IL-38 Mencegah Induksi Kekebalan Terlatih Dengan Menghambat Pensinyalan MTOR

Abstrak:

Imunitas terlatih adalah perolehan fenotipe hiperresponsif oleh sel imun bawaan (seperti monosit dan makrofag) setelah infeksi atau vaksinasi, memori nonspesifik de facto yang bergantung pada pemrograman ulang epigenetik dan metabolik sel-sel ini. Kami baru-baru ini menunjukkan bahwa induksi kekebalan terlatih bergantung pada IL-1 .

Di sini, kami menunjukkan bahwa rekombinan IL-38, sitokin anti-inflamasi dari keluarga IL-1-, mampu menginduksi perubahan penghambatan jangka panjang dan mengurangi induksi kekebalan terlatih oleh -glucan in vivo di Tikus C57BL/6 dan ex vivo dalam sel sumsum tulang mereka. IL-38 memblokir pensinyalan mTOR dan mencegah perubahan epigenetik dan metabolik yang diinduksi oleh -glucan. Pada subjek sehat, polimorfisme nukleotida tunggal terkait IL1F10-terkait rs58965312 berkorelasi dengan konsentrasi IL-38 plasma yang lebih tinggi dan pengurangan induksi kekebalan terlatih oleh -glucan ex vivo. Hasil ini menunjukkan bahwa IL-38 menginduksi perubahan antiinflamasi jangka panjang dan juga menghambat induksi kekebalan terlatih. IL rekombinan-38 karenanya berpotensi digunakan sebagai intervensi terapeutik untuk penyakit yang ditandai dengan kekebalan terlatih yang diperburuk.

KATA KUNCI

etanol, peradangan, luka bakar, RNA kecil

Klik untuk produk pdf cistanche tubulosa

1. PERKENALAN

Semakin banyak penelitian telah menunjukkan bahwa monosit dan makrofag dapat memperoleh perubahan adaptif fungsional jangka panjang, memori bawaan de facto yang telah disebut "kekebalan terlatih". , termasuk progenitor sumsum tulangnya.4–7 Kekebalan yang terlatih dapat diinduksi oleh vaksin seperti bacillus CalmetteGuerin (BCG) yang melindungi terhadap Mycobacterium tuberculosis, atau imunomodulator seperti -glukan, komponen dinding sel jamur yang umum.8,9 Pengkabelan ulang dari epigenom sel myeloid sering menghasilkan modifikasi jangka panjang seperti peningkatan pertahanan inang terhadap infeksi yang tidak terkait.1,10 Misalnya, vaksinasi BCG pada neonatus di Afrika Barat mengurangi kematian akibat infeksi,11 dan vaksinasi BCG pada orang dewasa sehat mengurangi penyakit kuning berikutnya. vaksin demam viremia dan parasitemia dalam model malaria eksperimental manusia, yang berkorelasi dengan tingkat perubahan epigenetik yang bergantung pada BCG dalam monosit yang bersirkulasi. 8,12 Pada model tikus di mana kekebalan terlatih diinduksi dengan turunan Candida albicans -glukan, peningkatan proinflamasi keadaan tercapai, yang menghasilkan penurunan kematian dari, misalnya, sepsis jamur dan Staphylococcus aureus.7,9

Keluarga IL-1 terdiri dari 11 anggota13,14; di antaranya IL-37 dan IL-38 memiliki sifat antiinflamasi yang luas.15,16 Sebelumnya, kami telah melaporkan bahwa IL-1 merupakan pusat dalam induksi kekebalan terlatih12 dan bahwa IL{{ 11}} menghambat induksi kekebalan terlatih.17 Selanjutnya, IL-1 ditemukan sebagai sitokin yang meningkat paling signifikan dalam sumsum tulang tikus yang diberi perlakuan -glucan dan penyebab induksi kekebalan terlatih.7 Di dalam model vitro kekebalan terlatih, monosit manusia primer merespons IL-1 dengan perubahan epigenetik yang menambah produksi sitokin inflamasi seperti TNF dan IL-6.12 Selanjutnya, alel A dari polimorfisme nukleotida tunggal ( SNP) rs16944 di daerah promotor gen IL1B dikaitkan dengan peningkatan induksi kekebalan terlatih pada monosit manusia.12

Kami sebelumnya telah melaporkan bahwa IL-38 dapat menghambat IL-1 , IL-6, dan KC dalam model artritis gout.18 Karena IL-38 dapat memblokir IL{{5 }} , kami berhipotesis bahwa IL-38 memiliki peran penghambatan dalam induksi kekebalan terlatih. Dalam laporan ini, kami bertujuan untuk mendefinisikan peran IL-38 dalam kekebalan terlatih yang diinduksi -glucan. Kami menunjukkan bahwa IL-38 menghambat induksi kekebalan terlatih dalam model murine dengan mengganggu kaskade pensinyalan mTOR, yang penting untuk induksi kekebalan terlatih.5 Pada manusia sehat, kami menunjukkan bahwa SNP rs58965312 memengaruhi IL{{ 12}} kadar plasma dan respons kekebalan terlatih in vitro.

2. BAHAN-BAHAN DAN METODE-METODE

2.1 Tikus

Tikus C57Bl / 6 jantan berusia tujuh hingga sembilan minggu diperoleh dari Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME, USA). Tikus diberi makan makanan laboratorium yang disterilkan dan air ad libitum. Eksperimen tersebut disetujui oleh Komite Perawatan dan Penggunaan Hewan Institusional dari Universitas Colorado Denver (Aurora, CO, USA).

2.2 Model kekebalan terlatih

Tikus menerima 1 ug bioaktif18,19 IL rekombinan manusia-38 (3-152) (Biotechne, Minneapolis, MN, USA) ip dalam saline steril dalam volume 200 ul atau hanya saline selama tiga hari berturut-turut. Pada hari pertama, 1 jam setelah injeksi IL-38, tikus menerima ip Sebanyak 1 mg -glucan ( 1,3-(D)-glucan) disediakan oleh Profesor David Williams ( College of Medicine, Johnson City, TN, USA) atau 200 ul saline sebagai kontrol kendaraan. Pada hari kelima mencit langsung dikorbankan atau ditantang terlebih dahulu dengan 5 mg/kg LPS (Escherichia coli[055:B5] Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) ip dalam 200 ul saline steril 4 jam sebelum dikorbankan. Suhu tubuh tikus diukur dengan termometer MT4 (RayTek MiniTemp, Wilmington, NC, USA). Setelah anestesi dengan isofluran, darah dari pleksus orbita dikumpulkan di EDTA, dan mencit dikorbankan dengan dislokasi serviks. Darah disentrifugasi pada 1000 × g selama 10 menit untuk menyiapkan plasma untuk pengukuran sitokin.

2.3 Produksi sitokin in vitro

Produksi sitokin dinilai secara ex vivo dalam darah lengkap, sel sumsum tulang, dan splenosit.

Seluruh darah diencerkan 1:4 kali dalam RPMI 1640. Sebanyak 200 ul volume disepuh dalam 96-pelat dasar bulat dan diinkubasi selama 24 jam tanpa stimulus atau 100 ng/ml LPS (±10 μM Nigericin [Invivogen, San Diego, CA, USA] selama yang terakhir jam) pada 37◦C dalam 5 persen CO2. Setelah 24 jam, 180 ul supernatan dikumpulkan dan pelet sel disimpan dalam 0,5 persen Triton X-100 (Sigma, St. Louis, MO, USA). Sumsum tulang femoralis ditangguhkan dalam media kultur RPMI, dihitung pada penghitung sel HemaTrue (Heska, Loveland, CO, USA), dan disesuaikan menjadi 1 × 106/ml. Sebanyak 200 ul suspensi sel disepuh dalam 96-pelat bawah yang bulat dan diinkubasi selama 24 jam dalam RPMI (tidak ada faktor pertumbuhan yang ditambahkan) dalam kondisi yang sama seperti yang dijelaskan sebelumnya. Limpa dikeluarkan secara aseptik, dihomogenisasi melalui saringan sel 100 μm (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA), dan dikumpulkan dalam RPMI. Sel dihitung dan disesuaikan dengan 5 × 106/ml. Sebanyak 200 ul suspensi sel disepuh dalam 96-pelat bawah yang bulat dan diinkubasi selama 24 jam atau 3 hari dalam RPMI yang mengandung 10 persen FBS dalam kondisi yang sama seperti yang dijelaskan sebelumnya.

2.4 Pengukuran sitokin dengan ELISA dan pengukuran laktat

Supernatan dan plasma disimpan pada suhu −20◦C hingga analisis lebih lanjut. ELISA dilakukan sesuai dengan instruksi pabrik (BioTechne), kecuali IL-38 ELISA pada plasma manusia dilakukan seperti yang dijelaskan di tempat lain.20

Plasma tikus dan sumsum tulang diperoleh seperti yang dijelaskan dan kadar laktat ditentukan oleh Kit Uji Fluorometrik Laktat yang tersedia secara komersial (Biovision, Milpitas, CA, USA).

2.5 Western blot

Sumsum tulang dari tikus naif dikumpulkan seperti yang dijelaskan sebelumnya. Sebanyak 1 × 106 sel dikultur dalam 12-pelat dasar datar dan diinkubasi selama 3 hari dalam RPMI yang mengandung 10 persen serum. Supernatan dengan sel yang tidak melekat telah dihapus. Setelah 4 jam inkubasi (yang optimal untuk fosforilasi mTOR) dengan atau tanpa 5 ug/ml -glukan ± 100 ng/ml IL-38 dalam RPMI, sel dilisiskan dalam buffer RIPA yang mengandung protease inhibitor (Roche, Basel, Swiss ). Kandungan protein total ditentukan oleh uji BCA (Thermo Fisher Scientific), dan jumlah protein yang sama dikenai SDS-PAGE pada gel 4-15 persen pra-cetak (Biorad, Hercules, CA, USA).

Protein yang dipisahkan dipindahkan ke membran nitroselulosa (Biorad), yang diblokir dalam 5 persen BSA (Sigma) dan diinkubasi semalaman pada suhu 4◦C dengan antibodi poliklonal kelinci terhadap (fosfo) mTOR, Akt, 4EBP1, dan S6K (Cell Signaling, Danvers, MA, USA), dan -actin (Sigma), yang divisualisasikan menggunakan antibodi sekunder poliklonal (Dako, Leuven, Belgia) dan SuperSignal West Femto Substrat (Thermo Fisher Scientific) untuk protein terfosforilasi atau substrat ECL untuk protein lain (Biorad).

2.6 ekstraksi mRNA dan RT-PCR

mRNA dari sumsum tulang tikus diisolasi dengan ekstraksi kloroform (Sigma) Trizol (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA), diikuti oleh presipitasi isopropanol (Sigma) dan dua pencucian dengan etanol 70 persen (Sigma). cDNA disintesis menggunakan iScript reverse transcriptase (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Ekspresi relatif ditentukan menggunakan metode SYBR Green (Invitrogen) pada mesin qPCR CFX96 Bio-Rad (Biorad), dan nilainya dinyatakan sebagai peningkatan lipat dalam level mRNA, relatif terhadap tikus kontrol kendaraan, dengan B2M sebagai gen rumah tangga. Primer tercantum dalam Tabel Informasi Pendukung S1.

2.7 Imunopresipitasi kromatin

Sumsum tulang diisolasi seperti yang dijelaskan sebelumnya. Sel difiksasi dalam formaldehida bebas metanol 1 persen dan disimpan pada suhu 4◦C. Setelah itu, sel disonikasi, dan imunopresipitasi dilakukan menggunakan antibodi terhadap H3K4me3 (Diagenode, Seraing, Belgia), seperti yang dijelaskan di tempat lain.6 DNA diisolasi dengan kit pemurnian PCR MinElute (Qiagen, Germantown, MD, USA) dan diproses lebih lanjut untuk analisis qPCR menggunakan metode hijau SYBR pada mesin qPCR Step-one PLUS (Applied Biosciences, Foster City, CA, USA). Sampel dianalisis dengan metode Ct komparatif sesuai dengan instruksi pabriknya. Primer epigenetik tercantum dalam Tabel Informasi Pendukung S1.

2.8 Eksperimen PBMC

Studi ini dilakukan dalam kohort ±200 individu sehat keturunan Eropa Barat dari Human Functional Genomics Project (kohort 200FG, lihat www.humanfunctionalgenomics.org). PBMC diisolasi dari persetujuan donor sehat seperti yang dijelaskan sebelumnya.21 Persiapan plasma untuk IL-38 ELISA dan stimulasi in vitro dari stimulasi monosit primer dalam kohort ini dijelaskan di tempat lain.22 Monosit dilatih dengan -glucan selama 24 jam, dicuci dengan PBS hangat, dan diistirahatkan dalam RPMI selama 6 hari.23 Kemudian, sel distimulasi dengan LPS 10 ng/ml. Setelah 24 jam, supernatan dikumpulkan dan disimpan pada suhu −20◦C sampai IL-6 dan TNF diukur dengan ELISA. Tingkat plasma IL-38 ditentukan oleh ELISA. Status IL-38 SNP rs58965312 dinilai seperti yang dijelaskan dalam metode Li et al.22 oleh chip SNP yang tersedia secara komersial, Illumina HumanOmniExpressExome-8 v1.0.

2.9 Analisis statistik

Perbedaan antara berbagai kondisi dianalisis dengan Wilcoxon matched-pairs signed rank test atau Mann-Whitney U-test yang sesuai. Data disajikan sebagai rata-rata ± SEM kecuali dinyatakan lain. Data dianalisis menggunakan GraphPad Prism 8.0 (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). Nilai P di bawah 0.05 dianggap signifikan.

3. HASIL

3.1 IL-38 menghambat peradangan yang diinduksi LPS

Studi tentang peran diduga IL-38 pada kekebalan terlatih dimulai dengan penilaian efek IL manusia rekombinan-38 pada peradangan sistemik akibat endotoksemia. Tikus menerima kendaraan atau 1 ug IL-38 ip pada hari ke 4, 3, dan 2 (Gbr. 1A). Setelah 4 hari, LPS (5 mg/kg) diberikan ip ke semua mencit, dan 4 jam kemudian mencit dikorbankan. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1B, tikus yang menerima IL-38 menunjukkan lebih sedikit hipotermia dibandingkan dengan tikus yang dirawat dengan kendaraan, menunjukkan berkurangnya peradangan.24 Konsentrasi plasma IL-1 , TNF , dan IL-6 menurun secara signifikan pada tikus yang diobati dengan IL rekombinan-38 dibandingkan dengan tikus yang dirawat dengan kendaraan (Gbr. 1C), sedangkan konsentrasi IL-1 dalam lisat darah utuh tidak dipengaruhi oleh IL-38.

Sebaliknya, tidak ada perubahan besar yang bergantung pada IL-38-jumlah sel dalam sumsum tulang, splenosit, dan darah utuh yang teramati, selain sedikit penurunan limfosit dalam darah utuh (data tidak ditampilkan). Seluruh darah, sumsum tulang, dan splenosit selanjutnya diinkubasi secara in vitro selama 24 jam tanpa stimulus tambahan. Kami mengamati berkurangnya pelepasan spontan TNF (penurunan 75 persen) dan IL-6 (penurunan 25 persen) dari kultur darah lengkap tikus yang diobati dengan IL-38 (Gbr. 1D atas). Dalam kultur sumsum tulang, pelepasan TNF spontan yang berkurang (penurunan 55 persen) juga diamati (Gbr. 1D tengah). Splenosit tidak menunjukkan perbedaan dalam produksi IL-6 atau TNF (Gbr. 1D bawah).

3.2 IL-38 menghambat kekebalan terlatih yang diinduksi -glukan

Selanjutnya, kami menilai apakah IL-38 juga mampu menghambat induksi kekebalan terlatih oleh -glukan. Kekebalan terlatih yang diinduksi -glucan menghasilkan produksi sitokin yang diperkuat untuk tantangan sekunder dan tidak terkait.7,9 Seperti yang digambarkan dalam Gambar 2A, kami memberikan IL rekombinan-38 (1 ug) atau salin ke tikus 1 jam sebelum ip -glucan (1 mg) pada hari -4. Pada hari -3 dan -2, tikus menerima 1 ug IL-38 per hari. Setelah 2 hari istirahat, semua tikus menerima 5 mg LPS. Empat jam setelah pemberian LPS, suhu dinding perut tikus yang diobati dengan -glukan berkurang 2◦C dibandingkan dengan tikus yang dirawat dengan kendaraan dan dinormalisasi dengan pengobatan dengan IL-38 (Gbr. 2B). Pada tikus yang diobati dengan -glucan dan kemudian ditantang dengan LPS, pembalikan serupa dari efek -glucan oleh IL-38 diamati pada plasma TNF , IL-6, dan IL-1 (Gbr. .2C). Seperti yang diharapkan dalam kultur darah lengkap ex vivo (tanpa stimulasi ekstra ex vivo) dari tikus yang dilatih -glucan, peningkatan produksi TNF dan IL-6 ditemukan, yang dibatalkan dengan penambahan IL-38 ( Gambar 2D). Profil sitokin ini tercermin dalam kultur splenosit dan — meskipun tidak signifikan secara statistik — dalam sumsum tulang (Gbr. 2D).

3.3 IL-38 mencegah perubahan histone epigenetik yang diinduksi oleh -glucan

Karena peningkatan induksi sitokin inflamasi oleh -glucan adalah hasil dari perubahan epigenetik pada tingkat histon, 4,9 kami selanjutnya menilai pengaruh IL-38 pada modifikasi epigenetik pada promotor gen terkait kekebalan terlatih yang sudah mapan. Tikus diobati dengan -glucan ± IL-38 dan dikorbankan setelah 5 hari tanpa tantangan LPS (Gbr. 3A).2,6 Ketika darah lengkap, sumsum tulang, dan splenosit distimulasi ex vivo dengan LPS dengan atau tanpa nigericin aktivator inflamasi, peningkatan produksi sitokin terlihat pada tikus terlatih -glucan, yang dihapuskan oleh IL-38 (Gbr. 3B).

Ketika ekspresi gen yang terkait dengan kekebalan terlatih (Tnfa, Nrlp3, Hk2, dan Pfkp) ditentukan dalam sumsum tulang tikus yang mengalami tantangan LPS, peningkatan ekspresi semua gen diamati yang dicegah oleh IL-38 (Gbr. 3C). Untuk menentukan apakah ini merupakan hasil modifikasi epigenetik yang diinduksi oleh -glucan dan IL-38, sumsum tulang tikus yang tidak diobati dengan LPS diproses untuk analisis epigenetik. H3K4me3 (penanda histon penting dalam kekebalan terlatih4,9) DNA bertanda diisolasi, dan persentase promotor dari gen terkait kekebalan terlatih yang positif untuk tanda histon ini ditentukan.2 Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, peningkatan promotor positif untuk H3K4me3 terlihat pada tikus yang dilatih glukan, dan ini dibalik ketika tikus juga menerima IL38 (Gbr. 3D).

3.4 IL-38 menghalangi pensinyalan Akt/mTOR/S6K yang bergantung -glucan

Kami telah menunjukkan sebelumnya bahwa kekebalan terlatih dalam monosit bergantung pada aktivasi jalur mTOR.5 Karena IL-38 menghambat induksi kekebalan terlatih, kami berhipotesis bahwa penghambatan jalur mTOR terjadi, seperti juga mekanisme untuk IL-37 penghambatan kekebalan terlatih.17 Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4A, induksi kekebalan terlatih dalam sumsum tulang dari tikus naif oleh -glucan in vitro menginduksi fosforilasi Akt, mTOR, dan kinase hilirnya S6K dan 4EBP1. IL-38 mengurangi fosforilasi ini, menunjukkan bahwa IL38 menghambat aktivasi jalur ini.

Karena mTOR adalah pengatur pusat metabolisme seluler, kami menentukan aktivitas jalur glikolisis, yang sangat diinduksi dalam monosit dan makrofag terlatih -glucan.5 Sebagai produk akhir dari glikolisis anaerobik, kadar laktat diukur. Pengobatan IL-38 mencegah peningkatan kadar laktat dalam plasma 4 jam setelah pengobatan dengan LPS dan dalam supernatan 72 jam kultur sumsum tulang dari tikus yang dilatih dengan -glucan dan disuntik dengan LPS in vivo (Gbr. 4B, C).

3.5 Tingkat plasma SNP dan IL-38 memprediksi kekuatan induksi kekebalan terlatih

Untuk memvalidasi pengaruh IL-38 pada kekebalan terlatih pada manusia, kami menyelidiki efek 11 SNP yang terkait dengan IL-38 (IL1F10) dan IL-1Ra (IL{{6) yang berdekatan }}RN) pada induksi kekebalan terlatih pada PBMC manusia dari 118 subyek sehat dari kohort 200FG.25 Kami mengukur konsentrasi IL-38 plasma, dan kami menghitung kapasitas monosit mereka untuk memperoleh kekebalan terlatih. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5A, induksi IL-6 dan TNF setelah pelatihan in vitro dengan -glucan terkait dengan SNP rs5896312. Selain itu, level plasma IL-38 bergantung pada SNP ini, karena pembawa dua alel alternatif memiliki level yang lebih tinggi dibandingkan dengan subjek yang membawa dua alel referensi (Gbr. 5B). Tidak ada perbedaan yang ditemukan pada level IL-1RA plasma dari individu-individu ini (data tidak ditampilkan). Singkatnya, penghambatan kekebalan terlatih pada sukarelawan sehat dikaitkan dengan konsentrasi plasma IL-38 yang lebih tinggi, yang bergantung pada SNP rs5896312.

4. DISKUSI

Dalam laporan ini, kami menunjukkan bahwa IL-38 secara signifikan mengurangi induksi kekebalan terlatih oleh -glucan. Pengamatan ini konsisten dengan sifat anti-inflamasi IL-38 sebagai penghambat imunitas bawaan dan adaptif.16,25 Ketika mencit dilatih dengan -glucan, modifikasi epigenetik terjadi pada sel-sel sistem imun bawaan, menghasilkan peningkatan respons proinflamasi dari sistem kekebalan tubuh bawaan pada tantangan inflamasi kedua. Peningkatan produksi sitokin proinflamasi juga menghasilkan modifikasi epigenetik di sumsum tulang,7 dan mengurangi mortalitas pada model infeksi C. albicans atau S. aureus sistemik.8,9 Selain itu, IL-1 telah terbukti berperan besar peran dalam induksi kekebalan terlatih,7,12 yang juga disoroti oleh Van der Meer et al., yang menunjukkan bahwa merawat tikus dengan dosis kecil IL manusia rekombinan-1 mengurangi kematian pada tikus granulositopenia akibat infeksi Pseudomonas berikutnya, sebuah konsep pada waktu itu disebut resistensi nonspesifik terhadap infeksi.27 Anggota lain dari keluarga IL-1, IL-37, terbukti menghambat peradangan NLRP3 dan pelepasan IL{18}} aktif, dan induksi kekebalan terlatih.17 Mengingat sifat anti-inflamasi IL-38,28 seperti kemampuannya untuk memblokir upregulasi IL-1 pada model tikus artritis gout,18 kami menyelidiki apakah IL{{ 25}} dapat memblokir induksi kekebalan terlatih.

Di sini, kami menunjukkan bahwa selain mencegah peradangan yang diinduksi LPS pada tikus,29 IL-38 membatalkan induksi kekebalan terlatih dan respons selanjutnya terhadap stimulus sekunder dengan LPS. Administrasi IL-38 menghambat fosforilasi yang diinduksi -glucan dari jalur pensinyalan Akt/mTOR. Demikian pula, IL-38 mencegah pemrograman ulang epigenetik proinflamasi yang bergantung -glucan, seperti yang ditunjukkan oleh pengurangan H3K4me3 pada promotor Tnfa, Nrlp3, Hk2, dan Pfkp di sumsum tulang tikus. Pengobatan in vivo dengan -glucan dan IL-38 dan pemberian LPS selanjutnya menghasilkan konsentrasi laktat yang lebih rendah dalam plasma dan supernatan sumsum tulang kultur in vivo. Konsentrasi laktat yang lebih rendah menunjukkan bahwa IL-38 memblokir glikolisis, kemungkinan besar melalui penghambatan jalur mTOR. Pengamatan ini dikonfirmasi oleh analisis kohort subjek sehat di mana SNP rs5896312 yang berdekatan dengan gen pengkode IL-38 memengaruhi level IL-38 plasma dan inducibilitas kekebalan terlatih dalam monosit ex vivo. Secara keseluruhan, kami menunjukkan bahwa penurunan tingkat IL-38 menghasilkan peningkatan induksi kekebalan terlatih, sedangkan pemberian IL rekombinan-38 menghambat respons biologis ini.

IL-38 berikatan dengan IL-36R, dan IL-1R9 adalah koreseptor diduganya.16,30 Dilaporkan bahwa IL-38 terpotong N-terminal melemahkan Jalur JNK/AP1 yang menghasilkan penurunan produksi IL-6 dari makrofag.30 Di sini kami menunjukkan bahwa IL-38 juga menghambat jalur Akt/mTOR, yang penting dalam induksi kekebalan terlatih.5 Menariknya, penghambatan jalur mTOR juga telah diamati untuk IL37,31,32 yang menunjukkan mekanisme kerja yang sebanding sebagian dari anggota keluarga IL-1 anti-inflamasi yang luas ini.

Selain peran positif kekebalan terlatih dalam melindungi terhadap infeksi, efek merusak telah disarankan pada penyakit autoimun.3 Oleh karena itu, IL-38 dapat digunakan secara terapeutik untuk meredam kekebalan terlatih pada penyakit ini. Kekebalan terlatih secara khusus disarankan memainkan peran patologis dalam lupus eritematosus sistemik (SLE), sindrom Sjögren, dan artritis reumatoid.3 Peran protektif IL-38 diusulkan pada SLE,26 pada tikus yang mengalami artritis eksperimental,33 pada penyakit Sjögren IL-38 diregulasi sebagai penyeimbang peradangan yang bergantung pada IL-36-.34 Oleh karena itu, hipotesis baru adalah bahwa IL rekombinan-38 dapat digunakan untuk menghambat peradangan pada penyakit autoimun dengan menghambat kekebalan terlatih.

Kekebalan yang terlatih juga disarankan untuk berperan dalam penyakit autoinflamasi. Kami sebelumnya telah melaporkan bahwa pada pasien dengan sindrom hiper IgD, defisiensi mevalonate kinase menghasilkan akumulasi mevalonate, dan fenotipe kekebalan terlatih yang terlalu aktif muncul sebagai serangan peradangan steril. Sampai saat ini, ada data terbatas tentang peran IL-38 dalam sindrom peradangan otomatis terkait IL-1 atau NLRP3-. Penghambatan IL-1 oleh IL-38 dan homologi dengan IL-1Ra menjamin penyelidikan lebih lanjut tentang efek IL-38 pada penyakit ini dan khususnya pada perakitan proses inflamasi dan IL-1, sebagai peran anti-inflamasi untuk IL-38 dalam penyakit yang didorong oleh IL-1 -ini, dapat dihipotesiskan. Kami saat ini tidak mengetahui jalur reseptor mana yang diblokir oleh IL-38 yang menghasilkan pengurangan pensinyalan IL-1. Kami menganggap bahwa IL-38 dapat mengganggu pensinyalan IL-36R, yang dapat mengikat sitokin IL-36, dan menginduksi IL17 dan IL-1 . Selain itu, IL-38 dapat mengganggu IL-1R9 yang juga terlibat dalam menginduksi IL-17.35 IL-1 sendiri dapat menginduksi IL-36 sitokin dan IL -17, menghasilkan loop peradangan otomatis yang dapat dipatahkan oleh IL38. Namun, yang paling penting kami menunjukkan bahwa IL-38 menghambat jalur mTOR, menjelaskan salah satu mekanisme yang digunakan IL-38 untuk menghambat produksi IL-1.

Studi ini menyajikan bukti bahwa IL-38 menghambat induksi kekebalan terlatih dengan mengganggu jalur mTOR dan pensinyalan IL1. Selain mengganggu jalur pensinyalan penting ini dalam induksi kekebalan terlatih oleh -glucan, IL-38 sendiri juga menginduksi perubahan epigenetik, yang menunjukkan bahwa terpisah dari penghambatan kekebalan terlatih IL-38 mungkin memiliki efek jangka panjang efek imunosupresif. Peran IL-38 pada penyakit manusia yang bergantung pada kekebalan terlatih memerlukan karakterisasi lebih lanjut, misalnya dengan penilaian sampel manusia untuk menentukan efek IL-38 pada peradangan dalam konteks penyakit ini. Efek metabolik IL-38 dan efeknya pada kekebalan terlatih menjadi sangat relevan dalam pengaturan penyakit kardiovaskular. Kekebalan yang terlatih dianggap berkontribusi pada peradangan persisten yang menjadi ciri aterosklerosis.36 Salah satu penanda peradangan persisten ini adalah protein C-reaktif (CRP) dan dalam meta-analisis lebih dari 80,000 subjek, ditemukan polimorfisme hanya pada lima gen kekebalan yang terkait dengan CRP yang bersirkulasi, termasuk CRP itu sendiri, NRLP3, IL-6R, dan yang paling mencolok adalah IL-1F10 (IL-38).37 Baru-baru ini kami melaporkan bahwa Konsentrasi plasma IL-38 berkorelasi terbalik dengan IL-6 dan CRP pada subjek yang kelebihan berat badan, dan paling berkurang pada subjek dengan sindrom metabolik.20 Ini dan pengamatan kami saat ini menunjukkan bahwa IL-38 mungkin merupakan pemain kunci dalam menahan jalur metabolisme dan peradangan yang merupakan pendorong penting penyakit kardiovaskular.

Sebagai kesimpulan, dalam penelitian ini, kami menunjukkan bahwa IL-38 adalah mediator antiinflamasi penting yang menghambat induksi kekebalan terlatih. IL-38 menghambat induksi perubahan epigenetik dan metabolik yang diinduksi oleh -glucan, dan SNP yang berkorelasi dengan konsentrasi IL-38 yang lebih tinggi pada sukarelawan sehat menghasilkan penurunan induksi kekebalan terlatih oleh -glucan ex vivo. Data ini mendukung hipotesis bahwa modulasi IL-38 dapat digunakan secara terapeutik pada penyakit di mana kekebalan terlatih tidak teratur dan berkontribusi terhadap patologi penyakit dan sampel klinis kontribusi MGN. LABJ, MGN, dan CAD menyumbangkan reagen/bahan. DMG dan RJWA menulis/menyusun dan menyelesaikan makalah. Semua penulis membaca dan menyetujui naskah akhir.

UCAPAN TERIMA KASIH

FLV didukung oleh hibah VIDI dari Netherlands Organization for Scientific Research. MGN didukung oleh ERC Advanced Grant (#833247) dan Spinoza Grant dari Netherlands Organization for Scientific Research. CAD didukung oleh hibah NIH AI 15614. RJWA didukung oleh hibah VENI dari Netherlands Organization for Scientific Research (#09150161810007)

PENGUNGKAPAN

Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

REFERENSI

1. Netea MG, Joosten LA, Latz E, dkk. Kekebalan terlatih: program memori kekebalan bawaan dalam kesehatan dan penyakit. Sains. 2016;352:aaf1098.

2. Arts RJW, Carvalho A, La Rocca C, dkk. Jalur imunometabolik dalam kekebalan terlatih yang diinduksi BCG. Laporan Sel. 2016;17:2562- 2571.

3. Seni RJW, Joosten LAB, Netea MG. Peran potensial kekebalan terlatih dalam gangguan autoimun dan autoinflamasi. Imunol depan. 2018;9:298.

4. Saeed S, Quintin J, Kerstens HH, dkk. Pemrograman epigenetik diferensiasi monosit-ke-makrofag dan melatih kekebalan bawaan Sains. 2014;345:1251086.

5. Cheng SC, Quintin J, Cramer RA, dkk. mTOR- dan HIF-1alphamediated aerobik glikolisis sebagai dasar metabolisme untuk kekebalan terlatih. Sains. 2014;345:1250684.

6. Arts RJ, Novakovic B, Ter Horst R, dkk. Glutaminolisis dan akumulasi fumarat mengintegrasikan program imunometabolik dan epigenetik dalam kekebalan terlatih. Metabolisme Sel. 2016;24:807-819.

7. Mitroulis I, Ruppova K, Wang B, dkk. Modulasi nenek moyang myelopoiesis merupakan komponen integral dari kekebalan terlatih. Sel. 2018;172:147-161 e12.

8. Kleinnijenhuis J, Quintin J, Preijers F, dkk. Bacille Calmette-Guerin menginduksi NOD2-perlindungan nonspesifik yang bergantung pada infeksi ulang melalui pemrograman ulang epigenetik monosit. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:17537-17542.

9. Quintin J, Saeed S, Martens JHA, dkk. Infeksi Candida albicans memberikan perlindungan terhadap infeksi ulang melalui pemrograman ulang fungsional monosit. Mikroba Inang Sel. 2012;12:223-232.

10. Novakovic B, Habibi E, Wang SY, dkk. Beta-Glucan membalikkan keadaan epigenetik dari toleransi imunologi yang diinduksi LPS. Sel. 2016;167:1354-1368 e14.

11. Biering-Sorensen S, Aaby P, Lund N, dkk. BCG-Denmark dini dan kematian neonatal di antara bayi yang ditimbang<2500 g: a randomized controlled trial. Clin Infect Dis. 2017;65:1183-1190

12. Seni RJW, Moorlag S, Novakovic B, dkk. Vaksinasi BCG melindungi terhadap infeksi virus eksperimental pada manusia melalui induksi sitokin yang terkait dengan kekebalan terlatih. Mikroba Inang Sel. 2018;23:89-100 e5.

13. Dinarello CA. Gambaran umum keluarga IL-1 pada peradangan bawaan dan kekebalan yang didapat. Immunol Rev. 2018;281:8-27.

14. Dinarello C, Arend W, Sims J, dkk. IL-1 nomenklatur keluarga. Nat imunol. 2010;11:973.

15. Hahn M, Frey S, Hueber AJ. Interleukin baru -1 anggota keluarga sitokin dalam penyakit radang. Curr Opin Rheumatol. 2017;29:208-213.

16. van de Veerdonk FL, Stoeckman AK, Wu G, dkk. IL-38 berikatan dengan reseptor IL-36 dan memiliki efek biologis pada sel imun yang mirip dengan antagonis reseptor IL-36. Proc Natl Acad Sci US A. 2012;109:3001- 3005.

17. Cavalli G, Tengesdal IW, Gresnigt MS, Nemkov T, Arts RJW, Domínguez-Andrés J, Molteni R, Stefanoni D, Cantoni E, Cassina L, Giugliano S, Schraa K, Mills TS, Pietras EM, Eisenmesser EZ, Dagna L, Boletta A, D'Alessandro A, Joosten LAB, Netea MG, Dinarello CA, dkk. Sitokin anti-inflamasi Interleukin 37 adalah penghambat Imunitas Terlatih. Laporan Sel. 2021; Di Pers.

18. de Graaf DM, Maas RJA, Smeekens SP, dkk. Interleukin rekombinan manusia-38 menekan peradangan pada model tikus penyakit lokal dan sistemik. Sitokin. 2020;137:155334.

19. Towne JE, Renshaw BR, Douangpanya J, dkk. Interleukin-36 (IL-36) ligan memerlukan pemrosesan agonis penuh (IL-36alfa, IL36beta, dan IL-36gamma) atau antagonis (IL-36Ra ) aktivitas. J Biol Kimia. 2011;286:42594-42602.

20. Graaf Dennis M, Jaeger Martin, Munckhof Inge CL, dkk. Berkurangnya konsentrasi sitokin interleukin 38 sel B dikaitkan dengan risiko penyakit kardiovaskular pada subjek yang kelebihan berat badan. Jurnal Imunologi Eropa.

21. Oosting M, Kerstholt M, Ter Horst R, dkk. Arsitektur fungsional dan genomik dari respons sitokin yang diinduksi borrelia burgdorferi pada manusia. Mikroba Inang Sel. 2016;20:822-833.

22. Li Y, Oosting M, Smeekens SP, dkk. Pendekatan genomik fungsional untuk memahami variasi dalam produksi sitokin pada manusia. Sel. 2016;167:1099-1110.

23. Bekkering S, Blok BA, Joosten LA, Riksen NP, van Crevel R, Netea MG. Model eksperimental in vitro dari kekebalan bawaan terlatih pada monosit primer manusia. Vaksin Klinik Immunol. 2016;23:926-933

24. Nold MF, Nold-Petry CA, Zepp JA, Palmer BE, Bufler P, Dinarello CA. IL-37 adalah penghambat mendasar dari kekebalan bawaan. Nat imunol. 2010;11:1014-1022.

25. Li Y, Oosting M, Deelen P, dkk. Variabilitas antar individu dan pengaruh genetik pada respons sitokin terhadap bakteri dan jamur. Nat Med. 2016;22:952.

26. Rudloff I, Godsell J, Nold-Petry CA, dkk. Laporan singkat: interleukin38 memberikan fungsi antiinflamasi dan berhubungan dengan aktivitas penyakit pada lupus eritematosus sistemik. Arthritis Rheumatol. 2015;67:3219-3225.

27. Van der Meer JW, Helle M, Aarden L. Perbandingan efek interleukin 6 rekombinan dan interleukin rekombinan 1 pada resistensi nonspesifik terhadap infeksi. Eur J Immunol. 1989;19:413- 416.

28. van de Veerdonk FL, de Graaf DM, Joosten LA, Dinarello CA. Biologi IL-38 dan perannya dalam penyakit. Immunol Rev. 2018;281:191-196.

29. Xu F, Lin S, Yan X, dkk. Interleukin 38 melindungi dari sepsis yang mematikan. Int J Menginfeksi Dis. 2018;218:1175-1184.

30. Mora J, Schlemmer A, Wittig I, dkk. Interleukin-38 dilepaskan dari sel apoptosis untuk membatasi respons makrofag inflamasi. Biol Sel J Mol. 2016;8:426-438.

31. Nold-Petry CA, Lo CY, Rudloff I, dkk. IL-37 membutuhkan reseptor IL-18Ralpha dan IL-1R8 (SIGIRR) untuk menjalankan program antiinflamasi multifasetnya pada transduksi sinyal bawaan. Nat imunol. 2015;16:354-365.

32. Li TT, Zhu D, Mou T, dkk. IL-37 menginduksi autophagy dalam sel karsinoma hepatoseluler dengan menghambat jalur PI3K/AKT/mTOR. Mol Imunol. 2017;87:132-140.

33. Boutet MA, Najm A, Bart G, dkk. Ekspresi berlebih IL-38 menginduksi efek anti-inflamasi pada model artritis tikus dan makrofag manusia secara in vitro. Ann Rheum Dis. 2017;76:1304-1312.

34. Ciccia F, Accardo-Palumbo A, Alessandro R, dkk. Sumbu alfa interleukin-36dimodulasi pada pasien dengan sindrom Sjogren primer. Klinik Exp Imunol. 2015;181:230-238.

35. Han Y, Mora J, Huard A, dkk. IL-38 memperbaiki peradangan kulit dan membatasi produksi IL-17 dari sel T gamma delta. Perwakilan Sel 2019;27:835-846.

36. Bekkering S, Joosten LA, van der Meer JW, Netea MG, Riksen NP. Kekebalan bawaan terlatih dan aterosklerosis. Curr Opin Lipidol. 2013;24:487-492.

37. Dehghan A, Dupuis J, Barbalic M, et al. Meta-analysis of genome-wide association studies in >80 000 subjek mengidentifikasi beberapa lokus untuk kadar protein C-reaktif. Sirkulasi. 2011;123:731-738.

INFORMASI PENDUKUNG

Informasi pendukung tambahan dapat ditemukan online di bagian Informasi Pendukung di akhir artikel.

For more information:1950477648nn@gmail.com