IL-38 kemur í veg fyrir framkalla þjálfaðs ónæmis með hömlun á MTOR-boðum

Ágrip:

Þjálfað ónæmi er öflun ofsvörunar svipgerðar af meðfæddum ónæmisfrumum (svo sem einfrumur og átfrumur) eftir sýkingu eða bólusetningu, í reynd ósértækt minni sem er háð erfðafræðilegri og efnafræðilegri endurforritun þessara frumna. Við höfum nýlega sýnt fram á að framkalla þjálfaðs ónæmis er háð IL-1.

Hér sýnum við að raðbrigða IL-38, bólgueyðandi frumuefni úr IL-1-fjölskyldunni, gat framkallað langtíma hamlandi breytingar og dregið úr örvun þjálfaðs ónæmis með -glúkani in vivo í C57BL/6 mýs og ex vivo í beinmergsfrumum þeirra. IL-38 hindraði mTOR-merkjasendingar og kom í veg fyrir epigenetic og efnaskiptabreytingar af völdum -glúkans. Hjá heilbrigðum einstaklingum var IL1F10-tengd einkirnisfjölbreytni rs58965312 fylgni við hærri plasmaþéttni IL-38 og minni örvun á þjálfuðu ónæmi af völdum -glúkans ex vivo. Þessar niðurstöður benda til þess að IL-38 framkalli langtíma bólgueyðandi breytingar og hamli einnig framkalli þjálfaðs ónæmis. Raðbrigða IL-38 gæti því hugsanlega verið notað sem meðferðarúrræði fyrir sjúkdóma sem einkennast af auknu þjálfuðu ónæmi.

LYKILORÐ

etanól, bólga, bruni, lítil RNA

Smelltu til að cistanche tubulosa pdf vöru

1. INNGANGUR

Sífellt fleiri rannsóknir hafa sýnt að einfrumur og átfrumur geta öðlast langtíma starfrænar aðlögunarbreytingar, í raun meðfætt minni sem hefur verið nefnt "þjálfað ónæmi." , þar á meðal af forfrumum beinmergs þeirra.4–7 Þjálfað ónæmi er hægt að framkalla með bóluefnum eins og bacillus CalmetteGuerin (BCG) sem verndar gegn Mycobacterium tuberculosis, eða ónæmisstýrandi lyfjum eins og -glúkani, sem er algengur frumuveggþáttur sveppa. á frumufrumu mergfrumuefna veldur oft langvarandi breytingum eins og aukinni vörn hýsils gegn óskyldum sýkingum.1,10 Til dæmis minnkaði BCG bólusetning nýbura í Vestur-Afríku dánartíðni af völdum sýkinga,11 og BCG bólusetning hjá heilbrigðum fullorðnum dró úr gulu í kjölfarið. hitabóluefni veiruhækkun og sníkjudýrafæð í líkani af tilrauna malaríu í ​​mönnum, sem var í samhengi við umfang BCG-háðra epigenetic breytinga í blóðrás einfruma. ástandi er náð, sem veldur minni dánartíðni af td sveppa- og Staphylococcus aureus blóðeitrun.7,9

IL-1 fjölskyldan samanstendur af 11 meðlimum13,14; þar á meðal hafa IL-37 og IL-38 víðtæka bólgueyðandi eiginleika.15,16 Áður höfum við greint frá því að IL-1 sé lykilatriði í framkalli þjálfaðs ónæmis12 og að IL{{ 11}} hamlar framkallun þjálfaðs ónæmis.17 Ennfremur kom í ljós að IL-1 er það frumuvaka sem er mest marktækt aukið í beinmerg -glúkanmeðhöndlaðra músa og orsakar þjálfað ónæmi.7 Í í vitro líkön af þjálfuðu ónæmi, frumeiningafrumur úr mönnum bregðast við IL-1 með epigenetic breytingum sem auka framleiðslu bólgusýtókína eins og TNF og IL-6.12 Ennfremur er A samsæta einkirnisfjölbreytni (e. single nucleotide polymorphism) SNP) rs16944 í hvatasvæði IL1B gensins var tengt aukinni örvun þjálfaðs ónæmis í einfrumum manna.12

Við höfum áður greint frá því að IL-38 geti hindrað IL-1, IL-6 og KC í líkani af þvagsýrugigt.18 Þar sem IL-38 getur hindrað IL{{5 }} , gerum við þá tilgátu að IL-38 hafi hamlandi hlutverk í framkalli þjálfaðs ónæmis. Í þessari skýrslu var stefnt að því að skilgreina hlutverk IL-38 í þjálfuðu ónæmi af völdum -glúkans. Við sýnum að IL-38 hindrar örvun þjálfaðs ónæmis í múslíkönum með því að trufla mTOR-merkjafallið, sem er nauðsynlegt fyrir framköllun þjálfaðs ónæmis.5 Hjá heilbrigðum mönnum sýnum við að SNP rs58965312 hefur áhrif á IL{{ 12}} plasmaþéttni og þjálfað ónæmissvörun in vitro.

2 EFNI OG AÐFERÐIR

2.1 Mýs

Sjö til níu vikna gamlar karlkyns C57Bl/6 mýs voru fengnar frá Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, Bandaríkjunum). Músunum var gefið dauðhreinsað rannsóknarstofumat og vatn að vild. Tilraunirnar voru samþykktar af dýraumönnunar- og notkunarnefndum háskólans í Colorado í Denver (Aurora, CO, Bandaríkjunum).

2.2 Þjálfað ónæmislíkan

Mýs fengu 1 ug af lífvirku 18,19 raðbrigðu IL-38 (3-152) (Biotechne, Minneapolis, MN, USA) ip í dauðhreinsuðu saltvatni í 200 ul rúmmáli eða aðeins saltvatni í þrjá daga í röð. Á fyrsta degi, 1 klst. eftir inndælingu IL-38, fengu mýs ip. Alls 1 mg af -glúkani (1,{11}}(D)-glúkani) var vinsamlegast veitt af prófessor David Williams ( College of Medicine, Johnson City, TN, Bandaríkjunum) eða 200 ul saltvatns sem ökutækjaeftirlit. Á fimmta degi var músum fórnað beint eða fyrst ögrað með 5 mg/kg LPS (Escherichia coli[055:B5] Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Bandaríkjunum) ip í 200 ul dauðhreinsaðs saltvatns 4 klst fyrir fórn. Líkamshiti músa var mældur með MT4 hitamæli (RayTek MiniTemp, Wilmington, NC, Bandaríkjunum). Eftir svæfingu með ísóflúrani var blóði úr orbital plexus safnað í EDTA og músum var fórnað með leghálsi. Blóð var skilið í skilvindu við 1000 × g í 10 mínútur til að undirbúa blóðvökva fyrir cýtókínmælingar.

2.3 In vitro cýtókínframleiðsla

Cýtókínframleiðsla var metin ex vivo í heilblóði, beinmergsfrumum og miltisfrumum.

Heilblóð var þynnt 1:4 sinnum í RPMI 1640. Alls 200 ul rúmmál voru plötuð í 96-vel kringlóttar botnplötur og ræktaðar í 24 klst án áreitis eða 100 ng/ml LPS (±10 μM Nigericin [Invivogen, San Diego, CA, USA] á síðasta ári) klukkustund) við 37◦C í 5 prósent CO2. Eftir 24 klst. var 180 ul af floti safnað og frumukillan var geymd í 0,5 prósent Triton X-100 (Sigma, St. Louis, MO, Bandaríkjunum). Beinmergur í lærlegg var hengdur í RPMI ræktunarmiðil, talinn á HemaTrue frumuteljara (Heska, Loveland, CO, Bandaríkjunum) og stilltur á 1 × 106/ml. Alls voru 200 ul af frumusviflausninni plötuð í 96-vel kringlóttar botnplötur og ræktaðar í 24 klst í RPMI (engum vaxtarþáttum bætt við) við sömu aðstæður og lýst var áður. Miltar voru fjarlægðir með smitgát, einsleitar í gegnum 100 μm frumusíar (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) og safnað í RPMI. Frumur voru taldar og stilltar í 5 × 106/ml. Alls voru 200 ul af frumusviflausninni plötuð í 96-vel kringlóttar botnplötur og ræktaðar í 24 klst eða 3 sólarhringa í RPMI sem innihélt 10 prósent FBS við sömu aðstæður og lýst var áðan.

2.4 Cýtókínmæling með ELISA og laktatmælingu

Fljótandi vökvar og plasma voru geymd við -20◦C þar til frekari greiningu. ELISA var framkvæmd samkvæmt leiðbeiningum framleiðanda (BioTechne), nema IL-38 ELISA á plasma manna var framkvæmd eins og lýst er annars staðar.20

Plasma og beinmergur úr músum voru fengin eins og lýst er og laktatmagn var ákvarðað með laktatflúorómetruprófunarsetti sem fæst í verslun (Biovision, Milpitas, CA, Bandaríkjunum).

2.5 Western blot

Beinmerg úr barnalegum músum var safnað eins og áður hefur verið lýst. Alls voru 1 × 106 frumur ræktaðar í 12-brunn flatbotna plötu og ræktaðar í 3 daga í RPMI sem innihélt 10 prósent sermi. Yfirvatnið með óviðloðandi frumum var fjarlægt. Eftir 4 klst ræktun (sem var ákjósanleg fyrir mTOR fosfórun) með eða án 5 ug/ml -glúkans ± 100 ng/ml IL-38 í RPMI, voru frumur ljósaðar í RIPA jafnalausn sem innihélt próteasahemla (Roche, Basel, Sviss ). Heildarpróteininnihald var ákvarðað með BCA prófun (Thermo Fisher Scientific) og jafnt magn af próteinum var sett í SDS-PAGE á forsteyptum 4-15 prósenta hlaupum (Biorad, Hercules, CA, Bandaríkjunum).

Aðskilin prótein voru flutt yfir í nítrósellulósahimnu (Biorad), sem var stífluð í 5 prósent BSA (Sigma) og ræktuð yfir nótt við 4◦C með kanínufjölstofna mótefnum gegn (fosfó) mTOR, Akt, 4EBP1 og S6K (Cell Signaling, Danvers, MA, Bandaríkjunum), og -actin (Sigma), sem voru sýnd með því að nota fjölstofna efri mótefni (Dako, Leuven, Belgíu) og SuperSignal West Femto Substrate (Thermo Fisher Scientific) fyrir fosfórýleruðu próteinin eða ECL hvarfefni fyrir önnur prótein (Biorad).

2.6 mRNA útdráttur og RT-PCR

mRNA úr beinmerg músa var einangrað með Trizol (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) klóróform (Sigma) útdrætti, fylgt eftir með ísóprópanólútfellingu (Sigma) og tveimur þvotti með 70 prósent etanóli (Sigma). cDNA var myndað með iScript bakriti (Invitrogen, Carlsbad, CA, Bandaríkjunum). Hlutfallsleg tjáning var ákvörðuð með SYBR Green aðferð (Invitrogen) á CFX96 Bio-Rad qPCR vél (Biorad), og gildin voru gefin upp sem falt hækkun á mRNA gildum, miðað við burðarstjórnunarmýs, með B2M sem heimilisgen. Primers eru skráðir í stuðningsupplýsingatöflu S1.

2.7 Krómatín ónæmisútfelling

Beinmergur var einangraður eins og áður hefur verið lýst. Frumur voru festar í 1 prósent metanólfríu formaldehýði og geymdar við 4◦C. Í kjölfarið voru frumur hljóðbeittar og ónæmisútfelling framkvæmd með því að nota mótefni gegn H3K4me3 (Diagenode, Seraing, Belgíu), eins og lýst er annars staðar.6 ​​DNA var einangrað með MinElute PCR hreinsunarbúnaði (Qiagen, Germantown, MD, Bandaríkjunum) og var unnið frekar fyrir qPCR greining með SYBR grænu aðferðinni á Step-one PLUS qPCR vél (Applied Biosciences, Foster City, CA, USA). Sýni voru greind með samanburðar Ct aðferð samkvæmt leiðbeiningum framleiðanda. Epigenetics primers eru skráðir í stuðningsupplýsingatöflu S1.

2.8 PBMC tilraunir

Rannsóknin var gerð í hópi ±200 heilbrigðra einstaklinga af vestur-evrópskum ættum frá Human Functional Genomics Project (200FG árgangar, sjá www.humanfunctionalgenomics.org). PBMCs voru einangruð frá samþykki heilbrigðum gjöfum eins og áður hefur verið lýst.21 Undirbúningur plasma fyrir IL-38 ELISA og in vitro örvun á frumeinocyta örvun í þessum hópi var lýst annars staðar.22 Einfrumur voru þjálfaðar með -glúkani í 24 klst. þvegin með volgu PBS, og hvíld í RPMI í 6 d.23 Síðan voru frumur örvaðar með 10 ng/ml LPS. Eftir 24 klst. var floti safnað og geymt við -20◦C þar til IL-6 og TNF voru mæld með ELISA. Plasma IL-38 gildi voru ákvörðuð með ELISA. Staða IL-38 SNP rs58965312 var metin eins og lýst er í aðferðum Li o.fl.22 með SNP flísnum, Illumina HumanOmniExpressExome-8 v1.0.

2.9 Tölfræðigreining

Munurinn á hinum ýmsu aðstæðum var greindur með Wilcoxon matched-pairs signed rank test eða Mann-Whitney U-prófi eftir því sem við á. Gögnin eru sett fram sem meðaltal ± SEM nema annað sé tekið fram. Gögnin voru greind með GraphPad Prism 8.0 (GraphPad Software, La Jolla, CA, Bandaríkjunum). P-gildi undir 0.05 var talið marktækt.

3 NIÐURSTÖÐUR

3.1 IL-38 hamlar bólgu af völdum LPS

Þessar rannsóknir á meintu hlutverki IL-38 á þjálfað ónæmi hófust með mati á áhrifum raðbrigða IL-38 úr mönnum á almenna bólgu vegna endotoxemia. Mýs fengu annað hvort burðarefni eða 1 ug af IL-38 ip á dögum 4, 3 og 2 (mynd 1A). Eftir 4 d var LPS (5 mg/kg) gefið ip til allra músa og 4 klst síðar var músunum fórnað. Eins og sýnt er á mynd 1B sýndu mýs sem fengu IL-38 minni ofkælingu samanborið við mýs sem fengu burðarefni, sem bendir til minnkaðrar bólgu.24 Styrkur IL-1, TNF og IL-6 í plasma lækkaði marktækt í músum sem fengu raðbrigða IL-38 samanborið við mús sem fengu burðarefni (Mynd 1C), en IL-1 styrkur í lýsum heilblóðs var ekki fyrir áhrifum af IL-38.

Aftur á móti sáust engar meiriháttar IL-38-háðar breytingar á frumufjölda í beinmerg, miltisfrumum og heilblóði, fyrir utan lítilsháttar fækkun eitilfrumna í heilblóði (gögn ekki sýnd). Heilblóð, beinmergur og miltisfrumur voru ræktaðar frekar in vitro í 24 klst. án þess að auka áreiti. Við sáum minnkað sjálfkrafa losun TNF (75 prósenta minnkun) og IL-6 (25 prósenta minnkun) úr heilblóðsræktun músa sem fengu meðferð með IL-38 (mynd 1D efst). Í ræktuðum beinmerg kom einnig fram minni sjálfkrafa losun TNF (55 prósent lækkun) (mynd 1D miðja). Miltfrumur sýndu ekki mun á IL-6 eða TNF framleiðslu (mynd 1D neðst).

3.2 IL-38 hindrar þjálfað ónæmi af völdum glúkans

Næst metum við hvort IL-38 gæti einnig hamlað framkalli þjálfaðs ónæmis með -glúkani. þjálfað ónæmi af völdum -glúkans leiðir til magnaðrar frumumyndunar í efri og óskyldri áskorun.7,9 Eins og sýnt er á mynd 2A, gáfum við músum raðbrigða IL-38 (1 ug) eða saltvatn 1 klst áður en ip -glúkan (1 mg) á degi -4. Dagana -3 og -2 fengu mýs 1 ug af IL-38 á dag. Eftir 2 daga hvíld fengu allar mýs 5 mg af LPS. Fjórum klukkustundum eftir gjöf LPS var kviðveggshiti músa sem fengu -glúkan lækkað um 2◦C samanborið við mýs sem fengu burðarefni og staðlað með meðferð með IL-38 (mynd 2B). Hjá músum sem voru meðhöndlaðar með -glúkani og síðan ögraðar með LPS, sást svipaður viðsnúningur á áhrifum -glúkans af IL-38 í plasma TNF, IL-6 og IL-1 (mynd 2C). Eins og búist var við í ex vivo ræktuðu heilblóði (án auka ex vivo örvunar) frá -glúkan þjálfuðum músum fannst aukning á TNF og IL-6 framleiðslu, sem var hætt með því að bæta við IL-38 ( mynd 2D). Þessi frumufrumusnið endurspeglaðist í miltisfrumuræktun og - þó ekki tölfræðilega marktækt - í beinmerg (mynd 2D).

3.3 IL-38 kemur í veg fyrir epigenetic histon breytingar af völdum -glúkans

Þar sem aukin framköllun bólgusýtókína af völdum -glúkans er afleiðing af erfðafræðilegum breytingum á stigi históna, 4,9 metum við næst áhrif IL -38 á frumudrepandi breytingar á frumkvöðlum þjálfaðra ónæmistengdra gena. Mýs voru meðhöndlaðar með -glúkani ± IL-38 og fórnar eftir 5 daga án LPS-áskorunar (mynd 3A).2,6 Þegar heilblóð, beinmergur og miltafrumur voru örvaðir ex vivo með LPS með eða án inflammasome activator nigericin, sást aukning á cýtókínframleiðslu í -glúkan þjálfuðum músum, sem var afnumið með IL -38 (mynd 3B).

Þegar tjáning gena sem tengdust þjálfuðu ónæmi (Tnfa, Nrlp3, Hk2 og Pfkp) var ákvörðuð í beinmerg LPS-áskorunar músa, kom fram aukin tjáning allra gena sem var komið í veg fyrir með IL-38 (mynd. 3C). Til að ákvarða hvort þetta sé afleiðing af erfðafræðilegum breytingum af völdum -glúkans og IL-38, var beinmergur úr músum sem ekki voru meðhöndlaðar með LPS unninn til efnafræðilegrar greiningar. H3K4me3 (mikilvægur histónmerki í þjálfuðu ónæmi4,9) merktu DNA var einangraður og hlutfall hvata þjálfaðra ónæmistengdra gena sem voru jákvæðir fyrir þetta histónmerki var ákvarðað.2 Eins og áður hefur komið fram var aukning á hvataþáttum jákvæðum fyrir H3K4me3 sást í glúkan-þjálfuðum músum og þessu var snúið við þegar mýs fengu einnig IL38 (mynd 3D).

3.4 IL-38 hindrar -glúkan háða Akt/mTOR/S6K merkjagjöf

Við höfum áður sýnt fram á að þjálfað ónæmi í einfrumum er háð virkjun mTOR ferilsins.5 Þar sem IL-38 hindrar framköllun þjálfaðs ónæmis, settum við fram tilgátu um að hömlun á mTOR ferli ætti sér stað, eins og var einnig fyrirkomulagið fyrir IL-37 hömlun á þjálfuðu ónæmi.17 Eins og sýnt er á mynd 4A, framkallar þjálfað ónæmi í beinmerg frá óþekktum músum með -glúkani in vitro framkallar fosfórýleringu á Akt, mTOR, og niðurstreymis kínasa þess S6K og 4EBP1. IL-38 minnkaði þessa fosfórun, sem gefur til kynna að IL38 hamli virkjun þessa ferils.

Þar sem mTOR er miðlægur eftirlitsaðili efnaskipta frumna, ákváðum við virkni glýkólýsuferilsins, sem er mjög framkölluð í -glúkan þjálfuðum mónocytum og átfrumum.5 Sem lokaafurð loftfirrrar glýkólýsu var magn laktats mæld. IL-38 meðferð kom í veg fyrir aukningu á laktatþéttni í plasma 4 klst. eftir meðferð með LPS og í floti af 72 klst. ræktuðum beinmerg úr músum sem þjálfaðar voru með -glúkani og sprautaðar með LPS in vivo (mynd 4B, C).

3,5 SNP og IL-38 plasmagildi spá fyrir um styrk þjálfaðrar ónæmisvirkjunar

Til að sannreyna áhrif IL-38 á þjálfað ónæmi hjá mönnum, könnuðum við áhrif 11 SNPs sem tengjast IL-38 (IL1F10) og aðliggjandi IL-1Ra (IL{{6) }}RN) um framköllun þjálfaðs ónæmis í PBMC manna frá 118 heilbrigðum einstaklingum af 200FG hópnum.25 Við mældum IL-38 styrk í plasma og við töluðum getu einstofna þeirra til að öðlast þjálfað ónæmi. Eins og sýnt er á mynd 5A er framkalla IL-6 og TNF eftir in vitro þjálfun með -glúkani tengd við SNP rs5896312. Að auki var plasmaþéttni IL-38 háð þessu SNP, þar sem burðarberar tveggja annarra samsæta höfðu hærra gildi í samanburði við einstaklinga sem báru tvær viðmiðunarsamsætur (mynd 5B). Enginn munur fannst á plasmagildum IL-1RA hjá þessum einstaklingum (gögn ekki sýnd). Í stuttu máli, hömlun á þjálfuðu ónæmi hjá heilbrigðum sjálfboðaliðum tengdist hærri þéttni IL-38 í plasma, sem aftur er háð SNP rs5896312.

4 UMRÆÐA

Í þessari skýrslu sýnum við fram á að IL-38 dregur verulega úr örvun þjálfaðs ónæmis af völdum -glúkans. Þessi athugun er í samræmi við bólgueyðandi eiginleika IL-38 sem hamlar meðfædda og aðlögunarhæfni ónæmis.16,25 Þegar mýs eru þjálfaðar með -glúkani, eiga sér stað erfðafræðilegar breytingar í frumum hins meðfædda ónæmiskerfis, sem leiðir til aukin bólgueyðandi svörun meðfædda ónæmiskerfisins við aðra bólguáskorun. Aukin framleiðsla bólgueyðandi cýtókína leiðir einnig til breytinga á erfðaefni í beinmerg7 og dregur úr dánartíðni í líkönum af almennum C. albicans eða S. aureus sýkingum.8,9 Ennfremur hefur verið sýnt fram á að IL-1 gegnir mikilvægu hlutverki hlutverk í framköllun þjálfaðs ónæmis,7,12 sem einnig er lögð áhersla á af Van der Meer o.fl., sem sýndu fram á að meðhöndlun á músum með litlum skömmtum af raðbrigða manna IL-1 dregur úr dánartíðni í kyrningafæð músum vegna síðari Pseudomonas sýkingar, hugtak á þeim tíma sem kallað var ósértækt viðnám gegn sýkingu.27 Sýnt var fram á að annar meðlimur IL-1 fjölskyldunnar, IL-37, hindrar NLRP3 inflammasome og losun virks IL-1, og örvun þjálfaðs ónæmis.17 Með hliðsjón af bólgueyðandi eiginleikum IL-38,28 eins og hæfni þess til að hindra uppstjórnun IL-1 í músalíkönum af þvagsýrugigt,18 könnuðum við hvort IL{{ 25}} getur hindrað framköllun þjálfaðs ónæmis.

Hér sýnum við að auk þess að koma í veg fyrir LPS-framkallaða bólgu í músum, 29 IL-38 stöðvaði örvun þjálfaðs ónæmis og síðari svörun við afleiddu áreiti með LPS. IL-38 gjöf hindraði -glúkan-framkallaða fosfórun á Akt/mTOR boðleiðinni. Á sama hátt kom IL-38 í veg fyrir -glúkan háða bólgueyðandi endurforritun, eins og sést af lækkun á H3K4me3 á hvata Tnfa, Nrlp3, Hk2 og Pfkp í beinmerg músa. In vivo meðferð með -glúkani og IL-38 og gjöf LPS í kjölfarið leiddi til lægri þéttni laktats í plasma og í ex vivo ræktuðum beinmergsfrumvökva. Lægri styrkur laktats bendir til þess að IL-38 blokki glýkólýsu, líklegast með hömlun á mTOR ferlinu. Þessar athuganir eru staðfestar með greiningu á hópi heilbrigðra einstaklinga þar sem SNP rs5896312 við hlið gensins sem kóðar IL-38 hafði áhrif á bæði plasma IL-38 gildi og örvun þjálfaðs ónæmis í einfrumum ex vivo. Samanlagt sýnum við að minnkað magn IL-38 leiðir til aukinnar örvunar á þjálfuðu ónæmi, en gjöf raðbrigða IL-38 hindrar þessa líffræðilegu svörun.

IL-38 binst IL-36R og IL-1R9 er hugsanlegur meðvirki þess.16,30 Greint hefur verið frá því að N-endalega stytt IL-38 dregur úr JNK/AP1 feril sem leiðir til minnkaðrar IL-6 framleiðslu frá átfrumum.30 Hér sýnum við að IL-38 hamlar einnig Akt/mTOR ferilinn, sem er nauðsynleg til að framkalla þjálfað ónæmi.5 Athyglisvert er að hömlun á mTOR ferli hefur einnig sést fyrir IL37,31,32 sem bendir til að hluta til sambærilegt verkunarkerfi þessara víðtæku bólgueyðandi IL-1 fjölskyldumeðlima.

Fyrir utan hið jákvæða hlutverk þjálfaðs ónæmis við að vernda gegn sýkingu, hefur verið bent á skaðleg áhrif á sjálfsofnæmissjúkdóma.3 Þess vegna má nota IL-38 til lækninga til að milda þjálfað ónæmi í þessum sjúkdómum. Sérstaklega var lagt til að þjálfað ónæmi gegndi meinafræðilegu hlutverki við rauða úlfa (SLE), Sjögrens heilkenni og iktsýki.3 Lagt var til verndarhlutverk IL-38 í SLE,26 hjá músum sem fengu tilraunagigt,33 í Sjögrens sjúkdómi var IL-38 stýrt sem mótvægi við IL-36-háðri bólgu.34 Þess vegna er ný tilgáta að hægt væri að nota raðbrigða IL-38 til að hamla bólgu í sjálfsofnæmissjúkdómum með því að hindra þjálfað ónæmi.

Einnig var lagt til að þjálfað ónæmi gegndi hlutverki í sjálfsbólgusjúkdómum. Við höfum áður greint frá því að hjá sjúklingum með ofur IgD heilkenni, veldur skortur á mevalónat kínasa uppsöfnun mevalónats og ofvirkt þjálfað ónæmissvipgerð kemur fram sem árás dauðhreinsaðrar bólgu. Hingað til eru takmörkuð gögn um hlutverk IL-38 í IL-1 eða NLRP3-tengdum sjálfsbólguheilkennum. Hömlun IL-1 af IL-38 og samlíking við IL-1Ra krefst frekari rannsókna á áhrifum IL-38 á þessa sjúkdóma og sérstaklega á samsetningu bólgueyðandi og IL-1 vinnslu, sem bólgueyðandi hlutverk fyrir IL-38 í þessum IL-1 -knúnu sjúkdómum, gæti verið tilgáta. Eins og er vitum við ekki hvaða viðtakaferill er lokaður af IL-38 sem leiðir til minnkunar á IL-1 merkjum. Við teljum að IL-38 geti truflað IL-36R merkjasendingar, sem geta bundið IL-36 frumufrumur og framkallað IL17 og IL-1. Að auki getur IL-38 truflað IL-1R9 sem tekur einnig þátt í að framkalla IL-17.35 IL-1 getur sjálft framkallað IL-36 frumufrumur og IL -17, sem leiðir til sjálfvirkrar bólgulykkja sem IL38 getur rofið. Hins vegar, mikilvægast er að við sýnum að IL-38 hindrar mTOR ferlið, útskýrir einn af aðferðunum sem IL-38 notar til að hindra IL-1 framleiðslu.

Þessi rannsókn sýnir vísbendingar um að IL-38 hamli framköllun þjálfaðs ónæmis með því að trufla mTOR-ferilinn og IL1 boð. Burtséð frá því að trufla þessar nauðsynlegu boðleiðir í framkalli þjálfaðs ónæmis með -glúkani, olli IL-38 sjálft einnig epigenetic breytingar, sem bendir til þess að aðskilið frá því að hindra þjálfað ónæmi IL-38 gæti haft langvarandi ónæmisbælandi áhrif. Hlutverk IL-38 í sjúkdómum í mönnum sem eru háðir þjálfuðu ónæmi krefst frekari eiginleika, til dæmis með mati á sýnum úr mönnum til að ákvarða áhrif IL-38 á bólgu í samhengi þessara sjúkdóma. Efnaskiptaáhrif IL-38 og áhrif þess á þjálfað ónæmi verða sérstaklega viðeigandi í tengslum við hjarta- og æðasjúkdóma. Þjálfað ónæmi er talið stuðla að þrálátri bólgu sem einkennir æðakölkun.36 Eitt merki þessarar þrálátu bólgu er C-viðbragðsprótein (CRP) og í safngreiningu á meira en 80,000 einstaklingum, fundust fjölbreytileikar. í aðeins fimm ónæmisgenum sem tengdust CRP í blóðrás, sem innihélt CRP sjálft, NRLP3, IL-6R og sláandi IL-1F10 (IL-38).37 Við greindum frá því nýlega að IL-38 plasmaþéttni er í öfugu fylgni við IL-6 og CRP hjá einstaklingum í ofþyngd og er mest minnkuð hjá einstaklingum með efnaskiptaheilkenni.20 Þessar og núverandi athuganir okkar benda til þess að IL-38 gæti verið lykilmaður í að halda aftur af efnaskiptaferlum og bólgum sem eru afgerandi drifkraftar hjarta- og æðasjúkdóma.

Að lokum, í þessari rannsókn sýnum við að IL-38 er mikilvægur bólgueyðandi miðill sem hindrar framköllun þjálfaðs ónæmis. IL-38 hindrar örvun breytinga á erfðafræðilegum og efnaskiptabreytingum af völdum -glúkans, og SNP sem tengist hærri IL-38 styrk hjá heilbrigðum sjálfboðaliðum leiðir til minnkaðrar örvunar á þjálfuðu ónæmi af völdum -glúkans ex vivo. Þessi gögn styðja þá tilgátu að mótun á IL-38 gæti verið gagnleg til lækninga við sjúkdóma þar sem þjálfað ónæmi er stjórnlaust og stuðlar að meinafræði sjúkdóma og MGN lagði til klínísk sýni. LABJ, MGN og CAD lögðu til hvarfefni/efni. DMG og RJWA skrifuðu/sömdu og gengu frá blaðinu. Allir höfundar lásu og samþykktu lokahandritið.

VIÐTAKNINGAR

FLV var styrkt af VIDI-styrk frá Hollensku vísindarannsóknastofnuninni. MGN var stutt af ERC Advanced Grant (#833247) og Spinoza Grant frá Hollensku stofnuninni um vísindarannsóknir. CAD var styrkt af NIH styrk AI 15614. RJWA var styrkt af VENI styrk frá Hollensku stofnuninni um vísindarannsóknir (#09150161810007)

UPPLÝSINGAR

Höfundar lýsa engum hagsmunaárekstrum.

HEIMILDIR

1. Netea MG, Joosten LA, Latz E, o.fl. Þjálfað ónæmi: áætlun um meðfædd ónæmisminni í heilsu og sjúkdómum. Vísindi. 2016;352:aaf1098.

2. Listir RJW, Carvalho A, La Rocca C, o.fl. Ónæmisbreytingarferlar í þjálfuðu ónæmi af völdum BCG. Frumuskýrslur. 2016;17:2562- 2571.

3. Arts RJW, Joosten LAB, Netea MG. Hugsanlegt hlutverk þjálfaðs ónæmis í sjálfsofnæmis- og sjálfsbólgusjúkdómum. Framan Immunol. 2018;9:298.

4. Saeed S, Quintin J, Kerstens HH, o.fl. Epigenetic forritun á einfrumu-til-átfrumna aðgreiningu og þjálfuðu meðfæddu ónæmi. Vísindi. 2014;345:1251086.

5. Cheng SC, Quintin J, Cramer RA, o.fl. mTOR- og HIF-1alfamiðuð loftháð glýkólýsa sem efnaskiptagrundvöllur fyrir þjálfað ónæmi. Vísindi. 2014;345:1250684.

6. Arts RJ, Novakovic B, Ter Horst R, o.fl. Glútamínólýsa og fúmaratssöfnun samþætta ónæmisbreytingar og epigenetic forrit í þjálfuðu ónæmi. Cell Metab. 2016;24:807-819.

7. Mitroulis I, Ruppova K, Wang B, o.fl. Stöðun á mergmyndun forfeðra er óaðskiljanlegur hluti af þjálfuðu ónæmi. Cell. 2018;172:147-161 e12.

8. Kleinnijenhuis J, Quintin J, Preijers F, et al. Bacille Calmette-Guerin framkallar NOD2-háða ósértæka vörn gegn endursýkingu með endurforritun einfruma. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:17537-17542.

9. Quintin J, Saeed S, Martens JHA, o.fl. Candida albicans sýking veitir vörn gegn endursýkingu með virkri endurforritun einfruma. Cell Host Microbe. 2012;12:223-232.

10. Novakovic B, Habibi E, Wang SY, o.fl. Beta-glúkan snýr við erfðafræðilegu ástandi LPS-framkallaðs ónæmisþols. Cell. 2016;167:1354-1368 e14.

11. Biering-Sorensen S, Aaby P, Lund N, et al. Snemma BCG-Danmörk og nýburadauði meðal ungbarna sem vega<2500 g: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis. 2017;65:1183-1190

12. Arts RJW, Moorlag S, Novakovic B, o.fl. BCG bólusetning verndar gegn tilraunaveirusýkingu hjá mönnum með framkalli frumeinda sem tengjast þjálfuðu ónæmi. Cell Host Microbe. 2018;23:89-100 e5.

13. Dinarello CA. Yfirlit yfir IL-1 fjölskylduna í meðfæddri bólgu og áunnu ónæmi. Immunol Rev. 2018;281:8-27.

14. Dinarello C, Arend W, Sims J, o.fl. IL-1 fjölskylduheiti. Nat Immunol. 2010;11:973.

15. Hahn M, Frey S, Hueber AJ. Hin nýja interleukin-1 frumufjölskyldumeðlimir í bólgusjúkdómum. Curr Opin Rheumatol. 2017;29:208-213.

16. van de Veerdonk FL, Stoeckman AK, Wu G, et al. IL-38 binst IL-36 viðtakanum og hefur líffræðileg áhrif á ónæmisfrumur svipað og IL-36 viðtaka mótlyf. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:3001- 3005.

17. Cavalli G, Tengesdal IW, Gresnigt MS, Nemkov T, Arts RJW, Domínguez-Andrés J, Molteni R, Stefanoni D, Cantoni E, Cassina L, Giugliano S, Schraa K, Mills TS, Pietras EM, Eisenmesser EZ, Dagna L, Boletta A, D'Alessandro A, Joosten LAB, Netea MG, Dinarello CA, o.fl. Bólgueyðandi cýtókínið Interleukin 37 er hemill á þjálfað ónæmi. Frumuskýrslur. 2021; Í Pressu.

18. de Graaf DM, Maas RJA, Smeekens SP, et al. Raðbrigða interleukin úr mönnum-38 bælir bólgu í músalíkönum af staðbundnum og almennum sjúkdómum. Cytókín. 2020;137:155334.

19. Towne JE, Renshaw BR, Douangpanya J, o.fl. Interleukin-36 (IL-36) bindlar þurfa vinnslu fyrir fullan örva (IL-36alfa, IL36beta og IL-36gamma) eða mótlyf (IL-36Ra ) starfsemi. J Biol Chem. 2011;286:42594-42602.

20. Graaf Dennis M, Jaeger Martin, Munckhof Inge CL, o.fl. Minni styrkur B-frumu cýtókínsins interleukin 38 tengist hættu á hjarta- og æðasjúkdómum hjá einstaklingum í ofþyngd. European Journal of Immunology.

21. Oosting M, Kerstholt M, Ter Horst R, o.fl. Hagnýtur og erfðafræðilegur arkitektúr borrelia burgdorferi-völdum cýtókínviðbrögðum í mönnum. Cell Host Microbe. 2016;20:822-833.

22. Li Y, Oosting M, Smeekens SP, o.fl. Virk erfðafræðiaðferð til að skilja breytileika í frumumyndun í mönnum. Cell. 2016;167:1099-1110.

23. Bekkering S, Blok BA, Joosten LA, Riksen NP, van Crevel R, Netea MG. In vitro tilraunalíkan af þjálfuðu meðfæddu ónæmi í frumeinfrumum manna. Clin Vaccine Immunol. 2016;23:926-933

24. Nold MF, Nold-Petry CA, Zepp JA, Palmer BE, Bufler P, Dinarello CA. IL-37 er grundvallarhemill á meðfæddu ónæmi. Nat Immunol. 2010;11:1014-1022.

25. Li Y, Oosting M, Deelen P, o.fl. Breytileiki milli einstaklinga og erfðafræðileg áhrif á frumuviðbrögð við bakteríum og sveppum. Nat Med. 2016;22:952.

26. Rudloff I, Godsell J, Nold-Petry CA, o.fl. Stutt skýrsla: interleukin38 hefur bólgueyðandi virkni og tengist sjúkdómsvirkni í rauðum úlfum. Gigt Rheumatol. 2015;67:3219-3225.

27. Van der Meer JW, Helle M, Aarden L. Samanburður á áhrifum raðbrigða interleukin 6 og raðbrigða interleukin 1 á ósértæka mótstöðu gegn sýkingu. Eur J Immunol. 1989;19:413- 416.

28. van de Veerdonk FL, de Graaf DM, Joosten LA, Dinarello CA. Líffræði IL-38 og hlutverk þess í sjúkdómum. Immunol Rev. 2018;281:191-196.

29. Xu F, Lin S, Yan X, o.fl. Interleukin 38 verndar gegn banvænum blóðsýkingu. Int J Infect Dis. 2018;218:1175-1184.

30. Mora J, Schlemmer A, Wittig I, o.fl. Interleukin-38 er losað úr apoptotic frumum til að takmarka bólguviðbrögð átfrumna. J Mol Cell Biol. 2016;8:426-438.

31. Nold-Petry CA, Lo CY, Rudloff I, o.fl. IL-37 krefst þess að viðtakarnir IL-18Ralpha og IL-1R8 (SIGIRR) framkvæmi sitt margþætta bólgueyðandi prógramm við meðfædda merkjaflutning. Nat Immunol. 2015;16:354-365.

32. Li TT, Zhu D, Mou T, o.fl. IL-37 framkallar sjálfsát í lifrarfrumukrabbameinsfrumum með því að hindra PI3K/AKT/mTOR ferilinn. Mol Immunol. 2017;87:132-140.

33. Boutet MA, Najm A, Bart G, o.fl. Oftjáning IL-38 veldur bólgueyðandi áhrifum í liðagigtarlíkönum í músum og átfrumum manna in vitro. Ann Rheum Dis. 2017;76:1304-1312.

34. Ciccia F, Accardo-Palumbo A, Alessandro R, et al. Interleukin-36alfa ás er stilltur hjá sjúklingum með frumkomið Sjögrens heilkenni. Clin Exp Immunol. 2015;181:230-238.

35. Han Y, Mora J, Huard A, o.fl. IL-38 dregur úr húðbólgu og takmarkar IL-17 framleiðslu úr gamma delta T frumum. Cell Rep. 2019;27:835-846.

36. Bekkering S, Joosten LA, van der Meer JW, Netea MG, Riksen NP. Þjálfað meðfædd ónæmi og æðakölkun. Curr Opin Lipidol. 2013;24:487-492.

37. Dehghan A, Dupuis J, Barbalic M, et al. Meta-analysis of genome-wide association studies in >80 000 einstaklingar bera kennsl á marga staði fyrir C-hvarf próteinmagn. Hringrás. 2011;123:731-738.

STJÓÐUPPLÝSINGAR

Viðbótarupplýsingar má finna á netinu í hlutanum Stuðningsupplýsingar í lok greinarinnar.

For more information:1950477648nn@gmail.com