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Abstrakt

Rotaviren (Rotaviren der Gruppe A) sind weltweit die wichtigste Ursache für schwere Gastroenteritis bei Säuglingen und Kindern. Derzeit gibt es kein antivirales Medikament, und die Informationen über therapeutische Ziele für die Entwicklung von Antivirenmitteln sind für Rotavirus-Infektionen begrenzt. Zuvor wurde gezeigt, dass die Lipid-Homöostase bei der Replikation von Rotaviren eine wichtige Rolle spielt. Da der Farnesoid-X-Rezeptor (FXR) und seine natürlichen Liganden, die Gallensäuren (wie z.B. Chenodeoxycholsäure [CDCA]), eine wichtige Rolle bei der Cholesterin- und Lipidhomöostase spielen, haben wir die Auswirkungen von Gallensäuren und synthetischen FXR-Agonisten auf die Replikation von Rotaviren in Verbindung mit zellulären Lipidspiegeln untersucht. In einem Mausmodell der Rotavirusinfektion wurden die Auswirkungen der oralen Verabreichung von CDCA auf die fäkale Rotavirusausscheidung untersucht.

Die Ergebnisse zeigen Folgendes. Erstens war der intrazelluläre Gehalt an Triglyceriden durch eine Rotavirus-Infektion signifikant erhöht. Zweitens reduzierten CDCA, Deoxycholsäure (DCA) und andere synthetische FXR-Agonisten wie GW4064 die Rotavirus-Replikation in Zellkulturen signifikant und dosisabhängig. Die Verringerung der viralen Replikation korrelierte positiv mit der Aktivierung des FXR-Signalwegs und der Verringerung des zellulären Triglyceridgehalts (r2 0,95). Drittens verringerte die orale Verabreichung von CDCA die fäkale Virusausscheidung bei Mäusen signifikant (P < 0,05). Wir kommen zu dem Schluss, dass Gallensäuren und FXR-Agonisten eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung der Rotavirus-Replikation spielen. Als Hemmungsmechanismus wird die durch die Rotavirus-Infektion induzierte Herunterregulierung der Lipidsynthese vorgeschlagen.

Rotaviren sind unbehüllte, ikosaedrische Viren mit einem 11-segmentigen doppelsträngigen RNA-Genom. Rotaviruspartikel enthalten sechs Strukturproteine, die einen Kern (VP1 bis -3), ein inneres Kapsid (VP6) und ein äußeres Kapsid (VP4 und -7) umfassen. Rotaviren werden anhand von VP6 in 7 morphologisch nicht unterscheidbare, aber antigenisch unterschiedliche Serogruppen (A bis G) eingeteilt (16). Rotaviren der Gruppe A sind weltweit die Hauptursache für schwere Gastroenteritis bei Säuglingen und Kindern. Sie werden mit etwa 111 Millionen Gastroenteritis-Episoden in Verbindung gebracht, die 25 Millionen Klinikbesuche und 2 Millionen Krankenhausaufenthalte erforderten und zu mehr als 500.000 Todesfällen bei Kindern unter 5 Jahren führten (16). Obwohl wirksame abgeschwächte Lebendimpfstoffe gegen humane Rotavirus-Infektionen zur Verfügung stehen (16), ist das Rotavirus nach wie vor die wichtigste Ursache für Gastroenteritis bei Säuglingen und Kindern weltweit. Da es keine spezifischen antiviralen Medikamente für Rotavirus-Infektionen gibt, beschränken sich die Behandlungsmöglichkeiten für Rotavirus-vermittelte Gastroenteritis auf die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung der Flüssigkeitszufuhr, bis die Infektion abgeklungen ist (17). Daher ist die Entwicklung eines Rotavirus-spezifischen Medikaments wichtig, um den Schweregrad der Erkrankung und die Dauer der Rotavirus-bedingten Krankenhausaufenthalte zu verringern. Die Informationen über die therapeutischen Ziele für Rotavirus-Infektionen sind jedoch begrenzt.

Zuvor wurde gezeigt, dass die Unterbrechung von Lipid Rafts und/oder Lipid Tröpfchen infektiöse Rotaviren durch Hemmung der Morphogenese des Rotavirus reduziert (7, 10). Lipid Rafts sind spezialisierte Membrandomänen, die mit Glykosphingolipiden, Cholesterin und Proteinen angereichert sind. Lipidtröpfchen sind die wichtigsten Lipidspeicherstrukturen, die mit Triglyceriden und Cholesterinester angereichert sind und eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des zellulären Lipidspiegels spielen. Die Interaktion von viralen Proteinen mit diesen subzellulären Lipidkörpern ist auch für die Bildung infektiöser Viruspartikel bei einigen Viren wichtig, darunter das humane Hepatitis-C-Virus (30, 32) und das Dengue-Virus (38). Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Lipidhomöostase für die Replikation bestimmter Viren wichtig ist.

Im Dünndarm, wo die Replikation des Rotavirus stattfindet, beeinflussen die De-novo-Synthese von Lipiden und die Absorption von Nahrungsfetten den zellulären Lipidgehalt in den Epithelzellen (19). Im Darmlumen emulgieren Gallensäuren Fette, um Mizellen zu bilden und ihre Absorption zu erleichtern. Gallensäuren werden in der Leber aus Cholesterin synthetisiert, in der Gallenblase gespeichert und in den Zwölffingerdarm abgegeben. Die primären Gallensäuren, Cholsäure (CA) und Chenodeoxycholsäure (CDCA), werden in der Leber aus Cholesterin durch Enzyme, einschließlich der Cholesterin-7-Hydroxylase, synthetisiert und anschließend mit Taurin oder Glycin konjugiert, um die Affinität zu Säuren und Basen zu erhöhen. Primäre Gallensäuren werden von Darmbakterien in sekundäre Gallensäuren, Desoxycholsäure (DCA), Lithocholsäure (LCA) und Ursodeoxycholsäure (UDCA), umgewandelt (11). Während die sezernierten Gallensäuren den Darmtrakt durchwandern, werden sie im Ileum resorbiert und über die Pfortader zur Leber zurückgeführt (25). Dieser enterohepatische Kreislauf ist für die Aufrechterhaltung einer effektiven Gallensäurekonzentration und der Cholesterinhomöostase von wesentlicher Bedeutung.

Einer der Gallensäurerezeptoren ist der Farnesoid-X-Rezeptor (FXR) (12, 27, 34). Die Aktivierung von FXR durch Gallensäuren induziert die Expression verschiedener Proteine, einschließlich des kleinen Heterodimerpartners (SHP), der die Expression von Cholesterin-7-Hydroxylase, dem ratenlimitierenden Enzym der Gallensäuresynthese, unterdrückt (27, 34). Der FXR/SHP-Stoffwechselweg ist in Leber-, Darm- und Nierenzellen gut entwickelt und ist auch an der Regulierung des Fettsäurestoffwechsels (einschließlich Cholesterin) und der Glukosehomöostase beteiligt (40, 41, 44). Unsere Arbeitsgruppe hat bereits berichtet, dass Gallensäuren eine wichtige Rolle bei der Replikation von Hepatitis-C-Viren und porcinen enterischen Caliciviren spielen (5, 6). Die Rolle von Gallensäuren und anderen FXR-Agonisten bei der Replikation von Rotaviren war jedoch bisher unbekannt.

Hier berichten wir, dass der intrazelluläre Gehalt an Triglyceriden durch eine Rotavirus-Infektion signifikant anstieg. Darüber hinaus zeigen wir, dass CDCA und DCA in physiologischen Konzentrationen und ein synthetischer FXR-Agonist, GW4064, in einer niedrigen mikromolaren Konzentration die Rotavirus-Replikation in Zellen signifikant und dosisabhängig reduzierten. Die Verringerung der Virusreplikation korrelierte positiv mit der Aktivierung des FXR/SHP-Signalwegs und der Verringerung des zellulären Lipidgehalts (Triglyceride). Die orale Verabreichung von CDCA verringerte die Spitzenmengen der Virusausschüttung im Mausmodell der Rotavirusinfektion signifikant im Vergleich zu denen der nicht behandelten Gruppe (P 0.Wir kommen zu dem Schluss, dass Gallensäuren und FXR-Agonisten eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung der Rotavirus-Replikation spielen, und der Hemmungsmechanismus besteht vermutlich in der Herunterregulierung der durch die Rotavirus-Infektion induzierten Lipidsynthese.

Quelle:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3209393/