Postul și supraalimentarea afectează expresia genelor legate de imunitate sau inflamație din ficatul păsărilor de curte prin retrovirus endogen

ABSTRACT

Se știe că nutriția și imunitatea sunt legate, dar mecanismul nu este foarte clar. Retrovirusurile endogene (ERV) reprezintă 8 până la 10% din genomul uman și al șoarecilor și joacă un rol important în unele procese biologice ale animalelor. Studii recente indică faptul că activarea ERV poate afecta expresia genelor legate de imunitate sau inflamație, iar activitățile ERV sunt supuse reglementării multor factori, inclusiv factori nutriționali. Prin urmare, emitem ipoteza că starea nutrițională poate afecta expresia genelor legate de imunitate sau inflamație prin ERV. Pentru a verifica această ipoteză, starea nutrițională a animalelor a fost modificată prin post sau supraalimentare, precum și prin expresia ERV intacte (ERVK18P, ERVK25P) și a genelor legate de imunitate sau inflamație (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) în ficat. a fost determinată prin PCR cantitativă, urmată de supraexprimarea ERVK25P în hepatocitele primare de gâscă și determinarea expresiei genelor legate de imunitate sau inflamație. Datele au arătat că, în comparație cu grupul de control (fără post), expresia ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație a fost crescută în ficatul găinilor care țin post, dar a scăzut în ficatul gâștelor aflate în post. Mai mult decât atât, în comparație cu grupul de control (hrănit în mod obișnuit), expresia ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație a fost crescută în ficatul gâștelor supraalimentate. În plus, supraexprimarea ERVK25P în hepatocitele primare de gâscă poate induce expresia genelor legate de imunitate sau inflamație. În concluzie, aceste constatări sugerează că ERV mediază efectele postului și supraalimentarea asupra expresiei genelor legate de imunitate sau inflamație, medierea a variat în funcție de speciile de păsări de curte și ERV și genele legate de imunitate sau inflamație pot fi implicate în dezvoltarea ficatului gras de gâscă. Acest studiu oferă un mecanism potențial pentru legătura dintre nutriție și imunitate.

Cistanche deserticola ma- Mentinerea ficatului

Cuvinte cheie: nutriție, imunitate, păsări de curte, ficat gras, retrovirus endogen

INTRODUCERE

Retrovirusurile endogene (ERV) sunt considerate rămășițe ale retrovirusurilor exogene (provirusuri). Cele mai multe dintre aceste secvențe „fosile” rămase conțin mai multe mutații care au fost acumulate în procesul de evoluție pe termen lung de la integrarea lor în genomul gazdă (Cañadas și colab., 2018). Ele există la aproape toate animalele mamifere (cum ar fi oamenii, șoarecii, pisicile și oile) și alte vertebrate (cum ar fi puii) (Melanie și Nair, 2014; Xu et al., 2014). La pui, ERV reprezintă mai mult de 3% din genomul puiului (Huda et al., 2008). Deși ERV-urile sunt abundente în genomul animalelor, multe ERV-uri nu sunt intacte. ERV intact se referă la cei ale căror structuri nu se disting ușor de retrovirusurile exogene. Aceste ERV conțin de obicei 2 repetări terminale lungi (LTR) care au elemente pentru reglarea transcripțională, secvențele de codificare ale proteinelor virale (antigen specific grupului [Gag], transcriptază inversă [Pol] și proteina învelișului [Env]), secvența de urmărire a polipurinei , și secvențe genomice de flancare scurte ale celulelor lor gazdă (Jern și Coffin, 2008; Dolei și colab., 2015; K€ury și colab., 2018). Până acum, există aproximativ 500 de ERV relativ intacte care se găsesc în genomul puiului (Bolisetty et al., 2012). În plus față de ERV relativ intactă, există și alte tipuri de ERV, inclusiv ERV „subțire” căruia îi lipsește una sau mai multe gene de codificare necesare pentru auto-replicare (de obicei gena Env) și ERV „solo LTR”. Numărul de ERV „solo LTR” este de aproximativ 60 de ori mai mare decât numărul de ERV relativ intacte (Bolisetty et al., 2012). Analiza filogenetică indică faptul că proretrovirusurile aviare (adică, ERV) pot fi clasificate în proretrovirusuri de clasă I (asemănătoare gamma), clasa II (asemănătoare alfa și beta) și clasa III (similar la distanță de spuma). Proretrovirusurile de tip alfa sunt depășite numeric de proretrovirusurile de tipul beta, gama și alphabeta (Bolisetty și colab., 2012). Comparativ cu proretrovirusurile de mamifere, proretrovirusurile aviare sunt mai eterogene. Retrovirusurile pro de tip beta au suferit o tranziție evolutivă de la retrovirusurile de tipul beta la cele de tipul alfabetului și apoi la cele de tipul alfa, cu o pierdere treptată a markerilor beta retrovirali. Proretrovirusurile alfabetice sunt intermediare între cele de tip alfa și cele de tip beta, inclusiv unele proretrovirusuri aviare recunoscute anterior. Retrovirusurile pro clasa III par a fi cele mai vechi, urmate de retrovirusurile pro asemănătoare beta și gama, în timp ce retrovirusurile pro alfabetul și alfa-like par a fi cele mai tinere. Majoritatea proretrovirusurilor sunt integrate în genele gazdă în orientarea sensului (Bolisetty et al., 2012).

Beneficiile cistanche tubulosa-Menținerea ficatului

La fel ca transpozonii non-LTR (de exemplu, elemente nucleare intercalate lungi sau scurte), ERV-urile sunt elemente mobile care se pot transpune sub formă de secvențe ADN dintr-o locație în alta în genomul gazdă. Această transpunere este mediată de intermediarul ARN. Deși ERV ca retrotranspozoni au o puternică capacitate de transpozare în stadiul incipient al evoluției, majoritatea dintre ei și-au pierdut acum această capacitate (Jern și Coffin, 2008). Mai mult, studiile de secvențiere profundă indică faptul că multe ERV-uri sunt în general silențioase. De exemplu, doar aproximativ 20% din ERV sunt transcrise în fibroblaste de embrioni de pui, iar un subset dintre acestea sunt, de asemenea, transcrise in vivo (Bolisetty et al., 2012). În plus, studii recente arată că unele ERV silențioase pot fi activate și exprimate în anumite condiții (Crichton et al., 2014), iar expresia lor este afectată de mulți factori, cum ar fi tipul de celule sau tipul de țesut (în special placenta și celulele germinale) , diferențierea celulară și procesul de îmbătrânire, citokinele, factorii care perturbă funcționarea normală a celulelor și factorii nutriționali (Taruscio și Mantovani, 2004; Denner, 2016; Elaheh și colab., 2018). În ultimele decenii, funcțiile biologice ale ERV au fost treptat descoperite: 1) Transpunerea ERV poate destabiliza genomul gazdei, dar ERV ca material genetic original permite animalelor gazdă să crească diversitatea între și în interiorul speciilor, să sporească adaptabilitatea la mediu și să mențină continuu. evoluție (Zhang și colab., 2008); 2) Promotorii și amplificatorii din regiunile LTR ale ERV pot afecta transcripția genelor lor adiacente și pot modifica statutul epigenetic al regiunilor adiacente (cum ar fi metilarea ADN-ului și modificarea histonelor) (Thompson et al., 2016); 3) Prin legarea proteinelor Env de receptorii gazdă, ERV poate bloca legarea virusurilor exogene de aceiași receptori, oferind astfel celulelor gazdă capacitatea de a rezista virusurilor exogene (Nadeau et al., 2015); 4) Transcrierile ERV pot activa sistemul imunitar înnăscut și pot induce producția de citokine precum IFN prin calea de semnalizare TLR3/MDA5 dependentă de ARN dublu catenar, inhibând astfel tumorile (Chiappinelli și colab., 2015); și 5) ERV sunt, de asemenea, implicate în apariția și dezvoltarea unor boli, cum ar fi îmbătrânirea, autoimunitatea și bolile neurologice degenerative (Mager și Stoye, 2015; Nadeau și colab., 2015).

Grupul K de retrovirus endogen (ERVK) este cel mai recent endogenizat dintre diferitele grupuri de ERV (ERVW, ERVH, ERVK și așa mai departe). Conține secvența de codificare a proteinelor funcționale, fiind astfel considerat grupul ERV cel mai intact și activ din punct de vedere biologic (Hohn et al., 2013). Expresia suprareglată a ERVK a fost asociată cu boli inflamatorii, boli neurologice, boli autoimune și așa mai departe (Haraguchi și colab., 1992; Tolosa și colab., 2012). Studii recente arată că activarea ERVK de către inhibitorul ADN metiltransferazei, 5-aza{-2-deoxicitidina, poate crește imunitatea înnăscută celulară (Nogues și colab., 2018). În comparație cu ERVK umană care are mulți membri, ERVK aviar are doar câțiva membri adnotați în GenBank. Membrii ERVK adnotați împărtășiți de pui și gâscă sunt doar ERVK18P (LOC106029425) și ERVK25P (LOC106046236). În prezent, rolul biologic sau patologic al ERVK aviară rămâne necunoscut. Nutriția și starea energetică sunt factori importanți care afectează creșterea, reproducerea și imunitatea animalelor. După cum sa menționat anterior, factorii nutriționali pot activa expresia ERV, iar ERV poate regla expresia genelor legate de imunitate sau inflamație în mai multe moduri. Prin urmare, speculăm că nivelul de nutriție sau energie poate afecta expresia genelor legate de imunitate sau inflamație prin ERV. Pentru a verifica această speculație, starea nutrițională a fost modificată prin post sau supraalimentare la pui sau gâște experimentale, iar expresia ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație din ficat a fost apoi determinată. În plus, a fost efectuată supraexprimarea ERVK25P în hepatocitele primare de gâscă pentru a aborda relația dintre ERV și genele legate de imunitate (sau inflamație). Acest studiu oferă o nouă perspectivă asupra mecanismului de legătură dintre nutriție și imunitate.

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Faceți clic aici pentru a vedea produsele Cistanche Enhance Immunity

【Cereți mai multe】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

MATERIALE ȘI METODE

Animale experimentale

Toate protocoalele pentru animale au fost conform ghidurilor instituționale privind utilizarea animalelor agricole în cercetare și aprobate de Comitetul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de la Universitatea Yangzhou din China.

Gâsarii Jurong Siji din același lot de incubație au fost crescuți pe sol sub iluminare naturală și management convențional de creștere la Ferma Experimentală din Mali (Jurong, Jiangsu, China). La vârsta de 70 de ani, 16 gâște sănătoase au fost împărțite aleatoriu în 2 grupe: grupul de post (gâștele au postit 24 de ore cu acces liber la apă) și grupul de control (fără post, acces ad libitum la hrană și apă). După 24 de ore de post, toți indivizii experimentali au fost sacrificați, iar probe de ficat au fost colectate, congelate rapid în azot lichid și transferate la 270 C pentru depozitare. În mod similar, au fost sacrificați găini Rhode Island Red în vârstă de șaisprezece 20-săptămâni pentru un experiment de post. Spre deosebire de post, gâștele Landes în vârstă de șaisprezece 70-zile (furnizate de Licheng Animal and Poultry Co., Ltd., Huaian, Jiangsu, China) au fost împărțite aleatoriu și în mod egal în supraalimentare (24 de zile de supraalimentare) și grupul de control (hrănire de rutină). Protocolul pentru supraalimentare a fost descris anterior de Geng et al., 2016a. În a 24-a zi de supraalimentare, probele de ficat au fost recoltate atât de la grupul martor, cât și de la grupul de supraalimentare și păstrate la 270 C.

Izolarea și cultura hepatocitelor primare de gâscă și supraexprimarea ERV

Hepatocitele primare de gâscă au fost izolate și cultivate din embrioni de gâscă în a 22-a sau a 23-a zi de ecloziune, așa cum a fost descris anterior de Osman și colab., 2016. Vectorul de supraexpresie personalizat al genei de gâscă LOC106046236 (sau membru ERVK 25 Pol, asemănător proteinei ERVK25P). ) și vectorul gol au fost achiziționate de la Suzhou Jima Gene Co., Ltd. (Suzhou, China). Vectorul de supraexpresie a fost construit folosind un vector pcDNA3.1 care conține un promotor CMV și fragmentul de ADN inserat care a fost secvența de codificare a genei polimerazei ERVK25. Vectorul de supraexpresie și vectorul gol au fost transfectate separat în hepatocite primare de gâscă care au fost izolate și cultivate timp de 24 de ore cu Lipofectamine 2000 (cat # 11,668-019, Invitrogen, Co., Ltd., Camarillo). După 32 de ore de transfecție, celulele au fost colectate pentru analiza expresiei genelor prin PCR cu fluorescență cantitativă. Transfecția a fost efectuată așa cum a fost descris anterior de Geng și colab., 2013.

Purificarea ARN și Sinteza ADNc

ARN total a fost izolat din probe de ficat folosind kitul TRIzol (cat # DP424; Tiangen Biotech (Beijing) Co., Ltd., Beijing, China). Probele de ARN purificat au fost transcrise invers în ADNc folosind kitul de transcripție inversă HiS scriptTM Q RTSuperMix (cat# R123-01; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, China). Transcrierea inversă a fost efectuată conform instrucțiunilor producătorului.

Beneficiile cistanche tubulosa- Mentinerea ficatului

Analiza PCR cantitativă

Pe baza secvenței de referință a fiecărei gene din GenBank, primeri PCR cantitativi pentru genele de interes și gena de referință internă, GAPDH au fost proiectați folosind software-ul online Primer 3.0 (Institutul Whitehead pentru Cercetare Biomedicală, Cambridge) și Specificitatea secvenței a fost confirmată folosind programul Primer-BLAST (Centrul Național pentru Informații Biotehnologice, Bethesda) de pe site-ul web NCBI. Secvențele de primer sunt enumerate în Tabelul 1. Conform instrucțiunilor producătorului, PCR cantitativă a fost efectuată utilizând kitul Vazyme AceQ qPCR SYBR Green Master Mix (cat# Q111-02/03; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, China) și probe de ADNc. Expresia relativă a genelor de interes a fost calculată folosind metoda 22OOCT, așa cum a fost descrisă anterior de Geng și colab., 2016b.

Analiza imunoblotting

Probele de țesut hepatic au fost lizate într-un tampon care conține 50 mmol Tris, pH 7,5, 120 mmol NaCl, 1 mmol EDTA, 15 mmol Na4P2O7, 20 mmol NaF, 1% Nonidet , 0,1% sulfluorura de fenilmetil și inhibitori de protează (0,08 mmol aprotinină, 0,02 mmol leupeptină, 0,04 mmol bestatină și 15 mmol pepstatin). Conținutul de proteine ​​din fiecare lizat a fost determinat utilizând kitul de testare a proteinei Bio-Rad RC DC (cat nr. 500-0119; Bio-Rad, Hercules) conform instrucțiunilor producătorului. Proteinele (10 mg) din lizatele tisulare au fost separate prin SDS PAGE și apoi transferate pe membrane de nitroceluloză, care au fost incubate peste noapte în lapte 5% în PBS care conține 0,1% Tween 20. Membranele au fost ulterior incubate cu anticorp primar peste noapte la 4°C. Următorii anticorpi au fost utilizați la o diluție de 1:1000 în acest studiu: anti-STAT3 (cat nr. bs- 1141R; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China), anti-IFIH1 (cat nr. bs-18740R; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China), anti-actină (cat nr. bsm{-33036M; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China) și anti-GAPDH (cat nr. NB300-221; Novus Biologicals Co., Ltd., CO). Anticorpii secundari conjugați cu peroxidază de hrean au fost utilizați la o diluție de 1:10.000. Proteinele au fost detectate prin chemiluminiscență îmbunătățită și sistemul de detectare Western blotting (Amersham Biosciences, Beijing, China).

Analize statistice

Testul t Student a fost utilizat pentru a analiza semnificația statistică a diferenței de expresie a genelor între grupurile de tratament și de control, iar P,0.05 a fost stabilit ca criteriu pentru semnificația statistică. Toate datele sunt prezentate ca medie 6 SEM.

REZULTATE

Postul a suprimat expresia ERV și a genelor legate de imun în ficatul de gâscă

Primerii PCR cantitativi pentru genele ERV de gâscă (ERVK18P sau LOC1{{10}}6{029425, ERVK25P sau LOC106046236) au fost proiectați pe baza secvențelor de referință din GenBank. Analiza PCR cantitativă a arătat că nivelul de expresie al ERVK18P în ficatul de gâscă a fost similar cu ERVK25P (Figura 1A). În comparație cu grupul de control (fără post), expresia ERVK18P și ERVK25P a fost inhibată semnificativ în ficatul gâștelor ținute timp de 24 de ore (P, 0,05 sau 0,01) (Figura 1B). În consecință, expresia ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) a fost, de asemenea, inhibată, diferența de expresie a ARNm a DDX41 și IFNG între gâștele a jeun și gâștele de control atingând un nivel semnificativ statistic. (P, 0,05) (Figura 1B). Analiza imunoblotting a arătat că nivelul proteic al IFIH1 în ficatul gâștelor aflate în post părea a fi mai mic decât cel al gâștelor de control (Figura 1 suplimentară).

Tabelul 1. Lista secvențelor primerilor pentru PCR cantitativă.

Postul a indus expresia ERV și a genelor legate de imun în ficatul de pui

Analiza PCR cantitativă a arătat că, în comparație cu grupul de control (fără post), expresia ARNm indusă de post a ERVK18P și ERVK25P în ficatul de pui, iar inducția a atins un nivel semnificativ statistic (P, 0.{{5}). }5 sau 0.01) (Figura 2). În mod similar, postul a indus, de asemenea, expresia ARNm a acestor gene legate de imunitate sau inflamație, diferența de expresie a ARNm a IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 între grupuri atingând un nivel semnificativ statistic (P, 0,05 sau 0,01) (Figura 2). ). Analiza imunoblotting a arătat că nivelul de proteină al IFIH1 în ficatul gâștelor aflate în post părea a fi mai mare decât cel al gâștelor de control (Figura 1 suplimentară).

Supraalimentarea a indus expresia ERV și a genelor legate de imun în ficatul de gâscă

Analiza PCR cantitativă a arătat că, în comparație cu grupul de control (hrănire în mod obișnuit), expresia ARNm a ERVK18P și ERVK25 P în ficatul gâștelor supraalimentate timp de 24 de zile a fost crescută, diferența de expresie a ARNm a ERVK18P între gâștele martor și supraalimentate ajungând. la un nivel semnificativ statistic (P, 0.05) (Figura 3). În consecință, expresia ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație în ficatul gâștelor supraalimentate a fost, de asemenea, crescută, diferența de expresie ARNm a IRF7 între gâștele martor și supraalimentate atingând un nivel semnificativ statistic (P, 0,05) ( Figura 3). Analiza imunoblotting a arătat că nivelul proteic al IFIH1 în ficatul gâștelor supraalimentate părea a fi mai mare decât cel al gâștelor de control (Figura 1 suplimentară).

Figura 1. Exprimarea ERV și a genelor imuno-relative în ficatul de gâscă a fost inhibată prin post. Expresia relativă a ERV și a genelor legate de imun a fost determinată prin PCR cantitativă. (A) Expresia ERVK18P și ERVK25P în ficatul gâștei adulte normale. (B) Expresia ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 în ficatul gâștelor aflate în post este prezentată ca schimbarea pliului asupra controlului (fără post), n 5 6. *,** înseamnă P, 0.05, 0,01 față de control, respectiv. Toate datele sunt prezentate ca medie 6 SEM. Abreviere: ERV, retrovirus endogen.

Supraexpresia retrovirusului endogen a indus expresia genelor legate de imun

După 32 de ore de transfecție a hepatocitelor primare de gâscă cu vectorii goli sau vectorii de supraexpresie care conțin secvența de codificare a genei Pol a gâștei ERVK25P, expresia ARNm a genei Pol în celulele transfectate cu vectori de supraexpresie a fost de aproximativ 97 de ori mai mare decât aceea în celulele transfectate cu vectori gol (P, 0.01) (Figura 4). După cum era de așteptat, expresia genelor legate de imunitate sau inflamație a fost indusă de supraexpresia ERVK25P, iar inducerea IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 a atins un nivel semnificativ statistic (P, 0,05 sau 0,01) (Figura 4).

DISCUŢIE

Nutriția și nivelurile de energie sunt factori importanți care afectează creșterea, reproducerea și imunitatea animalelor. Foametea (sau postul) și hrănirea sunt 2 stări tipice care afectează nutriția sau nivelurile de energie, fiind astfel adesea folosite ca model de cercetare pentru a elucida reglarea nutriției sau a energiei asupra funcțiilor fiziologice ale animalelor. De exemplu, postul sau hrănirea pot influența expresia genelor legate de creștere, reproducere și imunitate (Volkoff și colab., 2016; Smati și colab., 2020). Cu toate acestea, nu este clar dacă postul sau hrănirea pot activa ERV și pot afecta expresia genelor legate de imunitate sau inflamație prin ERV. În plus, supraalimentarea pe termen scurt (3-4 săptămâni) poate duce la formarea ficatului gras de gâscă (cunoscut în mod obișnuit ca foie gras), care este similar cu boala ficatului gras nealcoolic (NAFLD) la oameni și rozătoare (Nahum et al. , 2010; Wang et al., 2019), dar nu se știe dacă ERV este activat prin supraalimentare și implicat în dezvoltarea ficatului gras de gâscă. În acest studiu, expresia ERV și a unor gene legate de imunitate sau inflamație în ficatul gâștelor sau găinilor a fost determinată după modificarea nutriției animalelor sau a stării energetice prin post sau supraalimentare, astfel încât relația dintre starea de nutriție (sau energie) și expresia ERV și genele legate de imunitate (sau inflamație) ar putea fi clarificată. Mai mult, a fost efectuată supraexpresia ERVK25P în hepatocitele primare de gâscă pentru a verifica dacă expresia genelor legate de imunitate sau inflamație a fost afectată de ERV. Într-adevăr, rezultatele au oferit dovezi puternice care susțin ideea că starea nutrienților sau a energiei ar putea regla expresia genelor legate de imunitate sau inflamație prin ERV la păsările de curte. Interesant, efectul postului asupra expresiei ARNm a ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație din ficat a variat în funcție de speciile de păsări de curte, adică expresia ARNm a genelor din ficatul de pui a fost contrară celei din ficatul de gâscă. . În plus, expresia ARNm a genelor din ficatul gâștelor aflate în post a fost contrară celei a gâștelor supraalimentate. În plus, datele sugerează că genele legate de imunitate sau inflamație pot media reglarea ERV asupra dezvoltării ficatului gras de gâscă (sau foie gras).

Figura 2. Exprimarea ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație în ficatul de pui a fost indusă prin post. Expresia relativă a ERV și a genelor legate de imun a fost determinată prin PCR cantitativă. Nivelurile de expresie ale ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 în ficatul puilor aflați în post sunt prezentate ca schimbarea pliului asupra controlului (fără post), n {{10}} . *,** denotă P, 0,05, 0,01 față de control, respectiv. Toate datele sunt prezentate ca medie 6 SEM. Abreviere: ERV, retrovirus endogen.

Figura 3. Exprimarea ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație în ficatul de gâscă a fost indusă de supraalimentare. Expresia relativă a ERV și a genelor legate de imun a fost determinată prin PCR cantitativă. Nivelurile de expresie ale ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 în ficatul gâștelor supraalimentate sunt prezentate ca schimbare de ori peste control (hrana de rutină), n {{10}} . * denotă P, 0,05 față de control. Toate datele sunt prezentate ca medie 6 SEM. Abreviere: ERV, retrovirus endogen.

Figura 4. Expresia genelor legate de imunitate sau inflamație a fost indusă de supraexprimarea ERV în hepatocitele primare de gâscă. Expresia relativă a ERV și a genelor legate de imun a fost determinată prin PCR cantitativă. Expresia ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 și STAT3 în hepatocitele primare de gâscă transfectate cu vectori de supraexpresie ERVK25P este prezentată ca schimbarea pliului față de control (hepatocitele transfectate cu vectori gol), n {{1{{11 }}}}. *,** indică P, 0,05, 0,01 față de control, respectiv. Toate datele sunt prezentate ca medie 6 SEM. Abreviere: ERV, retrovirus endogen.

Studiile anterioare au demonstrat că ERV sunt în general reduse la tăcere prin metilarea ADN-ului în celulele gazdă, dar ERV poate fi activat de MER48 (Walsh și colab., 1998; Gibb și colab., 2015). Inducerea ERV este, de asemenea, prezentată în mai multe boli, inclusiv în unele boli metabolice, cum ar fi scleroza multiplă, în care sunt implicate gene legate de imunitate sau inflamație (Perron și colab., 2000). Studiile mecaniciste indică că inflamația joacă un rol important în patogeneza bolilor metabolice cauzate de obicei de nutriție sau de alimentarea excesivă cu energie (Eo et al., 2017). Mai mult, se constată că postul sau supraalimentarea pot modifica nivelul de metilare a ADN-ului genelor receptorilor activate de proliferatorii peroxizomilor (Jacobsen et al., 2014; Hjort et al., 2017). Pe baza acestor constatări, este posibil ca modificarea nutrițională să activeze expresia ARNm a ERV prin reglarea epigenetică. Pe de altă parte, schimbarea nutrițională poate induce expresia ARNm a unor gene legate de imunitate sau inflamație (Smati și colab., 2020). În conformitate cu aceste constatări, acest studiu a arătat că postul sau supraalimentarea au afectat expresia ARNm a ERV și genele legate de imunitate sau inflamație și că expresia de ARNm a ERV este strâns asociată cu expresia de ARNm a imunității sau inflamației. genele.

cistanche beneficii pentru bărbați-întărește sistemul imunitar

Deoarece ERV este abundent în genomul animalelor, rolul ERV în reglarea nutriției sau a energiei asupra imunității sau inflamației ar putea fi subestimat. Acest studiu a abordat în principal ERVK18 și ERVK25 care mediază efectul postului sau al supraalimentării asupra expresiei ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație. Genele ERVK în prezent sunt doar ERV relativ intact adnotat atât în ​​genomul de gâscă, cât și în cel de pui. Pe lângă aceste ERV relativ intacte, ERV „subțire” și ERV „solo LTR” ar putea fi activate prin post sau supraalimentare și astfel contribuie, de asemenea, la efectul postului sau al supraalimentării asupra expresiei ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație. Deoarece „ERV subțire” și ERV „solo LTR” sunt de obicei localizate în apropierea unor gene gazdă (Thompson și colab., 2016), postul sau supraalimentarea pot regla expresia ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație prin efectul cis al ERV activat. Din acest punct de vedere, menținerea imunității la nivelul de bază se poate datora parțial unei mici porțiuni de ERV activ. Studiile anterioare au arătat că unele ERV sunt transcrise în mod regulat atât în ​​fibroblastele embrionare de pui (aproximativ 20% din ERV) cât și in vivo (Bolisetty et al., 2012). Reglarea postului sau a supraalimentării cu privire la expresia ARNm a ERV este cel mai probabil prin modificări epigenetice (de exemplu, metilarea ADN-ului), așa cum s-a menționat anterior. S-a raportat că AZA, un inhibitor al ADN-metiltransferazei, poate induce în mod semnificativ expresia ARNm a ERV în celulă (Jaenisch și colab., 1985; Deborah și Bestor, 2004). Expresia ARNm a ERV a fost reglată diferențial în ficatul de pui față de ficatul de gâscă prin post, sugerând că există un grad diferit de modificare epigenetică pentru a controla expresia ERV între pui și gâște. Această inferență este susținută de dovezile care arată că expresia ARNm a ERV este dependentă de tipul celular (Nogues și colab., 2018). Cu toate acestea, modul în care postul sau supraalimentarea afectează metilarea ADN-ului ERV rămâne de clarificat. Mai mult, diferențele genetice dintre găini și gâște ar putea contribui la diferența în expresia ERV între cele 2 specii, cum ar fi răspunsurile diferite ale factorilor de transcripție la stimuli interni sau externi. Într-adevăr, rezultatele noastre anterioare arată că expresia ARNm a multor gene în ficatul gras de gâscă față de ficatul normal este contrară celei la oameni cu (sau șoarece) NAFLD față de ficat normal (Liu și colab., 2016). În plus, factorii de mediu și alți factori, cum ar fi vârsta, hrana, lumina și alte condiții de creștere, ar putea fi, de asemenea, responsabili pentru expresia diferită a ERV între găini și gâște.

În acest studiu, supraexpresia ERVK25P a crescut expresia genelor legate de imunitate sau inflamație, ceea ce oferă dovezi puternice care susțin ideea că postul sau supraalimentarea reglează expresia ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație din ficat prin intermediul ERV. Există 2 mecanisme potențiale prin care supraexprimarea ERV relativ intact a crescut expresia ARNm a genelor legate de imunitate sau inflamație: 1) ARN-ul dublu catenar format în transcriptele ERV sau prin hibridizarea cu ARN antisens ar putea activa semnalizarea NFkB. calea ARN-ului dublu catenar care se leagă de receptorii săi (de exemplu, TLR3) și, la rândul său, induc expresia genelor legate de imunitate sau inflamație (Chiappinelli și colab., 2015); 2) ERV relativ intact își poate exprima, de asemenea, proteinele sau polipeptidele codificate, conducând la activarea căilor de semnalizare din aval și la exprimarea genelor legate de imunitate sau inflamație. Deși acest studiu nu a putut detecta expresia proteinei ERVK18P și ERVK25P din cauza lipsei de anticorpi corespunzători, studiile anterioare au demonstrat că unele ERV, în special ERVK, își pot sintetiza proteinele și pot induce expresia genelor legate de imunitate sau inflamație în neuroni. celule (Manghera et al., 2015). Aceste proteine ​​pot fi detectate de receptorii animale cum ar fi RIG-1, protein kinaza K și molecula de corp inflamator NLRP3 (Mitoma și colab., 2013; Mu și colab., 2016). Asocierea dintre nutriție (sau energie) și imunitate (sau inflamație) a fost demonstrată în mai multe tulburări legate de nutriție sau energie, în special în bolile asociate obezității, inclusiv diabetul și NAFLD. Obezitatea a fost considerată o inflamație cronică, deoarece multe gene legate de inflamație (de exemplu, factorul de necroză tumorală citokină proinflamatoare-alfa, MCP1 și IL6) sunt induse la pacienții cu obezitate față de cohortele sănătoase (Ferreira et al., 2016). Aceste citokine pot duce la rezistența la insulină și, astfel, pot deteriora tulburările metabolice asociate obezității (Li et al., 2019). În acest studiu, datele au arătat că ERV și genele legate de imunitate sau inflamație au fost induse în ficatul gras de gâscă față de ficatul normal. Ficatul este un organ extrem de complex, care nu numai că joacă un rol central în conversia nutrienților și a energiei, dar are și funcții de detoxifiere și reglare imunitară. Ficatul conține un număr mare de celule imunitare, cum ar fi celulele Kupffer (macrofagele rezidente), celulele ucigașe naturale și celulele T ucigașe naturale. Ficatul sintetizează, de asemenea, componente ale complementului și un număr mare de alți receptori solubili de recunoaștere a patogenilor (Keith et al., 2007). Prin urmare, ficatul este considerat în prezent un organ imunitar important și joacă un rol în imunitatea înnăscută (sau inflamație) (Xia și colab., 2008; Trigger, 2010). ERV și genele lor legate de imunitatea sau inflamația induse pot fi esențiale pentru funcțiile fiziologice ale ficatului și servesc drept legătură între metabolismul nutrițional și imunitate (sau inflamație). În acest studiu, deși modificarea nutrițională (sau energetică) a indus expresia ARNm a ERV și a genelor legate de imunitate sau inflamație în ficatul gras de gâscă față de ficatul normal, este demn de remarcat faptul că genele legate de imunitate sau inflamație induse de ERV feedback-ul poate regla metabolismul nutrițional (Volkman și Stetson, 2014; Cañadas și colab., 2018). Prin urmare, acest studiu oferă câteva dovezi care susțin ideea că ERV participă la dezvoltarea ficatului gras de gâscă prin intermediul genelor legate de imunitate sau inflamație.

Beneficiile suplimentului cistanche-cum să întărești sistemul imunitar

În acest studiu, am determinat, de asemenea, nivelul de proteine ​​al IFIH1 în ficatul gâștelor aflate în post față de gâștele de control, puii de post față de puii de control și gâștele supraalimentate față de gâștele de control. Deși modelele nivelului de proteină IFIH1 au fost similare cu cele ale nivelului de ARNm IFIH1, diferența de nivel de proteină dintre grupurile de tratament și de control nu a fost la fel de evidentă ca cea din nivelul de ARNm. Explicațiile posibile includ faptul că nivelul de proteine ​​al IFIH1 ar putea fi reglat post-transcripțional. În concluzie, nutriția sau starea energetică afectează expresia unor gene legate de imunitate sau inflamație prin ERV, care oferă un mecanism potențial care stă la baza asocierii dintre nutriție (sau energie) și imunitate (sau inflamație). Nutriția sau starea energetică pot regla expresia ERV prin metilarea ADN-ului. Există o diferență în această reglare epigenetică între speciile de păsări de curte și mecanismul specific trebuie studiat în continuare. Genele legate de imunitate sau inflamație, afectate de nutriție sau starea energetică, nu numai că pot participa la răspunsul imun înnăscut, dar pot juca și un rol în inflamație, creșterea animalelor și apoptoză și reglarea feedback-ului a nutriției sau metabolismului energetic. În plus, acest studiu a dezvăluit, de asemenea, pentru prima dată că ERV și genele lor reglementate de imunitate sau inflamație au fost implicate în dezvoltarea ficatului gras de gâscă.

REFERINȚE

Bolisetty, M., J. Blomberg, F. Benachenhou, G. Sperber și K. Beemon. 2012. Diversitate neașteptată și expresie a retrovirusurilor endogeni aviare. mBio 3 e00344-00312.

Cañadas, I., R. Thummalapalli, JW Kim, S. Kitajima, RW Jenkins, CL Christensen, M. Campisi, Y. Kuang, Y. Zhang, E. Gjini, G. Zhang, T. Tian, ​​DR Sen, D . Miao, Y. Imamura, T. Thai, B. Piel, H. Terai, AR Aref, T. Hagan, S. Koyama, M. Watanabe, H. Baba, AE Adeni, CA Lydon, P. Tamayo, Z. Wei, M. Herlyn, TU Barbie, R. Uppaluri, LM Sholl, E. Sicinska, J. Sands, S. Rodig, KK Wong, CP Paweletz, H. Watanabe și DA Barbie. 2018. Imunitatea înnăscută a tumorii, pregătită de retrovirusuri endogeni stimulate de interferon specific. Nat. Med. 24:1143–1150.

Chiappinelli, KB, PL Strissel, D. Alexis, HL Li, H. Christine, A. Benjamin, H. Alexander, NS Rote, LM Cope, S. Alexandra, M. Vladimir, B. Sadna, JS Dennis, DW Jedd, MP Drew, WB Matthias, AZ Cynthia, M. Taha, AC Timothy, BB Stephen și S. Reiner. 2015. Inhibarea metilării ADN provoacă un răspuns la interferon în cancer prin ARNdc, inclusiv retrovirusuri endogene. Celula 162:974–986.

Crichton, JH, DS Dunican, M. Marie, RR Meehan și IR Adams. 2014. Apărarea genomului de inamic în cadrul mecanismelor de suprimare a retrotranspozonelor în linia germinativă a șoarecelui. Celulă. Mol. Life Sci. 71:1581–1605.

Deborah, BH și TH Bestor. 2004. Catastrofa meiotică și reactivarea retrotranspozonelor în celulele germinale masculine lipsite de Dnmt3L. Natura 431:96–99.

Denner, J. 2016. Expresia și funcția retrovirusurilor endogene în placentă. APMIS 124:31–43.

Dolei, A., E. Uleri, G. Ibba, M. Caocci, C. Piu și C. Serra. 2015. Extratereștrii din ADN-ul uman: retrovirusuri endogene HERV-W/MSRV/syncytin-1 și neurodegenerare. J. Infectează. Dev. Countr. 9:577–587.

Elaheh, K., N. Farzaneh, P. Mirshokraei, SE Tabatabaeizadeh și H. Dehghani. 2018. Exprimarea retrovirusurilor endogene în stadiile de preimplantare ale embrionului bovin. Reprod. Domest. Anim. 53:1405–1414.

Eo, H., JE Park, YJ Jeon și Y. Lim. 2017. Efectul de ameliorare al extractului de polifenol cava colonial asupra inflamației renale asociate cu metabolismul energetic aberant și stresul oxidativ la șoarecii obezi induși de dieta bogată în grăsimi. J. Agric. Food Chim. 65:3811–3818

Ferreira, PS, LC Spolidorio, JA Manthey și TB Cesar. 2016. Flavanonele citrice previn inflamația sistemică și ameliorează stresul oxidativ la șoarecii C57BL/6J hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi. Funcție alimentară. 7:2675–2681.

Geng, TY, W. Hu, MH Broadwater, JM Snider, J. Bielawski, SB Russo, JH Schwacke, J. Ross și LA Cowart. 2013. Acizii grași reglează în mod diferențial rezistența la insulină prin inducția mediată de stres a reticulului endoplasmatic a omologului 3 de tribbles: o legătură potențială între compoziția grăsimilor alimentare și rezultatele patofiziologice ale obezității. Diabetologia 56:2078–2087.

Geng, TY, B. Yang, FY Li, LL Xia, Q. Wang, X. Zhao și DQ Gong. 2016a. Identificarea componentelor protectoare care previn exacerbarea ficatului gras de gâscă: caracterizarea, exprimarea și reglarea receptorilor de adiponectină. Comp. Biochim. Physiol. B Biochim. Mol. Biol. 194:32–38.

Geng, TY, X. Zhao, LL Xia, L. Liu, FY Li, B. Yang, Q. Wang, S. Montgomery, HM Cui și DQ Gong. 2016b. Suplimentarea zahărului alimentar promovează rezistența la insulină independentă de stres al reticulului endoplasmatic și ficatul gras la gâscă. Biochim. Biophys. Res. comun. 476:665–669.

Gibb, EA, RL Warren, GW Wilson, SD Brown, GA Robertson, GB Morin și RA Holt. 2015. Activarea unui ARN lung necodificator asociat retrovirusului endogen în adenocarcinomul uman. Genomul Med. 7:22.

Haraguchi, S., RA Good, GJ Cianciolo și NK Day. 1992. O peptidă sintetică omoloagă proteinei învelișului retroviral reglează în jos expresia ARNm a TNF-a și IFN-g. J. Leukoc. Biol. 52:469–472.

Hjort, L., SW Jørgensen, L. Gillberg, E. Hall, C. Brøns, J. Frystyk, AA Vaag și C. Ling. 2017. Postul de 36 de ore al bărbaților tineri influențează metilarea ADN-ului țesutului adipos a LEP și ADIPOQ într-o manieră dependentă de greutatea la naștere. Clin. Epigenetica 9:40.

Hohn, O., K. Hanke și N. Bannert. 2013. HERV-K (HML-2), cea mai bine conservată familie de HERV: endogenizare, expresie și implicații în sănătate și boală. Față. Oncol. 3:246.

Huda, A., N. Polavarapu, IK Jordan și JF McDonald. 2008. Retrovirusuri endogene ale genomului de pui. Biol. Direct 3:9.

Jacobsen, SC, L. Gillberg, J. Bork-Jensen, R. Ribel-Madsen, E. Lara, V. Calvanese, C. Ling, AF Fernandez, MF Fraga, P. Poulsen, C. Brøns și A. Vaag . 2014. Bărbații tineri cu greutate mică la naștere prezintă plasticitate scăzută a metilării ADN-ului muscular la nivelul genomului prin supraalimentare bogată în grăsimi. Diabetologia 57:1154–1158.

Jaenisch, R., A. Schnieke și K. Harbers. 1985. Tratamentul șoarecilor cu 5-azacitidină activează eficient genomi retrovirali tăcuți în diferite țesuturi. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 82:1451–1455.

Jern, P. și JM Coffin. 2008. Efectele retrovirusurilor asupra funcției genomului gazdă. Annu. Pr. Genet. 42:709–732.

Keith, EG, RB Jones, DA Meiklejohn, N. Anwar, LC Ndhlovu, JM Chapman, AL Erickson, A. Agrawal, G. Spotts, FM Hecht, NS Rakoff, J. Lenz, MA Ostrowski și DF Nixon. 2007. Răspunsurile celulelor T la retrovirusurile endogene umane în infecția cu HIV-1. PLoS Pathog. 3:e165.

K€ury, P., A. Nath, A. Creange, A. Dolei, P. Marche, J. Gold, G. Giovannoni, HP Hartung și H. Perron. 2018. Retrovirusuri endogene umane în boli neurologice. Trends Mol. Med. 24:379–394.

Li, JY, YD Wang, XY Qi, L. Ran, T. Hong, J. Yang, B. Yan, ZZ Liao, JH Liu și XH Xiao. 2019. Nivelurile serice de CCN3 sunt crescute în diabetul zaharat de tip 2 și sunt asociate cu obezitatea, rezistența la insulină și inflamația. Clin. Chim. Acta 494:52–57.