Exploring the Viral Paradigm – Acute Cold Respiratory Syndrome: A Comparative Pathophysiological Analysis and Rationale for Nosological Differentiation in ICD-11 in Accordance with WHO Classification Reform

Abstract

Acute respiratory illnesses, collectively referred to as the "common cold," represent one of the most prevalent conditions worldwide, affecting billions of individuals annually and imposing an enormous socioeconomic burden estimated at over $40 billion per year in the United States alone. Despite their ubiquity, the etiopathogenesis of these conditions remains insufficiently understood and scientifically contested. Contemporary medicine attributes all common cold episodes exclusively to viral infections – predominantly rhinoviruses (30– 50%), coronaviruses (10–15%), and other respiratory viruses. However, this monocausal viral paradigm fails to explain several welldocumented clinical and epidemiological inconsistencies: the onset of symptoms within minutes of cold exposure (far preceding any possible viral incubation period), the reversibility of symptoms upon rewarming, the absence of fever in a substantial proportion of cases, and the paradoxical age-related pattern of incidence in which elderly individuals – despite progressive immunosenescence – suffer fewer episodes than children or young adults. These unresolved contradictions call for a fundamental reassessment of the pathogenesis of cold-associated respiratory disease. The present review builds upon and extends the pathophysiological framework systematically introduced by Gozhenko et al. (2025, 2026), who first proposed a paradigmatic shift from a pathogen-centric to a host-response model of the common cold, and who first described the five interconnected pathophysiological mechanisms forming a self-sufficient symptom cascade independent of any viral agent. Objective. This narrative review critically examines the role of cold exposure and cold stress in the pathogenesis of acute upper respiratory tract disorders and proposes a novel conceptual framework distinguishing two fundamentally different clinical entities: Acute Cold Respiratory Syndrome (ACRS) and Acute Viral Respiratory Syndrome (AVRS). The review introduces a three-phase model of ACRS in which coldinduced vascular dysfunction opens a "gateway" for endogenous microbiome activation, followed by neutrophilic inflammation as a second phase – a mechanism analogous to the ancient folk tradition of steam inhalation therapy (potato steam, warm dry air inhalation documented by British researchers approximately 20 years ago). The review further presents evidence supporting a paradigmatic shift from a pathogencentric to a host-response model, as proposed by Gozhenko et al. (2025, 2026), and provides formal justification for WHO ICD-11 nosological reform. Methods. A comprehensive narrative literature review was conducted across PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science, and Google Scholar databases, covering publications from 1946 to 2026 in English, Ukrainian, and Polish. Search terms included: cold stress, thermoregulation, upper respiratory tract, mucosal immunity, vasoconstriction, common cold pathophysiology, mucociliary clearance, cold air inhalation, HPA axis immune suppression, TRPM8, TRPA1, nasal mucosa cold, respiratory microbiome, neutrophilic inflammation, warm air inhalation therapy, geomagnetic disturbances immune, aromatherapy nasal. Artificial intelligence tools (large language models) were used exclusively for auxiliary tasks — initial literature sorting, grammatical proofreading, and reference formatting – with all scientific content, analyses, and conclusions being the sole intellectual product of the authors. Original thermodynamic calculations of metabolic energy expenditure during cold air breathing were performed and are presented in full within the manuscript. Results. Convergent evidence from physiology, immunology, neuroscience, thermodynamics, and microbiology reveals a three-phase pathophysiological model of ACRS fundamentally distinct from AVRS. Phase I (Initiation, 0–30 min): Cold air activates TRPM8 (threshold <25–28°C) and TRPA1 (threshold <17°C) thermosensory receptors, triggering rapid sympathetically mediated vasoconstriction within seconds to minutes, followed by reactive vasodilation with ischemia–reperfusion injury, release of histamine, bradykinin, prostaglandins (PGE₂, PGD₂), leukotrienes (LTC₄, LTD₄), and substance P – producing the clinical triad of rhinorrhea, nasal congestion, and sneezing independently of any viral agent. Phase II (Microbiome Activation and Bacterial Phase, 2–24 h): Cold-induced vascular dysfunction, mucociliary paralysis, and local immunosuppression open a "gateway" for the resident upper respiratory tract microbiome. The shift from protective commensals (Lactobacillus spp., Dolosigranulum pigrum) toward opportunistic pathogens (Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae) triggers neutrophilic recruitment and the classical inflammatory response — explaining why "pure" ACRS, if untreated, progresses to purulent rhinitis and sinusitis without any external viral agent. Phase III (Resolution or Viral Superinfection, 6 h – 3 days): Upon rewarming, pure ACRS resolves spontaneously. However, cold-induced mucociliary dysfunction, reduced sIgA, and suppressed interferon signaling create a "window of vulnerability" (2–4 h) that maximally favors viral invasion — explaining the clinical phenomenon of "severe cold after chilling." The comparative analysis of ACRS versus AVRS (Gozhenko et al., 2025, 2026) demonstrates that these two entities differ fundamentally in trigger (cold stress vs. external viral agent), incubation period (absent vs. obligatory 12–72 h), pathogenetic mechanism (thermoregulatory vasospasm → microbiome activation → neutrophilic inflammation vs. viral cytopathic effect → interferon response → adaptive immunity), seasonality (strictly temperature-dependent vs. year-round, as demonstrated by the COVID-19 pandemic), and therapeutic target (rewarming, steam inhalation, saline rinses vs. antiviral agents, vaccines). Original thermodynamic calculations demonstrate that conditioning cold air (0°C) to tracheobronchial conditions (37°C, 100% relative humidity) requires approximately 14.2 W – equivalent to ~18% of basal metabolic rate at rest, rising to 40–50% under extreme cold (−20°C). Neuro-ecological modulation by geomagnetic disturbances and therapeutic neuromodulation by aromatherapy (menthol, eucalyptol, camphor as natural TRPM8/TRPA1 agonists) are identified as novel dimensions of ACRS pathophysiology and treatment not previously integrated into a unified clinical concept. Conclusions. The "common cold" is not a purely infectious disease but a complex syndrome in which cold stress plays an independent and fundamental pathogenetic role through a three-phase cascade: neurogenic vascular dysfunction → microbiome-mediated bacterial activation → neutrophilic inflammation. The term Acute Cold Respiratory Syndrome (ACRS), as systematically described by Gozhenko et al. (2026), more accurately reflects this multifactorial etiology. The current ICD-10/ICD-11 classification leads to massive overdiagnosis of viral infections, irrational antibiotic and antiviral prescribing, and neglect of evidence-based preventive strategies. Formal recognition of ACRS as an independent nosological entity in ICD-11 is scientifically justified, clinically necessary, and economically imperative – with potential annual savings of $20–44 billion globally.

Гострі респіраторні захворювання, що колективно позначаються терміном «застуда», є одними з найпоширеніших патологій у світі, щорічно вражаючи мільярди людей та спричиняючи колосальний соціально-економічний тягар, що перевищує 40 мільярдів доларів на рік лише у Сполучених Штатах. Попри їх повсюдність, етіопатогенез цих захворювань залишається недостатньо вивченим і науково дискусійним. Сучасна медицина пояснює всі епізоди застуди виключно вірусними інфекціями – переважно риновірусами (30–50%), коронавірусами (10–15%) та іншими респіраторними вірусами. Однак ця моноказуальна вірусна парадигма не пояснює низки добре задокументованих клінічних та епідеміологічних невідповідностей: розвиток симптомів протягом хвилин після холодового впливу (задовго до будь-якого можливого вірусного інкубаційного періоду), оборотність симптомів після зігрівання, відсутність лихоманки у значній частині випадків та парадоксальна вікова закономірність захворюваності, за якої літні люди – попри прогресивну імуносенесценцію – страждають від менш частих епізодів, ніж діти або молоді дорослі. Ці невирішені суперечності вимагають фундаментального переосмислення патогенезу холодо-асоційованих респіраторних захворювань. Цей огляд спирається на патофізіологічну концепцію, систематично запроваджену Gozhenko et al. (2025, 2026), які першими запропонували парадигматичний зсув від патоген-центричної до хост-відповідної моделі застуди та першими описали п'ять взаємопов'язаних патофізіологічних механізмів, що формують самодостатній каскад симптомів незалежно від будь-якого вірусного агента, і розвиває цю концепцію далі. Мета. Цей наративний огляд критично аналізує роль холодового впливу та холодового стресу в патогенезі гострих захворювань верхніх дихальних шляхів і пропонує нову концептуальну модель, що розрізняє дві фундаментально різні клінічні одиниці: Гострий холодовий респіраторний синдром (ГХРС) та Гострий вірусний респіраторний синдром (ГВРС). Огляд вводить трифазну модель ГХРС, в якій холодо-індукована судинна дисфункція відкриває «ворота» для активації ендогенного мікробіому з наступним нейтрофільним запаленням як другою фазою – механізм, аналогічний давній народній традиції парових інгаляцій (дихання над картоплею, вдихання теплого сухого повітря, задокументоване британськими дослідниками приблизно 20 років тому). Огляд також представляє докази на підтримку парадигматичного зсуву від патоген-центричної до хост-відповідної моделі, запропонованого Gozhenko et al. (2025, 2026), та надає формальне обґрунтування для реформи нозологічної класифікації ВООЗ МКХ-11. Методи. Проведено комплексний наративний огляд літератури в базах даних PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science та Google Scholar, що охоплює публікації з 1946 по 2026 рік англійською, українською та польською мовами. Пошукові терміни включали: холодовий стрес, терморегуляція, верхні дихальні шляхи, слизовий імунітет, вазоконстрикція, патофізіологія застуди, мукоциліарний кліренс, вдихання холодного повітря, імуносупресія осі ГГН, TRPM8, TRPA1, холод слизової носа, мікробіом дихальних шляхів, нейтрофільне запалення, терапія вдиханням теплого повітря, геомагнітні збурення імунітет, ароматерапія ніс. Інструменти штучного інтелекту (великі мовні моделі) використовувались виключно для допоміжних завдань – первинного сортування літератури, граматичної коректури та форматування посилань – при цьому весь науковий зміст, аналіз і висновки є виключним інтелектуальним продуктом авторів. Оригінальні термодинамічні розрахунки метаболічних енергетичних витрат під час дихання холодним повітрям були виконані та представлені в повному обсязі в рукописі. Результати. Конвергентні дані з фізіології, імунології, нейронауки, термодинаміки та мікробіології розкривають трифазну патофізіологічну модель ГХРС, що принципово відрізняється від ГВРС. Фаза I (Ініціація, 0–30 хв): холодне повітря активує термосенсорні рецептори TRPM8 (поріг <25–28°C) та TRPA1 (поріг <17°C), запускаючи швидку симпатично-опосередковану вазоконстрикцію протягом секунд–хвилин, за якою слідує реактивна вазодилатація з ішемічно-реперфузійним пошкодженням, вивільненням гістаміну, брадикініну, простагландинів (PGE₂, PGD₂), лейкотрієнів (LTC₄, LTD₄) та субстанції P – що продукує клінічну тріаду ринореї, закладеності носа та чхання незалежно від будь-якого вірусного агента. Фаза II (Активація мікробіому та бактеріальна фаза, 2–24 год): холодо-індукована судинна дисфункція, мукоциліарний параліч та місцева імуносупресія відкривають «ворота» для резидентного мікробіому верхніх дихальних шляхів. Зміщення від захисних коменсалів (Lactobacillus spp., Dolosigranulum pigrum) до умовно-патогенних мікроорганізмів (Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae) запускає нейтрофільне рекрутування та класичну запальну відповідь – пояснюючи, чому «чистий» ГХРС без лікування прогресує до гнійного риніту та синуситу без будь-якого зовнішнього вірусного агента. Фаза III (Розрішення або вірусна суперінфекція, 6 год – 3 доби): при зігріванні чистий ГХРС розрішується спонтанно. Однак холодо-індукована мукоциліарна дисфункція, зниження sIgA та пригнічення інтерферонової сигналізації створюють «вікно вразливості» (2–4 год), що максимально сприяє вірусній інвазії – пояснюючи клінічний феномен «важкої застуди після переохолодження». Порівняльний аналіз ГХРС та ГВРС (Gozhenko et al., 2025, 2026) демонструє, що ці дві одиниці принципово відрізняються за тригером (холодовий стрес проти зовнішнього вірусного агента), інкубаційним періодом (відсутній проти обов'язкового 12–72 год), патогенетичним механізмом (терморегуляторний вазоспазм →активація мікробіому → нейтрофільне запалення проти вірусного цитопатичного ефекту → інтерферонова відповідь → адаптивний імунітет), сезонністю (суворо температурно-залежна проти цілорічної, що продемонстровано пандемією COVID-19) та терапевтичною мішенню (зігрівання, парові інгаляції, сольові розчини проти противірусних препаратів, вакцин). Оригінальні термодинамічні розрахунки демонструють, що кондиціонування холодного повітря (0°C) до трахеобронхіальних умов (37°C, 100% відносна вологість) вимагає приблизно 14,2 Вт – що еквівалентно ~18% базального метаболізму у спокої, зростаючи до 40–50% при екстремальному морозі (−20°C). Нейро-екологічна модуляція геомагнітними збуреннями та терапевтична нейромодуляція ароматерапією (ментол, евкаліптол, камфора як природні агоністи TRPM8/TRPA1) визначені як нові виміри патофізіології та лікування ГХРС, що раніше не були інтегровані в єдину клінічну концепцію. Висновки. «Застуда» є не суто інфекційним захворюванням, а складним синдромом, в якому холодовий стрес відіграє незалежну та фундаментальну патогенетичну роль через трифазний каскад: нейрогенна судинна дисфункція → мікробіом-опосередкована бактеріальна активація → нейтрофільне запалення. Термін «Гострий холодовий респіраторний синдром» (ГХРС), систематично описаний Gozhenko et al. (2026), більш точно відображає цю мультифакторну етіологію. Поточна класифікація МКХ-10/МКХ-11 призводить до масової гіпердіагностики вірусних інфекцій, нераціонального призначення антибіотиків та противірусних препаратів і нехтування науково обґрунтованими профілактичними стратегіями. Офіційне визнання ГХРС як самостійної нозологічної одиниці в МКХ-11 є науково обґрунтованим, клінічно необхідним та економічно imperative – з потенційною щорічною економією 20–44 мільярди доларів у глобальному масштабі.