Vakcína COVID-19 MRNA chrání před infekcí SARS-CoV-2 Omicron BA.1 u obézních myší vyvolaných dietou prostřednictvím posílení vrozených antivirových reakcí hostitele
Dec 06, 2023
souhrn
Pozadí
Obezita je celosvětová epidemie a je považována za rizikový faktor závažné manifestace Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Patogenita koronaviru 2 těžkého akutního respiračního syndromu (SARS-CoV-2) a reakce hostitele na infekci, reinfekci a očkování u jedinců s obezitou nejsou zcela pochopeny.
Metody
Pomocí myšího modelu dietou indukované obezity (DIO) jsme studovali SARS-CoV-2 Alpha- a Omicron BA.1-indukované projevy onemocnění a imunitní reakce hostitele na infekci, reinfekci a COVID{4} {6}} očkování mRNA.
Zjištění
Na rozdíl od hubených myší se Omicron BA.1 a Alpha replikovaly na srovnatelné úrovni v plicích DIO myší a vedly k podobnému stupni poškození tkáně. Důležité je, že adaptivní imunitní reakce zprostředkované T buňkami i B buňkami na infekci SARS-CoV-2 nebo vakcinaci mRNA COVID{4}} jsou u DIO myší narušeny, což vede k vyššímu sklonu k opětovné infekci a nižší vakcinaci účinnost. Navzdory nepřítomnosti neutralizačních protilátek jsou však očkované DIO myši chráněny před poškozením plic po expozici Omicron, doprovázené významně vyšší produkcí IFN- a IFN- v plicní tkáni. Lung RNAseq a následné experimenty ukázaly, že vakcinace mRNA COVID-19 u DIO myší zesílila antivirovou vrozenou imunitní odpověď, včetně exprese IFN- ve srovnání s neočkovanými kontrolami.
rostlina cistanche zvyšující imunitní systém
Výklad
Naše zjištění naznačují, že očkování mRNA COVID{0}} zvyšuje vrozené antivirové reakce hostitele při obezitě, což do určité míry chrání myši DIO, když je adaptivní imunita suboptimální.
Financování
Úplný seznam financujících orgánů, které přispěly k této studii, lze nalézt v části Poděkování.
Klíčová slova: Obezita; Dietou indukovaná obézní myš; SARS-CoV-2}}; COVID-19; Očkování; Omicron
Úvod
Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) je způsobena koronavirem těžkého akutního respiračního syndromu-2 (SARS CoV-2), který má za následek více než 630 milionů infekcí s více než 6,5 miliony úmrtí.1 –3 Pokročilý věk a komorbidity včetně hypertenze, obezity, některých druhů rakoviny a kardiovaskulárních onemocnění byly navrženy jako rizikové faktory pro rozvoj těžkého COVID-19.4 Mezi těmito stavy je obezita v současnosti považována za celosvětovou epidemii a je spojena s typem II diabetes mellitus, kardiovaskulární onemocnění, hypertenze a nealkoholické ztukovatění jater v důsledku stavu chronického systémového zánětu nízkého stupně.5 Předchozí studie uváděly, že u myší s dietou indukovanou obezitou (DIO) došlo k dysregulaci vrozených imunitních odpovědí a rozvinulo se u nich vážné poškození plic po pandemická infekce chřipky H1N1.6–8 Od vypuknutí pandemie COVID{18}} klinické zprávy naznačovaly, že lidé s onemocněními souvisejícími s obezitou jsou vystaveni vyššímu riziku onemocnění COVID{20}} a jsou náchylnější k závažným onemocněním. 9,10 Nedávná studie navíc ukázala, že obezita je spojena s opožděným vymizením SARS-CoV-2 a nepříznivou prognózou u pacientů s COVID-19.11 Patogenita SARS-CoV-2 a reakce hostitele na opětovnou infekci a očkování u lidí s obezitou zůstávají neúplně pochopeny.12 Od svého vzniku v roce 2019 se SARS-CoV-2 nadále vyvíjí a vytváří nové varianty SARS-CoV-2, které vyvolávají obavy ( VOC) včetně Alpha, Beta, Gamma, Delta a Omicron. Tyto VOC nesou klíčové mutace v spike a dalších virových proteinech, které společně modulují jejich patogenezi, imunitní únik a přenositelnost. Koncem listopadu 2021 byl v Jižní Africe poprvé hlášen SARS-CoV-2 Omicron BA.1, který se rychle rozšířil a začátkem roku 2022 nahradil Delta jako dominantně cirkulující variantu SARS-CoV-2. Omicron BA .1 obsahuje více než 30 aminokyselinových změn ve špičce ve srovnání s původním SARS-CoV-2, což má za následek jeho jedinečné virologické vlastnosti včetně snížené patogenity, zvýšené přenosnosti13–17 a vyhýbání se imunitě vyvolané vakcínou.18– 20 Protože Omicron a jeho podskupiny jsou nyní převládajícími kmeny SARS-CoV-2, je důležité porozumět projevům infekce Omicron v obézní populaci. A co je nejdůležitější, účinnost očkování mRNA COVID{54}} u obézních stavů zůstává neúplně prozkoumána.
V této studii jsme použili DIO myši jako zvířecí model k simulaci manifestace Alpha a Omicron BA.1 v kontextu SARS-CoV-2 patogeneze, reinfekce a COVID-19 mRNA zprostředkované vakcínou ochrana u obézních jedinců. Nejprve jsme zjistili, že SARS-CoV-2 vedl k závažnějším výsledkům onemocnění u myší DIO než u štíhlých myší. Mezitím jsme zjistili, že sérum-neutralizující protilátkové reakce a virově specifické T-buněčné interferonové reakce indukované buď virovou infekcí nebo COVID{10}} vakcinací mRNA byly u DIO myší vážně oslabeny, což vedlo k vyšší náchylnosti k opětovné infekci a menší ochrana vakcínou COVID-19 mRNA myší DIO ve srovnání s štíhlými myšmi. Zadruhé, ačkoli infekce Omicron BA.1 způsobila oslabená onemocnění u hubených myší, vedla k závažnému onemocnění u myší DIO podobné jako u Alpha. Za třetí, ukázali jsme, že dvě dávky vakcinace mRNA COVID-19 nedokázaly vyvolat sérum-neutralizující protilátky proti Omicron BA.1, ale byly schopny zlepšit Omicron BA.{17}}indukované poškození plic u DIO myší. Transkriptomické studie plicních tkání prokázaly, že vrozené imunitní antivirové reakce u myší DIO byly významně zvýšeny vakcinací, což naznačuje, že vakcinace mRNA COVID-19 poskytla ochranu myším DIO posílením vrozené antivirové imunity hostitele. Celkově naše studie odhalila důležité znalosti o infekci SARS-CoV-2 Alpha a Omicron BA.1, reinfekci a očkování mRNA COVID{23}} u myší DIO.
cistanche tubulosa-zlepšuje imunitní systém
Kliknutím sem zobrazíte produkty Cistanche Enhance Immunity
【Požádejte o více】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Metody
Etické prohlášení
Všechny experimenty zahrnující živý SARS-CoV-2 byly provedeny v zařízení úrovně biologické bezpečnosti-3 na katedře mikrobiologie Hongkongské univerzity (HKU) podle standardních operačních postupů. Všechny experimentální postupy na zvířatech byly schváleny Výborem pro používání živých zvířat ve výuce a výzkumu HKU podle CULATR 5786-21 a dodržování pokynů pro použití zvířat.
Virus a biologická bezpečnost
SARS-CoV-2 B.1.1.7/Alpha (GISAID: EPI_ISL_1273444) a B.1.1.529.1/Omicron BA.1 (GenBank: OM212469)18 byly izolovány od laboratorně potvrzených pacientů s COVID{15}} v Hongkongu. Alpha a Omicron BA.1 byly kultivovány a titrovány plakovým testem v buňkách VeroE6-TMPRSS2 a před použitím skladovány při -80 ◦C.
Zvířata
Myši C57BL/6N byly získány z Center of Comparative Medicine Research of HKU a chovány ve zvířecí laboratoři BSL- 2 s 12-h-intervalovým cyklem den/noc.21 Indukce obezity byla provedena, jak bylo popsáno dříve. 6 3 týdnů staré čerstvě odstavené myší samice byly náhodně rozděleny do 2 skupin, jedna skupina byla krmena 45 kcal% stravou s vysokým obsahem tuku (D12451, Research Diet Inc, New Brunswick, NJ) po dobu 20 týdnů, aby se vyvolala dieta- u myší s indukovanou obezitou (DIO) a kontrolní skupina byla krmena standardním peletovým krmivem obsahujícím 13,2 kcal % diet (PicoLab Rodent Diet 20, LabDiet Code 5053, PMI) jako štíhlé myši. Průměrná tělesná hmotnost myši DIO použité v této studii byla 40–50 g a kontrolní skupina štíhlých myší byla 25–30 g.
Buněčná kultura a stimulace
Alveolární makrofágy (AM) byly izolovány bronchoalveolární laváží (BAL). Stručně řečeno, poté, co byly myši usmrceny intraperitoneální injekcí pentobarbitalu, byly plíce třikrát propláchnuty 1 ml chladného PBS, aby se získaly 3 ml tekutiny bronchoalveolární laváže (BALF). BALF z myší ze stejné skupiny byly spojeny a centrifugovány při 500×g po dobu 10 minut při 4 °C, aby se shromáždily vysrážené buňky, AM byly naočkovány s hustotou 50,{6}} buněk/jamku v 96- jamkové destičky kultivované v RPMI 1640 plus 1% penicilin-streptomycin při 37 ◦C ve vlhké atmosféře 5% CO2 po dobu 2 h, poté mohly monovrstvy AM přilnout na kultivační destičky, neadherentní buňky byly promyty z destiček PBS a AM byly kultivovány v RPMI 1640 plus 1% penicilin-streptomycin a 10% fetální bovinní sérum (FBS) s nebo bez stimulace 1 ug/ml mRNA vakcíny, 100 ug/ml Poly (I: C) nebo 100 ng/ml spike proteinu po dobu 24 hodin .22 Supernatanty byly odebrány pro test ELISA. Buňky byly důkladně promyty PBS a sklizeny pro extrakci RNA.
Výzva Alpha a Omicron BA.1 u myší
DIO a štíhlé myši v anestezii ketaminem (100 mg/kg) a xylazinem (10 mg/kg)23 byly intranazálně naočkovány 103 PFU Alpha nebo Omicron BA.1 zředěnými ve 20 ul fosfátem pufrovaného fyziologického roztoku (PBS), kontrolní myši byly naočkovány stejným objemem PBS. Tělesná hmotnost a symptomy infikovaných myší byly sledovány po dobu 14 dnů, symptomy onemocnění zahrnovaly načesanou srst, shrbené držení těla a namáhavé dýchání a každému znaku bylo přiděleno jedno skóre. Myši byly usmrceny intraperitoneální injekcí pentobarbitalu 2 a 4 dny po infekci (dpi), 3–6 myší v každé skupině bylo usmrceno, aby se odebraly vzorky krve, tkáně plic a nosních kloboučků pro virologické, histopatologické a imunologické hodnocení. Pro hodnocení byly odebrány vzorky plic z každé myši. Každý datový bod na panelu obrázků představuje výsledek z jedné myši.
Postup očkování
Myši byly náhodně rozděleny do skupin a v 14-denních intervalech jim byl podáván dvoudávkový režim COVID-19 mRNA vakcinace (BNT162b2, číslo šarže 1B004A, BioNTech, Německo). Vakcína je založena na nukleosidy modifikované mRNA formulované v lipidových nanočásticích, které kódují původní SARS-CoV-2 plné délky. DIO a štíhlým myším bylo intramuskulárně injikováno 50 ul (5 ug) COVID-19 mRNA vakcíny nebo normálního fyziologického roztoku jako kontrola.24,25 V den 14 po první dávce vakcinace jsme odebrali vzorky krve a poté poskytli druhá dávka mRNA vakcíny. 14 dní po druhé dávce byly odebrány vzorky krve pro hodnocení protilátkových odpovědí. Myši byly následně intranazálně inokulovány 103 PFU Alpha nebo Omicron BA.1. Při 2 dpi byly myši usmrceny intraperitoneální injekcí pentobarbitalu a byly odebrány vzorky zahrnující krevní vzorky, tkáně plic a nosní chlopně pro virologické, histologické a imunologické hodnocení. Plicní tkáně byly rozděleny do tří částí, levá plíce byla odebrána pro histologické hodnocení, kaudální lalok pravé plíce byl odebrán jako plicní homogenát a zbytek pravé plíce byl odebrán pro extrakci RNA.
Stanovení kopií genu SARS-CoV-2 a infekčního virového titru v tkáních plic a nosních skořepin
Celková RNA z plic a tkání nosních turbinátů (NT) myší s infekcí Alpha a Omicron BA.1 byla extrahována pomocí MiniBEST Universal RNA extrakční soupravy (9766, Takara Bio Inc. Shiga, Japonsko). Kopie genu SARS-CoV-2 RNA-dependentní RNA polymerázy (RdRp) byly kvantifikovány pomocí soupravy QuantiNova Probe RT-PCR Kit (208354, Qiagen). qRT-PCR pro detekci kopií genu SARS-CoV-2 RdRp a provozního genu -aktinu pro normalizaci byly provedeny na systému LightCycler 96 (Roche Applied Sciences, Indianapolis, USA).21 Pro titraci infekčního viru byly použity homogenáty z plíce (kaudální lalok pravé plíce) a NT tkáně infikované Alpha a Omicron BA.1 byly provedeny testem 50% infekční dávky pro tkáňové kultury (TCID50) v buňkách VeroE6-TMPRSS2.26 Homogenáty byly {{ 19}}násobné sériové ředění a inkubováno s buňkami VeroE6-TMPRSS2 v 96-jamkové destičce po dobu 1 hodiny v inkubátoru při 37 ◦C, supernatanty byly odstraněny a buňky byly dále inkubovány při 37 ◦C po dobu 72 h. Byl pozorován cytopatický efekt (CPE) a 50% tkáňový infekční titr byl stanoven metodou výpočtu koncového bodu podle Reeda a Muncha.26
Histopatologie, imunohistochemie a imunofluorescenční barvení řezů tkáně plic a nosních skořepin
Z hlediska histopatologických změn bylo pozorováno barvení hematoxylinem a eosinem (H&E) na tkáňových řezech fixovaných ve formalínu a zalitých parafínem (každý 4 μm). Závažnost histopatologie v plicích byla hodnocena při úplném maskování27 hodnocením plicní kongesce, intersticiální infiltrace, alveolární infiltrace a krvácení a skóre 0–4, jak bylo popsáno dříve.26 Pro bodování byla použita následující kritéria: 0, normální řez plic; 1, kongesce krevních cév, perivaskulární nebo peribronchiolární infiltrace; 2, navíc k 1 s difuzní kongescí a infiltrací alveolární stěny; 3, infiltrace vzdušného prostoru, exsudace, krvácení z lokalizované alveolitidy; 4 byla pozorována difuzní alveolitida. Imunohistochemické barvení bylo provedeno pomocí DAB (3,3'-diaminobenzidin) substrátové sady (Vector Laboratories), jak jsme popsali dříve. použité a následované vyvoláním barvy pomocí substrátové sady DAB. Protein ACE2 byl detekován hematoxylinem a poté tkáňové řezy pomocí VectaMount permanentního upevňovacího média (Vector Laboratories). Pro expresi SARS-CoV-2 antigenu byla sklíčka plicních a NT tkání obarvena vlastní protilátkou králičího anti-SARS-CoV-2 nukleokapsidového proteinu (NP) a následně sekundární protilátkou FITC – konjugovaný kozí anti-králičí IgG (65-6111, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Pro bodování NP byla použita následující kritéria. Plíce: "Skóre 0"- žádný signál fluorescenčního barvení; "Skóre 1"- pouze v 1–3 bronchiolárním epitelu s N antigen-pozitivními buňkami; "Skóre 2" - více než 3 bronchiolární epitel s N antigen-pozitivními buňkami; "Skóre 3" - Bronchiální epitel s několika pozitivními buňkami v blízkých alveolárních sklípcích; "skóre 4" - mnohočetná ložiska nebo velká oblast alveol s N antigen-pozitivními buňkami. NT: "Skóre 0"- žádný signál fluorescenčního barvení; "Skóre 1" - několik N antigen-pozitivních buněk rozptýlených v epitelu; "Skóre 2" - epitel vykazující kontinuálně pozitivní zaměření N antigenu v sousedních buňkách; "Skóre 3" - více N antigen pozitivních z epiteliálních ložisek distribuovaných v jiné oblasti. Snímky byly pořízeny pomocí mikroskopu Olympus BX53 semimotorizované fluorescence nebo světlého pole se standardním softwarem OLYMPUS CellSense.
cistanche tubulosa-zlepšuje imunitní systém
Izolace RNA a reverzní transkripční polymerázová řetězová reakce v reálném čase
Celková RNA byla extrahována z tkáňových homogenátů (lebeční, střední a přídatné laloky byly odebrány pro plíce) a reverzní transkripce pro cDNA byla provedena pomocí MiniBEST Universal RNA Extraction Kit a RT Reagent Kit (RR036A Takara Bio Inc.) podle pokynů výrobce . Hladiny exprese cytokinů, chemokinů a interferonů byly detekovány pomocí qRT-PCR se specifickými primery (doplňková tabulka S1) s použitím soupravy SYBR Premix Ex Taq II Kit (RR820A, Takara Bio Inc.). Hodnoty každého genu byly normalizovány pomocí provozního genu -aktinu a prezentovány jako 2−ΔCt, jak jsme popsali dříve.28,29
Enzymově vázaný imunosorbentní test (ELISA)
Nukleoprotein (N) SARS-CoV{1}}, spike protein receptor binding domain (RBD) a inaktivovaný SARS-CoV-2 byly potaženy v 96-jamkových imunoblastech (Nunc-Immuno Modules; Nunc A /S, Roskilde, Dánsko) v 0,05 M NaHCO3 a inkubováno při 4 ◦C přes noc. Vzorky séra byly 2-násobně sériově naředěny a přidány na potaženou destičku, inkubovány při 4 °C po dobu 1 hodiny, poté následovaly sekundární protilátky konjugované s křenovou peroxidázou (HRP) (králičí anti-myší IgG, kozí anti-myší IgG1, IgG2a, IgG2b, ab6728, ab98693, M32307, M32507, Abcam a Invitrogen) při 37 °C po dobu 1 hodiny. Vyvolání barvy bylo prováděno roztokem 3,3',5,5'-tetramethylbenzidinu (#N301, Thermo Fisher Scientific) při 37 °C po dobu 15 minut a zastaveno H2SO4. Hodnoty optické hustoty (OD) byly odečteny při 450 nm. Titry protilátek byly stanoveny hraniční hodnotou OD, která byla stanovena jako průměrná OD neinfikovaného séra při všech ředěních plus 3 standardní odchylky, a nejvyšší ředění, které produkuje hodnotu OD nad hraniční hodnotou, bylo stanoveno jako titr protilátky sérum.30 Koncentrace IFN-, IFN-, albuminu a hemoglobinu byly stanoveny pomocí myšího IFN- (Invitrogen, USA), IFN- (R&D systems, USA), albuminu a hemoglobinu (Abcam, Cambridge, UK) ELISA kitu podle pokyny výrobce.
Mikroneutralizační (MNT) test
Vzorky séra byly sériově naředěny 2-násobně počínaje 1:10 v PBS a smíchány se 100 TCID50 SARS-CoV-2 po dobu 1 hodiny při 37 ◦C, směs byla přidána do předem nasetého VeroE 6-Buňky TMPRSS2 v 96-jamkové destičce při 37 ◦C po dobu 72 hodin. Byl pozorován CPE a titry neutralizačních protilátek byly stanoveny jako nejvyšší ředění séra, které zcela inhibovalo cytopatický účinek.
Obr. 1: SARS-CoV-2 Alpha a Omicron BA.1 způsobují závažnější onemocnění u myší DIO než u štíhlých myší.
Test ELISpot (Enzyme-linked immuno spot).
Buňky produkující viry specifické IgG byly detekovány naočkováním jednobuněčné (2,5 × 105 buněk/jamka) suspenze tkání plic a sleziny na destičku ELISpot s inaktivovaným SARS-CoV-2 (5 ug/ml) při 37 ◦C po dobu 48 hodin. Buňky produkující IgG byly určeny kozí anti-myší IgG protilátkou konjugovanou s alkalickou fosfatázou (AP) (62-6522, Invitrogen).31 Pro virově specifickou detekci buněk produkujících IFN, 2,5 × 105 buněk/jamka jedné buňky suspenze plicních a slezinných tkání byly inkubovány v IFN-ELISpot destičce stimulované SARS-CoV-2 RBD peptidovým poolem a N proteinem při 37 ◦C po dobu 48 h, IFN-produkující buňky byly stanoveny pomocí myšího IFN-ELISpot BASIC kit (3321-2A, Mabtech, Inc., Stockholm, Švédsko) podle pokynů výrobce.32
Sekvenování RNA a analýza dat
Celková RNA z buněk plicní tkáně DIO a hubených myší (n větší nebo rovno 3 na skupinu) byla izolována pomocí NucleoSpin RNA Kit (740955.250, MACHEREY-NAGEL, Duren, Německo) . DNA zbavená a purifikovaná RNA byla použita ke konstrukci dvouvláknové (ds) cDNA knihovny za použití sady činidel pro přípravu MGIEasy RNA Library (MGI, Shenzhen, Čína) podle standardního protokolu. Sekvenační data byla filtrována pomocí rychlého v0.20.1, aby se odstranil adaptér a čtení nízké kvality.33 Čtení ribozomální RNA (rRNA) byla filtrována pomocí URMAP v1.0. 1480 (Edgar, 2020) a 34 HISAT2 v2.2.0 byl použit k mapování hodnot proti myšímu referenčnímu genomu (GRCm38/ENSEMBL 84).35 Soubor pro zarovnání byl použit pro sestavení transkriptů, odhadování jejich množství a detekci diferenciální exprese genů, byly hladiny genové exprese kvantifikovány pomocí StringTie v2.1.5.36 Analýza hlavních složek (PCA) byla provedena s R v4.0. Diferenciálně exprimované geny (DEG) a určené na základě počtu genů pomocí DESeq2 v3.15.37 DEG mezi různými léčebnými skupinami byly identifikovány pomocí clusterProfile s prahem |log2FC| > 1 a hodnota FDR < 0,05 a používá se pro analýzu obohacení zahrnující genovou ontologii (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes Pathway (KEGG).38 Všechny geny v myším genomu byly použity jako pozadí obohacení. ImmuCellAI_Mouse byla použita k určení množství imunitních buněk na základě dat RNAseq.39
Statistická analýza
Data představují průměry a standardní odchylky. Statistické rozdíly mezi těmito dvěma skupinami byly vyhodnoceny Studentovým t-testem pomocí GraphPad Prism 8. Statistické rozdíly mezi třemi nebo více skupinami byly hodnoceny pomocí jednocestné nebo dvoucestné ANOVA pomocí GraphPad Prism 9. Rozdíly byly považovány za statisticky významné, když p < { {5}}.05. Obrázky a grafy v rukopisu byly připraveny pomocí GraphPad Prism 8, Adobe Illustrator nebo BioRender.com.
Validace činidel
Protilátky použité ve studii byly ověřeny komerčním zdrojem, ze kterého byly zakoupeny. Podrobné informace o činidlech použitých ve studii lze nalézt v souboru Validace činidel v doplňkových datech (doplňková tabulka S2).
Role sponzorů
Zdroje financování nehrály žádnou roli při návrhu studie, sběru dat, analýze nebo interpretaci nebo psaní zprávy.
cistanche výhody pro muže-posilují imunitní systém
Výsledek
SARS-CoV-2 Alpha a Omicron BA.1 mají za následek závažnější onemocnění u myší DIO než u štíhlých myší
Abychom pochopili patogenitu SARS-CoV-2 v kontextu obezity, byly DIO a štíhlé myši naočkovány 103 PFU Omicron BA.1 (B.1.1.529.1) nebo Alpha (B .1.1.7) intranazální cestou. Omicron BA.1 a Alpha nesou substituci N501Y ve špičce, která jim umožňuje infikovat myši divokého typu.40,41 V 14-denním průběhu onemocnění jsme pozorovali pomalý, ale neustálý pokles tělesné hmotnosti u štíhlých myší infikovaných alfa s průměrnou ztrátou tělesné hmotnosti 5 % při 14 dpi (obr. 1a). Na rozdíl od toho jsme pozorovali průměrný nárůst tělesné hmotnosti o 1,5 % u štíhlých myší infikovaných Omicron BA.{23}}, což naznačuje, že patogenita Omicron BA.1 u štíhlých myší byla významně oslabena (obr. 1a), což je v v souladu s nedávnými studiemi od nás a dalších.14,42 Infekce Alpha i Omicron BA.1 však vedla k závažnějšímu úbytku tělesné hmotnosti u dietou indukovaných obézních myší (DIO), což bylo přibližně 12 % při 9 dpi ve srovnání s jejich původní tělesnou hmotností (100 %) při 0 dpi (obr. 1a). Zajímavé je, že i když mezi Alpha- a Omicron BA byl jasný rozdíl v průměrné změně tělesné hmotnosti.{36}}infikované štíhlé myši (14 dpi: -5,0 % oproti +1,5 %), tělesná hmotnost ztráta Alpha- a Omicron BA.{43}}infikovaných DIO myší byla z velké části stejná (14 dpi: -11,1 % vs. -11,4 %) (obr. 1a). V souladu s měřením tělesné hmotnosti vedla infekce Alpha a Omicron BA.1 ke srovnatelným klinickým symptomům u myší DIO, včetně načesané srsti, shrbených zad a namáhavého dýchání, které dosahovaly vrcholu při 4 dpi (obr. 1b), zatímco my jsme nepozorovali žádné známka onemocnění u hubených myší po infekci Alpha nebo Omicron BA.1. Dále jsme hodnotili histologické změny v tkáních horních a dolních dýchacích cest. Falešně infikované myší nosní mušle (NT) a plicní tkáně byly ukázány jako kontrola (doplňkový obr. S1). Pozorovali jsme mírnou virem indukovanou destrukci epitelu a zánětlivou infiltraci u NT u štíhlých myší infikovaných Alpha i Omicron BA.{56}}při rozlišení 2 dpi. Deskvamace epitelu a imunitní infiltrace byly dramatičtější v NT řezech DIO myší infikovaných Alpha nebo Omicron BA.1 při 2 dpi ve srovnání s hubenými myšmi (obr. 1c). Při 4 dpi byla detekována mírná destrukce NT epitelu s několika úlomky luminálních buněk u štíhlých myší infikovaných Alfa, zatímco NT infikované štíhlé myši Omicron BA.{63}} vypadaly relativně neporušené. Pokračovali jsme však v detekci těžké destrukce epitelu, luminálních úlomků a infiltrace submukózních imunitních buněk v NT řezech myší DIO 4. den po infekci Alpha nebo Omicron BA.1 (obr. 1c). V plicních tkáních hubených myší vedla infekce Alpha k lokalizovanému intersticiálnímu zánětu a mírnému překrvení alveolárních kapilár při 2 a 4 dpi, zatímco infekce Omicron BA.1 vedla k plicnímu intersticiálnímu zánětu při 2 dpi, ale byla z velké části vyřešena při 4 dpi (obr. 1d). V ostrém kontrastu byla pozorována závažnější histologická poškození alveolů v plicních tkáních myší DIO po infekci Alpha i Omicron BA.1, která se projevila závažným překrvením plicních cév při 2 dpi. Zvýšená peribronchiolární a perivaskulární infiltrace imunitních buněk, stejně jako imunitní buňky a tekuté exsudáty, byly pozorovány v alveolárních váčcích při 4 dpi (obr. 1d). Koncentrace albuminu v tekutině bronchoalveolární laváže byla významně vyšší u myší DIO než u štíhlých myší v den 4 po infekci Alfa, což naznačuje zvýšenou permeabilitu alveolárních kapilár u myší DIO infikovaných SARS CoV-2- (doplňkový obrázek S2). V souladu s těmito zjištěními semikvantitativní histologické hodnocení plicních tkání ukázalo, že infekce jak Omicron BA.1, tak Alpha vedla k závažnější plicní histopatologii u DIO myší než u štíhlých myší (obr. 1e). Celkově tyto výsledky naznačují, že infekce SARS-CoV-2 vede k závažnějším projevům onemocnění u myší DIO než u štíhlých myší. Důležité je, že zatímco Omicron BA.1 je u hubených myší méně patogenní než Alpha, dvě varianty SARS CoV-2 jsou patogeničtější a způsobují podobná onemocnění u myší DIO.
Obr. 2: SARS-CoV-2 se replikuje účinněji u myší DIO než u štíhlých myší.
SARS-CoV-2 se u myší DIO replikuje efektivněji než u štíhlých myší
Dále jsme se zeptali, zda se Omicron BA.1 a Alpha replikují účinněji v respiračních tkáních DIO myší ve srovnání s štíhlými myšmi. Zjistili jsme, že jak Alpha, tak Omicron BA.1 se replikovaly na vyšší hladiny v plicních tkáních DIO myší než u štíhlých myší při 2 a 4 dpi (obr. 2a a b). V souladu s předchozími zprávami se Omicron BA.1 replikoval na nižší hladiny než Alpha v plicních tkáních hubených myší. Konkrétně infekční titr Omicron BA.1 byl 26.{8}} a 3{10}}krát nižší než u Alpha při rozlišení 2 a 4 dpi. Naproti tomu Omicron BA.1 a Alpha se replikovaly na podobné hladiny v plicních tkáních myší DIO měřením kopií genu RdRp a infekčních titrů (obr. 2a a b). Kromě toho jsme také detekovali podobný vzorec virového genu RdRp a infekčního titru v tkáních NT, kde se Omicron BA.1 a Alpha replikovaly na srovnatelné hladiny u myší DIO, ale ne u štíhlých myší (obr. 2c a d). Imunofluorescenčním barvením jsme detekovali výraznější expresi virového nukleokapsidu (N) v plicích a NT tkáních DIO myší infikovaných Omicron BA.1 nebo Alpha ve srovnání s hubenými myšmi při 2 i 4 dpi (obr. 2e a f a doplňkové Obr. S3). Paralelně jsme kvantifikovali expresi klíčových interferonů (IFN) a prozánětlivých cytokinů v plicních tkáních. Naše výsledky ukázaly, že Omicron BA.1 a Alpha spustily významně nižší hladiny IFN- u DIO myší ve srovnání s jejich štíhlými protějšky (obr. 2g a doplňkový obr. S4). Naproti tomu prozánětlivé cytokiny včetně IL-6 a IP-10 byly spouštěny ve vyšších hladinách u DIO myší infekcí Omicron BA.1 a Alpha ve srovnání s štíhlými myšmi (obr. 2h). Kromě toho jsme hodnotili výchozí expresi ACE2 a TMPRSS2 u neinfikovaných hubených a DIO myší a zjistili jsme, že ACE2 a TMPRSS2 u hubených a DIO myší byly exprimovány na srovnatelných úrovních. Imunohistochemické barvení prováděné na expresi antigenu ACE2 však detekovalo vyšší intenzitu ACE2 v bronchiolárním a alveolárním epitelu neinfikovaných myší DIO ve srovnání s štíhlými myšmi (doplňkový obrázek S5). Tato zjištění společně naznačují, že zhoršená exprese IFN- a vyšší exprese ACE2 u DIO myší může přispět k vyšší replikaci viru a zvýšené prozánětlivé odpovědi, což vede k závažnějšímu poškození tkáně u DIO myší.
Obr. 3: Adaptivní imunita získaná z předchozí infekce SARS-CoV-2 nedostatečně chrání DIO myši. A
Adaptivní imunita získaná z předchozí infekce SARS-CoV-2 nedostatečně chrání myši DIO
Dále, abychom porozuměli ochranné účinnosti adaptivní imunity proti opětovné infekci v obézním stavu, rekonvalescentním DIO myším a štíhlým myším bylo znovu podáno 103 PFU Alfa v den 28 po primární infekci a vzorky byly odebrány 2 dny po reinfekci ( dpr) (obr. 3a). Analyzovali jsme IgG protilátku proti SARS-CoV-2 antigenu ve vzorcích séra odebraných 14. den po primární infekci alfa a zjistili jsme, že titr IgG proti SARS CoV-2 N a vrcholová doména vázající receptor ( RBD) byly u myší DIO výrazně nižší než u štíhlých myší o 1.{12}} (p=0,0128) a 3.{16}}násobně (p=0,0362) (obr. 3b). Navíc titr virové vazby celkového IgG a podtypu IgG1, IgG2a a IgG2b byly všechny významně nižší u DIO myší ve srovnání s štíhlými myšmi (obr. 3b). Sérový neutralizační titr 1:10–1:20 byl detekován u 5 ze 6 hubených myší, ale nebyl detekován u žádné ze 6 DIO myší (obr. 3b), což naznačovalo zhoršenou adaptivní imunitní odpověď u DIO myší na SARS- infekce CoV-2. Ve 2dpr byla kopie virového genu RdRp snadno detekována ze všech tkání NT a 3/6 (50 %) plicních tkání znovu infikovaných myší DIO (obr. 3c), zatímco z NT a plic nebyla získána žádná kopie genu viru RdRp. tkáně znovu infikovaných štíhlých myší. V souladu s tím jsme často detekovali virový protein N v epitelu NT a plicních tkáních u DIO myší, ale ne u štíhlých myší (obr. 3d). Histologická vyšetření odhalila destrukci epitelu v NT tkáních, stejně jako kongesci alveolární stěny, peribronchiolární infiltraci a lokalizované alveolární krvácení v plicních tkáních DIO myší, ale ne štíhlých myší (obr. 3e). Dále jsme hodnotili vybavování imunitních paměťových reakcí po reinfekci u štíhlých a DIO myší, zjistili jsme, že virově specifické buňky produkující IFN- a IgG v plicní i slezinové tkáni DIO myší byly významně nižší než u štíhlých myší při 2dpr (obr. 3f a g). Důležité je, že jsme nebyli schopni detekovat žádný titr neutralizačních protilátek proti Alfa v séru DIO myší v den 2 po reinfekci Alfa, zatímco 4/6 (66,7 %) reinfikovaných hubených myší mělo neutralizační titr 1 :10 (obr. 3h). Naše zjištění tedy naznačují, že myši DIO jsou náchylnější k reinfekcím v důsledku nedostatečně namontovaných adaptivních imunitních reakcí B buněk a T buněk po infekci SARS-CoV-2.
Obr. 4: COVID-19 mRNA vakcinace nabízí menší ochranu proti infekci Alfa u DIO myší v důsledku oslabené adaptivní imunitní odpovědi. A
Očkování mRNA COVID-19 nabízí menší ochranu proti infekci alfa u myší DIO kvůli oslabené adaptivní imunitní reakci
Abychom prozkoumali účinnost ochrany pro myši DIO po imunizaci vakcínami mRNA, intramuskulárně jsme aplikovali DIO a štíhlým myším dvoudávkový vakcinační režim COVID-19 mRNA s následnou výzvou Alpha 14 dní po boost, jak je znázorněno na Obr. 4a. U NT tkání jsme detekovali virový gen RdRp u 3/6 (50} %) a infekční titr u 2/6 (33,3 %) očkovaných štíhlých myší, zatímco virový gen RdRp a infekční titr jsme detekovali u všech vakcinovaných DIO myši (obr. 4b), což naznačuje, že průlomová infekce po vakcinaci nastala u DIO myší významně snadněji než u hubených myší. V souladu s předchozími zprávami, že navrhovaná vakcinace nabízí lepší ochranu dolních cest dýchacích ve srovnání s horními dýchacími cestami u lidských a zvířecích modelů,43,44 jsme nezjistili kopii virového genu ani infekční virus z žádné z plicních tkání očkovaných. hubené myši (obr. 4c). Naproti tomu jsme detekovali virový gen RdRp ve 3/6 (50 %) a infekční titr ve 4/6 (66,7 %) plicních tkání DIO myší. Histologicky jsme pozorovali rozsáhlou destrukci epitelu v NT tkáních vakcinovaných DIO myší po stimulaci alfa virem, zatímco menší stupeň poškození NT tkání byl pozorován u očkovaných hubených myší (obr. 4d). V plicních tkáních vakcinovaných DIO myší jsme detekovali kongesci a infiltraci v alveolárním prostoru doprovázenou ložisky alveolárního krvácení po infekci Alfa, zatímco tato histopatologická poškození do značné míry chyběla v plicních tkáních očkovaných štíhlých myší (obr. 4e). V souladu s těmito zjištěními COVID-19 mRNA vakcinace snížila expresi SARS-CoV- 2N u hubených i DIO myší v NT tkáních (obr. 4f). V plicních tkáních byly virové N signály detekovány pouze u vakcinovaných DIO myší, ale ne u očkovaných hubených myší (obr. 4g). Dále jsme zjistili, že virově specifické buňky produkující IFN- a IgG ve tkáních sleziny vakcinovaných myší DIO byly významně nižší ve srovnání s buňkami u očkovaných hubených myší 2. den po infekci Alpha (obr. 4h). Důležité je, že mikroneutralizační test detekoval neutralizační protilátku proti Alfa v séru myší DIO pouze 14 dní po druhé dávce vakcinace a 2 dny po stimulaci virem, ale hladina byla 28-násobně (p < 0,0001) a 21 .8- záhyby (p=0.0053) nižší než u hubených myší (obr. 4i). Souhrnně tyto výsledky naznačují, že adaptivní protilátkové odpovědi na COVID-19 mRNA vakcinaci jsou u DIO myší narušeny.
COVID-19 mRNA vakcinace zmírňuje poškození plic způsobené Omicron BA.1 u myší DIO v nepřítomnosti detekovatelné neutralizační protilátky
Dále jsme se zeptali, do jaké míry očkování mRNA COVID{{0}} chrání myši DIO proti SARS-CoV-2 Omicron BA.1. Za tímto účelem jsme nejprve testovali titr sérových neutralizačních protilátek proti Omicron BA.1 a detekovali jsme nízký titr u štíhlých myší 14 dní po boosteru, zatímco u DIO myší nebyl detekován žádný titr neutralizačních protilátek ani po dvou dávkách vakcinace COVID{{{101} 6}} booster mRNA nebo 2 dny po infekci Omicron BA.1 (obr. 5a a b), což naznačuje, že vakcinace u DIO myší vyvolala málo zkřížených protilátek proti Omicron BA.1. Dále byly DIO a štíhlé myši stimulovány 103 PFU Omicron BA.1 intranazální cestou 14 dní po boost vakcinaci (obr. 5a). V NT tkáních COVID-19 mRNA vakcinace mírně snížila replikaci Omicron BA.1 a infekční titr u hubených myší, ale měla malý účinek u DIO myší ve srovnání s neočkovanými kontrolami (obr. 5c). Je zajímavé, že očkování mRNA COVID-19 významně snížilo replikaci Omicron BA.1 v plicních tkáních myší DIO ve srovnání s jejich neočkovanými kontrolami, i když ne tak účinné jako úplná inhibice Omicron BA.1 v plicních tkáních očkovaných hubených myši (obr. 5d). Konkrétně kopie genu Omicron BA.1 RdRp byla snížena 867-krát (p=0.0087) a infekční titr o 7979.9-krát (p < 0,0001) u očkovaných myší DIO . V souladu s výše uvedenými virologickými nálezy byla vakcinace mRNA COVID-19 méně účinná při snižování exprese antigenu Omicron BA.1 v NT tkáních štíhlých a DIO myší, ale snižovala expresi antigenu Omicron BA.1 v plicních tkáních štíhlých a DIO myší (obr. 5e). Při rozlišení 2 dpi vedla infekce Omicron BA.1 k určitému stupni kongesce a infiltrace v alveolárním prostoru doprovázené plicním krvácením a poškozením epitelu u neočkovaných myší DIO, které byly sníženy vakcinací mRNA COVID-19 (obr. 5f). Důležité je, že jsme zjistili, že koncentrace IFN- a IFN- v plicních tkáních vakcinovaných DIO myší byla významně zvýšena ve srovnání s neočkovanými myšmi při 2 dpi po expozici Omicron BA.1, zatímco sérum neutralizující protilátka zůstala u očkovaných nedetekovatelná. DIO myši (obr. 5g). Celková závažnost onemocnění podle změn tělesné hmotnosti ukázala, že vakcinace mRNA COVID-19 snížila maximální ztrátu tělesné hmotnosti u myší DIO na 9 % ve srovnání s 13 % u neočkovaných myší DIO (doplňkový obrázek S6). Dohromady tyto výsledky naznačují, že navzdory spuštění nedetekovatelné úrovně protilátkové odpovědi může vakcinace mRNA COVID{48}} zesílit vrozené antivirové odpovědi a zlepšit tak poškození plicní tkáně vyvolané přípravkem Omicron BA.{49}}u DIO myší.
Obr. 5: COVID-19 mRNA vakcína zmírňuje poškození plic při absenci reakce neutralizačních protilátek u myší Omicron BA.1-infikovaných DIO. A
Očkování mRNA COVID-19 zvyšuje antivirové reakce v plicích DIO myší
Abychom lépe porozuměli imunitním reakcím v plicních tkáních myší DIO s vakcinací COVID-19 mRNA, odebrali jsme vzorky plic myší a prozkoumali jsme jejich transkriptomové profily v den 2 po infekci Omicron BA.1 (obr. 6a a doplňkový obr. S7). Je zajímavé, že jsme pozorovali významné obohacení genů zapojených do drah souvisejících s vrozenými antivirovými odpověďmi, včetně „buněčné odpovědi na IFN- a IFN-“ a „pozitivní regulace produkce IFN- a IFN-“ v plicních tkáních očkovaných DIO myší ( Obr. 6b). Analýza souborů imunitních genů dále odhalila, že očkované DIO myši měly nejvyšší množství M1 makrofágů ze všech hodnocených skupin (obr. 6c). Abychom vyhodnotili, zda vakcína COVID-19 mRNA zesílila antivirové interferonové reakce v alveolárních makrofázích, izolovali jsme alveolární makrofágy z hubených myší a myší DIO a stimulovali jsme je mRNA vakcínou (obr. 7a). Zjistili jsme, že mRNA vakcína in vitro stimulace myších alveolárních makrofágů indukovala významnou upregulaci RIG-I, MDA5, STAT1, STAT2, ISG15, IFIT3 a OAS3, zatímco pouze alveolární makrofágy z DIO myší vykazovaly významné zvýšení produkce IFN- na mRNA a hladiny proteinů (obr. 7b a c). Tato zjištění naznačují rozdílný profil odezvy alveolárních makrofágů od DIO myší a hubených myší. Dále jsme izolovali myší alveolární makrofágy z vakcinovaných nebo nevakcinovaných hubených a DIO myší, následovala stimulace buněk spike proteinem poly (I:C) nebo SARS-CoV-2 (obr. 7d). In vitro stimulace pomocí poly (I:C) dále zvýšila expresi genů souvisejících s vrozenou imunitní reakcí v alveolárních makrofázích z očkovaných hubených a DIO myší. Je zajímavé, že geny stimulované interferonem včetně ISG15, IFIT3 a OAS3 byly více upregulovány v alveolárních makrofázích z DIO myší aktivovaných vakcínou ve srovnání s těmi z štíhlých myší (obr. 7e). Souběžně s tím rekombinantní SARS-CoV-2 spike protein stimulace zvýšila expresi RIG-I, TLR3, IL-6, TNF-, IFN-, IFN-, IRF7 a STAT2 mRNA expresi ve vakcíně- aktivované alveolární makrofágy DIO myší, ale ne hubených myší (obr. 7g). Důležité je, že produkce IFN- byla dramaticky zvýšena v alveolárních makrofázích vakcinovaných DIO myší v reakci na stimulaci poly (I:C) nebo S proteinem (obr. 7f a h). Celkově tyto výsledky naznačují, že očkování mRNA COVID-19 může obnovit vrozenou antivirovou odpověď v plicích myší DIO prostřednictvím modulace exprese genů souvisejících s interferonem typu I v alveolárních makrofázích.
Obr. 6: COVID-19 mRNA vakcinace upreguluje antivirové reakce v plicích DIO myší. A
Diskuse
Obezita je spojena s exacerbovanými zánětlivými reakcemi a narušením imunitního systému, což následně vede k vysokému riziku závažnosti a hospitalizaci pacientů s COVID-19.45 Zůstává nejasné, jak tyto chronické záněty nízkého stupně a dysfunkce imunitních odpovědí modulovat průběh infekce SARS-CoV-2. K prozkoumání patogeneze SARS-CoV-2 a posouzení účinnosti vakcinace mRNA COVID-19 u obézních jedinců jsou naléhavě potřeba vhodné modely malých zvířat, které by napodobily klinické rysy pacientů s COVID-19 . Předkové SARS-CoV-2 však neinfikují laboratorní myši divokého typu, protože RBD předků se účinně neváže na myší ACE2.21,40,41 Zajímavé je, že nedávno vzniklé varianty SARS-CoV{17}} , včetně Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) a Omicron BA.1 (B.1.1.529.1), získali mutaci N501Y ve špičce, která umožňuje křížové druh přenosu SARS-CoV-2 na myši divokého typu.41,46–50 V této studii používáme dietou indukovaný model obézních myší divokého typu ke zkoumání SARS-CoV-2 Alpha a Patogeneze, reinfekce a očkování Omicron BA.1.
cistanche tubulosa-zlepšuje imunitní systém
Naše výsledky ukázaly, že infekce Omicron BA.1 je méně závažná než infekce Alpha u štíhlých myší podle změny tělesné hmotnosti, virové zátěže, titru viru, prozánětlivých plicních markerů a histopatologických nálezů. Tyto výsledky jsou v souladu s nedávnými zprávami, které pozorovaly nižší úroveň infekce Omicron BA.1 ve srovnání s předchozími variantami SARS-CoV-2 na zvířecích modelech.14,42 Zvýšená závažnost SARS-CoV{{7} } infekce u DIO myší než u štíhlých myší je v souladu s výsledky nedávných studií provedených na dietě indukovaných obézních myších a křečcích.51–53 Je zajímavé, že jsme odhalili, že Omicron BA.1 se replikoval na podobné úrovni ve srovnání s Alpha u DIO myší, což vede ke srovnatelné patogenitě Omicron BA.1 a Alpha u DIO myší. Konkrétně reprezentativní prozánětlivé cytokiny včetně IP-10 a IL-6 byly silně spouštěny infekcí Omicron BA.1 u myší DIO, což ukazuje na zvýšené zánětlivé poškození a morbiditu.54 Mezitím produkce antivirového IFN v plicních tkáních DIO myší byla významně nižší než u hubených myší při infekci Alpha i Omicron BA.1. Tyto výsledky naznačují, že infekce Omicron BA.1 u DIO myší může způsobit závažné onemocnění podobné jako u Alpha. V současné době není zcela jasné, jak obezita přispívá k závažným onemocněním COVID-19. Zvýšená hladina leptinu je charakteristickým znakem obezity, která reguluje metabolismus, signální dráhy Jak/STAT a Akt a moduluje funkce T buněk, což může přispět k závažnému výsledku.55,56 Protilátkami zprostředkovaná humorální imunita je nezbytná pro obranu hostitele, 57–59, zatímco optimální odstranění viru u myší infikovaných SARS-CoV-2-také vyžaduje odpovědi CD4+ a CD8+ T buněk.60 V této studii jsme detekovali výrazně nižší hladiny B buněk a T buněčné reakce od DIO myší ve srovnání s hubenými myšmi, což může přispívat ke zvýšené náchylnosti k opětovné infekci u DIO myší. Základní mechanismus snížené odpovědi B lymfocytů a T lymfocytů u DIO myší zůstává neúplně prozkoumán, ale může být spojen s poškozením funkce dendritických buněk, jak bylo odhaleno v předchozích studiích s virem chřipky.61–63
Navzdory úspěchu vakcinace mRNA COVID-19 s vysokou účinností při ochraně proti závažným onemocněním SARS-CoV-2 může vznik imunologické vyhýbavosti u variant SARS-CoV-2 ohrozit účinnost vakcíny.43 V našem myším modelu DIO s dvoudávkovým imunizačním režimem byla neutralizační protilátka u hubených myší snadno detekována a silně zesílena druhou dávkou vakcinace proti Alpha a Omicron BA.1. Naproti tomu dvoudávkový imunizační režim COVID-19 mRNA vakcinace vedl k nedetekovatelné sérové neutralizační protilátce proti Alfa i Omicron BA.1 u DIO myší a žádná neutralizační protilátka nebyla detekována proti Omicron BA.1 ani 2. den. na výzvu Omicron BA.1. Tato zjištění naznačují, že adaptivní reakce B lymfocytů na mRNA vakcínu jsou u DIO myší vážně oslabeny, což může být způsobeno poruchami ve vývoji, aktivaci a funkcí B lymfocytů.64–66 Je zajímavé, že vakcinace poskytla Omicron BA určitý stupeň ochrany .1-napadla myši DIO v dolních dýchacích cestách, ale ne v nosních skořepinách infikovaných zvířat. Nedostatečná ochrana ve tkáních nosních skořepin může být způsobena nedostatečnými slizničními imunitními odpověďmi po intramuskulární vakcinaci, která nedokázala vyvolat dostatečnou ochrannou imunitu v místech sliznice.67,68
Obr. 7: Alveolární makrofágy (AM) DIO myší přispívají k upregulovaným antivirovým odpovědím. A
Prostřednictvím transkriptomické analýzy jsme odhalili, že vakcinace COVID-19 mRNA upregulovala antivirové reakce v plicích DIO myší. Následné experimenty odhalily, že produkce IFN- v reakcích na stimulaci poly (I:C) nebo SARS-CoV-2 spike proteinu byla zvýšena v alveolárních makrofázích očkovaných DIO myší. Spolu se sníženou virovou zátěží a histopatologickými změnami a zvýšenou koncentrací IFN-/ v plicích Omicron BA.1- vakcinovaných DIO myší naše zjištění naznačují, že očkování mRNA zvyšuje vrozenou imunitu hostitele u obézních zvířat, která přispívá k pozorované ochraně. Celkově naše studie odhaluje důležité znalosti o infekci SARS-CoV-2 Alpha a Omicron BA.1, reinfekci a očkování u obézních myší vyvolaných dietou, což poskytuje pohled na management, léčbu a vakcinační strategie obézní populace. Naše studie má několik omezení. Nejprve jsme provedli opakovanou expozici 28 dní po primární infekci. Ve scénářích reálného života by měla být dlouhověkost paměti a ochrana před reinfekcí u pacientů sledována v delším časovém horizontu. Za druhé, v této studii byly použity samice myší, protože je známo, že samice mají silnější vrozené a adaptivní imunitní reakce než samci.69 Rozdílné imunitní reakce proti SARS-CoV-2 mezi pohlavími a jejich role při rozvoji onemocnění COVID{{{101} 19}} by měl být dále prozkoumán. Za třetí, pro tuto studii jsme použili pouze model myší divokého typu, v budoucích klinických studiích by mělo být provedeno další hodnocení u lidí, abychom potvrdili a dále prozkoumali naše zjištění o tom, zda očkování mRNA COVID-19 zlepšuje vrozené imunitní reakce po infekce SARS-CoV-2 u očkovaných obézních lidských pacientů. Naše studie nicméně poskytuje důležité poznatky, které naznačují, že u obézních pacientů se po infekci SARS-CoV-2 mohou rozvinout závažnější klinická onemocnění a jsou náchylnější k opakovaným infekcím nebo infekcím, které pronikly vakcínou. Důležité je, že naše data naznačují, že mRNA vakcíny COVID-19 mohou zůstat účinné u obézních jedinců navzdory nízké nebo nepřítomnosti protilátkové odpovědi, což dále zdůrazňuje důležitost očkování u těchto populací.
Reference
1 Zhou P, Yang XL, Wang XG a kol. Propuknutí zápalu plic spojené s novým koronavirem pravděpodobně netopýřího původu. Příroda. 2020;579(7798):270–273.
2 Chu H, Chan JF, Yuen TT a kol. Srovnávací tropismus, replikační kinetika a profilování buněčného poškození SARS-CoV-2 a SARS-CoV s důsledky pro klinické projevy, přenosnost a laboratorní studie COVID-19: observační studie. Mikrob lancety. 2020;1(1):e14–e23.
3 Chan JF, Kok KH, Zhu Z a kol. Genomická charakterizace nového lidskopatogenního koronaviru z roku 2019 izolovaného od pacienta s atypickou pneumonií po návštěvě Wu-chanu. Objevující se mikroby infikují. 2020;9(1):221–236.
4 Williamson EJ, Walker AJ, Bhaskaran K, et al. Faktory spojené s úmrtím souvisejícím s COVID-19- pomocí OpenSAFELY. Příroda. 2020;584(7821):430–436.
5 Guh DP, Zhang W, Bansback N, Amarsi Z, Birmingham CL, Anis AH. Výskyt komorbidit souvisejících s obezitou a nadváhou: systematický přehled a metaanalýza. BMC Public Health. 2009;9:88.
6 Zhang AJX, Zhu H, Chen Y, et al. Prostaglandinem E2-zprostředkované poškození přirozené imunitní odpovědi na infekci A(H1N1)pdm09 u obézních myší vyvolaných dietou by mohlo být obnoveno paracetamolem. J Infect Dis. 2019;219(5):795–807.
7 Smith AG, Sheridan PA, Harp JB, Beck MA. Dietou indukované obézní myši mají zvýšenou mortalitu a změněné imunitní reakce, když jsou infikovány virem chřipky. J Nutr. 2007;137(5):1236–1243.
8 Hulme KD, Noye EC, Short KR, Labzin LI. Dysregulovaný zánět během obezity: způsobující závažnost onemocnění u infekcí virem chřipky a SARS-CoV-2. Front Immunol. 2021;12:770066.
9 Sanchis-Gomar F, Lavie CJ, Mehra MR, Henry BM, Lippi G. Obezita a důsledky u COVID-19: když se srazí epidemie a pandemie. Mayo Clin Proc. 2020;95(7):1445–1453.
10 Kruglikov IL, Shah M, Scherer PE. Obezita a diabetes jako komorbidity COVID-19: základní mechanismy a role virově-bakteriálních interakcí. Elife. 2020;9:e61330.
11 Chen X, Hu W, Ling J a kol. Hypertenze a diabetes zpomalují vymizení viru u pacientů s COVID{1}}. medRxiv. 2020. https://doi. org/10.1101/2020.03.22.20040774.
12 Nasr MC, Geerling E, Pinto AK. Vliv obezity na očkování proti SARS-CoV-2. Přední endokrinol (Lausanne). 2022;13:898810.
13 Viana R, Moyo S, Amoako DG a kol. Rychlá epidemická expanze varianty SARS-CoV-2 Omicron v jižní Africe. Příroda. 2022;603(7902):679–686.
14 Shuai H, Chan JF, Hu B a kol. Oslabená replikace a patogenita SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron. Příroda. 2022;603(7902): 693–699.
15 Hu B, Chan JF, Liu H a kol. Spike mutace přispívající ke změněné vstupní preferenci SARS-CoV-2 Omicron BA.1 a BA.2. Objevující se mikroby infikují. 2022;11:1–31.
16 Chan JF, Hu B, Chai Y, et al. Virologické vlastnosti a patogenita SARS-CoV-2 Omicron BA.2. Cell Rep Med. 2022;3(9):100743.
17 Yuan S, Ye ZW, Liang R, a kol. Patogenita, přenosnost a zdatnost SARS-CoV-2 Omicron u křečků syrských. Věda. 2022;377(6604):428–433.
18 Lu L, Mok BW, Chen LL a kol. Neutralizace SARS-CoV-2 Omikronové varianty sérem od příjemců vakcíny BNT162b2 nebo Coronavac. Clin Infect Dis. 2022;75(1):e822–e826. https://doi.org/10. 1093/cid/ciab1041.
19 Liu L, Iketani S, Guo Y a kol. Nápadné úniky protilátek projevující se Omicronovou variantou SARS-CoV-2. Příroda. 2022;602(7898): 676–681.
20 Iketani S, Liu L, Guo Y, a kol. Vlastnosti úniků protilátek u SARS CoV-2 podlinií Omicron. Příroda. 2022;604(7906):553–556.
21 Chen Y, Li C, Liu F a kol. Průlomová infekce SARS-CoV-2 související s věkem a změny imunitní odpovědi na myším modelu. Objevující se mikroby infikují. 2022;11(1):368–383.
22 Zhang X, Goncalves R, Mosser DM. Izolace a charakterizace myších makrofágů. Curr Protoc Immunol. 2008;83(1): 14:14.1.1-14.1.14.
23 Li C, Chen Y, Zhao Y, a kol. Intravenózní injekce mRNA vakcíny proti koronavirovému onemocnění 2019 (COVID-19) může u myšího modelu vyvolat akutní myoperikarditidu. Clin Infect Dis. 2022;74(11): 1933–1950.
24 Li C, Chen YX, Liu FF a kol. Absence onemocnění zesíleného vakcínou s neočekávanou pozitivní ochranou proti těžkému akutnímu respiračnímu syndromu coronavirus 2 (SARS-CoV-2) inaktivovanou vakcínou podanou do 3 dnů po virové infekci na modelu syrského křečka. Clin Infect Dis. 2021;73(3):e719–e734.
25 Vogel AB, Kanevsky I, Che Y, et al. Vakcíny BNT162b chrání makaky rhesus před SARS-CoV-2. Příroda. 2021;592(7853):283–289.
26 Lee AC, Zhang AJ, Chan JF a kol. Orální očkování proti SARS-CoV-2 u zlatých syrských křečků zakládá subklinickou respirační infekci s vylučováním viru. Cell Rep Med. 2020;1(7):100121.
27 Meyerholz DK, Beck AP. Principy a přístupy pro reprodukovatelné skórování tkáňových skvrn ve výzkumu. Lab Invest. 2018;98(7): 844–855.
28 Chu H, Shuai H, Hou Y, a kol. Zacílení vysoce patogenní apoptózy vyvolané koronavirem snižuje patogenezi viru a závažnost onemocnění. Sci Adv. 2021;7(25):eabf8577.
29 Chu H, Hou Y, Yang D, a kol. Koronaviry využívají k replikaci hostitelskou cysteinovou asparagovou proteázu. Příroda. 2022;609(7928):785–792.
30 Zhang AJ, Li C, To KK, et al. Agonista Toll-like receptor 7 imikvimod v kombinaci s vakcínou proti chřipce urychluje a zvyšuje humorální imunitní reakce proti infekci virem chřipky A(H1N1)pdm09 u myší BALB/c. Clin Vaccine Immunol. 2014;21(4):570–579.
31 Li C, To KKW, Zhang AJX, a kol. Kostimulace s TLR7 agonistou imichimodem a inaktivovanými částicemi chřipkového viru podporuje aktivaci myších B buněk, diferenciaci a zrychlenou produkci antigen-specifických protilátek. Front Immunol. 2018;9:2370.
32 Zhou R, To KK, Wong YC, a kol. Akutní infekce SARS-CoV-2 zhoršuje reakce dendritických buněk a T-buněk. Imunita. 2020;53(4): 864–877.e5.
33 Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J. fastp: ultrarychlý all-in-one FASTQ preprocesor. Bioinformatika. 2018;34(17):i884–i890.
34 Edgar R. URMAP, ultrarychlý mapovač. PeerJ. 2020;8:e9338.
35 Kim D, Paggi JM, Park C, Bennett C, Salzberg SL. Zarovnání genomu a genotypování založené na grafu s genotypem HISAT2 a HISAT. Nat Biotechnol. 2019;37(8):907–915.
36 Pertea M, Pertea GM, Antonescu CM, Chang TC, Mendell JT, Salzberg SL. StringTie umožňuje vylepšenou rekonstrukci transkriptomu ze čtení RNA-seq. Nat Biotechnol. 2015;33(3):290–295.
37 Love MI, Huber W, Anders S. Moderovaný odhad násobné změny a disperze pro data RNA-seq s DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550.
38 Yu G, Wang LG, Han Y, He QY. clusterProfiler: balíček R pro porovnávání biologických témat mezi shluky genů. OMICS. 2012;16(5):284–287.
39 Miao YR, Xia M, Luo M, Luo T, Yang M, Guo AY. ImmuCellAI mouse: nástroj pro komplexní predikci výskytu myších imunitních buněk a zobrazení imunitního mikroprostředí. Bioinformatika. 2021;38:785.
40 Shuai H, Chan JF, Yuen TT a kol. Vznikající varianty SARS-CoV-2 rozšiřují tropismus druhů na myši. biomedicína. 2021;73:103643.
41 Gu H, Chen Q, Yang G, a kol. Adaptace SARS-CoV-2 u BALB/c myší pro testování účinnosti vakcíny. Věda. 2020;369(6511):1603–1607.
42 Halfmann PJ, Iida S, Iwatsuki-Horimoto K, et al. SARS-CoV-2 Omicron virus způsobuje oslabené onemocnění u myší a křečků. Příroda. 2022;603(7902):687–692.
43 Krause PR, Fleming TR, Longini IM a kol. Varianty a vakcíny SARS-CoV-2. N Engl J Med. 2021;385(2):179–186.
44 Corbett KS, Nason MC, Flach B a kol. Imunitní koreláty ochrany vakcínou mRNA-1273 proti SARS-CoV-2 u primátů kromě člověka. Věda. 2021;373(6561):eabj0299.
45 Hamer M, Gale ČR, Kivimäki M, Batty GD. Nadváha, obezita a riziko hospitalizace kvůli COVID-19: komunitní kohortová studie dospělých ve Spojeném království. Proč Natl Acad Sci USA. 2020;117(35):21011–21013.
46 Mannar D, Saville JW, Zhu X a kol. SARS-CoV-2 Omikronová varianta: únik protilátky a kryo-EM struktura komplexu spike protein-ACE2. Věda. 2022;375(6582):760–764.
47 Zhang Y, Huang K, Wang T a kol. SARS-CoV-2 se rychle adaptuje u starých myší BALB/c a vyvolává typický zápal plic. J Virol. 2021;95(11):e02477.
48 Huang H, Zhu Y, Niu Z, Zhou L, Sun Q. Varianty SARS-CoV-2 N501Y a jejich potenciální přenos myší. Cell Death Differ. 2021;28(10):2840–2842.
49 Niu Z, Zhang Z, Gao X a kol. Mutace N501Y uděluje mezidruhový přenos SARS-CoV-2 myším zvýšením vazby na receptor. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):284.
50 Chu H, Chan JF, Yuen KY. Zvířecí modely ve výzkumu SARS-CoV-2. Metody Nat. 2022;19(4):392–394.
51 Briand F, Sencio V, Robil C, a kol. Dietou indukovaná obezita a NASH zhoršují zotavení z nemoci u křečků infikovaných SARS-CoV-2-. Viry. 2022;14(9):2067.
52 Port JR, Adney DR, Schwarz B, a kol. Změny metabolismu lipidů vyvolané dietou s vysokým obsahem tuků a cukrů jsou u křečka syrského spojeny s mírně zvýšenou závažností COVID-19 a opožděným zotavením. Viry. 2021;13(12):2506.
53 Zhang YN, Zhang ZR, Zhang HQ a kol. Zvýšená nemocnost obézních myší infikovaných SARS-CoV adaptovaným na myši-2. Cell Discov. 2021; 7(1):74.
54 Akbar AN, Gilroy DW. Imunita proti stárnutí může COVID zhoršit-19. Věda. 2020;369(6501):256–257.
55 Rebello CJ, Kirwan JP, Greenway FL. Obezita, nejčastější komorbidita u SARS-CoV-2: je leptin spojnicí? Int J Obes. 2020;44(9):1810–1817.
56 Mullen M, Gonzalez-Perez RR. Leptinem indukovaná JAK/STAT signalizace a růst rakoviny. Vakcíny (Basilej). 2016;4(3):26.
57 Zhu A, Chen Z, Wang Y a kol. Imunitní reakce na infekci SARS-CoV-2 u lidí a humanizovaných myší ACE2. Fundam Res. 2021;1(2):124–130.
58 Achkar JM, Casadevall A. Protilátkami zprostředkovaná imunita proti tuberkulóze: důsledky pro vývoj vakcíny. Buněčný hostitelský mikrob. 2013;13(3):250–262.
59 Casadevall A, Pirofski LA. Nová syntéza imunity zprostředkované protilátkami. Nat Immunol. 2011;13(1):21–28.
60 Israelow B, Mao T, Klein J, et al. Adaptivní imunitní determinanty virové clearance a ochrany u myších modelů SARS-CoV-2. Sci Immunol. 2021;6(64):eabl4509.
61 Smith AG, Sheridan PA, Tseng RJ, Sheridan JF, Beck MA. Selektivní poškození funkce dendritických buněk a změněné antigenně specifické odpovědi CD8+ T-buněk u obézních myší vyvolaných dietou infikovaných virem chřipky. Imunologie. 2009;126(2):268–279.
62 Macia L, Delacre M, Abboud G, et al. Zhoršení funkčnosti dendritických buněk a ustáleného počtu u obézních myší. J Immunol. 2006;177(9):5997–6006.
63 Honce R, Schultz-Cherry S. Vliv obezity na patogenezi viru chřipky A, imunitní odpověď a evoluci. Front Immunol. 2019;10:1071.
64 Frasca D, Blomberg BB. Obezita urychluje věkové defekty v myších a lidských B buňkách. Front Immunol. 2020;11:2060.
65 Kennedy DE, rytíř KL. Inhibice B lymfopoézy adipocyty a IL-1-produkujícími myeloidními supresorovými buňkami. J Immunol. 2015;195(6):2666–2674.
66 Pham TD, Chng MHY, Roskin KM, et al. Strava s vysokým obsahem tuků indukuje systémové změny repertoáru B-buněk spojené s inzulínovou rezistencí. Mucosal Immunol. 2017;10(6):1468–1479.
67 Alu A, Chen L, Lei H, Wei Y, Tian X, Wei X. Intranazální COVID-19 vakcíny: z lavice do postele. EBioMedicine. 2022;76:103841.
68 Tiboni M, Casettari L, Illum L. Nosní očkování proti SARS CoV-2: synergické nebo alternativa k intramuskulárním vakcínám? Int J Pharm. 2021;603:120686.
69 Klein SL, Flanagan KL. Pohlavní rozdíly v imunitních odpovědích. Nat Rev Immunol. 2016;16(10):626–638.
