Metabolis glutatyon kontribye nan endiksyon iminite ki antrene

Résumé:

Sistèm iminitè natirèl la montre karakteristik memwa eterològ, ki karakterize pa repons pi fò nan yon defi segondè. Fenomèn sa a yo rele iminite antrene depann sou rewiring epigenetik ak metabolik selil iminitè natirèl yo. Kòm pwodiksyon espès oksijèn reyaktif (ROS) te asosye ak fenotip iminite ki antrene, nou te sipoze ke nivo ROS ogmante ak glutatyon molekil redox intraselilè a jwe yon wòl nan endiksyon iminite ki antrene. Isit la nou montre ke anpèchman famasi nan ROS nan yon modèl in vitro nan iminite ki resevwa fòmasyon pa t 'enfliyanse reyaksyon selil; modulasyon nan nivo glutatyon redwi pwodiksyon pro-enflamatwa sitokin nan monosit imen. Polymorphisms nukleotid sèl (SNPs) nan jèn ki enplike nan metabolis glutatyon yo te jwenn ki asosye ak chanjman nan kapasite pwodiksyon proinflammatory cytokine sou iminite antrene.

Epitou, konsantrasyon glutatyon plasma yo te asosye pozitivman ak ansyen pwodiksyon IL-1, yon biomarker nan iminite antrene, ki te pwodwi pa monosit moun ki pran vaksen BCG. An konklizyon, metabolis glutatyon patisipe nan endiksyon iminite ki antrene, ak etid nan lavni yo jistifye yo eksplore konsekans fonksyonèl li yo nan maladi imen.

Iminite imen trè enpòtan paske li pwoteje nou kont maladi ak enfeksyon. Sistèm iminitè a se yon sistèm konplèks ki konpoze de anpil diferan selil, tisi ak ògàn. Yo travay ansanm pou fè fas ak divès kalite patojèn andedan ak deyò. Nan rechèch la, nou te jwenn ke Cistanche deserticola polisakarid ak verbascoside ka amelyore aktivite a nan kè ak anzim tisi nan sèvo ak ranfòse kavite nan vant. Fonksyon fagositik selil yo ak repons pwopagasyon lenfosit yo gen efè evidan sou amelyore iminite.

Klike sou pwodwi sipleman cistanche deserticola

Mo kle:

glutatyon; iminite antrene; makrofaj; metabolis; memwa iminitè natirèl.

1. Entwodiksyon

Jiska dènyèman, yo te panse iminite adaptasyon se sèl eleman nan defans lame karakterize pa kapasite nan kenbe memwa, adapte repons selil T ak B nan yon antijèn espesifik.

Sepandan, yon kò k ap grandi nan rechèch ki sot pase yo te tou atribiye karakteristik memwa eterològ nan sistèm iminitè natirèl la, yon pwosesis ki rele iminite antrene [1]. Monosit ki ekspoze pou yon kout peryòd de Candida albicans, eleman mi selil chanpiyon an -glucan, oswa menm estimilis esteril kòm lipoprotein oksidize ba-dansite (bèf-LDL), montre pwodiksyon amelyore nan sitokin pro-enflamatwa sou yon eksitasyon segondè ki pa gen rapò lontan apre a. premye estimilis yo te retire [2,3].

Anplis de sa, etid epidemyolojik yo montre ke vaksinasyon Bacillus Calmette-Guérin (BCG) kont tibèkiloz ranfòse fonksyon antimikwòb nan selil iminitè natirèl yo, answit pwovoke pwoteksyon ki pa espesifik kont enfeksyon ki pa gen rapò ak diminye mòtalite tout kòz [4].

Iminite antrene anrasinen nan chanjman epigenetik ki modile aksè nan jèn nan repons pro-enflamatwa a pou machin transkripsyon selil la. Rewiring epijenetik nan selil iminitè natirèl ki fòme yo akonpaye pa chanjman metabolik ki ankouraje chemen tankou glikoliz, fosforilasyon oksidatif, ak byosentèz kolestewòl [5,6]. Metabolit ki sòti nan chemen sa yo se molekil siyal ak kofaktè ki ka nan vire modile aktivite anzim kwomatin ki modifye. Glutathione (GSH) se antioksidan prensipal la ki prezève balans redox entraselilè e li te sijere pou kontribiye nan chanjman epigenetik [7].

Anplis de sa, stimuli ki pwovoke iminite fòmasyon, tankou BCG ak oxLDL, ogmante pwodiksyon an nan espès oksijèn reyaktif (ROS) nan macrophages sou eksitasyon segondè [8-10]. Nou te ipotèz ke aktivite metabolik ogmante nan macrophages ki antrene ta ogmante tou nivo ROS ak modile GSH, ki an vire ta enfliyanse fòs repons iminite ki antrene yo.

2. Materyèl ak Metòd

2.1. Izolasyon selil mononikleyè san periferik imen (PBMC) ak monosit

Manto buffy nan men donatè ki an sante yo te jwenn apre konsantman enfòme alekri (Sanquin Blood Bank, Nijmegen, Netherlands). Yo te jwenn apwobasyon etik nan men CMO Arnhem-Nijmegen (NL32 357.091.10). Izolasyon te fèt pa santrifujasyon dansite diferans sou Ficoll-Paque (GE Healthcare, Chalfont St Giles, UK). Imedyatman, izolasyon nan monosit yo te fèt ak yon santrifugasyon gradyan dansite Percoll hyper-osmotic (Sigma-Aldrich, St Louis, MO, USA) epi lave yon fwa ak pirojèn san frèt fosfat-tanpon saline (PBS). Selil yo te resuspend epi pita kiltive nan RPMI 1640 Olandè modifye mwayen (Invitrogen, Waltham, MA, USA) complétée ak 5 µg/mL gentamicin (Centraform, Etten-Leur, Netherlands), 2 mM Glutamax (Gibco, Waltham, MA, USA). ), ak 1 mM piruvat (Gibco). Pou asire pite maksimòm, yo te kite monosit ki izole Percoll pou konfòme yo ak plak anba plat polystyrène (Corning, Sigma-Aldrish, New York, NY, USA) pou 1 èdtan nan 37 ◦C 5 pousan CO2 epi lave yon fwa ak PBS cho.

2.2. Modèl iminite ki fòme an vitro

Monosit aderan yo te kiltive jan yo dekri deja [11]. Yon ti tan, yo te simen 105 monosit sou plak ki gen yon fon plat 96-byen (Greiner, Kremsmünster, Otrich) epi yo te enkube ak 1 µg/mL -glucan oswa 5 µg/mL vaksen BCG (InterVax, Toronto, ON, Kanada) nan RPMI ak 10 pousan serom imen pisin. -1,3-(D)-glucan (-glucan) ki soti nan Candida albicans te byen bay Pwofesè David Williams (Kolèj Medsin, Johnson City, TN, USA).

Lè yo endike, selil yo te preenkube ak {{0}}.5µM diphenyleneyodonium (DPI), 50 µM a-tocopherol (AT) (Sigma-Aldrich), 0.5 µM asid ascorbic (AA), 1 mM N-acetyl. cysteine ​​(NAC) (Sigma-Aldrich), oswa 100 µM DL-buthionine sulfoximine (BSO) (Sigma-Aldrich) pou 1 èdtan anvan -glucan adisyon. Apre 24 èdtan, selil yo te lave yon fwa ak PBS cho epi yo kite yo diferansye nan RPMI complétée ak 10 pousan pisin serom imen pou 5 jou. Mwayen an te rafrechi nan 3 jou kilti. Nan jou 6, macrophages yo te restimulated ak 10 ng/mL Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS; serotip 055:B5, Sigma-Aldrich) pou yon lòt 24h.

2.3. Espès oksijèn reyaktif (ROS) Quantification

Monosit/makrofaj yo te kiltive pou 2 h, 24 h, oswa 6 jou, lave, detache ak PBS frèt, epi enkubate ak 5 µM H2DCFDA (Life Technologies, Waltham, MA, USA) nan PBS pou 30 minit nan. 37 ◦C. Selil yo te analize pa sikometri koule (CytoFlex, Beckman Coulter, Brea, CA, USA). Analiz done yo te fèt lè l sèvi avèk lojisyèl Kaluza 2.1. Gwoup selil yo te gated soti ki baze sou pi devan gaye (FSC) -wotè kont FSC-zòn trase ak popilasyon an monosit / makrofaj te gated dapre FSC ak gaye bò (SSC). Done yo prezante kòm mwayen ± SEM epi yo analize ak tès Friedman ki te swiv pa tès konparezon miltip Dunn yo. Yon p-valè ki anba a 0.05 te konsidere kòm estatistik enpòtan, jan sa endike nan asterisk (* p <0.05).

2.4. Done sekans RNA nan monosit imen yo ankouraje in vitro

Te analiz ekspresyon jèn nan monosit ekspoze nan vitro nan -glucan te fè lè l sèvi avèk done deja pibliye RNA-seq [12]. Yon ti tan, PBMC yo te izole pa santrifujasyon nan Ficoll-Paque (GE Healthcare). Monosit yo te pirifye lè l sèvi avèk seleksyon negatif ak pèl pou CD3 plis (selil T), CD19 plis (selil B), ak CD56 plis (selil NK) selil pozitif (Miltenyi Biotech, Bergisch Gladbach, Almay). Selil yo te kiltive swivan modèl iminite ki fòme an vitro ki dekri yo epi yo te ekspoze a 5 µg/mL -glucan. Monosit yo te kolekte nan 4 èdtan ak 24 èdtan apre ekspoze. Jèn ki gen rapò ak repons antioksidan ak metabolis glutatyon yo te ekstrè nan lis jèn siyifikativman dinamik (p <0.05, FC> 2.5, RPKM> 1) nan modèl iminite ki antrene monocyte-a-macrophage in vitro. Done yo prezante kòm log10 nan rapò ki genyen ant monosit trete ak -glucan ak monosit ki pa stimule.

2.5. Kantifikasyon glutatyon

Yo te fè analiz kantitatif nan glutatyon entraselilè redwi (GSH) ak oksidize (GSSG) lè l sèvi avèk espektroskopi nikleyè sonorite mayetik (NMR) jan yo dekri deja [13].

Yon ti tan, yo te retire mwayen kwasans lan epi yo te lave selil kiltive yo ak PBS cho (37 ◦C) epi yo te trempe ak nitwojèn likid pou arete metabolis. Answit, selil yo te grate plak yo epi yo te ekstrè lè l sèvi avèk yon solisyon frèt (-80 ◦C) nan metanol/klowofòm/dlo, 8.1:0.9:1 (vol/vol/vol) . Ekstrè yo te kenbe nan frizè sou glas sèk pou omwen 30 minit epi yo te imedyatman santrifuje pou 20 minit nan 18,{{1{{30}}}} × g. nan -4 ◦C. Yo te kenbe granules pwoteyin lan pou quantification pwoteyin pandan y ap cheche supernatant ki genyen metabolit entraselilè yo anba yon kouran dou nitwojèn ak echantiyon NMR yo te prepare lè yo fonn materyèl sèk la ak 0.22 mL tanpon fosfat 0.15 M (pH 7.4) nan dlo deutere ki gen 0.05. mM trimethylsilil propionic-d4-sèl sodyòm kòm yon estanda entèn pou referans NMR ak quantification. Yo te kolekte yon spectre 1D 1H NMR pou chak echantiyon sou yon 14.1 T (600 MHz pou 1H) Bruker Avance II NMR, lè l sèvi avèk sekans batman kè noesygppr1d (Topspin v3.0, Bruker Biospin Ltd, Karlsruhe, Almay). Tout spectre yo te trete ak enpòte nan Chenomx NMR suite 8.4 (Chenomx NMR suite, v8.0, Edmonton, AB, Kanada) pou quantification nan glutatyon.

Tout konsantrasyon yo te nòmalize nan mas pwoteyin total chak echantiyon. Lèt la te quantifier pa fonn i grenn pwoteyin nan tanpon (1:1, 1 pousan SDS: 8M Urea (0.25M Tris pH:8)) ak sonication. Lè sa a, yo te mezire konsantrasyon nan pwoteyin lè l sèvi avèk twous tès pwoteyin PierceTM BCA (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) dapre manyèl li yo.

2.6. Modèl iminite ki fòme an vitro ak in vivo pou analiz jenetik ak metabolik

Nan modèl in vitro, monosit aderan yo te enkube swa ak mwayen kilti sèlman kòm yon kontwòl negatif, 2 µg/mL -1, 3-(D)-glukan oswa 5 µg/mL BCG (kowòt 300BCG). : BCG-Bulgaria souch, Intervax, Kanada), pou 24 èdtan nan 37 ◦C nan prezans 10 pousan pisin serom imen. Nan jou 6, selil yo te re-stimile pou 24 èdtan ak swa 200 µL RPMI oswa LPS 10 ng/mL (serotip 055: B5; Sigma-Aldrich).

Nan modèl in vivo, adilt ki an sante yo te pran vaksen ak yon dòz estanda 0.1 mL BCG intradermally nan bra gòch anwo a, epi yo te kolekte san anvan ak 14, ak 90 jou apre vaksinasyon an. Nan chak vizit, yo te ankouraje 5 × 105 PBMCs ak Staphylococcus aureus ki te mouri nan chalè (106 CFU/mL) oswa yo te kite yo pa ankouraje a 37 ◦C ak 5 pousan CO2. Sekrete cytokines yo te mezire nan tou de modèl apre 24 èdtan nan eksitasyon, ak pliye ogmantasyon cytokine reyaksyon pwovoke pa stimuli fòmasyon yo te itilize kòm yon mezi pou iminite antrene [14].

2.7. Analiz jenetik

Yo te fè analiz jenetik lè l sèvi avèk yon kòwòt moun ki an sante ki gen desandan Lwès Ewopeyen ki soti nan Pwojè Genomik Fonksyonèl Imèn [15]. Kowòt 30{0BCG a gen ladan 325 adilt ki soti nan Netherlands (44 pousan gason ak 56 pousan fi, laj 18-71 ane). Etid la te apwouve pa lokal komite etik CMO rejyon Arnhem-Nijmegen, NL58553.091.16. Echantiyon ADN moun yo (n=325) yo te genotipize lè l sèvi avèk chip SNP ki disponib nan komès, Infinium Global Screening Array MD v1.0 ki soti nan Illumina. Yo te itilize optik 0.7.0 ak paramèt defo pou rele jenotip [16]. Echantiyon ki gen yon pousantaj apèl ki pi piti oswa egal a 0.99 yo te eskli, menm jan ak varyant ki gen yon ekilib Hardy-Weinberg (HWE) Mwens pase oswa egal a 0.0001, ak frekans alèl minè (MAF) mwens pase oswa egal. rive 0.001. Seksyon varyant yo te aliyen ak idantifye kont panèl referans 1000 Genome lè l sèvi avèk Genotype Harmonizer [17]. Lè sa a, nou mete echantiyon yo genyen sou sèvè impitasyon Michigan lè l sèvi avèk konsòsyòm referans imen an (HRC r1.1 2016) kòm yon panèl referans, epi nou filtre varyant jenetik ak yon R2 < 0.3 pou bon jan kalite impitasyon, ak MAF < 5 pousan. [18], sa ki lakòz apeprè 4 milyon polimorfism sèl-nukleotid (SNP) pou swivi kat QTL. Tou de done jenotip ak cytokine sou repons iminite in vitro-antrene yo te jwenn pou yon total de 267 moun ki soti nan kòwòt 300 BCG la. Twa echantiyon yo te eskli akòz itilizasyon medikaman (youn nan yo te idantifye kòm yon outlier jenetik), ak yon echantiyon te akòz aparisyon dyabèt tip 1 pandan etid la.

Premyèman, yo te pran chanjman pliye nan pwodiksyon cytokine ant selil ki resevwa fòmasyon ak selil ki pa antrene kòm yon mezi pou grandè repons iminite fòmasyon an. Apre chèk bon jan kalite pou distribisyon cytokine ak apre eksklizyon jenetik outliers, nou te trase chanjman pliye yo nan pwodiksyon cytokine nan done jenotip lè l sèvi avèk yon modèl regression lineyè ki gen laj ak sèks kòm kovarye yo korije distribisyon yo nan chanjman pliye nan pwodiksyon cytokine. Nou te itilize yon koupe p <9.99 × 10-3 pou idantifye asosyasyon sigjesyon quantitative trait loci (QTL) ki afekte repons iminite ki resevwa fòmasyon. Sèvi ak modèl iminite fòmasyon an vivo, tou de done jenotip ak sitokin yo te jwenn pou yon total de 296 moun.

Anplis de sa ki dekri pou kat QTL in vitro, 18 moun ki pran vaksen aswè yo te eskli, sa ki lakòz 278 echantiyon anvan kat QTL. Premyèman, nivo cytokine anvan tout koreksyon yo te transfòme ak rapò pwodiksyon cytokine ant vizit yo te pran kòm chanjman pliye nan pwodiksyon cytokine. Chanjman pliye pwodiksyon cytokine te trase nan done jenotip lè l sèvi avèk yon modèl regression lineyè ak laj ak sèks kòm kovaryè. Nou te itilize yon koupe p <9.99 × 10-3 pou idantifye asosyasyon QTL sijesyon ki afekte repons iminite ki antrene yo. R-pakè Matrix-eQTL te itilize pou kat QTL cytokine [19].

2.8. Analiz Metabolomik

Nivo metabolit moun ki soti nan kòwòt 300 BCG yo te mezire anvan vaksinasyon BCG. Karakteristik metabolik yo te mezire ak anote pa General Metabolics (Zurich, Swis) lè l sèvi avèk espektrometri koule piki tan-of-vol mas (flow-injection TOF-M) [20]. Metabolit ki pa vize yo te anote dapre baz done metabolit imen (HMDB). Tout mezi metabolomik yo te fèt an kopi, epi yo te kalkile valè mwayèn pou chak echantiyon pou chak metabolit. Analiz korelasyon Spearman te fèt sou metabolit ak ansyen chanjman cytokine pliye sou repons anvan vaksinasyon an. Pou teste relasyon ki genyen ant nivo glutatyon ak SNP ki enterese yo idantifye nan analiz jenetik la, yo te fè yon analiz regresyon lineyè ak laj ak sèks ki enkli kòm kovaryè pou chak SNP.

2.9. Cytokine Quantification ak analiz

Pwodiksyon cytokine yo te detèmine lè l sèvi avèk twous ELISA komèsyal pou IL{{0}}, IL{-6, ak TNF (R&D Systems, Minneapolis, MN, USA) swiv enstriksyon manifakti a. Done yo prezante kòm mwayen ± SEM epi yo analize ak de-fason repete mezi ANOVA ki te swiv pa tès konparezon miltip Sidak la. Yon p-valè ki anba a 0.05 te konsidere kòm estatistik enpòtan, jan sa endike nan asterisk (* p <0.05).

3. Rezilta yo

3.1. -Glucan- ak BCG-induit iminite antrene deklanche yon Pwodiksyon espès oksijèn reyaktif soutni

Ogmantasyon lage ROS yo te deja dekri kòm yon karakteristik nan fenotip iminite ki antrene [21]. Monosit ki ekspoze a -glucan oswa BCG pou 2 èdtan ak 24 èdtan montre ogmante ROS. Enteresan, ogmantasyon sa a te soutni ak prezan apre 5 jou nan repoze nan medya kilti (Figi 1A). Nivo ROS amelyore yo akonpaye pa chanjman transcriptional nan diferan jèn antioksidan nan monosit ki ekspoze a -glucan pou 24 èdtan (Figi 1B). Mitokondriyo superoksid dismutase SOD2 ak diferan molekil ki gen thiol yo regilasyon, sètadi thioredoxin-depandan peroksid reduktaz 1-6 (PRDX 1-6) ak sulfiredoxin 1 (SRXN1). Ekspresyon thioredoxin (TXN) ak thioredoxin reduktaz (TXNRD), ki enpòtan thiol ki gen ROS scavengers, yo tou ogmante.

Figi 1. Ogmantasyon nivo ROS nan monosit ki resevwa fòmasyon pa kontribye nan pwodiksyon sitokin proinflammatory amelyore yo. (A) Nivo ROS nan 2 h, 24 h, ak 6 jou apre ekspoze monosit nan -glucan ak BCG (n=6/9 donatè, rezime nan 2/3 eksperyans endepandan. Fridman teste tès konparezon miltip Dunn) . (B) Nivo ekspresyon jèn ki enplike nan defans antioksidan nan monosit ki ekspoze a -glucan pou 24 èdtan an konparezon ak selil san stimulation. Ekspresyon yo prezante kòm log10(rapò). TNF ak IL-6 ki te pwodwi pa macrophages -glucan-antrene apre yon pretretman 1 èdtan ak (C) 0.5µM DPI (n=6 donatè, pisin nan 2 eksperyans endepandan) ak (D). ) 1 mM NAC, 50 µM AT oswa 0.5 µM AA (n=6 donatè, rezime de eksperyans endepandan, ANOVA de-fason, tès konparezon miltip Sidak). (vle di ± SEM, * p <0.05).

Sepandan, ni anpèchman nan gwo pwodiktè ROS NADPH oksidaz ak diphenyleneiodonium (DPI) ni adisyon nan molekil antioksidan -tokoferol (AT) ak asid ascorbic (AA) anvan enkubasyon ak -glucan, modulation ogmante repons makrofaj la. Nan makrofaj ki ekspoze a -glucan, TNF, ak sekresyon IL-6 24 èdtan apre restimulasyon LPS pa te modifye pa apwòch famasi sa a (Figi 1C, D).

Sepandan, ekspoze a DPI pou kont li ogmante pwodiksyon IL-6 sou eksitasyon LPS. (Figi 1C). Pretretman ak jeneral ROS scavenger N-acetyl cysteine ​​(NAC) te lakòz yon diminisyon nan pwodiksyon TNF ak IL-6 lè yo konpare ak selil ki ekspoze a glukan pou kont li (Figi 1D). Ansanm, nou montre ke ogmante pwodiksyon ROS jwe yon wòl minè nan ogmante pwodiksyon sitokin nan iminite antrene -glucan-induced. Anplis de sa, iminite antrene soutni nivo ROS ogmante ta ka alye ak modulasyon glutatyon antioksidan selilè a, depi NAC se pa sèlman yon ROS scavenger, men li kapab tou aji kòm yon précurseur pou sentèz glutatyon.

3.2. Metabolis glutatyon enfliyanse repons iminite ki antrene yo

Monosit ki ekspoze a -glucan pou 24 èdtan montre nivo ki pi wo nan fòm oksidize glutatyon (GSSG), ki se pa pi wo nivo ROS yo te jwenn nan moman sa a (Figi 2A). Apre peryòd repo a, fòm redui glutatyon (GSH) gen tandans ogmante nan makrofaj ki antrene, ki pa gen okenn chanjman nan konsantrasyon fòm soksid la.

Figi 2. Nivo glutatyon yo modile sou ekspoze -glucan. (A) Nivo intraselilè glutatyon redwi ak soksid nan monosit apre 24 èdtan ekspoze ak 1 µg/mL -glucan ak 5 jou apre peryòd repo a (n=4 donatè, pisin nan de eksperyans endepandan). (B) Ekspresyon jèn ki enplike nan metabolis glutatyon nan monosit ki ekspoze a -glucan pou 4 èdtan ak 24 èdtan. Ekspresyon yo prezante kòm log10(rapò). (C) TNF ak IL-6 ki te pwodwi pa macrophages -glucan-antrened apre yon pretretman 1 h ak 100 µM BSO (n=9 donatè, pisin nan twa eksperyans endepandan, * p <0.05 de-fason ANOVA , Tès konparezon miltip Sidak yo) (vle di ± SEM).

Jèn ki kode pou subinite yo nan anzim ki limite vitès glutamat sistein ligaz (GCLC ak GCLM) montre ekspresyon ogmante nan 4 èdtan apre eksitasyon -glucan konpare ak monosit kontwòl. Glutathione reduktaz (GSR), glutatyon peroksidaz 7 (GPX7), ak anzim nan fanmi glutaredoksin (GLRX, 2, 5) yo tou regilasyon nan 24 èdtan tan an (Figi 2B), sijere pa sèlman yon ogmantasyon nan sentèz, men tou yon pi wo. pousantaj resiklaj glutatyon. Farmakolojik anpeche aktivite GCL ak buthionine sulfoximine (BSO) anvan ekspoze -glucan mennen nan yon diminisyon nan IL-6 pwodiksyon apre restimulasyon LPS (Figi 2C). Kidonk, modulasyon ekzojèn nan nivo glutatyon, swa sipleman nan adisyon nan NAC a précurseur, oswa diminisyon li yo pa bloke GCL anzim nan ak BSO, dekouraje -glucan a ogmante reyaksyon nan eksitasyon segondè.

Pou plis envestige si varyasyon jenetik nan jèn ki enplike nan metabolis glutatyon enfliyanse iminite ki antrene, yo te fè kat QTL lè l sèvi avèk yon kòwòt 325 moun ki an sante. Nou te teste si SNP komen ki gen yon frekans alèl minè (MAF) > 0.05 nan jèn ki enpòtan pou metabolis glutatyon yo te asosye ak chanjman nan kapasite pwodiksyon pro-enflamatwa sitokin monosit sou -glucan ak BCG nan fòmasyon vitro (Figi 3A, C).

Menm jan an tou, nou menm tou nou evalye enpak varyant jenetik sa yo sou iminite fòmasyon an vivo ki te pwovoke pa vaksinasyon BCG nan 278 moun ki an sante (Figi 3B, C). Plizyè SNP nan yon fenèt 250 kb nan jèn ki enplike nan metabolis glutatyon te asosye sigjesyon (p-valè <9.99 × 10−3) ak upregulation nan IL-1, TNF, ak IL-6 sekresyon apre fòmasyon. (Figi 3A, B).

Nan menm kòwòt la, nou mezire metabolit plasma ki enplike nan metabolis glutatyon anvan vaksinasyon BCG. SNP yo te idantifye nan analiz in vitro ak nan vivo yo te asosye anpil ak sikile konsantrasyon glutatyon (p-valè < 0.05) (Figi 3D). Anplis de sa, nou te jwenn yon asosyasyon pozitif ant konsantrasyon glutatyon plasma ak pwodiksyon ansyen IL-1 90 jou apre vaksinasyon BCG sou ekspoze in vitro nan estimilis eterològ Staphylococcus aureus (Figi 3E). Regilasyon pwodiksyon IL-1 pa vaksinasyon BCG tou pozitivman asosye ak konsantrasyon sikile lòt metabolit ki enplike nan metabolis glutatyon, tankou methionine, sistein, glutamate, ak glisin (Figi 3E). An jeneral, jèn ki enplike nan metabolis glutatyon ki gen QTL pou repons eterològ natirèl, nan LPS (Figi 3A) oswa nan S. aureus (Figi 3B), ak korelasyon ant nivo glutatyon serom ak ansyen pwodiksyon IL-1, tou de montre yon wòl nan chemen sa a nan etablisman an nan iminite ki resevwa fòmasyon.

Figi 3. Glutathione asosye ak karakteristik iminite ki antrene. Heatmap nan p-valè yo nan asosyasyon (p < 9.99 × 10-3) ant SNPs kat jeyografik nan jèn ki enplike nan metabolis glutatyon ak grandè nan kapasite pwodiksyon sitokin pa monosit ki resevwa fòmasyon in vitro ak (A) -glucan ak BCG (n=251 volontè ki an sante pou IL-6 ak n=238 volontè ki an sante pou TNF ) ak (B) repons fòmasyon BCG in vivo (n {{10}} volontè ki an sante). (C) Boxplot nan SNP ki pi ba p-valè pou chak analiz (rs7768134, rs35568915). (D) Bwat ki montre nivo plasma glutatyon (korije pou laj ak sèks) stratifye pa jenotip pou rs2233294 (GPX3) ak rs10136944 (GLRX5, n=302). Se p-valè pou chak SNP ki sòti nan yon modèl regression lineyè ak SNP nan enterè kòm varyab endepandan ak glutatyon (korije pou laj ak sèks) kòm varyab depandan an. (E) Korelasyon Spearman ant metabolit sikile nan debaz ki enplike nan metabolis glutatyon kont chanjman pliye nan IL-6, IL-1, IL-1 ak TNF ki soti nan S. aureus ki soti nan PBMC yo mezire nan 14 oswa 90 jou apre. Vaksen BCG konpare ak debaz (n=297 volontè ki an sante). Tablo a prezante rho Spearman pou chak korelasyon, ak korelasyon yo nan wouj mete aksan sou siyifikatif korelasyon pozitif (* p < 0.05, ** p < 0.01). Yo bay yon egzanp korelasyon ant konsantrasyon glutatyon ak chanjman pliye pwodiksyon IL-1 nan 90 jou konpare ak jou 0 a.

4. Diskisyon

Makwofaj yo se selil plastik ki adapte fenotip yo a diferan estimilis anviwònman an. Makwofaj ki antrene yo konte sou yon metabolis enèji segondè, ak glikoliz ogmante, sik TCA, ak fosforilasyon oksidatif, pou monte yon repons ak pwodiksyon cytokine pro-enflamatwa amelyore [6,22].

Anplis de pwodiksyon cytokine, pete oksidatif ak pwodiksyon ROS rapid ogmante nan makrofaj ki antrene BCG [8]. Netrofil splenic izole nan sourit BCG-trete yo montre tou ogmante pwodiksyon ROS [23]. Nan liy ak to metabolik ogmante ak kapasite ogmante pou monte yon pete oksidatif, nou obsève ke monosit ak makrofaj ekspoze a -glucan oswa BCG montre yon ogmantasyon nan pwodiksyon ROS fondamantal. Yon ogmantasyon menm jan an nan lage ROS te deja rapòte nan monosit ki antrene oxLDL [9]. ROS gen fonksyon efèktè nan clearance nan patojèn, men li kapab tou medyatè transdiksyon siyal [24]. Anpèchman farmakolojik nan NOX anzim ki pwodui ROS oswa tretman ak molekil antioksidan -tokoferol ak asid ascorbic pa t 'ablate -glucan a ogmante pwodiksyon cytokine. Sepandan, ROS scavenger NAC inibit pwodiksyon an nan TNF amelyore pa -glucan, ki endike yon wòl posib nan ROS nan iminite ki resevwa fòmasyon.

Enteresan, NAC se pa sèlman yon molekil antioksidan, men li tou aji kòm yon précurseur nan glutatyon, prensipal molekil antioksidan andojèn. Gen de gwo sistèm redox selilè, piridin nukleotid, tankou NAD plis / NADH, ak sistèm thiol, ki gen ladan glutatyon ak thioredoxins. Rapò NAD plis / NADH ogmante nan monosit ki ekspoze nan glukan nan yon fason soutni apre peryòd diferansyasyon an nan macrophages ki antrene [22], menm jan ak sa nou rapòte pou nivo ROS yo. Isit la nou montre ke konsantrasyon GSH yo modile tou nan iminite ki antrene.

Sa ki pi frapan, konsantrasyon fòm GSH-redwi sèlman amelyore nan makrofaj ki antrene diferansye, pandan y ap nivo GSSG oksidize yo estab. Sa a sijere ke macrophages ki resevwa fòmasyon yo te ogmante magazen GSH, ki kontrèman ak NAD plis / NADH pa asosye ak pwodiksyon an soutni ROS. Kontribisyon metabolis glutatyon nan iminite ki antrene vin pi plis ranfòse pa analiz jenetik ak metabolik yon gwoup moun ki an sante (300BCG). Polimorfism jenetik komen nan jèn ki gen rapò ak GSH yo te jwenn enfliyanse mayitid pwodiksyon sitokin sou iminite fòmasyon in vitro ak in vivo (p <9.99 × 10-3). Anplis de sa, de nan QTL loci sa yo, GPX3 nan chr5 ak GLRX5 nan chr14, yo te jwenn ki asosye ak konsantrasyon plasma GSH yo (p <0.05).

GSH se yon molekil antioksidan, men li konnen tou pou kontwole ekspresyon jèn atravè diferan mekanis epigenetik. GSH patisipe nan modifikasyon apre-tradiksyon, jan yo obsève nan S-glutathionylation nan histon pwoteyin nukleozòm H3 a, epi li mache ak chemen methionine ki finalman mennen nan pwodiksyon s-adenosyl methionine (SAM). Nan vire, SAM se pi gwo donatè methyl yo itilize pou ADN ak metilation histon [7]. Fumarat metabolit sik TCA a akimile nan makrofaj ki resevwa fòmasyon, ak fumarate monomethyl derivyè li yo pwovoke yon fenotip iminite ki antrene [5]. Nan astwosit, ekspoze egi a dimethyl fumarate derive diminye GSH entraselilè men ogmante GSH total nan moman pita [25]. Iminite antrene ankre pa modifikasyon epigenetik ki bay memwa alontèm [26]. Ogmante kontni GSH ki obsève nan makrofaj ki antrene yo ka fasilite rewiring epigenetik ki nesesè pou etabli memwa iminitè natirèl la.

Isit la, nou montre ke modulation nan famasi nan glutatyon ak estati redox nan selil la diminye repons eterològ macrophage a, jan yo wè efè a nan BSO oswa NAC sou -glucan-enhanced cytokine pwodiksyon. Anplis de sa, nan yon kòwòt moun ki an sante, metabolis GSH asosye ak karakteristik iminite ki antrene. Mekanis iminite antrene ki fòme ak metabolis GSH yo rete pou plis eksplore, men patisipasyon potansyèl tou de peizaj metabolik ak epigenetik fè sant metabolik sa a yon avni enteresan pou mennen ankèt sou pwochen etid yo. Sur sa yo kontribye nan debouche fil elektrik metabolik ak epigenetik nan iminite ki antrene, sa ki pèmèt pou yon pi bon konpreyansyon sou enpak iminitè natirèl la sou sante ak maladi. Alafen, yon pi bon konpreyansyon pral ede idantifye nouvo objektif terapi nan maladi ki karakterize pa dysregulation nan pwosesis iminitè natirèl.

Kontribisyon otè:

Konsepyalizasyon: AVF ak JD-A.; metodoloji: AVF, VACMK, VM ak JCA-B., MAG; analiz fòmèl: AVF, VACMK, VM, ak JCA-B.; ankèt AVF, JCA-B., SK, LCJdB, SJCFMM, VPM, ak BN; gerizon done: AVF, VACMK, VM, ak BN; ekri—preparasyon bouyon orijinal, AVF; ekri-revizyon ak koreksyon: tout ko-otè; sipèvizyon: MAG, MGN, ak JD-A.; akizisyon finansman: MAG ak MGN Tout otè yo te li epi yo te dakò ak vèsyon ki te pibliye maniskri a.

Finansman:

JD-A. Òganizasyon Netherlands pou Rechèch Syantifik sipòte (VENI grant 09150161910024). MGN. se sipòte pa yon ERC Avanse Grant (833247) ak yon Spinoza Grant nan Òganizasyon Netherlands pou Rechèch Syantifik. Fundação para a Ciência ea Tecnologia (FCT, sibvansyon Ph.D. PD/BD/135449/2017) sipòte AVF. JCAB sipòte pa yon sibvansyon nan Depatman Administratif Syans, Teknoloji, ak Inovasyon, COLCIENCIAS, nan Kolonbi (Rele 756/2016). BN sipòte pa yon NHMRC (Ostrali) Envestigatè Grant (APP1173314).

Deklarasyon Komisyon Konsèy Revizyon Enstitisyonèl:

Etid 300BCG te apwouve pa lokal komite etik CMO rejyon Arnhem- Nijmegen, NL58553.091.16.

Deklarasyon Konsantman Enfòme:

Yo te jwenn konsantman enfòme nan tout sijè ki enplike nan etid la, dapre apwobasyon komite etik Arnhem-Nijmegen (nr. 2010-104).

Deklarasyon Disponibilite Done:

Done sekans RNA yo prezante nan etid sa a disponib nan NCBI Gene Expression Omnibus anba nimewo asansyon GSE85243.

Rekonesans:

Otè yo ta renmen remèsye tout volontè pou patisipe nan etid 300BCG la.

Konfli enterè:

MGN se yon fondatè syantifik TTxD. Otè ki rete yo pa deklare okenn konfli enterè. Fonksyonè yo pa te gen okenn wòl nan konsepsyon etid la; nan koleksyon, analiz, oswa entèpretasyon done yo; nan ekri maniskri a, oswa nan desizyon pou pibliye rezilta yo.

Referans

1. Netea, MG; Domínguez-Andrés, J.; Barreiro, LB; Chavakis, T.; Divangahi, M.; Fuchs, E.; Joosten, LAB; van der Meer, JWM; Mhlanga, MM; Mulder, WJM; et al. Defini iminite antrene ak wòl li nan sante ak maladi. Nat. Rev Immunol. 2020, 20, 375–388. [CrossRef]

2. Quintin, J.; Saeed, S.; Martens, JHA; Giamarellos-Bourboulis, EJ; Ifrim, DC; Logie, C.; Jacobs, L.; Jansen, T.; Kullberg, BJ; Wijmenga, C.; et al. Enfeksyon Candida albicans bay pwoteksyon kont re-enfeksyon atravè repwogram fonksyonèl nan monosit. Cell Host Microbe 2012, 12, 223–232. [CrossRef]

3. Bekkering, S.; Quintin, J.; Joosten, LA; Van Der Meer, JW; Netea, MG; Riksen, NP oksidasyon lipoprotein ba-dansite pwovoke alontèm Pwodiksyon Cytokine proenflamatwa ak fòmasyon selil kim atravè repwogram epijenetik monosit. Arter. Tronc. Vasc. Biol. 2014, 34, 1731–1738. [CrossRef] [PubMed]

4. Benn, CS; Netea, MG; Selin, LK; Aaby, P. A Ti Jab-A Big Effect: Nonspecific Immunomodulation By Vaccines. Tandans Immunol. 2013, 34, 431–439. [CrossRef]

5. Atizay, RJW; Novakovic, B.; ter Horst, R.; Carvalho, A.; Bekkering, S.; Lachmandas, E.; Rodrigues, F.; Silvestre, R.; Cheng, SC; Wang, SY; et al. Glutaminolysis ak Fumarate akimilasyon Entegre Pwogram Immunometabolic ak Epigenetic nan iminite ki antrene. Selil Metab. 2016, 24, 807–819. [CrossRef] [PubMed]

6. Keating, S.; Groh, L.; van der Heijden, C.; Rodriguez, H.; Dos Santos, J.; Fanucchi, S.; Okabe, J.; Kn, H.; van Puffelen, J.; Helder, L.; et al. Set7 Lysine Methyltransferase a kontwole plastisit nan fosforilasyon oksidatif ki nesesè pou iminite fòmasyon ki pwovoke pa Beta-Glucan. Rep. selilè 2020, 31, 107548. [CrossRef] [PubMed]

7. García-Giménez, JL; Romá-Mateo, C.; Pérez-Machado, G.; Peiró-Chova, L.; Pallardó, FV Wòl glutatyon nan règleman an nan mekanis epigenetik nan maladi. Radik gratis. Biol. Med. 2017, 112, 36–48. [CrossRef] [PubMed]

8. Bekkering, S.; Blok, BA; Joosten, LAB; Riksen, NP; Van Crevel, R.; Netea, MG Modèl eksperimantal in vitro nan iminite natirèl ki fòme nan imen. Clin. Vaksen Imunol. 2016, 23, 926–933. [CrossRef]

9. Sohrabi, Y.; Lagache, SMM; Schnack, L.; Godfrey, R.; Kahles, F.; Bruemmer, D.; Waltenberger, J.; Findeisen, HM mTORDependent estrès oksidatif kontwole oxLDL-induit antrene iminite natirèl nan monosit imen. Devan. Imunol. 2019, 9, 3155. [CrossRef] [PubMed]

10. Van Der Heijden, CDCC; Keating, ST; Groh, L.; Joosten, LAB; Netea, MG; Riksen, NP Aldosterone pwovoke iminite ki antrene: wòl nan sentèz asid gra. Cardiovasc. Res. 2020, 116, 317–328. [CrossRef]

11. Domínguez-Andrés, J.; Atizay, RJW; Bekkering, S.; Bahrar, H.; Blok, BA; de Bree, LCJ; Bruno, M.; Bulut, Ö.; Debisarun, PA; Dijkstra, H.; et al. In vitro endiksyon nan iminite ki resevwa fòmasyon nan aderan monosit imen. STAR Pwotok. 2021, 2, 100365. [CrossRef] [PubMed]

12. Novakovic, B.; Habibi, E.; Wang, S.-Y.; Atizay, RJW; Davar, R.; Megchelenbrink, W.; Kim, B.; Kuznetsova, T.; Kox, M.; Zwaag, J.; et al. -Glucan ranvèse eta epijenetik tolerans iminolojik LPS-induit. Cell 2016, 167, 1354–1368.e14. [CrossRef]

13. Kostidis, S.; Addie, RD; Morreau, H.; Mayboroda, OA; Giera, M. Quantitative NMR analiz de metabolis andedan ak ekstraselilè selil mamifè yo: Yon leson patikilye. Anal. Chim. Acta 2017, 980, 1–24. [CrossRef]

14. Koeken, VACM; de Bree, LCJ; Mourits, VP; Moorlag, SJCFM; Mache, J.; Cirovic, B.; Atizay, RJW; Jaeger, M.; Dijkstra, H.; Lemmers, H.; et al. Vaksen BCG nan imen inibit enflamasyon sistemik nan yon fason ki depann de sèks. J. Clin. Investig. 2020, 130, 5591–5602. [CrossRef]

15. Pwojè jenomik fonksyonèl imen. Disponib sou entènèt: http://www.humanfunctionalgenomics.org/site/ (aksede sou 19 avril 2021).

16. Shah, TS; Liu, JZ; Floyd, JAB; Morris, JA; Wirth, N.; Barrett, JC; Anderson, CA OptiCall: Yon algorithm solid ki rele jenotip pou varyant ki ra, ki ba-frekans ak komen. Bioinformatics 2012, 28, 1598-1603. [CrossRef]

17. Deelen, P.; Bonder, MJ; Van Der Velde, KJ; Westra, HJ; Winder, E.; Hendriksen, D.; Franke, L.; Swertz, MA Genotype harmonizer: Otomatik aliyman strand ak konvèsyon fòma pou entegrasyon done jenotip. BMC Res. Nòt 2014, 7. [CrossRef]

18. McCarthy, S.; Das, S.; Kretzschmar, W.; Delaneau, O.; Wood, AR; Teumer, A.; Kang, HM; Fuchsberger, C.; Danecek, P.; Sharp, K.; et al. Yon panèl referans nan 64,976 aplotip pou imputasyon jenotip. Nat. Genet. 2016, 48, 1279–1283. [CrossRef]

19. Shabalin, AA Matrix eQTL: Ultra vit analiz eQTL atravè operasyon gwo matris. Bioinformatics 2012, 28, 1353-1358. [CrossRef]

20. Führer, T.; Heer, D.; Begemann, B.; Zamboni, N. High-debi, egzat pwofil metabolom mas nan ekstrè selilè pa koule piki-tan-de-vòl mas spèktrometri. Anal. Chem. 2011, 83, 7074–7080. [CrossRef]

21. Kalafati, L.; Kourtzelis, I.; Schulte-schrepping, J.; Verginis, P.; Mitroulis, I. Fòmasyon iminitè inan nan Granulopoiesis ankouraje aktivite anti-timè. Cell 2020, 183, 771–785.e12. [CrossRef]

22. Cheng, SC; Quintin, J.; Cramer, RA; Shepardson, KM; Saeed, S.; Kumar, V.; Giamarellos-Bourboulis, EJ; Martens, JHA; Rao, NA; Aghajanirefah, A.; et al. MTOR- ak HIF-1 -medyatè glikoliz aerobic kòm baz metabolik pou iminite antrene. Syans 2014, 345, 1250684. [CrossRef]

23. Moorlag, SJCFM; Rodriguez-Rosales, YA; Gillard, J.; Fanucchi, S.; Theunissen, K.; Novakovic, B.; de Bont, CM; Negishi, Y.; Fok, ET; Kalafati, L.; et al. Vaksinasyon BCG pwovoke alontèm fonksyonèl repwogram nan netrofil imen. Rep. selilè 2020, 33. [CrossRef]

24. Forrester, SJ; Kikuchi, DS; Hernandes, MS; Xu, Q.; Griendling, KK espès oksijèn reyaktif nan siyal metabolik ak enflamatwa. Cirk. Res. 2018, 122, 877–902. [CrossRef]

25. Brennan, MS; Matos, MF; Li, B.; Hronowski, X.; Gao, B.; Juhasz, P.; Rhodes, KJ; Scannevin, RH Dimethyl fumarate ak monoethyl fumarate montre efè diferans sou KEAP1, NRF2 aktivasyon, ak rediksyon glutatyon an vitro. PLoS ONE 2015, 10, e0120254. [CrossRef]

26. Kaufmann, E.; Sanz, J.; Dunn, JL; Khan, N.; Mendonça, LE; Pacis, A.; Tzelepis, F.; Pernet, E.; Dumaine, A.; Grenier, J.-C.; et al. BCG edike selil souch ematopoyetik pou jenere iminite pwoteksyon natirèl kont tibèkiloz. Cell 2018, 172, 176–190.e19. [CrossRef]

Anaisa V. Ferreira 1,2,* , Valerie ACM Koeken 1,3,4 , Vasiliki Matzaraki 1 , Sarantos Kostidis 5 , Juan Carlos Alarcon-Barrera 5 , L. Charlotte J. de Bree 1 , Simone JCFM Moorlag 1 , Vera P Mourits 1, Boris Novakovic 6,7, Martin A. Giera 5, Mihai G. Netea 1,8 ak Jorge Domínguez-Andrés.

1 Depatman Medsin Entèn ak Sant Radboud pou Maladi Enfektye (RCI), Radboud University Nijmegen Medical Center, 6500 HB Nijmegen, Netherlands;

Valerie.Koeken@radboudumc.nl (VACMK); Vasiliki.Matzaraki@radboudumc.nl (VM);

Charlotte.deBree@radboudumc.nl (LCJdB); Simone.Moorlag@radboudumc.nl (SJCFMM);

Vera.Mourits@radboudumc.nl (VPM); Mihai.Netea@radboudumc.nl (MGN).

2 Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar (ICBAS), Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Pòtigal.

3 TWINCORE, yon antrepriz ant Helmholtz-Centre for Infection Research (HZI) ak Hannover Medical School (MHH), 30625 Hannover, Almay.

4 Center for Individualized Infection Medicine (CiiM), Depatman Biyoloji Enfòmatik pou Medikaman Enfeksyon Endividyalize, yon antrepriz ant Helmholtz-Centre for Infection Research (HZI) ak Hannover Medical School (MHH), 30625 Hannover, Almay.

5 Sant pou Proteomik ak Metabolomik, Leiden University Medical Center (LUMC), 2333 ZA Leiden, Netherlands; s.kostidis@lumc.nl (SK); jcalarcon_barrera@lumc.nl (JCA-B.);m.a.giera@lumc.nl (MAG)

6 Epigenetics Research, Murdoch Children's Research Institute, Parkville, VIC 3052, Ostrali;boris.novakovic@mcri.edu.au.

7 Depatman Pedyatri, University of Melbourne, Melbourne, VIC 3052, Ostrali.

8 Depatman Jenomik ak Iminoregilasyon, Enstiti Syans Lavi ak Medikal (LIMES), University of Bonn, 53115 Bonn, Almay.

* Korespondans: anaisa.validoferreira@radboudumc.nl (AVF); Jorge.dominguezandres@radboudumc.nl (JD-A.); Tel.: plis 31-2436-16636 (JD-A.).

For more information:1950477648nn@gmail.com