خلات الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة التي يتم توصيلها عبر مجرى الهواء تعزز المناعة المضادة للفيروسات أثناء الإصابة بفيروس الأنف

خلفية: 

من المعروف أن الجراثيم تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم المناعة من خلال إطلاق المستقلبات المعدلة للمناعة مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs). تسبب الفيروسات الأنفية (RVs) أمراض الجهاز التنفسي العلوي وتؤدي إلى تفاقم الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن من خلال آليات غير مفهومة جيدًا. لم يتم التحقيق مسبقًا في التفاعلات المحلية بين SCFAs والاستجابات المناعية المضادة للفيروسات في الجهاز التنفسي.

الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs) هي أحماض عضوية تنتج عن تخمير السليلوز والألياف الغذائية الأخرى بواسطة البكتيريا المفيدة في الأمعاء. أظهرت الدراسات أن SCFAs لها تأثير مهم على جهاز المناعة البشري.

أولاً ، يمكن أن تعزز SCFAs سلامة الحاجز المخاطي المعوي وتعزز وظيفة الحاجز المعوي. الحاجز المعوي هو خط الدفاع الأول لحماية البيئة المعوية. في حالة تلف الحاجز المعوي ، يمكن أن تدخل المواد الضارة إلى نظام الدورة الدموية من خلال جدار الأمعاء ، مما يتسبب في حدوث التهاب وجهاز مناعي غير طبيعي. لقد وجدت الدراسات أن SCFAs يمكن أن تعزز سلامة الحاجز المعوي وتقلل من مخاطر التهاب الأمعاء عن طريق تعزيز تمايز الخلايا المخاطية وتكاثرها ، مما يزيد من سمك الغشاء المخاطي وإنتاج المخاط.

ثانياً ، SCFAs لها وظيفة تنظيم الخلايا المناعية. أظهرت الدراسات أن SCFAs يمكن أن تعزز تمايز الخلايا المناعية وتكاثرها وتنظيم وظيفة الخلايا المناعية. يمكن أن تقلل SCFAs أيضًا من إنتاج السيتوكينات الالتهابية وتثبيط نشاط الخلايا المناعية ، وبالتالي حماية جهاز المناعة البشري. وجدت دراسات أخرى أيضًا أن SCFAs يمكنها تنظيم وظيفة الخلايا التائية ، وزيادة وظيفة المناعة الذاتية ، ولعب دور معين في الوقاية من أمراض المناعة الذاتية وعلاجها.

باختصار ، تلعب الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة دورًا مهمًا في الأداء الطبيعي لجهاز المناعة البشري. يجب أن ننتبه إلى مزيج معقول من التركيب الغذائي ، الغني بالألياف الغذائية ، لزيادة عدد وتنوع البكتيريا المفيدة في الأمعاء ، وبالتالي تعزيز إنتاج SCFAs ، والحفاظ على استقرار وصحة جهاز المناعة البشري. من وجهة النظر هذه ، نحن بحاجة إلى تحسين مناعتنا. يمكن لـ Cistanche تحسين المناعة بشكل كبير ، لأن Cistanche غني بمجموعة متنوعة من المواد المضادة للأكسدة ، مثل فيتامين C ، وفيتامين C ، والكاروتينات ، وما إلى ذلك. يمكن لهذه المكونات أن تزيل الجذور الحرة وتقلل من الإجهاد التأكسدي. تحفيز وتحسين مقاومة جهاز المناعة.

انقر فوق فوائد cistanche tubulosa

موضوعي:

سعينا إلى التحقيق فيما إذا كان التلاعب بالمستقلب الرئوي من خلال إعطاء الرئة لـ SCFAs يمكن أن يعدل المناعة المضادة للفيروسات لعدوى RV.

طُرق:

درسنا آثار الإعطاء داخل الأنف لأسيتات SCFAs ، الزبدات ، والبروبيونات على التعبير الأساسي للتوقيعات المضادة للفيروسات ، والأسيتات في نموذج فأر لعدوى RV وفي خطوط الخلايا الظهارية للرئة المصابة بالـ RV. قمنا أيضًا بتقييم تأثيرات الأسيتات والزبدة والبروبيونات على عدوى RV في الخلايا الظهارية الأولية للشعب الهوائية البشرية المتباينة.

نتائج:

تسببت إدارة خلات الأنف في حدوث انتفاخ قاعدي لـ IFN-b ، وهو تأثير لم يتم ملاحظته مع SCFAs الأخرى. تعبير RIG-I الناجم عن الزبدات. أدى علاج أسيتات الأنف للفئران إلى زيادة الجينات المحفزة بالإنترفيرون وتعبير IFN-l أثناء الإصابة بالعدوى RV وتقليل أحمال فيروسات الرئة في 8 ساعات بعد الإصابة. تمت ملاحظة الاستجابات المسببة للالتهابات التي يسببها الفيروس خلات مع الميوسين الرئوي الموهن وتعبير IL -6 في اليومين الرابع والسادس بعد الإصابة. تم تأكيد هذا التأثير المعزز للإنترفيرون للأسيتات في خطوط الخلايا الظهارية السنخية والشعبية البشرية. في الخلايا الظهارية القصبية الأولية المتمايزة ، عدل علاج الزبد بشكل أفضل IFN-b و IFN-l الجيني أثناء عدوى RV.

الاستنتاجات:

تعزز SCFAs المناعة المضادة للفيروسات وتقلل من حمل الفيروس والاستجابات المسببة للالتهابات أثناء الإصابة بالعدوى RV. (J Allergy Clin Immunol 2023 ؛ 151: 447-57.)

تلعب المجتمعات المقيمة من البكتيريا الموجودة على الأسطح المخاطية (الكائنات الحية الدقيقة) دورًا رئيسيًا في التوازن المناعي وتملي الاستجابة للحالات الالتهابية والمعدية بما في ذلك الربو والتهاب القولون والالتهابات البكتيرية والفيروسية. 1-5 المستقلبات البكتيرية مثل السلسلة القصيرة الأحماض الدهنية (SCFAs) ، بشكل أساسي الأسيتات ، الزبدات ، والبروبيونات ، هي الآن رابط معروف جيدًا بين ميكروبيوتا الأمعاء والخلايا المضيفة .6 ، 7 يتم إنشاء هذه الجزيئات من خلال استقلاب الألياف الغذائية بواسطة مكونات الكائنات الحية الدقيقة المعوية. SCFAs لها تأثيرات محلية ونظامية. إنها تعدل تنشيط ووظيفة الخلايا المناعية من خلال آليات بما في ذلك تنشيط المستقبلات المقترنة ببروتين G (أي Gpr41 أو Gpr43 أو Gpr109a) وتثبيط ديستيلاز هيستون ، وقد ثبت أنها تعزز التوازن المخاطي والتسامح الفموي. في الآونة الأخيرة ، تم وصف وجود الجراثيم داخل الجهاز التنفسي السفلي ، وتشير الدلائل الناشئة إلى أن المتعايشات التنفسية هي أيضًا كائنات نشطة أيضية قادرة على إنتاج مستقلبات ذات قدرة تعديل مناعية مثل SCFAs. المستمدة من ميكروبيوتا الأمعاء قد تلعب دورًا بارزًا في تنظيم المناعة. ومع ذلك ، فإن التأثير المضاد للفيروسات لـ SCFAs ضد فيروسات الأنف (RVs) غير معروف.

RVs هي المسؤولة عن عبء كبير من الأمراض المعدية في جميع أنحاء العالم ، مما يؤدي إلى نزلات البرد المعتدلة في الأفراد الأصحاء وتسبب تفاقم المرض لدى الأفراد المصابين بأمراض الرئة المزمنة مثل الربو أو مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD). تفرض هذه الأمراض تكاليف اقتصادية كبيرة على البنية التحتية للرعاية الصحية في جميع أنحاء العالم. لا توجد حاليًا علاجات فعالة أو لقاحات مرخصة لـ RVs لأن التنوع الكبير في الأنماط المصلية / السلالات فرضت تحديات كبيرة على البحث .9 لذلك ، هناك حاجة ماسة إلى تطوير أساليب وقائية وعلاجية جديدة لعدوى RV. يمكن التلاعب بالميكروبيوم المعوي علاجيًا لتقديم فوائد سريرية للأمراض المعدية المعوية (على سبيل المثال ، المطثية العسيرة). لا تزال إمكانية إعطاء المتكافئات التنفسية أو المستقلبات المرتبطة بها لتعزيز المناعة الرئوية المضادة للميكروبات غير مستكشفة.

لقد أظهرنا سابقًا أن إعطاء نظام غذائي غني بالألياف أو خلات SCFAs ، الزبدات ، والفئران المحمية بالبروبيونات من عدوى الفيروس المخلوي التنفسي (RSV). ISGs) في الرئة أثناء عدوى RSV. بالإضافة إلى ذلك ، وجدنا أن الأسيتات التي يتم إعطاؤها مباشرة في المجاري الهوائية تحمي من عدوى RSV من خلال زيادة التعبير عن ISGs في الرئة. التأثيرات على عدوى RV. هنا ، نظهر أن إعطاء الأسيتات في الفئران يزيد من مضادات الفيروسات من النوع الأول والنوع الثالث (IFNs) ، ويقلل من تكاثر RV ، ويخفف من أمراض المناعة التي يسببها الفيروس. عند النظر في الاستجابة المضادة للفيروسات في المختبر لأنواع معينة من الخلايا إلى نطاق أوسع من SCFAs ، نجد أن هذه المركبات لا تؤثر على استجابات IFN الضامة السنخية ولها تأثيرات تفاضلية على الظهارة ، مع تأثير معزز مضاد للفيروسات أكثر بروزًا لوحظ مع الزبدات مقارنة مع SCFAs الأخرى ، مما يشير إلى أن التأثيرات في الجسم الحي قد تكون بسبب تفاعلات الخلايا الخلوية الأكثر تعقيدًا. تشير هذه البيانات إلى أن التلاعب في بيئة المستقلب الميكروبي الرئوي يمكن أن يمثل نهجًا جديدًا للوقاية من العدوى الفيروسية التنفسية أو علاجها.

طُرق

بيان الأخلاق

تم إجراء جميع التجارب على الحيوانات بموجب قانون الحيوانات لعام 1986 وإرشادات أبحاث الحيوانات: الإبلاغ عن التجارب في الجسم الحي (ARRIVE) ، وفقًا للبروتوكول المعتمد من قبل إرشادات وزارة الداخلية في المملكة المتحدة (رخصة مشروع المملكة المتحدة رقم P07D80C24).

انتشار RV والتقدير الكمي

بالنسبة لدراسات خط الخلية البشرية والماوس ، تمت زراعة مجموعة ثانوية من النمط المصلي RV-A1 (RV-A1) في خلايا أوهايو هيلا (المجموعة الأوروبية لثقافات الخلايا). تم حصاد الخلايا المصابة بعد 24 ساعة ، وتم تركيز الفيروس وتنقيته وتم إجراء اختبار TCID50 (جرعة معدية بنسبة 50 في المائة من زراعة الأنسجة) لتقييم العيار الفيروسي كما هو موضح سابقًا. ، تم نشر RV-A1 في خلية RD-ICAM -1 من مخزون داخلي معزول من العينات السريرية وتم تسلسله لتأكيد الهوية. تمت معايرة RV-A1 عن طريق إصابة خلية RD-ICAM -1 باستخدام RV-A1 المخفف تسلسليًا ، متبوعًا بملاحظات تأثيرات الاعتلال الخلوي ومقايسة TCID50 لتقييم العيار الفيروسي.

دراسة الفأر

تم شراء الفئران الإناث BALB / c البالغة من العمر ستة أسابيع من مختبرات Harlan (ديربي ، المملكة المتحدة) وصيانتها في ظروف محددة خالية من مسببات الأمراض في Imperial College London (المملكة المتحدة). تمت معالجة الفئران مسبقًا عن طريق الأنف باستخدام 50 مل من أسيتات الصوديوم أو الزبدات أو البروبيونات (Sigma-Aldrich ، St Louis ، Mo) تحت تأثير تخدير الأيزوفلوران الخفيف. في بعض التجارب ، أصيبت الفئران لاحقًا عن طريق الأنف بـ 50 مل من RV (5 3 106 TCID50) بعد 24 ساعة. كانت جرعة علاج الأسيتات 20 ملي مولار وفقًا لدراستنا السابقة باستخدام نفس الأسلوب. 11 تم إعطاء علاج الأسيتات عن طريق الأنف كل 24 ساعة بعد الإصابة.

الوقت الحقيقي الكمي PCR

تم استخراج إجمالي الحمض النووي الريبي من الرئة (100 ملغ من أنسجة الرئة) ومحلول الخلية باستخدام مجموعة RNeasy Mini (Qiagen ، Hilden ، ألمانيا) وفقًا لتعليمات الشركة الصانعة. تم تصنيع (كدنا) باستخدام بادئات سداسية عشوائية (مجموعة OmniscriptRT ، Qiagen). تم استخدام First-strand (كدنا) لتحديد IFN-b و IFN-l و Viperin و MuC5AC (فأر وبشر) و OAS1 و RIG-I (Ddx58) و MAVS و MDA -5 (فأر) ونسخ RV باستخدام مقايسات TaqMan باستخدام الاشعال والتحقيقات ، كما ورد سابقًا. بدلاً من ذلك ، تم استخدام 2- DDCt (تغيير الطية) لحساب التعبير الجيني. اتبعت شروط PCR بروتوكولات TaqMan Universal PCR Master Mix (Thermo Fisher Scientific ، Waltham ، Mass). تم إجراء اختبار التعبير الجيني باستخدام StepOne (النظم البيولوجية التطبيقية ، والثام ، ماس).

سائل غسيل القصبات الهوائية

تم التخلص من الفئران باستخدام جرعة زائدة داخل الصفاق من محلول البنتوباربيتون وتم إدخال القنية داخل القصبة الهوائية. تم غسل الرئتين 3 مرات باستخدام برنامج تلفزيوني معقم. تم طرد سائل غسيل القصبات الهوائية (BAL) ، وتم جمع المادة الطافية لقياس الحمض النووي مزدوج الشريطة ، وتم تعليق الكريات لإجمالي عدد الخلايا والتفاضل. من أجل العد التفاضلي للخلايا ، كانت شرائح السيتوسبين ملطخة بـ MayGrunwald-Giemsa وتم إجراء إجراء العد بطريقة أعمى بواسطة محقق متمرس.

قياس الحمض النووي مزدوج الشريطة

تم قياس الحمض النووي مزدوج الشريطة في سائل BAL باستخدام كاشف DNA مزدوج الشريطة Quant-iT PicoGreen (Invitrogen ، كارلسباد ، كاليفورنيا) وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة.

التحليل النسيجي

بعد BAL ، تم ترطيب الرئتين بـ PBS عبر القلب وتم تضخيمهما بنسبة 4 في المائة من بارافورمالدهيد ، ثم تم إصلاح الرئة اليسرى في بارافورمالدهيد بنسبة 4 في المائة لمدة 24 ساعة. بعد ذلك ، تم دمج القطع في كتل البارافين وتقطيعها إلى أقسام 5- ملم ، ملطخة بالهيماتوكسيلين ويوزين. تم قياس الارتشاح الالتهابي بالميكرومتر ، وتم إجراء 10 قياسات ، بدءًا من نهاية الظهارة القصبية أو الأوعية الدموية حتى نهاية التسلل الالتهابي باستخدام برنامج Olympus CellSens القياسي (شركة أوليمبوس ، طوكيو ، اليابان). تم إجراء جميع عمليات العد عمياء للظروف التجريبية.

التدفق الخلوي

تم عزل الخلايا من الرئة عن طريق التروية مع PBS ثم هضمها في وسط RPMI 1640 مكمل بـ 1 مجم / مل من Collagenase IV (Invitrogen-Gibco ، Waltham ، Mass). تم تحضين الخلايا المعزولة من الرئة و BAL باستخدام Mouse Fc Block (# 553141 BD Biosciences ، Franklin Lakes ، NJ) لمدة 20 دقيقة. تم غسل الخلايا وتلطيخها بأجسام مضادة سطحية مضادة لـ CD45 (1: 200 ، # 557235 ، استنساخ 30- F11 ، BD Biosciences). بالنسبة للتلوين داخل الخلايا ، تم إصلاح الخلايا باستخدام السيتوفكس / السيتوبلازم (BD Biosciences) ومضاد RIG-I (1:50 ، # 35H2L48 ، ThermoFisher Scientific ، Waltham ، Mass) وبعد الحضانة ، تم تصنيف الخلايا بأجسام مضادة ثانوية من الماعز المضاد للأرنب IgG H&L Cy 3- مترافق (1: 1000، # ab97075، Abcam، Cambridge، Mass). تم الحصول على العينات في مقياس التدفق الخلوي BD FACS Canto-II (BD Biosciences). تم تحليل البيانات في برنامج FlowJo (الإصدار 10 ، Tree Star ، Inc ، Ashland ، Va).

دراسات في المختبر في خطوط الخلايا الظهارية

تم شراء BECs البشرية (BEAS -2 B) والخلايا الظهارية الرئوية البشرية (A549) من ATCC (Manassas ، Va) وتم تربيتها كما هو موضح سابقًا. تم زرع 13 خلية بشكل فردي بتركيز 1. 5 3 105 خلايا / مل في 12- لوحات جيدة. بعد أربع وعشرين ساعة من البذر ، عولجت الخلايا بـ 400 ملي مولار من أسيتات الصوديوم (Sigma-Aldrich) لمدة 24 ساعة أخرى. بعد ذلك ، أصيبت الخلايا بـ RV-A1 (تعدد العدوى [MOI] 2) لمدة ساعة واحدة وبعد ذلك تمت إزالة الفيروس وغسل الخلايا وأضيفت وسائط جديدة مكملة بنسبة 5 في المائة من FBS. تمت إضافة مزيد من معالجة الأسيتات (400 ملي مولار) مباشرة بعد الإصابة وكل 24 ساعة حتى حصاد الخلايا.

مجموعة من BECs الأولية والموافقة الأخلاقية

تم جمع BECs من غير مدخن سليم من فرش الشعب الهوائية أثناء تنظير القصبات ، بموافقة خطية مستنيرة. تم إجراء جميع التجارب من خلال لجنة أخلاقيات الخدمة الصحية بمنطقة هنتر نيو إنجلاند (05/08/10 / 3.09) وموافقات لجنة السلامة بجامعة نيوكاسل (H -163-1205).

إعادة البرمجة المشروطة لـ BECs وثقافات الواجهة بين الهواء والسائل

تمت إعادة برمجة BECs بشكل مشروط باستخدام مثبط بروتين كينيز المرتبط بـ rho (التركيز النهائي 1 0 ملي مول) وبالاقتران مع الخلايا الليفية NIH المشععة -3 T3 في الثقافات أحادية الطبقة كما هو موضح سابقًا. نسبة 1: 2 من وسط النسر المعدل Dulbecco (جلوكوز مرتفع 1 L- جلوتامين) / Ham's F12 مكمل بـ 5 بالمائة FCS ، هيدروكورتيزون (400 نانوغرام / مل) ، الأنسولين (5 ملغ / مل) ، عامل نمو ظهاري بشري مؤتلف (10 نانوغرام) / مل) ، ذيفان الكوليرا (8.4 نانوغرام / مل) ، الأدينين (23.9 مجم / مل) ، و 0.2 بالمائة من البنسلين-الستربتومايسين .16 تم فصل BECs الموسعة المعاد برمجتها المشروطة عن مثبط البروتين كينيز المرتبط بـ rho وتم زرعها في {{24} } بشكل جيد من أغشية بوليستر ترانسويل وتم تمييزها في واجهة الهواء والسائل (ALI) لمدة 25 يومًا كما هو موضح سابقًا. تم إجراء التجارب باستخدام عدد 5 4 مكررات تقنية حيوية. تم إجراء اللون الأزرق Alcian القياسي ، ودرجة الحموضة 2.5 ، وتلطيخ حمض شيف الدوري على أقسام ALI بسمك 5- مم لتصور الظهارة المصنفة كاذبة (انظر الشكل E1 في مستودع هذه المقالة عبر الإنترنت على www.jacionline.org).

علاج SCFA في ثقافة BEC

قبل الإصابة ، كانت ثقافات ALI تُعامل أساسًا بـ 1 0 0 أو 4 0 0 أو 16 0 0 ملي مولار من الأسيتات والزبدة ، أو بروبيونات لمدة 24 ساعة في 6 0 0 وسائط نهائية مل ALI مكونة من وسط قاعدة طلائية الشعب الهوائية ووسط إيجل معدل Dulbecco (5 0: 50) يحتوي على الهيدروكورتيزون (0.1 بالمائة) ، الأنسولين البقري (0.1٪) ، الإبينفرين (0.1٪) ، الترانسفيرين (0.1٪) ، مستخلص الغدة النخامية البقري (0.4٪) والإيثانولامين (80 ملي مولار) ، MgCl2 (0.3 ملي مولار) ، MgSO4 (0.4 ملي مولار) ، BSA (0.5 مجم) / مل) ، أمفوتريسين ب (250 مجم / مل) ، وحمض الريتينويك المتحول بالكامل (30 نانوغرام / مل) ، والبنسلين / الستربتومايسين (2 في المائة) ، وعامل النمو الظهاري البشري المؤتلف (0.5 نانوغرام / مل). في يوم الإصابة ، تم استبدال الوسائط القاعدية بوسائط ALI النهائية الجديدة وعلاج SCFA ، والتي تُركت حتى تحليل نقطة النهاية.

عدوى RV وأخذ العينات

تم إصابة مزارع ALI-BEC بشكل قاسٍ بـ RV-A1. في البداية ، تم تخفيف مخزون RV-A1 للحصول على MOI من 0. 1 وإضافته إلى السطح القمي للمزارع لمدة ساعتين في 5 0 مل من وسط القاعدة الظهارية القصبية مع المكملات ، 1 بالمائة من الأنسولين- الترانسفيرين - السيلينيوم ، و 0.5 في المائة من حمض اللينوليك. بعد ذلك تم استبدال وسط العدوى بـ 500 مل وسط قاعدة طلائية الشعب الهوائية الطازجة (مع المكملات) لبقية التجربة. غسل قمي (100 مل PBS) وعينات الوسائط القاعدية تم جمعها في 8- و 48- ساعة بعد الإصابة وتخزينها في 2808 درجة مئوية. تم تخزين الخلايا في محلول RLT سعة 350 مل (Qiagen) يحتوي على 1 في المائة 2- مركابتوإيثانول عند 2808 درجة مئوية لتحليلات التعبير الجيني بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي RT (الشكل E2 ، C).

تمشيا مع التأثيرات المناعية المعززة المضادة للفيروسات ، تميل الأسيتات إلى تقليل عدد نسخ الحمض النووي الريبي الفيروسي (الشكل E2 ، D) وتقليل أحمال الفيروسات الحية (الشكل E2 ، E) في 48 ساعة بعد الإصابة. في خلايا BEAS2B ، خط BEC ، لاحظنا أن علاج الأسيتات زاد من تعبير IFNB1 mRNA في 8 ساعات بعد الإصابة و IFNL2 mRNA في 4 و 8 ساعات بعد الإصابة (الشكل E2 ، F). لم يكن هناك تأثير كبير على تعبير Viperin (الشكل E2 ، F). على عكس التأثيرات على حمولات الفيروسات التي لوحظت في خلايا A459 ، لم يكن هناك تأثير للأسيتات على RNA الفيروسي أو TCID50 الكمي في خلايا BEAS2B (الشكل E2 و G و H).

تأثير علاج SCFA على الاستجابات المضادة للفيروسات في الثقافات المصابة بـ ALI-BEC

بعد أن لاحظنا تأثيرًا معززًا للأسيتات في خطوط الخلايا الظهارية الرئوية ، سعينا بعد ذلك إلى تقييم التأثيرات في نموذج للخلايا الظهارية الأولية المتمايزة في ALI (نظام تجريبي يعيد تلخيصه بأمانة في خلايا الجسم الحي). تم تأكيد تمايز الخلايا وتشكلها من خلال تكوين خلايا كؤوس (تلطيخ حمض شيف دوري) (الشكل E1).

زاد الأسيتات بشكل كبير من IFNB1 و IFNl2 / 3 (IL28) على BECs المصابة بالـ RV عند مقارنتها بالخلايا غير المصابة (الشكل 3 و B و D) ، ولكن لم يكن هناك فرق مقارنة بالخلايا المصابة بالـ RV غير المعالجة. تميل الأسيتات إلى تقليل الحمض النووي الريبي الفيروسي إما بعد 8 ساعات أو بعد 48 ساعة من الإصابة بـ RV-A1 (الشكل 3 و A و B). بالنظر إلى أن الأسيتات كان لها تأثيرات معززة أقل وضوحًا على تحريض RV لاستجابات IFN من النوع الأول في الخلايا الظهارية المتباينة الأولية ، قمنا بتوسيع تحقيقاتنا لتحديد ما إذا كان الزبدات أو البروبيونات لهما تأثيرات ملحوظة. زاد الزبد والبروبيونات أيضًا من تعبير الرنا المرسال عن IFNb و IFNl2 / 3 (IL28) و IFNl1 (IL29) عند مقارنته بالخلايا غير المصابة (الشكل 3 و F و G و H و L). زاد علاج الزبدات من تعبير IFNB1 و IL28 و IL29 بعد 48 ساعة من الإصابة بالـ RV مقارنة بالخلايا المصابة بالـ RV غير المعالجة ، على الرغم من أن هذا التأثير لم يكن كافيًا للتأثير على الحمل الفيروسي (الشكل 3 ، I ، J ، K ، و أنا). لم نجد أي تأثير قمعي على تعبير MUC5AC الناجم عن RV في أي جرعة من علاج SCFA (انظر الشكل E3 ، AC ، في المستودع عبر الإنترنت لهذه المقالة على www. jacionline.org). بشكل جماعي ، تشير هذه البيانات إلى أنه على عكس البيانات الموجودة في الفئران وخطوط الخلايا البشرية ، فإن SCFAs لها تأثيرات محدودة أكثر على المناعة المضادة للفيروسات في الخلايا الظهارية الأولية المتباينة.

لا يوجد تأثير لـ SCFAs على استجابات IFN من النوع الأول في الضامة السنخية

للتحقق مما إذا كان التأثير المضاد للفيروسات للأسيتات و / أو SCFAs الأخرى ناتجًا عن تعديل الضامة السنخية (خلية مستجيبة مبكرة رئيسية أثناء الالتهابات الفيروسية والمصدر الرئيسي للنوع I IFN) ، قمنا بتقييم تأثير إدارة SCFA على الجسم الحي السابق تحفيز الاستجابات المضادة للفيروسات في البلاعم باستخدام RVA1. وجدنا أن إدارة SCFA ليس لها تأثير كبير على تحريض Ifnb1 أو Viperin أو OAS1 بواسطة RV ، مما يشير إلى أن تأثيرات تعزيز المناعة لـ SCFA لا تحدث من خلال التأثيرات على الضامة السنخية (انظر الشكل E4 ، AC ، في هذه المقالة على الإنترنت مستودع في www.jacionline.org).

عززت SCFA التي يتم تسليمها من خلال مجرى الهواء مستقبلات IFN-b واستشعار الفيروسات قبل الإصابة بالـ RV

لاكتساب نظرة ثاقبة ميكانيكية إضافية حول المسارات المضادة للفيروسات المشاركة في تعزيز النوع I IFN بواسطة SCFAs ، قمنا بعد ذلك بالتحقيق في تأثيرات هذه المركبات على جينات استشعار المسار المضادة للفيروسات. قمنا مرة أخرى بإدارة 3 SCFAs عن طريق الأنف (أسيتات ، زبدات ، وبروبيونات) بتركيزات 20 ملي مولار ، لمدة 24 ساعة (الشكل 4 ، أ). لم نجد أي تأثير لأي من SCFAs على التعبير عن مستشعر الحمض النووي الريبي الفيروسي الخلوي MDA5 أو جزيء المحول MAVS (الشكل 4 و B و C). على العكس من ذلك ، فإن إدارة الزبدات (ولكن ليس غيرها من SCFAs) تنظم تعبير RIGI mRNA (الشكل 4 ، D). تم العثور على التأثير المعزز للزبدة على تعبير RIG-I على وجه التحديد داخل الخلايا الظهارية / اللحمية الرئوية (CD452) ، مع عدم ملاحظة أي تأثير داخل الخلايا المناعية المكونة للدم (CD451) (الشكل 4 ، EI). بشكل جماعي ، أشارت هذه البيانات إلى أن SCFAs المختلفة قد تعمل عبر مسارات استشعار محددة مضادة للفيروسات لتنظيم المناعة الفطرية.

مناقشة

تعطي هذه الدراسة نظرة ثاقبة جديدة حول الفائدة المحتملة لإدارة المستقلبات الميكروبية مباشرة في المسالك الهوائية لتعزيز المناعة الفطرية الرئوية. لطالما ارتبطت الألياف الغذائية و SCFAs المشتقة من ميكروبيوتا الأمعاء بآثار مفيدة على صحة الرئة. أظهرت تجربة عشوائية مضبوطة بالدواء الوهمي أن استخدام البريبايوتكس (الألياف) في الأطفال المبتسرين منع الإصابة بالعدوى الفيروسية في السنة الأولى من العمر. لقد وجدت الدراسات أيضًا أن SCFAs يمكن أن تعدل ميكروبيوتا الأمعاء الصحية. وتبرز دراستنا أن إدارة الجهاز التنفسي لـ SCFAs يمكن أن يكون لها أيضًا تأثيرات مفيدة محلية مباشرة على استجابات المضيف. لقد حددنا آلية متميزة من التأثيرات الغذائية على الكائنات الحية الدقيقة التي تتضمن تحفيزًا رئويًا مباشرًا للمناعة الفطرية المضادة للفيروسات بواسطة SCFAs.

تظهر بياناتنا أن إدارة أسيتات SCFA يزيد من التعبير الأساسي عن وسطاء المناعة المضادة للفيروسات في حالة مستقرة. يتناسب هذا من الناحية المفاهيمية مع دور الأسيتات في تحضير الرئتين لإطلاق مبكر أكثر قوة من الإنترفيرون. كان هذا مدعومًا بالنتائج التي توصلنا إليها والتي تفيد بأن إدارة الأسيتات عززت أيضًا تحريض IFNs و ISGs استجابةً لعدوى RV في الفئران. كان هذا مرتبطًا بانخفاض أحمال الفيروسات وقمع لاحقًا للاستجابات الالتهابية وإنتاج المخاط. ستُعتبر جميع هذه التأثيرات مفيدة في سياق عدوى الفيروس الحادة. تتوافق بياناتنا مع مجموعة من الأدبيات التي توضح أن الأسيتات متورطة في توفير فوائد صحية واسعة النطاق ، مثل تحسين وظائف القلب ، وتعزيز تكوين خلايا الدم الحمراء ، وتكوين الذاكرة المناعية .22 علاوة على ذلك ، ترتبط الأسيتات بتعديل مختلف. وظائف الاستجابة المناعية 23-25 والسيطرة على أمراض الجهاز التنفسي.

درسنا أيضًا تأثير إعطاء الأسيتات على عدوى RV للظهارة لأنها الموقع الأساسي لتكاثر الفيروس الأولي. لقد وجدنا تأثيرًا مشابهًا معززًا مضادًا للفيروسات للأسيتات في خطوط الخلايا الرئوية البشرية ، مع ملاحظة تأثيرات أكثر فعالية في خلايا A549 مقارنة بالخلايا B (المعروفة بأنها تعبر عن مستويات قاعدية أعلى من IFN و ISGs) .27 ، 28 وهذا يمكن أن يفسر جزئيًا لماذا كان للعلاج بالأسيتات تأثيرات أقل في الخلايا البائية BEAS -2. في المقابل ، لاحظنا أنه في BECs المتمايزة الأولية البشرية (ALI-BECs) ، لم يكن هناك تأثير واضح للأسيتات على استجابات IFN من النوع I لـ RV. علاوة على ذلك ، قمنا أيضًا بتقييم قدرة الأسيتات وغيرها من SCFAs على تعديل استجابات IFN من النوع I في الضامة السنخية خارج الجسم الحي المستزرع وبالمثل لم نجد أي تأثير. قد يشير هذا التناقض بين النتائج في الجسم الحي والنتائج المختبرية إلى أن أنواع الخلايا المتعددة واتصالات الخلايا الخلوية قد تكون مسؤولة عن النمط الظاهري الواضح الذي لوحظ في الجسم الحي ، مع ملاحظة تأثير أقل فعالية عند معالجة الخلايا المعزولة باستخدام SCFAs.

على الرغم من أن التركيز الأساسي لدراستنا كان تقييم آثار SCFA على المناعة الفطرية المضادة للفيروسات ، فمن الممكن أن تحدث تأثيرات لاحقة على الاستجابات المناعية التكيفية ، وقد تركز الدراسات المستقبلية على الآثار المحتملة على مجموعات الخلايا اللمفاوية التائية والبائية والإنتاج. لتحييد الأجسام المضادة.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن نموذج الماوس الذي استخدمناه هو أحد النماذج التي يحدث فيها تكاثر محدود نسبيًا للفيروسات (؛ 24-36 ساعة) ، على الرغم من أن جميع نقاط النهاية التي تم قياسها تعتمد على النسخ المتماثل. حيث يحدث تكاثر فيروسي أكثر استدامة ، قد تظهر تأثيرات أكثر عمقا واستدامة. علاوة على ذلك ، أجريت تجاربنا حصريًا على إناث الفئران ، ويجب أن تؤكد الدراسات الإضافية ما إذا كانت هناك تأثيرات مماثلة تحدث عند الذكور.

على الرغم من أن الأسيتات كان لها تأثيرات محدودة في ALI-BECs ، فقد لاحظنا أن إدارة الزبدات يمكن أن تزيد من تحريض RV لاستجابات IFN من النوع I. تتناقض هذه البيانات مع الدراسة التي أجراها Chemudupati et al ، 30 والتي أظهرت تأثيرًا قمعيًا للزبدة على استجابات IFN من النوع I. ومع ذلك ، استخدمت هذه الدراسة تركيزات أعلى بكثير من الزبدات وركزت أيضًا على فيروسات الجهاز التنفسي المختلفة.

يُعد إنتاج المخاط في الرئتين سمة من سمات الإصابة بالتهاب الكبد الفيروسي ، مما يؤدي إلى زيادة الشدة السريرية وتفاقم الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن ، على وجه التحديد من خلال تحسين MUC5AC لالتهاب مجرى الهواء. 6 بعد الإصابة. وفقًا لذلك ، ثبت أن SCFAs تخفف من إنتاج المخاط في الرئة أثناء الإصابة بالأنفلونزا والتهاب مجرى الهواء التحسسي. لم يتم فحصها. تتماشى ملاحظتنا لتعبير الميوسين المنخفض في الفئران التي عولجت بالأسيتات والمصابة بالفيروس مع النتائج السابقة التي توصلنا إليها بأن النوع الأول من IFN ينظم بشكل سلبي التعبير الرئيسي لمجرى الهواء Muc5ac أثناء الإصابة بالفيروس .14 الآليات الجزيئية التي يحدث من خلالها هذا غير واضحة ، على الرغم من أن الأدلة السابقة تُظهر أن الالتهاب من النوع 2 بوساطة IL -13 قد يكون مهمًا في تحريض MUC5AC.

لدراسة الآليات الجزيئية التي من خلالها تحفز SCFAs IFN ، قمنا أيضًا بقياس التعبير عن جينات استشعار المسار المضاد للفيروسات. لاحظنا أن الزبدات ، وبدرجة أقل الأسيتات ، يمكن أن تحفز تعبير RIG-I في الخلايا الظهارية للرئة من الفئران الساذجة. تشير بياناتنا إلى أن SCFAs تزيد من استجابة الاستشعار عن الفيروسات ، وتهيئ الرئتين لاستجابة فطرية معززة لعدوى فيروسية.

وقد ظهر ضعف إنتاج الإنترفيرون خارج الجسم الحي من النوع الأول للإصابة بالعدوى الفيروسية في الخلايا الظهارية للمجرى الهوائي في كل من الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن. الآليات التي تحرك هذه العيوب غير معروفة. هناك حاجة إلى مزيد من العمل باستخدام نماذج حيوانية أو أنظمة زراعة الخلايا المريضة لتحديد ما إذا كان خلل التنسج الجرثومي الذي لوحظ في الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن يؤدي إلى نقص نسبي في الأسيتات أو غيرها من SCFAs ، والتي يمكن تصحيحها من خلال الإعطاء لاستعادة ضعف المناعة المضادة للفيروسات.

باختصار ، يرتبط استخدام SCFAs كعلاج ضد عدوى RV بزيادة إنتاج IFN من النوع الأول والنوع الثالث ، والمكونات المركزية للاستجابة المناعية المضادة للفيروسات الرئوية. تسلط هذه الدراسة الضوء على أن إدارة مجرى الهواء للأيضات الميكروبية مثل SCFAs قد يكون لها آثار مفيدة على المناعة المضادة للفيروسات ويمكن أن تخفف من شدة الأمراض الفيروسية التنفسية.

مراجع

1.Trompette A و Gollwitzer ES و Yadava K و Sichelstiel AK و Sprenger N و Ngom-Bru C وآخرون. يؤثر استقلاب ميكروبيوتا الأمعاء للألياف الغذائية على أمراض مجرى الهواء التحسسي وتكوين الدم. نات ميد 2014 ؛ 20: 159-66.

2. Thorburn AN و McKenzie CI و Shen S و Stanley D و Macia L و Mason LJ وآخرون. الدليل على أن الربو هو أحد الأمراض التطورية التي تتأثر بالنظام الغذائي للأم والمستقلبات البكتيرية. نات كومون 2015 ؛ 6: 7320.

3. ريفيرا-شافيز إف ، زانغ إل إف ، فابر إف ، لوبيز كاليفورنيا ، بيندلوس إم إكس ، أولسان إي ، وآخرون. يؤدي استنفاد المطثيات المنتجة للزبدة من ميكروبيوتا الأمعاء إلى توسع لمعي هوائي في السالمونيلا. خلية مضيف ميكروب 2016 ؛ 19: 443-54.

4. Fachi JL ، و Secca C ، و Rodrigues PB ، و Mato FCP ، و Di Luccia B ، و Felipe JS ، وآخرون. ينسق خلات استجابات العدلات و ILC3 ضد المطثية العسيرة من خلال FFAR2. J إكسب ميد 2020 ؛ 217: jem.20190489.

5. Antunes KH و Fachi JL و de Paula R و da Silva EF و Pral LP و Dos Santos AA وآخرون. الأسيتات المشتقة من الجراثيم تحمي من عدوى الفيروس المخلوي التنفسي من خلال استجابة GPR 43- من النوع 1 مضاد للفيروسات. نات كومون 2019 ؛ 10:3273.

6. Correa-Oliveira R، Fachi JL، Vieira A، Sato FT، Vinolo MA. تنظيم وظيفة الخلايا المناعية بواسطة الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة. كلين ترانس إمونول 2016 ؛ 5: e73.

7. Koh A ، De Vadder F ، Kovatcheva-Datchary P ، Backhed F. من الألياف الغذائية إلى فسيولوجيا المضيف: الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة كمستقلبات بكتيرية رئيسية. الخلية 2016 ؛ 165: 1332-45.

8. سليمان الأول ، وو بي جي ، ولي واي ، وتساي جي سي ، وساوثوف إم ، وسكوت آس ، وآخرون. التنميط الجينومي الوظيفي للمسالك الهوائية السفلية للميكروبيوم لالتقاط التمثيل الغذائي الميكروبي النشط. Eur Respir J 2021 ؛ 58: 2003434.

9. Glanville N، Johnston SL. التحديات في تطوير لقاح فيروس الأنف عبر المصلي. عملة Opin Virol 2015 ؛ 11: 83-8.

10. Spacova I، De Boeck I، Bron PA، Delputte P، Lebeer S. العلاجات الميكروبية الموضعية ضد الالتهابات الفيروسية التنفسية. مؤشرات Mol Med 2021 ؛ 27: 538-53.

11. Antunes KH ، Stein RT ، Franceschina C ، da Silva EF ، de Freitas DN ، Silveira J ، et al. تؤدي أسيتات الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة إلى استجابة مضادة للفيروسات بوساطة RIG-I في خلايا من الرضع المصابين بالتهاب القصيبات التنفسي الفيروسي المخلوي. إيبيوميديسين 2022 ؛ 77: 103891.

12. Bartlett NW و Walton RP و Edwards MR و Aniscenko J و Caramori G و Zhu J وآخرون. نماذج الفئران للأمراض التي يسببها فيروس الأنف وتفاقم التهاب مجرى الهواء التحسسي. نات ميد 2008 ؛ 14: 199-204.

13. Singanayagam A و Glanville N و Girkin JL و Ching YM و Marcellini A و Porter JD وآخرون. يؤدي تثبيط الكورتيكوستيرويد للمناعة المضادة للفيروسات إلى زيادة الأحمال البكتيرية وإنتاج المخاط في تفاقم مرض الانسداد الرئوي المزمن. نات كومون 2018 ؛ 9: 2229.

14. جينتزش إم ، بويلز سي ، تشيلوفاراجو سي ، تشودري إي جي ، كوينني إن إل ، تشو سي ، وآخرون. الإنقاذ الدوائي للخلايا الظهارية للتليف الكيسي المعاد برمجتها بشروط. آم J Respir Cell Mol Biol 2017 ؛ 56: 568-74.

15. Liu X ، Ory V ، Chapman S ، Yuan H ، Albanese C ، Kallakury B ، et al. تحفز خلايا مثبطات ROCK والخلايا المغذية إعادة البرمجة الشرطية للخلايا الظهارية. آم J باثول 2012 ؛ 180: 599-607.

For more information:1950477648nn@gmail.com