Mae Asetad Asid Brasterog Cadwyn Fer a Ddarperir gan y Llwybr Awyr yn Hybu Imiwnedd Gwrthfeirysol Yn ystod Haint Rhinofeirws

Cefndir: 

Cydnabyddir bod microbiota yn chwarae rhan fawr yn y gwaith o reoleiddio imiwnedd trwy ryddhau metabolion imiwnofodwlaidd fel asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs). Mae rhinofeirysau (RVs) yn achosi salwch y llwybr resbiradol uchaf ac yn gwaethygu asthma a chlefyd rhwystrol cronig yr ysgyfaint trwy fecanweithiau nad ydynt yn cael eu deall yn iawn. Nid yw rhyngweithiadau lleol rhwng SCFAs ac ymatebion imiwnedd gwrthfeirysol yn y llwybr anadlol wedi cael eu hymchwilio o'r blaen.

Mae asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs) yn asidau organig a gynhyrchir trwy eplesu cellwlos a ffibrau dietegol eraill gan facteria buddiol yn y perfedd. Mae astudiaethau wedi dangos bod SCFAs yn cael effaith bwysig ar y system imiwnedd ddynol.

Yn gyntaf, gall SCFAs hyrwyddo cyfanrwydd y rhwystr mwcosol berfeddol a gwella swyddogaeth rhwystr berfeddol. Y rhwystr berfeddol yw'r llinell amddiffyn gyntaf i amddiffyn yr amgylchedd berfeddol. Os caiff y rhwystr berfeddol ei niweidio, gall sylweddau niweidiol fynd i mewn i'r system cylchrediad gwaed trwy'r wal berfeddol, gan achosi llid a system imiwnedd annormal. Mae astudiaethau wedi canfod y gall SCFAs wella cyfanrwydd y rhwystr berfeddol a lleihau'r risg o lid berfeddol trwy hyrwyddo gwahaniaethu ac amlhau celloedd mwcosaidd, gan gynyddu trwch y mwcosa a chynhyrchu mwcws.

Yn ail, mae gan SCFAs y swyddogaeth o reoleiddio celloedd imiwnedd. Mae astudiaethau wedi dangos y gall SCFAs hyrwyddo gwahaniaethu ac amlhau celloedd imiwnedd a rheoleiddio swyddogaeth celloedd imiwnedd. Gall SCFAs hefyd leihau cynhyrchiant cytocinau llidiol ac atal gweithgaredd celloedd imiwnedd, a thrwy hynny amddiffyn y system imiwnedd ddynol. Mae astudiaethau eraill hefyd wedi canfod y gall SCFAs reoleiddio swyddogaeth celloedd T, cynyddu swyddogaeth hunanimiwn, a chwarae rhan benodol wrth atal a thrin clefydau hunanimiwn.

Yn fyr, mae asidau brasterog cadwyn fer yn chwarae rhan bwysig yng ngweithrediad arferol y system imiwnedd ddynol. Dylem roi sylw i gyfuniad rhesymol o strwythur dietegol, sy'n gyfoethog mewn ffibr dietegol, i gynyddu nifer ac amrywiaeth y bacteria buddiol yn y coluddion, a thrwy hynny hyrwyddo cynhyrchu SCFAs, a chynnal sefydlogrwydd ac iechyd y system imiwnedd ddynol. O'r safbwynt hwn, mae angen inni wella ein himiwnedd. Gall Cistanche wella imiwnedd yn sylweddol, oherwydd bod Cistanche yn gyfoethog mewn amrywiaeth o sylweddau gwrthocsidiol, megis fitamin C, fitamin C, carotenoidau, ac ati. Gall y cynhwysion hyn chwilota am radicalau rhydd a lleihau straen ocsideiddiol. Ysgogi a gwella ymwrthedd y system imiwnedd.

Cliciwch budd-daliadau cistanche tubulosa

Amcan:

Ceisiwyd ymchwilio i weld a all triniaeth metabolyn ysgyfeiniol drwy weinyddu SCFAs a ddarperir gan yr ysgyfaint fodiwleiddio imiwnedd gwrthfeirysol i haint RV.

Dulliau:

Astudiwyd effeithiau gweinyddu mewn trwynol o'r SCFAs asetad, butyrate, a propionate ar fynegiant gwaelodol o lofnodion gwrthfeirysol, ac o asetad mewn model llygoden o haint RV ac mewn celloedd RV-heintio celloedd epithelial celloedd. Fe wnaethom hefyd asesu effeithiau asetad, butyrate, a propionate ar haint RV mewn celloedd epithelial bronciol sylfaenol dynol gwahaniaethol.

Canlyniadau:

Roedd gweinyddu asetad mewn trwynol yn arwain at ddadreoleiddio gwaelodol o IFN-b, effaith nas gwelwyd gyda SCFAs eraill. Mynegiant RIG-I a achosir gan Butyrate. Cynyddodd triniaeth asetad intranasal o lygod genyn wedi'i ysgogi gan interfferon a mynegiant IFN-l yn ystod haint RV a lleihau llwythi firws yr ysgyfaint ar ôl 8 awr ar ôl yr haint. Ymatebion proinflammatory a achosir gan firws wedi'u lleddfu asetad gyda mynegiant mucin ysgyfeiniol gwanedig a IL-6 a arsylwyd ar ddiwrnodau 4 a 6 ar ôl yr haint. Cadarnhawyd yr effaith gwella interfferon hon o asetad mewn llinellau celloedd epithelial bronciol dynol ac alfeolaidd. Mewn celloedd epithelial bronciol cynradd gwahaniaethol, mae triniaeth butyrate wedi'i fodiwleiddio'n well mynegiant genynnau IFN-b ac IFN-l yn ystod haint RV.

Casgliadau:

Mae SCFAs yn ychwanegu at imiwnedd gwrthfeirysol ac yn lleihau llwyth firws ac ymatebion prolidiol yn ystod haint RV. (J Alergedd Clin Immunol 2023; 151:447-57.)

Mae cymunedau preswyl o facteria sy'n bresennol ar arwynebau mwcosaidd (microbiota) yn chwarae rhan ganolog mewn homeostasis imiwn ac yn pennu'r ymateb i gyflyrau llidiol a heintus gan gynnwys asthma, colitis, a heintiau bacteriol a firaol.1-5 metabolion bacteriol fel cadwyn fer asidau brasterog (SCFAs), yn bennaf asetad, butyrate, a propionate, bellach yn gyswllt a gydnabyddir yn dda rhwng y microbiota perfedd a'r celloedd cynnal.6,7 Mae'r moleciwlau hyn yn cael eu cynhyrchu trwy fetaboledd ffibrau dietegol gan gydrannau'r microbiota berfeddol. Mae SCFAs yn cael effeithiau lleol a systemig. Maent yn modiwleiddio actifadu a swyddogaeth celloedd imiwnedd trwy fecanweithiau sy'n cynnwys actifadu derbynyddion cypledig G-protein (hy, Gpr41, Gpr43, neu Gpr109a) ac atal deacetylasau histone, a dangoswyd eu bod yn hyrwyddo homeostasis mwcosaidd a goddefgarwch llafar. Yn fwy diweddar, disgrifiwyd bodolaeth microbiota o fewn y llwybr anadlol isaf, ac mae tystiolaeth sy'n dod i'r amlwg yn dangos bod commensalau anadlol hefyd yn organebau sy'n weithredol yn fetabolaidd sy'n gallu cynhyrchu metabolion â gallu imiwnofodiwlaidd fel SCFAs.8 Felly, mae SCFAs naill ai'n cael eu rhyddhau'n lleol gan ficrobiota'r ysgyfaint neu Gall microbiota sy'n deillio o'r perfedd chwarae rhan amlwg wrth reoleiddio imiwnedd. Fodd bynnag, nid yw effaith gwrthfeirysol SCFAs yn erbyn rhinofeirws (RVs) yn hysbys.

Mae RVs yn gyfrifol am faich enfawr o glefydau heintus ledled y byd, gan sbarduno annwyd hunan-gyfyngol ysgafn mewn unigolion iach a gwaethygu gwaethygu mewn unigolion â chlefydau ysgyfaint cronig fel asthma neu glefyd rhwystrol cronig yr ysgyfaint (COPD). Mae'r clefydau hyn yn gosod costau economaidd sylweddol ar seilwaith gofal iechyd ledled y byd. Ar hyn o bryd nid oes unrhyw therapïau effeithiol na brechlynnau trwyddedig ar gyfer RVs oherwydd bod yr amrywiaeth fawr o seroteipiau/straen wedi peri heriau sylweddol o ran ymchwil.9 Felly, mae angen datblygu dulliau ataliol a therapiwtig newydd ar gyfer heintiau RV ar frys. Gellir trin microbiome'r perfedd yn therapiwtig i gynnig buddion clinigol ar gyfer clefydau heintus y coluddion (ee, Clostridium difficile). Erys y potensial ar gyfer rhoi commensals anadlol neu fetabolion cysylltiedig i hybu imiwnedd gwrthficrobaidd ysgyfeiniol yn yr un modd heb ei archwilio.10

Rydym wedi dangos o'r blaen bod gweinyddu diet ffibr uchel neu SCFAs asetad, butyrate, a propionate llygod wedi'u hamddiffyn rhag haint firws syncytaidd anadlol (RSV).5 Gweinyddu geneuol o gynhyrchu a achosir gan asetad o IFN-b a mynegiant cynyddol o enynnau a ysgogir gan interfferon ( ISGs) yn yr ysgyfaint yn ystod haint RSV. Yn ogystal, canfuom fod asetad a weinyddir yn uniongyrchol i'r llwybrau anadlu yn amddiffyn rhag haint RSV trwy fynegiant cynyddol o ISGs yn yr ysgyfaint.11 Tybiwyd gennym felly y byddai rhoi asetad yn uniongyrchol i'r llwybr anadlol, i hybu crynodiadau metabolion microbaidd lleol, yn cynnwys amddiffyniad tebyg. effeithiau ar haint RV. Yma, rydym yn dangos bod gweinyddu asetad in vivo mewn llygod yn ychwanegu at interfferonau gwrthfeirysol math-I a math-III (IFNs), yn lleihau dyblygu RV, ac yn gwanhau imiwnopatholeg a achosir gan firws. Wrth ystyried ymateb gwrthfeirysol in vitro mathau penodol o gelloedd i ystod ehangach o SCFAs, canfyddwn nad yw'r cyfansoddion hyn yn effeithio ar ymatebion IFN macrophage alfeolaidd a'u bod yn cael effeithiau gwahaniaethol ar yr epitheliwm, gydag effaith hybu gwrthfeirysol amlycach a welwyd wrth gymharu butyrate. gyda SCFAs eraill, sy'n awgrymu y gallai effeithiau in vivo fod oherwydd rhyngweithiadau cell-gelloedd mwy cymhleth. Mae'r data hyn yn awgrymu y gallai trin y milieu metabolit microbaidd pwlmonaidd gynrychioli dull newydd o atal neu drin heintiau firaol anadlol.

DULLIAU

Datganiad moeseg

Cynhaliwyd yr holl arbrofion anifeiliaid gan Ddeddf Anifeiliaid 1986 a chanllawiau Ymchwil Anifeiliaid: Adrodd ar Arbrofion Mewn Vivo (ARRIVE), gan ddilyn y protocol a gymeradwywyd gan ganllawiau Swyddfa Gartref y DU (trwydded prosiect DU rhif PPL P07D80C24).

Lluosogi RV a meintioli

Ar gyfer yr astudiaethau llygoden a llinellau celloedd dynol, tyfwyd seroteip RV-A1 (RV-A1) grŵp llai yng nghelloedd Ohio HeLa (Casgliad Ewropeaidd o Ddiwylliannau Cell). Cynaeafwyd celloedd heintiedig ar ôl 24 awr, a chafodd y firws ei grynhoi a'i buro a chyflawnwyd assay TCID50 (50 y cant o ddos ​​​​heintus diwylliant meinwe) i asesu'r titer firaol fel y disgrifiwyd yn flaenorol.12 Ar gyfer yr astudiaethau celloedd epithelial bronciol cynradd dynol (BEC) , cafodd RV-A1 ei lluosogi mewn cell RD-ICAM{-1 o stoc fewnol wedi'i hynysu o samplau clinigol a'i ddilyniant i gadarnhau hunaniaeth. Cafodd RV-A1 ei ditradu trwy heintio cell RD-ICAM{-1 â RV-A1 wedi’i wanhau’n gyfresol, ac yna arsylwadau o effeithiau cytopathig a assay TCID50 i asesu’r titer firaol.

Astudiaeth llygoden

Prynwyd llygod BALB/c benywaidd chwe wythnos oed gan Harlan Laboratories (Derby, DU) a’u cynnal dan amodau penodol heb bathogenau yng Ngholeg Imperial Llundain (DU). Cafodd llygod eu trin ymlaen llaw yn fewnnasol gyda 50 ml o sodiwm asetad, butyrate, neu propionate (Sigma-Aldrich, St Louis, Mo) o dan anesthesia isofluorane ysgafn. Mewn rhai arbrofion, cafodd llygod eu heintio wedyn yn fewnnasol â 50 mL o RV (5 3 106 TCID50) 24 awr yn ddiweddarach. Roedd y dos o driniaeth asetad yn 20mM yn ôl ein hastudiaeth flaenorol gan ddefnyddio'r un dull.11 Roedd triniaeth asetad yn cael ei rhoi yn fewnnasol bob 24 awr ar ôl haint.

PCR meintiol amser real

Echdynnwyd cyfanswm RNA o'r ysgyfaint (100 mg o feinwe'r ysgyfaint) a lysate celloedd gan ddefnyddio'r pecyn RNeasy Mini (Qiagen, Hilden, yr Almaen) yn unol â chyfarwyddiadau'r gwneuthurwr. Cafodd cDNA ei syntheseiddio gan ddefnyddio paent preimio hecsamer ar hap (cit OmniscriptRT, Qiagen). Defnyddiwyd cDNA llinyn cyntaf i feintioli IFN-b, IFN-l, Viperin, MuC5AC (llygoden a dynol), OAS1, RIG-I (Ddx58), MAVS, MDA-5 (llygoden), a chopïau RV gan ddefnyddio Profion TaqMan gyda phremwyr a stilwyr, fel yr adroddwyd yn flaenorol.13 Ar gyfer meintioli absoliwt, cafodd pob genyn ei normaleiddio i lefel rRNA 18s, a chyfrifwyd union gopïau'r genyn o ddiddordeb gan ddefnyddio cromlin safonol a gynhyrchwyd gan ymhelaethu ar DNA plasmid. Fel arall, defnyddiwyd 2-DDCt (plyg-newid) i gyfrifo mynegiant genynnau. Roedd amodau PCR yn dilyn protocolau TaqMan Universal PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Mass). Cynhaliwyd assay mynegiant genynnau gan ddefnyddio StepOne (Biosystemau Cymhwysol, Waltham, Offeren).

Hylif lavage broncoalfeolar

Cafodd llygod eu ewthaneiddio gyda gorddos mewnperitoneol yn rhoi hydoddiant pentobarbitone a chafodd y tracheas eu tunio. Cafodd yr ysgyfaint eu golchi 3 gwaith gyda PBS di-haint. Cafodd hylif lavage broncoalfeolar (BAL) ei allgyrchu, casglwyd y supernatant ar gyfer mesur DNA llinyn dwbl, ac ataliwyd pelenni ar gyfer cyfanswm y celloedd a chyfrif gwahaniaethol. Ar gyfer cyfrif celloedd gwahaniaethol, cafodd y sleidiau cytospin eu staenio â MayGrunwald-Giemsa a pherfformiwyd y weithdrefn gyfrif mewn modd dall gan ymchwilydd profiadol.

Mesur DNA llinyn dwbl

Mesurwyd DNA llinyn dwbl yn yr hylif BAL gan ddefnyddio adweithydd DNA llinyn dwbl Quant-iT PicoGreen (Invitrogen, Carlsbad, Calif) yn unol â phrotocol y gwneuthurwr.

Dadansoddiad histolegol

Yn dilyn BAL, cafodd yr ysgyfaint eu darlifo â PBS trwy'r galon a'u chwyddo â 4 y cant o baraformaldehyde, ac yna gosodwyd yr ysgyfaint chwith mewn paraformaldehyde 4 y cant am 24 awr. Wedi hynny, cafodd y darnau eu mewnosod mewn blociau paraffin a'u torri'n adrannau 5-mm, wedi'u staenio â hematocsilin ac eosin. Mesurwyd yr ymdreiddiad llidiol mewn micromedrau, a chyflawnwyd 10 mesuriad, gan ddechrau o ddiwedd yr epitheliwm bronciol neu lestr i ddiwedd yr ymdreiddiad llidiol gan ddefnyddio meddalwedd Olympus CellSens Standard (Olympus Corporation, Tokyo, Japan). Roedd yr holl gyfrif yn ddall i amodau arbrofol.

Cytometreg llif

Roedd celloedd yn cael eu hynysu o'r ysgyfaint trwy ddarlifiad â PBS ac yna'n cael eu treulio mewn cyfrwng RPMI 1640 wedi'i ategu ag 1 mg / mL o Collagenase IV (Invitrogen-Gibco, Waltham, Mass). Deorwyd celloedd wedi'u hynysu o'r ysgyfaint a BAL gyda Mouse Fc Block (#553141 BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ) am 20 munud. Cafodd celloedd eu golchi a'u staenio â gwrthgyrff arwyneb gwrth-CD45 (1:200, #557235, clôn 30-F11, BD Biosciences). Ar gyfer staenio mewngellol, gosodwyd celloedd â cytofix/cytoplasm (BD Biosciences) a chyda gwrth-RIG-I (1:50, #35H2L48, ThermoFisher Scientific, Waltham, Mass) ac ar ôl deori, labelwyd celloedd ag IgG gwrthgyrff gafr gwrthgyrff eilaidd. Cyfunodd H&L Cy3-(1:1000, # ab97075, Abcam, Cambridge, Mass). Cafwyd y samplau yn y cytomedr llif BD FACS Canto-II (BD Biosciences). Dadansoddwyd data mewn meddalwedd FlowJo (fersiwn 10, Tree Star, Inc, Ashland, Va).

Astudiaethau in vitro mewn llinellau celloedd epithelial

Prynwyd BECs dynol (BEAS-2B) a chelloedd epithelial pwlmonaidd dynol (A549) oddi wrth ATCC (Manassas, Va) a'u meithrin fel y disgrifiwyd yn flaenorol.13 Cafodd celloedd eu hadu'n unigol ar grynodiad o 1.5 3 105 celloedd/mL mewn 12-platiau ffynnon. Pedair awr ar hugain ar ôl hadu, cafodd celloedd eu trin â 400 mM o asetad sodiwm (Sigma-Aldrich) am 24 awr arall. Yn dilyn hynny, cafodd celloedd eu heintio â RV-A1 (Lluosogrwydd Heintiau [MOI] 2) am 1 awr ac ar ôl hynny tynnwyd y firws, golchwyd celloedd, ac ychwanegwyd cyfryngau newydd gyda 5 y cant o FBS yn ychwanegol atynt. Ychwanegwyd triniaeth asetad pellach (400 mM) yn syth ar ôl haint a phob 24 awr tan gynhaeaf celloedd.

Casgliad o BECs cynradd a chymeradwyaeth moeseg

Casglwyd BEC gan berson iach nad yw'n ysmygu o frwsio bronciol yn ystod broncosgopi, gyda chaniatâd gwybodus ysgrifenedig. Cynhaliwyd yr holl arbrofion gan gymeradwyaeth Pwyllgor Moeseg Gwasanaeth Iechyd Ardal Hunter New England (05/08/10/3.09) a Phwyllgor Diogelwch Prifysgol Newcastle (H-163-1205).

Ailraglennu amodol o BECs a diwylliannau rhyngwyneb aer-hylif

Cafodd BECs eu hailraglennu'n amodol ag atalydd kinase protein sy'n gysylltiedig â rho (crynodiad terfynol 1{0mM) ac ar y cyd â ffibroblastau NIH arbelydredig mewn diwylliannau monolayer fel y disgrifiwyd yn flaenorol.14,15 Roedd cyfryngau wedi'u hailraglennu'n amodol yn cynnwys cymhareb 1:2 o gyfrwng Eagle wedi'i addasu ag Dulbecco (glwcos uchel 1 L-glutamin) / Ham's F12 wedi'i ategu â 5 y cant FCS, hydrocortisone (400 ng / mL), inswlin (5mg / mL), ffactor twf epithelial dynol ailgyfunol (10 ng /mL), tocsin colera (8.4 ng/mL), adenin (23.9mg/mL), a 0.2 y cant penisilin-streptomycin.16 Cafodd BECs wedi'u hailraglennu'n amodol ehangu eu diddyfnu oddi ar yr atalydd kinase protein rho-gysylltiedig a'u hadu ar {{24} }pilennau trawswell polyester yn dda ac wedi'u gwahaniaethu ar y rhyngwyneb aer-hylif (ALI) am 25 diwrnod fel y disgrifiwyd yn flaenorol.17 Cynhaliwyd arbrofion gydag n 5 4 atgynhyrchiadau biotechnegol. Perfformiwyd lliw glas Alcian safonol, pH 2.5, a staenio asid-Schiff cyfnodol ar 5- adrannau ALI o drwch mm i ddelweddu epitheliwm ffug-stratified (gweler Ffig E1 yn Storfa Ar-lein yr erthygl hon yn www.jacioline.org).

Triniaeth SCFA yn niwylliant BEC

Cyn haint, roedd diwylliannau ALI yn cael eu trin yn y bôn gyda 100, 400, neu 1600 mM o asetad, butyrate , neu propionate am 24 awr mewn 600 mL cyfrwng terfynol ALI sy'n cynnwys cyfrwng sylfaen epithelial bronciol a chyfrwng Eagle wedi'i addasu ag Dulbecco (cymhareb 5{0:50) sy'n cynnwys hydrocortisone (0.1 y cant) , inswlin buchol (0.1 y cant ), epineffrîn (0.1 y cant ), transferrin (0.1 y cant ), dyfyniad pituitary buchol (0.4 y cant) ac ethanolamine (80 mM), MgCl2 (0.3 mM), MgSO4 (0.4 mM), BSA (0.5 mg / mL), amffotericin B (250 mg/mL), asid retinoig holl-draw (30 ng/mL), penisilin/streptomycin (2 y cant), a ffactor twf epithelial dynol ailgyfunol (0.5 ng/mL). Ar ddiwrnod yr haint, disodlwyd cyfryngau gwaelodol gan gyfryngau terfynol ALI newydd a thriniaeth SCFA, a adawyd tan ddadansoddiad diweddbwynt.

Haint RV a samplu

Cafodd diwylliannau ALI-BEC eu heintio'n apically â RV-A1. I ddechrau, gwanhawyd stoc RV-A1 i gael MOI o 0.1 a'i ychwanegu at wyneb apical diwylliannau am 2 awr mewn 50 mL cyfrwng sylfaen epithelial bronciol gydag atchwanegiadau, 1 y cant o inswlin- transferrin-seleniwm, a 0.5 y cant asid linoleig. Yna disodlwyd cyfryngau heintio â 500 ml o gyfrwng sylfaen epithelial bronciol ffres (gydag atchwanegiadau) am weddill yr arbrawf. Casglwyd samplau golchi apigol (100 ml PBS) a chyfryngau gwaelodol ar ôl yr haint 8- a 48-awr a'u storio ar 2808C. Celloedd eu storio mewn 350 ml RLT byffer (Qiagen) yn cynnwys 1 y cant 2-mercaptoethanol ar 2808C ar gyfer dadansoddiadau mynegiant genynnau gan RT-meintiol PCR ei weinyddu (Ffig E2, C).

Yn unol ag effeithiau imiwnedd gwrthfeirysol estynedig, roedd asetad yn tueddu i leihau rhif copi RNA firaol (Ffig E2, D) a llai o lwythi firws byw (Ffig E2, E) ar ôl 48 awr ar ôl yr haint. Mewn celloedd BEAS2B, llinell BEC, gwelsom fod triniaeth asetad yn cynyddu mynegiant mRNA IFNB1 ar ôl-heintio 8 awr ac o IFNL2 mRNA ar ôl-heintio 4 ac 8 awr (Ffig E2, F). Nid oedd unrhyw effaith sylweddol ar fynegiant Viperin (Ffig E2, F). Mewn cyferbyniad â'r effeithiau ar lwythi firws a welwyd mewn celloedd A459, nid oedd unrhyw effaith o asetad ar feintoli RNA firaol na TCID50 mewn celloedd BEAS2B (Ffig E2, G, a H).

Effaith triniaeth SCFA ar ymatebion gwrthfeirysol mewn diwylliannau sydd wedi'u heintio ag ALI-BEC

Ar ôl arsylwi effaith gynyddol asetad mewn llinellau celloedd epithelial pwlmonaidd, fe wnaethom geisio gwerthuso effeithiau mewn model o gelloedd epithelial cynradd wedi'u gwahaniaethu yn ALI (system arbrofol sy'n ailadrodd celloedd in vivo yn fwy ffyddlon). Cadarnhawyd gwahaniaethu celloedd a morffoleg trwy ffurfio celloedd goblets (staenio asid-Schiff cyfnodol) (Ffig E1).

Cynyddodd asetad yn sylweddol IFNB1 ac IFNl2/3 (IL28) ar BECs wedi'u heintio â RV o'u cymharu â chelloedd heb eu heintio (Ffig 3, B, a D), ond nid oedd unrhyw wahaniaeth o'i gymharu â chelloedd heintiedig RV heb eu trin. Roedd asetad yn tueddu i leihau RNA firaol naill ai ar ôl 8 awr neu 48 awr ar ôl haint â RV-A1 (Ffig 3, A a B). O ystyried bod gan asetad effeithiau gwella llai clir ar anwythiad RV o ymatebion IFN math-I mewn celloedd epithelial gwahaniaethol cynradd, fe wnaethom ymestyn ein hymchwiliadau i benderfynu a oedd gan butyrate neu propionate effeithiau canfyddadwy. Cynyddodd Butyrate a propionate hefyd fynegiant mRNA o fynegiant genynnau IFNb, IFNl2/3 (IL28), ac IFNl1 (IL29) o'u cymharu â'r celloedd heb eu heintio (Ffig 3, F, G, H, ac L). Cynyddodd triniaeth butyrate fynegiant IFNB1, IL28, ac IL29 ar 48 awr ar ôl haint â RV o'i gymharu â chelloedd heintiedig RV heb eu trin, er nad oedd yr effaith hon yn ddigonol i gael effaith ar lwyth firaol (Ffig 3, I, J, K, ac L). Ni welsom unrhyw effaith ataliol ar fynegiant MUC5AC a achosir gan RV mewn unrhyw ddos ​​o driniaeth SCFA (gweler Ffig E3, AC, yn Storfa Ar-lein yr erthygl hon yn www. jacioonline.org). Gyda'i gilydd, mae'r data hyn yn dangos, yn wahanol i ddata mewn llygod a llinellau celloedd dynol, bod SCFAs yn cael effeithiau mwy cyfyngedig ar imiwnedd gwrthfeirysol mewn celloedd epithelial sylfaenol gwahaniaethol.

Dim effaith SCFAs ar ymatebion IFN math-I mewn macroffagau alfeolaidd

Er mwyn ymchwilio a oedd effaith gwrthfeirysol asetad a/neu SCFAs eraill o ganlyniad i fodiwleiddio macroffagau alfeolaidd (cell ymatebydd cynnar mawr yn ystod heintiau firaol a ffynhonnell allweddol math-I IFN), gwnaethom werthuso effaith gweinyddiaeth SCFA ar ex vivo ymatebion gwrthfeirysol mewn macroffagau wedi'u hysgogi gyda RVA1. Canfuom nad oedd gweinyddiaeth SCFA yn cael unrhyw effaith sylweddol ar sefydlu Ifnb1, Viperin, neu OAS1 gan RV, gan nodi nad yw effeithiau hwb imiwn SCFAs yn digwydd trwy effeithiau ar macroffagau alfeolaidd (gweler Ffig E4, AC, yn Ar-lein yr erthygl hon Ystorfa yn www.jacioonline.org).

SCFA a ddarperir gan y llwybr anadlu yn ychwanegu at IFN-b a derbynyddion synhwyro firws cyn haint RV

Er mwyn cael mewnwelediad mecanistig ychwanegol i'r llwybrau gwrthfeirysol sy'n gysylltiedig â gwella IFN math-I gan SCFAs, gwnaethom ymchwilio nesaf i effeithiau'r cyfansoddion hyn ar enynnau synhwyro llwybr gwrthfeirysol. Unwaith eto, fe wnaethom weinyddu'r 3 SCFA (asetad, butyrate, a propionate) yn fewnol ar grynodiadau 20 mM, am 24 awr (Ffig 4, A). Ni welsom unrhyw effaith o unrhyw un o'r SCFAs ar fynegiant y synhwyrydd RNA firaol cytosolig MDA5 na'i foleciwl addasydd MAVS (Ffig 4, B, ac C). I'r gwrthwyneb, roedd gweinyddiaeth butyrate (ond nid SCFAs eraill) wedi uwchreoleiddio mynegiant mRNA RIGI (Ffig 4, D). Canfuwyd bod effaith gynyddol butyrate ar fynegiant RIG-I yn benodol o fewn celloedd epithelial / stromal yr ysgyfaint (CD452), heb unrhyw effaith i'w gweld o fewn celloedd imiwnedd hematopoietig (CD451) (Ffig 4, EI). Gyda’i gilydd, roedd y data hyn yn dangos y gallai gwahanol SCFAs fod yn gweithredu drwy lwybrau synhwyro gwrthfeirysol penodol i reoleiddio imiwnedd cynhenid.

TRAFODAETH

Mae'r astudiaeth hon yn rhoi mewnwelediad newydd i fudd posibl rhoi metabolion microbaidd yn uniongyrchol i'r llwybrau anadlu i hybu imiwnedd cynhenid ​​ysgyfeiniol. Mae ffibrau dietegol a SCFA sy'n deillio o ficrobiota'r perfedd wedi bod yn gysylltiedig ers amser maith ag effeithiau buddiol ar iechyd yr ysgyfaint. Dangosodd hap-dreial a reolir gan blasebo fod defnyddio prebioteg (ffibrau) mewn babanod cynamserol wedi atal heintiau RV ym mlwyddyn gyntaf eu bywyd.20 Mae ffibrau dietegol yn polysacaridau anhreuladwy y gellir eu diraddio i SCFAs trwy eplesu microbaidd. Mae astudiaethau hefyd wedi canfod y gall SCFAs fodiwleiddio microbiota perfedd iach.21 Mae ein hastudiaeth yn amlygu y gall gweinyddu llwybr anadlol SCFAs hefyd gael effeithiau buddiol lleol uniongyrchol ar ymatebion gwesteiwr. Rydym wedi nodi mecanwaith gwahanol i effeithiau cyfryngol dietegol ar ficrobiota sy'n cynnwys ysgogiad uniongyrchol ysgyfeiniol o imiwnedd gwrthfeirysol cynhenid ​​gan SCFAs.

Mae ein data yn dangos bod gweinyddu asetad SCFA yn cynyddu mynegiant gwaelodol cyfryngwyr imiwnedd gwrthfeirysol ar gyflwr cyson. Mae hyn yn cyd-fynd yn gysyniadol â rôl asetad wrth baratoi'r ysgyfaint ar gyfer rhyddhau IFNs yn gynnar yn fwy cadarn. Ategwyd hyn gan ein canfyddiadau bod gweinyddu asetad hefyd wedi rhoi hwb i sefydlu IFNs ac ISGs mewn ymateb i haint RV mewn llygod. Roedd hyn yn gysylltiedig â llwythi firws llai ac ataliad diweddarach o ymatebion proinflammatory a chynhyrchu mwcws. Byddai'r effeithiau hyn i gyd yn cael eu hystyried yn fuddiol yng nghyd-destun haint firws acíwt. Mae ein data yn cyd-fynd â chorff o lenyddiaeth sy'n dangos bod asetad wedi'i gysylltu â darparu buddion iechyd eang, megis gwella gweithrediad y galon, gwella cynhyrchu celloedd gwaed coch, a ffurfio cof imiwnedd.22 At hynny, mae asetad yn gysylltiedig â modylu gwahanol swyddogaethau'r ymateb imiwn23-25 a rheoli clefydau anadlol.

Fe wnaethom hefyd astudio effaith gweinyddu asetad ar haint RV yr epitheliwm oherwydd dyma brif safle atgynhyrchu firws cychwynnol. Canfuom effaith hwb gwrthfeirysol debyg o asetad mewn llinellau celloedd pwlmonaidd dynol, gydag effeithiau mwy grymus i'w gweld yng nghelloedd A549 nag yng nghelloedd BEAS-2B (y gwyddys eu bod yn mynegi lefelau gwaelodol uwch o IFN ac ISGs).27 ,28 Gallai hyn esbonio'n rhannol pam y cafodd triniaeth asetad effeithiau llai yng nghelloedd BEAS-2B. Mewn cyferbyniad, gwelsom mewn BECs gwahaniaethol cynradd dynol (ALI-BECs), nad oedd unrhyw effaith glir o asetad ar ymatebion IFN math-I i RV. At hynny, fe wnaethom hefyd werthuso gallu asetad a SCFAs eraill i fodiwleiddio ymatebion IFN math-I mewn macrophage alfeolaidd wedi'i feithrin ex vivo ac yn yr un modd ni chanfuwyd unrhyw effaith. Gallai’r anghysondeb hwn rhwng canfyddiadau in vivo ac in vitro awgrymu y gallai sawl math o gelloedd a chyfathrebiadau cell-gell fod yn gyfrifol am y ffenoteip clir a welir yn vivo, gydag effaith lai grymus a welir pan fydd celloedd ynysig yn cael eu trin â SCFAs.

Er mai prif ffocws ein hastudiaeth oedd gwerthuso effeithiau SCFA ar imiwnedd gwrthfeirysol cynhenid, mae'n bosibl y gallai effeithiau i lawr yr afon ar ymatebion imiwn addasol ddigwydd, a gallai astudiaethau yn y dyfodol ganolbwyntio ar effeithiau posibl ar boblogaethau a chynhyrchiant lymffosyt T a B. o niwtraleiddio gwrthgyrff.

Dylid nodi hefyd bod y model llygoden a ddefnyddiwyd gennym yn un lle ceir atgynhyrchu firws cymharol gyfyngedig (;24-36 awr), er bod pob pwynt terfyn a fesurir yn dibynnu ar atgynhyrchu.12,29 Astudiaethau pellach, gan ddefnyddio mathau o firws a addaswyd gan y llygoden lle mae atgynhyrchu firaol mwy parhaus yn digwydd, gall ddangos effeithiau mwy dwys a pharhaus. At hynny, cynhaliwyd ein harbrofion mewn llygod benywaidd yn unig, a dylai astudiaethau pellach gadarnhau a yw effeithiau tebyg yn digwydd mewn dynion.

Er mai effeithiau cyfyngedig oedd gan asetad mewn ALI-BECs, gwelsom y gallai gweinyddiaeth butyrate ychwanegu at sefydlu RV o ymatebion IFN math-I. Mae'r data hyn yn cyferbynnu â'r astudiaeth gan Chemudupati et al,30 a ddangosodd effaith ataliol butyrate ar ymatebion IFN math-I. Fodd bynnag, defnyddiodd yr astudiaeth hon grynodiadau llawer uwch o butyrate a chanolbwyntiodd hefyd ar wahanol firysau anadlol.

Mae cynhyrchu mwcws yn yr ysgyfaint yn nodweddiadol o haint RV, sy'n arwain at fwy o ddifrifoldeb clinigol a gwaethygu asthma a COPD,31,32 yn benodol trwy MUC5AC gwella llid y llwybr anadlu.33 Fe wnaethom ddangos bod triniaeth asetad yn lleihau mynegiant Muc5AC yr ysgyfaint ar ddiwrnodau 4 a 6 ôl-haint. Yn unol â hynny, dangoswyd bod SCFAs yn gwanhau cynhyrchiad mwcws yn yr ysgyfaint yn ystod heintiad ffliw34 a llid llwybr anadlu alergaidd.34,35 Fodd bynnag, mewn celloedd ALI-BEC, nid oedd asetad yn modiwleiddio mynegiant genynnau Muc5AC, er y dylid nodi bod pwyntiau amser diweddarach yn heb ei archwilio. Mae ein harsylwadau o fynegiant llai o fwcin mewn llygod sy'n cael eu trin ag asetad ac sydd wedi'u heintio â'r firws yn cyd-fynd â'n canfyddiadau blaenorol bod math-I IFN yn rheoleiddio mynegiant Muc5ac mwcin llwybr anadlu mawr yn ystod heintiad firws yn negyddol.14 Nid yw'r mecanweithiau moleciwlaidd y mae hyn yn digwydd drwyddynt yn glir , er bod tystiolaeth flaenorol yn dangos y gallai llid math 2 wedi'i gyfryngu gan IL fod yn bwysig wrth sefydlu MUC5AC.36,37 Dylai astudiaethau pellach geisio deall yn fwy cynhwysfawr sut y gall asetad effeithio ar gynhyrchu mwcws llwybr anadlu.

I astudio'r mecanweithiau moleciwlaidd y mae SCFAs yn ysgogi IFN trwyddynt, fe wnaethom hefyd fesur mynegiant genynnau synhwyro llwybr gwrthfeirysol. Gwelsom y gall bwtyrad, ac i raddau llai asetad, ysgogi mynegiant RIG-I mewn celloedd epithelial ysgyfaint o lygod naïf. Mae ein data’n awgrymu bod y SCFAs hyn yn cynyddu’r ymateb synhwyro firws, gan baratoi’r ysgyfaint ar gyfer ymateb cynhenid ​​​​ychwanegol i haint firws.

Mae nam ar gynhyrchiad IFN math-I ex vivo i haint RV wedi'i ddangos mewn celloedd epithelial llwybr anadlu mewn asthma a COPD.38,39 Rhagdybir bod y diffyg hwn yn cynyddu'r tueddiad i waethygu a achosir gan firws yn yr unigolion hyn. Nid yw'r mecanweithiau sy'n gyrru'r diffygion hyn yn hysbys. Mae angen gwneud rhagor o waith gan ddefnyddio modelau anifeiliaid neu systemau meithrin celloedd afiach i benderfynu a yw'r dysbiosis microbaidd a welwyd mewn asthma a COPD yn arwain at ddiffyg asetad neu SCFAs eraill, y gellid ei gywiro trwy weinyddu i adfer imiwnedd gwrthfeirysol diffygiol.

I grynhoi, mae defnyddio SCFAs fel triniaeth yn erbyn haint RV yn gysylltiedig ag ychwanegu at gynhyrchu math-I a math-III IFN, cydrannau canolog yr ymateb imiwn gwrthfeirysol ysgyfeiniol. Mae'r astudiaeth hon yn tynnu sylw at y ffaith y gallai gweinyddu metabolion microbaidd yn y llwybr anadlu fel SCFAs gael effeithiau buddiol ar imiwnedd gwrthfeirysol ac y gallai o bosibl liniaru difrifoldeb clefydau firaol anadlol.

CYFEIRIADAU

1.Trimpette A, Gollwitzer ES, Yadava K, Sichelstiel AK, Sprenger N, Ngom-Bru C, et al. Mae metaboledd microbiota perfedd ffibr dietegol yn dylanwadu ar glefyd llwybr anadlu alergaidd a hematopoiesis. Nat Med 2014;20:159-66.

2. Thorburn AN, McKenzie CI, Shen S, Stanley D, Macia L, Mason LJ, et al. Tystiolaeth bod asthma yn glefyd tarddiad datblygiadol sy'n cael ei ddylanwadu gan ddeiet y fam a metabolion bacteriol. Cymmun Nat 2015; 6:7320.

3. Rivera-Chavez F, Zhang LF, Faber F, Lopez CA, Byndloss MX, Olsan EE, et al. Mae disbyddiad Clostridia sy'n cynhyrchu biwtyrate o ficrobiota'r perfedd yn ysgogi ehangiad ymoleuol aerobig Salmonela. Cell Host Microbe 2016;19:443-54.

4. Fachi JL, Secca C, Rodrigues PB, Mato FCP, Di Luccia B, Felipe JS, et al. Mae asetad yn cydlynu ymatebion neutrophil ac ILC3 yn erbyn C. difficile trwy FFAR2. J Exp Med 2020; 217:jem.20190489.

5. Antunes KH, Fachi JL, de Paula R, da Silva EF, Pral LP, Dos Santos AA, et al. Mae asetad sy'n deillio o ficrobiota yn amddiffyn rhag haint firws syncytaidd anadlol trwy ymateb interfferon math 1 GPR. Nat Commun 2019; 10: 3273.

6. Correa-Oliveira R, Fachi JL, Vieira A, Sato FT, Vinolo MA. Rheoleiddio swyddogaeth celloedd imiwnedd gan asidau brasterog cadwyn fer. Clin Transl Immunol 2016; 5:e73.

7. Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Backhed F. O ffibr dietegol i ffisioleg lletyol: asidau brasterog cadwyn fer fel metabolion bacteriol allweddol. Cell 2016; 165: 1332-45.

8. Sulaiman I, Wu BG, Li Y, Tsay JC, Sauthoff M, Scott AS, et al. Proffilio genomig llwybrau anadlu is swyddogaethol o'r microbiome i ddal metaboledd microbaidd gweithredol. Eur Respir J 2021;58:2003434.

9. Glanville N, Johnston SL. Heriau wrth ddatblygu brechlyn rhinofeirws traws-seroteip. Curr Opin Virol 2015;11:83-8.

10. Spacova I, De Boeck I, Bron PA, Delputte P, Lebeer S. Therapiwteg microbaidd amserol yn erbyn heintiau firaol anadlol. Tueddiadau Mol Med 2021; 27:538-53.

11. Antunes KH, Stein RT, Franceschina C, da Silva EF, de Freitas DN, Silveira J, et al. Mae asetad asid brasterog cadwyn fer yn sbarduno ymateb gwrthfeirysol wedi'i gyfryngu gan RIG-I mewn celloedd babanod â bronciolitis firws syncytaidd anadlol. EBioMeddygaeth 2022; 77: 103891.

12. Bartlett NW, Walton RP, Edwards MR, Anischenko J, Caramori G, Zhu J, et al. Modelau llygoden o glefyd a achosir gan rhinofeirws a gwaethygu llid llwybr anadlu alergaidd. Nat Med 2008; 14:199-204.

13. Singanayagam A, Glanville N, Girkin JL, Ching YM, Marcellini A, Porter JD, et al. Mae ataliad corticosteroid o imiwnedd gwrthfeirysol yn cynyddu llwythi bacteriol a chynhyrchu mwcws mewn gwaethygiadau COPD. Cymmun Nat 2018; 9:2229.

14. Gentzsch M, Boyles SE, Cheluvaraju C, Chaudhry IG, Quinney NL, Cho C, et al. Achub ffarmacolegol o gelloedd epithelial bronciol ffibrosis systig wedi'u hailraglennu'n amodol. Am J Cell Respir Mol Biol 2017; 56:568-74.

15. Liu X, Ory V, Chapman S, Yuan H, Albaneg C, Kalakury B, et al. Mae atalydd ROCK a chelloedd bwydo yn ysgogi ailraglennu amodol celloedd epithelial. Am J Pathol 2012; 180:599-607.

For more information:1950477648nn@gmail.com