IL-38 bráni navodeniu trénovanej imunity inhibíciou signalizácie MTOR

Abstrakt:

Trénovaná imunita je získanie hyperresponzívneho fenotypu vrodenými imunitnými bunkami (ako sú monocyty a makrofágy) po infekcii alebo očkovaní, de facto nešpecifická pamäť závislá na epigenetickom a metabolickom preprogramovaní týchto buniek. Nedávno sme ukázali, že indukcia trénovanej imunity závisí od IL-1.

Tu ukazujeme, že rekombinantný IL-38, protizápalový cytokín IL-1-rodiny, bol schopný vyvolať dlhodobé inhibičné zmeny a znížiť indukciu trénovanej imunity pomocou -glukánu in vivo v C57BL/6 myši a ex vivo v ich bunkách kostnej drene. IL-38 blokoval signalizáciu mTOR a zabránil epigenetickým a metabolickým zmenám vyvolaným -glukánom. U zdravých jedincov jednonukleotidový polymorfizmus rs58965312 spojený s IL1F{10}} koreloval s vyššími plazmatickými koncentráciami IL{12}} a zníženou indukciou trénovanej imunity pomocou -glukánu ex vivo. Tieto výsledky naznačujú, že IL-38 indukuje dlhodobé protizápalové zmeny a tiež inhibuje navodenie trénovanej imunity. Rekombinantný IL-38 by sa preto mohol potenciálne použiť ako terapeutická intervencia pri chorobách charakterizovaných exacerbovanou trénovanou imunitou.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ

etanol, zápal, popálenina, malé RNA

Kliknutím zobrazíte cistanche tubulosa pdf produkt

1. ÚVOD

Rastúci počet štúdií ukázal, že monocyty a makrofágy môžu získať dlhodobé funkčné adaptívne zmeny, de facto vrodenú pamäť, ktorá sa nazýva „trénovaná imunita“.1–3 Funkčná prestavba myeloidných buniek je sprostredkovaná epigenetickým a metabolickým prepojením. , vrátane ich progenitorov kostnej drene.4–7 Trénovanú imunitu možno navodiť vakcínami, ako je bacil CalmetteGuerin (BCG), ktorý chráni pred Mycobacterium tuberculosis, alebo imunomodulátormi, ako je -glukán, bežný komponent bunkovej steny húb.8,9 Prepojenie epigenómu myeloidných buniek často vedie k dlhotrvajúcim modifikáciám, ako je zvýšená obrana hostiteľa proti nesúvisiacim infekciám.1,10 Napríklad BCG vakcinácia novorodencov v západnej Afrike znížila úmrtnosť na infekcie,11 a BCG očkovanie u zdravých dospelých znížilo následné žlté virémia a parazitémia vyvolaná horúčkou na modeli ľudskej experimentálnej malárie, ktorá korelovala s rozsahom BCG-dependentných epigenetických zmien v cirkulujúcich monocytoch.8,12 V myších modeloch, v ktorých je trénovaná imunita indukovaná glukánom odvodeným z Candida albicans, zvýšený prozápalový sa dosiahne stav, čo má za následok zníženú úmrtnosť napr. na mykotické a sepsy Staphylococcus aureus.7,9

Rodina IL-1 pozostáva z 11 členov13,14; z ktorých IL-37 a IL-38 majú široké protizápalové vlastnosti.15,16 Predtým sme uviedli, že IL-1 je ústredným prvkom pri indukcii trénovanej imunity12 a že IL{{ 11}} inhibuje indukciu trénovanej imunity.17 Okrem toho sa zistilo, že IL-1 je cytokín najvýznamnejšie zvýšený v kostnej dreni myší liečených glukánom a je príčinou indukcie trénovanej imunity.7 V r. in vitro modely trénovanej imunity, primárne ľudské monocyty reagujú na IL-1 epigenetickými zmenami, ktoré zvyšujú produkciu zápalových cytokínov, ako sú TNF a IL-6.12 Okrem toho alela A jednonukleotidového polymorfizmu ( SNP) rs16944 v promotorovej oblasti génu IL1B bol spojený so zvýšenou indukciou trénovanej imunity v ľudských monocytoch.12

Už sme uviedli, že IL-38 môže inhibovať IL-1, IL-6 a KC v modeli dnavej artritídy.18 Keďže IL-38 môže blokovať IL{{5 }} predpokladáme, že IL-38 má inhibičnú úlohu pri indukcii trénovanej imunity. V tejto správe sme sa zamerali na definovanie úlohy IL-38 v trénovanej imunite indukovanej glukánom. Ukazujeme, že IL-38 inhibuje indukciu trénovanej imunity u myších modelov narušením signálnej kaskády mTOR, ktorá je nevyhnutná pre indukciu trénovanej imunity.5 U zdravých ľudí sme ukázali, že SNP rs58965312 ovplyvňuje IL{{ 12}} plazmatické hladiny a trénovaná imunitná odpoveď in vitro.

2. MATERIÁLY A METÓDY

2.1 Myši

Sedem až deväť týždňov staré samce myší C57Bl/6 boli získané z Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, USA). Myši boli kŕmené sterilizovanou laboratórnou potravou a vodou ad libitum. Experimenty schválili Inštitucionálne výbory pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie na University of Colorado Denver (Aurora, CO, USA).

2.2 Model trénovanej imunity

Myši dostali 1 ug bioaktívneho18,19 ľudského rekombinantného IL-38 (3-152) (Biotechne, Minneapolis, MN, USA) ip v sterilnom fyziologickom roztoku v objeme 200 ul alebo len fyziologický roztok počas troch po sebe nasledujúcich dní. Prvý deň, 1 hodinu po injekcii IL-38, myši dostali ip Celkom 1 mg -glukánu (1,3-(D)-glukánu) láskavo poskytol profesor David Williams ( College of Medicine, Johnson City, TN, USA) alebo 200 ul fyziologického roztoku ako kontrola vozidla. Piaty deň boli myši priamo usmrtené alebo najprv vystavené 5 mg/kg LPS (Escherichia coli[055:B5] Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) ip v 200 ul sterilného fyziologického roztoku 4 hodiny pred usmrtením. Telesná teplota myši bola meraná teplomerom MT4 (RayTek MiniTemp, Wilmington, NC, USA). Po anestézii izofluranom sa krv z orbitálneho plexu odobrala do EDTA a myši sa usmrtili cervikálnou dislokáciou. Krv sa centrifugovala pri 1000 x g počas 10 minút, aby sa pripravila plazma na meranie cytokínov.

2.3 Produkcia cytokínov in vitro

Produkcia cytokínov bola hodnotená ex vivo v celej krvi, bunkách kostnej drene a splenocytoch.

Plná krv bola zriedená 1:4-krát v RPMI 1640. Celkový objem 200 ul sa umiestnil na 96-jamkové platne s okrúhlym dnom a inkuboval sa 24 hodín bez stimulu alebo 100 ng/ml LPS (±10 μM Nigericínu [Invivogen, San Diego, CA, USA] počas posledného hodinu) pri 37◦C v 5 percentách CO2. Po 24 hodinách sa zhromaždilo 180 ul supernatantu a bunková peleta sa skladovala v 0,5 percentnom Tritone X-100 (Sigma, St. Louis, MO, USA). Femorálna kostná dreň bola suspendovaná v kultivačnom médiu RPMI, spočítaná na počítadle buniek HemaTrue (Heska, Loveland, CO, USA) a upravená na 1 x 106/ml. Celkom 200 ul bunkovej suspenzie sa nanieslo na 96-jamkové platne s guľatým dnom a inkubovalo sa 24 hodín v RPMI (bez pridaných rastových faktorov) za rovnakých podmienok, ako bolo opísané vyššie. Sleziny boli asepticky odstránené, homogenizované cez 100 μm bunkové sitá (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) a zozbierané v RPMI. Bunky boli spočítané a upravené na 5 x 106/ml. Celkom 200 ul bunkovej suspenzie sa nanieslo na 96-jamkové platne s guľatým dnom a inkubovalo sa 24 hodín alebo 3 dni v RPMI obsahujúcom 10 percent FBS za rovnakých podmienok, ako bolo opísané vyššie.

2.4 Meranie cytokínov pomocou ELISA a meranie laktátu

Supernatanty a plazma sa skladovali pri -20 °C až do ďalšej analýzy. ELISA sa uskutočnila podľa pokynov výrobcu (BioTechne), okrem toho, že IL-38 ELISA na ľudskej plazme sa uskutočnila tak, ako je opísané inde.20

Myšia plazma a kostná dreň sa získali tak, ako je opísané, a hladiny laktátu sa stanovili pomocou komerčne dostupnej súpravy Lactate Fluorometric Assay Kit (Biovision, Milpitas, CA, USA).

2,5 Western blot

Kostná dreň z naivných myší sa odobrala, ako bolo opísané vyššie. Celkom 1 x 106 buniek sa kultivovalo v 12-jamkovej platni s plochým dnom a inkubovalo sa 3 dni v RPMI obsahujúcom 10 percent séra. Supernatant s neadherentnými bunkami bol odstránený. Po 4 hodinách inkubácie (čo bolo optimálne pre fosforyláciu mTOR) s alebo bez 5 ug/ml -glukánu ± 100 ng/ml IL-38 v RPMI boli bunky lyzované v RIPA pufri obsahujúcom inhibítor proteázy (Roche, Basel, Švajčiarsko ). Celkový obsah proteínov bol stanovený testom BCA (Thermo Fisher Scientific) a rovnaké množstvá proteínov boli podrobené SDS-PAGE na vopred naliatych 4–15 percentných géloch (Biorad, Hercules, CA, USA).

Separované proteíny boli prenesené na nitrocelulózovú membránu (Biorad), ktorá bola blokovaná v 5 percentách BSA (Sigma) a inkubovaná cez noc pri 4 °C s králičími polyklonálnymi protilátkami proti (fosfo) mTOR, Akt, 4EBP1 a S6K (Cell Signaling, Danvers, MA, USA) a -aktín (Sigma), ktoré boli vizualizované pomocou polyklonálnej sekundárnej protilátky (Dako, Leuven, Belgicko) a substrátu SuperSignal West Femto (Thermo Fisher Scientific) pre fosforylované proteíny alebo substrátu ECL pre ostatné proteíny. (Biorad).

2,6 extrakcia mRNA a RT-PCR

mRNA z kostnej drene myši sa izolovala pomocou Trizol (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) extrakciou chloroformom (Sigma), po ktorej nasledovalo vyzrážanie izopropanolom (Sigma) a dve premytia 70 percentným etanolom (Sigma). cDNA bola syntetizovaná pomocou iScript reverznej transkriptázy (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Relatívna expresia sa stanovila pomocou metódy SYBR Green (Invitrogen) na prístroji CFX96 Bio-Rad qPCR (Biorad) a hodnoty sa vyjadrili ako násobok zvýšenia hladín mRNA v porovnaní s kontrolnými myšami s vehikulom, s B2M ako housekeeping génom. Priméry sú uvedené v tabuľke podporných informácií S1.

2.7 Imunoprecipitácia chromatínu

Kostná dreň bola izolovaná, ako bolo opísané vyššie. Bunky boli fixované v 1% formaldehyde bez metanolu a skladované pri 4 °C. Potom sa bunky sonikovali a imunoprecipitácia sa uskutočnila s použitím protilátok proti H3K4me3 (Diagenode, Seraing, Belgicko), ako je opísané inde.6 DNA sa izolovala pomocou purifikačnej súpravy MinElute PCR (Qiagen, Germantown, MD, USA) a ďalej sa spracovávala na Analýza qPCR pomocou metódy SYBR green na zariadení Step-one PLUS qPCR (Applied Biosciences, Foster City, CA, USA). Vzorky sa analyzovali porovnávacou Ct metódou podľa pokynov výrobcu. Epigenetické priméry sú uvedené v tabuľke podporných informácií S1.

2.8 PBMC experimenty

Štúdia sa uskutočnila na kohorte ±200 zdravých jedincov západoeurópskeho pôvodu z projektu Human Functional Genomics Project (200FG kohorty, pozri www.humanfunctionalgenomics.org). PBMC boli izolované od súhlasiacich zdravých darcov, ako bolo opísané vyššie.21 Príprava plazmy na IL-38 ELISA a in vitro stimulácie primárnych monocytových stimulácií v tejto kohorte boli opísané inde.22 Monocyty boli trénované s -glukánom počas 24 hodín, premyli teplým PBS a nechali sa odpočívať v RPMI počas 6 dní. 23 Potom sa bunky stimulovali s 10 ng/ml LPS. Po 24 hodinách sa supernatanty zozbierali a skladovali pri -20 °C, kým sa IL-6 a TNF nemerali pomocou ELISA. Plazmatické hladiny IL{13}} boli stanovené pomocou ELISA. Stav IL-38 SNP rs58965312 bol hodnotený tak, ako je opísané v metódach Li et al.22, pomocou komerčne dostupného čipu SNP, Illumina HumanOmniExpressExome-8 v1.0.

2.9 Štatistická analýza

Rozdiely medzi rôznymi stavmi boli analyzované Wilcoxonovým párovým znamienkovým testom alebo Mann-Whitney U-testom podľa potreby. Údaje sú prezentované ako priemer ± SEM, pokiaľ nie je uvedené inak. Údaje boli analyzované pomocou GraphPad Prism 8.{4}} (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). Hodnota P nižšia ako 0,05 sa považovala za významnú.

3 VÝSLEDKY

3.1 IL-38 inhibuje zápal indukovaný LPS

Tieto štúdie o predpokladanej úlohe IL-38 na trénovanú imunitu začali hodnotením účinku rekombinantného ľudského IL-38 na systémový zápal spôsobený endotoxémiou. Myši dostali buď vehikulum alebo 1 ug IL-38 ip v dňoch 4, 3 a 2 (obr. 1A). Po 4 dňoch sa všetkým myšiam ip podal LPS (5 mg/kg) a o 4 hodiny neskôr sa myši usmrtili. Ako je znázornené na obrázku 1B, myši dostávajúce IL-38 vykazovali menšiu hypotermiu v porovnaní s myšami liečenými vehikulom, čo naznačuje znížený zápal.24 Plazmatické koncentrácie IL-1, TNF a IL-6 boli významne znížené u myší liečených rekombinantným IL-38 v porovnaní s myšami liečenými vehikulom (obr. 1C), zatiaľ čo koncentrácia IL-1 v lyzátoch plnej krvi nebola ovplyvnená IL-38.

Na rozdiel od toho neboli pozorované žiadne významné zmeny v počte buniek v kostnej dreni, splenocytoch a celej krvi závislé od IL, okrem malého poklesu lymfocytov v plnej krvi (údaje nie sú uvedené). Plná krv, kostná dreň a splenocyty sa ďalej inkubovali in vitro počas 24 hodín bez akéhokoľvek ďalšieho stimulu. Pozorovali sme znížené spontánne uvoľňovanie TNF (75 percentný pokles) a IL-6 (25 percentný pokles) z kultúr plnej krvi myší liečených IL-38 (obr. 1D hore). V kultivovanej kostnej dreni sa tiež pozorovalo znížené spontánne uvoľňovanie TNF (55 percentný pokles) (obr. 1D stred). Splenocyty nevykazovali rozdiely v produkcii IL-6 alebo TNF (obr. 1D dole).

3.2 IL-38 inhibuje trénovanú imunitu indukovanú glukánom

Ďalej sme hodnotili, či IL-38 bol tiež schopný inhibovať indukciu trénovanej imunity pomocou -glukánu. trénovaná imunita indukovaná glukánom vedie k zosilnenej produkcii cytokínov pri sekundárnej a nesúvisiacej stimulácii.7,9 Ako je znázornené na obrázku 2A, myšiam sme podali rekombinantný IL-38 (1 ug) alebo fyziologický roztok 1 hodinu pred ip-glukánom (1 mg) v deň -4. V dňoch -3 a -2 myši dostávali 1 ug IL-38 denne. Po 2 dňoch odpočinku dostali všetky myši 5 mg LPS. Štyri hodiny po podaní LPS sa teplota brušnej steny myší liečených -glukánom znížila o 2 °C v porovnaní s myšami liečenými vehikulom a normalizovala sa liečbou IL-38 (obr. 2B). U myší liečených -glukánom a potom vystavených LPS sa podobné zvrátenie účinkov -glukánu prostredníctvom IL-38 pozorovalo v plazme TNF, IL-6 a IL-1 (obr. 2C). Ako sa očakávalo v ex vivo kultivovanej plnej krvi (bez extra ex vivo stimulácie) od myší trénovaných na glukán, zistilo sa zvýšenie produkcie TNF a IL-6, ktoré bolo zrušené pridaním IL-38 ( Obr. 2D). Tento cytokínový profil sa odrážal v kultúrach splenocytov a – aj keď nie štatisticky významne – v kostnej dreni (obr. 2D).

3.3 IL-38 zabraňuje epigenetickým zmenám histónov vyvolaných -glukánom

Keďže zvýšená indukcia zápalových cytokínov pomocou -glukánu je výsledkom epigenetických zmien na úrovni histónov,4,9 sme ďalej hodnotili vplyv IL-38 na epigenetické modifikácie u promótorov zavedených trénovaných génov súvisiacich s imunitou. Myši boli liečené -glukánom ± IL-38 a usmrtené po 5 dňoch bez stimulácie LPS (obr. 3A).2,6 Keď sa celá krv, kostná dreň a splenocyty stimulovali ex vivo pomocou LPS s alebo bez zápalového aktivátora nigericínu, bolo pozorované zvýšenie produkcie cytokínov u myší trénovaných na -glukán, ktoré bolo zrušené IL-38 (obr. 3B).

Keď sa určila expresia génov súvisiacich s trénovanou imunitou (Tnfa, Nrlp3, Hk2 a Pfkp) v kostnej dreni myší infikovaných LPS, pozorovala sa zvýšená expresia všetkých génov, ktorej zabránil IL-38 (obr. 3C). Aby sa určilo, či je to výsledok epigenetických modifikácií indukovaných -glukánom a IL-38, kostná dreň myší bez LPS sa spracovala na epigenetickú analýzu. Izolovala sa DNA označená H3K4me3 (dôležitý histónový marker v trénovanej imunite4,9) a určilo sa percento promótorov trénovaných génov súvisiacich s imunitou, ktoré boli pozitívne na túto histónovú značku. H3K4me3 bol pozorovaný u myší trénovaných na glukán a toto bolo zvrátené, keď myši tiež dostali IL38 (obr. 3D).

3.4 IL-38 bráni signalizácii Akt/mTOR/S6K závislej od glukánu

Už skôr sme ukázali, že trénovaná imunita v monocytoch závisí od aktivácie dráhy mTOR.5 Keďže IL-38 inhibuje indukciu trénovanej imunity, predpokladali sme, že k inhibícii dráhy mTOR dochádza, rovnako ako mechanizmus IL-37 inhibícia trénovanej imunity.17 Ako je znázornené na obrázku 4A, indukcia trénovanej imunity v kostnej dreni naivných myší pomocou -glukánu in vitro indukuje fosforyláciu Akt, mTOR a ich downstream kináz S6K a 4EBP1. IL-38 znížil túto fosforyláciu, čo naznačuje, že IL38 inhibuje aktiváciu tejto dráhy.

Keďže mTOR je centrálnym regulátorom bunkového metabolizmu, stanovili sme aktivitu dráhy glykolýzy, ktorá je vysoko indukovaná v monocytoch a makrofágoch vyškolených glukánom.5 Ako konečný produkt anaeróbnej glykolýzy sa merali hladiny laktátu. Liečba IL-38 zabránila zvýšeniu hladín laktátu v plazme 4 hodiny po liečbe LPS a v supernatantoch 72 hodín kultivovanej kostnej drene z myší trénovaných s -glukánom a injikovaných LPS in vivo (obr. 4B, C).

3.5 Plazmatické hladiny SNP a IL-38 predpovedajú silu trénovanej indukcie imunity

Aby sme potvrdili vplyv IL-38 na trénovanú imunitu u ľudí, skúmali sme účinok 11 SNP spojených s IL-38 (IL1F10) a susedným IL-1Ra (IL{{6 }}RN) o indukcii trénovanej imunity v ľudských PBMC od 118 zdravých jedincov z kohorty 200FG.25 Merali sme koncentrácie IL-38 v plazme a kvantifikovali sme kapacitu ich monocytov získať trénovanú imunitu. Ako je znázornené na obrázku 5A, indukcia IL-6 a TNF po in vitro tréningu s -glukánom súvisí s SNP rs5896312. Okrem toho plazmatická hladina IL-38 bola závislá od tohto SNP, pretože nosiči dvoch alternatívnych alel mali vyššie hladiny v porovnaní s jedincami nesúcimi dve referenčné alely (obr. 5B). U týchto jedincov sa nezistil žiadny rozdiel v hladinách IL{17}}RA v plazme (údaje nie sú uvedené). Stručne povedané, inhibícia trénovanej imunity u zdravých dobrovoľníkov bola spojená s vyššou koncentráciou plazmatického IL-38, ktorá zase závisí od SNP rs5896312.

4. DISKUSIA

V tejto správe demonštrujeme, že IL-38 významne znižuje indukciu trénovanej imunity pomocou -glukánu. Toto pozorovanie je v súlade s protizápalovými vlastnosťami IL-38 ako inhibítora vrodenej a adaptívnej imunity.16,25 Keď sú myši trénované s -glukánom, dochádza k epigenetickým modifikáciám v bunkách vrodeného imunitného systému, čo vedie k zosilnené prozápalové reakcie vrodeného imunitného systému po druhej zápalovej výzve. Zvýšená produkcia prozápalových cytokínov má za následok aj epigenetické modifikácie v kostnej dreni7 a znižuje úmrtnosť v modeloch systémových infekcií C. albicans alebo S. aureus.8,9 Okrem toho sa ukázalo, že IL{10}} hrá hlavnú úlohu úlohu pri indukcii trénovanej imunity,7,12, čo zdôraznili aj Van der Meer a kol., ktorí preukázali, že liečba myší malými dávkami rekombinantného ľudského IL-1 znižuje úmrtnosť myší s granulocytopéniou na následnú infekciu Pseudomonas, koncept v tom čase nazývaný nešpecifická odolnosť voči infekcii.27 Ďalší člen rodiny IL-1, IL-37, dokázal inhibovať zápal NLRP3 a uvoľňovanie aktívneho IL-1, a navodenie trénovanej imunity.17 Vzhľadom na protizápalové vlastnosti IL-38,28 ako je jeho schopnosť blokovať upreguláciu IL-1 u myších modelov dnavej artritídy,18 sme skúmali, či IL{{ 25}} môže blokovať indukciu trénovanej imunity.

Tu ukazujeme, že okrem prevencie zápalu indukovaného LPS u myší29 IL-38 zrušila indukciu trénovanej imunity a následnú odpoveď na sekundárny stimul s LPS. Podávanie IL-38 inhibovalo -glukánom indukovanú fosforyláciu signálnej dráhy Akt/mTOR. Podobne IL-38 zabránil prozápalovému epigenetickému preprogramovaniu závislému od -glukánu, ako ukazuje zníženie H3K4me3 na promótoroch Tnfa, Nrlp3, Hk2 a Pfkp v kostnej dreni myši. In vivo liečba -glukánom a IL-38 a následné podávanie LPS viedli k nižším koncentráciám laktátu v plazme a in vivo kultivovaných supernatantoch kostnej drene. Nižšie koncentrácie laktátu naznačujú, že IL-38 blokuje glykolýzu, najpravdepodobnejšie prostredníctvom inhibície dráhy mTOR. Tieto pozorovania sú potvrdené analýzou kohorty zdravých jedincov, u ktorých SNP rs5896312 susediaci s génom kódujúcim IL-38 ovplyvnil plazmatické hladiny IL-38 aj indukovateľnosť trénovanej imunity v monocytoch ex vivo. Celkovo sme ukázali, že znížená hladina IL-38 vedie k zvýšenej indukcii trénovanej imunity, zatiaľ čo podávanie rekombinantného IL-38 inhibuje túto biologickú odpoveď.

IL-38 sa viaže na IL-36R a IL-1R9 je jeho domnelý koreceptor.16,30 Uvádza sa, že N-terminálne skrátený IL-38 zoslabuje JNK/AP1 dráha, ktorá vedie k zníženej produkcii IL-6 z makrofágov.30 Tu ukazujeme, že IL-38 tiež inhibuje dráhu Akt/mTOR, ktorá je nevyhnutná pri indukcii trénovanej imunity.5 Zaujímavé je, že inhibícia dráhy mTOR bola tiež pozorovaná pre IL37, 31, 32, čo naznačuje čiastočne porovnateľný pracovný mechanizmus týchto širokých protizápalových členov rodiny IL{17}}.

Okrem pozitívnej úlohy trénovanej imunity pri ochrane pred infekciou sa predpokladá škodlivý účinok pri autoimunitných ochoreniach.3 Preto sa IL-38 môže terapeuticky použiť na zmiernenie trénovanej imunity pri týchto ochoreniach. Trénovaná imunita bola špecificky navrhnutá, aby zohrávala patologickú úlohu pri systémovom lupus erythematosus (SLE), Sjögrenovom syndróme a reumatoidnej artritíde.3 Ochranná úloha IL-38 bola navrhnutá pri SLE,26 u myší vystavených experimentálnej artritíde,33 pri Sjögrenovej chorobe bol IL-38 upregulovaný ako protiváha k IL-36-zápalu závislému.34 Nová hypotéza teda je, že rekombinantný IL{10}} by sa mohol použiť na inhibíciu zápalu pri autoimunitných ochoreniach inhibíciou trénovanej imunity.

Trénovaná imunita bola tiež navrhnutá, aby zohrávala úlohu pri autozápalových ochoreniach. Už sme predtým uviedli, že u pacientov so syndrómom hyper IgD vedie nedostatok mevalonátkinázy k akumulácii mevalonátu a fenotyp hyperaktívnej trénovanej imunity sa prejavuje ako ataky sterilného zápalu. K dnešnému dňu existujú obmedzené údaje o úlohe IL-38 pri autozápalových syndrómoch súvisiacich s IL-1 alebo NLRP3-. Inhibícia IL-1 pomocou IL-38 a homológia s IL-1Ra si vyžaduje ďalšie skúmanie účinkov IL-38 na tieto choroby a najmä na zostavenie dalo by sa predpokladať, že spracovanie zápalu a IL-1 ako protizápalová úloha IL-38 pri týchto ochoreniach spôsobených IL{11}}. V súčasnosti nevieme, ktorá receptorová dráha je blokovaná IL-38, čo vedie k zníženiu signalizácie IL{13}}. Domnievame sa, že IL-38 môže interferovať so signalizáciou IL-36R, ktorá môže viazať IL-36 cytokíny a indukuje IL17 a IL-1. Okrem toho môže IL-38 interferovať s IL-1R9, ktorý sa tiež podieľa na indukcii IL-17.35 Samotný IL-1 môže indukovať IL-36 cytokíny a IL -17, čo vedie k autozápalovej slučke, ktorú možno prelomiť IL38. Najdôležitejšie je však ukázať, že IL-38 inhibuje dráhu mTOR, čím objasňujeme jeden z mechanizmov, ktoré IL-38 používa na inhibíciu produkcie IL-1.

Táto štúdia predstavuje dôkaz, že IL-38 inhibuje indukciu trénovanej imunity tým, že interferuje s dráhou mTOR a signalizáciou IL1. Okrem interferencie s týmito základnými signálnymi dráhami pri indukcii trénovanej imunity pomocou -glukánu, samotný IL-38 vyvolal aj epigenetické zmeny, čo naznačuje, že oddelene od inhibície trénovanej imunity môže mať IL-38 dlhodobú imunosupresívny účinok. Úloha IL-38 pri ľudských ochoreniach, ktoré závisia od trénovanej imunity, si vyžaduje ďalšiu charakterizáciu, napríklad hodnotením ľudských vzoriek na určenie účinku IL-38 na zápal v kontexte týchto ochorení. Metabolické účinky IL-38 a jeho účinky na trénovanú imunitu sa stávajú obzvlášť dôležitými pri kardiovaskulárnych ochoreniach. Predpokladá sa, že trénovaná imunita prispieva k pretrvávajúcemu zápalu, ktorý je charakteristický pre aterosklerózu.36 Jedným z markerov tohto pretrvávajúceho zápalu je C-reaktívny proteín (CRP) a v metaanalýze viac ako 80000 subjektov sa zistili polymorfizmy iba v piatich imunitných génoch, ktoré súviseli s cirkulujúcim CRP, medzi ktoré patrilo samotné CRP, NRLP3, IL-6R a prekvapivo IL-1F10 (IL-38).37 Nedávno sme uviedli, že Plazmatické koncentrácie IL-38 nepriamo korelujú s IL-6 a CRP u jedincov s nadváhou a najviac sú znížené u jedincov s metabolickým syndrómom.20 Tieto a naše súčasné pozorovania naznačujú, že IL-38 môže byť kľúčovým hráčom pri obmedzovaní metabolických dráh a zápalu, ktoré sú kľúčovými hnacími silami kardiovaskulárnych ochorení.

Na záver, v tejto štúdii sme ukázali, že IL-38 je dôležitý protizápalový mediátor, ktorý inhibuje navodenie trénovanej imunity. IL-38 inhibuje indukciu epigenetických a metabolických zmien indukovaných -glukánom a SNP, ktorý koreluje s vyššími koncentráciami IL-38 u zdravých dobrovoľníkov, vedie k zníženej indukcii trénovanej imunity pomocou -glukánu ex vivo. Tieto údaje podporujú hypotézu, že modulácia IL-38 by mohla byť terapeuticky využiteľná pri ochoreniach, pri ktorých je trénovaná imunita dysregulovaná a prispieva k patológii ochorenia a klinické vzorky prispeli MGN. LABJ, MGN a CAD prispeli činidlami/materiálmi. DMG a RJWA napísali/napísali a dokončili dokument. Všetci autori prečítali a schválili konečný rukopis.

POĎAKOVANIE

FLV bola podporená grantom VIDI od Holandskej organizácie pre vedecký výskum. MGN bola podporená grantom ERC Advanced Grant (#833247) a grantom Spinoza od Holandskej organizácie pre vedecký výskum. CAD bol podporený grantom NIH AI 15614. RJWA bol podporený grantom VENI od Holandskej organizácie pre vedecký výskum (#09150161810007)

ZVEREJNENIA

Autori nedeklarujú žiadny konflikt záujmov.

LITERATÚRA

1. Netea MG, Joosten LA, Latz E, a kol. Trénovaná imunita: program vrodenej imunitnej pamäte v zdraví a chorobe. Veda. 2016;352:aaf1098.

2. Arts RJW, Carvalho A, La Rocca C, a kol. Imunometabolické dráhy v BCG-indukovanej trénovanej imunite. Prehľady buniek. 2016; 17:2562- 2571.

3. Arts RJW, Joosten LAB, Netea MG. Potenciálna úloha trénovanej imunity pri autoimunitných a autozápalových poruchách. Front Immunol. 2018;9:298.

4. Saeed S, Quintin J, Kerstens HH a kol. Epigenetické programovanie diferenciácie monocytov na makrofágy a trénovaná vrodená imunita. Veda. 2014;345:1251086.

5. Cheng SC, Quintin J, Cramer RA a kol. mTOR- a HIF-1alfasprostredkovaná aeróbna glykolýza ako metabolický základ pre trénovanú imunitu. Veda. 2014;345:1250684.

6. Arts RJ, Novakovic B, Ter Horst R, et al. Glutaminolýza a akumulácia fumarátu integrujú imunometabolické a epigenetické programy do trénovanej imunity. Cell Metab. 2016; 24:807-819.

7. Mitroulis I, Ruppova K, Wang B, a kol. Modulácia progenitorov myelopoézy je integrálnou súčasťou trénovanej imunity. Bunka. 2018;172:147-161 e12.

8. Kleinnijenhuis J, Quintin J, Preijers F, a kol. Bacille Calmette-Guerin indukuje NOD2-závislú nešpecifickú ochranu pred reinfekciou prostredníctvom epigenetického preprogramovania monocytov. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:17537-17542.

9. Quintin J, Saeed S, Martens JHA a kol. Infekcia Candida albicans poskytuje ochranu pred reinfekciou prostredníctvom funkčného preprogramovania monocytov. Bunkový hostiteľský mikrób. 2012; 12:223-232.

10. Novakovic B, Habibi E, Wang SY, a kol. Beta-glukán obracia epigenetický stav imunologickej tolerancie indukovanej LPS. Bunka. 2016;167:1354-1368 e14.

11. Biering-Sorensen S, Aaby P, Lund N, a kol. Včasná BCG-Dánsko a novorodenecká úmrtnosť medzi dojčatami s hmotnosťou<2500 g: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis. 2017;65:1183-1190

12. Arts RJW, Moorlag S, Novakovic B, et al. BCG vakcinácia chráni pred experimentálnou vírusovou infekciou u ľudí prostredníctvom indukcie cytokínov spojených s trénovanou imunitou. Bunkový hostiteľský mikrób. 2018;23:89-100 e5.

13. Dinarello CA. Prehľad rodiny IL-1 pri vrodenom zápale a získanej imunite. Immunol Rev. 2018;281:8-27.

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

15. Hahn M, Frey S, Hueber AJ. Noví členovia rodiny interleukín-1 cytokínov pri zápalových ochoreniach. Curr Opin Rheumatol. 2017; 29:208-213.

16. van de Veerdonk FL, Stoeckman AK, Wu G a kol. IL-38 sa viaže na IL-36 receptor a má biologické účinky na imunitné bunky podobné antagonistom IL-36 receptora. Proc 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. Protizápalový cytokín Interleukín 37 je inhibítorom trénovanej imunity. Prehľady buniek. 2021; V tlači.

18. de Graaf DM, Maas RJA, Smeekens SP, et al. Ľudský rekombinantný interleukín-38 potláča zápal v myšacích modeloch lokálneho a systémového ochorenia. cytokín. 2020;137:155334.

19. Towne JE, Renshaw BR, Douangpanya J, et al. Ligandy interleukínu-36 (IL-36) vyžadujú spracovanie na úplného agonistu (IL-36alfa, IL36beta a IL-36gama) alebo antagonistu (IL-36}Ra ) činnosť. J Biol Chem. 2011;286:42594-42602.

20. Graaf Dennis M, Jaeger Martin, Munckhof Inge CL, a kol. Znížené koncentrácie B bunkového cytokínu interleukínu 38 sú spojené s rizikom kardiovaskulárnych ochorení u jedincov s nadváhou. European Journal of Immunology.

21. Oosting M, Kerstholt M, Ter Horst R, a kol. Funkčná a genomická architektúra cytokínových reakcií indukovaných borrelia burgdorferi u ľudí. Bunkový hostiteľský mikrób. 2016; 20:822-833.

22. Li Y, Oosting M, Smeekens SP, a kol. Funkčný genomický prístup na pochopenie variácií v produkcii cytokínov u ľudí. Bunka. 2016;167:1099-1110.

23. Bekkering S, Blok BA, Joosten LA, Riksen NP, van Crevel R, Netea MG. In vitro experimentálny model trénovanej vrodenej imunity v ľudských primárnych monocytoch. Clin Vaccine Immunol. 2016; 23:926-933

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

25. Li Y, Oosting M, Deelen P, a kol. Interindividuálna variabilita a genetické vplyvy na cytokínové odpovede na baktérie a huby. Nat Med. 2016;22:952.

26. Rudloff I, Godsell J, Nold-Petry CA, a kol. Stručná správa: interleukín38 má protizápalové funkcie a je spojený s aktivitou ochorenia pri systémovom lupus erythematosus. Artritída Reumatol. 2015; 67:3219-3225.

27. Van der Meer JW, Helle M, Aarden L. Porovnanie účinkov rekombinantného interleukínu 6 a rekombinantného interleukínu 1 na nešpecifickú odolnosť voči infekcii. Eur J Immunol. 1989; 19:413- 416.

28. van de Veerdonk FL, de Graaf DM, Joosten LA, Dinarello CA. Biológia IL-38 a jej úloha pri chorobách. Immunol Rev. 2018;281:191-196.

29. Xu F, Lin S, Yan X, a kol. Interleukín 38 chráni pred smrteľnou sepsou. Int J Infect Dis. 2018; 218:1175-1184.

30. Mora J, Schlemmer A, Wittig I, a kol. Interleukín-38 sa uvoľňuje z apoptotických buniek na obmedzenie zápalových reakcií makrofágov. J Mol Cell Biol. 2016; 8:426-438.

31. Nold-Petry CA, Lo CY, Rudloff I, a kol. IL-37 vyžaduje receptory IL-18Ralpha a IL{4}}R8 (SIGIRR), aby vykonali svoj mnohostranný protizápalový program po vrodenej transdukcii signálu. Nat Immunol. 2015;16:354-365.

32. Li TT, Zhu D, Mou T, a kol. IL-37 indukuje autofágiu v bunkách hepatocelulárneho karcinómu inhibíciou dráhy PI3K/AKT/mTOR. Mol Immunol. 2017; 87:132-140.

33. Boutet MA, Najm A, Bart G, a kol. Nadmerná expresia IL-38 indukuje protizápalové účinky u myších modelov artritídy a ľudských makrofágov in vitro. Ann Rheum Dis. 2017; 76:1304-1312.

34. Ciccia F, Accardo-Palumbo A, Alessandro R, a kol. Os interleukínu-36alfa je modulovaná u pacientov s primárnym Sjogrenovým syndrómom. Clin Exp Immunol. 2015;181:230-238.

35. Han Y, Mora J, Huard A, a kol. IL-38 zmierňuje zápal kože a obmedzuje produkciu IL-17 z gama delta T buniek. Cell Rep. 2019;27:835-846.

36. Bekkering S, Joosten LA, van der Meer JW, Netea MG, Riksen NP. Trénovaná vrodená 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 subjektov identifikuje viacero lokusov pre hladiny C-reaktívneho proteínu. Obeh. 2011;123:731-738.

PODPORUJÚCE INFORMÁCIE

Ďalšie podporné informácie možno nájsť online v časti Podporné informácie na konci článku.

For more information:1950477648nn@gmail.com