COVID-19 МРНК ваксина предпазва от SARS-CoV-2 Omicron BA.1 инфекция при предизвикани от диета затлъстели мишки чрез стимулиране на вродените антивирусни реакции на гостоприемника
Dec 06, 2023
Резюме
Заден план
Затлъстяването е световна епидемия и се счита за рисков фактор за тежка проява на Коронавирусна болест 2019 (COVID-19). Патогенността на тежкия остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2) и реакциите на гостоприемника към инфекция, повторна инфекция и ваксинация при индивиди със затлъстяване остават неизяснени.
Методи
Използвайки модела на мишка с предизвикано от диета затлъстяване (DIO), ние изследвахме SARS-CoV-2 Alpha- и Omicron BA.1-предизвикани прояви на заболяване и имунни отговори на гостоприемника към инфекция, повторна инфекция и COVID{ {6}} иРНК ваксинация.
Констатации
За разлика от слабите мишки, Omicron BA.1 и Alpha се репликират до сравними нива в белите дробове на DIO мишки и водят до подобна степен на увреждане на тъканите. Важно е, че както Т-клетъчните, така и В-клетъчно-медиираните адаптивни имунни отговори към SARS-CoV-2 инфекция или COVID-19 иРНК ваксинация са нарушени при DIO мишки, което води до по-висока склонност към повторна инфекция и по-ниска ваксина ефикасност. Въпреки това, въпреки липсата на неутрализиращи антитела, ваксинираните DIO мишки са защитени от увреждане на белите дробове при заразяване с Omicron, придружено от значително повече производство на IFN- и IFN- в белодробната тъкан. Белодробна RNAseq и последващи експерименти показват, че иРНК ваксинацията срещу COVID-19 при DIO мишки засилва антивирусния вроден имунен отговор, включително експресията на IFN- в сравнение с неваксинираните контроли.
растение цистанче, повишаващо имунната система
Интерпретация
Нашите открития предполагат, че иРНК ваксинацията срещу COVID-19 подобрява вродените антивирусни реакции на гостоприемника при затлъстяване, което защитава DIO мишките до известна степен, когато адаптивният имунитет е неоптимален.
Финансиране
Пълен списък на финансиращите органи, допринесли за това проучване, може да бъде намерен в раздела Благодарности.
Ключови думи: Затлъстяване; Затлъстела мишка, предизвикана от диета; SARS-CoV-2}}; COVID-19; ваксинация; Омикрон
Въведение
Коронавирусната болест 2019 (COVID-19) се причинява от тежкия остър респираторен синдром коронавирус-2 (SARS CoV-2), който е довел до повече от 630 милиона инфекции с над 6,5 милиона смъртни случая.1 –3 Напреднала възраст и съпътстващи заболявания, включително хипертония, затлъстяване, някои видове рак и сърдечно-съдови заболявания, се предполагат като рискови фактори за развитие на тежка форма на COVID-19.4 Сред тези състояния затлъстяването в момента се счита за световна епидемия и се свързва с тип II захарен диабет, сърдечно-съдови заболявания, хипертония и неалкохолно мастно чернодробно заболяване, дължащо се на състояние на хронично нискостепенно системно възпаление.5 Предишни проучвания съобщават, че индуцираното от диетата затлъстяване (DIO) мишки предизвикват нерегулирани вродени имунни реакции и развиват тежко белодробно увреждане след пандемичен грип H1N1 инфекция.6–8 След избухването на пандемията от COVID-19 клиничните доклади предполагат, че хората със състояния, свързани със затлъстяването, са изложени на по-висок риск от COVID-19 и са по-склонни към тежко заболяване. 9,10 Освен това, скорошно проучване показа, че затлъстяването е свързано със забавено изчистване на SARS-CoV-2 и неблагоприятна прогноза при пациенти с COVID-19.11 Въпреки това, патогенността на SARS-CoV-2 и реакциите на гостоприемника към повторна инфекция и ваксинация при хора със затлъстяване остават неразбрани.12 От появата си през 2019 г. SARS-CoV-2 продължава да се развива и генерира нови варианти на SARS-CoV-2, които предизвикват безпокойство ( ЛОС), включително Алфа, Бета, Гама, Делта и Омикрон. Тези ЛОС носят ключови мутации в шипове и други вирусни протеини, които колективно модулират тяхната патогенеза, имунна способност за избягване и предаване. В края на ноември 2021 г. SARS-CoV-2 Omicron BA.1 беше докладван за първи път в Южна Африка, който бързо се разпространи и замени Delta като доминиращ циркулиращ вариант на SARS-CoV-2 в началото на 2022 г. Omicron BA .1 съдържа над 30 аминокиселинни промени в шип в сравнение с предшественика на SARS-CoV-2, което води до неговите уникални вирусологични характеристики, включително намалена патогенност, повишена трансмисивност13–17 и избягване на предизвикания от ваксината имунитет.18– 20 Тъй като Omicron и неговите подлинии сега са преобладаващите щамове на SARS-CoV-2, важно е да се разбере проявлението на инфекцията с Omicron в популацията със затлъстяване. Най-важното е, че ефективността на иРНК ваксинацията срещу COVID{-19 при състояния на затлъстяване остава ненапълно проучена.
В това проучване използвахме DIO мишки като животински модел, за да симулираме проявата на Alpha и Omicron BA.1 в контекста на SARS-CoV-2 патогенезата, повторното заразяване и COVID-19 mRNA ваксина, медиирана защита при хора със затлъстяване. Първо, открихме, че SARS-CoV-2 води до по-тежки резултати от заболяването при DIO мишки, отколкото при слаби мишки. Междувременно открихме, че отговорите на серум-неутрализиращи антитела и отговорите на вирусно-специфичен Т-клетъчен интерферон, индуцирани или от вирусна инфекция, или от COVID{10}} иРНК ваксинация, са силно отслабени при DIO мишки, което води до по-висока чувствителност към повторна инфекция и по-малко защита срещу COVID-19 mRNA ваксина на DIO мишки в сравнение с слаби мишки. Второ, въпреки че инфекцията с Omicron BA.1 причинява отслабени заболявания при слаби мишки, тя води до тежко заболяване при DIO мишки, подобно на това при Alpha. Трето, ние показахме, че две дози COVID-19 иРНК ваксинации не успяха да индуцират серум-неутрализиращи антитела срещу Omicron BA.1, но бяха в състояние да подобрят предизвиканото от Omicron BA1- увреждане на белия дроб при DIO мишки. Транскриптомичните изследвания на белодробни тъкани показват, че вродените имунни антивирусни отговори при DIO мишки са значително повишени чрез ваксинация, което показва, че COVID-19 mRNA ваксинацията предлага защита на DIO мишки чрез засилване на вродения антивирусен имунитет на гостоприемника. Като цяло нашето проучване разкри важни познания за SARS-CoV-2 Alpha и Omicron BA.1 инфекция, повторна инфекция и COVID-19 иРНК ваксинация при DIO мишки.
cistanche tubulosa - подобряват имунната система
Щракнете тук, за да видите продуктите Cistanche Enhance Imunity
【Попитайте за повече】 Имейл:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
Методи
Декларация за етика
Всички експерименти, включващи жив SARS-CoV-2, бяха извършени в съоръжението за ниво на биобезопасност-3 в Департамента по микробиология, Университета на Хонконг (HKU) съгласно стандартните оперативни процедури. Всички експериментални процедури върху животни бяха одобрени от Комитета за използване на живи животни в обучението и изследванията на HKU съгласно CULATR 5786-21 и съответствие с насоките за използване на животни.
Вируси и биобезопасност
Изолирани са SARS-CoV-2 B.1.1.7/Alpha (GISAID: EPI_ISL_1273444) и B.1.1.529.1/Omicron BA.1 (GenBank: OM212469)18 от лабораторно потвърдени пациенти с COVID-19 в Хонконг. Alpha и Omicron BA.1 бяха култивирани и титрувани чрез анализ на плака в VeroE6-TMPRSS2 клетки и съхранявани при -80 ◦C преди употреба.
Животни
C57BL/6N мишки бяха получени от Центъра за сравнителни медицински изследвания на HKU и държани в BSL- 2 лаборатория за животни с 12-h-интервал ден/нощ цикъл.21 Индукцията на затлъстяването беше извършена, както е описано по-горе. Наскоро отбити женски мишки на 6 3 седмици бяха разделени на случаен принцип в 2 групи, едната група беше хранена с 45 Kcal% диети с високо съдържание на мазнини (D12451, Research Diet Inc, New Brunswick, NJ) в продължение на 20 седмици, за да се предизвика диета- мишки с индуцирано затлъстяване (DIO), а контролната група беше хранена със стандартна пелетна храна, съдържаща 13,2 Kcal% диети (PicoLab Diet Diet 20, LabDiet Code 5053, PMI) като слаби мишки. Средното телесно тегло на DIO мишка, използвана в това изследване, е 40–50 g, а контролната група слаби мишки е 25–30 g.
Клетъчна култура и стимулация
Алвеоларните макрофаги (AM) се изолират чрез бронхоалвеоларен лаваж (BAL). Накратко, след като мишките бяха умъртвени чрез интраперитонеално инжектиране на пентобарбитал, белите дробове бяха промити с 1 mL хладен PBS три пъти, за да се получат 3 mL течност от бронхоалвеоларен лаваж (BALF). BALF от мишки в същата група бяха обединени и центрофугирани при 500 × g за 10 минути при 4 ◦C за събиране на утаени клетки, AM бяха посяти с плътност от 50 000 клетки/ямка в 96- ямкови плаки, култивирани в RPMI 1640 плюс 1% пеницилин-стрептомицин при 37 °C във влажна атмосфера от 5% CO2 в продължение на 2 часа, след което монослоевете от AMs могат да се прилепят към културалните плаки, неприлепналите клетки се промиват от плаките с PBS и AMs се култивират в RPMI 1640 плюс 1% пеницилин-стрептомицин и 10% фетален говежди серум (FBS) със или без стимулация с 1 ug/mL иРНК ваксина, 100 ug/mL Poly (I:C) или 100 ng/mL пиков протеин за 24 часа .22 Супернатантите бяха събрани за ELISA тест. Клетките се промиват обилно с PBS и се събират за екстракция на РНК.
Alpha и Omicron BA.1 предизвикване при мишки
DIO и слаби мишки под анестезия с кетамин (100 mg/kg) и ксилазин (10 mg/kg)23 бяха интраназално инокулирани с 103 PFU от Alpha или Omicron BA.1, разредени в 20 ul фосфатно буфериран физиологичен разтвор (PBS), контролни мишки бяха инокулирани със същия обем PBS. Телесното тегло и симптомите на заразените мишки бяха наблюдавани в продължение на 14 дни, симптомите на болестта включваха разрошена козина, прегърбена поза и затруднено дишане, като за всеки признак беше дадена една оценка. Мишките бяха умъртвени чрез интраперитонеално инжектиране на пентобарбитал на 2 и 4 дни след инфекцията (dpi), 3-6 мишки във всяка група бяха евтаназирани за събиране на кръвни проби, белодробни и носни носни тъкани за вирусологична, хистопатологична и имунологична оценка. За оценката бяха събрани белодробни проби от всяка мишка. Всяка точка с данни в панела с фигури представлява резултат от една мишка.
Процедура за ваксиниране
Мишките бяха произволно разделени на групи и им беше даден режим с две дози на COVID-19 иРНК ваксинация (BNT162b2, партиден номер 1B004A, BioNTech, Германия) на интервали от 14- дни. Ваксината се основава на нуклеозидно модифицирана иРНК, формулирана в липидни наночастици, която кодира предшественика на SARS-CoV-2 в пълна дължина. DIO и слаби мишки бяха интрамускулно инжектирани с 50 ul (5 ug) COVID-19 иРНК ваксина или нормален физиологичен разтвор като контрола.24,25 На 14-ия ден след първата доза от ваксинацията събрахме кръвни проби и след това предоставихме втората доза иРНК ваксина. На 14-ия ден след втората доза бяха взети кръвни проби за оценка на отговорите на антитялото. След това мишките бяха интраназално инокулирани с 103 PFU от Alpha или Omicron BA.1. При 2 dpi мишките бяха умъртвени чрез интраперитонеално инжектиране на пентобарбитал и бяха събрани проби, включващи кръвни проби, бели дробове и тъкани на носната раковина за вирусологична, хистологична и имунологична оценка. Белодробните тъкани бяха разделени на три части, левият бял дроб беше събран за хистологична оценка, каудалния лоб на десния бял дроб беше събран като белодробен хомогенат и останалата част от десния бял дроб беше за екстракция на РНК.
Определяне на генни копия на SARS-CoV-2 и инфекциозен вирусен титър в белите дробове и тъканите на носната раковина
Общата РНК от тъканите на белите дробове и носната носна раковина (NT) на мишки с Alpha и Omicron BA.1 инфекция се екстрахира с MiniBEST Universal RNA екстракционен комплект (9766, Takara Bio Inc. Shiga, Япония). Копията на гена на SARS-CoV-2 РНК-зависима РНК полимераза (RdRp) бяха количествено определени чрез комплект QuantiNova Probe RT-PCR (208354, Qiagen). qRT-PCR за откриване на генни копия на SARS-CoV-2 RdRp и на домакинския ген -актин за нормализиране бяха извършени на система LightCycler 96 (Roche Applied Sciences, Индианаполис, САЩ).21 За титруване на инфекциозен вирус, хомогенати от белите дробове (каудален лоб на десния бял дроб) и NT тъкани, инфектирани с Alpha и Omicron BA.1, бяха извършени чрез анализ на 50% инфекциозна доза на тъканна култура (TCID50) в VeroE6-TMPRSS2 клетки.26 Хомогенатите бяха {{ 19}}кратно серийно разреждане и инкубирани с VeroE6-TMPRSS2 клетки в 96-ямкова плака за 1 час при 37 ◦C инкубатор, супернатантите бяха изхвърлени и клетките бяха допълнително инкубирани при 37 ◦C за 72 ч. Наблюдава се цитопатичен ефект (CPE) и 50% тъканен инфекциозен титър се определя чрез метода за изчисление на крайната точка на Reed & Munch.26
Хистопатология, имунохистохимия и имунофлуоресцентно оцветяване на тъканни срезове на белите дробове и носната раковина
Оцветяване с хематоксилин и еозин (H&E) на фиксирани във формалин и вградени в парафин тъканни срезове (4 μm всеки) се наблюдава за хистопатологични промени. Тежестта на хистопатологията в белите дробове беше дадена оценка при пълно маскиране27 чрез оценка на белодробна конгестия, интерстициална инфилтрация, алвеоларна инфилтрация и кръвоизлив и отбеляза 0–4, както е описано по-горе.26 Следните критерии бяха използвани за оценяване: 0, нормален белодробен участък; 1, конгестия на кръвоносен съд, периваскуларна или перибронхиоларна инфилтрация; 2, в допълнение към 1 с дифузна конгестия и инфилтрация на алвеоларната стена; 3, инфилтрация на въздушното пространство, ексудация, кръвоизлив на локализиран алвеолит; 4 се наблюдава дифузен алвеолит. Имунохистохимичното оцветяване беше извършено с DAB (3,3'-диаминобензидин) субстратен комплект (Vector Laboratories), както описахме по-рано.28 Накратко, за откриване на ACE2 антиген, ACE2 рекомбинантни заешки моноклонални антитела (MA5-32307, Invitrogen) бяха използвани и последвани от проявяване на цветовете с помощта на комплекта DAB субстрат. Протеинът ACE2 се открива чрез хематоксилин и след това тъканните срезове с постоянната среда за монтиране VectaMount (Vector Laboratories). За експресия на антиген на SARS-CoV-2 слайдове от белодробни и NT тъкани бяха оцветени с вътрешно антитяло на заешки анти-SARS-CoV-2 нуклеокапсиден протеин (NP), последвано от вторично антитяло на FITC –конюгирани кози анти-заешки IgG (65-6111, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Следните критерии бяха използвани за оценяване на NP. Бял дроб: "Резултат 0" - няма сигнал за флуоресцентно оцветяване; "Резултат 1" - само в 1-3 бронхиоларен епител с N антиген-положителни клетки; "Резултат 2" - повече от 3 бронхиоларни епител с N антиген-положителни клетки; "Резултат 3" - бронхиоларен епител с няколко положителни клетки в близката алвеола; "скор 4" - множество огнища или голяма площ от алвеоли с N антиген-положителни клетки. NT: "Резултат 0" - няма сигнал за флуоресцентно оцветяване; "Резултат 1" - няколко N антиген-положителни клетки, разпръснати в епитела; "Резултат 2" - епител, показващ непрекъснато положителен N антигенен фокус в съседни клетки; "Резултат 3" - повече N антиген положителен на епителни огнища, разпределени в различна област. Изображенията бяха заснети с помощта на полумоторизиран флуоресцентен микроскоп Olympus BX53 или светло поле със стандартен софтуер OLYMPUS CellSense.
cistanche tubulosa - подобряват имунната система
Изолиране на РНК и полимеразна верижна реакция с обратна транскрипция в реално време
Общата РНК се екстрахира от тъканни хомогенати (черепните, средните и допълнителните дялове се събират за белите дробове) и се извършва обратна транскрипция за сДНК с MiniBEST Universal RNA Extraction Kit и RT Reagent Kit (RR036A Takara Bio Inc.), следвайки инструкциите на производителя . Нивата на експресия на цитокини, хемокини и интерферони бяха открити чрез qRT-PCR със специфични праймери (допълнителна таблица S1), като се използва SYBR Premix Ex Taq II Kit (RR820A, Takara Bio Inc.). Стойностите на всеки ген бяха нормализирани с домакински ген -актин и представени като 2−ΔCt, както описахме по-рано. 28, 29
Ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA)
SARS-CoV-2 нуклеопротеин (N), спайк протеинов рецепторен свързващ домен (RBD) и инактивиран SARS-CoV-2 бяха покрити в 96-ямкови имунобласти (Nunc-Immuno Modules; Nunc A /S, Roskilde, Дания) в 0.05 M NaHCO3 и инкубирани при 4 ◦C, една нощ. Серумните проби бяха 2-кратно серийно разредени и добавени към покритата плака, инкубирани при 4 ◦C за 1 час, последвано от вторични антитела, конюгирани с пероксидаза от хрян (HRP) (заешки анти-миши IgG, кози анти-миши IgG1, IgG2a, IgG2b, ab6728, ab98693, M32307, M32507, Abcam и Invitrogen) при 37 ◦C за 1 час. Развитието на цвета се извършва с разтвор на 3,3',5,5'-тетраметилбензидин (#N301, Thermo Fisher Scientific) при 37 °C за 15 минути и се спира с H2SO4. Стойностите на оптичната плътност (OD) се отчитат при 450 nm. Титрите на антителата се определят чрез гранична OD стойност, която се определя на средната OD на неинфектиран серум при всички разреждания плюс 3 стандартни отклонения, а най-високото разреждане, което дава OD стойност над граничната стойност, се определя като титър на антитела на серум.30 Концентрациите на IFN-, IFN-, албумин и хемоглобин се определят с помощта на миши IFN- (Invitrogen, САЩ), IFN- (R&D systems, САЩ), албумин и хемоглобин (Abcam, Cambridge, UK) ELISA комплект след инструкциите на производителя.
Микронеутрализационен (MNT) анализ
Серумните проби бяха серийно разредени 2-кратно, започвайки от 1:10 в PBS и смесени със 100 TCID 50 от SARS-CoV-2 в продължение на 1 час при 37 ◦C, сместа беше добавена в предварително посяти VeroE 6-TMPRSS2 клетки в 96-плака с ямки при 37 ◦C за 72 часа. Наблюдава се CPE и се определят титри на неутрализиращи антитела като най-високото разреждане на серума, което напълно инхибира цитопатичния ефект.
Фигура 1: SARS-CoV-2 Alpha и Omicron BA.1 причиняват по-тежки заболявания при DIO мишки, отколкото при слаби мишки.
Ензимно-свързан имунологичен тест (ELISpot).
Вирус-специфични IgG-продуциращи клетки бяха открити чрез посяване на суспензия от единична клетка (2,5 × 105 клетки/на ямка) на белодробна и далачна тъкан в ELISpot плака с инактивиран SARS-CoV-2 (5 ug/mL) при 37 ◦C за 48 часа. IgG-продуциращите клетки бяха определени с алкална фосфатаза (АР) конюгирано козе анти-мише IgG антитяло (62-6522, Invitrogen).31 За откриване на вирус-специфични IFN-продуциращи клетки, 2,5 × 105 клетки/на ямка единична клетка суспензия от тъкани на белия дроб и далака се инкубират в IFN-ELISpot плака, стимулирана с SARS-CoV-2 RBD пептиден пул и N протеин при 37 ◦C за 48 часа, IFN-продуциращите клетки се определят с помощта на миши IFN-ELISpot BASIC комплект (3321-2A, Mabtech, Inc., Стокхолм, Швеция), следвайки инструкциите на производителя.32
Секвениране на РНК и анализ на данни
Общата РНК от клетки на белодробна тъкан на DIO и слаби мишки (n По-голямо или равно на 3 на група) се изолира с помощта на NucleoSpin RNA Kit (740955.250, MACHEREY-NAGEL, Duren, Германия) . Изчерпаната от ДНК и пречистена РНК беше използвана за конструиране на двойноверижна (ds) cDNA библиотека, като се използва набор от реагенти за подготовка на MGIEasy RNA Library (MGI, Шенжен, Китай), следвайки стандартния протокол. Данните за секвениране бяха филтрирани с бърз v0.20.1 за премахване на адаптера и нискокачествените четения.33 Рибозомната РНК (rRNA) четения бяха филтрирани с URMAP v1.0. 1480 (Edgar, 2020) и 34 HISAT2 v2.2.0 беше използван за картографиране на четенията спрямо референтния геном на мишката (GRCm38/ ENSEMBL 84).35 Файлът за подравняване беше използван за сглобяване на транскрипти, оценка на тяхното изобилие и откриване на диференциална експресия на гени, нивата на генна експресия бяха количествено определени чрез StringTie v2.1.5.36 Анализ на основните компоненти (PCA) беше проведен с R v4.0. Диференциално експресирани гени (DEGs) и определени въз основа на броя на гените с DESeq2 v3.15.37 DEGs между различни групи на лечение бяха идентифицирани от clusterProfile с прага на |log2FC| > 1 и стойност на FDR < 0,05 и се използва за анализ на обогатяване, включващ генна онтология (GO), Енциклопедия на гените и геномите от Киото (KEGG).38 Всички гени в генома на мишка бяха използвани като фон за обогатяване. ImmuCellAI_Мишка беше използвана за определяне на изобилието на имунни клетки въз основа на данните от RNAseq.39
Статистически анализ
Данните представляват средни стойности и стандартни отклонения. Статистическите разлики между двете групи бяха оценени с t-теста на Student, използвайки GraphPad Prism 8. Статистическите разлики между три или повече групи бяха оценени с еднопосочна или двупосочна ANOVA, използвайки GraphPad Prism 9. Разликите се считаха за статистически значими, когато p < { {5}}.05. Фигурите и графиките в ръкописа са подготвени с GraphPad Prism 8, Adobe Illustrator или BioRender.com.
Валидиране на реагента
Антителата, използвани в изследването, са валидирани от търговския източник, от който са закупени. Подробна информация за реагентите, използвани в изследването, може да бъде намерена във файла за валидиране на реагентите на допълнителните данни (допълнителна таблица S2).
Роля на финансиращите
Източниците на финансиране не са имали никаква роля в дизайна на проучването, събирането на данни, анализа или интерпретацията, или писането на доклада.
Cistanche ползи за мъжете - укрепване на имунната система
Резултати
SARS-CoV-2 Alpha и Omicron BA.1 водят до по-тежки заболявания при DIO мишки, отколкото при слаби мишки
За да се разбере патогенността на SARS-CoV-2 в контекста на затлъстяването, DIO и слаби мишки бяха инокулирани с 103 PFU от Omicron BA.1 (B.1.1.529.1) или Alpha (B .1.1.7) по интраназален път. Omicron BA.1 и Alpha носят заместител N501Y в пик, който им позволява да заразяват мишки от див тип.40,41 При 14-дневен ход на заболяването наблюдавахме бавен, но постоянен спад от телесното тегло при алфа-инфектирани слаби мишки със средна загуба на телесно тегло от 5% при 14 dpi (фиг. 1а). За разлика от това, наблюдавахме средно увеличение на телесното тегло от 1,5% при Omicron BA.1-инфектирани слаби мишки, което показва, че патогенността на Omicron BA.1 при слаби мишки е значително отслабена (фиг. 1а), което е в придържайки се към скорошни проучвания от нас и други.14,42 Инфекцията както с Alpha, така и с Omicron BA.1 доведе до по-сериозна загуба на телесно тегло при индуцирани от диета затлъстели (DIO) мишки, което беше приблизително 12% при 9 dpi при сравнение с първоначалното им телесно тегло (100%) при 0 dpi (фиг. 1а). Интересното е, че докато имаше ясна разлика в средната промяна на телесното тегло между Alpha- и Omicron BA.1-инфектирани слаби мишки (14 dpi: −5,0% спрямо +1.5%), телесното тегло загубата на Alpha- и Omicron BA.1-заразените DIO мишки бяха до голяма степен еднакви (14 dpi: -11,1% срещу -11,4%) (фиг. 1а). В съответствие с измерванията на телесното тегло, инфекцията с Alpha и Omicron BA.1 доведе до сравними клинични симптоми при DIO мишки, включително разрошена козина, прегърбен гръб и затруднено дишане, което достигна своя връх при 4 dpi (фиг. 1b), докато ние не наблюдавахме никакви признак на заболяване при слаби мишки при инфекция с Alpha или Omicron BA.1. След това оценихме хистологичните промени в тъканите на горните и долните дихателни пътища. Фалшиво заразена носна раковина на мишка (NT) и белодробни тъкани бяха показани като контрола (допълнителна фигура S1). Наблюдавахме леко индуцирано от вируса разрушаване на епитела и възпалителна инфилтрация в NT както на Alpha, така и на Omicron BA.1-инфектирани слаби мишки при 2 dpi. Епителната десквамация и имунната инфилтрация са по-драматични в NT секциите на DIO мишки, заразени с Alpha или Omicron BA.1 при 2 dpi, в сравнение с слаби мишки (фиг. 1c). При 4 dpi беше открито леко разрушаване на NT епител с малко остатъци от луминални клетки в алфа-инфектирани мършави мишки, докато NT на Omicron BA.1-инфектираните мършави мишки изглеждаха относително непокътнати. Въпреки това, ние продължихме да откриваме тежка епителна деструкция, луминални остатъци и субмукозна имунна клетъчна инфилтрация в NT секциите на DIO мишки на 4-ия ден след инфекция с Alpha или Omicron BA.1 (Фиг. 1c). В белодробните тъкани на слаби мишки, Alpha инфекцията е довела до локализирано интерстициално възпаление и лека алвеоларна капилярна конгестия при 2 и 4 dpi, докато инфекцията с Omicron BA.1 е довела до белодробно интерстициално възпаление при 2 dpi, но до голяма степен е разрешено при 4 dpi (фиг. 1г). В рязък контраст, по-тежки хистологични увреждания на алвеолите са наблюдавани в белодробните тъкани на DIO мишки след инфекция с Alpha или Omicron BA.1, което се проявява като тежка конгестия на белодробни кръвоносни съдове при 2 dpi. Повишена перибронхиоларна и периваскуларна имунна клетъчна инфилтрация, както и имунни клетки и течни ексудати, се наблюдават в алвеоларните торбички при 4 dpi (фиг. 1d). Концентрацията на албумин в течността на бронхоалвеоларния лаваж е значително по-висока при DIO мишки, отколкото при слаби мишки на ден 4 след Alpha инфекцията, което предполага повишена алвеоларна капилярна пропускливост при SARS CoV-2-инфектирани DIO мишки (допълнителна фигура S2). В съответствие с тези констатации, полуколичествената хистологична оценка на белодробните тъкани показва, че инфекцията както с Omicron BA.1, така и с Alpha води до по-тежка белодробна хистопатология при DIO мишки, отколкото при слаби мишки (фиг. 1e). Като цяло тези резултати показват, че инфекцията със SARS-CoV-2 води до по-тежки прояви на заболяване при DIO мишки, отколкото при слаби мишки. Важно е, че докато Omicron BA.1 е по-малко патогенен от Alpha при слаби мишки, двата варианта на SARS CoV-2 са по-патогенни и причиняват подобни заболявания при DIO мишки.
Фиг. 2: SARS-CoV-2 се репликира по-ефективно при DIO мишки, отколкото при слаби мишки.
SARS-CoV-2 се репликира по-ефективно при DIO мишки, отколкото при слаби мишки
След това попитахме дали Omicron BA.1 и Alpha се репликират по-ефективно в респираторните тъкани на DIO мишки в сравнение с тези на слаби мишки. Открихме, че както Alpha, така и Omicron BA.1 се репликират до по-високи нива в белодробните тъкани на DIO мишки, отколкото при слаби мишки при 2 и 4 dpi (фиг. 2a и b). В съответствие с предишни доклади, Omicron BA.1 се репликира до по-ниски нива от Alpha в белодробните тъкани на слаби мишки. По-специално, инфекциозният титър на Omicron BA.1 беше 26.1- и 3.8-пъти по-нисък от този на Alpha при съответно 2 и 4 dpi. Обратно, Omicron BA.1 и Alpha се репликират до подобни нива в белодробните тъкани на DIO мишки чрез измерване на копия на RdRp ген и инфекциозни титри (фиг. 2a и b). В допълнение, ние също открихме подобен модел на вирусен RdRp ген и инфекциозен титър в NT тъканите, където Omicron BA.1 и Alpha се репликират до сравними нива в DIO мишки, но не и в слаби мишки (фиг. 2c и d). Чрез имунофлуоресцентно оцветяване открихме по-забележима експресия на вирусен нуклеокапсид (N) в белите дробове и NT тъканите на DIO мишки, заразени с Omicron BA.1 или Alpha, в сравнение с слаби мишки при 2 и 4 dpi (фиг. 2e и f и допълнителна Фиг. S3). Успоредно с това, ние количествено определихме експресията на ключови интерферони (IFN) и провъзпалителни цитокини в белодробните тъкани. Нашите резултати показват, че Omicron BA.1 и Alpha предизвикват значително по-ниски нива на IFN- в DIO мишки в сравнение с техните слаби двойници (фиг. 2g и допълнителна фигура S4). Обратно, провъзпалителни цитокини, включително IL-6 и IP-10, се задействат при по-високи нива при DIO мишки от Omicron BA.1 и Alpha инфекция в сравнение с слаби мишки (фиг. 2h). В допълнение, ние оценихме изходната експресия на ACE2 и TMPRSS2 в неинфектирани слаби и DIO мишки и открихме, че ACE2 и TMPRSS2 в слаби и DIO мишки са експресирани на сравними нива. Въпреки това, имунохистохимичното оцветяване, извършено върху експресията на ACE2 антиген, открива по-висок интензитет на ACE2 в бронхиоларния и алвеоларен епител на неинфектирани DIO мишки в сравнение с слаби мишки (допълнителна фигура S5). Заедно тези открития предполагат, че нарушената експресия на IFN и по-високата експресия на ACE2 при DIO мишки могат да допринесат за по-високата репликация на вируса и повишения провъзпалителна реакция, което води до по-тежко увреждане на тъканите при DIO мишките.
Фигура 3: Адаптивен имунитет, придобит от предишна SARS-CoV-2 инфекция, неефективно защитава DIO мишки. а
Адаптивният имунитет, придобит от предишна SARS-CoV-2 инфекция, защитава неефективно DIO мишки
След това, за да се разбере защитната ефективност на адаптивния имунитет срещу повторна инфекция в състояние на затлъстяване, реконвалесцентни DIO мишки и слаби мишки бяха повторно заразени със 103 PFU от Alpha на ден 28 след първичната инфекция и проби бяха събрани 2 дни след повторната инфекция ( dpr) (фиг. 3а). Ние анализирахме IgG антитялото срещу SARS-CoV-2 антиген в серумните проби, взети на 14-ия ден след първична Alpha инфекция и открихме, че титърът на IgG срещу SARS CoV-2 N и пиковия рецептор-свързващ домен ( RBD) са значително по-ниски при DIO мишки от тези на слаби мишки с 1.9- (p=0.0128) и 3.4-кратно (p=0.0362) , съответно (фиг. 3b). В допълнение, титърът на свързващия вирус общ IgG и подтип IgG1, IgG2a и IgG2b са значително по-ниски при DIO мишки в сравнение с слаби мишки (Фиг. 3b). Серумният неутрализационен титър от 1:10–1:20 беше открит от 5 от 6 слаби мишки, но не беше открит от никоя от 6 DIO мишки (фиг. 3b), което предполага нарушен адаптивен имунен отговор при DIO мишки при SARS- CoV-2 инфекция. При 2dpr копието на вирусен RdRp ген се открива лесно от всички NT тъкани и 3/6 (50%) от белодробните тъкани на повторно заразени DIO мишки (Фиг. 3c), докато не е извлечено копие на вирусен RdRp ген от NT и белия дроб тъкани на повторно заразени слаби мишки. Последователно, ние често откривахме вирусен N протеин в епитела на NT и белодробните тъкани в DIO мишки, но не и слаби мишки (фиг. 3d). Хистологичните изследвания разкриват епителна деструкция в NT тъканите, както и конгестия на алвеоларната стена, перибронхиоларна инфилтрация и локализиран алвеоларен кръвоизлив в белодробните тъкани на DIO мишки, но не и слаби мишки (фиг. 3е). След това оценихме припомнянето на реакциите на имунната памет при повторна инфекция при слаби и DIO мишки, открихме, че вирус-специфични IFN- и IgG продуциращи клетки в белия дроб и тъканите на далака на DIO мишки са значително по-ниски от тези на слаби мишки при 2dpr (фиг. 3f и g). Важно е, че не успяхме да открием какъвто и да е титър на неутрализиращи антитела срещу Alpha в серума на DIO мишки на ден 2 при повторно заразяване с Alpha, докато 4/6 (66,7%) от повторно заразените слаби мишки имаха неутрализиращ титър от 1 :10 (фиг. 3h). По този начин нашите открития предполагат, че мишките DIO са по-податливи на повторни инфекции поради недостатъчно монтираните адаптивни В-клетъчни и Т-клетъчни имунни отговори при SARS-CoV-2 инфекция.
Фигура 4: COVID-19 mRNA ваксинация предлага по-слаба защита срещу Alpha инфекция при DIO мишки поради отслабен адаптивен имунен отговор. а
COVID{0}} mRNA ваксинацията предлага по-слаба защита срещу Alpha инфекция при DIO мишки поради отслабен адаптивен имунен отговор
За да изследваме ефективността на защитата за DIO мишки след имунизация с mRNA ваксини, ние интрамускулно инжектирахме DIO и слаби мишки с режим на ваксиниране с две дози COVID-19 mRNA, последван от Alpha предизвикване на 14 дни след усилване, както е илюстрирано на фиг. 4а. За NT тъкани открихме вирусен RdRp ген в 3/6 (50%) и инфекциозен титър в 2/6 (33,3%) ваксинирани слаби мишки, докато открихме вирусен RdRp ген и инфекциозен титър във всички ваксинирани DIO мишки (Фиг. 4b), което предполага, че пробивната инфекция след ваксинацията е настъпила значително по-лесно при DIO мишки в сравнение с слабите мишки. В съответствие с предишни доклади, че предполагаемите ваксинации предлагат по-добра защита на долните дихателни пътища в сравнение с горните дихателни пътища при човешки и животински модели, 43, 44 не открихме копие на вирусен ген или инфекциозен вирус от някоя от белодробните тъкани на ваксинираните постни мишки (фиг. 4в). За разлика от това, ние открихме вирусен RdRp ген в 3/6 (50%) и инфекциозен титър в 4/6 (66,7%) от белодробните тъкани на DIO мишки. Хистологично наблюдавахме екстензивно разрушаване на епител в NT тъкани на ваксинирани DIO мишки след заразяване с Алфа вирус, докато по-малка степен на увреждане на NT тъкани се наблюдава при ваксинирани слаби мишки (фиг. 4d). В белодробните тъкани на ваксинирани DIO мишки открихме задръствания и инфилтрация в алвеоларното пространство, придружени от огнища на алвеоларен кръвоизлив при алфа инфекция, докато тези хистопатологични увреждания до голяма степен липсваха в белодробните тъкани на ваксинирани слаби мишки (фиг. 4е). В съответствие с тези констатации, COVID-19 иРНК ваксинацията намалява експресията на SARS-CoV- 2 N както при слаби, така и при DIO мишки в NT тъканите (фиг. 4f). В белодробните тъкани вирусни N сигнали се откриват само при ваксинирани DIO мишки, но не и при ваксинирани слаби мишки (фиг. 4g). След това открихме, че специфичните за вируса IFN- и IgG продуциращи клетки в тъканите на далака на ваксинирани DIO мишки са значително по-ниски в сравнение с тези при ваксинирани слаби мишки на ден 2 след Алфа инфекцията (фиг. 4h). Важно е, че анализът за микронеутрализиране открива само неутрализиращи антитела срещу Alpha в серума на DIO мишки на 14 дни след втората доза ваксинация и 2 дни след предизвикване на вируса, но нивото е 28-кратно (p <0,0001) и 21 .8- гънки (p=0.0053) по-ниски от тези на слабите мишки, съответно (фиг. 4i). Взети заедно, тези резултати показват, че адаптивните отговори на антителата към иРНК ваксинация срещу COVID-19 са нарушени при DIO мишки.
Ваксинирането с мРНК срещу COVID-19 подобрява увреждането на белите дробове, причинено от предизвикателството Omicron BA.1 при DIO мишки в отсъствието на откриваемо неутрализиращо антитяло
След това попитахме до каква степен иРНК ваксинацията срещу COVID{{0}} защитава DIO мишки срещу SARS-CoV-2 Omicron BA.1. За тази цел първо тествахме титъра на серумните неутрализиращи антитела срещу Omicron BA.1 и открихме нисък титър при слаби мишки на 14-ия ден след усилване, докато не беше открит титър на неутрализиращи антитела при DIO мишки дори след двете дози ваксинация срещу COVID{{ 6}} усилване на иРНК или 2 дни след инфекция с Omicron BA.1 (фиг. 5a и b), което предполага, че ваксинацията при DIO мишки индуцира малко кръстосано антитяло срещу Omicron BA.1. След това, DIO и слаби мишки бяха заразени със 103 PFU от Omicron BA.1 по интраназален път на 14 дни след усилващата ваксинация (фиг. 5а). В NT тъканите COVID-19 иРНК ваксинацията умерено намали репликацията на Omicron BA.1 и инфекциозния титър при слаби мишки, но имаше малък ефект при DIO мишки в сравнение с неваксинираните контроли (фиг. 5в). Интересно е, че ваксинирането с мРНК срещу COVID-19 значително намали репликацията на Omicron BA.1 в белодробните тъкани на DIO мишки в сравнение с техните неваксинирани контроли, макар и не толкова ефективно, колкото пълното инхибиране на Omicron BA.1 в белодробните тъкани на ваксинирани слаби мишки (фиг. 5d). По-конкретно, генното копие на Omicron BA.1 RdRp е намалено 867-кратно (p=0.0087) и инфекциозният титър със 7979.9-кратно (p < 0,0001) при ваксинирани DIO мишки . В съответствие с горните вирусологични находки, COVID-19 иРНК ваксинацията е по-малко ефективна за намаляване на експресията на антиген Omicron BA.1 в NT тъкани на слаби и DIO мишки, но намалява експресията на антиген на Omicron BA.1 в белодробните тъкани на слаби и DIO мишки (фиг. 5д). При 2 dpi инфекцията с Omicron BA.1 доведе до определена степен на задръствания и инфилтрация в алвеоларното пространство, придружени с белодробен кръвоизлив и увреждане на епитела при неваксинирани DIO мишки, които бяха намалени чрез COVID-19 mRNA ваксинация (фиг. 5f). Важно е, че ние открихме, че концентрацията на IFN- и IFN- в белодробните тъкани на ваксинирани DIO мишки е значително увеличена в сравнение с неваксинираните мишки при 2 dpi след предизвикване с Omicron BA.1, докато серумното неутрализиращо антитяло остава неоткриваемо от ваксинираните DIO мишки (фиг. 5g). Цялостната тежест на заболяването чрез промени в телесното тегло показа, че ваксинацията с mRNA срещу COVID-19 намалява максималната загуба на телесно тегло при DIO мишки до 9% в сравнение с 13% при неваксинирани DIO мишки (допълнителна фигура S6). Взети заедно, тези резултати показват, че въпреки задействането на неоткриваемо ниво на отговор на антитела, ваксинацията с иРНК срещу COVID-19 може да подобри вродените антивирусни отговори за подобряване на увреждането на белодробните тъкани, предизвикано от Omicron BA.1-при DIO мишки.
Фиг. 5: COVID-19 mRNA ваксина подобрява увреждането на белите дробове при липса на отговор на неутрализиращи антитела при Omicron BA.1-инфектирани DIO мишки. а
COVID{0}} иРНК ваксинацията регулира антивирусните реакции в белите дробове на DIO мишки
За да разберем по-добре имунните отговори в белодробните тъкани на DIO мишки с COVID-19 mRNA ваксинация, ние събрахме белодробни проби от мишки и изследвахме техните транскриптомни профили на ден 2 след инфекция с Omicron BA.1 (Фиг. 6а и Допълнителна Фиг. S7). Интересно е, че наблюдавахме значително обогатяване на гени, участващи в пътища, свързани с вродени антивирусни отговори, включително "клетъчен отговор към IFN- и IFN-" и "положителна регулация на IFN- и IFN- производство" в белодробните тъкани на ваксинирани DIO мишки ( Фиг. 6b). Анализът на наборите от имунни гени допълнително разкрива, че ваксинираните DIO мишки имат най-голямо изобилие от М1 макрофаги сред всички оценени групи (фиг. 6с). За да оценим дали иРНК ваксината срещу COVID-19 усилва антивирусните интерферонови реакции в алвеоларния макрофаг, ние изолирахме алвеоларните макрофаги от слаби мишки и DIO мишки и ги стимулирахме с иРНК ваксина (фиг. 7а). Ние открихме, че стимулирането in vitro с иРНК ваксина на миши алвеоларни макрофаги индуцира значително повишаване на регулацията на RIG-I, MDA5, STAT1, STAT2, ISG15, IFIT3 и OAS3, докато само алвеоларните макрофаги от DIO мишки показват значително повишаване на производството на IFN върху иРНК и протеинови нива (фиг. 7b и c). Тези констатации предполагат различен профил на отговор на алвеоларен макрофаг от DIO мишки и слаби мишки. След това изолирахме миши алвеоларни макрофаги от ваксинирани или неваксинирани слаби и DIO мишки, последвано от стимулиране на клетките с поли (I: C) или SARS-CoV-2 шипов протеин (фиг. 7d). In vitro стимулация с поли (I: C) допълнително повишава експресията на гени, свързани с вродения имунен отговор в алвеоларни макрофаги от ваксинирани слаби и DIO мишки. Интересно е, че интерферон-стимулираните гени, включително ISG15, IFIT3 и OAS3, са по-силно регулирани нагоре в алвеоларни макрофаги с ваксина от DIO мишки в сравнение с тези от слаби мишки (фиг. 7e). Успоредно с това, стимулирането на рекомбинантен SARS-CoV-2 пиков протеин повишава експресията на RIG-I, TLR3, IL-6, TNF-, IFN-, IFN-, IRF7 и STAT2 иРНК експресията във ваксина- праймирани алвеоларни макрофаги на DIO мишки, но не и слаби мишки (фиг. 7g). Важно е, че производството на IFN беше драматично повишено в алвеоларните макрофаги на ваксинирани DIO мишки в отговор на поли (I: C) или S протеинова стимулация (Фиг. 7f и h). Взети заедно, тези резултати показват, че иРНК ваксинацията срещу COVID-19 може да възстанови вродения антивирусен отговор в белия дроб на мишки DIO чрез модулиране на експресията на гени, свързани с интерферон тип-I, в алвеоларните макрофаги.
Фигура 6: COVID-19 mRNA ваксинация регулира антивирусните реакции в белите дробове на DIO мишки. а
Дискусия
Затлъстяването е свързано с обострени реакции на възпаление и нарушаване на имунната система, което впоследствие води до висок риск от тежест и приемане в болница за пациенти с COVID-19.45 Остава неясно как тези хронични нискостепенни възпаления и дисфункция на имунните отговори модулират хода на SARS-CoV-2 инфекцията. За да се изследва патогенезата на SARS-CoV-2 и да се оцени ефективността на ваксинирането с mRNA на COVID-19 при затлъстели индивиди, спешно са необходими подходящи модели на малки животни, които да имитират клиничните характеристики на пациенти с COVID-19 . Въпреки това, родовият SARS-CoV-2 не заразява лабораторни мишки от див тип, тъй като RBD на родовия шип не се свързва ефективно с миши ACE2.21,40,41 Интересното е, че наскоро се появиха варианти на SARS-CoV-2 , включително Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) и Omicron BA.1 (B.1.1.529.1), са придобили мутацията N501Y в шип, което позволява кръстосано видово предаване на SARS-CoV-2 на миши от див тип.41,46–50 В това изследване използваме индуциран от диета затлъстял модел на мишка от див тип, за да изследваме SARS-CoV-2 Alpha и Omicron BA.1 патогенеза, повторно заразяване и ваксинация.
cistanche tubulosa - подобряват имунната система
Нашите резултати показват, че инфекцията с Omicron BA.1 е по-лека от тази с Alpha при слаби мишки според промяната на телесното тегло, вирусния товар, вирусния титър, белодробните провъзпалителни маркери и хистопатологичните находки. Тези резултати са в съответствие с скорошни доклади, в които се наблюдава по-ниско ниво на инфекция от Omicron BA.1 в сравнение с предишни варианти на SARS-CoV-2 при животински модели.14,42 Повишената тежест на SARS-CoV{{7} } инфекция при DIO мишки, отколкото при слаби мишки, е в съответствие с резултатите от скорошни проучвания, проведени при диетично индуцирани затлъстели мишки и хамстери.51–53 Интересното е, че разкрихме, че Omicron BA.1 се репликира до подобно ниво в сравнение с Alpha при DIO мишки, което води до сравнима патогенност на Omicron BA.1 и Alpha при DIO мишки. По-специално, представителни провъзпалителни цитокини, включително IP-10 и IL-6, са силно задействани от Omicron BA.1 инфекция при DIO мишки, което показва повишено възпалително увреждане и заболеваемост.54 Междувременно производството на антивирусен IFN в белодробните тъкани на DIO мишки е значително по-нисък от този на слаби мишки при Alpha и Omicron BA.1 инфекция. Тези резултати предполагат, че инфекцията с Omicron BA.1 при DIO мишки може да причини тежко заболяване, подобно на това на Alpha. Понастоящем не е напълно разбрано как затлъстяването допринася за тежки заболявания при COVID-19. Повишеното ниво на лептин е отличителен белег на затлъстяването, което регулира метаболизма, Jak/STAT и Akt сигналните пътища и модулира функциите на Т клетките, което може да допринесе за тежкия изход.55,56 Медиираният от антитяло хуморален имунитет е от съществено значение за защитата на гостоприемника, 57–59, докато оптималното изчистване на вируса при SARS-CoV-2-инфектирани мишки също изисква CD4+ и CD8+ Т клетъчни отговори.60 В това проучване открихме значително по-ниски нива на В клетки и Т клетъчни отговори от DIO мишки в сравнение с слаби мишки, което може да допринесе за повишената чувствителност на повторна инфекция при DIO мишки. Основният механизъм на намаления В-клетъчен и Т-клетъчен отговор при DIO мишки остава ненапълно проучен, но може да бъде свързан с увреждане на функционалността на дендритните клетки, както е разкрито в предишни проучвания на грипния вирус.61-63
Въпреки успеха на иРНК ваксинацията срещу COVID-19 с висока ефикасност за защита срещу тежки заболявания на SARS-CoV-2, появата на имунна уклончивост при вариантите на SARS-CoV-2 може да застраши ефикасността на ваксината.43 В нашия модел на мишка DIO с режим на имунизация с две дози, неутрализиращото антитяло в слаби мишки беше лесно открито и силно подсилено от втората доза ваксинация срещу Alpha и Omicron BA.1. Обратно, имунизационният режим с две дози на COVID-19 mRNA ваксинация доведе до неоткриваемо серумно неутрализиращо антитяло срещу Alpha и Omicron BA.1 при DIO мишки и не беше открито неутрализиращо антитяло срещу Omicron BA.1 дори на ден 2 при предизвикателство Omicron BA.1. Тези констатации показват, че адаптивните В-клетъчни отговори към иРНК ваксина са силно отслабени при DIO мишки, което може да се дължи на нарушения в развитието, активирането и функциите на В-клетките.64–66 Интересно е, че ваксинацията предлага известна степен на защита на Omicron BA .1-провокира DIO мишки в долните дихателни пътища, но не и в носните раковини на заразени животни. Недостатъчната защита в тъканите на носната раковина може да се дължи на недостатъчни мукозни имунни отговори при интрамускулна ваксинация, която не успява да предизвика достатъчен защитен имунитет на лигавичните места.67,68
Фигура 7: Алвеоларни макрофаги (AM) на DIO мишки допринасят за повишените антивирусни отговори. а
Чрез транскриптомен анализ ние разкрихме, че ваксинацията с иРНК срещу COVID-19 повишава антивирусните реакции в белите дробове на DIO мишки. Последващите експерименти разкриха, че производството на IFN в отговор на поли (I: C) или SARS-CoV-2 стимулиране на пиков протеин е увеличено в алвеоларните макрофаги на ваксинирани DIO мишки. Заедно с намаленото вирусно натоварване и хистопатологичните промени и повишената концентрация на IFN- / в белите дробове на Omicron BA.1- предизвикани от ваксинирани DIO мишки, нашите открития предполагат, че иРНК ваксинацията повишава вродения имунитет на гостоприемника при затлъстелите животни, които допринася за наблюдаваната защита. Като цяло, нашето проучване разкрива важни познания за SARS-CoV-2 Alpha и Omicron BA.1 инфекция, повторна инфекция и ваксинация при индуцирани от диета затлъстели мишки, което дава представа за управлението, лечението и стратегиите за ваксиниране на затлъстелите популации. Нашето проучване има няколко ограничения. Първо, извършихме повторно предизвикване на 28 дни след първичната инфекция. В сценарии от реалния живот дълголетието на паметта и защитата от повторна инфекция при пациенти трябва да се наблюдават за по-дълъг период от време. Второ, в това проучване са използвани женски мишки, тъй като е известно, че женските имат по-силен вроден и адаптивен имунен отговор от мъжките.69 Различните имунни отговори срещу SARS-CoV-2 между половете и тяхната роля в развитието на заболяването от COVID{{ 19}} трябва да се проучи допълнително. Трето, ние използвахме само модела на мишки от див тип за това проучване, допълнителна оценка при хора трябва да бъде извършена в бъдещи клинични проучвания, за да потвърдим и допълнително проучим нашите констатации за това дали ваксинацията с mRNA срещу COVID-19 подобрява вродените имунни отговори при SARS-CoV-2 инфекция при ваксинирани пациенти със затлъстяване. Независимо от това, нашето проучване предоставя важна информация, която предполага, че пациентите със затлъстяване могат да развият по-тежки клинични заболявания при инфекция със SARS-CoV-2 и са по-податливи на повторни инфекции или инфекции, предизвикани от ваксина. Важно е, че нашите данни предполагат, че иРНК ваксините срещу COVID-19 могат да останат ефективни при затлъстели индивиди въпреки ниския или липсата на отговор на антитела, което допълнително подчертава значението на ваксинацията при тези популации.
Препратки
1 Zhou P, Yang XL, Wang XG и др. Избухване на пневмония, свързано с нов коронавирус с вероятен произход от прилепи. Природата. 2020; 579 (7798): 270–273.
2 Chu H, Chan JF, Yuen TT и др. Сравнителен тропизъм, кинетика на репликация и профилиране на увреждане на клетките на SARS-CoV-2 и SARS-CoV с отражение върху клиничните прояви, предаваемостта и лабораторните изследвания на COVID-19: наблюдателно проучване. Ланцетен микроб. 2020; 1 (1): e14–e23.
3 Chan JF, Kok KH, Zhu Z, et al. Геномна характеристика на новия човешки патогенен коронавирус от 2019 г., изолиран от пациент с атипична пневмония след посещение в Ухан. Възникващи микроби заразяват. 2020; 9 (1): 221–236.
4 Williamson EJ, Walker AJ, Bhaskaran K, et al. Фактори, свързани със смърт,-19-свързана с COVID, използвайки OpenSAFELY. Природата. 2020; 584 (7821): 430–436.
5 Guh DP, Zhang W, Bansback N, Amarsi Z, Birmingham CL, Anis AH. Честотата на съпътстващите заболявания, свързани със затлъстяването и наднорменото тегло: систематичен преглед и мета-анализ. BMC Public Health. 2009;9:88.
6 Zhang AJX, Zhu H, Chen Y и др. Медиирано от простагландин E2- увреждане на вродения имунен отговор към инфекция с A(H1N1)pdm09 при индуцирани от диета затлъстели мишки може да бъде възстановено от парацетамол. J Infect Dis. 2019; 219 (5): 795–807.
7 Smith AG, Sheridan PA, Harp JB, Beck MA. Затлъстелите мишки, предизвикани от диета, имат повишена смъртност и променен имунен отговор, когато са заразени с грипния вирус. J Nutr. 2007; 137 (5): 1236-1243.
8 Hulme KD, Noye EC, Short KR, Labzin LI. Нерегулирано възпаление по време на затлъстяване: стимулиране на тежестта на заболяването при инфекции с грипен вирус и SARS-CoV-2. Преден имунол. 2021;12:770066.
9 Sanchis-Gomar F, Lavie CJ, Mehra MR, Henry BM, Lippi G. Затлъстяване и резултати при COVID-19: когато се сблъскат епидемия и пандемия. Mayo Clin Proc. 2020; 95 (7): 1445–1453.
10 Кругликов И.Л., Шах М., Шерер П.Е. Затлъстяването и диабетът като съпътстващи заболявания на COVID-19: основни механизми и ролята на вирусно-бактериалните взаимодействия. Елайф. 2020;9:e61330.
11 Chen X, Hu W, Ling J, et al. Хипертонията и диабетът забавят изчистването на вируса при пациенти с COVID-19. medRxiv. 2020. https://doi. org/10.1101/2020.03.22.20040774.
12 Nasr MC, Geerling E, Pinto AK. Въздействие на затлъстяването върху ваксинирането срещу SARS-CoV-2. Front Endocrinol (Лозана). 2022;13:898810.
13 Viana R, Moyo S, Amoako DG и др. Бърза епидемична експанзия на варианта на SARS-CoV-2 Omicron в Южна Африка. Природата. 2022; 603 (7902): 679–686.
14 Shuai H, Chan JF, Hu B, et al. Атенюирана репликация и патогенност на SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron. Природата. 2022; 603 (7902): 693–699.
15 Hu B, Chan JF, Liu H, et al. Спайкови мутации, допринасящи за промененото предпочитание за влизане на SARS-CoV-2 Omicron BA.1 и BA.2. Възникващи микроби заразяват. 2022; 11: 1–31.
16 Chan JF, Hu B, Chai Y, et al. Вирусологични характеристики и патогенност на SARS-CoV-2 Omicron BA.2. Cell Rep Med. 2022;3(9):100743.
17 Yuan S, Ye ZW, Liang R, et al. Патогенност, преносимост и годност на SARS-CoV-2 Omicron при сирийски хамстери. Наука. 2022; 377 (6604): 428–433.
18 Lu L, Mok BW, Chen LL, et al. Неутрализиране на варианта на SARS-CoV-2 Omicron чрез серуми от реципиенти на ваксина BNT162b2 или Coronavac. Clin Infect Dis. 2022; 75 (1): e822–e826. https://doi.org/10. 1093/cid/ciab1041.
19 Liu L, Iketani S, Guo Y, et al. Поразително укриване на антитела, проявено от варианта Omicron на SARS-CoV-2. Природата. 2022; 602 (7898): 676–681.
20 Iketani S, Liu L, Guo Y, et al. Свойства за избягване на антитела на подлинии на SARS CoV-2 Omicron. Природата. 2022; 604 (7906): 553–556.
21 Chen Y, Li C, Liu F, et al. Свързана с възрастта SARS-CoV-2 пробивна инфекция и промени в имунния отговор при миши модел. Възникващи микроби заразяват. 2022; 11 (1): 368–383.
22 Zhang X, Goncalves R, Mosser DM. Изолиране и характеризиране на миши макрофаги. Curr Protoc Immunol. 2008;83(1): 14:14.1.1-14.1.14.
23 Li C, Chen Y, Zhao Y, et al. Интравенозното инжектиране на иРНК ваксина срещу коронавирусна болест 2019 (COVID-19) може да предизвика остър миоперикардит в миши модел. Clin Infect Dis. 2022; 74 (11): 1933–1950.
24 Li C, Chen YX, Liu FF и др. Липса на подсилено от ваксина заболяване с неочаквана положителна защита срещу тежък остър респираторен синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2) чрез инактивирана ваксина, приложена в рамките на 3 дни след заразяване с вируса в модел на сирийски хамстер. Clin Infect Dis. 2021;73(3):e719–e734.
25 Vogel AB, Kanevsky I, Che Y, et al. BNT162b ваксините предпазват макаците резус от SARS-CoV-2. Природата. 2021; 592 (7853): 283–289.
26 Lee AC, Zhang AJ, Chan JF и др. Оралната инокулация на SARS-CoV-2 установява субклинична респираторна инфекция с отделяне на вируса при златисти сирийски хамстери. Cell Rep Med. 2020;1(7):100121.
27 Meyerholz DK, Beck AP. Принципи и подходи за възпроизводимо оценяване на тъканни петна при изследване. Лаб Инвест. 2018; 98 (7): 844–855.
28 Chu H, Shuai H, Hou Y, et al. Насочването към силно патогенна апоптоза, индуцирана от коронавирус, намалява вирусната патогенеза и тежестта на заболяването. Sci Adv. 2021;7(25):eabf8577.
29 Chu H, Hou Y, Yang D, et al. Коронавирусите използват цистеин аспарагинова протеаза на гостоприемника за репликация. Природата. 2022; 609 (7928): 785–792.
30 Zhang AJ, Li C, To KK, et al. Агонистът на Toll-подобен рецептор 7 имиквимод в комбинация с противогрипна ваксина ускорява и засилва хуморалните имунни отговори срещу инфекция с вируса на грип A(H1N1)pdm09 при BALB/c мишки. Clin Vaccine Immunol. 2014; 21 (4): 570–579.
31 Li C, To KKW, Zhang AJX, et al. Ко-стимулация с TLR7 агонист имиквимод и инактивирани частици от грипен вирус насърчава активирането, диференциацията и ускореното производство на антиген-специфични антитела на миши В клетки. Преден имунол. 2018; 9: 2370.
32 Zhou R, To KK, Wong YC, et al. Острата SARS-CoV-2 инфекция уврежда отговорите на дендритните клетки и Т-клетките. Имунитет. 2020; 53 (4): 864–877.e5.
33 Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J. fastp: ултра-бърз препроцесор FASTQ всичко в едно. Биоинформатика. 2018; 34 (17): i884–i890.
34 Едгар Р. URMAP, ултрабърз картограф. PeerJ. 2020; 8: e9338.
35 Kim D, Paggi JM, Park C, Bennett C, Salzberg SL. Графично базирано подравняване на генома и генотипиране с HISAT2 и HISAT-генотип. Nat Biotechnol. 2019; 37 (8): 907–915.
36 Pertea M, Pertea GM, Antonescu CM, Chang TC, Mendell JT, Salzberg SL. StringTie позволява подобрена реконструкция на транскриптом от четения на RNA-seq. Nat Biotechnol. 2015;33(3):290–295.
37 Love MI, Huber W, Anders S. Модерирана оценка на промяната на гънките и дисперсията за RNA-seq данни с DESeq2. Genome Biol. 2014;15(12):550.
38 Yu G, Wang LG, Han Y, He QY. clusterProfiler: R пакет за сравняване на биологични теми между генни клъстери. OMICS. 2012; 16 (5): 284–287.
39 Miao YR, Xia M, Luo M, Luo T, Yang M, Guo AY. Мишка ImmuCellAI: инструмент за цялостно предсказване на изобилието на имунни клетки на мишка и изобразяване на имунната микросреда. Биоинформатика. 2021;38:785.
40 Shuai H, Chan JF, Yuen TT, et al. Нововъзникващите варианти на SARS-CoV-2 разширяват тропизма на вида към миши. биомедицина. 2021;73:103643.
41 Gu H, Chen Q, Yang G, et al. Адаптиране на SARS-CoV-2 в BALB/c мишки за тестване на ефикасността на ваксината. Наука. 2020;369(6511):1603–1607.
42 Halfmann PJ, Iida S, Iwatsuki-Horimoto K, et al. SARS-CoV-2 Вирусът Omicron причинява атенюирано заболяване при мишки и хамстери. Природата. 2022; 603 (7902): 687–692.
43 Krause PR, Fleming TR, Longini IM, et al. SARS-CoV-2 варианти и ваксини. N Engl J Med. 2021; 385 (2): 179–186.
44 Corbett KS, Nason MC, Flach B, et al. Имунни корелати на защита чрез иРНК-1273 ваксина срещу SARS-CoV-2 при нечовекоподобни примати. Наука. 2021;373(6561):eabj0299.
45 Hamer M, Gale CR, Kivimäki M, Batty GD. Наднормено тегло, затлъстяване и риск от хоспитализация за COVID-19: кохортно проучване в общността на възрастни в Обединеното кралство. Proc Natl Acad Sci САЩ. 2020; 117 (35): 21011–21013.
46 Mannar D, Saville JW, Zhu X, et al. Вариант на SARS-CoV-2 Omicron: укриване на антитяло и крио-ЕМ структура на шипов протеин-ACE2 комплекс. Наука. 2022; 375 (6582): 760–764.
47 Zhang Y, Huang K, Wang T, et al. SARS-CoV-2 бързо се адаптира при възрастни BALB/c мишки и предизвиква типична пневмония. J Virol. 2021;95(11):e02477.
48 Huang H, Zhu Y, Niu Z, Zhou L, Sun Q. Варианти на SARS-CoV-2 N501Y, които предизвикват загриженост и потенциалното им предаване чрез мишка. Клетъчна смърт Разл. 2021; 28 (10): 2840–2842.
49 Niu Z, Zhang Z, Gao X и др. N501Y мутацията придава междувидово предаване на SARS-CoV-2 на мишки чрез засилване на рецепторното свързване. Signal Transduct Target Ther. 2021; 6 (1): 284.
50 Chu H, Chan JF, Yuen KY. Животински модели в изследванията на SARS-CoV-2. Nat методи. 2022; 19 (4): 392–394.
51 Briand F, Sencio V, Robil C, et al. Предизвиканото от диетата затлъстяване и NASH пречат на възстановяването от заболяването при SARS-CoV-2-златни хамстери. Вируси. 2022;14(9):2067.
52 Port JR, Adney DR, Schwarz B, et al. Индуцираните от диета с високо съдържание на мазнини и захар промени в липидния метаболизъм са свързани с леко повишена тежест на COVID-19 и забавено възстановяване при сирийския хамстер. Вируси. 2021;13(12):2506.
53 Zhang YN, Zhang ZR, Zhang HQ и др. Повишена заболеваемост при затлъстели мишки, заразени с адаптиран към мишка SARS-CoV-2. Cell Discov. 2021; 7 (1): 74.
54 Акбар АН, Гилрой Д.У. Остаряването на имунитета може да влоши COVID-19. Наука. 2020; 369 (6501): 256–257.
55 Rebello CJ, Kirwan JP, Greenway FL. Затлъстяването, най-честата съпътстваща болест при SARS-CoV-2: лептин ли е връзката? Int J Obes. 2020; 44 (9): 1810–1817.
56 Mullen M, Gonzalez-Perez RR. Индуцирано от лептин JAK/STAT сигнализиране и растеж на рак. Ваксини (Базел). 2016; 4 (3): 26.
57 Zhu A, Chen Z, Wang Y, et al. Имунни отговори на SARS-CoV-2 инфекция при хора и ACE2 хуманизирани мишки. Fundam Res. 2021; 1 (2): 124–130.
58 Achkar JM, Casadevall A. Антитяло-медииран имунитет срещу туберкулоза: последици за разработването на ваксина. Микроб клетъчен гостоприемник. 2013; 13 (3): 250–262.
59 Casadevall A, Pirofski LA. Нов синтез за антитяло-медииран имунитет. Nat Immunol. 2011; 13 (1): 21–28.
60 Israelow B, Mao T, Klein J, et al. Адаптивни имунни детерминанти на вирусния клирънс и защита при миши модели на SARS-CoV-2. Sci Immunol. 2021;6(64):eabl4509.
61 Smith AG, Sheridan PA, Tseng RJ, Sheridan JF, Beck MA. Селективно увреждане на функцията на дендритните клетки и променени антиген-специфични CD8+ Т-клетъчни отговори при индуцирани от диета затлъстели мишки, заразени с грипен вирус. Имунология. 2009; 126 (2): 268–279.
62 Macia L, Delacre M, Abboud G, et al. Нарушаване на функционалността на дендритните клетки и стационарния брой при затлъстели мишки. J Immunol. 2006; 177 (9): 5997–6006.
63 Honce R, Schultz-Cherry S. Въздействие на затлъстяването върху патогенезата на вируса на грип А, имунния отговор и еволюцията. Преден имунол. 2019; 10: 1071.
64 Frasca D, Blomberg BB. Затлъстяването ускорява възрастовите дефекти в миши и човешки В клетки. Преден имунол. 2020;11:2060.
65 Кенеди DE, Найт KL. Инхибиране на B лимфопоезата от адипоцити и IL-1-продуциращи миелоидни супресорни клетки. J Immunol. 2015; 195 (6): 2666–2674.
66 Pham TD, Chng MHY, Roskin KM, et al. Диетата с високо съдържание на мазнини предизвиква системни промени в репертоара на B-клетките, свързани с инсулиновата резистентност. Мукозен имунол. 2017; 10 (6): 1468–1479.
67 Alu A, Chen L, Lei H, Wei Y, Tian X, Wei X. Интраназални ваксини срещу COVID-19: от пейка до легло. EBioMedicine. 2022;76:103841.
68 Tiboni M, Casettari L, Illum L. Назална ваксинация срещу SARS CoV-2: синергична или алтернатива на интрамускулните ваксини? Int J Pharm. 2021;603:120686.
69 Klein SL, Flanagan KL. Полови различия в имунните отговори. Nat Rev Immunol. 2016; 16 (10): 626–638.
