【免疫研究】著涼後真的比較容易感冒嗎?

■如果著涼了,你也會擔心自己接下來會感冒嗎?

pic撰文|駱宛琳

「著涼」這兩字真是貼切,我們總覺得如果「冷到了」,會比較容易感冒;英文裡也說感冒是「catch a cold」。這看似中外所見略同的「老人言」,是真有其事,還是只是都市傳說裡的另外一則以訛傳訛呢?

首先,這裡討論的感冒,是指一般感冒,而不是流行感冒。相較於流行感冒是由流行感冒病毒所引起,最常引起一般感冒的病毒則是鼻病毒(rhinovirus)。

早在大半個世紀以前,就有研究人員徵召受試者來試圖釐清這是非。美國德州貝勒醫學院的Robert Couch醫生,找來四十多個自願者,在攝氏4度的房間裡只穿短袖待上三十分鐘,或是泡個熱水浴,再分別暴露在感冒病毒下,然後比較哪一組比較容易感冒。但結果是比率都差不多。之後,陸續有其他實驗室用不同的方式研究這課題,結果有正也有反。

所以,傳言是真的嗎?有科學家覺得這不外乎是感冒高峰季搭上冬天氣候多變的巧合;有科學家認為,天氣冷的時候,大家喜歡待在空氣不流通的室內,歐美地區又習慣開暖氣,造成鼻腔黏膜太乾,因而讓人容易被病毒纏上。

雖然,科學家還無法鉅細彌遺地將溫度與感冒之間的關係一筆一筆算清楚,但對免疫學家來說,兩者之間似乎不只是巧合。美國耶魯大學Akiko Iwasaki教授是研究病毒免疫學的權威實驗室之一,主要是研究先天免疫系統裡的樹突細胞在抗病毒反應裡的角色,而最近,Iwasaki教授對溫度與感冒病毒之間的關係,發表了一篇很趣的成果。他們覺得與其讓受試者在冷房裡發抖打顫,還不如考量「溫度」對鼻病毒在宿主細胞內複製能力、以及對宿主細胞觸發抗病毒免疫反應效率的影響。

自科學家在1960年左右從病人檢體裡分離出鼻病毒後,已經知道溫度低時,鼻病毒在宿主細胞內的複製速度要比在溫度高的培養環境快又好。這也是為什麼鼻病毒通常是感染鼻腔內細胞,而不是肺部細胞。因為受到吸入空氣溫度的影響,鼻腔內的溫度要比肺部的核心體溫37度低一些,約只有33到35度。

Iwasaki實驗室發現,在最初8、9小時內,溫度對鼻病毒的複製能力沒有影響,不論培養溫度高低,宿主細胞內病毒遺傳物質都倍增了快十五倍。但在這關鍵時間點之後,低溫培養下,細胞內病毒量還是持續以倍數成長。但在溫度較高的37度培養環境下,鼻病毒卻像是被重擊一 樣,在宿主細胞內的遺傳物質量兵敗如山倒。

這是為什麼呢?第一個原因可能是在37度下,宿主細胞比較容易催動抗病毒免疫反應。呼吸道表皮細胞跟體內所有其他細胞一樣,都配有先天免疫反應的保全系統,主要由類鐸受體(Toll-like receptors)和類RIG-I受體(RIG-I like receptors,常簡寫為RLR)肩負偵查入侵病原體的任務。雖然鼻病毒是單股RNA病毒,但在宿主細胞內複製的時候,還是會形成雙股RNA的中間產物,而啟動以RLR為主的抗病毒反應。當RLR反應啟動後,會讓細胞生成大量的第一型干擾素,這是對抗病毒的最佳武器。

Iwasaki的研究團隊於是比較培養溫度對第一型干擾素反應的影響。在病毒感染48小時之後,細胞在37度下果然製造比較多的第一型干擾素。但在最初實驗裡,關鍵時間點可是八小時呢。當時間軸縮限到八小時,高低溫培養環境對干擾素的產量並沒有影響:因為對細胞來說要能夠量產干擾素,基因調節和蛋白質生產時間遠超過這個時限。既然不是干擾素,那會是什麼呢?

Iwasaki團隊發現,其中之一的關鍵是細胞凋亡的速度。在37度下培養的細胞,細胞能夠極有效率的在感染後的七小時內啟動細胞凋亡機制,與病毒同歸於盡:這比在低溫下培養的細胞要早好多個小時。當宿主細胞用細胞凋亡機制來跟入侵病原體玉石俱焚的時候,就縮限了病毒體可以瘋狂複製的可能性,而有更高的機會能讓病毒大軍潰散。

除此之外,Iwasaki實驗室還發現被感染的細胞還有另外一個秘密武器,細胞內的病毒雙股RNA會觸動另一個由「RNAseL」擔綱的警鈴。RNAseL是一專門降解RNA的酵素,當其警鈴大響的時候,就可以很有效率的將病毒RNA分解掉。而RNAseL要能夠有效率地發揮功能,溫度可是重要影響因子。

值得注意的是,在實驗裡,所謂的低溫環境是33度,也約是一般正常鼻腔內溫度。Iwasaki的研究顯示溫度的確對宿主細胞免疫反應有決定性影響,進而會影響到鼻病毒肆虐程度。或許,也描述了鼻病毒如何在演化上「適應」鼻腔細胞較低溫度而「取巧」。但是不是能夠進而解釋冷風灌頂後,我們總覺得自己快要感冒的下意識,或許還要更多實驗來更仔細研究了。但至少,Iwasaki的數據,提供了大家一個尋找答案的新方向!

原始論文:Foxman EF, Storer JA, Vanaja K, Levchenko A, Iwasaki A. Two interferon-independent double-stranded RNA-induced host defense strategies suppress the common cold virus at warm temperature. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jul 11. pii: 201601942.

參考資料:

  1. Foxman EF et al. Temperature-dependent innate defense against the common cold virus limits viral replication at warm temperature in mouse airway cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Jan 20;112(3):827-32. doi: 10.1073/pnas.1411030112. Epub 2015 Jan 5.
  2. Holtzman MJ et al. The role of airway epithelial cells and innate immune cells in chronic respiratory disease. Nat Rev Immunol. 2014. 14(10):686–698.
  3. Douglas RG, et al. Exposure to Cold Environment and Rhinovirus Common Cold — Failure to Demonstrate Effect. N Engl J Med 1968; 279:742-747

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作者:駱宛琳 美國聖路易華盛頓大學(Washington University in St. Louis)免疫學博士,從事T細胞發育與活化相關的訊息傳導研究。

 

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