Pobierz - PDF

Streszczenie

Rotawirusy (rotawirusy grupy A) są najważniejszą przyczyną ciężkiego zapalenia żołądka i jelit u niemowląt i dzieci na całym świecie. Obecnie lek przeciwwirusowy nie jest dostępny, a informacje na temat celów terapeutycznych dla rozwoju przeciwwirusowego są ograniczone w przypadku zakażenia rotawirusem. Wcześniej wykazano, że homeostaza lipidów jest ważna w replikacji rotawirusa. Ponieważ receptor farnesoidu X (FXR) i jego naturalne ligandy kwasy żółciowe (takie jak kwas chenodeoksycholowy [CDCA]) odgrywają główną rolę w homeostazie cholesterolu i lipidów, zbadaliśmy wpływ kwasów żółciowych i syntetycznych agonistów FXR na replikację rotawirusa w powiązaniu z poziomem lipidów komórkowych. W mysim modelu zakażenia rotawirusem zbadano wpływ doustnego podawania CDCA na wydalanie rotawirusa z kałem.

Wyniki pokazują, co następuje. Po pierwsze, wewnątrzkomórkowa zawartość trójglicerydów była znacząco zwiększona przez zakażenie rotawirusem. Po drugie, CDCA, kwas dezoksycholowy (DCA) i inni syntetyczni agoniści FXR, tacy jak GW4064, znacząco zmniejszali replikację rotawirusa w hodowli komórkowej w sposób zależny od dawki. Zmniejszenie replikacji wirusa korelowało dodatnio z aktywacją szlaku FXR i zmniejszeniem zawartości trójglicerydów w komórkach (r2 0,95). Po trzecie, doustne podawanie CDCA znacząco zmniejszyło wydalanie wirusa z kałem u myszy (P < Wnioskujemy, że kwasy żółciowe i agoniści FXR odgrywają ważną rolę w hamowaniu replikacji rotawirusa. Proponuje się, że mechanizm hamowania polega na zmniejszeniu syntezy lipidów indukowanej przez zakażenie rotawirusem.

Rotawirusy to bezotoczkowe, dwudziestościenne wirusy z 11-segmentowym dwuniciowym genomem RNA. Cząsteczki rotawirusa zawierają sześć białek strukturalnych, które składają się z rdzenia (VP1 do -3), wewnętrznego kapsydu (VP6) i zewnętrznego kapsydu (VP4 i -7). Rotawirusy są podzielone na 7 morfologicznie nierozróżnialnych, ale antygenowo różnych serogrup (od A do G) w oparciu o VP6 (16). Rotawirusy grupy A są główną przyczyną ciężkiego zapalenia żołądka i jelit u niemowląt i dzieci na całym świecie, związanego z około 111 milionami epizodów zapalenia żołądka i jelit, które wymagały 25 milionów wizyt w klinice i 2 milionów hospitalizacji oraz spowodowały ponad 500 000 zgonów u dzieci w wieku poniżej 5 lat (16). Mimo że dostępne są skuteczne żywe atenuowane szczepionki przeciwko zakażeniu ludzkim rotawirusem (16), rotawirus nadal pozostaje najważniejszą przyczyną zapalenia żołądka i jelit u niemowląt i dzieci na całym świecie. Ze względu na brak specyficznych leków przeciwwirusowych dostępnych na zakażenie rotawirusem, możliwości leczenia zapalenia żołądka i jelit wywołanego przez rotawirusy są ograniczone do przywrócenia i utrzymania nawodnienia do czasu ustąpienia zakażenia (17). Dlatego też opracowanie leku specyficznego dla rotawirusa jest ważne dla zmniejszenia ciężkości choroby i czasu trwania hospitalizacji związanej z rotawirusem. Jednak informacje na temat celów terapeutycznych zakażenia rotawirusem są ograniczone.

Wcześniej wykazano, że zaburzenie tratw lipidowych i/lub kropli lipidowych zmniejsza zakaźność rotawirusów poprzez hamowanie morfogenezy rotawirusów (7, 10). Tratwy lipidowe to wyspecjalizowane domeny błonowe wzbogacone w glikosfingolipidy, cholesterol i białka. Kropelki lipidowe są główną strukturą magazynowania lipidów wzbogaconą w trójglicerydy i estry cholesterolu i odgrywają kluczową rolę w regulacji poziomu lipidów komórkowych. Interakcja białek wirusowych z tymi subkomórkowymi ciałami lipidowymi jest również ważna dla tworzenia zakaźnych cząstek wirusa w niektórych wirusach, w tym ludzkim wirusie zapalenia wątroby typu C (30, 32) i wirusie dengi (38). Odkrycia te sugerują, że homeostaza lipidów jest ważna dla replikacji niektórych wirusów.

W jelicie cienkim, gdzie dochodzi do replikacji rotawirusa, synteza lipidów de novo i wchłanianie lipidów z diety wpływa na zawartość lipidów komórkowych w komórkach nabłonka (19). W świetle jelita kwasy żółciowe emulgują tłuszcze, tworząc micele wspomagające ich wchłanianie. Kwasy żółciowe są syntetyzowane z cholesterolu w wątrobie, przechowywane w pęcherzyku żółciowym i uwalniane do dwunastnicy. Pierwotne kwasy żółciowe, kwas cholowy (CA) i kwas chenodeoksycholowy (CDCA), są syntetyzowane w wątrobie z cholesterolu przez enzymy, w tym 7-hydroksylazę cholesterolu, a następnie sprzęgane z tauryną lub glicyną w celu zwiększenia powinowactwa zarówno do kwasów, jak i zasad. Pierwotne kwasy żółciowe są przekształcane przez bakterie jelitowe we wtórne kwasy żółciowe, kwas dezoksycholowy (DCA), kwas litocholowy (LCA) i kwas ursodeoksycholowy (UDCA) (11). Podczas gdy wydzielane kwasy żółciowe przemieszczają się przez przewody jelitowe, są one ponownie wchłaniane w jelicie krętym i wracają do wątroby przez żyłę wrotną (25). To krążenie jelitowo-wątrobowe jest niezbędne do utrzymania skutecznego stężenia kwasów żółciowych i homeostazy cholesterolu.

Jednym z receptorów kwasów żółciowych jest receptor farnezoidu X (FXR) (12, 27, 34). Aktywacja FXR przez kwasy żółciowe indukuje ekspresję różnych białek, w tym małego partnera heterodimeru (SHP), który hamuje ekspresję 7-hydroksylazy cholesterolu, enzymu ograniczającego szybkość syntezy kwasów żółciowych (27, 34). Szlak FXR/SHP jest dobrze rozwinięty w komórkach wątroby, jelit i nerek, a także uczestniczy w regulacji metabolizmu kwasów tłuszczowych (w tym cholesterolu) i homeostazy glukozy (40, 41, 44). Wcześniej nasza grupa donosiła, że kwasy żółciowe odgrywają ważną rolę w replikacji wirusów zapalenia wątroby typu C i kaliciwirusów jelitowych świń (5, 6). Jednak rola kwasów żółciowych i innych agonistów FXR w replikacji rotawirusa była nieznana.

Ponadto wykazaliśmy, że CDCA i DCA w stężeniach fizjologicznych oraz syntetyczny agonista FXR, GW4064, w niskim stężeniu mikromolarnym znacząco zmniejszały replikację rotawirusa w komórkach w sposób zależny od dawki. Zmniejszenie replikacji wirusa korelowało dodatnio z aktywacją szlaku FXR/SHP i zmniejszeniem zawartości lipidów komórkowych (trójglicerydów). Doustne podawanie CDCA znacząco zmniejszyło szczytowe ilości wydalania wirusa w mysim modelu zakażenia rotawirusem w porównaniu z tymi dla grupy nieleczonej (P 0.Wnioskujemy, że kwasy żółciowe i agoniści FXR odgrywają ważną rolę w hamowaniu replikacji rotawirusa, a mechanizm hamowania jest proponowany jako obniżenie syntezy lipidów indukowanej przez zakażenie rotawirusem.

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