肠道菌群也能限制病毒澳门威斯尼人官网和传播?
栏目:最新研究动态 发布时间:2020-10-10
基孔肯雅热病毒(CHIKV)是一种可以通过蚊子传播的新兴的alpha病毒。尽管大多数CHIKV澳门威斯尼人官网会导致持续数周的急性发热性疾病,但其中一部分会持续数月至数年,持续发展为肌肉骨骼疼痛和炎症...

    基孔肯雅热病毒(CHIKV)是一种可以通过蚊子传播的新兴的alpha病毒。尽管大多数CHIKV澳门威斯尼人官网会导致持续数周的急性发热性疾病,但其中一部分会持续数月至数年,持续发展为肌肉骨骼疼痛和炎症。在澳门威斯尼人官网的早期阶段,先天免疫反应控制着CHIKV的传播。CHIKV复制在人类患者和实验澳门威斯尼人官网的小鼠的血清中诱导I型干扰素(IFN)。尽管甲型病毒血症是决定疾病严重程度和载体传播的关键因素,但对影响人类宿主循环中病毒水平的获得性和遗传因素知之甚少。2020年6月29号,华盛顿大学医学院的Winkler等人联合发表于Cell的一篇文章。该文证明肠道微生物组调节先天免疫以控制循环单核细胞的α病毒澳门威斯尼人官网。微生物组扰动会抑制pDC中的TLR7-MyD88反应,使I型干扰素产生减弱和单核细胞ISG表达。单个梭菌属物种或其相关的次级胆汁酸可恢复抗病毒反应,从而抑制CHIKV澳门威斯尼人官网。

文章亮点:
A  肠道微生物组的扰动导致甲型病毒澳门威斯尼人官网增强
B  微生物组的改变减弱了单核细胞和pDC中的I型IFN反应
C  用单个梭状芽胞杆菌共生可恢复抗病毒免疫力
D  次级胆汁酸可恢复pDC和IFN反应,从而限制CHIKV的传播
技术路线:

结 果:
1.肠道微生物组的耗竭增加全身性CHIKV负担
    为了改变常规饲养的小鼠中肠道细菌微生物组的组成,动物接受了两次口服Abx,氨苄青霉素和万古霉素(AV)或媒介物治疗3天。为了测试这些病毒学表型是否是由于肠道微生物组的改变而引起的,作者进行了微生物重建研究。为了确认肠道微生物在调节CHIKV澳门威斯尼人官网中的作用,作者使用了一种生生物小鼠模型。结果在GF和Abx处理的小鼠中,发现肠道微生物组在调节全身部位CHIKV澳门威斯尼人官网而不是在接种部位局部调节CHIKV澳门威斯尼人官网中的作用。这些结果说明了,在无菌细菌小鼠或口服抗生素治疗的常规饲养的小鼠肠道菌群耗尽的小鼠中,病毒接种后1天之内会出现更大的CHIKV澳门威斯尼人官网和传播。

2.Abx处理或GF小鼠的循环单核细胞更适合CHIKV
    鉴于经AV治疗的小鼠脾脏红髓中的病毒RNA含量增加,作者假设增强的传播表型可能是由于循环髓样细胞的澳门威斯尼人官网所致。该实验证实了肠道微生物组改变后生产性单核细胞澳门威斯尼人官网。因此,微生物组调节Ly6Chi单核细胞对血液中CHIKV的允许性,从而影响澳门威斯尼人官网早期的病毒血症,即循环中的单核细胞表达较少的IFN刺激基因,并允许其澳门威斯尼人官网CHIKV。

3.肠道微生物组的变化改变Ly6Chi单核细胞的抗病毒ISG反应
    为了确定微生物组如何改变单核细胞对澳门威斯尼人官网的敏感性,作者在未经媒介和经AV处理的未澳门威斯尼人官网和CHIKV澳门威斯尼人官网(1 dpi)小鼠中进行了外周血白细胞的单细胞RNA测序。通过使用抗体包被的磁珠进行阴性选择,作者丰富了骨髓细胞。结果显示,肠道微生物组的耗竭导致外周血单核细胞中ISG诱导的减少,这很可能使这些细胞被α病毒澳门威斯尼人官网所允许。为了确定抗病毒应答中的微生物组依赖性差异是否是由于细胞内在变化或环境提示的改变所致,作者使用从AV或媒介物处理的CCR2 + GFP +转基因小鼠中收获的供体单核细胞进行了过继转移实验。 结果表明,微生物组依赖性免疫提示可促进Ly6Chi单核细胞中的最佳抗病毒反应,从而限制α病毒澳门威斯尼人官网。作者假设其他细胞类型可能无法产生I型干扰素,从而导致Ly6Chi血单核细胞中ISG应答减弱。结果表明,除I型干扰素外,其他抗病毒途径也可能受到AV治疗的影响。因此,在微生物组消耗后观察到的病毒血症差异取决于LysM +髓样细胞(包括单核细胞)中的IFN和Stat1信号传导。

4.微生物组消耗后,细胞固有的方式会削弱pDC中的I型IFN诱导
    生产I型IFN的介导和全身性CHIKV澳门威斯尼人官网的抑制至少部分地由pDC介导,这是由肠道微生物组调节的。为了剖析肠道微生物组如何改变pDC的抗病毒功能,作者使用NanoString平台在MAYV澳门威斯尼人官网之前(第0天)或澳门威斯尼人官网后1天使用分类的脾脏pDC询问了547个免疫基因的表达水平。尽管ISG表达转录下降较大,但两组的Ifna1和Ifna2水平相似。因为NanoString平台中仅包含Ifna和Ifna2,所以作者使用qRT-PCR评估了Ifna4,Ifna5和Ifna6的表达。结果表明,肠道微生物组改变了pDC的抗病毒而非基础转录免疫应答程序。鉴于AV治疗小鼠的pDC中Irf7,Ifna5和Ifna6的表达水平降低,作者用CHIKV接种了AV或媒介物治疗的Irf7 /小鼠,并测量了血清中的病毒载量。结果表明pDCs中I型IFN的产生受到肠道微生物组的调节,但仅在对特定的炎症刺激作出反应时才观察到差异。

5.CHIKV传播的微生物组依赖性限制取决于pDC中的MyD88信号传导
    作者评估了特定的模式识别受体信号通路是否介导了CHIKV澳门威斯尼人官网的微生物组依赖性限制。为了确定pDC中是否需要MyD88信号传导来产生I型IFN和控制CHIKV澳门威斯尼人官网,作者使用了混合骨髓(BM)嵌合体来消除MyD88在pDCs中的表达。结果表明,pDC中依赖MyD88的信号传导途径整合了CHIKV澳门威斯尼人官网后的微生物组信号和抗病毒反应。作者假设参与特定的MyD88依赖的TLR可能会触发全身性IFN反应,从而限制血液中的CHIKV澳门威斯尼人官网并阻止传播。研究数据表明微生物组会影响pDC,因此它们可以通过TLR7和MyD88依赖性信号传导轴快速响应循环中的CHIKV,从而产生限制单核细胞澳门威斯尼人官网和病毒传播的I型IFN反应。

6.梭菌细菌定植限制了CHIKV澳门威斯尼人官网
    作者调查了特定的细菌类群或群落是否介导了微生物群的保护作用。因为CHIKV维持在传播周期中,其中病毒血症是媒介物澳门威斯尼人官网的决定因素,所以作者评估了微生物组的操作是否会影响向蚊子媒介物的传播。从接受媒介物或AV或AV处理的小鼠中以1 dpi采集血液,并定殖于梭状芽胞杆菌,然后喂食白纹伊蚊。蚊子口服充血后,在7天后,通过实时定量PCR对包含唾液腺的头部中的CHIKV滴度进行定量。因此,在改变微生物组的情况下,用梭状芽孢杆菌定居的小鼠可以限制哺乳动物宿主中的CHIKV病毒血症,并防止传播回蚊媒。通过验证这些假设,作者证明用单个细菌物种梭状梭状芽孢杆菌或其衍生的代谢物,即次级胆汁酸脱氧胆酸重建,可以恢复pDC和MyD88依赖性的I型IFN反应,从而限制全身性CHIKV澳门威斯尼人官网并传播回媒介蚊子。

7.微生物衍生和外源性次生BA促进全身性I型IFN反应并限制CHIKV澳门威斯尼人官网
    作者假设梭状芽胞杆菌产生DCA可能会限制AV治疗小鼠的全身CHIKV澳门威斯尼人官网。,并对该假设进行验证,结果显示,微生物组衍生的继发性BA在促进MyD88依赖性I型IFN应答中的功能作用,即使在不受干扰的微生物组的情况下,该应答也限制了循环中的CHIKV澳门威斯尼人官网。

结 论:
    总之,作者表明了微生物组调节特定的免疫细胞和信号传导途径,以限制循环免疫细胞中α病毒的澳门威斯尼人官网和随后的传播。特定细菌及其相关代谢产物可以限制α病毒传播的发现,可能为人类临床疾病的变异性提供见识,并为减轻α病毒澳门威斯尼人官网的结果以及可能的途径提供了途径,以减轻其传播给蚊媒和流行病的可能性。


 


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