายในจมูกนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศภายนอกที่หายใจเข้าเป็นอย่างมาก พวกเขานำอาสาสมัครที่มีสุขภาพดีจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิห้องและสัมผัสกับอุณหภูมิ 4.4°C (39.9°F) เป็นเวลา 15 นาที และพบว่าอุณหภูมิภายในจมูกลดลงประมาณ 5°C จากนั้นจึงนำการลดอุณหภูมินี้ไปใช้กับเนื้อเยื่อจมูก ตัวอย่างและสังเกตการตอบสนองของภูมิคุ้มกันที่ทื่อ ปริมาณ EVs ที่หลั่งจากเซลล์จมูกลดลงเกือบ 42 เปอร์เซ็นต์ และโปรตีนต้านไวรัสใน EVs ก็ลดลงเช่นกัน "เมื่อรวมกันแล้ว การค้นพบนี้ให้คำอธิบายเชิงกลไกสำหรับความผันแปรของฤดูกาลในการติดเชื้อทางเดินหายใจส่วนบน" ดร. หวงกล่าว ศักยภาพในการรักษา การศึกษาในอนาคตจะมุ่งทำซ้ำการค้นพบกับเชื้อโรคอื่นๆ การศึกษานี้อาจเกิดขึ้นในลักษณะของการศึกษาแบบท้าทาย โดยจำลองสัตว์หรือมนุษย์สัมผัสกับไวรัสและวัดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของจมูก จากการค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยยังสามารถจินตนาการถึงวิธีที่การบำบัดสามารถกระตุ้นและเสริมสร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของจมูก ตัวอย่างเช่น การบำบัดด้วยยา เช่น ยาพ่นจมูก อาจออกแบบมาเพื่อเพิ่มจำนวน EV ในจมูกหรือตัวรับที่มีผลผูกพันภายในถุงน้ำ "เราได้ค้นพบกลไกภูมิคุ้มกันใหม่ในจมูกซึ่งถูกโจมตีอย่างต่อเนื่อง และได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสิ่งใดที่ส่งผลต่อการป้องกันนี้" ดร. อามิจิกล่าว "ตอนนี้คำถามเปลี่ยนเป็น 'เราจะใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้และสร้างกลไกการป้องกันในจมูกขึ้นมาใหม่และเพิ่มการป้องกันนี้ได้อย่างไร โดยเฉพาะในเดือนที่อากาศหนาวเย็น'"