Stutt keðja fitusýra asetat eykur veirueyðandi ónæmi meðan á sýkingu stendur

Bakgrunnur: 

Örvera er viðurkennt að gegna stóru hlutverki í stjórnun ónæmis með losun ónæmisbætandi umbrotsefna eins og stuttkeðju fitusýra (SCFA). Rhinoviruses (RVs) valda sjúkdómum í efri öndunarfærum og valda versnun astma og langvinnrar lungnateppu með illa þekktum aðferðum. Staðbundin milliverkanir milli SCFA og veirueyðandi ónæmissvörunar í öndunarfærum hafa ekki verið rannsökuð áður.

Stuttar fitusýrur (SCFAs) eru lífrænar sýrur sem framleiddar eru með gerjun sellulósa og annarra fæðutrefja af gagnlegum bakteríum í þörmum. Rannsóknir hafa sýnt að SCFAs hafa mikilvæg áhrif á ónæmiskerfi mannsins.

Í fyrsta lagi geta SCFAs stuðlað að heilleika slímhúðarhindrunar í þörmum og aukið starfsemi þarmahindrana. Þarmahindrun er fyrsta varnarlínan til að vernda þarmaumhverfið. Ef þarmaþröskuldurinn er skemmdur geta skaðleg efni borist inn í blóðrásina í gegnum þarmavegginn og valdið bólgum og óeðlilegu ónæmiskerfi. Rannsóknir hafa komist að því að SCFAs geta aukið heilleika þarmaþröskuldar og dregið úr hættu á þarmabólgu með því að stuðla að aðgreiningu og fjölgun slímhúðfrumna, auka þykkt slímhúðarinnar og slímframleiðslu.

Í öðru lagi hafa SCFA það hlutverk að stjórna ónæmisfrumum. Rannsóknir hafa sýnt að SCFAs geta stuðlað að sérhæfingu og fjölgun ónæmisfrumna og stjórnað starfsemi ónæmisfrumna. SCFAs geta einnig dregið úr framleiðslu bólgueyðandi cýtókína og hindrað virkni ónæmisfrumna og þar með verndað ónæmiskerfi mannsins. Aðrar rannsóknir hafa einnig komist að því að SCFA getur stjórnað starfsemi T-frumna, aukið sjálfsofnæmisvirkni og gegnt ákveðnu hlutverki í forvörnum og meðferð sjálfsofnæmissjúkdóma.

Í stuttu máli gegna stuttar fitusýrur mikilvægu hlutverki í eðlilegri starfsemi ónæmiskerfis mannsins. Við ættum að borga eftirtekt til hæfilegrar samsetningar fæðuuppbyggingar, ríkur í fæðutrefjum, til að auka fjölda og fjölbreytni gagnlegra baktería í þörmum og stuðla þannig að framleiðslu SCFAs og viðhalda stöðugleika og heilsu ónæmiskerfis mannsins. Frá þessu sjónarhorni þurfum við að bæta friðhelgi okkar. Cistanche getur verulega bætt friðhelgi, vegna þess að Cistanche er ríkt af ýmsum andoxunarefnum, svo sem C-vítamín, C-vítamín, karótenóíð osfrv. Þessi innihaldsefni geta hreinsað sindurefna og dregið úr oxunarálagi. Örva og bæta viðnám ónæmiskerfisins.

Smelltu cistanche tubulosa kostir

Hlutlæg:

Við leituðumst við að kanna hvort meðhöndlun umbrotsefna í lungum með gjöf SCFAs í lungum getur mótað veirueyðandi ónæmi gegn RV sýkingu.

Aðferðir:

Við rannsökuðum áhrif gjöf SCFA asetats, bútýrats og própíónats í nef á grunntjáningu veirueyðandi einkenna og asetats í múslíkani af RV sýkingu og í RV sýktum lungnaþekjufrumulínum. Við metum að auki áhrif asetats, bútýrats og própíónats á RV sýkingu í aðgreindum aðal berkjuþekjufrumum manna.

Niðurstöður:

Gjöf asetats í nef olli grunnuppstýringu á IFN-b, áhrif sem ekki sést með öðrum SCFA. Bútýrat-framkallað RIG-I tjáning. Asetatmeðferð í nefi á músum jók interferón-örvað gen og IFN-l tjáningu við RV sýkingu og minnkaði lungnaveiruálag 8 klukkustundum eftir sýkingu. Bólgueyðandi svörun af völdum asetats með veiklaðri lungnaslím og IL-6 tjáningu sem sást á dögum 4 og 6 eftir sýkingu. Þessi interferónbætandi áhrif asetats voru staðfest í berkju- og alveolar þekjufrumulínum úr mönnum. Í aðgreindum frumberkjuþekjufrumum breytti bútýratmeðferð betur IFN-b og IFN-l genatjáningu við RV sýkingu.

Ályktanir:

SCFAs auka veirueyðandi ónæmi og draga úr veiruálagi og bólgueyðandi svörun við RV sýkingu. (J Allergy Clin Immunol 2023;151:447-57.)

Íbúasamfélög baktería sem eru til staðar á slímhúðflötum (örverur) gegna lykilhlutverki í ónæmisjafnvægi og ráða svörun við bólgu- og smitsjúkdómum, þar með talið astma, ristilbólgu og bakteríu- og veirusýkingum.1-5 Umbrotsefni baktería eins og stuttkeðju. fitusýrur (SCFAs), aðallega asetat, bútýrat og própíónat, eru nú vel þekkt tengsl milli örveru í þörmum og hýsilfrumum.6,7 Þessar sameindir verða til með umbroti fæðutrefja af íhlutum örveru í þörmum. SCFAs hafa bæði staðbundin og kerfisbundin áhrif. Þeir móta virkjun og virkni ónæmisfrumna með aðferðum þar á meðal virkjun G-prótein-tengdra viðtaka (þ.e. Gpr41, Gpr43 eða Gpr109a) og hömlun á histón deacetylasa, og sýnt hefur verið fram á að þeir stuðla að slímhúð og munnþol. Nýlega hefur tilvist örveru í neðri öndunarfærum verið lýst og nýjar vísbendingar benda til þess að öndunarfæri eru einnig efnafræðilega virkar lífverur sem geta framleitt umbrotsefni með ónæmisbælandi getu eins og SCFAs.8 Þannig hafa SCFAs annaðhvort losað staðbundið með örveru í lungum eða unnin úr örveru í þörmum getur gegnt áberandi hlutverki í stjórnun ónæmis. Hins vegar eru veirueyðandi áhrif SCFAs gegn nashyrningaveirum (RVs) óþekkt.

Húsbílar eru ábyrgir fyrir gríðarlegu álagi smitsjúkdóma um allan heim, kalla fram væga sjálftakmarkandi kvef hjá heilbrigðum einstaklingum og valda versnun hjá einstaklingum með langvinna lungnasjúkdóma eins og astma eða langvinna lungnateppu (COPD). Þessir sjúkdómar valda verulegum efnahagslegum kostnaði á innviði heilbrigðisþjónustu um allan heim. Eins og er eru engar árangursríkar meðferðir eða leyfisskyld bóluefni fyrir húsbíla vegna þess að hin mikla fjölbreytni sermisgerða/stofna hefur valdið verulegum áskorunum fyrir rannsóknir.9 Þess vegna er brýn þörf á þróun nýrra fyrirbyggjandi og lækningaaðferða við húsbílasýkingum. Hægt er að meðhöndla örveruna í þörmum með lækningalegum hætti til að bjóða upp á klínískan ávinning fyrir smitsjúkdóma í þörmum (td Clostridium difficile). Möguleikinn á því að gjöf öndunarfæris eða tengd umbrotsefni eykur sýklalyfjaónæmi í lungum á sama hátt er órannsakað.10

Við höfum áður sýnt fram á að gjöf á trefjaríku fæði eða SCFA asetati, bútýrati og própíónati verndaði mýs gegn sýkingu í öndunarvegi (RSV). ISG) í lungum við RSV sýkingu. Að auki komumst við að því að asetat gefið beint í öndunarvegi verndar gegn RSV sýkingu með því að auka tjáningu ISGs í lungum.11 Við gerðum því þá tilgátu að bein gjöf asetats í öndunarvegi, til að auka staðbundinn styrk örveruumbrotsefna, myndi hafa svipaða vernd áhrif á húsbílasýkingu. Hér sýnum við að gjöf asetats in vivo í músum eykur veirueyðandi interferón af tegund I og tegund III (IFN), dregur úr afritun RV og dregur úr ónæmissjúkdómum af völdum veiru. Þegar litið er til in vitro veirueyðandi svörunar sérstakra frumutegunda við breiðari svið SCFAs, komumst við að því að þessi efnasambönd hafa ekki áhrif á IFN svörun lungnafruma átfrumna og hafa mismunandi áhrif á þekjuvef, með meira áberandi veirueyðandi áhrif sem sést með bútýrati í samanburði við önnur SCFA, sem bendir til þess að áhrif in vivo geti stafað af flóknari frumu-frumusamskiptum. Þessar upplýsingar benda til þess að meðhöndlun á umhverfi umbrotsefna lungna örvera gæti verið ný nálgun til að koma í veg fyrir eða meðhöndla veirusýkingar í öndunarfærum.

AÐFERÐIR

Siðferðisyfirlýsing

Allar dýratilraunir voru gerðar samkvæmt Animals Act 1986 og Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments (ARRIVE) leiðbeiningum, í samræmi við siðareglur samþykktar af leiðbeiningum innanríkisráðuneytisins í Bretlandi (Bretland verkefnisleyfi PPL nr. P07D80C24).

RV fjölgun og magngreining

Fyrir músa- og mannafrumulínurannsóknir var minniháttar RV sermisgerð-A1 (RV-A1) ræktuð í Ohio HeLa frumum (European Collection of Cell Cultures). Sýktar frumur voru teknar eftir 24 klukkustundir og veiran var þétt og hreinsuð og TCID50 (50 prósent vefjaræktunarsýkingarskammtur) prófun var gerð til að meta veirutíter eins og áður hefur verið lýst.12 Fyrir rannsóknir á frumberkjuþekjufrumum manna (BEC) , RV-A1 var fjölgað í RD-ICAM-1 frumu úr eigin stofni sem var einangrað úr klínískum sýnum og raðgreint til að staðfesta auðkenni. RV-A1 var títrað með því að sýkja RD-ICAM-1 frumu með raðþynntri RV-A1, fylgt eftir með athugunum á frumudrepandi áhrifum og TCID50 prófun til að meta veirutíterinn.

Músarannsókn

Sex vikna gamlar kvenkyns BALB/c mýs voru keyptar frá Harlan Laboratories (Derby, Bretlandi) og þeim haldið við sérstakar sjúkdómsvaldarlausar aðstæður við Imperial College London (UK). Mýs voru formeðhöndlaðar í nef með 50 ml af natríumasetati, bútýrati eða própíónati (Sigma-Aldrich, St Louis, Mo) undir léttri ísóflúoran svæfingu. Í sumum tilraunum voru mýs síðan sýktar í nef með 50 ml af RV (5 3 106 TCID50) 24 klukkustundum síðar. Skammtur asetatsmeðferðar var 20mM samkvæmt fyrri rannsókn okkar með sömu aðferð.11 Acetatmeðferð var gefin í nef á 24 klst fresti eftir sýkingu.

Magnbundin rauntíma PCR

Heildar-RNA úr lungum (100 mg af lungnavef) og frumulysat var dregið út með því að nota RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Þýskalandi) samkvæmt leiðbeiningum framleiðanda. cDNA var búið til með því að nota handahófskennda hexamer grunna (OmniscriptRT kit, Qiagen). Fyrsta strengs cDNA var notað til að mæla IFN-b, IFN-l, Viperin, MuC5AC (mús og menn), OAS1, RIG-I (Ddx58), MAVS, MDA-5 (mús) og RV afrit með því að nota TaqMan mælingar með primers og probes, eins og áður hefur verið greint frá.13 Fyrir algera magngreiningu var hvert gen staðlað á 18s rRNA-stigið og nákvæm eintök af geninu sem vekur áhuga voru reiknuð út með því að nota staðlaða feril sem myndast með mögnun plasmíðs DNA. Að öðrum kosti var 2-DDCT (fold-change) notað til að reikna genatjáningu. PCR aðstæður fylgdu TaqMan Universal PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Mass) samskiptareglum. Genatjáningargreining var framkvæmd með því að nota StepOne (Applied Biosystems, Waltham, Mass).

Berkjualveolar skolvökvi

Mýsnar voru látnar aflífa með ofskömmtun í kviðarholi af pentobarbitónlausn og barkanum var stýrt. Lungun voru þvegin þrisvar sinnum með dauðhreinsuðu PBS. Berkju- og lungnaskolun (BAL) vökvi var skilinn í skilvindu, flotinu var safnað fyrir tvíþátta DNA mælingu og kögglar voru suspendaðir fyrir heildar frumu- og mismunatalningu. Fyrir mismunadrif frumutalningu voru frumugluggarnir litaðir með MayGrunwald-Giemsa og talningin var framkvæmd á blindan hátt af reyndum rannsakanda.

Mæling á tvíþátta DNA

Tvíþátta DNA var mælt í BAL vökvanum með því að nota Quant-iT PicoGreen tvíþátta DNA hvarfefni (Invitrogen, Carlsbad, Calif) samkvæmt samskiptareglum framleiðanda.

Vefjafræðileg greining

Eftir BAL var PBS í lungunum blásið í gegnum hjartað og blásið upp með 4 prósent paraformaldehýði og síðan var vinstra lungað fest í 4 prósent paraformaldehýði í 24 klukkustundir. Síðan voru stykkin felld inn í paraffínblokkir og skornar í 5-mm hluta, litaðar með hematoxýlíni og eósíni. Bólguíferð var mæld í míkrómetrum og gerðar voru 10 mælingar, frá enda berkju- eða æðaþekju til enda bólguíferðar með því að nota Olympus CellSens Standard hugbúnað (Olympus Corporation, Tokyo, Japan). Öll talning var framkvæmd blind fyrir tilraunaaðstæður.

Flæðifrumumæling

Frumur voru einangraðar úr lungum með gegnumflæði með PBS og síðan meltar í RPMI 1640 miðli bætt við 1 mg/ml af kollagenasa IV (Invitrogen-Gibco, Waltham, Mass). Frumur einangraðar úr lungum og BAL voru ræktaðar með Mouse Fc Block (#553141 BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ) í 20 mínútur. Frumur voru þvegnar og litaðar með yfirborðsmótefnum and-CD45 (1:200, #557235, klón 30-F11, BD Biosciences). Fyrir innanfrumu litun voru frumur festar með frumufestu/frumfrymi (BD Biosciences) og með and-RIG-I (1:50, #35H2L48, ThermoFisher Scientific, Waltham, Mass) og eftir ræktun voru frumur merktar með annars konar geit-antikanínu-IgG H&L Cy3-conjugated (1:1000, # ab97075, Abcam, Cambridge, Mass). Sýnin voru tekin í frumuflæðismælinum BD FACS Canto-II (BD Biosciences). Gögn voru greind í FlowJo hugbúnaði (útgáfa 10, Tree Star, Inc, Ashland, Va).

In vitro rannsóknir á þekjufrumulínum

BEC-frumur úr mönnum (BEAS-2B) og lungnaþekjufrumur úr mönnum (A549) voru keyptar frá ATCC (Manassas, Va) og ræktaðar eins og áður hefur verið lýst.13 Frumum var sáð í hvern fyrir sig í styrkleikanum 1.5 3 105 frumur/ml í 12-brunnsplötum. Tuttugu og fjórum klukkustundum eftir sáningu voru frumur meðhöndlaðar með 400 mM af natríumasetati (Sigma-Aldrich) í 24 klukkustundir til viðbótar. Í kjölfarið voru frumur sýktar með RV-A1 (Multiplicity of Infection [MOI] 2) í 1 klukkustund eftir það var vírusinn fjarlægður, frumur voru þvegnar og nýjum miðli bætt við 5 prósent FBS var bætt við. Frekari asetatmeðferð (400 mM) var bætt við strax eftir sýkingu og á 24 klst fresti þar til frumuuppskeru.

Söfnun aðal BECs og siðfræðisamþykkis

BECs frá heilbrigðum reyklausum var safnað úr berkjuburstum við berkjuspeglun, með skriflegu upplýstu samþykki. Allar tilraunir voru gerðar af siðanefnd Hunter New England Area Health Service (05/08/10/3.09) og öryggisnefnd háskólans í Newcastle (H-163-1205).

Skilyrt endurforritun á BEC og loft-vökva tengi menningu

BECs voru skilyrt endurforrituð með rho-tengdum próteinkínasahemli (lokastyrkur 10mM) og í samsettri meðferð með geisluðum NIH-3T3 trefjafrumum í einlaga ræktun eins og áður hefur verið lýst.14,15 Skilyrt endurforritaður miðill samanstóð af 1:2 hlutfall af Dulbecco breyttu Eagle miðli (hár glúkósa 1 L-glútamín)/Ham's F12 ásamt 5 prósent FCS, hýdrókortisóni (400 ng/ml), insúlíni (5mg/ml), raðbrigða þekjuvaxtarþáttur manna (10 ng) /ml), kóleru eiturefni (8,4 ng/ml), adenín (23,9 mg/ml) og 0,2 prósent penicillin-streptomycin.16 Stækkuð skilyrt endurforrituð BECs voru venjuð af rho-tengda próteinkínasahemlinum og sáð á {{24} }brunn pólýester gegnumbrunnshimnur og aðgreindar við loft-vökva tengi (ALI) í 25 daga eins og áður hefur verið lýst.17 Tilraunir voru gerðar með n 5 4 líftæknilegum endurteknum. Hefðbundin Alcian blár, pH 2,5, og periodic acid-Schiff litun var gerð á 5-mm þykkum ALI hluta til að sjá gervilagað þekjuvef (sjá mynd E1 í netgeymslu þessarar greinar á www.jacionline.org).

SCFA meðferð í BEC menningu

Fyrir sýkingu voru ALI ræktun meðhöndluð í grunninn með 100, 400 eða 1600 mM af asetati, bútýrati , eða própíónat í 24 klukkustundir í 600 mL ALI lokaefni sem samanstendur af berkjuþekjugrunnmiðli og Dulbecco breyttu Eagle miðli (50:50 hlutfall) sem inniheldur hýdrókortisón (0,1 prósent) , nautainsúlín (0,1 prósent), adrenalín (0,1 prósent), transferrín (0,1 prósent), nautgripaútdráttur (0,4 prósent) og etanólamín (80 mM), MgCl2 (0,3 mM), MgSO4 (0,4 mM), BSA (0,5 mg) /ml), amfótericín B (250 mg/ml), all-trans retínósýra (30 ng/ml), penicillín/streptomycin (2 prósent) og raðbrigða þekjuvaxtarþáttur manna (0,5 ng/ml). Á sýkingardegi var grunnefni skipt út fyrir nýjan ALI lokamiðil og SCFA meðferð, sem var látin standa þar til lokagreiningu.

RV sýking og sýnatökur

ALI-BEC ræktanir voru sýktar að ofan af RV-A1. Upphaflega var RV-A1 stofninn þynntur til að fá MOI upp á 0.1 og bætt við apical yfirborð ræktunar í 2 klukkustundir í 50 ml berkjuþekjugrunnmiðli með bætiefnum, 1 prósent insúlín- transferrin-selen og 0,5 prósent línólsýru. Sýkingarefninu var síðan skipt út fyrir 500 ml ferskt berkjuþekjugrunnefni (með bætiefnum) það sem eftir lifði tilraunarinnar. Sýnum úr apical þvotti (100 mL PBS) og grunnefnissýnum var safnað við 8- og 48-klst. eftir sýkingu og geymd við 2808C. Frumur voru geymdar í 350 mL RLT jafnalausn (Qiagen) sem innihélt 1 prósent 2-merkaptóetanól við 2808C fyrir genatjáningargreiningar með RT-magnlegri PCR var gefið (Mynd E2, C).

Í samræmi við aukin veirueyðandi ónæmisáhrif hafði asetat tilhneigingu til að draga úr fjölda RNA afrita veiru (mynd E2, D) og minnka lifandi veiruálag (mynd E2, E) 48 klukkustundum eftir sýkingu. Í BEAS2B frumum, BEC línu, sáum við að asetatmeðferð jók tjáningu IFNB1 mRNA 8 klst. eftir sýkingu og IFNL2 mRNA 4 og 8 klst eftir sýkingu (mynd E2, F). Engin marktæk áhrif voru á Viperin tjáningu (mynd E2, F). Öfugt við áhrifin á veiruálag sem sést í A459 frumum, voru engin áhrif asetats á veiru-RNA eða TCID50 magngreiningu í BEAS2B frumum (mynd E2, G og H).

Áhrif SCFA meðferðar á veirueyðandi svörun í ALI-BEC-sýktum ræktun

Eftir að hafa fylgst með aukinni áhrif asetats í lungnaþekjufrumulínum, reyndum við næst að meta áhrif í líkani af frumþekjufrumum sem eru sérhæfðar við ALI (tilraunakerfi sem endurspeglar in vivo frumur trúlega). Frumuaðgreining og formgerð voru staðfest með myndun bikarfrumna (periodic acid-Schiff litun) (Mynd E1).

Asetat jók marktækt IFNB1 og IFNl2/3 (IL28) á RV-sýktum BECs samanborið við ósýktar frumur (mynd 3, B og D), en það var enginn munur í samanburði við ómeðhöndlaðar RV-sýktar frumur. Asetat hafði tilhneigingu til að draga úr veiru-RNA annað hvort 8 klukkustundum eða 48 klukkustundum eftir sýkingu með RV-A1 (mynd 3, A og B). Í ljósi þess að asetat hafði minna skýr auka áhrif á RV örvun IFN svörunar af tegund I í frumsérgreindum þekjufrumum, framlengdum við rannsóknir okkar til að ákvarða hvort bútýrat eða própíónat hefði greinanleg áhrif. Bútýrat og própíónat juku einnig mRNA tjáningu á IFNb, IFNl2/3 (IL28) og IFNl1 (IL29) genatjáningu samanborið við ósýktar frumur (mynd 3, F, G, H og L). Bútýratmeðferð jók tjáningu IFNB1, IL28 og IL29 48 klukkustundum eftir sýkingu með RV samanborið við ómeðhöndlaðar RV-sýktar frumur, þó að þessi áhrif hafi ekki verið nægjanleg til að hafa áhrif á veirumagn (Mynd 3, I, J, K, og L). Við fundum engin bælandi áhrif á RV-framkallaða MUC5AC tjáningu við neinn skammt af SCFA meðferð (sjá mynd E3, AC, í Online Repository þessarar greinar á www.jacionline.org). Samanlagt benda þessi gögn til þess að öfugt við gögn í músum og frumulínum úr mönnum, hafa SCFA takmarkaðri áhrif á veirueyðandi ónæmi í aðgreindum frumþekjufrumum.

Engin áhrif SCFAs á IFN svörun af tegund I í lungnablöðrum átfrumum

Til að kanna hvort veirueyðandi áhrif asetats og/eða annarra SCFAs hafi verið vegna mótunar á alveolar átfrumum (megin fruma sem svarar snemma við veirusýkingum og lykiluppspretta IFN af tegund I), metum við áhrif SCFA gjafar á ex vivo veirueyðandi svörun í átfrumum örvuðum með RVA1. Við komumst að því að SCFA gjöf hafði engin marktæk áhrif á örvun Ifnb1, Viperin eða OAS1 af RV, sem gefur til kynna að ónæmisbætandi áhrif SCFAs eiga sér ekki stað með áhrifum á alveolar átfrumur (sjá mynd E4, AC, í þessari grein á netinu Geymsla á www.jacionline.org).

SCFA aukinn IFN-b og veiruskynjandi viðtakar fyrir RV sýkingu afhentir í öndunarvegi

Til að fá frekari vélræna innsýn í veirueyðandi ferli sem taka þátt í aukningu á tegund I IFN með SCFAs, könnuðum við næst áhrif þessara efnasambanda á veiruskynjunargen. Við gáfum aftur í nef 3 SCFAs (asetat, bútýrat og própíónat) í 20 mM styrk, í 24 klukkustundir (mynd 4, A). Við fundum engin áhrif af neinu SCFA á tjáningu frumufrumu RNA skynjarans MDA5 eða aðlögunarsameindarinnar MAVS (mynd 4, B og C). Aftur á móti, gjöf bútýrats (en ekki önnur SCFA) stýrði RIGI mRNA tjáningu (mynd 4, D). Aukin áhrif bútýrats á RIG-I tjáningu reyndust vera sérstaklega innan lungnaþekju-/straumfrumna (CD452), en engin áhrif sáust innan blóðmyndandi ónæmisfrumna (CD451) (mynd 4, EI). Samanlagt bentu þessi gögn til þess að mismunandi SCFAs gætu virkað í gegnum sérstakar veirueyðandi skynjunarleiðir til að stjórna meðfæddu ónæmi.

UMRÆÐA

Þessi rannsókn gefur nýja innsýn í hugsanlegan ávinning af því að gefa umbrotsefni örvera beint í öndunarvegi til að auka meðfædda ónæmi í lungum. Fæðutrefjar og SCFA-efni úr meltingarvegi hafa lengi verið tengd jákvæðum áhrifum á lungnaheilbrigði. Slembiraðað samanburðarrannsókn með lyfleysu sýndi að notkun prebiotics (trefja) hjá fyrirburum kom í veg fyrir húsbílasýkingar á fyrsta æviári.20 Fæðutrefjar eru ómeltanlegar fjölsykrur sem geta brotnað niður í SCFAs með gerjun örvera. Rannsóknir hafa einnig leitt í ljós að SCFAs geta mótað heilbrigða örveru í þörmum.21 Rannsókn okkar undirstrikar að gjöf SCFAs í öndunarfærum getur einnig haft bein staðbundin jákvæð áhrif á viðbrögð hýsilsins. Við höfum greint sérstakt kerfi frá fæðumiðluðum áhrifum á örveru sem felur í sér beina lungnaörvun á meðfæddu veirueyðandi ónæmi af völdum SCFAs.

Gögn okkar sýna að gjöf SCFA asetatsins eykur grunntjáningu veirueyðandi ónæmismiðla við stöðugt ástand. Þetta passar hugmyndalega við hlutverk asetats við að undirbúa lungun fyrir öflugri snemma losun IFNs. Þetta var stutt af niðurstöðum okkar um að asetatgjöf jók einnig örvun IFNs og ISGs sem svar við RV sýkingu í músum. Þetta tengdist minni veiruálagi og síðar bælingu á bólgueyðandi viðbrögðum og slímframleiðslu. Þessi áhrif yrðu öll talin vera gagnleg í tengslum við bráða veirusýkingu. Gögnin okkar passa við fjölda bókmennta sem sýna að asetat hefur átt þátt í að veita víðtækan heilsufarslegan ávinning, svo sem að bæta hjartastarfsemi, auka myndun rauðra blóðkorna og myndun ónæmisminni.22 Ennfremur er asetat tengt við mótun mismunandi hlutverk ónæmissvörunar23-25 og stjórna öndunarfærasjúkdómum.

Við rannsökuðum einnig áhrif asetatsgjafar á RV sýkingu í þekjuvef vegna þess að það er aðal staður upphaflegrar afritunar veiru. Við fundum svipuð veirueyðandi áhrif asetats í lungnafrumulínum úr mönnum, með öflugri áhrifum sem sjást í A549 frumum en í BEAS-2B frumum (sem vitað er að tjá hærra grunngildi IFN og ISG).27 ,28 Þetta gæti að hluta útskýrt hvers vegna asetatmeðferð hafði minni áhrif í BEAS-2B frumum. Aftur á móti sáum við að í frumgreindum BEC (ALI-BEC) hjá mönnum voru engin skýr áhrif asetats á tegund I IFN svörun við RV. Þar að auki metum við einnig getu asetats og annarra SCFAs til að móta IFN svörun af tegund I í lungnablöðrum átfrumum ræktuðum ex vivo og fundum á sama hátt engin áhrif. Þessi ósamræmi milli in vivo og in vitro niðurstöður gæti bent til þess að margar frumugerðir og frumu-frumu samskipti gætu verið ábyrg fyrir skýru svipgerðinni sem sést in vivo, með minna öflug áhrif sem sést þegar einangraðar frumur eru meðhöndlaðar með SCFAs.

Þrátt fyrir að megináhersla rannsóknarinnar okkar hafi verið að meta áhrif SCFA á meðfædda veirueyðandi ónæmi, er hugsanlegt að niðurstreymisáhrif á aðlögunarhæf ónæmissvörun geti átt sér stað og framtíðarrannsóknir gætu einbeitt sér að hugsanlegum áhrifum á T- og B-eitilfrumnahópa og framleiðslu af hlutleysandi mótefnum.

Það skal líka tekið fram að músalíkanið sem við notuðum er eitt þar sem tiltölulega takmörkuð (;{0}} klst.) vírusafritun á sér stað, þó allir endapunktar sem mældir eru séu háðir afritunar.12,29 Frekari rannsóknir, með músaaðlöguðum vírusstofnum þar sem viðvarandi veiruafritun á sér stað, getur sýnt dýpri og viðvarandi áhrif. Ennfremur voru tilraunir okkar eingöngu gerðar á kvenkyns músum og frekari rannsóknir ættu að staðfesta hvort svipuð áhrif eigi sér stað hjá körlum.

Þrátt fyrir að asetat hefði takmörkuð áhrif í ALI-BEC, tókum við eftir því að bútýratgjöf gæti aukið RV örvun IFN svörunar af tegund I. Þessi gögn eru í andstöðu við rannsókn Chemudupati et al,30 sem sýndi bælandi áhrif bútýrats á IFN svörun af tegund I. Hins vegar notaði þessi rannsókn mun hærri styrk bútýrats og einbeitti sér einnig að mismunandi öndunarfæraveirum.

Slímframleiðsla í lungum er einkennandi fyrir RV sýkingu, sem leiðir til aukinnar klínískrar alvarleika og versnunar astma og langvinna lungnateppu,31,32 sérstaklega með MUC5AC aukningu á bólgu í öndunarvegi.33 Við sýndum að asetatmeðferð minnkaði Muc5AC tjáningu í lungum á 4. og 4. 6 eftir sýkingu. Í samræmi við það hefur verið sýnt fram á að SCFA dregur úr slímmyndun í lungum við inflúensusýkingu34 og ofnæmisbólgu í öndunarvegi.34,35 Hins vegar, í ALI-BEC frumum, mótaði asetat ekki tjáningu Muc5AC gena, þó að taka skal fram að síðari tímapunktar voru ekki skoðað. Athugun okkar á minni músíntjáningu í músum sem fengu asetat og sýktar af veirunni er í samræmi við fyrri niðurstöður okkar um að IFN af tegund I stýrir neikvæðri stjórnun á helstu öndunarvegi mucin Muc5ac tjáningu meðan á veirusýkingu stendur.14 Sameindakerfin sem þetta gerist í gegnum eru óljós. , þó að fyrri vísbendingar sýni að IL-13-miðluð bólga af tegund 2 gæti verið mikilvæg við framköllun MUC5AC.36,37 Frekari rannsóknir ættu að leitast við að skilja betur hvernig asetat getur haft áhrif á slímmyndun í öndunarvegi.

Til að rannsaka sameindakerfin sem SCFA framkallar IFN, mældum við auk þess tjáningu veirueyðandi gena sem skynja. Við sáum að bútýrat, og í minna mæli asetat, getur framkallað RIG-I tjáningu í lungnaþekjufrumum frá barnalegum músum. Gögn okkar benda til þess að þessi SCFA séu að auka vírusskynjandi svörun, undirbúa lungun fyrir aukna meðfædda svörun við veirusýkingu.

Sýnt hefur verið fram á skert ex vivo IFN framleiðsla af tegund I fyrir RV sýkingu í þekjufrumum í öndunarvegi bæði í astma og langvinnri lungnateppu.38,39 Gert er ráð fyrir að þessi galli auki næmi fyrir versnun af völdum veira hjá þessum einstaklingum. Aðferðirnar sem reka þessa galla eru óþekktar. Frekari vinnu með því að nota dýralíkön eða sjúk frumuræktunarkerfi er nauðsynleg til að ákvarða hvort örverusjúkdómurinn sem sést við astma og langvinna lungnateppu leiði til hlutfallslegs skorts á asetati eða öðrum SCFA, sem gæti verið leiðrétt með gjöf til að endurheimta skert veirueyðandi ónæmi.

Í stuttu máli, notkun SCFAs sem meðferð gegn RV sýkingu tengist aukningu á tegund I og tegund III IFN framleiðslu, miðlægum þáttum lungnaveiruhemjandi ónæmissvörunar. Þessi rannsókn undirstrikar að gjöf örvera umbrotsefna eins og SCFAs í öndunarvegi getur haft jákvæð áhrif á veirueyðandi ónæmi og gæti hugsanlega bætt alvarleika veirusjúkdóma í öndunarfærum.

HEIMILDIR

1.Trompette A, Gollwitzer ES, Yadava K, Sichelstiel AK, Sprenger N, Ngom-Bru C, o.fl. Umbrot fæðutrefja í örverum í þörmum hafa áhrif á ofnæmissjúkdóm í öndunarvegi og blóðmyndun. Nat Med 2014;20:159-66.

2. Thorburn AN, McKenzie CI, Shen S, Stanley D, Macia L, Mason LJ, o.fl. Vísbendingar um að astmi sé þroskasjúkdómur sem hefur áhrif á mataræði móður og umbrotsefni baktería. Nat Commun 2015;6:7320.

3. Rivera-Chavez F, Zhang LF, Faber F, Lopez CA, Byndloss MX, Olsan EE, o.fl. Eyðing á bútýrat-framleiðandi Clostridia úr meltingarvegi örvera ýtir undir loftháða útþenslu Salmonellu. Cell Host Microbe 2016;19:443-54.

4. Fachi JL, Secca C, Rodrigues PB, Mato FCP, Di Luccia B, Felipe JS, o.fl. Asetat samhæfir daufkyrninga og ILC3 svörun gegn C. difficile í gegnum FFAR2. J Exp Med 2020;217:jem.20190489.

5. Antunes KH, Fachi JL, de Paula R, da Silva EF, Pral LP, Dos Santos AA, o.fl. Örveruafleitt asetat verndar gegn öndunarfæraveirusýkingu með GPR 43-gerð 1 interferónsvörun. Nat Commun 2019;10:3273.

6. Correa-Oliveira R, Fachi JL, Vieira A, Sato FT, Vinolo MA. Stjórnun á starfsemi ónæmisfrumna með stuttkeðju fitusýrum. Clin Transl Immunol 2016;5:e73.

7. Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Backhed F. Frá fæðutrefjum til lífeðlisfræði hýsils: stuttkeðju fitusýrur sem lykilumbrotsefni baktería. Cell 2016;165: 1332-45.

8. Sulaiman I, Wu BG, Li Y, Tsay JC, Sauthoff M, Scott AS, o.fl. Hagnýtur erfðafræðileg sniðgreining á neðri öndunarvegum örverunnar til að fanga virk örveruefnaskipti. Eur Respir J 2021;58:2003434.

9. Glanville N, Johnston SL. Áskoranir við að þróa krosssermisgerð nashyrningabóluefnis. Curr Opin Virol 2015;11:83-8.

10. Spacova I, De Boeck I, Bron PA, Delputte P, Lebeer S. Staðbundin örverumeðferð gegn veirusýkingum í öndunarfærum. Trends Mol Med 2021;27:538-53.

11. Antunes KH, Stein RT, Franceschina C, da Silva EF, de Freitas DN, Silveira J, et al. Stutt keðju fitusýra asetat kallar fram veirueyðandi svörun sem miðlað er af RIG-I í frumum frá ungbörnum með berkjubólgu í öndunarfærum. EBioMedicine 2022;77: 103891.

12. Bartlett NW, Walton RP, Edwards MR, Aniscenko J, Caramori G, Zhu J, o.fl. Múslíkön af sjúkdómi af völdum nefveiru og versnun ofnæmisbólgu í öndunarvegi. Nat Med 2008;14:199-204.

13. Singanayagam A, Glanville N, Girkin JL, Ching YM, Marcellini A, Porter JD, et al. Bæling barkstera á veirueyðandi ónæmi eykur bakteríuálag og slímframleiðslu við versnun langvinnrar lungnateppu. Nat Commun 2018;9:2229.

14. Gentzsch M, Boyles SE, Cheluvaraju C, Chaudhry IG, Quinney NL, Cho C, o.fl. Lyfjafræðileg björgun á skilyrt endurforrituðum cystic fibrosis berkjuþekjufrumum. Am J Respir Cell Mol Biol 2017;56:568-74.

15. Liu X, Ory V, Chapman S, Yuan H, Albanese C, Kallakury B, et al. ROCK hemlar og fóðurfrumur örva skilyrta endurforritun þekjufrumna. Am J Pathol 2012;180:599-607.

For more information:1950477648nn@gmail.com