IL-38 запобігає індукції тренованого імунітету шляхом інгібування сигналів MTOR

Анотація:

Тренований імунітет — це придбання гіперчутливого фенотипу клітинами вродженого імунітету (такими як моноцити та макрофаги) після інфекції або вакцинації, де-факто неспецифічної пам’яті, що залежить від епігенетичного та метаболічного перепрограмування цих клітин. Нещодавно ми показали, що індукція тренованого імунітету залежить від IL-1.

Тут ми показуємо, що рекомбінантний IL-38, протизапальний цитокін сімейства IL-1-, здатний індукувати довгострокові інгібіторні зміни та зменшувати індукцію тренованого імунітету за допомогою -глюкану in vivo в C57BL/6 мишей і ex vivo в клітинах їх кісткового мозку. IL-38 блокував передачу сигналів mTOR і запобігав епігенетичним і метаболічним змінам, викликаним -глюканом. У здорових суб’єктів однонуклеотидний поліморфізм rs58965312, пов’язаний з IL1F10-, корелював із вищими концентраціями IL-38 у плазмі крові та зниженою індукцією тренованого імунітету за допомогою -глюкану ex vivo. Ці результати вказують на те, що IL-38 індукує довготривалі протизапальні зміни, а також пригнічує індукцію тренованого імунітету. Таким чином, рекомбінантний IL-38 потенційно можна використовувати як терапевтичне втручання для захворювань, що характеризуються загостреним навченим імунітетом.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

етанол, запалення, опік, малі РНК

Клацніть, щоб переглянути продукт у форматі PDF

1. ВВЕДЕННЯ

Зростаюча кількість досліджень показує, що моноцити та макрофаги можуть набувати довготривалих функціональних адаптивних змін, де-факто вродженої пам’яті, яку називають «навченим імунітетом».1–3 Функціональне ремоделювання мієлоїдних клітин опосередковується епігенетичним і метаболічним перебудовою. , у тому числі їхніх попередників у кістковому мозку.4–7 Натренований імунітет можна індукувати за допомогою вакцин, таких як бацила Кальметта Герена (БЦЖ), яка захищає від Mycobacterium tuberculosis, або імуномодуляторів, таких як -глюкан, поширений компонент клітинної стінки грибів.8,9 Перебудова епігенома мієлоїдних клітин часто призводить до тривалих модифікацій, таких як посилення захисту хазяїна від неспоріднених інфекцій.1,10 Наприклад, вакцинація БЦЖ новонароджених у Західній Африці знизила смертність від інфекцій11, а вакцинація БЦЖ у здорових дорослих зменшила подальшу жовту інфекцію. Вакцина проти лихоманки віремія та паразитемія на моделі експериментальної малярії у людини, що корелювало зі ступенем БЦЖ-залежних епігенетичних змін у циркулюючих моноцитах.8,12 У мишачих моделях, у яких натренований імунітет індукувався β-глюканом, похідним від Candida albicans, посиленим прозапальним досягається стан, що призводить до зниження смертності від, наприклад, грибкового сепсису та сепсису, викликаного золотистим стафілококом.7,9

Сімейство IL-1 складається з 11 членів13,14; серед яких IL-37 та IL-38 мають широкі протизапальні властивості.15,16 Раніше ми повідомляли, що IL-1 є центральним у індукції тренованого імунітету12 і що IL{{ 11}} пригнічує індукцію тренованого імунітету.17 Крім того, було виявлено, що IL-1 є цитокіном, який найбільше підвищується в кістковому мозку мишей, які отримували β-глюкан, і є причиною індукції тренованого імунітету.7 моделі натренованого імунітету vitro, первинні моноцити людини реагують на IL-1 епігенетичними змінами, які збільшують вироблення запальних цитокінів, таких як TNF та IL-6.12 Крім того, алель A однонуклеотидного поліморфізму ( SNP) rs16944 в промоторній області гена IL1B був пов’язаний із посиленням індукції тренованого імунітету в моноцитах людини.12

Раніше ми повідомляли, що IL-38 може пригнічувати IL-1, IL-6 і KC у моделі подагричного артриту.18 Оскільки IL-38 може блокувати IL{{5 }} , ми припускаємо, що IL-38 відіграє інгібіторну роль у індукції тренованого імунітету. У цьому звіті ми мали на меті визначити роль IL-38 у тренованому імунітеті, індукованому -глюканом. Ми показали, що IL-38 пригнічує індукцію тренованого імунітету на моделях мишей, порушуючи сигнальний каскад mTOR, який є важливим для індукції тренованого імунітету.5 У здорових людей ми показали, що SNP rs58965312 впливає на IL{{ 12}} рівнів у плазмі крові та відповіді тренованого імунітету in vitro.

2 МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

2.1 Миші

Самці мишей C57Bl/6 віком від семи до дев'яти тижнів були отримані з Jackson Laboratories (Бар-Харбор, ME, США). Мишей годували стерилізованою лабораторною їжею та водою ad libitum. Експерименти були схвалені інституційними комітетами з догляду та використання тварин Університету Колорадо в Денвері (Аврора, Колорадо, США).

2.2 Модель тренованого імунітету

Миші отримували 1 мкг біоактивного 18,19 людського рекомбінантного IL-38 (3-152) (Biotechne, Міннеаполіс, Міннесота, США) внутрішньовенно в стерильному фізіологічному розчині в об’ємі 200 мкл або тільки фізіологічний розчин протягом трьох днів поспіль. У перший день, через 1 годину після ін’єкції IL-38, миші отримали внутрішньовенно. Загалом 1 мг -глюкану (1,3-(D)-глюкану) люб’язно надав професор Девід Вільямс ( Медичний коледж, Джонсон-Сіті, Теннесі, США) або 200 мкл фізіологічного розчину як контрольний засіб. На п'ятий день мишей безпосередньо умертвляли або спочатку заражали 5 мг/кг LPS (Escherichia coli[055:B5] Sigma-Aldrich, Сент-Луїс, Міссурі, США) внутрішньовенно в 200 мкл стерильного фізіологічного розчину за 4 години до умертвіння. Температуру тіла миші вимірювали термометром MT4 (RayTek MiniTemp, Вілмінгтон, Північна Кароліна, США). Після анестезії ізофлураном кров з орбітального сплетення збирали в EDTA, і мишей умертвляли шляхом дислокації шийки матки. Кров центрифугували при 1000 × g протягом 10 хвилин, щоб підготувати плазму для вимірювання цитокінів.

2.3 Продукція цитокінів in vitro

Продукцію цитокінів оцінювали ex vivo в цільній крові, клітинах кісткового мозку та спленоцитах.

Цільну кров розводили 1:4 рази в RPMI 1640. Загальний об’єм 200 мкл поміщали в 96-лункові планшети з круглим дном та інкубували протягом 24 годин без стимуляції або 100 нг/мл ЛПС (±10 мкМ нігерицину [Invivogen, Сан-Дієго, Каліфорнія, США] протягом останнього годину) при 37°C у 5% CO2. Через 24 години було зібрано 180 мкл супернатанту та клітинний осад зберігали в 0,5% Triton X-100 (Sigma, Сент-Луїс, Міссурі, США). Кістковий мозок стегнової кістки суспендували в культуральному середовищі RPMI, підраховували на лічильнику клітин HemaTrue (Heska, Loveland, CO, США) і доводили до 1 × 106/мл. Загалом 200 мкл клітинної суспензії поміщали в 96-лункові планшети з круглим дном та інкубували протягом 24 годин у RPMI (без додавання факторів росту) у тих самих умовах, що описані раніше. Селезінки асептично видаляли, гомогенізували через клітинний фільтр 100 мкм (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, США) і збирали в RPMI. Клітини підраховували та доводили до 5 × 106/мл. Загалом 200 мкл клітинної суспензії поміщали в 96-лункові планшети з круглим дном та інкубували протягом 24 годин або 3 днів у RPMI, що містить 10 відсотків FBS, у тих самих умовах, що описані раніше.

2.4 Визначення цитокінів за допомогою ELISA та вимірювання лактату

Супернатанти та плазму зберігали при -20 ◦C до подальшого аналізу. ELISA проводили згідно з інструкціями виробника (BioTechne), за винятком IL-38 ELISA на плазмі крові людини, як описано в іншому місці.20

Мишачу плазму та кістковий мозок отримували, як описано, а рівні лактату визначали за допомогою комерційно доступного набору для флуорометричного аналізу лактату (Biovision, Мілпітас, Каліфорнія, США).

2.5 Вестерн-блот

Кістковий мозок у наївних мишей збирали, як описано раніше. Загалом 1 × 106 клітин культивували в 12-планшеті з плоским дном та інкубували протягом 3 днів у RPMI, що містить 10 відсотків сироватки. Супернатант з неприклеєними клітинами видаляли. Після 4 годин інкубації (що було оптимальним для фосфорилювання mTOR) з або без 5 мкг/мл -глюкану ± 100 нг/мл IL-38 в RPMI клітини лізували в буфері RIPA, що містив інгібітор протеази (Roche, Basel, Швейцарія). ). Загальний вміст білка визначали за допомогою аналізу BCA (Thermo Fisher Scientific), і рівні кількості білків піддавали SDS-PAGE на попередньо відлитих 4–15% гелях (Biorad, Hercules, CA, США).

Відокремлені білки переносили на нітроцелюлозну мембрану (Biorad), яку блокували 5% BSA (Sigma) та інкубували протягом ночі при 4°C з кролячими поліклональними антитілами проти (фосфо) mTOR, Akt, 4EBP1 і S6K (Cell Signaling, Денверс, Массачусетс, США) і -актин (Sigma), які візуалізували за допомогою поліклонального вторинного антитіла (Dako, Левен, Бельгія) і SuperSignal West Femto Substrate (Thermo Fisher Scientific) для фосфорильованих білків або субстрату ECL для інших білків (Біорад).

2.6 Екстракція мРНК і ЗВТ-ПЛР

мРНК із кісткового мозку миші виділяли за допомогою екстракції Trizol (Life Technologies, Карлсбад, Каліфорнія, США) хлороформом (Sigma), з подальшим осадженням ізопропанолом (Sigma) і двома промиваннями 70-відсотковим етанолом (Sigma). кДНК синтезували за допомогою зворотної транскриптази iScript (Invitrogen, Карлсбад, Каліфорнія, США). Відносну експресію визначали за допомогою методу SYBR Green (Invitrogen) на апараті qPCR CFX96 Bio-Rad (Biorad), і значення виражали як кратне збільшення рівнів мРНК порівняно з контрольними мишами з транспортним засобом, з B2M як домашнім геном. Праймери наведено в таблиці допоміжної інформації S1.

2.7 Імунопреципітація хроматину

Кістковий мозок виділяли, як описано раніше. Клітини фіксували в 1% формальдегіді без метанолу і зберігали при 4°C. Після цього клітини обробили ультразвуком і провели імунопреципітацію з використанням антитіл проти H3K4me3 (Diagenode, Seraing, Бельгія), як описано в іншому місці.6 ДНК виділяли за допомогою набору для очищення MinElute PCR (Qiagen, Germantown, MD, США) і далі обробляли для Аналіз кПЛР із застосуванням методу SYBR green на апараті для кПЛР Step-one PLUS (Applied Biosciences, Фостер Сіті, Каліфорнія, США). Зразки аналізували порівняльним методом Ct згідно з інструкціями виробника. Епігенетичні праймери наведено в таблиці допоміжної інформації S1.

2.8 Експерименти PBMC

Дослідження проводилося в когорті ±200 здорових осіб західноєвропейського походження з проекту Human Functional Genomics Project (когорти 200FG, див. www.humanfunctionalgenomics.org). PBMC були виділені від здорових донорів, які дали згоду, як описано раніше.21 Підготовка плазми для IL-38 ELISA та стимуляція первинних моноцитів in vitro в цій когорті були описані в іншому місці.22 Моноцити тренувалися з -глюканом протягом 24 годин, промивали теплим PBS і залишали в RPMI протягом 6 днів.23 Потім клітини стимулювали 10 нг/мл LPS. Через 24 години надосадові рідини збирали та зберігали при -20 ◦C до тих пір, поки IL-6 і TNF не вимірювали за допомогою ELISA. Рівні IL-38 у плазмі визначали методом ELISA. Статус IL-38 SNP rs58965312 оцінювали, як описано в методах Лі та ін.22, за допомогою комерційно доступного чіпа SNP Illumina HumanOmniExpressExome-8 v1.0.

2.9 Статистичний аналіз

Відмінності між різними умовами були проаналізовані за допомогою рейтингового тесту Вілкоксона зі знаковими парами або U-критерію Манна-Уїтні, залежно від обставин. Дані представлені як середнє ± SEM, якщо не вказано інше. Дані аналізували за допомогою GraphPad Prism 8.0 (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). P-значення нижче 0.05 вважалося значущим.

3 РЕЗУЛЬТАТИ

3.1 IL-38 пригнічує запалення, спричинене LPS

Ці дослідження передбачуваної ролі IL-38 на тренований імунітет почалися з оцінки впливу рекомбінантного людського IL-38 на системне запалення внаслідок ендотоксемії. Миші отримували або носій, або 1 мкг IL-38 ip на дні 4, 3 і 2 (рис. 1A). Через 4 дні всім мишам внутрішньовенно вводили LPS (5 мг/кг), а через 4 години мишей убивали. Як показано на малюнку 1B, миші, які отримували IL-38, демонстрували меншу гіпотермію порівняно з мишами, які отримували носій, що вказує на зменшення запалення.24 Концентрації IL-1, TNF та IL-6 у плазмі значно зменшилися. у мишей, які отримували рекомбінантний IL-38 порівняно з мишами, які отримували носій (рис. 1C), тоді як IL-38 не впливав на концентрацію IL-1 у лізатах цільної крові.

Навпаки, не спостерігалося істотних IL-38-залежних змін у кількості клітин у кістковому мозку, спленоцитах і цільній крові, окрім невеликого зниження лімфоцитів у цільній крові (дані не показано). Цільну кров, кістковий мозок і спленоцити додатково інкубували in vitro протягом 24 годин без будь-якого додаткового стимулу. Ми спостерігали зниження спонтанного вивільнення TNF (75-відсоткове зниження) та IL-6 (25-відсоткове зниження) з культур цільної крові мишей, які отримували IL-38 (рис. 1D угорі). У культивованому кістковому мозку також спостерігалося знижене спонтанне вивільнення TNF (зниження на 55 відсотків) (рис. 1D посередині). Спленоцити не показали відмінностей у виробленні IL-6 або TNF (рис. 1D внизу).

3.2 IL-38 пригнічує натренований імунітет, індукований -глюканом

Далі ми оцінили, чи здатний IL-38 також пригнічувати індукцію тренованого імунітету за допомогою -глюкану. -глюкан-індукований тренований імунітет призводить до посиленого виробництва цитокінів до вторинного та непов'язаного зараження.7,9 Як показано на малюнку 2A, ми вводили рекомбінантний IL-38 (1 мкг) або фізіологічний розчин мишам за 1 годину до внутрішньовенного введення -глюкану. (1 мг) у день -4. У дні -3 і -2 миші отримували 1 мкг IL-38 на день. Після 2 днів відпочинку всі миші отримали 5 мг LPS. Через чотири години після введення LPS температура черевної стінки мишей, які отримували -глюкан, знизилася на 2 °C порівняно з мишами, які отримували носій, і нормалізувалася шляхом лікування IL-38 (рис. 2B). У мишей, які отримували -глюкан, а потім провокували ЛПС, подібна зміна ефектів -глюкану під дією IL-38 спостерігалася в плазмі TNF, IL-6 та IL-1 (рис. 2C). Як і очікувалося, у культивованій цільній крові ex vivo (без додаткової стимуляції ex vivo) мишей, навчених β-глюканом, було виявлено збільшення виробництва TNF та IL-6, яке було скасовано додаванням IL-38 ( рис. 2D). Цей профіль цитокінів був відображений у культурах спленоцитів і — хоча статистично незначно — у кістковому мозку (рис. 2D).

3.3 IL-38 запобігає епігенетичним змінам гістонів, індукованим -глюканом

Оскільки підвищена індукція запальних цитокінів α-глюканом є результатом епігенетичних змін на рівні гістонів,4,9 ми оцінили вплив IL-38 на епігенетичні модифікації промоторів встановлених натренованих генів, пов’язаних з імунітетом. Мишей лікували -глюканом ± IL-38 і умертвляли через 5 днів без зараження ЛПС (рис. 3A).2,6 Коли цільну кров, кістковий мозок і спленоцити стимулювали ex vivo за допомогою ЛПС з або без активатора запалення нігерицину, у мишей, навчених β-глюканом, спостерігалося збільшення вироблення цитокінів, яке було скасовано IL-38 (рис. 3B).

Коли експресію генів, пов’язаних із навченим імунітетом (Tnfa, Nrlp3, Hk2 і Pfkp), визначали в кістковому мозку мишей, інфікованих LPS, спостерігали посилену експресію всіх генів, якій запобігав IL-38 (рис. 3C). Щоб визначити, чи є це результатом епігенетичних модифікацій, індукованих -glucan та IL-38, кістковий мозок мишей, які не отримували LPS, обробляли для епігенетичного аналізу. Було виділено мечену ДНК H3K4me3 (важливий маркер гістонів у тренованому імунітеті4,9) і визначено відсоток промоторів генів, пов’язаних з тренованим імунітетом, які були позитивними щодо цієї мітки гістону.2 Як було показано раніше, збільшення промоторів, позитивних для H3K4me3 спостерігався у мишей, навчених глюканом, і це було скасовано, коли миші також отримували IL38 (рис. 3D).

3.4 IL-38 блокує -глюкан-залежну передачу сигналів Akt/mTOR/S6K

Раніше ми показали, що тренований імунітет у моноцитів залежить від активації шляху mTOR.5 Оскільки IL-38 пригнічує індукцію тренованого імунітету, ми припустили, що має місце інгібування шляху mTOR, як і механізм для Інгібування IL-37 натренованого імунітету.17 Як показано на малюнку 4A, індукція навченого імунітету в кістковому мозку наївних мишей за допомогою -глюкану in vitro індукує фосфорилювання Akt, mTOR і їх кіназ S6K і 4EBP1, розташованих нижче. IL-38 знижує це фосфорилювання, вказуючи на те, що IL38 пригнічує активацію цього шляху.

Оскільки mTOR є центральним регулятором клітинного метаболізму, ми визначили активність шляху гліколізу, який сильно індукується в моноцитах і макрофагах, тренованих -глюканом.5 Як кінцевий продукт анаеробного гліколізу вимірювали рівні лактату. Лікування IL-38 запобігло підвищенню рівня лактату в плазмі через 4 години після обробки ЛПС і в супернатантах 72-годинного культивованого кісткового мозку мишей, яких тренували з -глюканом і яким вводили ЛПС in vivo (рис. 4B, C).

3.5 Рівні SNP та IL-38 у плазмі прогнозують силу індукції тренованого імунітету

Щоб підтвердити вплив IL-38 на тренований імунітет у людей, ми дослідили вплив 11 SNP, пов’язаних з IL-38 (IL1F10) і суміжним IL-1Ra (IL{{6 }}RN) щодо індукції тренованого імунітету в PBMC людини у 118 здорових суб’єктів із когорти 200FG.25 Ми виміряли концентрацію IL-38 у плазмі крові та кількісно визначили здатність їхніх моноцитів набувати тренованого імунітету. Як показано на малюнку 5A, індукція IL-6 і TNF після навчання in vitro з -глюканом пов'язана з SNP rs5896312. Крім того, рівень IL-38 у плазмі залежав від цього SNP, оскільки носії двох альтернативних алелів мали вищі рівні порівняно з суб’єктами, які несуть два еталонних алелі (рис. 5B). Не було виявлено жодної різниці в рівнях IL-1RA у плазмі цих осіб (дані не показано). Таким чином, пригнічення тренованого імунітету у здорових добровольців було пов’язане з вищою концентрацією IL-38 у плазмі, яка, у свою чергу, залежить від SNP rs5896312.

4 ОБГОВОРЕННЯ

У цьому звіті ми демонструємо, що IL-38 значно знижує індукцію тренованого імунітету за допомогою -глюкану. Це спостереження узгоджується з протизапальними властивостями IL-38 як інгібітору вродженого та адаптивного імунітету.16,25 Коли мишей навчають β-глюкану, у клітинах вродженої імунної системи відбуваються епігенетичні модифікації, що призводить до посилення прозапальних реакцій вродженої імунної системи на другий запальний виклик. Посилене виробництво прозапальних цитокінів також призводить до епігенетичних модифікацій у кістковому мозку [7] та знижує смертність у моделях системних інфекцій C. albicans або S. aureus [8, 9]. Крім того, показано, що IL-1 відіграє важливу роль. роль в індукції тренованого імунітету,7,12 на яку також звернули увагу Ван дер Меєр та ін., які продемонстрували, що лікування мишей малими дозами рекомбінантного людського IL-1 знижує смертність мишей із гранулоцитопенією від подальшої інфекції Pseudomonas, концепція того часу називалася неспецифічною резистентністю до інфекції.27 Було показано, що інший член родини IL-1, IL-37, пригнічує запалення NLRP3 і вивільнення активного IL-1, та індукцію тренованого імунітету.17 Враховуючи протизапальні властивості IL-38,28 такі як його здатність блокувати регуляцію IL-1 у мишачих моделях подагричного артриту,18 ми досліджували, чи IL{{ 25}} може блокувати індукцію тренованого імунітету.

Тут ми показуємо, що на додаток до запобігання індукованому LPS запаленню у мишей29 IL-38 скасував індукцію тренованого імунітету та подальшу відповідь на вторинний стимул з LPS. Введення IL-38 пригнічувало -глюкан-індуковане фосфорилювання сигнального шляху Akt/mTOR. Подібним чином IL-38 запобігав -глюкан-залежному прозапальному епігенетичному перепрограмуванню, як показано зниженням H3K4me3 на промоторах Tnfa, Nrlp3, Hk2 і Pfkp у кістковому мозку миші. In vivo лікування -глюканом та IL-38 і подальше введення LPS призвело до зниження концентрації лактату в плазмі та в ex vivo культивованих супернатантах кісткового мозку. Нижчі концентрації лактату вказують на те, що IL-38 блокує гліколіз, швидше за все, через інгібування шляху mTOR. Ці спостереження підтверджено аналізом когорти здорових суб’єктів, у яких SNP rs5896312, що примикає до гена, що кодує IL-38, впливав як на рівні IL-38 у плазмі, так і на індукцію тренованого імунітету в моноцитах ex vivo. У сукупності ми показуємо, що знижений рівень IL-38 призводить до посилення індукції тренованого імунітету, тоді як введення рекомбінантного IL-38 пригнічує цю біологічну відповідь.

IL-38 зв’язується з IL-36R, а IL-1R9 є його передбачуваним корецептором.16,30 Повідомлялося, що усічений на N-кінці IL-38 послаблює Шлях JNK/AP1, який призводить до зниження виробництва IL-6 макрофагами.30 Тут ми показуємо, що IL-38 також пригнічує шлях Akt/mTOR, який є важливим для індукції тренованого імунітету.5 Цікаво, що інгібування шляху mTOR також спостерігалося для IL37,31,32, що свідчить про частково порівнянний механізм роботи цих широких протизапальних членів родини IL-1.

Крім позитивної ролі навченого імунітету в захисті від інфекції, було припущено про шкідливий ефект при аутоімунних захворюваннях.3 Таким чином, IL-38 можна використовувати в терапевтичних цілях для загартування навченого імунітету при цих захворюваннях. Спеціально було припущено, що навчений імунітет відіграє патологічну роль у системному червоному вовчаку (СЧВ), синдромі Шегрена та ревматоїдному артриті.3 Була запропонована захисна роль IL-38 у СЧВ,26 у мишей, підданих експериментальному артриту,33 при хворобі Шегрена IL-38 був активований як противага IL-36-залежному запаленню. Отже, нова гіпотеза полягає в тому, що рекомбінантний IL-38 можна використовувати для інгібування запалення при аутоімунних захворюваннях шляхом пригнічення навченого імунітету.

Також було припущено, що навчений імунітет відіграє певну роль у автозапальних захворюваннях. Раніше ми повідомляли, що у пацієнтів із синдромом гіпер IgD дефіцит мевалонаткінази призводить до накопичення мевалонату, а фенотип гіперактивного тренованого імунітету проявляється як напади стерильного запалення. На сьогоднішній день є обмежені дані про роль IL-38 у автозапальних синдромах, пов’язаних з IL-1 або NLRP3-. Інгібування IL-1 IL-38 і гомологія з IL-1Ra вимагають подальшого дослідження впливу IL-38 при цих захворюваннях і, зокрема, на збирання можна висловити припущення про протизапальну роль IL-38 у цих захворюваннях, зумовлених IL-1 -. Наразі ми не знаємо, який рецепторний шлях блокується IL-38, що призводить до зниження сигналізації IL-1. Ми вважаємо, що IL-38 може перешкоджати передачі сигналів IL-36R, який може зв’язувати цитокіни IL-36 і індукує IL17 та IL-1. Крім того, IL-38 може перешкоджати IL-1R9, який також бере участь у індукції IL-17.35 IL-1 сам може індукувати цитокіни IL-36 та IL -17, що призводить до автозапальної петлі, яку може розірвати IL38. Однак найголовніше ми показуємо, що IL-38 інгібує шлях mTOR, з’ясовуючи один із механізмів, які IL-38 використовує для пригнічення виробництва IL-1.

У цьому дослідженні представлені докази того, що IL-38 пригнічує індукцію тренованого імунітету, втручаючись у шлях mTOR і передачу сигналів IL1. Крім втручання в ці основні сигнальні шляхи в індукції навченого імунітету за допомогою -глюкану, IL-38 сам також індукував епігенетичні зміни, що свідчить про те, що окремо від інгібування навченого імунітету IL-38 може мати тривалий вплив імуносупресивну дію. Роль IL-38 у захворюваннях людини, які залежать від тренованого імунітету, потребує подальшої характеристики, наприклад, шляхом оцінки зразків людей для визначення впливу IL-38 на запалення в контексті цих захворювань. Метаболічні ефекти IL-38 та його вплив на тренований імунітет стають особливо актуальними в умовах серцево-судинних захворювань. Вважається, що навчений імунітет сприяє стійкому запаленню, яке характеризує атеросклероз.36 Одним із маркерів цього стійкого запалення є С-реактивний білок (СРБ), і в метааналізі понад 80 суб’єктів000 було виявлено поліморфізм лише в п’яти імунних генах, які були пов’язані з циркулюючим CRP, серед яких сам CRP, NRLP3, IL-6R і вражаюче IL-1F10 (IL-38).37 Нещодавно ми повідомили, що Концентрація IL-38 у плазмі обернено корелює з IL-6 та СРБ у суб’єктів із надмірною вагою та найбільш знижена у суб’єктів із метаболічним синдромом.20 Ці та наші поточні спостереження свідчать про те, що IL-38 може бути ключовий гравець у стримуванні метаболічних шляхів і запалення, які є ключовими факторами серцево-судинних захворювань.

На закінчення, у цьому дослідженні ми показуємо, що IL-38 є важливим протизапальним медіатором, який пригнічує індукцію тренованого імунітету. IL-38 пригнічує індукцію епігенетичних і метаболічних змін, індукованих -глюканом, а SNP, який корелює з вищими концентраціями IL-38 у здорових добровольців, призводить до зниження індукції тренованого імунітету -глюканом ex vivo. Ці дані підтверджують гіпотезу про те, що модуляція IL-38 може мати терапевтичне застосування при захворюваннях, при яких натренований імунітет не регулюється та сприяє патології захворювання, а клінічні зразки, отримані за допомогою MGN. LABJ, MGN та CAD надали реагенти/матеріали. DMG та RJWA написали/розробили та завершили документ. Усі автори прочитали та схвалили остаточний рукопис.

ПОДЯКА

FLV був підтриманий грантом VIDI від Нідерландської організації наукових досліджень. MGN було підтримано ERC Advanced Grant (#833247) і грантом Спінози Нідерландської організації наукових досліджень. CAD було підтримано грантом NIH AI 15614. RJWA було підтримано грантом VENI від Нідерландської організації наукових досліджень (#09150161810007)

РОЗКРИТТЯ

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Netea MG, Joosten LA, Latz E та ін. Тренований імунітет: програма вродженої імунної пам’яті при здоров’ї та хворобі. Наука. 2016;352:aaf1098.

2. Arts RJW, Carvalho A, La Rocca C та ін. Імунометаболічні шляхи при тренованому імунітеті, індукованому БЦЖ. Звіти клітинок. 2016;17:2562- 2571.

3. Arts RJW, Joosten LAB, Netea MG. Потенційна роль тренованого імунітету в аутоімунних і автозапальних захворюваннях. Передній імунол. 2018; 9: 298.

4. Saeed S, Quintin J, Kerstens HH та ін. Епігенетичне програмування диференціювання моноцитів і макрофагів і навчений вроджений імунітет. Наука. 2014;345:1251086.

5. Cheng SC, Quintin J, Cramer RA та ін. mTOR- і HIF-1альфа-опосередкований аеробний гліколіз як метаболічна основа для тренованого імунітету. Наука. 2014;345:1250684.

6. Arts RJ, Novakovic B, Ter Horst R та ін. Глутаміноліз і накопичення фумарату інтегрують імунометаболічні та епігенетичні програми в тренований імунітет. клітинний метаб. 2016;24:807-819.

7. Mitroulis I, Ruppova K, Wang B та ін. Модуляція попередників мієлопоезу є невід’ємним компонентом тренованого імунітету. Стільниковий. 2018;172:147-161 e12.

8. Kleinnijenhuis J, Quintin J, Preijers F та ін. Bacille Calmette-Guerin індукує NOD2-залежний неспецифічний захист від повторного зараження через епігенетичне перепрограмування моноцитів. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:17537-17542.

9. Quintin J, Saeed S, Martens JHA та ін. Інфекція Candida albicans забезпечує захист від повторного зараження через функціональне перепрограмування моноцитів. Клітина-господар мікроб. 2012;12:223-232.

10. Novakovic B, Habibi E, Wang SY та ін. Бета-глюкан змінює епігенетичний стан ЛПС-індукованої імунологічної толерантності. Стільниковий. 2016;167:1354-1368 e14.

11. Бірінг-Соренсен С., Аабі П., Лунд Н. та ін. Рання БЦЖ-Данія та неонатальна смертність серед немовлят з вагою<2500 g: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis. 2017;65:1183-1190

12. Arts RJW, Moorlag S, Novakovic B та ін. Вакцинація БЦЖ захищає людей від експериментальної вірусної інфекції шляхом індукції цитокінів, пов’язаних із навченим імунітетом. Клітина-господар мікроб. 2018;23:89-100 e5.

13. Дінарелло СА. Огляд сімейства IL-1 у вродженому запаленні та набутому імунітеті. Immunol Rev. 2018; 281: 8-27.

14. Dinarello C, Arend W, Sims J та ін. IL-1 родинна номенклатура. Nat Immunol. 2010; 11: 973.

15. Хан М., Фрей С., Хубер А. Дж. Нові члени родини цитокінів інтерлейкіну-1 при запальних захворюваннях. Curr Opin Rheumatol. 2017; 29:208-213.

16. van de Veerdonk FL, Stoeckman AK, Wu G, et al. IL-38 зв’язується з рецептором IL-36 і має біологічну дію на імунні клітини, подібну до антагоністів рецептора IL-36. 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 та ін. Протизапальний цитокін інтерлейкін 37 є інгібітором тренованого імунітету. Звіти клітинок. 2021 рік; В пресі.

18. de Graaf DM, Maas RJA, Smeekens SP, et al. Людський рекомбінантний інтерлейкін-38 пригнічує запалення в мишачих моделях місцевих і системних захворювань. цитокін. 2020;137:155334.

19. Towne JE, Renshaw BR, Douangpanya J та ін. Ліганди інтерлейкіну-36 (IL-36) потребують обробки для повного агоніста (IL-36альфа, IL36бета та IL-36гамма) або антагоніста (IL-36Ra ) діяльність. J Biol Chem. 2011; 286: 42594-42602.

20. Graaf Dennis M, Jaeger Martin, Munckhof Inge CL та ін. Знижені концентрації В-клітинного цитокіну інтерлейкіну 38 пов’язані з ризиком серцево-судинних захворювань у суб’єктів із надмірною вагою. Європейський імунологічний журнал.

21. Oosting M, Kerstholt M, Ter Horst R та ін. Функціональна та геномна архітектура індукованих borrelia burgdorferi цитокінових відповідей у ​​людей. Клітина-господар мікроб. 2016;20:822-833.

22. Li Y, Oosting M, Smeekens SP та ін. Функціональний геномний підхід для розуміння варіацій у виробленні цитокінів у людей. Стільниковий. 2016;167:1099-1110.

23. Беккерінг С, Блок Б.А., Йостен Л.А., Ріксен Н.П., ван Кревель Р., Нетеа М.Г. Експериментальна модель in vitro тренованого вродженого імунітету в первинних моноцитах людини. Clin Vaccine Immunol. 2016;23:926-933

24. Нольд М.Ф., Нольд-Петрі К.А., Зепп Д.А., Палмер Б.Е., Буфлер П., Дінарелло К.А. IL-37 є фундаментальним інгібітором вродженого імунітету. Nat Immunol. 2010;11:1014-1022.

25. Li Y, Oosting M, Deelen P та ін. Міжіндивідуальна мінливість і генетичний вплив на цитокінові відповіді на бактерії та гриби. Nat Med. 2016; 22: 952.

26. Rudloff I, Godsell J, Nold-Petry CA та ін. Короткий звіт: інтерлейкін38 виконує протизапальні функції та пов’язаний з активністю захворювання при системному червоному вовчаку. Ревматичний артрит. 2015;67:3219-3225.

27. Van der Meer JW, Helle M, Aarden L. Порівняння ефектів рекомбінантного інтерлейкіну 6 та рекомбінантного інтерлейкіну 1 на неспецифічну стійкість до інфекції. Eur J Immunol. 1989;19:413- 416.

28. ван де Вердонк Ф.Л., де Грааф Д.М., Йостен Л.А., Дінарелло Каліфорнія. Біологія IL-38 та його роль у захворюваннях. Immunol Rev. 2018; 281: 191-196.

29. Xu F, Lin S, Yan X та ін. Інтерлейкін 38 захищає від летального сепсису. Int J Infect Dis. 2018; 218: 1175-1184.

30. Mora J, Schlemmer A, Wittig I та ін. Інтерлейкін-38 вивільняється з апоптичних клітин, щоб обмежити запальні реакції макрофагів. J Mol Cell Biol. 2016; 8: 426-438.

31. Nold-Petry CA, Lo CY, Rudloff I та ін. IL-37 потребує рецепторів IL-18Ralpha та IL-1R8 (SIGIRR) для виконання своєї багатогранної протизапальної програми під час вродженої передачі сигналу. Nat Immunol. 2015;16:354-365.

32. Li TT, Zhu D, Mou T та ін. IL-37 індукує аутофагію в клітинах гепатоцелюлярної карциноми шляхом інгібування шляху PI3K/AKT/mTOR. Mol Immunol. 2017;87:132-140.

33. Boutet MA, Najm A, Bart G та ін. Надекспресія IL-38 індукує протизапальну дію на мишачих моделях артриту та людських макрофагах in vitro. Енн Реум Дис. 2017;76:1304-1312.

34. Ciccia F, Accardo-Palumbo A, Alessandro R та ін. Вісь інтерлейкіну-36альфа модулюється у пацієнтів із первинним синдромом Шегрена. Clin Exp Immunol. 2015;181:230-238.

35. Han Y, Mora J, Huard A та ін. IL-38 зменшує запалення шкіри та обмежує виробництво IL-17 гамма-дельта Т-клітинами. Cell Rep. 2019; 27: 835-846.

36. Bekkering S, Joosten LA, van der Meer JW, Netea MG, Riksen NP. Тренується вроджений імунітет і атеросклероз. 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 суб’єктів ідентифікує кілька локусів для рівня С-реактивного білка. Тираж. 2011;123:731-738.

ДОПОВІДНА ІНФОРМАЦІЯ

Додаткову допоміжну інформацію можна знайти в Інтернеті в розділі «Допоміжна інформація» в кінці статті.

For more information:1950477648nn@gmail.com