Faste og overfôring påvirker uttrykket av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i leveren til fjærfe via endogent retrovirus

ABSTRAKT

Det er kjent at ernæring og immunitet henger sammen, men mekanismen er ikke veldig klar. Endogene retrovirus (ERV) står for 8 til 10 % av menneske- og musegenomene og spiller en viktig rolle i noen biologiske prosesser hos dyr. Nyere studier indikerer at aktivering av ERV kan påvirke uttrykket av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener, og aktivitetene til ERV er utsatt for regulering av mange faktorer, inkludert ernæringsfaktorer. Derfor antar vi at ernæringsstatus kan påvirke uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene via ERV. For å bekrefte denne hypotesen ble ernæringsstatusen til dyr endret ved fasting eller overfôring, og uttrykket av intakte ERV (ERVK18P, ERVK25P) og immunitets- eller betennelsesrelaterte gener (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) i leveren ble bestemt ved kvantitativ PCR, etterfulgt av overuttrykk av ERVK25P i primære hepatocytter av gås og bestemmelse av uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener. Dataene viste at sammenlignet med kontrollgruppen (ingen faste), var uttrykket av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene økt i leveren til de fastende kyllingene, men redusert i leveren til de fastende gjessene. I tillegg, sammenlignet med kontrollgruppen (rutinemessig fôret), var uttrykket av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener økt i leveren til de overfôrede gjessene. I tillegg kan overekspresjon av ERVK25P i primære hepatocytter av gås indusere ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener. Avslutningsvis tyder disse funnene på at ERV medierer effekten av faste og overfôring på uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener, mediasjonen varierte med fjørfearter, og ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene kan være involvert i utviklingen av gåsefettlever. Denne studien gir en potensiell mekanisme for sammenhengen mellom ernæring og immunitet.

Cistanche deserticola ma- Vedlikeholde leveren

Nøkkelord: ernæring, immunitet, fjærfe, fettlever, endogent retrovirus

INTRODUKSJON

Endogene retrovirus (ERV) regnes som restene av eksogene retrovirus (provirus). De fleste av disse gjenværende 'fossile' sekvensene inneholder flere mutasjoner som har blitt akkumulert i prosessen med langsiktig evolusjon siden deres integrering i vertsgenomer (Cañadas et al., 2018). De finnes i nesten alle pattedyr (som mennesker, mus, katter og sauer) og andre virveldyr (som kyllinger) (Melanie og Nair, 2014; Xu et al., 2014). Hos kyllingen utgjør ERV mer enn 3 % av kyllinggenomet (Huda et al., 2008). Selv om ERV-er er rikelig i dyregenomer, er mange ERV-er ikke intakte. Intakt ERV refererer til de hvis strukturer ikke lett kan skilles fra eksogene retrovirus. Disse ERV-ene inneholder vanligvis 2 lange terminale repetisjoner (LTR) som har elementer for transkripsjonell regulering, kodingssekvensene til virale proteiner (gruppespesifikt antigen [Gag], revers transkriptase [Pol] og kappeprotein [Env]), polypurinsporsekvens , og korte flankerende genomiske sekvenser av vertscellene deres (Jern og Coffin, 2008; Dolei et al., 2015; K€ury et al., 2018). Så langt er det rundt 500 relativt intakte ERV som finnes i kyllinggenomet (Bolisetty et al., 2012). I tillegg til den relativt intakte ERV, finnes det andre typer ERV, inkludert den 'slanke' ERV som mangler ett eller flere kodende gener som er nødvendige for selvreplikasjon (vanligvis Env-genet) og 'solo LTR' ERV. Antall 'solo LTR' ERV-er er omtrent 60 ganger antallet relativt intakte ERV-er (Bolisetty et al., 2012). Fylogenetisk analyse indikerer at fugleproretrovirus (dvs. ERV) kan klassifiseres i klasse I (gamma-lignende), klasse II (alfa- og beta-lignende) og klasse III (fjernt spumalike) proretrovirus. Alfa-lignende proretrovirus er mindre enn beta-lignende, gamma-lignende og alfabeta proretrovirus (Bolisetty et al., 2012). Sammenlignet med pattedyrproretrovirus er fugleproretrovirusene mer heterogene. De beta-lignende pro-retrovirusene har gjennomgått en evolusjonær overgang fra beta-lignende til alfabet-lignende og deretter til alfa-lignende pro retrovirus, med et gradvis tap av beta-retrovirale markører. Alfabet-proretrovirusene er mellomliggende mellom alfa-lignende og beta-lignende, inkludert noen tidligere anerkjente fugleproretrovirus. Klasse III pro retrovirus ser ut til å være de eldste, etterfulgt av de beta-lignende og gamma-lignende pro retrovirusene, mens alfabetet og alfa-lignende pro retrovirus ser ut til å være de yngste. De fleste proretrovirus er integrert i vertsgener i sanseorienteringen (Bolisetty et al., 2012).

Fordeler med cistanche tubulosa-vedlikeholde leveren

I likhet med ikke-LTR-transposoner (f.eks. lange eller korte ispedde kjernefysiske elementer), er ERV-er mobile elementer som kan transponere seg selv i form av DNA-sekvenser fra ett sted til et annet i vertsgenomet. Denne transposisjonen formidles av RNA-mellomproduktet. Selv om ERV som retrotransposoner har sterk transponerbar evne i det tidlige evolusjonsstadiet, har de fleste av dem nå mistet denne evnen (Jern og Coffin, 2008). Videre indikerer dypsekvenseringsstudier at mange ERV-er generelt er stille. For eksempel blir bare rundt 20 % av ERV transkribert i kyllingembryofibroblaster, og en undergruppe av disse blir også transkribert in vivo (Bolisetty et al., 2012). I tillegg viser nyere studier at noen stille ERV kan aktiveres og uttrykkes under visse forhold (Crichton et al., 2014), og deres uttrykk påvirkes av mange faktorer, som celletype eller vevstype (spesielt placenta og kjønnsceller) , celledifferensiering og aldringsprosess, cytokiner, faktorene som forstyrrer den normale funksjonen til celler, og ernæringsfaktorer (Taruscio og Mantovani, 2004; Denner, 2016; Elaheh et al., 2018). De siste tiårene har de biologiske funksjonene til ERV gradvis blitt avdekket: 1) Transponering av ERV kan destabilisere vertsgenomene, men ERV som et originalt genetisk materiale lar vertsdyr øke mangfoldet blant og innenfor arter, forbedre tilpasningsevnen til miljøet og opprettholde kontinuerlig evolusjon (Zhang et al., 2008); 2) Promotorer og forsterkere i LTR-regionene til ERV kan påvirke transkripsjonen av deres tilstøtende gener og endre den epigenetiske statusen til tilstøtende regioner (som DNA-metylering og histonmodifikasjon) (Thompson et al., 2016); 3) Ved å binde Env-proteiner til vertsreseptorer, kan ERV blokkere bindingen av eksogene virus til de samme reseptorene, og dermed gi vertscellene evnen til å motstå eksogene virus (Nadeau et al., 2015); 4) ERV-transkripter kan aktivere det medfødte immunsystemet og indusere produksjonen av cytokiner som IFN via den dobbelttrådede RNA-avhengige TLR3/MDA5-signalveien, og dermed hemme svulster (Chiappinelli et al., 2015); og 5) ERV er også involvert i forekomst og utvikling av enkelte sykdommer, som aldring, autoimmunitet og degenerative nevrologiske sykdommer (Mager og Stoye, 2015; Nadeau et al., 2015).

Endogen retrovirusgruppe K (ERVK) er den sist endogeniserte blant de forskjellige gruppene av ERV (ERVW, ERVH, ERVK, og så videre). Den inneholder kodingssekvensen for funksjonelle proteiner, og regnes dermed som den mest intakte og biologisk aktive ERV-gruppen (Hohn et al., 2013). Det oppregulerte uttrykket av ERVK har vært assosiert med inflammatorisk sykdom, nevrologisk sykdom, autoimmun sykdom og så videre (Haraguchi et al., 1992; Tolosa et al., 2012). Nyere studier viser at ERVK-aktivering av DNA-metyltransferasehemmeren, 5-aza-2-deoksycytidin, kan forbedre cellulær medfødt immunitet (Nogues et al., 2018). Sammenlignet med at menneskelig ERVK har mange medlemmer, har avian ERVK bare flere medlemmer annotert i GenBank. De kommenterte ERVK-medlemmene som deles av kyllingen og gåsen er bare ERVK18P (LOC106029425) og ERVK25P (LOC106046236). For tiden er den biologiske eller patologiske rollen til fugle-ERVK fortsatt ukjent. Ernærings- og energistatus er viktige faktorer som påvirker dyrs vekst, reproduksjon og immunitet. Som nevnt tidligere kan ernæringsfaktorer aktivere uttrykket av ERV, og ERV kan regulere uttrykket av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener på flere måter. Derfor spekulerer vi i at nivået av ernæring eller energi kan påvirke uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene via ERV. For å verifisere denne spekulasjonen ble ernæringsstatus endret ved fasting eller overfôring hos forsøkshøns eller gjess, og uttrykket av ERV og immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i leveren ble deretter bestemt. I tillegg ble overekspresjon av ERVK25P i primære hepatocytter av gås også utført for å adressere forholdet mellom ERV og immunitet (eller betennelse) relaterte gener. Denne studien gir en ny innsikt i mekanismen for sammenhengen mellom ernæring og immunitet.

cistanche tubulosa-forbedre immunsystemet

Klikk her for å se Cistanche Enhance Immunity-produkter

【Be om mer】 E-post:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

MATERIALER OG METODER

Forsøksdyr

Alle dyreprotokoller var av institusjonelle retningslinjer for bruk av landbruksdyr i forskning og godkjent av Animal Care and Use Committee ved Yangzhou University i Kina.

Jurong Siji-gåsungene fra samme klekkeparti ble oppdrettet på bakken under naturlig belysning og konvensjonell oppdrettsforvaltning på Mali Experimental Farm (Jurong, Jiangsu, Kina). I en alder av 70 d ble 16 friske gjess tilfeldig delt inn i 2 grupper: den fastende gruppen (gjessene fastet i 24 timer med fri tilgang til vann) og kontrollgruppen (ingen faste, ad libitum tilgang til fôr og vann). Etter 24 timers faste ble alle forsøksindividene ofret, og leverprøver ble samlet, hurtigfryst i flytende nitrogen og overført ved 270 C for lagring. På samme måte ble seksten 20-uker gamle sunne Rhode Island Red-kyllinger ofret for et fasteeksperiment. I motsetning til faste, ble seksten 70-dager gamle sunne Landes-gjess (levert av Licheng Animal and Poultry Co., Ltd., Huaian, Jiangsu, Kina) delt tilfeldig og likt inn i overfôringen (24 dager med overfôring) og kontrollgruppen (mating rutinemessig). Protokollen for overfôring ble tidligere beskrevet av Geng et al., 2016a. På den 24. dagen med overfôring ble leverprøvene høstet fra både kontroll- og overfôringsgruppen og lagret ved 270 C.

Isolering og kultur av primære hepatocytter fra gås og overekspresjon av ERV

De primære gåsehepatocyttene ble isolert og dyrket fra gåseembryoer på 22. eller 23. klekkedag som beskrevet tidligere av Osman et al., 2016. Den tilpassede overekspresjonsvektoren til gåse LOC106046236-genet (eller ERVK-medlem 25 Pol protein-lignende, ERVK2 ) og tom vektor ble kjøpt fra Suzhou Jima Gene Co., Ltd. (Suzhou, Kina). Overekspresjonsvektoren ble konstruert ved å bruke en pcDNA3.1-vektor inneholdende en CMV-promoter og det innsatte DNA-fragmentet som var den kodende sekvensen til ERVK25-polymerasegenet. Overekspresjonsvektoren og den tomme vektoren ble separat transfektert inn i primære hepatocytter av gås som var blitt isolert og dyrket i 24 timer med Lipofectamine 2000 (kat # 11, 668-019, Invitrogen, Co., Ltd., Camarillo). Etter 32 timers transfeksjon ble cellene samlet for genekspresjonsanalyse ved kvantitativ fluorescens-PCR. Transfeksjonen ble utført som tidligere beskrevet av Geng et al., 2013.

RNA-rensing og cDNA-syntese

Det totale RNA ble isolert fra leverprøver ved å bruke TRIzol-settet (kat# DP424; Tiangen Biotech (Beijing) Co., Ltd., Beijing, Kina). De rensede RNA-prøvene ble omvendt transkribert til cDNA ved bruk av HiS criptTM Q RTSuperMix revers transkripsjonssett (kat.# R123-01; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, Kina). Omvendt transkripsjon ble utført i henhold til produsentens instruksjoner.

Fordeler med cistanche tubulosa- Vedlikeholde leveren

Kvantitativ PCR-analyse

Basert på referansesekvensen til hvert gen i GenBank, kvantitative PCR-primere for genene av interesse og internt referansegen, ble GAPDH designet ved bruk av online Primer 3.0-programvare (Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge), og sekvensspesifisitet ble bekreftet ved å bruke Primer-BLAST-programmet (National Center for Biotechnology Information, Bethesda) på NCBI-nettstedet. Primersekvenser er oppført i tabell 1. I henhold til produsentens instruksjoner ble kvantitativ PCR utført ved bruk av Vazyme AceQ qPCR SYBR Green Master Mix-settet (kat# Q111-02/03; Vazyme Biotech Co., Ltd., Nanjing, Kina) og cDNA-prøver. Det relative uttrykket av genene av interesse ble beregnet ved å bruke 22OOCT-metoden som tidligere beskrevet av Geng et al., 2016b.

Immunoblotting-analyse

Levervevsprøver ble lysert i en buffer som inneholdt 50 mmol Tris, pH 7,5, 120 mmol NaCl, 1 mmol EDTA, 15 mmol Na4P2O7, 20 mmol NaF, 1% Nonidet , 0,1 % fenylmetylsulforid og proteasehemmere (0,08 mmol aprotinin, 0,02 mmol leupeptin, 0,04 mmol bestatin og 15 mmol pepstatin). Proteininnholdet i hvert lysat ble bestemt ved å bruke Bio-Rad RC DC-proteinanalysesettet (kat.nr. 500-0119; Bio-Rad, Hercules) i henhold til produsentens instruksjoner. Proteiner (10 mg) fra vevslysater ble separert ved SDS PAGE og deretter overført til nitrocellulosemembraner, som ble inkubert over natten i 5 % melk i PBS inneholdende 0,1 % Tween 20. Membranene ble deretter inkubert med primært antistoff over natten ved 4 C. følgende antistoffer ble brukt ved 1:1000 fortynning i denne studien: 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), antiaktin (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 konjugert med pepperrotperoksidase ble brukt ved 1:10 000 fortynning. Proteiner ble påvist ved forbedret kjemiluminescens og Western blotting-deteksjonssystemet (Amersham Biosciences, Beijing, Kina).

Statistisk analyse

Student t-testen ble brukt til å analysere den statistiske signifikansen av forskjellen i genuttrykk mellom behandlings- og kontrollgruppene, og P,0.05 ble satt som kriterium for statistisk signifikans. Alle data er presentert som gjennomsnittlig 6 SEM.

RESULTATER

Faste undertrykte uttrykket av ERV og de immunrelaterte genene i gåseleveren

De kvantitative PCR-primerne for ERV-gener for gås (ERVK18P eller LOC1{{10}}6029425, ERVK25P eller LOC106046236) ble designet basert på referansesekvensene i GenBank. Kvantitativ PCR-analyse viste at ekspresjonsnivået av ERVK18P i gåseleveren var lik ERVK25P (Figur 1A). Sammenlignet med kontrollgruppen (ingen faste), ble uttrykket av ERVK18P og ERVK25P signifikant hemmet i leveren til gjessene som fastet i 24 timer (P, 0,05 eller 0,01) (Figur 1B). Følgelig ble mRNA-ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene (DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7, STAT3) også hemmet, med forskjellen i mRNA-ekspresjon av DDX41 og IFNG mellom fastende og kontrollgjess som nådde et statistisk signifikant nivå (P, 0,05) (Figur IB). Immunoblotting-analyse viste at proteinnivået til IFIH1 i leveren til de fastende gjessene så ut til å være lavere enn kontrollgjessene (tilleggsfigur 1).

Tabell 1. Liste over primersekvenser for kvantitativ PCR.

Faste induserte uttrykket av ERV og de immunrelaterte genene i kyllingleveren

Kvantitativ PCR-analyse viste at sammenlignet med kontrollgruppen (ingen fasting), nådde fasteindusert mRNA-ekspresjon av ERVK18P og ERVK25P i kyllingleveren, og induksjonen et statistisk signifikant nivå (P, 0).{{5} }5 eller 0.01) (Figur 2). Tilsvarende induserte faste også mRNA-ekspresjon av disse immunitets- eller betennelsesrelaterte genene, med forskjellen i mRNA-ekspresjon av IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 mellom gruppene som nådde et statistisk signifikant nivå (P, 0,05 eller 0,01) (Figur 2) ). Immunoblotting-analyse viste at proteinnivået til IFIH1 i leveren til de fastende gjessene så ut til å være høyere enn kontrollgjessene (tilleggsfigur 1).

Overfôring induserte uttrykket av ERV og de immunrelaterte genene i gåseleveren

Kvantitativ PCR-analyse viste at sammenlignet med kontrollgruppen (mating rutinemessig), var mRNA-ekspresjonen av ERVK18P og ERVK25 P i leveren til gjess som ble overfôret i 24 dager økt, med forskjellen i mRNA-ekspresjon av ERVK18P mellom kontroll- og overfôrede gjess. til et statistisk signifikant nivå (P, 0.05) (Figur 3). Følgelig ble mRNA-ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene i leverene til overfôrede gjess også økt, med forskjellen i mRNA-ekspresjon av IRF7 mellom kontroll- og overfôrede gjess som nådde et statistisk signifikant nivå (P, 0,05) ( Figur 3). Immunoblotting-analyse viste at proteinnivået av IFIH1 i leveren til de overfôrede gjessene så ut til å være høyere enn kontrollgjessene (tilleggsfigur 1).

Figur 1. Uttrykk av ERV og immunrelaterte gener i gåselever ble hemmet ved faste. Det relative uttrykket av ERV og immunrelaterte gener ble bestemt ved kvantitativ PCR. (A) Uttrykket av ERVK18P og ERVK25P i leveren til normal voksen gås. (B) Uttrykket av ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leverene til fastende gjess presenteres som foldendringen over kontrollen (ingen fasting), n 5 6. *,** angir P, 0.05, henholdsvis 0,01 vs. kontroll. Alle dataene er vist som gjennomsnittlig 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogent retrovirus.

Endogent retrovirus-overekspresjon induserte uttrykket av de immunrelaterte gener

Etter 32 timers transfeksjon av primære hepatocytter av gås med de tomme vektorene eller overekspresjonsvektorene som inneholder kodingssekvensen til Pol-genet til gås ERVK25P, var mRNA-ekspresjonen av Pol-genet i cellene transfektert med overekspresjonsvektorer omtrent 97 ganger mer enn det i cellene transfektert med tomme vektorer (P, 0.01) (Figur 4). Som forventet ble uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene indusert av ERVK25P-overuttrykk, og induksjonen av IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 nådde et statistisk signifikant nivå (P, 0.05 eller 0.01) (Figur 4).

DISKUSJON

Ernærings- og energinivåer er viktige faktorer som påvirker dyrs vekst, reproduksjon og immunitet. Sult (eller faste) og fôring er 2 typiske tilstander som påvirker ernærings- eller energinivåer, og blir derfor ofte brukt som en forskningsmodell for å belyse reguleringen av ernæring eller energi på de fysiologiske funksjonene til dyr. For eksempel kan faste eller fôring påvirke uttrykket av gener relatert til vekst, reproduksjon og immunitet (Volkoff et al., 2016; Smati et al., 2020). Det er imidlertid uklart om fasting eller fôring kan aktivere ERV og påvirke ekspresjonen av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener via ERV. I tillegg kan kortvarig overfôring (3–4 uker) føre til dannelse av gåsefettlever (ofte kjent som foie gras), som ligner på alkoholfri fettleversykdom (NAFLD) hos mennesker og gnagere (Nahum et al. , 2010; Wang et al., 2019), men det er ukjent om ERV aktiveres ved overfôring og er involvert i utviklingen av gåsefettlever. I denne studien ble uttrykket av ERV og noen immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i leveren til gjess eller kyllinger bestemt etter endring av dyrenærings- eller energistatus ved faste eller overfôring, slik at forholdet mellom ernærings- (eller energi-) status og ekspresjonen av ERV og de immunitets- (eller betennelsesrelaterte genene) kan avklares. Dessuten ble ERVK25P-overekspresjon i primære hepatocytter av gås også utført for å verifisere om uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene ble påvirket av ERV. Faktisk ga resultatene sterke bevis som støtter forestillingen om at nærings- eller energistatus kan regulere uttrykket av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener via ERV hos fjørfe. Interessant nok varierte effekten av faste på mRNA-ekspresjonen av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i leveren med fjørfearter, det vil si at mRNA-uttrykket av genene i kyllingleveren var i motsetning til det i gåseleveren. . Videre var mRNA-ekspresjonen av genene i leveren til de fastende gjessene i strid med den til overmatede gjess. I tillegg tyder dataene på at de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene kan mediere reguleringen av ERV på utviklingen av gåsefettlever (eller foie gras).

Figur 2. Uttrykk av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i kyllingleveren ble indusert ved faste. Det relative uttrykket av ERV og immunrelaterte gener ble bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspresjonsnivåene for ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leveren til de fastende kyllingene presenteres som foldendringen over kontrollen (ingen fasting), n {{10}} . *,** angir henholdsvis P, 0.05, 0.01 vs. kontroll. Alle dataene er vist som gjennomsnittlig 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogent retrovirus.

Figur 3. Uttrykk av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene i gåseleveren ble indusert ved overfôring. Det relative uttrykket av ERV og immunrelaterte gener ble bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspresjonsnivåene til ERVK18P, ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i leverene til de overmatede gjessene presenteres som foldendring over kontrollen (rutinemating), n {{10}} . * angir P, 0,05 vs. kontroll. Alle dataene er vist som gjennomsnittlig 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogent retrovirus.

Figur 4. Ekspresjonen av de immunitets- eller inflammasjonsrelaterte genene ble indusert av ERV-overekspresjon i primære hepatocytter av gås. Det relative uttrykket av ERV og immunrelaterte gener ble bestemt ved kvantitativ PCR. Ekspresjonen av ERVK25P, DDX41, IFIH1, IFNG, IRF7 og STAT3 i de primære hepatocyttene for gås transfektert med ERVK25P overekspresjonsvektorer presenteres som foldendring over kontrollen (hepatocyttene transfektert med tomme vektorer), n {{1{{11 }}}}. *,** angir henholdsvis P, 0.05, 0.01 vs. kontroll. Alle dataene er vist som gjennomsnittlig 6 SEM. Forkortelse: ERV, endogent retrovirus.

Tidligere studier har vist at ERV generelt dempes gjennom DNA-metylering i vertsceller, men ERV kan aktiveres av MER48 (Walsh et al., 1998; Gibb et al., 2015). Induksjonen av ERV er også vist ved flere sykdommer, inkludert noen metabolske sykdommer som multippel sklerose, der immunitets- eller betennelsesrelaterte gener er involvert (Perron et al., 2000). Mekanistiske studier indikerer at betennelse spiller en viktig rolle i patogenesen av metabolske sykdommer vanligvis forårsaket av ernæring eller energioverskudd (Eo et al., 2017). Dessuten er det funnet at fasting eller overfôring kan endre DNA-metyleringsnivået til peroksisomproliferatoraktiverte reseptorgener (Jacobsen et al., 2014; Hjort et al., 2017). Basert på disse funnene er det mulig at ernæringsendring aktiverer mRNA-ekspresjonen av ERV via epigenetisk regulering. På den annen side kan ernæringsendring indusere mRNA-ekspresjonen av noen immunitets- eller betennelsesrelaterte gener (Smati et al., 2020). I tråd med disse funnene viste denne studien at fasting eller overfôring påvirket mRNA-ekspresjonen av ERV og de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener, og at mRNA-ekspresjonen av ERV er nært assosiert med mRNA-ekspresjonen av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener.

cistanche fordeler for menn styrker immunforsvaret

Siden ERV er rikelig i dyregenomer, kan rollen til ERV i reguleringen av ernæring eller energi på immunitet eller betennelse undervurderes. Denne studien tok hovedsakelig for seg ERVK18 og ERVK25 som medierer effekten av fasting eller overfôring på mRNA-ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener. ERVK-genene er for øyeblikket bare den relativt intakte ERV-en som er annotert i både gåse- og kyllinggenom. I tillegg til disse relativt intakte ERV, kan den "slanke" ERV og "solo LTR" ERV aktiveres ved faste eller overfôring og dermed også bidra til effekten av faste eller overfôring på mRNA-ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene. Siden "slanke ERV" og "solo LTR" ERV vanligvis er lokalisert i nærheten av noen vertsgener (Thompson et al., 2016), kan fasting eller overfôring regulere mRNA-ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener gjennom cis-effekten av aktivert ERV. Fra dette synspunktet kan opprettholdelsen av immunitet på det grunnleggende nivået delvis skyldes en liten del av aktiv ERV. Tidligere studier har vist at noen ERV-er regelmessig transkriberes i både kyllingembryonale fibroblaster (omtrent 20 % av ERV) og in vivo (Bolisetty et al., 2012). Reguleringen av faste eller overfôring på mRNA-ekspresjonen av ERV er mest sannsynlig gjennom epigenetiske modifikasjoner (f.eks. DNA-metylering) som tidligere nevnt. Det er rapportert at AZA, en hemmer av DNA-metyltransferase, kan indusere mRNA-ekspresjonen av ERV i cellen betydelig (Jaenisch et al., 1985; Deborah og Bestor, 2004). mRNA-ekspresjonen av ERV ble differensielt regulert i kyllingleveren vs. gåseleveren ved å faste, noe som tyder på at det er en annen grad av epigenetisk modifikasjon for å kontrollere ERV-ekspresjonen mellom kyllinger og gjess. Denne slutningen støttes av bevisene som viser at mRNA-ekspresjonen av ERV er celletypeavhengig (Nogues et al., 2018). Hvordan fasting eller overfôring påvirker DNA-metylering av ERV gjenstår imidlertid å avklare. Videre kan genetiske forskjeller mellom kyllinger og gjess bidra til forskjellen i uttrykket av ERV mellom de 2 artene, for eksempel forskjellige responser av transkripsjonsfaktorer på interne eller eksterne stimuli. Faktisk viser våre tidligere resultater at mRNA-ekspresjonen av mange gener i gåsefettlever vs. normal lever er i strid med det hos mennesker med (eller mus) NAFLD vs. normal lever (Liu et al., 2016). I tillegg kan miljøfaktorer og andre faktorer, som alder, fôr, lys og andre oppdrettsforhold, også være ansvarlige for ulik uttrykk for ERV mellom kyllinger og gjess.

I denne studien økte ERVK25P-overuttrykk uttrykket av de immunitets- eller betennelsesrelaterte genene, noe som gir sterke bevis som støtter oppfatningen om at fasting eller overfôring regulerer mRNA-uttrykket av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i leveren via ERV. Det er 2 potensielle mekanismer som overekspresjon av den relativt intakte ERV økte mRNA-ekspresjonen av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener: 1) det dobbelttrådete RNA dannet i ERV-transkripter eller ved å hybridisere med antisense RNA kan aktivere NFkB-signalering vei på dobbelttrådet RNA som binder seg til dets reseptorer (f.eks. TLR3) og induserer i sin tur ekspresjonen av de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener (Chiappinelli et al., 2015); 2) den relativt intakte ERV kan også uttrykke deres kodede proteiner eller polypeptider, noe som fører til aktivering av nedstrøms signalveier og uttrykk for de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener. Selv om denne studien ikke kunne oppdage proteinekspresjonen av ERVK18P og ERVK25P på grunn av mangel på riktige antistoffer, har tidligere studier vist at noen ERV, spesielt ERVK, kan syntetisere deres proteiner og indusere ekspresjonen av immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i nevronale celler (Manghera et al., 2015). Disse proteinene kan registreres av dyrereseptorer som RIG-1, proteinkinase K og inflammatorisk kroppsmolekyl NLRP3 (Mitoma et al., 2013; Mu et al., 2016). Sammenhengen mellom ernæring (eller energi) og immunitet (eller betennelse) har blitt vist i flere ernærings- eller energirelaterte lidelser, spesielt ved fedme-assosierte sykdommer inkludert diabetes og NAFLD. Fedme har blitt ansett som en kronisk betennelse ettersom mange betennelsesrelaterte gener (f.eks. proinflammatorisk cytokintumornekrosefaktor-alfa, MCP1 og IL6) induseres hos pasienter med fedme kontra sunne kohorter (Ferreira et al., 2016). Disse cytokinene kan føre til insulinresistens og dermed forverre fedme-assosierte metabolske forstyrrelser (Li et al., 2019). I denne studien viste data at ERV og immunitets- eller betennelsesrelaterte gener ble indusert i gåsefettlever kontra normal lever. Leveren er et ekstremt komplekst organ, som ikke bare spiller en sentral rolle i nærings- og energiomdannelser, men som også har funksjonene avgiftning og immunregulering. Leveren inneholder et stort antall immunceller, som Kupffer-celler (de fastboende makrofager), naturlige drepeceller og naturlige drepende T-celler. Leveren syntetiserer også komplementkomponenter og et stort antall andre løselige patogengjenkjenningsreseptorer (Keith et al., 2007). Derfor blir leveren i dag sett på som et viktig immunorgan og spiller en rolle i medfødt immunitet (eller betennelse) (Xia et al., 2008; Trigger, 2010). ERV og deres induserte immunitets- eller betennelsesrelaterte gener kan være avgjørende for leverens fysiologiske funksjoner og tjene som bindeleddet mellom ernæringsmetabolisme og immunitet (eller betennelse). I denne studien, selv om ernæringsmessig (eller energi) endring induserte mRNA-ekspresjonen av ERV og immunitets- eller betennelsesrelaterte gener i gåsefettlever kontra normal lever, er det bemerkelsesverdig at de ERV-induserte immunitets- eller betennelsesrelaterte gener kan tilbakemeldinger regulere ernæringsmetabolismen (Volkman og Stetson, 2014; Cañadas et al., 2018). Derfor gir denne studien noen bevis som støtter oppfatningen om at ERV deltar i utviklingen av gåsefettlever via de immunitets- eller betennelsesrelaterte gener.

cistanche supplement fordeler-hvordan styrke immunforsvaret

I denne studien bestemte vi også proteinnivået til IFIH1 i leverene til fastende gjess vs. kontrollgjess, de fastende høner vs. kontrollkyllinger, og de overmatede gjess vs. kontrollgjess. Selv om mønstrene til IFIH1-proteinnivået var lik de for IFIH1-mRNA-nivået, var forskjellen i proteinnivået mellom behandlings- og kontrollgruppene ikke like åpenbar som i mRNA-nivået. De mulige forklaringene inkluderer at proteinnivået til IFIH1 kan reguleres post-transkripsjonelt. Avslutningsvis påvirker ernærings- eller energistatus uttrykket av noen immunitets- eller betennelsesrelaterte gener via ERV, som gir en potensiell mekanisme som ligger til grunn for assosiasjonen mellom ernæring (eller energi) og immunitet (eller betennelse). Ernærings- eller energistatus kan regulere uttrykket av ERV via DNA-metylering. Det er en forskjell i denne epigenetiske reguleringen blant fjørfearter, og den spesifikke mekanismen må studeres videre. De immunitets- eller betennelsesrelaterte genene som påvirkes av ernærings- eller energistatus kan ikke bare delta i den medfødte immunresponsen, men også spille en rolle i betennelse, dyrevekst og apoptose, og tilbakemeldingsregulering av ernæring eller energimetabolisme. I tillegg avslørte denne studien også for første gang at ERV og deres regulerte immunitets- eller betennelsesrelaterte gener var involvert i utviklingen av gåsefettlever.

REFERANSER

Bolisetty, M., J. Blomberg, F. Benachenhou, G. Sperber og K. Beemon. 2012. Uventet mangfold og uttrykk for endogene fugleretrovirus. 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 av spesifikke interferon-stimulerte endogene retrovirus. 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. Hemming av DNA-metylering forårsaker en interferonrespons i kreft via dsRNA inkludert endogene retrovirus. Cell 162:974–986.

Crichton, JH, DS Dunican, M. Marie, RR Meehan og IR Adams. 2014. Forsvare genomet fra fienden innenfor mekanismer for retrotransposonundertrykkelse i musens spirelinje. Celle. Mol. Life Sci. 71:1581-1605.

Deborah, BH og TH Bestor. 2004. Meiotisk katastrofe og retrotransposonreaktivering i mannlige kjønnsceller som mangler Dnmt3L. Nature 431:96–99.

Denner, J. 2016. Uttrykk og funksjon av endogene retrovirus i placenta. APMIS 124:31–43.

Dolei, A., E. Uleri, G. Ibba, M. Caocci, C. Piu og C. Serra. 2015. Romvesenene inne i menneskelig DNA: HERV-W/MSRV/syncytin-1 endogene retrovirus og nevrodegenerasjon. J. Infect. Dev. Countr. 9:577–587.

Elaheh, K., N. Farzaneh, P. Mirshokraei, SE Tabatabaeizadeh og H. Dehghani. 2018. Uttrykk av endogene retrovirus i preimplantasjonsstadier av bovint embryo. Reprod. Innenriks. Anim. 53:1405–1414.

Eo, H., JE Park, YJ Jeon og Y. Lim. 2017. Forbedrende effekt av kolonialt cava polyfenolekstrakt på nyrebetennelse assosiert med avvikende energimetabolisme og oksidativt stress i diettinduserte overvektige mus med høyt fettinnhold. J. Agric. Food Chem. 65:3811-3818

Ferreira, PS, LC Spolidorio, JA Manthey og TB Cesar. 2016. Sitrusflavanoner forhindrer systemisk betennelse og lindrer oksidativt stress hos C57BL/6J-mus som får en diett med høyt fettinnhold. Matfunksjon. 7:2675-2681.

Geng, TY, W. Hu, MH Broadwater, JM Snider, J. Bielawski, SB Russo, JH Schwacke, J. Ross og LA Cowart. 2013. Fettsyrer regulerer insulinresistens differensielt gjennom endoplasma retikulum stressmediert induksjon av tribbles homolog 3: en potensiell kobling mellom diettfettsammensetning og de patofysiologiske utfallene av fedme. Diabetologia 56:2078–2087.

Geng, TY, B. Yang, FY Li, LL Xia, Q. Wang, X. Zhao og DQ Gong. 2016a. Identifikasjon av beskyttende komponenter som forhindrer forverring av gåsefettlever: karakterisering, uttrykk og regulering av adiponektinreseptorer. 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. Tilskudd av diettsukker fremmer endoplasmatisk retikulum stressuavhengig insulinresistens og fettlever 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 av et endogent retrovirus-assosiert langt ikke-kodende RNA i humant adenokarsinom. Genome Med. 7:22.

Haraguchi, S., RA Good, GJ Cianciolo og NK Day. 1992. Et syntetisk peptid homologt med retroviralt kappeprotein nedregulerer TNF-a og IFN-g mRNA-ekspresjon. 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 av unge menn påvirker fettvevs DNA-metylering av LEP og ADIPOQ på en fødselsvektavhengig måte. Clin. Epigenetikk 9:40.

Hohn, O., K. Hanke og N. Bannert. 2013. HERV-K (HML-2), den best bevarte familien av HERV-er: endogenisering, uttrykk og implikasjoner i helse og sykdom. Front. Oncol. 3:246.

Huda, A., N. Polavarapu, IK Jordan og JF McDonald. 2008. Endogene retrovirus av kyllinggenomet. 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 menn med lav fødselsvekt viser redusert plastisitet av genomomfattende muskel-DNA-metylering ved overfôring med høyt fettinnhold. Diabetologia 57:1154–1158.

Jaenisch, R., A. Schnieke og K. Harbers. 1985. Behandling av mus med 5-azacytidin aktiverer effektivt stille retrovirale genomer i forskjellige vev. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:1451–1455.

Jern, P. og JM Coffin. 2008. Effekter av retrovirus på vertsgenomfunksjon. 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 retrovirus ved HIV-1-infeksjon. 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 retrovirus ved nevrologiske sykdommer. Trender 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-nivåer er økt ved type 2 diabetes mellitus og er assosiert med fedme, insulinresistens og betennelse. Clin. Chim. Acta 494:52–57.