Modulation of the immune response and disease induced by the infection with the human respiratory syncytial virus by heme-oxygenase 1 enzyme and pannexin 1 hemichannel : two new endogenous regulators of immunity against this virus
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2018
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Abstract
El sistema inmune es una compleja red de defensa y ataque contra diferentes amenazas foráneas o endógenas. Además de células y moléculas solubles que conforman esta red, existen moléculas de otros sistemas en el hospedero que pueden modular la respuesta inmune. En este estudio, hemos denominado a dichas moléculas como reguladores endógenos de la respuesta inmune y nos hemos enfocado en el efecto de la modulación de dos de estas moléculas en la severidad de la enfermedad inducida por la infección del Virus respiratorio sincicial humano (VRSh). Específicamente, hemos descrito los efectos de la modulación de los reguladores endógenos hemo-oxigenasa 1 (HO-1) y panexina-1 (Panx1).HO-1 es una enzima inducible bajo condiciones de estrés y es responsable del catabolismo del grupo hemo, generando como subproductos; biliverdina, CO y Fe2+. Se ha descrito que esta enzima posee una importante participación en la regulación de la inflamación y posee actividad antiviral contra diferentes tipos de virus incluyendo el virus de inmunodeficiencia humana (VIH), influenza y dengue, entre otros. En este trabajo, se planteó como hipótesis que la actividad enzimática de HO-1 es fundamental para prevenir la enfermedad inducida por VRSh. Para evaluar el rol de HO-1 en la modulación de la enfermedad inducida por VRSh, se utilizaron dos estrategias experimentales para promover la expresión de esta enzima. Se utilizó una inducción farmacológica, utilizando protoporfirina de cobalto (CoPP), y un sistema genético basado en la sobreexpresión exógena de HO-1 en un modelo de ratón transgénico. Nuestros resultados muestran que la inducción farmacológica de HO-1 mediada por CoPP o la expresión de HO-1 en el modelo transgénico protegen al hospedero de la enfermedad inducida por la infección por VRSh, disminuyendo parámetros de la enfermedad tales como pérdida de peso corporal, carga viral, título viral e inflamación pulmonar. La inducción de HO-1 promueve una disminución en la producción de citoquinas y quimioquinas pro-inflamatorias e incrementa los niveles de IL-10, generando un ambiente anti-inflamatorio en el pulmón. De forma concomitante, se produce un aumento en la expresión de interferon del tipo I (IFN del tipo 1) en los pulmones de los ratones que sobreexpresan HO-1, promoviendo un estado antiviral en las vías aéreas de los ratones infectados. Además, se realizaron ensayos in vitro en células A549 para evaluar el efecto de la inducción de HO-1 en la replicación de VRSh y producción de partículas virales infectivas, apoyando los resultados obtenidos in vivo. Panx1 es un hemicanal expresado de manera ubicua en la membrana celular. Su principal función es mediar la liberación de ATP al medio extracelular, donde el ATP actúa como señal de daño para reclutar células inflamatorias como macrófagos y neutrófilos. Además, recientemente se ha descrito que Panx1 es requerido para la entrada de VIH en la célula hospedera, y el bloqueo de este hemicanal por fármacos como probenecid reducen la replicación de éste patógeno. En este trabajo se planteó como segunda hipótesis que Panx1 contribuye en el desarrollo de la enfermedad inducida por VRSh, facilitando propagación de VRSh. Nuestros resultados muestran que Panx1 es regulado positivamente luego de la infección y su actividad es promovida a tiempos tempranos posterior a la exposición de la célula hospedera ante el virus. En este contexto, el bloqueo de la actividad de Panx1 resulta en una inhibición de la propagación viral tanto in vitro como in vivo. Además, los ratones tratados con probenecid presentan menores signos de inflamación pulmonar. Por último, se observó que existe una menor secreción de IL-1β en el pulmón de los ratones tratados con probenecid que se correlaciona con una menor inflamación pulmonar. El presente estudio demuestra por primera vez, que la infección causada por el VRSh es modulada tanto por la enzima HO-1 como por Panx1 y ambos reguladores endógenos del sistema inmune son excelentes blancos terapéuticos para el control de la infección del VRSh.
Description
Tesis (Doctor of Biological Sciences with a major in Molecular Genetics and Microbiology)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018