圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现了一些线索，了解在呼吸道感染后肺部损伤是如何发展的。他们在研究小鼠时发现，感染触发了一种名为IL-33的蛋白质的表达，这种蛋白质是肺部干细胞过度生长到空气空间所需要的，并增加了肺部的粘液分泌和炎症。该研究结果于2021年8月24日发表在《临床调查》杂志上，揭示了预防病毒感染引起的慢性肺损伤的潜在干预点。
高级作者、塞尔玛和赫尔曼-塞尔丁医学教授、细胞生物学和生理学教授迈克尔-J-霍尔茨曼博士说："疫苗、抗病毒药物、抗体疗法都是有帮助的，但对于那些已经在进行性疾病道路上的人来说，它们不是一个解决方案。"我们在处理COVID-19引起的急性疾病方面已经做得更好了，但在最初的伤害阶段之后发生的事情仍然是实现更好结果的主要障碍。在这一点上，我们还面临着数千万已经感染的人，他们中很高比例的人有长期疾病，特别是有呼吸道症状。我们没有一种可以纠正问题的治疗方法"。
人们早就认识到，急性呼吸道感染可以导致慢性肺部疾病。例如，因呼吸道合胞病毒而住院的儿童患哮喘的可能性是其他儿童的2到4倍，这种哮喘会持续很长时间，甚至可能会持续一生。然而，急性呼吸道感染究竟是如何引发慢性疾病的，目前还不完全清楚，因此很难开发出预防或治疗的疗法。
作为这项研究的一部分，霍尔茨曼及其同事，包括第一作者Wu Kangyun博士、医学讲师研究了感染仙台病毒的小鼠。仙台病毒不会给人带来严重的疾病，但它会自然感染包括小鼠在内的其他动物，并导致呼吸道感染，其发展过程与人的呼吸道感染非常相似。
研究人员检查了小鼠感染仙台病毒12天和21天后的肺部组织，并将样本与未感染小鼠的肺部组织进行比较。他们发现，在未受感染的小鼠中，有两种干细胞群有助于维持肺部与外界的屏障。然而，在感染仙台病毒后，这两种细胞群分别开始增殖并扩散到空气空间。基底细胞占据了小气道和气囊，而AT2细胞仍被限制在气囊中。一些新的基底细胞成为产生粘液的细胞，而另一些则释放分子招募免疫细胞到肺部。总的来说，这个过程导致肺部的空气空间减少，粘液增多，并有持续的炎症，共同干扰了呼吸。
进一步的实验表明，这一过程取决于蛋白质IL-33。在正常情况下，IL-33在肺部干细胞的细胞核中增加，以应对压力或伤害，并帮助肺部修复受损的屏障。然而，在感染期间和之后，IL-33可以发挥更有害的作用。
为了评估IL-33在病毒后肺部损伤中的作用，研究人员对小鼠进行了基因改造，使其肺部干细胞的基底组中缺乏IL-33。然后，科学家们用仙台病毒感染了这些小鼠–以及另外一组未修改的小鼠。这两组小鼠在抵御最初的仙台病毒感染方面同样有效。但在感染三周后，缺乏IL-33的小鼠的肺部表现出较少的细胞过度生长、粘液和炎症，表明它们的有害肺部变化迹象较少。在感染七周后，基底细胞中没有IL-33的小鼠血液中的氧气含量也更高，气道高反应性更低，这两者都是它们慢性肺部疾病改善的迹象。
霍尔茨曼表示："这些结果令人振奋，因为摆脱IL-33并反过来失去基底干细胞可能会使事情变得更糟。"工程小鼠可能已经死亡，因为它们不再能够对肺部屏障的病毒损伤进行正常修复。但情况并非如此。缺乏这种基底细胞群的小鼠反而有更好的结果。这就是我们感到兴奋的地方。这些发现为我们找到纠正基底干细胞不良行为的疗法提供了坚实的基础。
针对IL-33和基底细胞激活之间的路径步骤，可以形成广泛有效的治疗方法，以预防或治疗由各种病毒引起的肺部疾病，或许还有肺部和身体与外界接触的其他部位的其他形式的损伤。
"肺部对损伤有一个相当定型的反应，包括病毒损伤。具体的病毒类型、宿主的遗传学、最初疾病的严重程度–所有这些都会影响结果，但它们只是程度问题。你仍然可以看到各种情况下相同的关键因素，这就是为什么我们相信可以有一个共同的治疗策略。我们有一个药物发现计划来寻找这样一个共同的策略，而这项研究与此非常吻合。"
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