Η υποφερραιμία που προκαλείται από την εψιδίνη διαταράσσει τις ανοσολογικές αποκρίσεις στον εμβολιασμό και τη μόλυνση Μέρος 1

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Ιστορικό:

Ο τρόπος με τον οποίο συγκεκριμένα θρεπτικά συστατικά επηρεάζουν την προσαρμοστική ανοσία είναι μεγάλου ενδιαφέροντος. Η ανεπάρκεια σιδήρου είναι η πιο κοινή ανεπάρκεια μικροθρεπτικών συστατικών παγκοσμίως και επιβαρύνει σημαντικά την παγκόσμια ασθένεια. Ωστόσο, οι επιπτώσεις του στην ανοσία παραμένουν ασαφείς.

Η ανοσία, όπως ονομάζεται στην ιατρική, είναι η ικανότητα του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος να προστατεύεται. Ένα από τα κύρια καθήκοντα είναι η ικανότητα του σώματος να αντιστέκεται σε λοιμώξεις όπως βακτήρια ή ιούς. Εν ολίγοις, η όλη διαδικασία αναγνώρισης και αφαίρεσης αντιγονικών ξένων σωμάτων από το σώμα ονομάζεται ανοσία. Χρειάζεται επίσης να βελτιώσουμε το ανοσοποιητικό στην καθημερινή μας ζωή, όπως μια υγιεινή διατροφή ή άσκηση. Έχει βρεθεί σε έρευνα ότι το Cistanche μπορεί επίσης να βελτιώσει την ανοσία. Το Cistanche θεωρείται ότι έχει ως αποτέλεσμα την ενίσχυση της ανοσίας.

Η αρχή περιλαμβάνει κυρίως τις ακόλουθες τρεις πτυχές: 1. Το Cistanche είναι πλούσιο σε διάφορα θρεπτικά συστατικά, όπως πολυσακχαρίτες, αμινοξέα, ιχνοστοιχεία κ.λπ., τα οποία μπορούν να βελτιώσουν την ανοσία του οργανισμού.

2. Το Cistanche περιέχει ορισμένα αντιφλεγμονώδη συστατικά, όπως cistanche, αλκαλοειδή cistanche κ.λπ., τα οποία μπορούν να ανακουφίσουν τη φλεγμονή, να μειώσουν την επιβάρυνση του ανοσοποιητικού συστήματος και να βελτιώσουν την ανοσία.

3. Το Cistanche περιέχει επίσης ορισμένες αντιοξειδωτικές ουσίες, όπως φλαβονοειδή, βιταμίνη C κ.λπ., που μπορούν να βοηθήσουν στην απομάκρυνση των ελεύθερων ριζών στο σώμα και στη μείωση της οξειδωτικής βλάβης στα κύτταρα, βελτιώνοντας έτσι έμμεσα την ανοσία.

Κάντε κλικ για να μάθετε τα ολόκληρα τρόφιμα με σιτανίσια

Μέθοδοι:

Χρησιμοποιήσαμε ένα μιμητικό της εψιδίνης και πολλά γενετικά μοντέλα για να εξετάσουμε την επίδραση της χαμηλής διαθεσιμότητας σιδήρου στα Τ κύτταρα in vitro και τις ανοσολογικές αποκρίσεις σε εμβόλια και ιογενείς λοιμώξεις σε ποντίκια. Εξετάσαμε τη χυμική ανοσία σε ασθενείς με αυξημένη ηψιδίνη και χαμηλό σίδηρο ορού που προκαλείται από το μεταλλαγμένο TMPRSS6. Δοκιμάσαμε την επίδραση της συμπλήρωσης σιδήρου στην επαγόμενη από τον εμβολιασμό χυμική ανοσία σε χοιρίδια, ένα φυσικό μοντέλο έλλειψης σιδήρου.

Ευρήματα:

Δείχνουμε ότι ο χαμηλός σίδηρος ορού (υποφερραιμία), που προκαλείται από αυξημένη εψιδίνη, βλάπτει σοβαρά τις αποκρίσεις τελεστών και μνήμης σε ανοσοποιήσεις. Ο εντατικοποιημένος μεταβολισμός των ενεργοποιημένων λεμφοκυττάρων απαιτεί την υποστήριξη ενισχυμένης πρόσληψης σιδήρου, η οποία διευκολύνεται από το IRP1/2 και το TFRC. Αντίστοιχα, η παροχή επιπλέον σιδήρου βελτίωσε την ανταπόκριση στον εμβολιασμό σε υποδερμικά ποντίκια και χοιρίδια, ενώ αντίθετα, οι υποδερμικοί άνθρωποι με χρόνια αυξημένη εψιδίνη έχουν μειωμένες συγκεντρώσεις αντισωμάτων ειδικών για ορισμένα παθογόνα. Η επιβλητική υποφερραιμία αμβλύνει τα Τ-κύτταρα και τα Β-κύτταρα και εξουδετέρωσε τις αποκρίσεις αντισωμάτων στη μόλυνση από τον ιό της γρίπης σε ποντίκια, επιτρέποντας στον ιό να επιμείνει και να επιδεινώσει τη φλεγμονή και τη νοσηρότητα των πνευμόνων.

Συμπεράσματα:

Η υποφερραιμία, μια καλά διατηρημένη φυσιολογική έμφυτη απόκριση στη μόλυνση, μπορεί να εξουδετερώσει την ανάπτυξη προσαρμοστικής ανοσίας. Αυτή η αντιστάθμιση θρεπτικών συστατικών είναι σημαντική για την κατανόηση και τη βελτίωση των ανοσολογικών απαντήσεων σε λοιμώξεις και εμβόλια στα παγκοσμίως κοινά πλαίσια έλλειψης σιδήρου και φλεγμονωδών διαταραχών.

Χρηματοδότηση:

Συμβούλιο Ιατρικής Έρευνας, Ηνωμένο Βασίλειο

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η προσαρμοστική ανοσία είναι απαραίτητη για την προστασία από μολυσματικές ασθένειες και για τη διατήρηση της υγείας. Μετά την ενεργοποίηση, τα ειδικά για το αντιγόνο λεμφοκύτταρα πολλαπλασιάζονται γρήγορα, διαφοροποιούνται και αποκτούν τελεστικές λειτουργίες, απαιτώντας επιταχυνόμενο μεταβολισμό και μακρομοριακή σύνθεση. σπάνια μετάλλαξη στον υποδοχέα τρανσφερίνης που διαταράσσει την ικανότητα των κυττάρων να αποκτούν σίδηρο προκαλεί ανοσοανεπάρκεια.3

Ο υψηλός παγκόσμιος επιπολασμός της ανεπάρκειας σιδήρου και της αναιμίας προκύπτει από έναν συνδυασμό διατροφικής ανεπάρκειας σιδήρου, απώλειας αίματος και επαγόμενης από φλεγμονή εψιδίνης.4 Η κύρια ρυθμιστική ορμόνη σιδήρου εψιδίνη καταστέλλει την απορρόφηση του σιδήρου από τη διατροφή και την ανακύκλωση του σιδήρου των μακροφάγων αναστέλλοντας την πρωτεΐνη εξαγωγής σιδήρου. φερροπορτίνη, η οποία απελευθερώνει σίδηρο στον ορό.5,6 Η έκφραση της εψιδίνης ρυθμίζεται τόσο από τον σίδηρο, ως μέρος των ομοιοστατικών μηχανισμών,5,7 όσο και από τη φλεγμονή, ως μέρος των έμφυτων ανοσολογικών αποκρίσεων που προσπαθούν να αρνηθούν τον σίδηρο στα εισβάλλοντα παθογόνα.8 Εψιδίνη μειώνει γρήγορα τις συγκεντρώσεις σιδήρου στον ορό και η επίμονη υψηλή εψιδίνη και η υποφερραιμία μπορεί να οδηγήσουν σε αναιμία.9 Βρήκαμε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις σιδήρου ορού και υψηλά επίπεδα εψιδίνης (που οφείλονται στη φλεγμονή) σε βρέφη της Γκάμπια.10,11

Έχουν γίνει πολλές μελέτες που συνδέουν την έλλειψη σιδήρου και την εξασθενημένη ανοσία, αλλά τα αποτελέσματα ήταν ασυνεπή και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό της ανεπάρκειας σιδήρου και την ανάλυση των ανοσολογικών αποκρίσεων έχουν ποικίλλει σημαντικά, οδηγώντας σε αβεβαιότητα.12,13 Πιο πρόσφατες αναφορές έχουν προτείνει ότι ο σίδηρος μπορεί να επιδεινωθεί Η αυτοάνοση δραστηριότητα των Τ κυττάρων,14 και η σοβαρή διατροφική ανεπάρκεια σιδήρου μπορεί να βλάψουν τις πολλαπλασιαστικές αποκρίσεις των Β κυττάρων.15 Ωστόσο, είναι άγνωστο εάν η εψιδίνη, ως ρυθμιστική ορμόνη του σιδήρου, επηρεάζει την προσαρμοστική ανοσία στον εμβολιασμό και τη μόλυνση. Σε αυτή τη μελέτη, δείχνουμε πώς η φυσιολογική διακύμανση στις συγκεντρώσεις σιδήρου στον ορό, που ελέγχεται από την εψιδίνη ή τη συμπλήρωση σιδήρου, επηρεάζει βαθιά τη βιολογία των λεμφοκυττάρων και τις ανοσολογικές αποκρίσεις.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Η δραστηριότητα της εψιδίνης αναστέλλει τις αντιδράσεις στην ανοσοποίηση μέσω της υποφερραιμίας

Για να ξεκινήσει ο έλεγχος του τρόπου με τον οποίο οι αλλαγές στα επίπεδα σιδήρου στον ορό επηρεάζουν την προσαρμοστική ανοσοαπόκριση, τα ποντίκια τέθηκαν σε δίαιτα χαμηλή σε σίδηρο (2 ppm Fe) για να διαμορφώσουν μια χαμηλή προσφορά σιδήρου. Τρεις ημέρες μετά την ανοσοποίηση, τα ποντίκια έλαβαν καθημερινά ένεση με mini hepcidin (ένα μιμητικό της hepcidin με τον ίδιο μηχανισμό δράσης16), το οποίο καταστέλλει παροδικά τις συγκεντρώσεις σιδήρου στον ορό στα -5 mmol/L (Εικόνες 1Α και S1A). Τα ποντίκια στην ομάδα θεραπείας με χαμηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο είχαν χαμηλό σίδηρο ορού και μειωμένη έκφραση mRNA ενδογενούς ηπατικής επσιδίνης (Εικόνα 1Α, που δείχνει χαμηλά αποθέματα σιδήρου) και εμφάνισαν μια βαθιά κατασταλμένη απόκριση των CD8 Τ κυττάρων του αντιγόνου στην ανοσοποίηση με ανασυνδυασμένο αδενοϊό που κωδικοποιεί ωοαλβουμίνη (AdHu{ {8}}ωολευκωματίνη [OVA]) και σε πρωτεΐνη OVA σε ανοσοενισχυτικό (Εικόνες 1Β και 1C).

Επιπλέον, το βοηθητικό κύτταρο Τ ωοθυλακίου, το Β κύτταρο του βλαστικού κέντρου (GC) και οι αποκρίσεις των πλασματοκυττάρων μειώθηκαν εντυπωσιακά και οι τίτλοι IgG αντι-OVA κατεστάλησαν (Εικόνα 1D). Αναλύσαμε τις βασικές πτυχές της τροποποιημένης ομοιόστασης του σιδήρου που επηρέασαν την προσαρμοστική ανοσοαπόκριση. Τα ποντίκια σε δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο για 4 εβδομάδες είχαν σημαντικά μειωμένο mRNA σιδήρου ήπατος και ηπατικής επσιδίνης, υποδεικνύοντας χαμηλά αποθέματα σιδήρου, αλλά ο σίδηρος του ορού παρέμεινε αμετάβλητος και οι ειδικές για το αντιγόνο CD8 συν Τ-λεμφοκύτταρα και GC Β κύτταρα στην ανοσοποίηση δεν αλλοιώθηκαν (Εικόνες S1B και S1C). Η έλλειψη επίδρασης 4 εβδομάδων δίαιτας χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο για την αλλαγή του σιδήρου του ορού, αλλά για την εξάντληση του σιδήρου του ήπατος, ήταν αναπαραγώγιμη απουσία ανοσοποίησης (Εικόνα S1D) και μια δίαιτα χαμηλή σε σίδηρο δεν άλλαξε τον ρυθμό ανάπτυξης των ποντικών (Εικόνα S1E). Επιπλέον, 4 εβδομάδες δίαιτας χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο οδήγησαν μόνο σε ήπια μικροκυτταρική υποχρωμική αναιμία (Εικόνα S1F).

Σε ποντίκια που ακολουθούσαν κανονική δίαιτα σιδήρου (188 ppm Fe), μια εφάπαξ ένεση mini hepcidin 3 ώρες πριν από την ανοσοποίηση με OVA σε ανοσοενισχυτικό, προκάλεσε χαμηλό σίδηρο ορού για ~24 ώρες ταυτόχρονα με αλληλεπιδράσεις δενδριτικών κυττάρων (DC)-Τ κυττάρων, δεν αλλάζει το μέγεθος των επακόλουθων αποκρίσεων OT-I (OVA-ειδικά CD8 συν Τ κύτταρα) (Εικόνα S1G).

Ωστόσο, 2 ενέσεις μίνι εψιδίνης τις ημέρες 3 και 4 μετά την ανοσοποίηση ήταν επαρκείς για την καταστολή της επέκτασης των ΟΤ-Ι κυττάρων και τα λιγότερα κύτταρα που αποκρίνονταν είχαν αυξημένη έκφραση του υποδοχέα τρανσφερίνης (TFRC), υποδεικνύοντας σχετική κυτταρική ανεπάρκεια σιδήρου και το mRNA της ηπατικής εψιδίνης ήταν μειώθηκε, κάτι που είναι σύμφωνο με την υποφερραιμία (Εικόνα 1Ε). Η έγχυση κιτρικού αμμωνίου σιδήρου διέσωσε την επαγόμενη από τη μίνι ηψιδίνη καταστολή της επέκτασης ΟΤ-Ι, μείωσε την έκφραση TFRC στα αποκρινόμενα Τ κύτταρα και αύξησε το mRNA της ηπατικής εψιδίνης (Εικόνα 1Ε). Ούτε το πεπτίδιο εψιδίνης ούτε η μίνι εψιδίνη μετέβαλαν άμεσα τον πολλαπλασιασμό των Τ κυττάρων ή την έκφραση του TFRC in vitro (Εικόνες S2A-S2C), υποδηλώνοντας ότι η in vivo επίδραση της μίνι εψιδίνης προκαλείται μέσω ανακατανομής σιδήρου κατά τη φάση επέκτασης της ανοσοαπόκρισης. Η εψιδίνη προκαλεί υποφεραιμία εν μέρει με τη δέσμευση του σιδήρου στους σπληνικούς μακροφάγους.

Ωστόσο, η έγχυση σιδήρου-δεξτράνης σε ποντίκια, η οποία επάγει τη συσσώρευση σιδήρου σε μακροφάγους της σπλήνας χωρίς μείωση του σιδήρου του ορού, δεν ανέστειλε (σε αντίθεση με τη μίνι εψιδίνη) την OT-I απόκριση στην ανοσοποίηση (Εικόνες S2D–S2G). Επομένως, ο μειωμένος σίδηρος του ορού, που προκαλείται από τη μίνι εψιδίνη, είναι απαραίτητος και επαρκής για τη μείωση της απόκρισης των ενεργοποιημένων και πολλαπλασιαζόμενων ειδικών για το αντιγόνο λεμφοκυττάρων στην ανοσοποίηση.

Η υποφερραιμία αναστέλλει την παραγωγή κυτταροκινών Τ-κυττάρων σε απόκριση σε ιικούς φορείς

Εξερευνώντας αυτή την ιδέα σε μεγαλύτερο βάθος, διαπιστώσαμε ότι οι ενέσεις μίνι ηψιδίνης μείωσαν την ενδογενή απόκριση OVA των κυττάρων CD8 T στο AdHu5-OVA στον σπλήνα και στο περιφερικό αίμα, τη σπληνική απόκριση OT-I στην Τροποποιημένη Vaccinia Ankara που κωδικοποιεί την OVA (MVA-OVA), η απόκριση σπληνικής OT-I στην OVA σε ανοσοενισχυτικό και η ενδογενής απόκριση σπληνικής δαμαλίτιδας των ενδογενών CD8 Τ κυττάρων (πεπτίδιο B8R) σε MVAOVA, όλα σε ποντικούς σε μια τυπική δίαιτα σιδήρου (Εικόνες 2Α και 2Β). Πέρα από τις επιδράσεις στον πολλαπλασιασμό, τα κύτταρα OT-I CD8 από ποντίκια που έλαβαν μίνι ηψιδίνη εκκρίνουν λιγότερες από τις κυτοκίνες τελεστές ιντερφερόνη g (IFNg) και παράγοντα νέκρωσης όγκου-a (TNF-a) και λιγότερα από αυτά τα κύτταρα παρήγαγαν ιντερλευκίνη{16 }} (IL-2), σε ex vivo επαναδιέγερση (Εικόνα 2C). Η μινιεψιδίνη κατέστειλε επίσης την ενδογενή ανταπόκριση κυττάρων CD4 Τ τελεστή που παράγει κυτοκίνη σε MVA-OVA και την απόκριση CD4 OT-II Τ ωοθυλακικών βοηθητικών κυττάρων στην OVA σε ανοσοενισχυτικό. Επιπλέον, λιγότερα τελεστικά κύτταρα σπληνικού ΟΤ-ΙΙ CD4 εκκρίνουν IL{-2 ή TNF-a κατά την επαναδιέγερση με πεπτίδιο ex νίνο, και οι αποκρίσεις των κυττάρων GC Β του σπληνός καταστέλλονται (Εικόνες 2D και 2Ε). Συνοπτικά, η υποφερραιμία αναστέλλει πολλά στοιχεία ανοσολογικών αποκρίσεων σε πολλαπλές πλατφόρμες εμβολιασμού και διαφορετικά αντιγόνα.

Η απόκτηση σιδήρου είναι μια εγγενής κυτταρική απαίτηση για τις αποκρίσεις των λεμφοκυττάρων

Για να διερευνήσουμε την ενδοκυτταρική φύση των εξαρτώμενων από τον σίδηρο αποκρίσεων, δοκιμάσαμε πώς η μετάλλαξη Y20H στο TFRC, που βλάπτει την κυτταρική πρόσληψη σιδήρου και προκαλεί ανοσοανεπάρκεια στον άνθρωπο,3 επηρεάζει τις αποκρίσεις των λεμφοκυττάρων στην ανοσοποίηση. Πραγματοποιήθηκαν ανταγωνιστικά πειράματα μεταμόσχευσης μυελού των οστών στα οποία μυελός των οστών από ποντίκια άγριου τύπου (WT) και ποντίκια TfrcY20H/Y20H αναμίχθηκαν και μεταφέρθηκαν σε θανατηφόρα ακτινοβολημένα ποντίκια λήπτες WT και αναλύθηκαν τόσο η λεμφοποίηση όσο και η απόκριση στην ανοσοποίηση (Εικόνα 3Α). Το αλληλόμορφο TfrcY20H/Y20H δεν επηρέασε την ανασύσταση των Τ κυττάρων ή των Β κυττάρων στην κυκλοφορία (Εικόνα 3Β), αλλά μετά την ανοσοποίηση με MVA-OVA, ανταποκρινόμενα ειδικά για αντιγόνο CD8 Τ κύτταρα, βοηθητικά κύτταρα Τ ωοθυλακίων και GC Β κύτταρα που φέρουν τα αλληλόμορφα TfrcY20H/Y20H υποεκπροσωπήθηκαν σε σύγκριση με τα αντίστοιχα WT, υποδεικνύοντας ότι η μετάλλαξη TfrcY20H/Y20H προσδίδει ενδοκυτταρικά ελαττώματα σε πολλαπλασιαστικές λεμφοκυτταρικές αποκρίσεις ειδικά μετά την ανοσοποίηση (Εικόνα 3C).

Η Διαταραχή Απόκτησης Σιδήρου βλάπτει τη Φυσιολογία των Τ-κυττάρων

Για να κατανοήσουμε τη βάση της ευαισθησίας των Τ κυττάρων στη στέρηση σιδήρου, αξιολογήσαμε την έκφραση των βασικών πρωτεϊνών που χειρίζονται τον σίδηρο5 τις πρώτες 24 ώρες μετά την ενεργοποίηση των CD8 Τ κυττάρων σε τυπικά μέσα κυτταροκαλλιέργειας από δημοσιευμένα σύνολα δεδομένων. Οι εισαγωγείς ιόντων DMT1 (Slc11a2) και ZIP14 (Slc39a14) και οι ενδοκυτταρικοί αισθητήρες σιδήρου18 IRP1 και IRP2 (πρωτεΐνες που ανταποκρίνονται στο σίδηρο 1 και 2) αυξήθηκαν επίσης, ενώ τα επίπεδα της πρωτεΐνης αποθήκευσης σιδήρου φερριτίνη (FTL και FTH) δεν ήταν έχει αλλάξει σημαντικά. η πρωτεΐνη εξαγωγής σιδήρου ferroportin (Slc40a1) δεν ανιχνεύθηκε, αλλά η έκφραση mRNA της ferroportin μειώθηκε σημαντικά μετά την ενεργοποίηση (Εικόνες S3A και S3B). Αυτές οι αλλαγές υποδεικνύουν μια τάση για αίσθηση, απόκτηση και διατήρηση σιδήρου μετά την ενεργοποίηση.

Τα IRP1 και IRP2 ελέγχουν την κυτταρική ομοιόσταση σιδήρου.18 Για να ελέγξουμε τη λειτουργική σημασία αυτών των ρυθμιστών στα CD8 plus T κύτταρα, χρησιμοποιήσαμε αλληλόμορφα αλληλόμορφα Irp1 και Irp2 που αποκόπτονται μέσω μιας ενεργοποιημένης με ταμοξιφαίνη Cre-ERT2 recombinase (Εικόνα S3C). Τα διεγερμένα CD8 συν Τ κύτταρα που προκλήθηκαν να διαγράψουν τα Irp1 και Irp2 δεν ρύθμισαν προς τα πάνω τον TFRC στον ίδιο βαθμό με τα κύτταρα ελέγχου και πολλαπλασιάστηκαν σχετικά ανεπαρκώς. Ωστόσο, ο πολλαπλασιασμός βελτιώθηκε ουσιαστικά με την προσθήκη ανόργανου FeS04, το οποίο προσλαμβάνεται ανεξάρτητα από το TFRC (Εικόνες 4Α, 4Β και S3D). Έτσι, απαιτείται έλεγχος Irp1/2 της απόκτησης σιδήρου των Τ κυττάρων με τη μεσολάβηση TFRC για πολλαπλασιασμό μετά την ενεργοποίηση.

Εικόνα 2. Η ανεπάρκεια σιδήρου ορού με τη μεσολάβηση της μινιεπσιδίνης αναστέλλει την απόκριση των κυττάρων CD8 Τ σε ποικίλο φάσμα ανοσοποιήσεων και βλάπτει την ποιότητα των αποκρίσεων των κυττάρων CD4 Τ.

(Α) Πειραματικό σχήμα για την εξέταση της επίδρασης της ένεσης mini hepcidin στην ανοσοποίηση. (Β) Αντιγόνο-ειδικοί πληθυσμοί Τ κυττάρων που ποσοτικοποιήθηκαν με κυτταρομετρία ροής 7 ημέρες μετά την ανοσοποίηση. Από αριστερά προς τα δεξιά: αριθμός των σπληνικών ενδογενών OVA-ειδικών CD8 Τ κυττάρων μετά την ανοσοποίηση AdHu5-OVA, συχνότητα ενδογενών CD8 Τ κυττάρων ειδικών για OVA ως ποσοστό των συνολικών CD8 στο περιφερικό αίμα μετά από AdHu5-OVA ανοσοποίηση, αριθμός σπληνικών OT-I OVA-ειδικών CD8 Τ κυττάρων μετά από ανοσοποίηση MVA-OVA, αριθμός σπληνικών OT-I OVA-ειδικών CD8 Τ κυττάρων μετά από ανοσοποίηση OVA και ανοσοενισχυτικού και συχνότητα ενδογενούς δαμαλίτιδας (Επίτοπος B8R)-ειδικού CD8 Τ κύτταρα ως ποσοστό των συνολικών CD8, που επιλύονται με παραγωγή IFNg μετά από ex vivo επαναδιέγερση πεπτιδίου, που προκαλείται από ανοσοποίηση MVA-OVA. Σημαίνει G SD. t-test. Student's 2-τεστ ουράς t, χωρίς σύζευξη.

(Γ) Από αριστερά προς τα δεξιά: σχετικό MFI του IFNg και του TNF-a για τα τελεστικά κύτταρα ΟΤ-Ι που παράγουν την αντίστοιχη κυτοκίνη, MFI κανονικοποιημένο στο μέσο όρο της ομάδας φορέων. ποσοστό των τελεστικών κυττάρων ΟΤ-Ι που εκκρίνουν IL-2. Τα κύτταρα που παράγουν κυτοκίνη αναλύθηκαν με ενδοκυτταρική χρώση κυτοκίνης μετά από ex vivo επαναδιέγερση σπληνοκυττάρων από ποντίκια με πεπτίδιο SIINFEKL 7 ημέρες μετά την ανοσοποίηση MVA-OVA. Σημαίνει G SD. t-test. Τεστ t-tail 2-μαθητή, χωρίς σύζευξη. (Δ) Συχνότητα ενδογενών IFNg, TNF-a ή IL{12}} που παράγουν CD40L συν CD4 Th1 τελεστές ως ποσοστό των συνολικών CD4, που επιλύεται με ενδοκυτταρική χρώση κυτοκίνης μετά από ex vivo επαναδιέγερση σπληνοκυττάρων με MVA -Δενδριτικά κύτταρα με παλμό OVA. Σημαίνει G SD. t-test. Student's 2-τεστ ουράς t, χωρίς σύζευξη.

(Ε) Αριθμός βοηθητικών ωοθυλακίων ΟΤ-ΙΙ Τ σπληνικών κυττάρων που επήχθησαν από OVA και ανοσοενισχυτική ανοσοποίηση. Συχνότητα σπληνικού TNF-a plus και IL-2 συν ΟΤ-ΙΙ τελεστικών κυττάρων που επάγονται από OVA και ανοσοενισχυτική ανοσοποίηση ως ποσοστό των συνολικών ΟΤ-ΙΙ CD4 Τ κυττάρων μετά από ex vivo επαναδιέγερση με πεπτίδιο. Συχνότητα των σπληνικών GC Β κυττάρων ως ποσοστό των Β κυττάρων μετά από OVA και ανοσοενισχυτική ανοσοποίηση. Και τις 7 ημέρες μετά τον εμβολιασμό. Σημαίνει G SD. t-test. Τεστ 2-του μαθητή, χωρίς σύζευξη.

Για να διερευνήσουμε περαιτέρω την επίδραση της χαμηλής διαθεσιμότητας σιδήρου στις πτυχές της φυσιολογίας των Τ κυττάρων, ενεργοποιήσαμε τα κύτταρα WT CD8 T in vitro σε μια σειρά συγκεντρώσεων τρανσφερίνης-σιδήρου. Ο χαμηλός σίδηρος δεν άλλαξε την πρώιμη ανοδική ρύθμιση του CD69, αλλά οδήγησε σε λιγότερα κύτταρα με υψηλότερη από 2Ν περιεκτικότητα σε DNA εντός 24 ωρών και μειωμένο πολλαπλασιασμό σε 3 ημέρες (Εικόνα S3E). Η έλλειψη σιδήρου μείωσε τη συνολική κυτταρική περιεκτικότητα σε ATP 24 ώρες μετά την ενεργοποίηση και μείωσε την παραγωγή ATP λόγω χαμηλότερης παραγωγής μιτοχονδριακού ATP, ενώ η παραγωγή γλυκολυτικού ATP ήταν αναλλοίωτη και μετά από 72 ώρες, τα κύτταρα Τ με έλλειψη σιδήρου είχαν σχετικά αποπολωμένα μιτοχόνδρια (Εικόνα 4C). Συγκεκριμένα, η σύνθεση DNA και η σύνθεση του μιτοχονδριακού ATP είναι διεργασίες εξαρτώμενες από τον σίδηρο, ενώ αντίθετα κανένα από τα 10 ένζυμα που μεσολαβούν στη γλυκόλυση δεν φαίνεται να απαιτεί σίδηρο.

Ο στόχος των θηλαστικών του συμπλέγματος ραπαμυκίνης 1 (mTORC1) ανιχνεύει διαφορετικά περιβαλλοντικά σήματα και είναι ένας σημαντικός ρυθμιστής της διαφοροποίησης των Τ κυττάρων17,19. Ενώ η εξαρτώμενη από το σίδηρο ρύθμιση του mTORC1 μπορεί να ρυθμίσει την ερυθροειδή απόκριση στην ανεπάρκεια σιδήρου20, η παρουσία αυτού του άξονα σηματοδότησης σε άλλους πρωτογενείς τύπους κυττάρων είναι άγνωστη. Βρήκαμε ότι ο χαμηλός σίδηρος μείωσε επίσης τη δραστηριότητα mTORC1 των CD8 συν Τ κυττάρων (όπως μετρήθηκε από την ενδοκυτταρική φωσφορυλιωμένη ριβοσωματική πρωτεΐνη S6) και την έκφραση του μεταφορέα αμινοξέων CD98 και μείωσε το μέγεθος των κυττάρων (Εικόνα S3F). Επιπλέον, τα επίπεδα του granzyme B και του υποδοχέα IL-2 (CD25) μειώθηκαν, υποδεικνύοντας έναν εξασθενημένο φαινότυπο τελεστή (Εικόνα S3G). Σε συμπληρωματικά πειράματα, αυξήσαμε τη διαθεσιμότητα σιδήρου σε ενεργοποιημένα CD8 Τ κύτταρα από ποντίκια TfrcY20H/Y20H παρέχοντας σίδηρο σε μορφές που παρακάμπτουν την ελαττωματική πρωτεΐνη Y20H TFRC (Εικόνα S4A). Η ταχεία ανοδική ρύθμιση του CD69 δεν επηρεάστηκε, αλλά το FeSO4 βελτίωσε την περιεκτικότητα σε TfrcY20H/Y20H CD8 T-cell ATP, τη μιτοχονδριακή υγεία, το αυξημένο μέγεθος των κυττάρων και το ποσοστό των κυττάρων φωσφόρου-S6 plus και διέσωσε τον πολλαπλασιασμό (Εικόνες S4B–S4D). Συνοπτικά, μετά την ενεργοποίηση, τα CD8 Τ κύτταρα μεταμορφώνουν την ικανότητά τους να αποκτούν σίδηρο και ο σίδηρος απαιτείται για τις μιτοχονδριακές και τελεστικές λειτουργίες των Τ κυττάρων, τη βέλτιστη μεταβολική δραστηριότητα και την εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου.

Η παροδική υποφερραιμία έχει μακροπρόθεσμες συνέπειες στη μνήμη των κυττάρων Τ

Οι in vitro απαιτήσεις των Τ κυττάρων για σίδηρο και οι ισχυρές επιδράσεις της υποφερραιμίας στις πρωτογενείς ανοσολογικές αποκρίσεις μας οδήγησαν να ελέγξουμε εάν η χαμηλή διαθεσιμότητα σιδήρου είχε μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στον σχηματισμό ανοσολογικής μνήμης. Μεταφέραμε κύτταρα ΟΤ-Ι σε ποντικούς λήπτες, εγχύαμε πρωτεΐνη OVA σε ανοσοενισχυτικό και στη συνέχεια λάβαμε αγωγή σε ποντίκια με μίνι εψιδίνη καθημερινά για 4 ημέρες. 28 ημέρες αργότερα, στο οποίο ο σίδηρος ορού ομαλοποιήθηκε, υπήρχαν οριακά μειωμένα ολικά σπληνικά κύτταρα μνήμης OT-I και αξιοσημείωτη σημαντική μείωση στη συχνότητα των κυττάρων μνήμης με φαινότυπο που μοιάζει με κεντρική μνήμη (CD62L plus ή CD27 plus, CD43 ή CX3CR1) 21,22 από ποντίκια που είχαν λάβει μίνι εψιδίνη κατά την εκκίνηση (Εικόνα S5A).

Μετά από in vitro επαναδιέγερση, λιγότερα σπληνικά κύτταρα μνήμης ικανά να συνθέσουν IL-2, IFNg και TNF-a (μεμονωμένα ή συνδυασμένα) εντοπίστηκαν σε ποντίκια που είχαν παρουσιάσει χαμηλό σίδηρο στον ορό κατά τη διάρκεια της πρωτογενούς ανοσολογικής απόκρισης. Τα αποκρινόμενα κύτταρα παρήγαγαν επίσης λιγότερη από κάθε κυτοκίνη (Εικόνες S5B–S5E). Τέλος, για να δοκιμαστούν οι αποκρίσεις ανάκλησης σε ένα ξεχωριστό πείραμα, τα ποντίκια που είχαν λάβει ένεση με OVA σε ανοσοενισχυτικό με ή χωρίς μίνι εψιδίνη τις ημέρες 3-6 μετά τον εμβολιασμό προκλήθηκαν εκ νέου με OVA υποδορίως την ημέρα 35 μετά την ανοσοποίηση και η δευτερεύουσα απόκριση αναλύθηκε την ημέρα 40. Η υποφερραιμία κατά την εκκίνηση μείωσε την ειδική για την OVA απόκριση ανάκλησης των CD8 Τ κυττάρων και το ποσοστό των κυττάρων CD8 που παράγουν IFNg συν Τ (Εικόνα 5Α). Ως εκ τούτου, η παροδική υποφερραιμία κατά τη διάρκεια των πρωτογενών αποκρίσεων βλάπτει την ποιότητα και την ποσότητα της επακόλουθης μνήμης των Τ-κυττάρων και της ικανότητας ανάκλησης σε ποντίκια.

Μειωμένες αποκρίσεις αντισωμάτων σε χοιρίδια και ανθρώπους με έλλειψη σιδήρου

Για να κατανοήσουμε εάν παρόμοιες αρχές περιοριστικών ανοσολογικών αποκρίσεων ισχύουν σε είδη με διαφορετικές μεταβολικές ανάγκες, εκμεταλλευτήκαμε τη φυσική φυσιολογία των χοιριδίων, στην οποία τα χαμηλά αποθέματα σιδήρου κατά τη γέννηση λόγω του μεγάλου μεγέθους της γέννας, της ταχείας μεταγεννητικής ανάπτυξης και του σιδήρου. -Το φτωχό γάλα της χοιρομητέρας απαιτεί την πρόσθετη παροχή σιδήρου για την πρόληψη της ταχείας εκδήλωσης αναιμίας.23 Σε χοιρίδια που εκτρέφονται μόνο με υποκατάστατο γάλακτος χοιρομητέρας χωρίς προσθήκη σιδήρου, ο σίδηρος στον ορό ήταν σχετικά χαμηλός και τα επίπεδα αιμοσφαιρίνης μειώθηκαν σταθερά στις 4 εβδομάδες μετά τη γέννηση. ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων μειώθηκε επίσης ενώ τα αιμοπετάλια αυξήθηκαν, υποδεικνύοντας σιδηροπενική αναιμία (IDA) (Εικόνες 6A, S6A και S6B). Σε ηλικία 2 εβδομάδων, τα χοιρίδια εμβολιάστηκαν.

Mycoplasma hyopneumoniae (μια τυπική ανοσοποίηση έναντι ενός σημαντικού παθογόνου χοιριδίου24), οπότε δεν υπήρχε σημαντική διαφορά στον τίτλο αντισωμάτων (Εικόνα S6C). Δύο εβδομάδες αργότερα, η ειδική για το εμβόλιο απόκριση αντισώματος αυξήθηκε σχετικά στα χοιρίδια που είχαν λάβει σίδηρο (Εικόνες 6Β και S6C). Ως εκ τούτου, στο πλαίσιο του IDA, η λήψη συμπληρωμάτων σιδήρου όχι μόνο διατηρεί την αιμοσφαιρίνη αλλά μπορεί επίσης να βελτιώσει τις αποκρίσεις στον εμβολιασμό.

Μια σπάνια μορφή ανθεκτικού σε σίδηρο IDA (IRIDA) στους ανθρώπους προκαλείται από αυξημένη εψιδίνη σε ασθενείς με μεταλλάξεις στο TMPRSS6, μια πρωτεάση που φυσιολογικά καταστέλλει την εψιδίνη.25 Η ποιότητα της προσαρμοστικής ανοσίας σε ασθενείς με IRIDA δεν έχει διερευνηθεί στο παρελθόν. Διερευνήσαμε αντισώματα ειδικά για διάφορα παθογόνα που στοχεύουν τα εμβόλια σε μια ομάδα 12 ασθενών με IRIDA που είχαν αυξημένα επίπεδα ηψιδίνης, υποφερραιμία (~5 mmol/L Fe ορού) και αιματολογικές παραμέτρους ενδεικτικές IDA (Εικόνα S6D) σε σύγκριση με μάρτυρες παρόμοια ηλικία που συλλέγονται στην ίδια κλινική (Εικόνα 6Γ). Κανένας από τους ασθενείς IRIDA (και τους ελέγχους) δεν είχε αυξήσει την C-αντιδρώσα πρωτεΐνη (όλοι οι ασθενείς IRIDA<0.5 mg/L), indicating a lack of systemic inflammation (Figure S6D). Compared to the control group, the IRIDA group had lower serum immunoglobulin G (IgG) concentrations against rubella, Hib, and anti-Streptococcus pneumoniae serotype 1 (PS1), a leading cause of invasive pneumococcal disease globally26 (Figure 6D). 

Για το anti-PS1, κανένας από τους ασθενείς IRIDA δεν πέτυχε συγκέντρωση αντισωμάτων πάνω από το προστατευτικό όριο του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ) 0.35 mg/mL (Εικόνα 6Δ) και συνολικά, οι ασθενείς με IRIDA ήταν λιγότερο πιθανό να επιτύχουν προστατευτικές συγκεντρώσεις σε ορότυπους S. pneumoniae (Εικόνα S6E). Ελέγχοντας την ηλικία και το φύλο, βρήκαμε επιδράσεις γονότυπου στο antiPS1 (p=0.005), στο anti-PS18C (p=0.048) και στο anti-Hib (ρ=0.066 ) IgG ορού (όλα χαμηλότερα στην ομάδα IRIDA). Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι μια κατάσταση με επίμονα υψηλή εψιδίνη σχετίζεται με χαμηλότερα επίπεδα αντισωμάτων έναντι ορισμένων σημαντικών παθογόνων στον άνθρωπο.

Η υποφερραιμία επιδεινώνει τη μόλυνση από τον ιό της γρίπης και τη φλεγμονή των πνευμόνων

Οι έμφυτες ανοσοαποκρίσεις στη μόλυνση αυξάνουν την εψιδίνη, συμβάλλοντας στην υποφερραιμία της λοίμωξης.8 Ερευνήσαμε πώς η θεραπεία με μίνι εψιδίνη, για την επιβολή παρατεταμένης υποφερραιμίας, επηρέασε την ανοσολογική απόκριση σε μια αναπνευστική ιογενή λοίμωξη (ιός γρίπης Α) σε ποντίκια (Εικόνα 7Α). Παρατηρήσαμε λιγότερα CD8 Τ κύτταρα ειδικά για τον ιό στον σπλήνα και τους πνεύμονες. λιγότερα σπληνικά CD8 Τ κύτταρα που εκφράζουν το granzyme B. και λιγότερα βοηθητικά κύτταρα Τ-θυλακίων, κύτταρα CD44 συν CD4 με εμπειρία αντιγόνου και κύτταρα GC B στους μεσοθωρακικούς λεμφαδένες την ημέρα 8 μετά τη μόλυνση (Εικόνες 7Β και 7Γ). Ωστόσο, η έκφραση mRNA του πνεύμονα των προφλεγμονωδών κυτοκινών IL-6 και TNF-a ήταν υψηλότερη (Εικόνα S7A). Οι κυτταρικές ανοσοαποκρίσεις στον σπλήνα μειώθηκαν επίσης την 10η ημέρα μετά τη μόλυνση (Εικόνα S7B), τα κυκλοφορούντα αντισώματα εξουδετέρωσης της γρίπης ήταν μη ανιχνεύσιμα (Εικόνα 7D) και το ιικό φορτίο των πνευμόνων (μετρούμενο ως RNA νουκλεοπρωτεΐνης γρίπης) ήταν σημαντικά υψηλότερο (Εικόνα 7Ε) .

Ιστολογικά, η εστιακή φλεγμονή των αεραγωγών ήταν παρούσα σε όλα τα μολυσμένα ποντίκια, αλλά παρά τις κατασταλμένες αποκρίσεις λεμφοκυττάρων, η περιαγγειακή/περιβρογχιολική φλεγμονή ήταν πιο σοβαρή στους πνεύμονες των μολυσμένων ποντικών που έλαβαν μίνι ηψιδίνη, με αξιοσημείωτη επέκταση στο κυψελιδικό παρέγχυμα (Εικόνες 7F και ). Οι αυξημένες διηθήσεις φλεγμονωδών κυττάρων σε ποντίκια που έλαβαν μίνι ηψιδίνη περιελάμβαναν τόσο μονοπύρηνα κύτταρα όσο και ουδετερόφιλα, με μεγαλύτερες περιοχές του πνεύμονα να παρουσιάζουν διαταραγμένες κυψελιδικές δομές (Εικόνες 7F, 7G S7C και S7D). Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκε αλλαγή στην περιεκτικότητα σε πνευμονικό μη αιμικό σίδηρο (Εικόνα S7E). Εκτός από αυτή την αυξημένη βλάβη ιστού, τα ποντίκια που έλαβαν μίνι εψιδίνη δεν κατάφεραν να ανακάμψουν από την απώλεια βάρους που προκλήθηκε από μόλυνση (Εικόνα S7F). Επομένως, τα ποντίκια με επίμονη υποφερραιμία είχαν κατασταλμένη προσαρμοστική ανοσολογική απόκριση, ήταν λιγότερο ικανά να καθαρίσουν τον ιό και παρουσίασαν πιο σοβαρή πνευμονική νόσο και παρατεταμένη νοσηρότητα.

For more information:1950477648nn@gmail.com