МРНК-вакцина проти COVID-19 захищає від інфекції SARS-CoV-2 Omicron BA.1 у мишей із ожирінням, спричинених дієтою, завдяки стимулюванню вроджених противірусних реакцій хазяїна
Dec 06, 2023
Резюме
Фон
Ожиріння є всесвітньою епідемією та вважається фактором ризику важких проявів коронавірусної хвороби 2019 (COVID-19). Патогенність коронавірусу 2 важкого гострого респіраторного синдрому (SARS-CoV-2) і реакція організму на інфекцію, повторне зараження та вакцинацію в осіб з ожирінням залишаються не до кінця вивченими.
методи
Використовуючи мишачу модель ожиріння, спричиненого дієтою (DIO), ми досліджували SARS-CoV-2 Alpha- та Omicron BA.1-прояви захворювання та імунні відповіді господаря на інфекцію, повторне зараження та COVID{ {6}} вакцинація мРНК.
Висновки
На відміну від худих мишей, Omicron BA.1 і Alpha реплікувалися до порівнянних рівнів у легенях мишей DIO і призвели до подібного ступеня пошкодження тканин. Важливо, що як Т-клітини, так і В-клітини опосередковані адаптивні імунні відповіді на інфекцію SARS-CoV-2 або вакцинацію мРНК COVID-19 порушуються у мишей DIO, що призводить до вищої схильності до повторного зараження та нижчої кількості вакцини ефективність. Однак, незважаючи на відсутність нейтралізуючих антитіл, вакциновані миші DIO захищені від пошкодження легенів під час зараження Омікроном, що супроводжується значно більшим виробленням IFN- та IFN- в легеневій тканині. Lung RNAseq і подальші експерименти показали, що вакцинація мРНК COVID-19 у мишей DIO посилила противірусну вроджену імунну відповідь, включаючи експресію IFN-, порівняно з невакцинованими контрольними тваринами.
цистанхе рослина, що підвищує імунну систему
Інтерпретація
Наші результати свідчать про те, що вакцинація мРНК проти COVID-19 посилює вроджену противірусну відповідь господаря при ожирінні, що певною мірою захищає мишей DIO, коли адаптивний імунітет є неоптимальним.
Фінансування
Повний перелік фінансових організацій, які зробили внесок у це дослідження, можна знайти в розділі Подяки.
Ключові слова: ожиріння; Миша з ожирінням, спричинена дієтою; SARS-CoV-2}}; COVID-19; щеплення; Омікрон
вступ
Коронавірусна хвороба 2019 (COVID-19) спричинена коронавірусом важкого гострого респіраторного синдрому-2 (SARS CoV-2), який спричинив понад 630 мільйонів інфекцій і понад 6,5 мільйонів смертей.1 –3 Літній вік і супутні захворювання, включаючи гіпертонію, ожиріння, певні види раку та серцево-судинні захворювання, вважають факторами ризику розвитку важкої форми COVID-19.4 Серед цих станів ожиріння наразі вважається всесвітньою епідемією та пов’язане з типом Цукровий діабет II, серцево-судинні захворювання, гіпертонія та неалкогольна жирова хвороба печінки внаслідок хронічного системного запалення низького ступеня.5 Попередні дослідження показали, що миші з ожирінням, спричиненим дієтою (DIO), викликали дисрегуляцію вроджених імунних реакцій і розвинули серйозне пошкодження легенів після пандемічний грип H1N1.6–8 Після спалаху пандемії COVID-19 клінічні звіти свідчать про те, що люди із захворюваннями, пов’язаними з ожирінням, піддаються більшому ризику COVID-19 і більш схильні до важких захворювань. 9,10 Крім того, нещодавнє дослідження показало, що ожиріння пов’язане із затримкою виведення SARS-CoV-2 і несприятливим прогнозом у пацієнтів з COVID-19.11 Однак патогенність SARS-CoV-2 і реакція організму на повторне зараження та вакцинацію у людей з ожирінням залишається не до кінця вивченою.12 З моменту появи у 2019 році SARS-CoV-2 продовжує розвиватися та породжувати нові варіанти SARS-CoV-2, що викликають занепокоєння ( ЛОС), включаючи Альфа, Бета, Гамма, Дельта та Омікрон. Ці ЛОС несуть ключові мутації в спайкових та інших вірусних білках, які спільно модулюють їхній патогенез, імунологічну здатність та трансмісивність. Наприкінці листопада 2021 року в Південній Африці вперше було повідомлено про SARS-CoV-2 Omicron BA.1, який швидко поширився та замінив Delta як домінуючий циркулюючий варіант SARS-CoV-2 на початку 2022 року. Omicron BA .1 містить понад 30 амінокислотних змін у спайку порівняно з предковим SARS-CoV-2, що призводить до його унікальних вірусологічних особливостей, включаючи знижену патогенність, підвищену трансмісивність13–17 та ухилення від імунітету, викликаного вакциною.18– 20 Оскільки Омікрон та його сублінії зараз є переважаючими штамами SARS-CoV-2, важливо розуміти прояв інфекції Омікрон у людей із ожирінням. Найважливіше те, що ефективність вакцинації мРНК COVID-19 при ожирінні залишається не до кінця вивченою.
У цьому дослідженні ми використовували мишей DIO як тваринну модель для моделювання прояву Alpha та Omicron BA.1 у контексті патогенезу SARS-CoV-2, повторного зараження та COVID-19 мРНК-опосередкованої вакцини захист у людей з ожирінням. По-перше, ми виявили, що SARS-CoV-2 призводить до більш серйозних наслідків захворювання у мишей DIO, ніж у худих мишей. Водночас ми виявили, що відповіді сироватково-нейтралізуючих антитіл і відповіді на вірус-специфічний Т-клітинний інтерферон, індуковані або вірусною інфекцією, або вакцинацією мРНК COVID-19, були сильно ослаблені у мишей DIO, що призвело до більшої сприйнятливості до повторного інфікування та менший захист мРНК вакцини від COVID-19 мишей DIO порівняно з худими мишами. По-друге, хоча інфекція Omicron BA.1 викликала ослаблені захворювання у худих мишей, вона призвела до важкого захворювання у мишей DIO, подібного до захворювання Alpha. По-третє, ми показали, що дві дози вакцинації мРНК COVID-19 не спромоглися індукувати нейтралізуючі сироватку антитіла проти Omicron BA.1, але змогли полегшити індуковане Omicron BA1-ушкодження легень у мишей DIO. Дослідження транскриптомії легеневих тканин продемонстрували, що вроджені імунні противірусні відповіді у мишей DIO значно посилювалися вакцинацією, що вказує на те, що вакцинація мРНК COVID-19 забезпечує захист мишей DIO шляхом посилення вродженого противірусного імунітету господаря. Загалом наше дослідження виявило важливі знання про інфекцію SARS-CoV-2 Alpha та Omicron BA.1, повторне зараження та вакцинацію мРНК COVID-19 у мишей DIO.
cistanche tubulosa - покращує імунну систему
Натисніть тут, щоб переглянути продукти Cistanche Enhance Imunity
【Запитуйте більше】 Електронна пошта:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
методи
Декларація етики
Усі експерименти із залученням живих SARS-CoV-2 проводились у закладі рівня біобезпеки-3 на кафедрі мікробіології Університету Гонконгу (HKU) відповідно до стандартних операційних процедур. Усі експериментальні процедури на тваринах були схвалені Комітетом з використання живих тварин у навчанні та дослідженнях HKU під CULATR 5786-21 і відповідність інструкціям щодо використання тварин.
Вірус і біобезпека
Виділено SARS-CoV-2 B.1.1.7/Alpha (GISAID: EPI_ISL_1273444) та B.1.1.529.1/Omicron BA.1 (GenBank: OM212469)18 від лабораторно підтверджених пацієнтів із COVID-19 у Гонконгу. Альфа та Омікрон BA.1 культивували та титрували за допомогою аналізу бляшок у клітинах VeroE6-TMPRSS2 і зберігали при –80 ◦C перед використанням.
Тварини
Мишей C57BL/6N було отримано з Центру порівняльних медичних досліджень HKU та утримувалося в лабораторії для тварин BSL- 2 із циклом день/ніч з інтервалом 12-h.21 Індукцію ожиріння проводили, як описано раніше. Щойно відлучених самок мишей віком 6 3 тижнів випадковим чином розділили на 2 групи, одну групу годували дієтою з високим вмістом жиру 45 Ккал (D12451, Research Diet Inc, Нью-Брансвік, Нью-Джерсі) протягом 20 тижнів, щоб спровокувати дієту. мишей з індукованим ожирінням (DIO), а контрольну групу годували стандартною гранульованою їжею, що містила 13,2 ккал% дієти (PicoLab Rodent Diet 20, LabDiet Code 5053, PMI) як худих мишей. Середня маса тіла миші DIO, використаної в цьому дослідженні, становила 40–50 г, а контрольна група худих мишей становила 25–30 г.
Культивування та стимуляція клітин
Альвеолярні макрофаги (АМ) виділяли за допомогою бронхоальвеолярного лаважу (БАЛ). Коротко, після того, як мишей умертвили внутрішньоочеревинною ін’єкцією пентобарбіталу, легені тричі промивали 1 мл холодного PBS, щоб отримати 3 мл рідини для бронхоальвеолярного лаважу (BALF). ЖБАЛ мишей тієї ж групи об’єднували та центрифугували при 500×g протягом 10 хвилин при 4 ◦C для збору осаджених клітин, AM висівали з щільністю 50 000 клітин/лунку в 96- лункові планшети культивували в RPMI 1640 плюс 1% пеніцилін-стрептоміцин при 37 ◦C у вологій атмосфері з 5% CO2 протягом 2 годин, потім моношари АМ могли прилипати до культуральних планшетів, неадгезивні клітини вимивали з планшетів PBS і АМ культивували у RPMI 1640 плюс 1% пеніцилін-стрептоміцин і 10% фетальної сироватки великої рогатої худоби (FBS) із або без стимуляції 1 мкг/мл мРНК вакцини, 100 мкг/мл Poly (I:C) або 100 нг/мл спайк-протеїну протягом 24 год. .22 Супернатанти були зібрані для тесту ELISA. Клітини ретельно промивали PBS і збирали для екстракції РНК.
Альфа та Омікрон BA.1 зараження мишей
DIO та худим мишам під анестезією кетаміном (100 мг/кг) і ксилазином (10 мг/кг)23 інтраназально інокулювали 103 PFU Alpha або Omicron BA.1, розведених у 20 мкл фосфатно-сольового буферу (PBS), контрольні миші були інокульовані таким же об'ємом PBS. За вагою тіла та симптомами інфікованих мишей спостерігали протягом 14 днів, симптоми захворювання включали скуйовджене хутро, згорблену поставу та утруднене дихання, і кожній ознакі присуджували один бал. Мишей умертвляли шляхом внутрішньоочеревинної ін’єкції пентобарбіталу через 2 і 4 дні після зараження (dpi), 3–6 мишей у кожній групі піддавали евтаназії для збору зразків крові, тканин легенів і раковин носа для вірусологічної, гістопатологічної та імунологічної оцінки. Зразки легень від кожної миші були зібрані для оцінки. Кожна точка даних на панелі малюнків представляє результат однієї миші.
Процедура щеплення
Мишей випадковим чином розділили на групи та ввели дводозову вакцинацію проти COVID-19 мРНК (BNT162b2, номер партії 1B004A, BioNTech, Німеччина) з 14--денними інтервалами. Вакцина заснована на нуклеозид-модифікованій мРНК, сформульованій у ліпідних наночастинках, яка кодує предків SARS-CoV-2 повної довжини. DIO та худим мишам внутрішньом’язово вводили 50 мкл (5 мкг) мРНК-вакцини COVID-19 або фізіологічний розчин як контроль.24,25 На 14-й день після першої дози вакцинації ми зібрали зразки крові, а потім надали друга доза мРНК-вакцини. Через 14 днів після другої дози відбирали зразки крові для оцінки відповіді антитіл. Згодом мишам інтраназально вводили 103 PFU Alpha або Omicron BA.1. При 2 dpi мишей умертвляли внутрішньоочеревинною ін'єкцією пентобарбіталу, і зразки, включаючи зразки крові, тканини легенів і раковин носа, збирали для вірусологічної, гістологічної та імунологічної оцінки. Легеневі тканини розділяли на три частини, ліву легеню збирали для гістологічної оцінки, хвостову частку правої легені збирали у вигляді легеневого гомогенату, а решту правої легені збирали для екстракції РНК.
Визначення копій гена SARS-CoV-2 та титру інфекційного вірусу в тканинах легенів і раковин носа
Загальну РНК із тканин легенів і носових раковин (NT) мишей із інфекцією Alpha та Omicron BA.1 екстрагували за допомогою універсального набору для екстракції РНК MiniBEST (9766, Takara Bio Inc. Shiga, Японія). Копії генів SARS-CoV-2 РНК-залежної РНК-полімерази (RdRp) були кількісно визначені за допомогою набору QuantiNova Probe RT-PCR Kit (208354, Qiagen). qRT-PCR для виявлення копій гена SARS-CoV-2 RdRp і гена housekeeping -actin для нормалізації проводили на системі LightCycler 96 (Roche Applied Sciences, Індіанаполіс, США).21 Для титрування інфекційного вірусу гомогенати з легені (каудальна частка правої легені) і тканини NT, інфіковані Альфа та Омікрон BA.1, проводили за допомогою аналізу інфекційної дози 50% тканинної культури (TCID50) у клітинах VeroE6-TMPRSS2.26 Гомогенати були {{ 19}}кратного серійного розведення та інкубували з клітинами VeroE6-TMPRSS2 у 96-лунковому планшеті протягом 1 години при 37 ◦C інкубаторі, супернатанти відкидали та клітини далі інкубували при 37 ◦C протягом 72 ч. Спостерігали цитопатичний ефект (CPE) і 50% інфекційний титр тканини визначали методом розрахунку кінцевої точки Reed & Munch.26
Гістопатологія, імуногістохімія та імунофлуоресцентне фарбування зрізів тканини легенів і раковин носа
За фарбуванням гематоксиліном і еозином (H&E) фіксованих формаліном і залитих парафіном зрізів тканини (4 мкм кожен) спостерігали для виявлення гістопатологічних змін. Серйозність гістопатології в легенях оцінювали під повним маскуванням27 шляхом оцінки легеневого застою, інтерстиціальної інфільтрації, альвеолярної інфільтрації та крововиливу та оцінювали 0–4, як описано раніше.26 Для оцінки використовували наступні критерії: 0, звичайний відділ легені; 1, застій кровоносних судин, периваскулярна або перибронхіолярна інфільтрація; 2, на додаток до 1 з дифузним застоєм альвеолярної стінки та інфільтратом; 3, інфільтрація повітряного простору, ексудація, крововилив локалізованого альвеоліту; 4 спостерігався дифузний альвеоліт. Імуногістохімічне фарбування проводили за допомогою набору субстратів DAB (3,3′-діамінобензидин) (Vector Laboratories), як ми описали раніше.28 Коротко, для виявлення антигену ACE2 використовували рекомбінантні кролячі моноклональні антитіла ACE2 (MA5-32307, Invitrogen). використовувався та супроводжувався проявом кольору за допомогою набору підкладки DAB. Білок ACE2 виявляли за допомогою гематоксиліну, а потім зрізів тканини за допомогою постійного монтажного середовища VectaMount (Vector Laboratories). Для експресії антигену SARS-CoV-2 слайди тканин легенів і NT пофарбували власним антитілом кролячого нуклеокапсиду (NP) проти SARS-CoV-2, а потім вторинним антитілом FITC –кон’югований козячий антикролячий IgG (65-6111, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Наступні критерії були використані для оцінки NP. Легені: "Оцінка 0" - немає сигналу флуоресцентного фарбування; «Оцінка 1» - тільки в 1–3 бронхіолярному епітелії з N антигенпозитивних клітин; «Оцінка 2» - більше 3 бронхіолярного епітелію з N антигенпозитивних клітин; «Оцінка 3» - бронхіолярний епітелій з кількома позитивними клітинами в сусідніх альвеолярних; «4 бал» - множинні вогнища або велика ділянка альвеол з N антигенпозитивними клітинами. NT: "Оцінка 0" - немає сигналу флуоресцентного фарбування; «Оцінка 1» - кілька N антигенпозитивних клітин, розсіяних в епітелії; «Оцінка 2» - епітелій демонструє постійний позитивний фокус N-антигену в сусідніх клітинах; «Оцінка 3» - більше N антиген позитивних епітеліальних вогнищ, розподілених в іншій області. Зображення були отримані за допомогою напівмоторизованого флуоресцентного мікроскопа Olympus BX53 або світлого поля зі стандартним програмним забезпеченням OLYMPUS CellSense.
cistanche tubulosa - покращує імунну систему
Виділення РНК і полімеразна ланцюгова реакція зворотної транскрипції в реальному часі
Загальну РНК екстрагували з гомогенатів тканин (краніальну, середню та додаткову частки збирали для легенів), а зворотну транскрипцію для кДНК виконували за допомогою MiniBEST Universal RNA Extraction Kit та RT Reagent Kit (RR036A Takara Bio Inc.) відповідно до інструкцій виробника. . Рівні експресії цитокінів, хемокінів та інтерферонів були виявлені за допомогою qRT-PCR зі специфічними праймерами (додаткова таблиця S1) з використанням набору SYBR Premix Ex Taq II (RR820A, Takara Bio Inc.). Значення кожного гена були нормалізовані за допомогою гена господарювання -актину та представлені як 2−ΔCt, як ми описали раніше.28,29
Імуноферментний аналіз (ELISA)
Нуклеопротеїн SARS-CoV-2 (N), зв’язувальний домен спайкового білка з рецептором (RBD) та інактивований SARS-CoV-2 були покриті в 96-лункових імунобластах (Nunc-Immuno Modules; Nunc A /S, Роскілле, Данія) у 0.05 М NaHCO3 та інкубували при 4 ◦C протягом ночі. Зразки сироватки 2-кратно розводили та додавали до планшета з покриттям, інкубували при 4 ◦C протягом 1 години з подальшим додаванням вторинних антитіл, кон’югованих пероксидазою хрону (HRP) (кролячі антимишачі IgG, козячі антимишачі IgG1, IgG2a, IgG2b, ab6728, ab98693, M32307, M32507, Abcam та Invitrogen) при 37 ◦C протягом 1 години. Прояв забарвлення проводили з розчином 3,3',5,5'-тетраметилбензидину (#N301, Thermo Fisher Scientific) при 37 ◦C протягом 15 хвилин і зупиняли H2SO4. Значення оптичної густини (ОП) зчитували при 450 нм. Титри антитіл визначали за граничним значенням OD, яке встановлювалося на рівні середнього OD неінфікованої сироватки при всіх розведеннях плюс 3 стандартних відхилення, а найвище розведення, яке дає значення OD вище порогового, визначали як титр антитіл сироватці.30 Концентрації IFN-, IFN-, альбуміну та гемоглобіну визначали за допомогою набору ELISA мишачого IFN- (Invitrogen, США), IFN- (R&D systems, США), альбуміну та гемоглобіну (Abcam, Кембридж, Великобританія). інструкції виробника.
Аналіз мікронейтралізації (MNT).
Зразки сироватки серійно розводили 2-кратно, починаючи з 1:10 у PBS, і змішували з 100 TCID 50 SARS-CoV-2 протягом 1 години при 37 ◦C, суміш додавали в попередньо посіяний VeroE 6-Клітини TMPRSS2 у 96-лунковому планшеті при 37 ◦C протягом 72 годин. Спостерігали CPE і титри нейтралізуючих антитіл визначали як найвище розведення сироватки, яке повністю пригнічувало цитопатичний ефект.
Рис. 1: SARS-CoV-2 Alpha та Omicron BA.1 викликають більш важкі захворювання у мишей DIO, ніж у худих мишей.
Імуноферментний аналіз (ELISpot).
Вірус-специфічні клітини, що продукують IgG, були виявлені шляхом посіву одноклітинної суспензії (2,5 × 105 клітин/на лунку) тканин легенів і селезінки в планшет ELISpot з інактивованим SARS-CoV-2 (5 мкг/мл) при 37 ◦C протягом 48 год. Клітини, що продукують IgG, визначали за допомогою козячого антитіла до IgG миші, кон’югованого з лужною фосфатазою (AP) (62-6522, Invitrogen).31 Для виявлення клітин, що продукують вірус-специфічний IFN, 2,5 × 105 клітин/лунку однієї клітини суспензію тканин легенів і селезінки інкубували в планшеті IFN-ELISpot, стимулюваному пулом пептидів SARS-CoV-2 RBD і білком N при 37 ◦C протягом 48 годин, клітини, що продукують IFN, визначали за допомогою мишачого IFN-ELISpot BASIC набір (3321-2A, Mabtech, Inc., Стокгольм, Швеція) відповідно до інструкцій виробника.32
Секвенування РНК та аналіз даних
Загальну РНК із клітин легеневої тканини DIO та худих мишей (n більше або дорівнює 3 на групу) виділяли за допомогою набору NucleoSpin RNA (740955.250, MACHEREY-NAGEL, Duren, Німеччина) . Збіднену ДНК і очищену РНК використовували для конструювання дволанцюгової (ds) бібліотеки кДНК з використанням набору реагентів для підготовки бібліотеки РНК MGIEasy (MGI, Шеньчжень, Китай) за стандартним протоколом. Дані секвенування були відфільтровані за допомогою швидкого v0.20.1, щоб видалити адаптер і зчитування низької якості.33 Зчитування рибосомної РНК (рРНК) було відфільтровано за допомогою URMAP v1.0. 1480 (Edgar, 2020), а 34 HISAT2 v2.2.0 використовувався для картографування зчитувань проти еталонного генома миші (GRCm38/ENSEMBL 84).35 Файл вирівнювання використовувався для складання транскриптів, оцінки їх кількості та виявлення диференціальної експресії генів, рівні експресії генів кількісно визначали за допомогою StringTie v2.1.5.36 Аналіз основних компонентів (PCA) проводили за допомогою R v4.0. Диференційно експресовані гени (DEG) і визначені на основі підрахунку генів за допомогою DESeq2 v3.15.37. DEG між різними групами лікування були ідентифіковані clusterProfile з порогом |log2FC| > 1 і значення FDR < 0,05, і використовувався для аналізу збагачення із залученням генної онтології (GO), Кіотської енциклопедії генів і шляхів геномів (KEGG).38 Усі гени в геномі миші використовувалися як фон збагачення. Мишу ImmuCellAI_використовували для визначення кількості імунних клітин на основі даних RNAseq.39
Статистичний аналіз
Дані представлені середніми значеннями та стандартними відхиленнями. Статистичні відмінності між двома групами оцінювали за t-критерієм Стьюдента з використанням GraphPad Prism 8. Статистичні відмінності між трьома або більше групами оцінювали за допомогою одностороннього або двостороннього дисперсійного аналізу за допомогою GraphPad Prism 9. Відмінності вважали статистично значущими, коли p < { {5}}.05. Малюнки та графіки в рукописі були підготовлені за допомогою GraphPad Prism 8, Adobe Illustrator або BioRender.com.
Валідація реагентів
Антитіла, використані в дослідженні, були підтверджені комерційним джерелом, у якого вони були придбані. Детальну інформацію про реагенти, використані в дослідженні, можна знайти у файлі перевірки реагентів додаткових даних (додаткова таблиця S2).
Роль донорів
Джерела фінансування не брали участі в розробці дослідження, зборі даних, аналізі чи інтерпретації чи написанні звіту.
Цистанче корисний для чоловіків - зміцнює імунну систему
Результати
SARS-CoV-2 Alpha та Omicron BA.1 призводять до більш важких захворювань у мишей DIO, ніж у худих мишей
Щоб зрозуміти патогенність SARS-CoV-2 у контексті ожиріння, DIO та худим мишам було щеплено 103 PFU Omicron BA.1 (B.1.1.529.1) або Alpha (B .1.1.7) інтраназальним шляхом. Omicron BA.1 і Alpha несуть заміну N501Y у сплеску, що дозволяє їм інфікувати мишей дикого типу.40,41 Протягом 14-денного перебігу хвороби ми спостерігали повільне, але постійне зниження ваги тіла в альфа-інфікованих худих мишей із середньою втратою маси тіла 5% при 14 dpi (рис. 1a). Навпаки, ми спостерігали збільшення середньої маси тіла на 1,5% у худих мишей, інфікованих Omicron BA.1-, що вказує на те, що патогенність Omicron BA.1 у худих мишей була значно послаблена (рис. 1а), що в згідно з нещодавніми дослідженнями, проведеними нами та іншими.14,42 Однак інфекція як Alpha, так і Omicron BA.1 призвела до більш серйозної втрати маси тіла у мишей із ожирінням, спричиненим дієтою (DIO), яка становила приблизно 12% при 9 dpi у порівнянні з початковою масою тіла (100%) при 0 dpi (рис. 1a). Цікаво, що хоча була чітка різниця в середній зміні маси тіла між Alpha- та Omicron BA1-інфікованими худими мишами (14 dpi: −5,0% проти +1,5%), маса тіла втрата Alpha- та Omicron BA.1-інфікованих DIO мишей була в основному однаковою (14 dpi: −11,1% проти −11,4%) (рис. 1a). Відповідно до вимірювань маси тіла, інфекція Alpha та Omicron BA.1 призвела до порівнянних клінічних симптомів у мишей DIO, включаючи скуйовджене хутро, згорблену спину та утруднене дихання, що досягало піку 4 dpi (рис. 1b), тоді як ми не спостерігали жодних ознака захворювання у худих мишей після зараження Альфа або Омікрон BA.1. Далі ми оцінювали гістологічні зміни в тканинах верхніх і нижніх дихальних шляхів. Імітаційно інфіковані мишачі носові раковини (NT) і легеневі тканини були показані як контроль (додатковий рис. S1). Ми спостерігали помірне руйнування епітелію, спричинене вірусом, і запальну інфільтрацію в NT як Alpha, так і Omicron BA1-інфікованих худих мишей при 2 dpi. Епітеліальна десквамація та імунна інфільтрація були більш різкими в NT-зрізах мишей DIO, інфікованих Alpha або Omicron BA.1 при 2 dpi, порівняно з худими мишами (рис. 1c). При 4 dpi помірне руйнування епітелію NT з декількома дебрисами клітин просвіту було виявлено в Альфа-інфікованих худих мишах, тоді як NT Omicron BA.1-інфіковані худих мишей виглядали відносно неушкодженими. Проте ми продовжували виявляти серйозне руйнування епітелію, уламки просвіту та інфільтрацію підслизових імунних клітин у NT-зрізах мишей DIO на 4-й день після інфікування Alpha або Omicron BA.1 (рис. 1c). У легеневих тканинах худих мишей альфа-інфекція призвела до локалізованого інтерстиціального запалення та легкого альвеолярного капілярного застою при 2 і 4 dpi, тоді як інфекція Omicron BA.1 призвела до легеневого інтерстиціального запалення при 2 dpi, але в основному зникла при 4 dpi (рис. 1d). Навпаки, більш серйозні гістологічні пошкодження альвеол спостерігалися в легеневих тканинах мишей DIO після інфікування як Alpha, так і Omicron BA.1, що проявлялося у вигляді серйозного застою легеневої кровоносної судини на 2 dpi. Збільшення перибронхіолярної та периваскулярної інфільтрації імунних клітин, а також імунних клітин і ексудатів рідини спостерігалося в альвеолярних мішках при 4 dpi (рис. 1d). Концентрація альбуміну в рідині бронхоальвеолярного лаважу була значно вищою у мишей DIO, ніж у худих мишей на 4-й день після зараження Альфа, що свідчить про підвищену проникність альвеолярних капілярів у мишей DIO, інфікованих SARS CoV-2- (додатковий рис. S2). Згідно з цими висновками, напівкількісна гістологічна оцінка легеневих тканин показала, що інфекція Omicron BA.1 і Alpha призвела до більш серйозної гістопатології легень у мишей DIO, ніж у худих мишей (рис. 1e). Загалом ці результати вказують на те, що інфекція SARS-CoV-2 призводить до більш серйозних проявів захворювання у мишей DIO, ніж у худих мишей. Важливо, що хоча Омікрон BA.1 менш патогенний, ніж Альфа, у худих мишей, два варіанти SARS CoV-2 є більш патогенними та викликають подібні захворювання у мишей DIO.
Мал. 2: SARS-CoV-2 реплікується ефективніше у мишей DIO, ніж у худих мишей.
SARS-CoV-2 реплікується ефективніше у мишей DIO, ніж у худих мишей
Далі ми запитали, чи Omicron BA.1 і Alpha реплікуються ефективніше в респіраторних тканинах мишей DIO порівняно з худими мишами. Ми виявили, що як Alpha, так і Omicron BA.1 реплікувалися на вищих рівнях у легеневих тканинах мишей DIO, ніж у худих мишей при 2 і 4 dpi (рис. 2a і b). Відповідно до попередніх звітів, Omicron BA.1 реплікувався на нижчих рівнях, ніж Alpha, у легеневих тканинах худих мишей. Зокрема, інфекційний титр Omicron BA.1 становив 26.1- і 3.8-рази нижчий, ніж Альфа при 2 і 4 dpi відповідно. Навпаки, Omicron BA.1 і Alpha реплікувалися до аналогічних рівнів у легеневих тканинах мишей DIO шляхом вимірювання копій гена RdRp та інфекційних титрів (рис. 2а та б). Крім того, ми також виявили подібний патерн вірусного гена RdRp та інфекційного титру в тканинах NT, де Omicron BA.1 і Alpha реплікувалися до порівнянних рівнів у мишей DIO, але не у худих мишей (рис. 2c і d). За допомогою імунофлуоресцентного фарбування ми виявили більш помітну експресію вірусного нуклеокапсиду (N) у тканинах легенів і NT мишей DIO, інфікованих Omicron BA.1 або Alpha, порівняно з худими мишами як на 2, так і на 4 dpi (рис. 2e і f і додаткова інформація). рис. S3). Паралельно ми кількісно визначили експресію ключових інтерферонів (ІФН) і прозапальних цитокінів у тканинах легень. Наші результати продемонстрували, що Omicron BA.1 і Alpha викликали значно нижчі рівні IFN- у мишей DIO порівняно з їхніми худими аналогами (рис. 2g і додатковий рис. S4). Навпаки, прозапальні цитокіни, включаючи IL-6 та IP-10, активувалися на вищих рівнях у мишей DIO через інфекцію Omicron BA.1 та Alpha порівняно з худими мишами (рис. 2h). Крім того, ми оцінили базову експресію ACE2 і TMPRSS2 у неінфікованих худих і DIO мишей і виявили, що ACE2 і TMPRSS2 у худих і DIO мишей експресувалися на порівнянних рівнях. Проте імуногістохімічне фарбування, проведене на експресії антигену ACE2, виявило вищу інтенсивність ACE2 у бронхіолярному та альвеолярному епітелії неінфікованих мишей DIO порівняно з худими мишами (додатковий рис. S5). Разом ці результати свідчать про те, що порушення експресії IFN- та більш висока експресія ACE2 у мишей DIO можуть сприяти вищій реплікації вірусу та посиленню прозапальної відповіді, що призводить до більш серйозного пошкодження тканин у мишей DIO.
Рис. 3: Адаптивний імунітет, отриманий від попередньої інфекції SARS-CoV-2, неефективно захищає мишей DIO. a
Адаптивний імунітет, отриманий від попередньої інфекції SARS-CoV-2, неефективно захищає мишей DIO
Далі, щоб зрозуміти захисну ефективність адаптивного імунітету проти повторного зараження у стані ожиріння, реконвалесцентним мишам DIO та худим мишам повторно вводили 103 PFU Alpha на 28 день після первинного зараження, а зразки збирали через 2 дні після повторного зараження ( dpr) (рис. 3а). Ми проаналізували антитіла IgG проти антигену SARS-CoV-2 у зразках сироватки, взятих на 14-й день після первинної альфа-інфекції, і виявили, що титр IgG проти SARS CoV-2 N і спайковий рецептор-зв’язуючий домен ( RBD) були значно нижчими у мишей DIO, ніж у худих мишей, у 1.9- (p=0.0128) і в 3.4-рази (p=0.0362). , відповідно (рис. 3б). Крім того, титр загального IgG, що зв’язується з вірусом, і субтипу IgG1, IgG2a та IgG2b були значно нижчими у мишей DIO порівняно з худими мишами (рис. 3b). Титр нейтралізації сироватки 1:10–1:20 був виявлений у 5 із 6 худих мишей, але не був виявлений у жодної з 6 мишей DIO (рис. 3b), що свідчить про порушення адаптивної імунної відповіді у мишей DIO на SARS- Інфекція CoV-2. На 2dpr копія вірусного гена RdRp була легко виявлена з усіх тканин NT і 3/6 (50%) легеневих тканин повторно заражених мишей DIO (рис. 3c), тоді як копія вірусного гена RdRp не була отримана з NT і легенів тканин повторно заражених худих мишей. Послідовно, ми часто виявляли вірусний білок N в епітелії NT і легеневих тканинах у мишей DIO, але не худих мишей (рис. 3d). Гістологічні дослідження виявили деструкцію епітелію в тканинах NT, а також застій альвеолярної стінки, перибронхіолярну інфільтрацію та локалізований альвеолярний крововилив у легеневих тканинах мишей DIO, але не худих мишей (рис. 3e). Далі ми оцінили реакцію запам’ятовування імунної пам’яті після повторного зараження худих мишей і мишей DIO, ми виявили, що клітини, що продукують вірус-специфічні IFN- та IgG, у тканинах легень і селезінки мишей DIO були значно нижчими, ніж у худих мишей при 2dpr (рис. 3f і g). Важливо, що ми не змогли виявити будь-який титр нейтралізуючих антитіл проти Альфа в сироватці мишей DIO на 2 день після повторного зараження Альфа, тоді як 4/6 (66,7%) повторно інфікованих худих мишей мали нейтралізуючий титр 1 :10 (рис. 3h). Таким чином, наші результати свідчать про те, що миші DIO більш сприйнятливі до повторних інфекцій через недостатньо встановлену адаптивну імунну відповідь В-клітин і Т-клітин на інфекцію SARS-CoV-2.
Рис. 4: Вакцинація мРНК проти COVID-19 забезпечує менший захист від альфа-інфекції у мишей DIO через ослаблену адаптивну імунну відповідь. a
Вакцинація мРНК COVID-19 забезпечує менший захист від альфа-інфекції у мишей DIO через ослаблену адаптивну імунну відповідь
Щоб дослідити ефективність захисту мишей DIO після імунізації мРНК-вакцинами, ми ввели внутрішньом’язову ін’єкцію DIO та худих мишей за схемою вакцинації двома дозами мРНК COVID-19 з наступним введенням Альфа через 14 днів після стимуляції, як показано на рис. 4а. Для тканин NT ми виявили вірусний ген RdRp у 3/6 (50%) та інфекційний титр у 2/6 (33,3%) вакцинованих худих мишей, тоді як ми виявили вірусний ген RdRp та інфекційний титр у всіх вакцинованих Мишей DIO (рис. 4b), що свідчить про те, що прорив інфекції після вакцинації відбувався значно легше у мишей DIO порівняно з худими мишами. Відповідно до попередніх звітів про те, що вакцинація забезпечує кращий захист нижніх дихальних шляхів порівняно з верхніми дихальними шляхами на моделях людей і тварин43,44, ми не виявили копії вірусного гена чи інфекційного вірусу в будь-якій легеневій тканині вакцинованих. худих мишей (рис. 4в). Навпаки, ми виявили вірусний ген RdRp у 3/6 (50%) та інфекційний титр у 4/6 (66,7%) легеневих тканин мишей DIO. Гістологічно ми спостерігали значне руйнування епітелію в тканинах NT вакцинованих мишей DIO після зараження вірусом Альфа, тоді як у вакцинованих худих мишей спостерігався менший ступінь пошкодження тканин NT (рис. 4d). У легеневих тканинах вакцинованих мишей DIO ми виявили застій і інфільтрацію в альвеолярному просторі, що супроводжувалося вогнищами альвеолярного крововиливу при альфа-інфекції, тоді як ці гістопатологічні пошкодження в основному були відсутні в легеневих тканинах вакцинованих худих мишей (рис. 4e). Згідно з цими висновками, вакцинація мРНК COVID-19 зменшила експресію SARS-CoV- 2 N у худих мишей і мишей DIO у тканинах NT (рис. 4f). У легеневих тканинах вірусні сигнали N були виявлені лише у вакцинованих мишей DIO, але не у вакцинованих худих мишей (рис. 4g). Далі ми виявили, що клітини, що продукують вірус-специфічний IFN- та IgG, у тканинах селезінки вакцинованих мишей DIO були значно нижчими порівняно з такими у вакцинованих худих мишей на 2-й день після альфа-інфекції (рис. 4h). Важливо, що аналіз мікронейтралізації виявив нейтралізуючі антитіла проти альфа лише в сироватці мишей DIO через 14 днів після другої дози вакцинації та через 2 дні після зараження вірусом, але рівень був у 2.8-рази (p < 0,0001) і 21 .8- складки (p=0.0053) нижче, ніж у худих мишей відповідно (рис. 4i). У сукупності ці результати вказують на те, що адаптивні відповіді антитіл на вакцинацію мРНК COVID-19 порушуються у мишей DIO.
Вакцинація мРНК COVID-19 полегшує пошкодження легенів, спричинене зараженням Omicron BA.1 у мишей DIO за відсутності виявлених нейтралізуючих антитіл
Далі ми запитали, якою мірою вакцинація мРНК проти COVID{{0}} захищає мишей DIO від SARS-CoV-2 Omicron BA.1. З цією метою ми спочатку протестували титр нейтралізуючих антитіл у сироватці крові проти Омікрон BA.1 і виявили низький титр у худих мишей через 14 днів після стимуляції, тоді як титр нейтралізуючих антитіл не був виявлений у мишей DIO навіть після двох доз вакцинації проти COVID{{ 6}} посилення мРНК або через 2 дні після інфікування Omicron BA.1 (рис. 5a і b), що свідчить про те, що вакцинація мишей DIO індукувала невелику кількість перехресних антитіл проти Omicron BA.1. Потім DIO та худих мишей заражали 103 PFU Omicron BA.1 інтраназальним шляхом через 14 днів після ревакцинації (рис. 5а). У тканинах NT вакцинація мРНК COVID-19 помірно зменшила реплікацію Omicron BA.1 та інфекційний титр у худих мишей, але мала незначний ефект у мишей DIO порівняно з невакцинованими контрольними (рис. 5c). Цікаво, що вакцинація мРНК COVID-19 значно зменшила реплікацію Omicron BA.1 у легеневих тканинах мишей DIO порівняно з невакцинованими контрольними мишами, хоча й не настільки ефективно, як повне пригнічення Omicron BA.1 у легеневих тканинах вакцинованих худих мишей. мишей (рис. 5г). Зокрема, копія гена Omicron BA.1 RdRp була зменшена в 867-разів (p=0.0087), а інфекційний титр у 7979.9-разів (p < 0,0001) у вакцинованих мишей DIO . Згідно з наведеними вище вірусологічними висновками, мРНК-вакцинація проти COVID-19 була менш ефективною для зниження експресії антигену Omicron BA.1 у тканинах NT худих мишей і мишей DIO, але знижувала експресію антигену Omicron BA.1 у тканинах легенів худих мишей і мишей DIO (Рис. 5д). При 2 dpi інфекція Omicron BA.1 призвела до певного ступеня застою та інфільтрації в альвеолярному просторі, що супроводжувалося легеневою кровотечею та пошкодженням епітелію у невакцинованих мишей DIO, кількість яких була зменшена вакцинацією мРНК COVID-19 (рис. 5f). Важливо, що ми виявили, що концентрація IFN- та IFN- у легеневих тканинах вакцинованих мишей DIO була значно збільшена порівняно з невакцинованими мишами при 2 dpi після зараження Omicron BA.1, тоді як сироваткові нейтралізуючі антитіла залишалися невиявленими у вакцинованих мишей. Миші DIO (рис. 5g). Загальна тяжкість захворювання за змінами маси тіла показала, що вакцинація мРНК COVID-19 зменшила максимальну втрату маси тіла у мишей DIO до 9% порівняно з 13% у невакцинованих мишей DIO (додатковий рис. S6). У сукупності ці результати вказують на те, що, незважаючи на ініціювання невизначеного рівня відповіді антитіл, вакцинація мРНК проти COVID-19 може посилити вроджені противірусні відповіді, щоб полегшити пошкодження легеневої тканини, викликане Omicron BA.1-у мишей DIO.
Рис. 5: мРНК-вакцина проти COVID-19 полегшує пошкодження легенів за відсутності реакції нейтралізуючих антитіл у мишей DIO, інфікованих Omicron BA.1-. a
Вакцинація мРНК COVID-19 посилює противірусні реакції в легенях мишей DIO
Щоб краще зрозуміти імунні відповіді в легеневих тканинах мишей DIO з вакцинацією мРНК COVID-19, ми зібрали зразки легенів мишей і дослідили їхні профілі транскриптомів на 2-й день після зараження Omicron BA.1 (рис. 6a та додатковий рис. S7). Цікаво те, що ми спостерігали значне збагачення генів, залучених до шляхів, пов’язаних із вродженими противірусними реакціями, включаючи «клітинну відповідь на IFN- та IFN-» і «позитивну регуляцію виробництва IFN- та IFN-» у легеневих тканинах вакцинованих DIO мишей ( рис. 6b). Аналіз наборів імунних генів також показав, що вакциновані миші DIO мали найвищу кількість макрофагів М1 серед усіх оцінюваних груп (рис. 6c). Щоб оцінити, чи мРНК-вакцина COVID-19 підсилює противірусні інтерферонові відповіді в альвеолярних макрофагах, ми виділили альвеолярні макрофаги худих мишей і мишей DIO та стимулювали їх мРНК-вакциною (рис. 7а). Ми виявили, що in vitro стимуляція альвеолярних макрофагів миші мРНК-вакциною спричинила значне підвищення регуляції RIG-I, MDA5, STAT1, STAT2, ISG15, IFIT3 та OAS3, тоді як лише альвеолярні макрофаги мишей DIO показали значне посилення виробництва IFN на мРНК і рівні білка (рис. 7b і c). Ці результати свідчать про диференціальний профіль відповіді альвеолярних макрофагів мишей DIO та худих мишей. Далі ми виділили альвеолярні макрофаги мишей від вакцинованих або невакцинованих худих мишей і мишей DIO, після чого стимулювали клітини спайковим білком полі (I: C) або SARS-CoV-2 (рис. 7d). Стимуляція полі (I:C) in vitro ще більше збільшила експресію генів, пов’язаних із вродженою імунною відповіддю, в альвеолярних макрофагах вакцинованих худих мишей і мишей DIO. Цікаво, що інтерферон-стимульовані гени, включаючи ISG15, IFIT3 і OAS3, були більш активовані в альвеолярних макрофагах мишей DIO, введених вакциною, порівняно з генами худих мишей (рис. 7e). Паралельно стимуляція спайкового білка рекомбінантного SARS-CoV-2 збільшила експресію мРНК RIG-I, TLR3, IL-6, TNF-, IFN-, IFN-, IRF7 і STAT2 у вакцині. праймовані альвеолярні макрофаги мишей DIO, але не худих мишей (рис. 7g). Важливо, що продукція IFN-була різко збільшена в альвеолярних макрофагах вакцинованих мишей DIO у відповідь на стимуляцію білком полі (I: C) або S (рис. 7f і h). У сукупності ці результати вказують на те, що вакцинація мРНК проти COVID-19 може відновити вроджену противірусну відповідь у легенях мишей DIO шляхом модуляції експресії генів, пов’язаних з інтерфероном I типу, в альвеолярних макрофагах.
Мал. 6: Вакцинація мРНК проти COVID-19 посилює противірусні реакції в легенях мишей DIO. a
Обговорення
Ожиріння пов’язане із загостренням запальних реакцій і порушенням імунної системи, що, як наслідок, призводить до високого ризику тяжкості та госпіталізації пацієнтів із COVID-19.45 Залишається незрозумілим, як це хронічне запалення низького ступеня та дисфункція імунної відповіді модулювати перебіг інфекції SARS-CoV-2. Щоб дослідити патогенез SARS-CoV-2 та оцінити ефективність вакцинації мРНК COVID-19 у людей із ожирінням, терміново потрібні відповідні моделі на невеликих тваринах, щоб імітувати клінічні ознаки пацієнтів із COVID-19 . Однак предковий SARS-CoV-2 не інфікує лабораторних мишей дикого типу, оскільки RBD предкового шипа не ефективно зв’язується з мишачим ACE2.21,40,41 Цікаво, що нещодавно з’явилися варіанти SARS-CoV-2 , включно з Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) і Omicron BA.1 (B.1.1.529.1), отримали мутацію N501Y у спайку, що дозволяє перехресно вид передачі SARS-CoV-2 мишам дикого типу.41,46–50 У цьому дослідженні ми використовуємо спричинену дієтою модель ожиріння дикого типу миші для дослідження SARS-CoV-2 альфа та Патогенез Омікрон BA.1, повторне зараження та вакцинація.
cistanche tubulosa - покращує імунну систему
Наші результати продемонстрували, що інфекція Omicron BA.1 є менш серйозною, ніж інфекція Alpha у худих мишей відповідно до зміни маси тіла, вірусного навантаження, титру вірусу, легеневих прозапальних маркерів і результатів гістопатології. Ці результати відповідають нещодавнім звітам, у яких спостерігався нижчий рівень зараження Омікроном BA.1 порівняно з попередніми варіантами SARS-CoV-2 на тваринних моделях.14,42 Підвищена тяжкість SARS-CoV{{7} } інфекція у мишей DIO, ніж у худих мишей, відповідає результатам останніх досліджень, проведених на мишах і хом’яках із ожирінням, викликаним дієтою.51–53 Цікаво, що ми виявили, що Omicron BA.1 реплікувався на подібному рівні порівняно з Alpha у мишей DIO, що призводить до порівнянної патогенності Omicron BA.1 і Alpha у мишей DIO. Зокрема, репрезентативні прозапальні цитокіни, включаючи IP-10 та IL-6, були сильно активовані інфекцією Omicron BA.1 у мишей DIO, що вказує на збільшення запального пошкодження та захворюваності.54 Тим часом, виробництво противірусного IFN у тканинах легень мишей DIO був значно нижчим, ніж у худих мишей після інфікування Альфа та Омікрон BA.1. Ці результати свідчать про те, що інфекція Omicron BA.1 у мишей DIO може викликати серйозне захворювання, подібне до захворювання Alpha. Наразі не зовсім зрозуміло, як ожиріння сприяє розвитку важких захворювань при COVID-19. Підвищення рівня лептину є характерною ознакою ожиріння, яке регулює метаболізм, сигнальні шляхи Jak/STAT і Akt, а також модулює функції Т-клітин, що може сприяти тяжкому результату.55,56 Гуморальний імунітет, опосередкований антитілами, є важливим для захисту організму, 57–59, тоді як для оптимального очищення від вірусу в мишей, інфікованих SARS-CoV-2-, також потрібна відповідь Т-клітин CD4+ і CD8+.60 У цьому дослідженні ми виявили значно нижчі рівні В-клітин і відповіді Т-клітин у мишей DIO порівняно з худими мишами, що може сприяти підвищеній чутливості до повторного зараження у мишей DIO. Основний механізм зниженої реакції В-клітин і Т-клітин у мишей DIO залишається не до кінця вивченим, але може бути пов’язаний із порушенням функціональності дендритних клітин, як виявлено в попередніх дослідженнях вірусу грипу.61–63
Незважаючи на успіх мРНК-вакцинації COVID-19 із високою ефективністю для захисту від важких захворювань SARS-CoV-2, поява ухиляння імунної системи у варіантах SARS-CoV-2 може поставити під загрозу ефективність вакцини.43 У нашій моделі миші DIO зі схемою імунізації двома дозами нейтралізуючі антитіла у худих мишей були легко виявлені та значно підсилені другою дозою вакцинації проти Альфа та Омікрон BA.1. Навпаки, схема імунізації двома дозами вакцинації мРНК COVID-19 призвела до невиявлених сироваткових нейтралізуючих антитіл як проти Альфа, так і проти Омікрон BA.1 у мишей DIO, а нейтралізуючі антитіла не були виявлені проти Омікрон BA.1 навіть на 2-й день після виклику Omicron BA.1. Ці результати вказують на те, що адаптивні відповіді В-клітин на мРНК-вакцину сильно ослаблені у мишей DIO, що може бути пов’язано з порушенням розвитку, активації та функцій В-клітин.64–66 Цікаво, що вакцинація запропонувала певний ступінь захисту Omicron BA .1-провокував DIO мишей у нижніх дихальних шляхах, але не в носових раковинах інфікованих тварин. Недостатній захист тканин носової раковини може бути наслідком недостатньої імунної відповіді слизової оболонки після внутрішньом’язової вакцинації, яка не спромоглася викликати достатній захисний імунітет на ділянках слизової оболонки.67,68
Рис. 7: Альвеолярні макрофаги (AM) мишей DIO сприяють посиленню противірусних реакцій. a
Завдяки транскриптомному аналізу ми виявили, що вакцинація мРНК COVID-19 посилює антивірусні реакції в легенях мишей DIO. Подальші експерименти показали, що вироблення IFN- у відповідь на стимуляцію спайковим білком полі (I: C) або SARS-CoV-2 було посилено в альвеолярних макрофагах вакцинованих мишей DIO. Разом зі зниженим вірусним навантаженням і гістопатологічними змінами, а також підвищенням концентрації IFN- / у легенях Омікрон BA.1-, вакцинованих мишей DIO, наші результати свідчать про те, що вакцинація мРНК підвищує вроджений імунітет хазяїна у тварин із ожирінням, які сприяє спостережуваному захисту. Загалом наше дослідження розкриває важливі знання про інфекцію SARS-CoV-2 Alpha та Omicron BA.1, повторне зараження та вакцинацію у мишей із ожирінням, спричинених дієтою, що дає змогу зрозуміти стратегії лікування, лікування та вакцинації населення з ожирінням. Наше дослідження має кілька обмежень. Спочатку ми провели повторне зараження через 28 днів після первинної інфекції. У сценаріях реального життя довговічність пам’яті та захист від повторного зараження пацієнтів слід контролювати протягом більш тривалого періоду часу. По-друге, у цьому дослідженні використовували самок мишей, оскільки, як відомо, самки мають сильніші вроджені та адаптивні імунні відповіді, ніж самці.69 Диференціальні імунні відповіді проти SARS-CoV-2 між статями та їхня роль у розвитку хвороби COVID{{ 19}} слід дослідити далі. По-третє, для цього дослідження ми використовували лише модель мишей дикого типу, у майбутніх клінічних дослідженнях слід провести додаткову оцінку на людях, щоб підтвердити та глибше вивчити наші висновки про те, чи вакцинація мРНК COVID-19 покращує вроджену імунну відповідь Інфекція SARS-CoV-2 у вакцинованих пацієнтів із ожирінням. Тим не менш, наше дослідження дає важливу інформацію про те, що пацієнти з ожирінням можуть розвинути більш серйозні клінічні захворювання після інфікування SARS-CoV-2 і більш сприйнятливі до повторних інфекцій або інфекцій, викликаних вакциною. Важливо те, що наші дані свідчать про те, що мРНК-вакцини проти COVID-19 можуть залишатися ефективними для людей із ожирінням, незважаючи на низьку або відсутність відповіді антитіл, що ще більше підкреслює важливість вакцинації для цих груп населення.
Список літератури
1 Zhou P, Yang XL, Wang XG та ін. Спалах пневмонії, пов’язаний з новим коронавірусом ймовірного походження від кажанів. природа 2020; 579 (7798): 270–273.
2 Chu H, Chan JF, Yuen TT та ін. Порівняльний тропізм, кінетика реплікації та профіль ушкодження клітин SARS-CoV-2 і SARS-CoV з наслідками для клінічних проявів, передачі та лабораторних досліджень COVID-19: обсерваційне дослідження. Ланцетний мікроб. 2020;1(1):e14–e23.
3 Chan JF, Kok KH, Zhu Z та ін. Геномна характеристика нового патогенного для людини коронавірусу 2019 року, виділеного від пацієнта з атиповою пневмонією після відвідування Уханя. Виниклі мікроби заражають. 2020;9(1):221–236.
4 Williamson EJ, Walker AJ, Bhaskaran K, et al. Фактори, пов’язані зі смертю,-19-пов’язаною з COVID, за допомогою OpenSAFELY. природа 2020; 584 (7821): 430–436.
5 Гу Д.П., Чжан В., Бансбек Н., Амарсі З., Бірмінгем К.Л., Аніс А.Х. Захворюваність супутніми захворюваннями, пов'язаними з ожирінням і надмірною вагою: систематичний огляд і мета-аналіз. BMC Public Health. 2009;9:88.
6 Zhang AJX, Zhu H, Chen Y та ін. Опосередковане простагландином E2-порушення вродженої імунної відповіді на інфекцію A(H1N1)pdm09 у мишей із ожирінням, спричинене дієтою, можна відновити за допомогою парацетамолу. J Infect Dis. 2019; 219 (5): 795–807.
7 Сміт А.Г., Шерідан П.А., Харп Дж.Б., Бек М.А. Миші з ожирінням, викликані дієтою, підвищили смертність і змінили імунну відповідь при інфікуванні вірусом грипу. J Nutr. 2007;137(5):1236–1243.
8 Hulme KD, Noye EC, Short KR, Labzin LI. Порушення регуляції запалення під час ожиріння: підвищення тяжкості захворювання при вірусі грипу та інфекції SARS-CoV-2. Передній імунол. 2021;12:770066.
9 Санчіс-Гомар Ф., Лаві К.Дж., Мехра М.Р., Генрі Б.М., Ліппі Г. Ожиріння та наслідки при COVID-19: коли стикаються епідемія та пандемія. Mayo Clin Proc. 2020;95(7):1445–1453.
10 Кругліков І.Л., Шах М., Шерер П.Є. Ожиріння та діабет як супутні захворювання COVID-19: основні механізми та роль вірусно-бактеріальних взаємодій. Elife. 2020;9:e61330.
11 Chen X, Hu W, Ling J та ін. Гіпертонія та діабет уповільнюють виведення вірусу у пацієнтів із COVID-19. medRxiv. 2020. https://doi. org/10.1101/2020.03.22.20040774.
12 Наср М.С., Гірлінг Е., Пінто А.К. Вплив ожиріння на вакцинацію проти SARS-CoV-2. Фронт Ендокринол (Лозанна). 2022;13:898810.
13 Viana R, Moyo S, Amoako DG та ін. Швидке поширення епідемії варіанту SARS-CoV-2 Omicron у Південній Африці. природа 2022;603(7902):679–686.
14 Shuai H, Chan JF, Hu B та ін. Атенуйована реплікація та патогенність SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron. природа 2022; 603 (7902): 693–699.
15 Hu B, Chan JF, Liu H та ін. Спайкові мутації, що сприяють зміненим перевагам проникнення SARS-CoV-2 Omicron BA.1 і BA.2. Виниклі мікроби заражають. 2022;11:1–31.
16 Chan JF, Hu B, Chai Y та ін. Вірусологічні особливості та патогенність SARS-CoV-2 Omicron BA.2. Cell Rep Med. 2022;3(9):100743.
17 Yuan S, Ye ZW, Liang R та ін. Патогенність, трансмісивність та придатність SARS-CoV-2 Omicron у сирійських хом’яків. Наука. 2022;377(6604):428–433.
18 Lu L, Mok BW, Chen LL та ін. Нейтралізація варіанту SARS-CoV-2 Omicron сироватками від реципієнтів вакцини BNT162b2 або Coronavac. Clin Infect Dis. 2022; 75 (1): e822–e826. https://doi.org/10. 1093/cid/ciab1041.
19 Liu L, Iketani S, Guo Y та ін. Вражаюче ухилення від антитіл, що проявляється варіантом Omicron SARS-CoV-2. природа 2022; 602 (7898): 676–681.
20 Iketani S, Liu L, Guo Y та ін. Властивості уникання антитіл субліній SARS CoV-2 Omicron. природа 2022;604(7906):553–556.
21 Chen Y, Li C, Liu F та ін. Вікова проривна інфекція SARS-CoV-2 і зміни в імунній відповіді на моделі миші. Виниклі мікроби заражають. 2022;11(1):368–383.
22 Чжан Х, Гонсалвес Р, Моссер Д.М. Виділення та характеристика мишачих макрофагів. Curr Protoc Immunol. 2008;83(1): 14:14.1.1-14.1.14.
23 Li C, Chen Y, Zhao Y та ін. Внутрішньовенне введення мРНК-вакцини проти коронавірусної хвороби 2019 (COVID-19) може викликати гострий міоперикардит у моделі миші. Clin Infect Dis. 2022;74(11): 1933–1950.
24 Li C, Chen YX, Liu FF та ін. Відсутність захворювання, спричиненого вакциною, з неочікуваним позитивним захистом від важкого гострого респіраторного синдрому, коронавірусу 2 (SARS-CoV-2) за допомогою інактивованої вакцини, введеної протягом 3 днів після зараження вірусом моделі сирійського хом’яка. Clin Infect Dis. 2021;73(3):e719–e734.
25 Фогель А.Б., Каневський І., Че Ю. та ін. Вакцини BNT162b захищають макак-резус від SARS-CoV-2. природа 2021; 592 (7853): 283–289.
26 Lee AC, Zhang AJ, Chan JF та ін. Оральна інокуляція SARS-CoV-2 підтверджує субклінічну респіраторну інфекцію з виділенням вірусу у золотистих сирійських хом’яків. Cell Rep Med. 2020;1(7):100121.
27 Мейерхольц Д.К., Бек А.П. Принципи та підходи до відтворюваної оцінки тканинних плям у дослідженнях. Лаб Інвест. 2018;98(7): 844–855.
28 Chu H, Shuai H, Hou Y та ін. Націлювання на високопатогенний апоптоз, індукований коронавірусом, зменшує патогенез вірусу та тяжкість захворювання. Sci Adv. 2021;7(25):eabf8577.
29 Chu H, Hou Y, Yang D та ін. Коронавіруси використовують цистеїнову аспарагінову протеазу господаря для реплікації. природа 2022;609(7928):785–792.
30 Zhang AJ, Li C, To KK та ін. Агоніст Toll-подібного рецептора 7 іміквімод у поєднанні з вакциною проти грипу прискорює та підсилює гуморальну імунну відповідь проти інфекції вірусу грипу A(H1N1)pdm09 у мишей BALB/c. Clin Vaccine Immunol. 2014;21(4):570–579.
31 Li C, To KKW, Zhang AJX та ін. Спільна стимуляція агоністом TLR7 іміквімодом та інактивованими частинками вірусу грипу сприяє активації В-клітин миші, диференціюванню та прискореному виробленню антигенспецифічних антитіл. Передній імунол. 2018; 9: 2370.
32 Zhou R, To KK, Wong YC та ін. Гостра інфекція SARS-CoV-2 порушує реакцію дендритних клітин і Т-клітин. Імунітет. 2020;53(4): 864–877.e5.
33 Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J. fastp: надшвидкий універсальний препроцесор FASTQ. Біоінформатика. 2018;34(17):i884–i890.
34 Едгар Р. URMAP, надшвидкий картограф. PeerJ. 2020; 8: e9338.
35 Кім Д., Паггі Дж.М., Парк С., Беннет С., Зальцберг С.Л. Вирівнювання генома на основі графіка та генотипування за допомогою HISAT2 та HISAT-генотипу. Нац біотехн. 2019;37(8):907–915.
36 Пертеа М, Пертеа Г.М., Антонеску К.М., Чанг Т.К., Менделл Дж.Т., Зальцберг С.Л. StringTie дозволяє покращити реконструкцію транскриптома на основі зчитувань РНК-seq. Нац біотехн. 2015;33(3):290–295.
37 Лав М.І., Хубер В., Андерс С. Модерована оцінка зміни складок і дисперсії для даних РНК-секвенування за допомогою DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550.
38 Yu G, Wang LG, Han Y, He QY. clusterProfiler: пакет R для порівняння біологічних тем серед кластерів генів. ОМІКС. 2012;16(5):284–287.
39 Мяо Ю.Р., Ся М., Луо М., Луо Т., Ян М., Го А.Й. Миша ImmuCellAI: інструмент для комплексного прогнозування кількості імунних клітин миші та зображення імунного мікрооточення. Біоінформатика. 2021;38:785.
40 Shuai H, Chan JF, Yuen TT та ін. Нові варіанти SARS-CoV-2 поширюють тропність видів до мишачих. біомедицина. 2021;73:103643.
41 Gu H, Chen Q, Yang G та ін. Адаптація SARS-CoV-2 у мишей BALB/c для перевірки ефективності вакцини. Наука. 2020;369(6511):1603–1607.
42 Halfmann PJ, Iida S, Iwatsuki-Horimoto K та ін. Вірус SARS-CoV-2 Omicron викликає ослаблену форму захворювання у мишей і хом’яків. природа 2022;603(7902):687–692.
43 Krause PR, Fleming TR, Longini IM, et al. SARS-CoV-2 варіанти та вакцини. N Engl J Med. 2021;385(2):179–186.
44 Corbett KS, Nason MC, Flach B та ін. Імунні кореляти захисту за допомогою мРНК-1273 вакцини проти SARS-CoV-2 у приматів. Наука. 2021;373(6561):eabj0299.
45 Хамер М., Гейл Ч.Р., Ківімякі М., Батті Г.Д. Надмірна вага, ожиріння та ризик госпіталізації через COVID-19: когортне дослідження дорослих у Сполученому Королівстві в громаді. Proc Natl Acad Sci США. 2020; 117 (35): 21011–21013.
46 Mannar D, Saville JW, Zhu X та ін. Варіант SARS-CoV-2 Omicron: ухилення від антитіл і кріо-ЕМ-структура комплексу спайковий білок-ACE2. Наука. 2022; 375 (6582): 760–764.
47 Zhang Y, Huang K, Wang T та ін. SARS-CoV-2 швидко адаптується у літніх мишей BALB/c і викликає типову пневмонію. J Virol. 2021;95(11):e02477.
48 Huang H, Zhu Y, Niu Z, Zhou L, Sun Q. Варіанти SARS-CoV-2 N501Y, що викликають занепокоєння, і їх потенційна передача через мишу. Загибель клітин диф. 2021; 28 (10): 2840–2842.
49 Niu Z, Zhang Zhang, Gao X та ін. Мутація N501Y забезпечує міжвидову передачу SARS-CoV-2 мишам шляхом посилення зв’язування з рецепторами. Сигнал Transduct Target Ther. 2021; 6 (1): 284.
50 Chu H, Chan JF, Yuen KY. Моделі на тваринах у дослідженнях SARS-CoV-2. Нац методи. 2022;19(4):392–394.
51 Briand F, Sencio V, Robil C та ін. Спричинене дієтою ожиріння та НАСГ погіршують одужання у золотистих хом’яків, інфікованих SARS-CoV-2-. Віруси. 2022;14(9):2067.
52 Port JR, Adney DR, Schwarz B та ін. Зміни в метаболізмі ліпідів, викликані дієтою з високим вмістом жирів і високим вмістом цукру, пов’язані з помірним підвищенням тяжкості COVID-19 і затримкою одужання сирійського хом’яка. Віруси. 2021;13(12):2506.
53 Zhang YN, Zhang ZR, Zhang HQ та ін. Підвищена захворюваність мишей із ожирінням, інфікованих SARS-CoV, адаптованим до мишей-2. Cell Discov. 2021; 7 (1): 74.
54 Акбар А.Н., Гілрой Д.В. Старіння імунітету може загострити COVID-19. Наука. 2020;369(6501):256–257.
55 Rebello CJ, Kirwan JP, Greenway FL. Ожиріння, найпоширеніша супутня хвороба SARS-CoV-2: чи є лептин зв’язком? Int J Obes. 2020;44(9):1810–1817.
56 Маллен М., Гонсалес-Перес Р.Р. Індукована лептином сигналізація JAK/STAT і ріст раку. Вакцини (Базель). 2016; 4 (3): 26.
57 Zhu A, Chen Z, Wang Y та ін. Імунні відповіді на інфекцію SARS-CoV-2 у людей і гуманізованих мишей ACE2. Fundam Res. 2021;1(2):124–130.
58 Achkar JM, Casadevall A. Антитіла-опосередкований імунітет проти туберкульозу: наслідки для розробки вакцини. Клітина-господар мікроб. 2013;13(3):250–262.
59 Касадеваль А, Пірофскі Л.А. Новий синтез антитілоопосередкованого імунітету. Nat Immunol. 2011;13(1):21–28.
60 Israelow B, Mao T, Klein J, et al. Адаптивні імунні детермінанти кліренсу вірусу та захисту в мишачих моделях SARS-CoV-2. Sci Immunol. 2021;6(64):eabl4509.
61 Сміт А.Г., Шерідан П.А., Ценг Р.Ж., Шерідан Дж.Ф., Бек М.А. Селективне порушення функції дендритних клітин і змінені антиген-специфічні CD8+ Т-клітинні відповіді у інфікованих вірусом грипу мишей із ожирінням, викликаних дієтою. Імунологія. 2009; 126 (2): 268–279.
62 Macia L, Delacre M, Abboud G та ін. Порушення функціональності дендритних клітин і стаціонарного числа у мишей із ожирінням. J Immunol. 2006; 177 (9): 5997–6006.
63 Honce R, Schultz-Cherry S. Вплив ожиріння на патогенез вірусу грипу А, імунну відповідь та еволюцію. Передній імунол. 2019;10:1071.
64 Фраска Д., Бломберг Б.Б. Ожиріння прискорює вікові дефекти В-клітин миші та людини. Передній імунол. 2020;11:2060.
65 Кеннеді Д.Е., Найт К.Л. Інгібування B-лімфопоезу адипоцитами та супресорними клітинами, що продукують IL-1-. J Immunol. 2015; 195 (6): 2666–2674.
66 Pham TD, Chng MHY, Roskin KM та ін. Дієта з високим вмістом жиру викликає системні зміни В-клітинного репертуару, пов’язані з резистентністю до інсуліну. Мукозальний імунол. 2017;10(6):1468–1479.
67 Alu A, Chen L, Lei H, Wei Y, Tian X, Wei X. Інтраназальні вакцини проти COVID-19: від лавки до ліжка. EBioMedicine. 2022;76:103841.
68 Tiboni M, Casettari L, Illum L. Назальна вакцинація проти SARS CoV-2: синергізм чи альтернатива внутрішньом’язовим вакцинам? Int J Pharm. 2021;603:120686.
69 Кляйн С.Л., Фланаган К.Л. Статеві відмінності в імунних реакціях. Nat Rev Immunol. 2016;16(10):626–638.
