IL-38 zabraňuje navození trénované imunity inhibicí signalizace MTOR

Abstraktní:

Trénovaná imunita je získání hyperresponzivního fenotypu vrozenými imunitními buňkami (jako jsou monocyty a makrofágy) po infekci nebo vakcinaci, de facto nespecifická paměť závislá na epigenetickém a metabolickém přeprogramování těchto buněk. Nedávno jsme ukázali, že navození trénované imunity závisí na IL-1.

Zde ukazujeme, že rekombinantní IL-38, protizánětlivý cytokin z rodiny IL-1-, byl schopen vyvolat dlouhodobé inhibiční změny a snížit indukci trénované imunity pomocí -glukanu in vivo v C57BL/6 myši a ex vivo v jejich buňkách kostní dřeně. IL-38 blokoval signalizaci mTOR a bránil epigenetickým a metabolickým změnám vyvolaným -glukanem. U zdravých subjektů koreloval jednonukleotidový polymorfismus rs58965312 spojený s IL1F{10}} s vyššími koncentracemi IL{12}} v plazmě a sníženou indukcí trénované imunity pomocí -glukanu ex vivo. Tyto výsledky naznačují, že IL-38 indukuje dlouhodobé protizánětlivé změny a také inhibuje navození trénované imunity. Rekombinantní IL-38 by tedy mohl být potenciálně použit jako terapeutická intervence u onemocnění charakterizovaných zhoršenou trénovanou imunitou.

KLÍČOVÁ SLOVA

ethanol, zánět, popálenina, malé RNA

Kliknutím zobrazíte produkt cistanche tubulosa pdf

1. ÚVOD

Rostoucí počet studií prokázal, že monocyty a makrofágy mohou získat dlouhodobé funkční adaptivní změny, de facto vrozenou paměť, která byla označena jako „trénovaná imunita“.1–3 Funkční remodelace myeloidních buněk je zprostředkována epigenetickým a metabolickým přepojením. , včetně jejich progenitorů kostní dřeně.4–7 Trénovanou imunitu lze navodit vakcínami, jako je bacil CalmetteGuerin (BCG), který chrání proti Mycobacterium tuberculosis, nebo imunomodulátory, jako je -glukan, běžná složka buněčné stěny plísní.8,9 Změna zapojení epigenomu myeloidních buněk často vede k dlouhotrvajícím modifikacím, jako je zvýšená obrana hostitele proti nesouvisejícím infekcím.1,10 Například BCG vakcinace novorozenců v západní Africe snížila úmrtnost na infekce,11 a BCG vakcinace u zdravých dospělých snížila následné žluté virémie a parazitémie vyvolané horečkou na modelu lidské experimentální malárie, které korelovaly s rozsahem BCG-dependentních epigenetických změn v cirkulujících monocytech.8,12 U myších modelů, ve kterých je trénovaná imunita indukována glukanem odvozeným z Candida albicans, zesíleným prozánětlivým je dosaženo stavu, který má za následek snížení úmrtnosti např. na mykotické a Staphylococcus aureus sepse.7,9

Rodina IL-1 se skládá z 11 členů13,14; z nichž IL-37 a IL-38 mají široké protizánětlivé vlastnosti.15,16 Dříve jsme uvedli, že IL-1 je ústředním prvkem při navození trénované imunity12 a že IL{{ 11}} inhibuje navození trénované imunity.17 Dále bylo zjištěno, že IL-1 je cytokinem nejvýrazněji zvýšeným v kostní dřeni myší léčených glukanem a je příčinou navození trénované imunity.7 in vitro modely trénované imunity, primární lidské monocyty reagují na IL-1 epigenetickými změnami, které zvyšují produkci zánětlivých cytokinů, jako je TNF a IL-6.12 Kromě toho alela A jednonukleotidového polymorfismu ( SNP) rs16944 v promotorové oblasti genu IL1B byl spojen se zvýšenou indukcí trénované imunity u lidských monocytů.12

Již dříve jsme uvedli, že IL-38 může inhibovat IL-1, IL-6 a KC v modelu dnavé artritidy.18 Protože IL-38 může blokovat IL{{5 }} předpokládáme, že IL-38 má inhibiční roli při navození trénované imunity. V této zprávě jsme se zaměřili na definování role IL-38 v trénované imunitě indukované glukanem. Ukazujeme, že IL-38 inhibuje indukci trénované imunity u myších modelů narušením signální kaskády mTOR, která je nezbytná pro indukci trénované imunity.5 U zdravých lidí jsme ukázali, že SNP rs58965312 ovlivňuje IL{{ 12}} plazmatické hladiny a trénovaná imunitní odpověď in vitro.

2. MATERIÁLY A METODY

2.1 Myši

Sedmi až devítitýdenní samci myší C57Bl/6 byli získáni od Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, USA). Myši byly krmeny sterilizovanou laboratorní potravou a vodou ad libitum. Experimenty byly schváleny Institutional Animal Care and Use Committees of the University of Colorado Denver (Aurora, CO, USA).

2.2 Trénovaný model imunity

Myši dostaly 1 ug bioaktivního18,19 lidského rekombinantního IL-38 (3-152) (Biotechne, Minneapolis, MN, USA) ip ve sterilním fyziologickém roztoku v objemu 200 ul nebo pouze fyziologický roztok po tři po sobě jdoucí dny. První den, 1 hodinu po injekci IL-38, myši dostaly ip Celkem 1 mg -glukanu (1,3-(D)-glukanu) laskavě poskytl profesor David Williams ( College of Medicine, Johnson City, TN, USA) nebo 200 ul fyziologického roztoku jako kontrola vozidla. Pátý den byly myši přímo usmrceny nebo nejprve vystaveny 5 mg/kg LPS (Escherichia coli[055:B5] Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) ip ve 200 ul sterilního fyziologického roztoku 4 hodiny před usmrcením. Tělesná teplota myši byla měřena teploměrem MT4 (RayTek MiniTemp, Wilmington, NC, USA). Po anestetizaci isofluranem byla krev z orbitálního plexu odebrána do EDTA a myši byly usmrceny cervikální dislokací. Krev byla centrifugována při 1000 xg po dobu 10 minut, aby se připravila plazma pro měření cytokinů.

2.3 Produkce cytokinů in vitro

Produkce cytokinů byla hodnocena ex vivo v plné krvi, buňkách kostní dřeně a splenocytech.

Plná krev byla zředěna 1:4 krát v RPMI 1640. Celkem 200 ul objemu bylo naneseno na 96-jamkové destičky s kulatým dnem a inkubováno po dobu 24 hodin bez stimulu nebo 100 ng/ml LPS (±10 μM Nigericin [Invivogen, San Diego, CA, USA] během posledního hodinu) při 37◦C v 5 procentech CO2. Po 24 hodinách bylo odebráno 180 ul supernatantu a buněčná peleta byla uložena v 0,5% Tritonu X-100 (Sigma, St. Louis, MO, USA). Femorální kostní dřeň byla suspendována v kultivačním médiu RPMI, spočítána na počítadle buněk HemaTrue (Heska, Loveland, CO, USA) a upravena na 1 x 106/ml. Celkem 200 ul buněčné suspenze bylo naneseno na 96-jamkové destičky s kulatým dnem a inkubováno po dobu 24 hodin v RPMI (bez přidání růstových faktorů) za stejných podmínek, jak bylo popsáno dříve. Sleziny byly asepticky odstraněny, homogenizovány přes 100 μm buněčná síta (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) a shromážděny v RPMI. Buňky byly spočítány a upraveny na 5 x 106/ml. Celkem 200 ul buněčné suspenze bylo naneseno na 96-jamkové destičky s kulatým dnem a inkubováno 24 hodin nebo 3 dny v RPMI obsahujícím 10 procent FBS za stejných podmínek, jak bylo popsáno dříve.

2.4 Měření cytokinů pomocí ELISA a měření laktátu

Supernatanty a plazma byly skladovány při -20 °C až do další analýzy. ELISA byla provedena podle pokynů výrobce (BioTechne), kromě toho, že IL-38 ELISA na lidské plazmě byla provedena tak, jak je popsáno jinde.20

Myší plazma a kostní dřeň byly získány, jak je popsáno, a hladiny laktátu byly stanoveny komerčně dostupnou soupravou Lactate Fluorometric Assay Kit (Biovision, Milpitas, CA, USA).

2,5 Western blot

Kostní dřeň z naivních myší byla odebrána, jak bylo popsáno dříve. Celkem 1 x 106 buněk bylo kultivováno v 12-jamkové destičce s plochým dnem a inkubováno po dobu 3 dnů v RPMI obsahujícím 10 procent séra. Supernatant s neadherentními buňkami byl odstraněn. Po 4 hodinách inkubace (což bylo optimální pro fosforylaci mTOR) s nebo bez 5 ug/ml -glukanu ± 100 ng/ml IL-38 v RPMI byly buňky lyžovány v RIPA pufru obsahujícím inhibitor proteázy (Roche, Basel, Švýcarsko ). Celkový obsah proteinů byl stanoven testem BCA (Thermo Fisher Scientific) a stejná množství proteinů byla podrobena SDS-PAGE na předem odlitých 4–15procentních gelech (Biorad, Hercules, CA, USA).

Separované proteiny byly přeneseny na nitrocelulózovou membránu (Biorad), která byla blokována v 5% BSA (Sigma) a inkubována přes noc při 4 °C s králičími polyklonálními protilátkami proti (fosfo) mTOR, Akt, 4EBP1 a S6K (Cell Signaling, Danvers, MA, USA) a -actin (Sigma), které byly vizualizovány pomocí polyklonální sekundární protilátky (Dako, Leuven, Belgie) a substrátu SuperSignal West Femto (Thermo Fisher Scientific) pro fosforylované proteiny nebo substrátu ECL pro ostatní proteiny (Biorad).

2.6 Extrakce mRNA a RT-PCR

mRNA z myší kostní dřeně byla izolována extrakcí Trizol (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) chloroformovou (Sigma) extrakcí, následovanou vysrážením isopropanolem (Sigma) a dvěma promytími 70% ethanolem (Sigma). cDNA byla syntetizována pomocí iScript reverzní transkriptázy (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Relativní exprese byla stanovena pomocí metody SYBR Green (Invitrogen) na přístroji CFX96 Bio-Rad qPCR (Biorad) a hodnoty byly vyjádřeny jako násobek zvýšení hladin mRNA, vzhledem ke kontrolním myším s vehikulem, s B2M jako provozním genem. Primery jsou uvedeny v tabulce podpůrných informací S1.

2.7 Imunoprecipitace chromatinu

Kostní dřeň byla izolována, jak bylo popsáno dříve. Buňky byly fixovány v 1% formaldehydu bez methanolu a skladovány při 4 °C. Poté byly buňky sonikovány a imunoprecipitace byla provedena pomocí protilátek proti H3K4me3 (Diagenode, Seraing, Belgie), jak je popsáno jinde.6 DNA byla izolována pomocí purifikační soupravy MinElute PCR (Qiagen, Germantown, MD, USA) a byla dále zpracována pro Analýza qPCR pomocí zelené metody SYBR na přístroji Step-one PLUS qPCR (Applied Biosciences, Foster City, CA, USA). Vzorky byly analyzovány srovnávací Ct metodou podle pokynů výrobce. Epigenetické primery jsou uvedeny v tabulce podpůrných informací S1.

2.8 Experimenty PBMC

Studie byla provedena na kohortě ±200 zdravých jedinců západoevropského původu z projektu Human Functional Genomics Project (kohorty 200FG, viz www.humanfunctionalgenomics.org). PBMC byly izolovány od souhlasných zdravých dárců, jak bylo popsáno výše.21 Příprava plazmy pro IL-38 ELISA a in vitro stimulace primární stimulace monocytů v této kohortě byly popsány jinde.22 Monocyty byly trénovány s -glukanem po dobu 24 hodin, promyty teplým PBS a ponechány v RPMI po dobu 6 dní. 23 Poté byly buňky stimulovány 10 ng/ml LPS. Po 24 hodinách byly supernatanty shromážděny a skladovány při -20 °C, dokud nebyly IL-6 a TNF změřeny pomocí ELISA. Plazmatické hladiny IL{13}} byly stanoveny testem ELISA. Stav IL-38 SNP rs58965312 byl hodnocen, jak je popsáno v metodách Li et al.22, pomocí komerčně dostupného čipu SNP, Illumina HumanOmniExpressExome-8 v1.0.

2.9 Statistická analýza

Rozdíly mezi různými podmínkami byly analyzovány Wilcoxonovým párovým znaménkovým testem nebo Mann-Whitney U-testem podle potřeby. Údaje jsou uvedeny jako průměr ± SEM, pokud není uvedeno jinak. Data byla analyzována pomocí GraphPad Prism 8.{4}} (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). P-hodnota pod 0,05 byla považována za významnou.

3 VÝSLEDKY

3.1 IL-38 inhibuje LPS-indukovaný zánět

Tyto studie o domnělé roli IL-38 na trénovanou imunitu začaly hodnocením účinku rekombinantního lidského IL-38 na systémový zánět způsobený endotoxémií. Myši dostaly buď vehikulum nebo 1 ug IL-38 ip ve dnech 4, 3 a 2 (obr. 1A). Po 4 dnech byl všem myším ip podán LPS (5 mg/kg) a o 4 hodiny později byly myši usmrceny. Jak je znázorněno na obrázku 1B, myši dostávající IL-38 vykazovaly menší hypotermii ve srovnání s myšmi léčenými vehikulem, což ukazuje na snížený zánět.24 Plazmatické koncentrace IL-1, TNF a IL-6 byly významně sníženy u myší léčených rekombinantním IL-38 ve srovnání s myšmi léčenými vehikulem (obr. 1C), zatímco koncentrace IL-1 v lyzátech plné krve nebyla ovlivněna IL-38.

Na rozdíl od toho nebyly pozorovány žádné významné změny v počtu buněk v kostní dřeni, splenocytech a plné krvi závislé na IL, kromě malého poklesu lymfocytů v plné krvi (data nejsou uvedena). Plná krev, kostní dřeň a splenocyty byly dále inkubovány in vitro po dobu 24 hodin bez jakéhokoli dalšího stimulu. Pozorovali jsme snížené spontánní uvolňování TNF (snížení o 75 procent) a IL-6 (snížení o 25 procent) z kultur celé krve u myší léčených IL-38 (obr. 1D nahoře). V kultivované kostní dřeni bylo také pozorováno snížené spontánní uvolňování TNF (55procentní pokles) (obr. ID uprostřed). Splenocyty nevykazovaly rozdíly v produkci IL-6 nebo TNF (obr. 1D dole).

3.2 IL-38 inhibuje trénovanou imunitu indukovanou glukanem

Dále jsme hodnotili, zda je IL-38 také schopen inhibovat indukci trénované imunity pomocí -glukanu. trénovaná imunita indukovaná glukanem má za následek zesílenou produkci cytokinů na sekundární a nesouvisející výzvu.7,9 Jak je znázorněno na obrázku 2A, myším jsme podali rekombinantní IL-38 (1 ug) nebo fyziologický roztok 1 hodinu před ip-glukanem (1 mg) v den -4. Ve dnech -3 a -2 myši dostávaly 1 ug IL-38 denně. Po 2 dnech klidu dostaly všechny myši 5 mg LPS. Čtyři hodiny po podání LPS byla teplota břišní stěny u myší léčených -glukanem snížena o 2 °C ve srovnání s myšmi léčenými vehikulem a normalizována léčbou IL-38 (obr. 2B). U myší léčených -glukanem a poté exponovaných LPS byla pozorována podobná reverze účinků -glukanu prostřednictvím IL-38 v plazmě TNF, IL-6 a IL-1 (obr. 2C). Jak se očekávalo v ex vivo kultivované plné krvi (bez extra ex vivo stimulace) od myší trénovaných na glukan, bylo zjištěno zvýšení produkce TNF a IL-6, které bylo zrušeno přidáním IL-38 ( Obr. 2D). Tento cytokinový profil se odrazil v kulturách splenocytů a – i když ne statisticky významně – v kostní dřeni (obr. 2D).

3.3 IL-38 zabraňuje epigenetickým změnám histonů vyvolaných -glukanem

Protože zvýšená indukce zánětlivých cytokinů pomocí -glukanu je výsledkem epigenetických změn na úrovni histonů,4,9 jsme dále hodnotili vliv IL-38 na epigenetické modifikace u promotorů zavedených trénovaných genů souvisejících s imunitou. Myši byly ošetřeny -glukanem ± IL-38 a utraceny po 5 dnech bez podání LPS (obr. 3A).2,6 Když byla plná krev, kostní dřeň a splenocyty stimulovány ex vivo pomocí LPS s nebo bez aktivátor zánětu nigericin, zvýšení produkce cytokinů bylo pozorováno u myší trénovaných na -glukan, které bylo zrušeno IL-38 (obr. 3B).

Když byla stanovena exprese genů souvisejících s trénovanou imunitou (Tnfa, Nrlp3, Hk2 a Pfkp) v kostní dřeni myší infikovaných LPS, byla pozorována zvýšená exprese všech genů, které zabránil IL-38 (obr. 3C). Aby se určilo, zda se jedná o výsledek epigenetických modifikací indukovaných -glukanem a IL-38, kostní dřeň myší neléčených LPS byla zpracována pro epigenetickou analýzu. Byla izolována DNA označená H3K4me3 (důležitý histonový marker v trénované imunitě4,9) a bylo stanoveno procento promotorů trénovaných genů souvisejících s imunitou, které byly pozitivní na tuto histonovou značku.2 Jak bylo ukázáno dříve, nárůst promotorů pozitivních na H3K4me3 byl pozorován u myší trénovaných na glukan a toto bylo obráceno, když myši také dostaly IL38 (obr. 3D).

3.4 IL-38 brání signalizaci – glukanu závislé Akt/mTOR/S6K

Již dříve jsme ukázali, že trénovaná imunita v monocytech závisí na aktivaci dráhy mTOR.5 Protože IL-38 inhibuje indukci trénované imunity, předpokládali jsme, že k inhibici dráhy mTOR dochází, stejně jako byl mechanismus IL-37 inhibice trénované imunity.17 Jak je znázorněno na obrázku 4A, indukce trénované imunity v kostní dřeni u naivních myší pomocí -glukanu in vitro indukuje fosforylaci Akt, mTOR a jejich downstream kináz S6K a 4EBP1. IL-38 redukoval tuto fosforylaci, což ukazuje, že IL38 inhibuje aktivaci této dráhy.

Protože mTOR je centrální regulátor buněčného metabolismu, stanovili jsme aktivitu dráhy glykolýzy, která je vysoce indukována v monocytech a makrofázích vyškolených glukanem.5 Jako konečný produkt anaerobní glykolýzy byly měřeny hladiny laktátu. Léčba IL-38 zabránila zvýšení hladin laktátu v plazmě 4 hodiny po léčbě LPS a v supernatantech 72 hodin kultivované kostní dřeně z myší trénovaných s -glukanem a injikovaných LPS in vivo (obr. 4B, C).

3.5 Plazmatické hladiny SNP a IL-38 předpovídají sílu trénované indukce imunity

Abychom ověřili vliv IL-38 na trénovanou imunitu u lidí, zkoumali jsme účinek 11 SNP spojených s IL-38 (IL1F10) a sousedním IL-1Ra (IL{{6 }}RN) na indukci trénované imunity u lidských PBMC od 118 zdravých subjektů z kohorty 200FG.25 Měřili jsme koncentrace IL-38 v plazmě a kvantifikovali jsme kapacitu jejich monocytů získat trénovanou imunitu. Jak je znázorněno na obrázku 5A, indukce IL-6 a TNF po in vitro tréninku s -glukanem souvisí s SNP rs5896312. Kromě toho plazmatická hladina IL-38 byla závislá na tomto SNP, protože nositelé dvou alternativních alel měli vyšší hladiny ve srovnání se subjekty nesoucími dvě referenční alely (obr. 5B). U těchto jedinců nebyl nalezen žádný rozdíl v hladinách IL-1RA v plazmě (data nejsou uvedena). Stručně řečeno, inhibice trénované imunity u zdravých dobrovolníků byla spojena s vyšší koncentrací plazmatického IL-38, která je zase závislá na SNP rs5896312.

4. DISKUZE

V této zprávě ukazujeme, že IL-38 významně snižuje indukci trénované imunity pomocí -glukanu. Toto pozorování je v souladu s protizánětlivými vlastnostmi IL-38 jako inhibitoru vrozené a adaptivní imunity.16,25 Když jsou myši trénovány s -glukanem, dochází k epigenetickým modifikacím v buňkách vrozeného imunitního systému, což má za následek zesílené prozánětlivé reakce vrozeného imunitního systému po druhé zánětlivé výzvě. Zvýšená produkce prozánětlivých cytokinů má také za následek epigenetické modifikace v kostní dřeni7 a snižuje mortalitu v modelech systémových infekcí C. albicans nebo S. aureus.8,9 Navíc se ukázalo, že IL-1 hraje hlavní roli roli při navození trénované imunity,7,12, což také zdůraznil Van der Meer et al., kteří prokázali, že léčba myší malými dávkami rekombinantního lidského IL-1 snižuje mortalitu myší s granulocytopenií na následnou infekci Pseudomonas, tehdejší koncept nazývaný nespecifická odolnost vůči infekci.27 U dalšího člena rodiny IL-1, IL-37, bylo prokázáno, že inhibuje zánět NLRP3 a uvolňování aktivního IL-1, a navození trénované imunity.17 Vzhledem k protizánětlivým vlastnostem IL-38,28 jako je jeho schopnost blokovat upregulaci IL-1 u myších modelů dnavé artritidy,18 jsme zkoumali, zda IL{{ 25}} může blokovat navození trénované imunity.

Zde ukazujeme, že kromě prevence LPS-indukovaného zánětu u myší29 IL-38 zrušil indukci trénované imunity a následnou reakci na sekundární stimul LPS. Podávání IL-38 inhibovalo -glukanem indukovanou fosforylaci signální dráhy Akt/mTOR. Podobně IL-38 zabránil -glukanu závislému prozánětlivému epigenetickému přeprogramování, jak ukazuje snížení H3K4me3 na promotorech Tnfa, Nrlp3, Hk2 a Pfkp v kostní dřeni myší. In vivo léčba -glukanem a IL-38 a následné podání LPS vedlo k nižším koncentracím laktátu v plazmě a in vivo kultivovaných supernatantech kostní dřeně. Nižší koncentrace laktátu naznačují, že IL-38 blokuje glykolýzu, nejpravděpodobněji prostřednictvím inhibice dráhy mTOR. Tato pozorování jsou potvrzena analýzou kohorty zdravých subjektů, ve kterých SNP rs5896312 sousedící s genem kódujícím IL-38 ovlivnil jak hladiny IL-38 v plazmě, tak indukovatelnost trénované imunity v monocytech ex vivo. Dohromady ukazujeme, že snížená hladina IL-38 vede ke zvýšené indukci trénované imunity, zatímco podávání rekombinantního IL-38 tuto biologickou odpověď inhibuje.

IL-38 se váže na IL-36R a IL-1R9 je jeho domnělý koreceptor.16,30 Bylo hlášeno, že N-terminálně zkrácený IL-38 zeslabuje JNK/AP1 dráha, která má za následek sníženou produkci IL-6 z makrofágů.30 Zde ukazujeme, že IL-38 také inhibuje dráhu Akt/mTOR, která je nezbytná pro navození trénované imunity.5 Zajímavé je, že inhibice dráhy mTOR byla také pozorována u IL37,31,32, což naznačuje částečně srovnatelný pracovní mechanismus těchto širokých protizánětlivých členů rodiny IL-1.

Kromě pozitivní role trénované imunity při ochraně před infekcí byl navržen škodlivý účinek u autoimunitních onemocnění.3 Proto může být IL-38 použit terapeuticky k utlumení trénované imunity u těchto onemocnění. Trénovaná imunita byla specificky navržena, aby hrála patologickou roli u systémového lupus erythematodes (SLE), Sjögrenova syndromu a revmatoidní artritidy.3 Ochranná role IL-38 byla navržena u SLE,26 u myší vystavených experimentální artritidě,33 u Sjögrenovy nemoci byl IL-38 upregulován jako protiváha k IL-36-zánětu závislému.34 Nová hypotéza tedy je, že rekombinantní IL-38 by mohl být použit k inhibici zánětu u autoimunitních onemocnění inhibicí trénované imunity.

U autoinflamatorních onemocnění se také předpokládá, že hraje roli trénovaná imunita. Již dříve jsme uvedli, že u pacientů se syndromem hyper IgD vede nedostatek mevalonátkinázy k akumulaci mevalonátu a fenotyp hyperaktivní trénované imunity se projevuje jako ataky sterilního zánětu. K dnešnímu dni existují omezené údaje o úloze IL-38 u autozánětlivých syndromů souvisejících s IL-1 nebo NLRP3-. Inhibice IL-1 pomocí IL-38 a homologie s IL-1Ra vyžaduje další zkoumání účinků IL-38 na tyto nemoci a zejména na sestavování o zpracování zánětu a IL-1 jako protizánětlivé role IL-38 v těchto onemocněních způsobených IL{11}}by se dalo předpokládat. V současné době nevíme, která receptorová dráha je blokována IL-38, což vede ke snížení signalizace IL-1. Domníváme se, že IL-38 může interferovat se signalizací IL-36R, která může vázat IL-36 cytokiny a indukuje IL17 a IL-1. Kromě toho může IL-38 interferovat s IL-1R9, který se také podílí na indukci IL-17.35 IL-1 sám o sobě může indukovat IL-36 cytokiny a IL -17, což vede k autozánětlivé kličce, kterou lze přerušit pomocí IL38. Nejdůležitější je však ukázat, že IL-38 inhibuje dráhu mTOR, čímž objasňujeme jeden z mechanismů, které IL-38 používá k inhibici produkce IL-1.

Tato studie předkládá důkaz, že IL-38 inhibuje indukci trénované imunity tím, že interferuje s dráhou mTOR a se signalizací IL1. Kromě interference s těmito základními signálními cestami při navození trénované imunity pomocí -glukanu, IL-38 sám také indukoval epigenetické změny, což naznačuje, že odděleně od inhibice trénované imunity může mít IL-38 dlouhodobou imunosupresivní účinek. Role IL-38 u lidských nemocí, které závisí na trénované imunitě, vyžaduje další charakterizaci, například posouzením lidských vzorků ke stanovení účinku IL-38 na zánět v kontextu těchto nemocí. Metabolické účinky IL-38 a jeho účinky na trénovanou imunitu se stávají zvláště relevantními u kardiovaskulárních onemocnění. Předpokládá se, že trénovaná imunita přispívá k přetrvávajícímu zánětu, který je charakteristický pro aterosklerózu.36 Jedním z markerů tohoto přetrvávajícího zánětu je C-reaktivní protein (CRP) a v metaanalýze více než 80000 subjektů byly nalezeny polymorfismy pouze v pěti imunitních genech, které byly spojeny s cirkulujícím CRP, včetně CRP samotného, ​​NRLP3, IL-6R a překvapivě IL-1F10 (IL-38).37 Nedávno jsme uvedli, že Plazmatické koncentrace IL-38 nepřímo korelují s IL-6 a CRP u subjektů s nadváhou a nejvíce jsou sníženy u subjektů s metabolickým syndromem.20 Tato a naše současná pozorování naznačují, že IL-38 může být klíčový hráč v omezování metabolických drah a zánětu, které jsou rozhodujícími hnacími silami kardiovaskulárních onemocnění.

Na závěr v této studii ukazujeme, že IL-38 je důležitý protizánětlivý mediátor, který inhibuje navození trénované imunity. IL-38 inhibuje indukci epigenetických a metabolických změn indukovaných -glukanem a SNP, který koreluje s vyššími koncentracemi IL-38 u zdravých dobrovolníků, vede ke snížení indukce trénované imunity pomocí -glukanu ex vivo. Tato data podporují hypotézu, že modulace IL-38 by mohla být terapeuticky využitelná u nemocí, u kterých je trénovaná imunita dysregulována a přispívá k patologii nemoci a klinické vzorky přidané MGN. LABJ, MGN a CAD přispěly činidly/materiály. DMG a RJWA napsali/navrhli a dokončili práci. Všichni autoři přečetli a schválili konečný rukopis.

PODĚKOVÁNÍ

FLV byl podpořen grantem VIDI od Nizozemské organizace pro vědecký výzkum. MGN byla podpořena grantem ERC Advanced Grant (#833247) a grantem Spinoza od Nizozemské organizace pro vědecký výzkum. CAD byl podpořen grantem NIH AI 15614. RJWA byl podpořen grantem VENI od Nizozemské organizace pro vědecký výzkum (#09150161810007)

ZVEŘEJNĚNÍ

Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

REFERENCE

1. Netea MG, Joosten LA, Latz E, et al. Trénovaná imunita: program vrozené imunitní paměti ve zdraví a nemoci. Věda. 2016;352:aaf1098.

2. Arts RJW, Carvalho A, La Rocca C, et al. Imunometabolické dráhy v BCG-indukované trénované imunitě. Zprávy buňky. 2016; 17:2562- 2571.

3. Arts RJW, Joosten LAB, Netea MG. Potenciální role trénované imunity u autoimunitních a autozánětlivých poruch. Front Immunol. 2018;9:298.

4. Saeed S, Quintin J, Kerstens HH a kol. Epigenetické programování diferenciace monocytů na makrofágy a trénovaná vrozená imunita. Věda. 2014;345:1251086.

5. Cheng SC, Quintin J, Cramer RA a kol. mTOR- a HIF-1alfa zprostředkovaná aerobní glykolýza jako metabolický základ pro trénovanou imunitu. Věda. 2014;345:1250684.

6. Arts RJ, Novakovic B, Ter Horst R, et al. Glutaminolýza a akumulace fumarátu integrují imunometabolické a epigenetické programy v trénované imunitě. Cell Metab. 2016; 24:807-819.

7. Mitroulis I, Ruppova K, Wang B, et al. Modulace progenitorů myelopoézy je nedílnou součástí trénované imunity. Buňka. 2018;172:147-161 e12.

8. Kleinnijenhuis J, Quintin J, Preijers F a kol. Bacille Calmette-Guerin indukuje NOD2-závislou nespecifickou ochranu před reinfekcí prostřednictvím epigenetického přeprogramování monocytů. Proč Natl Acad Sci USA A. 2012;109:17537-17542.

9. Quintin J, Saeed S, Martens JHA a kol. Infekce Candida albicans poskytuje ochranu proti reinfekci prostřednictvím funkčního přeprogramování monocytů. Buněčný hostitelský mikrob. 2012;12:223-232.

10. Novakovic B, Habibi E, Wang SY, et al. Beta-glukan obrací epigenetický stav imunologické tolerance indukované LPS. Buňka. 2016;167:1354-1368 e14.

11. Biering-Sorensen S, Aaby P, Lund N, et al. Časná BCG-Dánsko a novorozenecká úmrtnost mezi kojenci vážícími<2500 g: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis. 2017;65:1183-1190

12. Arts RJW, Moorlag S, Novakovic B, et al. BCG vakcinace chrání před experimentální virovou infekcí u lidí prostřednictvím indukce cytokinů spojených s trénovanou imunitou. Buněčný hostitelský mikrob. 2018;23:89-100 e5.

13. Dinarello CA. Přehled rodiny IL-1 u vrozeného zánětu a získané imunity. Immunol Rev. 2018;281:8-27.

14. Dinarello C, Arend W, Sims J a kol. IL-1 rodinná nomenklatura. Nat Immunol. 2010;11:973.

15. Hahn M, Frey S, Hueber AJ. Noví členové rodiny interleukin-1 cytokinů u zánětlivých onemocnění. Curr Opin Rheumatol. 2017; 29:208-213.

16. van de Veerdonk FL, Stoeckman AK, Wu G a kol. IL-38 se váže na IL-36 receptor a má biologické účinky na imunitní buňky podobné antagonistům IL-36 receptoru. Proč Natl Acad Sci US A. 2012;109:3001- 3005.

17. Cavalli G, Tengesdal IW, Gresnigt MS, Nemkov T, Arts RJW, Domínguez-Andrés J, Molteni R, Stefanoni D, Cantoni E, Cassina L, Giugliano S, Schraa K, Mills TS, Pietras EM, Eisenmesser EZ, Dagna L, Boletta A, D'Alessandro A, Joosten LAB, Netea MG, Dinarello CA a kol. Protizánětlivý cytokin Interleukin 37 je inhibitorem trénované imunity. Zprávy buňky. 2021; V tisku.

18. de Graaf DM, Maas RJA, Smeekens SP, et al. Lidský rekombinantní interleukin-38 potlačuje zánět u myších modelů lokálního a systémového onemocnění. Cytokin. 2020;137:155334.

19. Towne JE, Renshaw BR, Douangpanya J, et al. Ligandy interleukinu-36 (IL-36) vyžadují zpracování pro plného agonistu (IL-36alfa, IL36beta a IL-36gama) nebo antagonistu (IL-36Ra ) činnost. J Biol Chem. 2011;286:42594-42602.

20. Graaf Dennis M, Jaeger Martin, Munckhof Inge CL, et al. Snížené koncentrace B buněčného cytokinu interleukinu 38 jsou spojeny s rizikem kardiovaskulárního onemocnění u subjektů s nadváhou. European Journal of Immunology.

21. Oosting M, Kerstholt M, Ter Horst R, et al. Funkční a genomová architektura cytokinových odpovědí indukovaných borrelia burgdorferi u lidí. Buněčný hostitelský mikrob. 2016; 20:822-833.

22. Li Y, Oosting M, Smeekens SP a kol. Funkční genomický přístup k pochopení variací v produkci cytokinů u lidí. Buňka. 2016;167:1099-1110.

23. Bekkering S, Blok BA, Joosten LA, Riksen NP, van Crevel R, Netea MG. In vitro experimentální model trénované vrozené imunity v lidských primárních monocytech. Clin Vaccine Immunol. 2016; 23:926-933

24. Nold MF, Nold-Petry CA, Zepp JA, Palmer BE, Bufler P, Dinarello CA. IL-37 je základním inhibitorem vrozené imunity. Nat Immunol. 2010;11:1014-1022.

25. Li Y, Oosting M, Deelen P, a kol. Interindividuální variabilita a genetické vlivy na cytokinové odpovědi na bakterie a houby. Nat Med. 2016;22:952.

26. Rudloff I, Godsell J, Nold-Petry CA, et al. Stručná zpráva: interleukin38 vykonává protizánětlivé funkce a je spojen s aktivitou onemocnění u systémového lupus erythematodes. Artritida Revmatol. 2015;67:3219-3225.

27. Van der Meer JW, Helle M, Aarden L. Srovnání účinků rekombinantního interleukinu 6 a rekombinantního interleukinu 1 na nespecifickou rezistenci vůči infekci. Eur J Immunol. 1989; 19:413- 416.

28. van de Veerdonk FL, de Graaf DM, Joosten LA, Dinarello CA. Biologie IL-38 a její role v onemocnění. Immunol Rev. 2018;281:191-196.

29. Xu F, Lin S, Yan X, a kol. Interleukin 38 chrání před smrtelnou sepsí. Int J Infect Dis. 2018; 218:1175-1184.

30. Mora J, Schlemmer A, Wittig I, et al. Interleukin-38 se uvolňuje z apoptotických buněk, aby omezil zánětlivé reakce makrofágů. J Mol Cell Biol. 2016; 8:426-438.

31. Nold-Petry CA, Lo CY, Rudloff I, et al. IL-37 vyžaduje receptory IL-18Ralpha a IL-1R8 (SIGIRR), aby provedly svůj mnohostranný protizánětlivý program po vrozené transdukci signálu. Nat Immunol. 2015;16:354-365.

32. Li TT, Zhu D, Mou T, a kol. IL-37 indukuje autofagii v buňkách hepatocelulárního karcinomu inhibicí dráhy PI3K/AKT/mTOR. Mol Immunol. 2017; 87:132-140.

33. Boutet MA, Najm A, Bart G, et al. Nadměrná exprese IL-38 indukuje protizánětlivé účinky u myších modelů artritidy a lidských makrofágů in vitro. Ann Rheum Dis. 2017; 76:1304-1312.

34. Ciccia F, Accardo-Palumbo A, Alessandro R, et al. Interleukin-36alfa osa je modulována u pacientů s primárním Sjogrenovým syndromem. Clin Exp Immunol. 2015;181:230-238.

35. Han Y, Mora J, Huard A, et al. IL-38 zmírňuje zánět kůže a omezuje produkci IL-17 z gama delta T buněk. Cell Rep. 2019;27:835-846.

36. Bekkering S, Joosten LA, van der Meer JW, Netea MG, Riksen NP. Trénovaná vrozená imunita a ateroskleróza. Curr Opin Lipidol. 2013; 24:487-492.

37. Dehghan A, Dupuis J, Barbalic M, et al. Meta-analysis of genome-wide association studies in >80 000 subjektů identifikuje více lokusů pro hladiny C-reaktivního proteinu. Oběh. 2011;123:731-738.

PODPŮRNÉ INFORMACE

Další podpůrné informace lze nalézt online v části Podpůrné informace na konci článku.

For more information:1950477648nn@gmail.com