Faste og overfodring påvirker udtrykket af de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren af ​​fjerkræ via endogent retrovirus

ABSTRAKT

Det er kendt, at ernæring og immunitet er forbundet, men mekanismen er ikke særlig klar. Endogene retrovira (ERV) tegner sig for 8 til 10 % af menneske- og musegenomerne og spiller en vigtig rolle i nogle biologiske processer hos dyr. Nylige undersøgelser viser, at aktiveringen af ​​ERV kan påvirke ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, og aktiviteterne af ERV er underlagt regulering af mange faktorer, herunder ernæringsfaktorer. Derfor antager vi, at ernæringsstatus kan påvirke ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener via ERV. For at verificere denne hypotese blev dyrs ernæringsstatus ændret ved faste eller overfodring, og ekspressionen af ​​intakte ERV (ERVK18P, ERVK25P) og immunitets- eller inflammationsrelaterede gener (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) i leveren blev bestemt ved kvantitativ PCR, efterfulgt af overudtrykkelse af ERVK25P i gåse primære hepatocytter og bestemmelse af ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener. Dataene viste, at sammenlignet med kontrolgruppen (ingen fastende) var ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener øget i leveren hos de fastende kyllinger, men faldet i leveren hos de fastende gæs. Sammenlignet med kontrolgruppen (rutinemæssigt fodret) var ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener øget i leveren hos de overfodrede gæs. Derudover kan overekspression af ERVK25P i primære gåsehepatocytter inducere ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener. Som konklusion tyder disse fund på, at ERV medierer virkningerne af faste og overfodring på ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, medieringen varierede med fjerkræarter, og ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener kan være involveret i udviklingen af ​​gåsefedtlever. Denne undersøgelse giver en potentiel mekanisme for sammenhængen mellem ernæring og immunitet.

Cistanche deserticola ma-Vedligeholdelse af leveren

Nøgleord: ernæring, immunitet, fjerkræ, fedtlever, endogen retrovirus

INTRODUKTION

Endogene retrovira (ERV) betragtes som resterne af eksogene retrovira (provira). De fleste af disse tilbageværende 'fossile' sekvenser indeholder adskillige mutationer, der er blevet akkumuleret i processen med langsigtet udvikling siden deres integration i værtsgenomer (Cañadas et al., 2018). De findes i næsten alle pattedyr (såsom mennesker, mus, katte og får) og andre hvirveldyr (såsom høns) (Melanie og Nair, 2014; Xu et al., 2014). Hos kyllingen udgør ERV mere end 3 % af kyllingegenomet (Huda et al., 2008). Selvom ERV'er er rigelige i dyregenomer, er mange ERV'er ikke intakte. Intakt ERV refererer til dem, hvis strukturer ikke let kan skelnes fra eksogene retrovira. Disse ERV'er indeholder normalt 2 lange terminale gentagelser (LTR), der har elementer til transkriptionel regulering, de kodende sekvenser af virale proteiner (gruppespecifikt antigen [Gag], revers transkriptase [Pol] og kappeprotein [Env]), polypurin sporsekvens , og korte flankerende genomiske sekvenser af deres værtsceller (Jern og Coffin, 2008; Dolei et al., 2015; K€ury et al., 2018). Indtil videre er der omkring 500 relativt intakte ERV, der findes i kyllingegenomet (Bolisetty et al., 2012). Ud over den relativt intakte ERV er der andre typer ERV, herunder den 'slanke' ERV, der mangler et eller flere kodende gener, der er nødvendige for selvreplikation (normalt Env-genet) og 'solo LTR' ERV. Antallet af 'solo LTR' ERV'er er omkring 60 gange antallet af relativt intakte ERV'er (Bolisetty et al., 2012). Fylogenetisk analyse indikerer, at aviære proretrovira (dvs. ERV) kan klassificeres i klasse I (gamma-lignende), klasse II (alfa- og beta-lignende) og klasse III (fjernt spumalike) proretrovira. Alfa-lignende proretrovira er i undertal af beta-lignende, gamma-lignende og alfabeta proretrovira (Bolisetty et al., 2012). Sammenlignet med pattedyrsproretrovira er fugleproretrovira mere heterogene. De beta-lignende pro retrovira har gennemgået en evolutionær overgang fra beta-lignende til alfabet-lignende og derefter til alfa-lignende pro retrovira, med et gradvist tab af beta-retrovirale markører. Alfabet-proretrovira er mellemliggende mellem alfa-lignende og beta-lignende, inklusive nogle tidligere anerkendte aviære proretrovira. Klasse III pro retrovirus ser ud til at være de ældste, efterfulgt af de beta-lignende og gamma-lignende pro retrovira, hvorimod alfabetet og alfa-lignende pro retrovirus ser ud til at være de yngste. De fleste proretrovira er integreret i værtsgener i sense-orienteringen (Bolisetty et al., 2012).

Fordele ved cistanche tubulosa-vedligeholdelse af leveren

Ligesom ikke-LTR-transposoner (f.eks. lange eller korte indskudte nukleare elementer), er ERV'er mobile elementer, der kan transponere sig selv i form af DNA-sekvenser fra et sted til et andet i værtsgenomet. Denne transposition medieres af RNA-mellemproduktet. Selvom ERV som retrotransposoner har en stærk transponerbar evne i det tidlige evolutionsstadium, har de fleste af dem nu mistet denne evne (Jern og Coffin, 2008). Desuden viser dybe sekventeringsundersøgelser, at mange ERV'er generelt er tavse. For eksempel transskriberes kun omkring 20% ​​af ERV i kyllingeembryofibroblaster, og en delmængde af disse transskriberes også in vivo (Bolisetty et al., 2012). Derudover viser nyere undersøgelser, at nogle tavse ERV kan aktiveres og udtrykkes under visse forhold (Crichton et al., 2014), og deres ekspression påvirkes af mange faktorer, såsom celletype eller vævstype (især placenta og kønsceller) , celledifferentiering og ældningsproces, cytokiner, de faktorer, der forstyrrer cellernes normale funktion, og ernæringsmæssige faktorer (Taruscio og Mantovani, 2004; Denner, 2016; Elaheh et al., 2018). I de seneste årtier er de biologiske funktioner af ERV gradvist blevet afsløret: 1) Transposition af ERV kan destabilisere værtsgenomer, men ERV som et originalt genetisk materiale gør det muligt for værtsdyr at øge mangfoldigheden blandt og inden for arter, forbedre tilpasningsevnen til miljøet og opretholde kontinuert evolution (Zhang et al., 2008); 2) Promotorer og forstærkere i LTR-regionerne af ERV kan påvirke transkriptionen af ​​deres tilstødende gener og ændre den epigenetiske status af tilstødende regioner (såsom DNA-methylering og histonmodifikation) (Thompson et al., 2016); 3) Ved at binde Env-proteiner til værtsreceptorer kan ERV blokere bindingen af ​​eksogene vira til de samme receptorer, hvilket giver værtsceller evnen til at modstå eksogene vira (Nadeau et al., 2015); 4) ERV-transkripter kan aktivere det medfødte immunsystem og inducere produktionen af ​​cytokiner såsom IFN via den dobbeltstrengede RNA-afhængige TLR3/MDA5-signalvej og dermed hæmme tumorer (Chiappinelli et al., 2015); og 5) ERV er også involveret i forekomsten og udviklingen af ​​nogle sygdomme, såsom aldring, autoimmunitet og degenerative neurologiske sygdomme (Mager og Stoye, 2015; Nadeau et al., 2015).

Endogen retrovirus gruppe K (ERVK) er den senest endogeniserede blandt de forskellige grupper af ERV (ERVW, ERVH, ERVK, og så videre). Den indeholder den kodende sekvens for funktionelle proteiner, og anses derfor for at være den mest intakte og biologisk aktive ERV-gruppe (Hohn et al., 2013). Den opregulerede ekspression af ERVK er blevet forbundet med inflammatorisk sygdom, neurologisk sygdom, autoimmun sygdom og så videre (Haraguchi et al., 1992; Tolosa et al., 2012). Nylige undersøgelser viser, at ERVK-aktivering af DNA-methyltransferasehæmmeren, 5-aza-2-deoxycytidin, kan forbedre cellulær medfødt immunitet (Nogues et al., 2018). Sammenlignet med, at menneskelig ERVK har mange medlemmer, har avian ERVK kun flere medlemmer annoteret i GenBank. De kommenterede ERVK-medlemmer, der deles af kyllingen og gåsen, er kun ERVK18P (LOC106029425) og ERVK25P (LOC106046236). På nuværende tidspunkt er den biologiske eller patologiske rolle af aviær ERVK stadig ukendt. Ernærings- og energistatus er vigtige faktorer, der påvirker dyrs vækst, reproduktion og immunitet. Som tidligere nævnt kan ernæringsmæssige faktorer aktivere ekspressionen af ​​ERV, og ERV kan regulere ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener på flere måder. Derfor spekulerer vi i, at niveauet af ernæring eller energi kan påvirke ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener via ERV. For at verificere denne spekulation blev ernæringsstatus ændret ved faste eller overfodring hos forsøgskyllinger eller gæs, og ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren blev derefter bestemt. Derudover blev overekspression af ERVK25P i gåse primære hepatocytter også udført for at adressere forholdet mellem ERV og de immunitet (eller inflammation)-relaterede gener. Denne undersøgelse giver et nyt indblik i mekanismen for sammenhængen mellem ernæring og immunitet.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

Klik her for at se produkter fra Cistanche Enhance Immunity

【Spørg om mere】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

MATERIALER OG METODER

Forsøgsdyr

Alle dyreprotokoller var af de institutionelle retningslinjer for brugen af ​​landbrugsdyr i forskning og godkendt af Animal Care and Use Committee ved Yangzhou University i Kina.

Jurong Siji-gæslingerne fra den samme klækkegruppe blev opdrættet på jorden under naturlig belysning og konventionel opdrætsdrift på Mali Experimental Farm (Jurong, Jiangsu, Kina). I en alder af 70 d blev 16 raske gæs tilfældigt opdelt i 2 grupper: fastegruppen (gæssene fastede i 24 timer med fri adgang til vand) og kontrolgruppen (ingen faste, ad libitum adgang til foder og vand). Efter 24 timers faste blev alle forsøgspersoner aflivet, og leverprøver blev opsamlet, lynfrosset i flydende nitrogen og overført ved 270 C til opbevaring. På samme måde blev seksten 20-uge gamle sunde Rhode Island Red-kyllinger ofret til et fasteeksperiment. I modsætning til faste blev seksten 70-dage gamle sunde Landes-gæs (leveret af Licheng Animal and Poultry Co., Ltd., Huaian, Jiangsu, Kina) tilfældigt og ligeligt opdelt i overfodringen (24 dages overfodring) og kontrolgruppen (fodring rutinemæssigt). Protokollen for overfodring er tidligere beskrevet af Geng et al., 2016a. På den 24. dag med overfodring blev leverprøverne høstet fra både kontrol- og overfodringsgruppen og opbevaret ved 270 C.

Isolering og dyrkning af gåse primære hepatocytter og overekspression af ERV

De primære gåsehepatocytter blev isoleret og dyrket fra gåseembryoner på den 22. eller 23. dag for udklækning som beskrevet tidligere af Osman et al., 2016. Den tilpassede overekspressionsvektor af gåse LOC106046236-genet (eller ERVK-medlem 25 Pol protein-lignende, ERVK2 ) og tom vektor blev købt fra Suzhou Jima Gene Co., Ltd. (Suzhou, Kina). Overekspressionsvektoren blev konstrueret under anvendelse af en pcDNA3.1-vektor indeholdende en CMV-promotor og det indsatte DNA-fragment, som var den kodende sekvens af ERVK25-polymerasegenet. Overekspressionsvektoren og den tomme vektor blev separat transficeret til primære gåsehepatocytter, som var blevet isoleret og dyrket i 24 timer med Lipofectamine 2000 (kat# 11,668-019, Invitrogen, Co., Ltd., Camarillo). Efter 32 timers transfektion blev cellerne opsamlet til genekspressionsanalyse ved kvantitativ fluorescens-PCR. Transfektionen blev udført som tidligere beskrevet af Geng et al., 2013.

RNA-oprensning og cDNA-syntese

Det totale RNA blev isoleret fra leverprøver under anvendelse af TRIzol-kittet (kat. nr. DP424; Tiangen Biotech (Beijing) Co., Ltd., Beijing, Kina). De oprensede RNA-prøver blev omvendt transskriberet til cDNA ved hjælp af HiS criptTM Q RTSuperMix revers transkriptionskit (kat.nr. R123-01; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, Kina). Omvendt transskription blev udført i overensstemmelse med producentens instruktioner.

Fordele ved cistanche tubulosa-Vedligeholdelse af leveren

Kvantitativ PCR-analyse

Baseret på referencesekvensen for hvert gen i GenBank, kvantitative PCR-primere for generne af interesse og det interne referencegen, blev GAPDH designet ved hjælp af online Primer 3.0-software (Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge) og Sekvensspecificitet blev bekræftet ved hjælp af Primer-BLAST-programmet (National Center for Biotechnology Information, Bethesda) på NCBI-webstedet. Primersekvenser er angivet i tabel 1. I henhold til producentens instruktioner blev kvantitativ PCR udført ved brug af Vazyme AceQ qPCR SYBR Green Master Mix kit (kat# Q111-02/03; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, Kina) og cDNA-prøver. Den relative ekspression af generne af interesse blev beregnet ved hjælp af 22OOCT-metoden som tidligere beskrevet af Geng et al., 2016b.

Immunoblotting-analyse

Levervævsprøver blev lyseret i en buffer indeholdende 50 mmol Tris, pH 7,5, 120 mmol NaCl, 1 mmol EDTA, 15 mmol Na4P2O7, 20 mmol NaF, 1% Nonidet , 0,1 % phenylmethylsulforid og proteaseinhibitorer (0,08 mmol aprotinin, 0,02 mmol leupeptin, 0,04 mmol bestatin og 15 mmol pepstatin). Proteinindholdet i hvert lysat blev bestemt ved hjælp af Bio-Rad RC DC-proteinassay-kittet (kat.nr. 500-0119; Bio-Rad, Hercules) i henhold til producentens instruktioner. Proteiner (10 mg) fra vævslysater blev separeret ved SDS PAGE og derefter overført til nitrocellulosemembraner, som blev inkuberet natten over i 5 % mælk i PBS indeholdende 0,1 % Tween 20. Membranerne blev efterfølgende inkuberet med primært antistof natten over ved 4 C. følgende antistoffer blev brugt ved 1:1000 fortynding i denne undersøgelse: anti-STAT3 (kat. nr. bs- 1141R; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, Kina), anti-IFIH1 (kat. nr. bs-18740R; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, Kina), anti-aktin (kat. nr. bsm-33036M; Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Beijing, Kina) og anti-GAPDH (kat. nr. NB300-221; Novus Biologicals Co., Ltd., CO). Sekundære antistoffer konjugeret med peberrodsperoxidase blev anvendt ved 1:10.000 fortynding. Proteiner blev påvist ved forstærket kemiluminescens og Western blotting-detektionssystem (Amersham Biosciences, Beijing, Kina).

Statistisk analyse

Student t-testen blev brugt til at analysere den statistiske signifikans af forskellen i genekspression mellem behandlings- og kontrolgrupperne, og P,0.05 blev sat som kriteriet for statistisk signifikans. Alle data er præsenteret som middel 6 SEM.

RESULTATER

Faste undertrykte udtrykket af ERV og de immunrelaterede gener i gåseleveren

De kvantitative PCR-primere for gåse-ERV-gener (ERVK18P eller LOC1{{10}}6029425, ERVK25P eller LOC106046236) blev designet baseret på referencesekvenserne i GenBank. Kvantitativ PCR-analyse viste, at ekspressionsniveauet af ERVK18P i gåseleveren svarede til ERVK25P (figur 1A). Sammenlignet med kontrolgruppen (ingen fastende) var ekspressionen af ​​ERVK18P og ERVK25P signifikant hæmmet i leveren af ​​gæssene, der fastede i 24 timer (P, 0,05 eller 0,01) (Figur 1B). Følgelig blev mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) også hæmmet, hvor forskellen i mRNA-ekspression af DDX41 og IFNG mellem de fastende og kontrolgæs nåede et statistisk signifikant niveau. (P, 0,05) (figur 1B). Immunoblotting-analyse viste, at proteinniveauet af IFIH1 i leveren hos de fastende gæs så ud til at være lavere end hos kontrolgæssene (Supplerende figur 1).

Tabel 1. Liste over primersekvenser til kvantitativ PCR.

Faste inducerede ekspressionen af ​​ERV og de immunrelaterede gener i kyllingeleveren

Kvantitativ PCR-analyse viste, at sammenlignet med kontrolgruppen (ingen fastende), nåede faste-induceret mRNA-ekspression af ERVK18P og ERVK25P i kyllingeleveren og induktionen et statistisk signifikant niveau (P, 0).{{5} }5 eller 0.01) (Figur 2). Tilsvarende inducerede faste også mRNA-ekspression af disse immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, hvor forskellen i mRNA-ekspression af IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 mellem grupperne nåede et statistisk signifikant niveau (P, 0,05 eller 0,01) (Figur 2) ). Immunoblotting-analyse viste, at proteinniveauet af IFIH1 i leveren hos de fastende gæs så ud til at være højere end kontrolgæssene (Supplerende figur 1).

Overfodring inducerede ekspressionen af ​​ERV og de immunrelaterede gener i gåseleveren

Kvantitativ PCR-analyse viste, at sammenlignet med kontrolgruppen (fodring rutinemæssigt) var mRNA-ekspressionen af ​​ERVK18P og ERVK25 P i leveren hos gæs, der blev overfodret i 24 dage, øget, med forskellen i mRNA-ekspression af ERVK18P mellem kontrol- og overfodrede gæs. til et statistisk signifikant niveau (P, 0.05) (figur 3). Følgelig blev mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren af ​​de overfodrede gæs også øget, hvor forskellen i mRNA-ekspression af IRF7 mellem kontrol- og overfodrede gæs nåede et statistisk signifikant niveau (P, 0,05) ( Figur 3). Immunoblotting-analyse viste, at proteinniveauet af IFIH1 i leveren hos de overfodrede gæs så ud til at være højere end kontrolgæssene (Supplerende figur 1).

Figur 1. Ekspression af ERV og immunrelaterede gener i gåseleveren blev hæmmet ved faste. Den relative ekspression af ERV og immunrelaterede gener blev bestemt ved kvantitativ PCR. (A) Ekspressionen af ​​ERVK18P og ERVK25P i leveren af ​​normal voksen gås. (B) Ekspressionen af ​​ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leveren på de fastende gæs præsenteres som foldændringen over kontrollen (ingen faste), n 5 6. *,** angiver P, 0.05, henholdsvis 0,01 vs. kontrol. Alle data er vist som middel 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogen retrovirus.

Endogen retrovirus-overekspression inducerede ekspressionen af ​​de immun-relaterede gener

Efter 32 timers transfektion af primære gåsehepatocytter med de tomme vektorer eller overekspressionsvektorerne indeholdende den kodende sekvens af Pol-genet fra gås ERVK25P, var mRNA-ekspressionen af ​​Pol-genet i cellerne transficeret med overekspressionsvektorer ca. 97 gange mere end det i cellerne transficeret med tomme vektorer (P, 0.01) (figur 4). Som forventet blev ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener induceret af ERVK25P-overekspression, og induktionen af ​​IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 nåede et statistisk signifikant niveau (P, 0.05 eller 0.01) (Figur 4).

DISKUSSION

Ernæring og energiniveauer er vigtige faktorer, der påvirker dyrs vækst, reproduktion og immunitet. Sult (eller faste) og fodring er 2 typiske tilstande, der påvirker ernærings- eller energiniveauer, og bliver derfor ofte brugt som en forskningsmodel til at belyse reguleringen af ​​ernæring eller energi på dyrenes fysiologiske funktioner. For eksempel kan faste eller fodring påvirke ekspressionen af ​​gener relateret til vækst, reproduktion og immunitet (Volkoff et al., 2016; Smati et al., 2020). Det er dog uklart, om faste eller fodring kan aktivere ERV og påvirke ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener via ERV. Derudover kan kortvarig overfodring (3-4 uger) føre til dannelsen af ​​gåsefedtlever (almindeligvis kendt som foie gras), som ligner ikke-alkoholisk fedtleversygdom (NAFLD) hos mennesker og gnavere (Nahum et al. , 2010; Wang et al., 2019), men det vides ikke, om ERV aktiveres ved overfodring og er involveret i udviklingen af ​​gåsefedtlever. I denne undersøgelse blev ekspressionen af ​​ERV og nogle immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren på gæs eller kyllinger bestemt efter ændring af dyrenes ernæring eller energistatus ved faste eller overfodring, således at forholdet mellem ernærings- (eller energi-) status og ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- (eller inflammations-) relaterede gener kunne afklares. Desuden blev ERVK25P-overekspression i primære hepatocytter af gås også udført for at verificere, om ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener var påvirket af ERV. Faktisk gav resultaterne stærke beviser, der understøtter forestillingen om, at nærings- eller energistatus kunne regulere ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener via ERV hos fjerkræ. Interessant nok varierede effekten af ​​faste på mRNA-ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren med fjerkræarter, det vil sige, at mRNA-ekspressionen af ​​generne i kyllingeleveren var i modsætning til den i gåseleveren. . Desuden var mRNA-ekspressionen af ​​generne i leveren hos de fastende gæs i modstrid med den for de overfodrede gæs. Derudover tyder dataene på, at de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener kan mediere reguleringen af ​​ERV på udviklingen af ​​gåsefedtlever (eller foie gras).

Figur 2. Ekspression af ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i kyllingeleveren blev induceret ved faste. Den relative ekspression af ERV og immunrelaterede gener blev bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspressionsniveauerne af ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leveren på de fastende kyllinger vises som foldændringen i forhold til kontrollen (ingen faste), n {{10}} . *,** angiver henholdsvis P, 0.05, 0.01 vs. kontrol. Alle data er vist som middel 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogen retrovirus.

Figur 3. Ekspression af ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i gåseleveren blev induceret ved overfodring. Den relative ekspression af ERV og immunrelaterede gener blev bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspressionsniveauerne af ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leveren på de overfodrede gæs præsenteres som foldændringen over kontrollen (rutinemæssig fodring), n {{10}} . * angiver P, 0,05 vs. kontrol. Alle data er vist som middel 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogen retrovirus.

Figur 4. Ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener blev induceret af ERV-overekspression i gåse primære hepatocytter. Den relative ekspression af ERV og immunrelaterede gener blev bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspressionen af ​​ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i de primære gåsehepatocytter transficeret med ERVK25P overekspressionsvektorer præsenteres som foldændringen over kontrollen (hepatocytterne transficeret med tomme vektorer), n {{1{{11 }}}}. *,** angiver henholdsvis P, 0.05, 0.01 vs. kontrol. Alle data er vist som middel 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogen retrovirus.

Tidligere undersøgelser har vist, at ERV generelt dæmpes gennem DNA-methylering i værtsceller, men ERV kan aktiveres af MER48 (Walsh et al., 1998; Gibb et al., 2015). Induktionen af ​​ERV er også vist i adskillige sygdomme, herunder nogle metaboliske sygdomme såsom multipel sklerose, hvor immunitets- eller inflammationsrelaterede gener er involveret (Perron et al., 2000). Mekanistiske undersøgelser viser, at inflammation spiller en vigtig rolle i patogenesen af ​​stofskiftesygdomme, der normalt er forårsaget af ernæring eller energioverskud (Eo et al., 2017). Desuden er det fundet, at faste eller overfodring kan ændre DNA-methyleringsniveauet af peroxisomproliferatoraktiverede receptorgener (Jacobsen et al., 2014; Hjort et al., 2017). Baseret på disse resultater er det muligt, at ernæringsændringer aktiverer mRNA-ekspressionen af ​​ERV via epigenetisk regulering. På den anden side kan ernæringsændringer inducere mRNA-ekspressionen af ​​nogle immunitets- eller inflammationsrelaterede gener (Smati et al., 2020). I overensstemmelse med disse resultater viste denne undersøgelse, at faste eller overfodring påvirkede mRNA-ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, og at mRNA-ekspressionen af ​​ERV er tæt forbundet med mRNA-ekspressionen af ​​den immunitets- eller inflammationsrelaterede gener.

cistanche fordele for mænd styrker immunsystemet

Da ERV er rigeligt i dyregenomer, kan ERV's rolle i reguleringen af ​​ernæring eller energi på immunitet eller inflammation undervurderes. Denne undersøgelse omhandlede hovedsageligt ERVK18 og ERVK25, der medierer effekten af ​​faste eller overfodring på mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener. ERVK-generne er i øjeblikket kun det relativt intakte ERV, der er kommenteret i både gåse- og kyllingegenomer. Udover disse relativt intakte ERV, kunne den 'slanke' ERV og 'solo LTR' ERV aktiveres ved faste eller overfodring og dermed også bidrage til effekten af ​​faste eller overfodring på mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener. Da 'slanke ERV' og 'solo LTR' ERV normalt er placeret i nærheden af ​​nogle værtsgener (Thompson et al., 2016), kan faste eller overfodring regulere mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener gennem cis-effekten af aktiveret ERV. Fra dette synspunkt kan opretholdelsen af ​​immunitet på det grundlæggende niveau delvist skyldes en lille del af aktiv ERV. Tidligere undersøgelser har vist, at nogle ERV'er regelmæssigt transskriberes i både kyllingeembryonale fibroblaster (ca. 20% af ERV) og in vivo (Bolisetty et al., 2012). Reguleringen af ​​faste eller overfodring på mRNA-ekspressionen af ​​ERV er højst sandsynligt gennem epigenetiske modifikationer (f.eks. DNA-methylering) som tidligere nævnt. Det er blevet rapporteret, at AZA, en inhibitor af DNA-methyltransferase, signifikant kan inducere mRNA-ekspressionen af ​​ERV i cellen (Jaenisch et al., 1985; Deborah og Bestor, 2004). mRNA-ekspressionen af ​​ERV blev differentielt reguleret i kyllingeleveren vs. gåseleveren ved faste, hvilket tyder på, at der er en anden grad af epigenetisk modifikation til at kontrollere ERV-ekspression mellem høns og gæs. Denne konklusion understøttes af beviserne, der viser, at mRNA-ekspressionen af ​​ERV er celletypeafhængig (Nogues et al., 2018). Hvordan faste eller overfodring påvirker DNA-methylering af ERV, mangler dog at blive afklaret. Desuden kan genetiske forskelle mellem høns og gæs bidrage til forskellen i ekspressionen af ​​ERV mellem de 2 arter, såsom forskellige responser af transkriptionsfaktorer på interne eller eksterne stimuli. Vores tidligere resultater viser faktisk, at mRNA-ekspressionen af ​​mange gener i gåsefedtlever vs. normal lever er i modsætning til den hos mennesker med (eller mus) NAFLD vs. normal lever (Liu et al., 2016). Derudover kan miljømæssige og andre faktorer, såsom alder, foder, lys og andre driftsforhold, også være ansvarlige for de forskellige udtryk for ERV mellem høns og gæs.

I denne undersøgelse øgede ERVK25P-overekspression ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, hvilket giver stærke beviser, der understøtter forestillingen om, at faste eller overfodring regulerer mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i leveren via ERV. Der er 2 potentielle mekanismer, hvorved overekspressionen af ​​det relativt intakte ERV øgede mRNA-ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener: 1) det dobbeltstrengede RNA dannet i ERV-transkripter eller ved hybridisering med antisense-RNA'er kunne aktivere NFkB-signaleringen vej efter det dobbeltstrengede RNA, der binder til dets receptorer (f.eks. TLR3) og inducerer igen ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener (Chiappinelli et al., 2015); 2) den relativt intakte ERV kan også udtrykke deres kodede proteiner eller polypeptider, hvilket fører til aktivering af nedstrøms signalveje og ekspression af de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener. Selvom denne undersøgelse ikke kunne påvise proteinekspressionen af ​​ERVK18P og ERVK25P på grund af mangel på ordentlige antistoffer, har tidligere undersøgelser vist, at nogle ERV, især ERVK, kan syntetisere deres proteiner og inducere ekspressionen af ​​de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i neuronale celler (Manghera et al., 2015). Disse proteiner kan registreres af dyrereceptorer såsom RIG-1, proteinkinase K og inflammatorisk kropsmolekyle NLRP3 (Mitoma et al., 2013; Mu et al., 2016). Forbindelsen mellem ernæring (eller energi) og immunitet (eller betændelse) er blevet vist i flere ernærings- eller energirelaterede lidelser, især i fedme-associerede sygdomme, herunder diabetes og NAFLD. Fedme er blevet betragtet som en kronisk betændelse, da mange inflammationsrelaterede gener (f.eks. proinflammatorisk cytokintumornekrosefaktor-alfa, MCP1 og IL6) induceres hos patienter med fedme versus sunde kohorter (Ferreira et al., 2016). Disse cytokiner kan føre til insulinresistens og dermed forværre fedme-associerede metaboliske lidelser (Li et al., 2019). I denne undersøgelse viste data, at ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener blev induceret i gåsefedtlever vs. normal lever. Leveren er et ekstremt komplekst organ, som ikke kun spiller en central rolle i omdannelse af næringsstoffer og energi, men også har funktionerne afgiftning og immunregulering. Leveren indeholder et stort antal immunceller, såsom Kupffer-celler (de residente makrofager), naturlige dræberceller og naturlige dræber-T-celler. Leveren syntetiserer også komplementkomponenter og et stort antal andre opløselige patogengenkendelsesreceptorer (Keith et al., 2007). Derfor betragtes leveren i øjeblikket som et vigtigt immunorgan og spiller en rolle i medfødt immunitet (eller betændelse) (Xia et al., 2008; Trigger, 2010). ERV og deres inducerede immunitets- eller inflammationsrelaterede gener kan være essentielle for leverens fysiologiske funktioner og tjene som forbindelsen mellem ernæringsmetabolisme og immunitet (eller inflammation). I denne undersøgelse er det bemærkelsesværdigt, at de ERV-inducerede immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, selvom ernæringsmæssige (eller energi-) ændringer inducerede mRNA-ekspressionen af ​​ERV og de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener i gåsefedtlever versus normal lever kan feedback regulere ernæringsmetabolismen (Volkman og Stetson, 2014; Cañadas et al., 2018). Derfor giver denne undersøgelse nogle beviser, der understøtter forestillingen om, at ERV deltager i udviklingen af ​​gåsefedtlever via de immunitets- eller inflammationsrelaterede gener.

cistanche supplement fordele - hvordan man styrker immunsystemet

I denne undersøgelse bestemte vi også proteinniveauet af IFIH1 i leveren hos de fastende gæs vs. kontrolgæs, de fastende høns vs. kontrolkyllinger og de overfodrede gæs vs. kontrolgæs. Selvom mønstrene for IFIH1-proteinniveauet svarede til dem for IFIH1-mRNA-niveauet, var forskellen i proteinniveauet mellem behandlings- og kontrolgrupperne ikke så tydeligt som i mRNA-niveauet. De mulige forklaringer inkluderer, at proteinniveauet af IFIH1 kunne reguleres post-transkriptionelt. Som konklusion påvirker ernærings- eller energistatus ekspressionen af ​​nogle immunitets- eller inflammationsrelaterede gener via ERV, hvilket giver en potentiel mekanisme, der ligger til grund for sammenhængen mellem ernæring (eller energi) og immunitet (eller inflammation). Ernærings- eller energistatus kan regulere ekspressionen af ​​ERV via DNA-methylering. Der er forskel på denne epigenetiske regulering blandt fjerkræarter, og den specifikke mekanisme skal undersøges yderligere. De immunitets- eller inflammationsrelaterede gener, der påvirkes af ernærings- eller energistatus, kan ikke kun deltage i det medfødte immunrespons, men spiller også en rolle i inflammation, dyrevækst og apoptose og feedbackregulering af ernæring eller energimetabolisme. Derudover afslørede denne undersøgelse også for første gang, at ERV og deres regulerede immunitets- eller inflammationsrelaterede gener var involveret i udviklingen af ​​gåsefedtlever.

REFERENCER

Bolisetty, M., J. Blomberg, F. Benachenhou, G. Sperber og K. Beemon. 2012. Uventet mangfoldighed og ekspression af fugle endogene retrovira. 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 og DA Barbie. 2018. Tumor medfødt immunitet primet af specifikke interferon-stimulerede endogene retrovira. 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 og S. Reiner. 2015. Hæmning af DNA-methylering forårsager et interferonrespons i cancer via dsRNA inklusive endogene retrovira. Cell 162:974-986.

Crichton, JH, DS Dunican, M. Marie, RR Meehan og IR Adams. 2014. Forsvar af genomet fra fjenden inden for mekanismer for retrotransposonundertrykkelse i musens kimlinie. Celle. Mol. Life Sci. 71:1581-1605.

Deborah, BH og TH Bestor. 2004. Meiotisk katastrofe og retrotransposon-reaktivering i mandlige kønsceller, der mangler Dnmt3L. Natur 431:96–99.

Denner, J. 2016. Ekspression og funktion af endogene retrovira i placenta. APMIS 124:31–43.

Dolei, A., E. Uleri, G. Ibba, M. Caocci, C. Piu og C. Serra. 2015. Udlændinge inde i humant DNA: HERV-W/MSRV/syncytin-1 endogene retrovira og neurodegeneration. J. Infect. Dev. Countr. 9:577-587.

Elaheh, K., N. Farzaneh, P. Mirshokraei, SE Tabatabaeizadeh og H. Dehghani. 2018. Ekspression af endogene retrovira i præimplantationsstadier af bovint embryo. Reprod. Indenrigs. Anim. 53:1405-1414.

Eo, H., JE Park, YJ Jeon og Y. Lim. 2017. Forbedrende effekt af kolonial cava polyphenolekstrakt på nyrebetændelse forbundet med afvigende energimetabolisme og oxidativt stress i diætfremkaldte fede mus med højt fedtindhold. J. Agric. Food Chem. 65:3811-3818

Ferreira, PS, LC Spolidorio, JA Manthey og TB Cesar. 2016. Citrusflavanoner forhindrer systemisk inflammation og afhjælper oxidativt stress i C57BL/6J mus fodret med en fedtrig kost. Mad funktion. 7:2675-2681.

Geng, TY, W. Hu, MH Broadwater, JM Snider, J. Bielawski, SB Russo, JH Schwacke, J. Ross og LA Cowart. 2013. Fedtsyrer regulerer differentielt insulinresistens gennem endoplasma reticulum stress-medieret induktion af tribbles homolog 3: en potentiel sammenhæng mellem kostens fedtsammensætning og de patofysiologiske resultater af fedme. Diabetologia 56:2078-2087.

Geng, TY, B. Yang, FY Li, LL Xia, Q. Wang, X. Zhao og DQ Gong. 2016a. Identifikation af beskyttende komponenter, der forhindrer forværring af gåsefedtlever: karakterisering, ekspression og regulering af adiponectinreceptorer. Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 194:32–38.

Geng, TY, X. Zhao, LL Xia, L. Liu, FY Li, B. Yang, Q. Wang, S. Montgomery, HM Cui og DQ Gong. 2016b. Tilskud af diætsukker fremmer endoplasmatisk retikulum stressuafhængig insulinresistens og fedtlever hos gåsen. Biochem. Biofys. Res. Commun. 476:665-669.

Gibb, EA, RL Warren, GW Wilson, SD Brown, GA Robertson, GB Morin og RA Holt. 2015. Aktivering af en endogen retrovirus-associeret lang ikke-kodende RNA i humant adenokarcinom. Genome Med. 7:22.

Haraguchi, S., RA Good, GJ Cianciolo og NK Day. 1992. Et syntetisk peptid, der er homologt med retroviralt kappeprotein, nedregulerer TNF-a- og IFN-g-mRNA-ekspression. J. Leukoc. Biol. 52:469-472.

Hjort, L., SW Jørgensen, L. Gillberg, E. Hall, C. Brøns, J. Frystyk, AA Vaag og C. Ling. 2017. 36 timers faste hos unge mænd påvirker fedtvævets DNA-methylering af LEP og ADIPOQ på en fødselsvægtafhængig måde. Clin. Epigenetik 9:40.

Hohn, O., K. Hanke og N. Bannert. 2013. HERV-K (HML-2), den bedst bevarede familie af HERV'er: endogenisering, ekspression og implikationer i sundhed og sygdom. Foran. Oncol. 3:246.

Huda, A., N. Polavarapu, IK Jordan og JF McDonald. 2008. Endogene retrovira af kyllingegenomet. Biol. Direkte 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 og A. Vaag . 2014. Unge mænd med lav fødselsvægt udviser nedsat plasticitet af genom-dækkende muskel-DNA-methylering ved overfodring med højt fedtindhold. Diabetologia 57:1154-1158.

Jaenisch, R., A. Schnieke og K. Harbers. 1985. Behandling af mus med 5-azacytidin aktiverer effektivt tavse retrovirale genomer i forskellige væv. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:1451-1455.

Jern, P. og JM Coffin. 2008. Effekter af retrovira på værtens genomfunktion. Annu. Rev. 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 og DF Nixon. 2007. T-celleresponser på humane endogene retrovira i HIV-1-infektion. PLoS Pathog. 3:e165.

K€ury, P., A. Nath, A. Creange, A. Dolei, P. Marche, J. Gold, G. Giovannoni, HP Hartung og H. Perron. 2018. Humane endogene retrovira i neurologiske sygdomme. Trends Mol. Med. 24:379-394.

Li, JY, YD Wang, XY Qi, L. Ran, T. Hong, J. Yang, B. Yan, ZZ Liao, JH Liu og XH Xiao. 2019. Serum CCN3-niveauer er øget ved type 2-diabetes mellitus og er forbundet med fedme, insulinresistens og inflammation. Clin. Chim. Acta 494:52-57.