La vacuna MRNA COVID-19 protegeix contra la infecció SARS-CoV-2 Omicron BA.1 en ratolins obesos induïts per la dieta mitjançant l'augment de les respostes antivirals innates de l'hoste

Resum

Fons

L'obesitat és una epidèmia mundial i es considera un factor de risc de manifestació greu de la malaltia per coronavirus 2019 (COVID-19). La patogenicitat del coronavirus 2 de la síndrome respiratòria aguda severa (SARS-CoV-2) i les respostes de l'hoste a la infecció, la reinfecció i la vacunació en individus amb obesitat encara no s'entenen del tot.

Mètodes

Utilitzant el model de ratolí d'obesitat induïda per la dieta (DIO), vam estudiar SARS-CoV-2 Alpha- i Omicron BA.1-manifestacions de malalties induïdes i respostes immunes de l'hoste a la infecció, la reinfecció i la COVID{{ {6}} vacunació d'ARNm.

Descobriments

A diferència dels ratolins prims, Omicron BA.1 i Alpha es van replicar a nivells comparables als pulmons dels ratolins DIO i van provocar un grau similar de dany als teixits. És important destacar que les respostes immunes adaptatives mediades per cèl·lules T i B a la infecció per SARS-CoV-2 o la vacunació d'ARNm de COVID{-19 es veuen deteriorades en ratolins DIO, la qual cosa comporta una major propensió a la reinfecció i una vacuna més baixa. eficàcia. Tanmateix, malgrat l'absència d'anticossos neutralitzants, els ratolins DIO vacunats estan protegits dels danys pulmonars després del repte d'Omicron, acompanyats d'una producció significativament més gran d'IFN i IFN al teixit pulmonar. L'RNAseq pulmonar i els experiments posteriors van indicar que la vacunació d'ARNm de COVID-19 en ratolins DIO va augmentar la resposta immune innata antiviral, inclosa l'expressió d'IFN- en comparació amb els controls no vacunats.

planta de cistanche per augmentar el sistema immunitari

Interpretació

Els nostres resultats van suggerir que la vacunació d'ARNm de COVID-19 millora les respostes antivirals innates de l'hoste en l'obesitat, cosa que protegeix els ratolins DIO fins a cert punt quan la immunitat adaptativa és subòptima.

Finançament

Es pot trobar una llista completa dels organismes de finançament que han contribuït a aquest estudi a la secció Agraïments.

Paraules clau: Obesitat; Ratolí obès induït per la dieta; SARS-CoV-2}}; COVID-19; vacunació; Omicron

Introducció

La malaltia del coronavirus 2019 (COVID-19) és causada pel coronavirus de la síndrome respiratòria aguda severa-2 (SARS CoV-2), que ha provocat més de 630 milions d'infeccions amb més de 6,5 milions de morts.1 –3 S'ha suggerit l'edat avançada i les comorbiditats com la hipertensió, l'obesitat, certs càncers i malalties cardiovasculars com a factors de risc per desenvolupar COVID greu-19.4 Entre aquestes condicions, l'obesitat es considera actualment una epidèmia mundial i s'associa amb el tipus II diabetis mellitus, malalties cardiovasculars, hipertensió i malaltia del fetge gras no alcohòlic a causa de l'estat d'inflamació sistèmica crònica de baix grau.5 Estudis anteriors van informar que els ratolins obesos induïts per la dieta (DIO) van muntar respostes immunitàries innates desregulades i van desenvolupar danys pulmonars greus després infecció pandèmica de grip H1N1.6–8 Des de l'esclat de la pandèmia de COVID-19, els informes clínics van suggerir que les persones amb afeccions relacionades amb l'obesitat tenen un risc més elevat de patir COVID-19 i són més propenses a patir malalties greus. 9,10 A més, un estudi recent va indicar que l'obesitat s'associa amb un retard en l'eliminació del SARS-CoV-2 i un pronòstic desfavorable en pacients amb COVID{-19.11 No obstant això, la patogenicitat del SARS-CoV-2 i les respostes de l'amfitrió a la reinfecció i la vacunació en persones amb obesitat encara no s'entenen del tot.12 Des de la seva aparició el 2019, el SARS-CoV-2 continua evolucionant i generant noves variants de preocupació del SARS-CoV-2 ( VOCs) incloent Alpha, Beta, Gamma, Delta i Omicron. Aquests COV porten mutacions clau en l'espiga i altres proteïnes virals que modulen col·lectivament la seva patogènesi, l'evasió immune i la transmissibilitat. A finals de novembre de 2021, el SARS-CoV-2 Omicron BA.1 es va informar per primera vegada a Sud-àfrica, que es va estendre ràpidament i va substituir Delta com a variant de SARS-CoV-2 de circulació dominant a principis de 2022. Omicron BA. .1 conté més de 30 canvis d'aminoàcids en un pic en comparació amb l'ancestral SARS-CoV-2, el que resulta en les seves característiques virològiques úniques, com ara una patogenicitat reduïda, una transmissibilitat elevada13–17 i l'evasió de la immunitat induïda per la vacuna.18–. 20 Atès que Omicron i els seus sublinatges són ara les soques predominants de SARS-CoV-2, és important entendre la manifestació de la infecció per Omicron a la població obesa. El més important és que l'eficàcia de la vacunació d'ARNm de COVID-19 en estats obesos segueix explorant-se de manera incompleta.

En aquest estudi, hem utilitzat ratolins DIO com a model animal per simular la manifestació d'Alfa i Omicron BA.1 en el context de la patogènesi del SARS-CoV-2, la reinfecció i la vacuna d'ARNm COVID-19 mediada per la vacuna. protecció en persones obeses. Primer, vam trobar que el SARS-CoV-2 va donar lloc a resultats de malalties més greus en ratolins DIO que en ratolins prims. Mentrestant, vam trobar que les respostes d'anticossos neutralitzants sèrics i les respostes d'interferó de cèl·lules T específiques del virus induïdes per la infecció per virus o la vacunació d'ARNm de COVID-19 es van atenuar greument en ratolins DIO, cosa que va provocar una major susceptibilitat a la reinfecció i menys protecció contra la vacuna d'ARNm COVID-19 dels ratolins DIO en comparació amb els ratolins prims. En segon lloc, tot i que la infecció per Omicron BA.1 va causar malalties atenuades en ratolins prims, va provocar una malaltia greu en ratolins DIO similar a la d'Alfa. En tercer lloc, vam demostrar que dues dosis de vacunes d'ARNm de COVID-19 no van aconseguir induir l'anticossos neutralitzant sèrum contra Omicron BA.1, però van ser capaços de millorar l'Omicron BA.1-Va provocar danys pulmonars en ratolins DIO. Els estudis de transcriptòmica dels teixits pulmonars van demostrar que les respostes antivirals immunes innates dels ratolins DIO es van regular significativament per la vacunació, cosa que indica que la vacunació d'ARNm de COVID-19 va oferir protecció als ratolins DIO augmentant la immunitat antiviral innata de l'hoste. En conjunt, el nostre estudi va revelar un coneixement important de la infecció SARS-CoV-2 Alpha i Omicron BA.1, la reinfecció i la vacunació d'ARNm COVID{-19 en ratolins DIO.

cistanche tubulosa: millora el sistema immunitari

Feu clic aquí per veure els productes Cistanche Enhance Immunity

【Demanar més】 Correu electrònic:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Mètodes

Declaració ètica

Tots els experiments amb SARS-CoV-2 vius es van realitzar a les instal·lacions de Bioseguretat-3 del Departament de Microbiologia de la Universitat de Hong Kong (HKU) segons els procediments operatius estàndard. Tots els procediments experimentals amb animals van ser aprovats pel Comitè sobre l'ús d'animals vius en l'ensenyament i la investigació de l'HKU sota CULATR 5786-21 i el compliment de les directrius d'ús animal.

Virus i bioseguretat

SARS-CoV-2 B.1.1.7/Alpha (GISAID: EPI_ISL{_1273444) i B.1.1.529.1/Omicron BA.1 (GenBank: OM212469)18 es van aïllar de pacients de COVID-19 confirmats en laboratori a Hong Kong. Alpha i Omicron BA.1 es van cultivar i es van valorar mitjançant un assaig de placa a cèl·lules VeroE6-TMPRSS2 i es van emmagatzemar a -80 ◦ C abans de l'ús.

Animals

Els ratolins C57BL/6N es van obtenir del Centre de Recerca de Medicina Comparada de HKU i es van mantenir al laboratori animal BSL- 2 amb un cicle dia/nit d'interval 12-h.21 La inducció de l'obesitat es va realitzar tal com es va descriure anteriorment. Les femelles de ratolins de 6 3 setmanes d'edat recentment deslletades es van dividir aleatòriament en 2 grups, un grup va ser alimentat amb dietes altes en greixos al 45% de Kcal (D12451, Research Diet Inc, New Brunswick, NJ) durant 20 setmanes per induir la dieta- ratolins obesos induïts (DIO) i el grup control es va alimentar amb aliments de pellets estàndard que contenien dietes de 13,2 Kcal% (PicoLab Rodent Diet 20, LabDiet Code 5053, PMI) com a ratolins prims. El pes corporal mitjà del ratolí DIO utilitzat en aquest estudi va ser de 40 a 50 g i el grup de ratolins prims de control va ser de 25 a 30 g.

Cultiu cel·lular i estimulació

Els macròfags alveolars (AM) es van aïllar mitjançant rentat broncoalveolar (BAL). Breument, després de sacrificar els ratolins per injecció intraperitoneal de pentobarbital, es van rentar els pulmons amb 1 ml de PBS fred tres vegades per obtenir 3 ml de líquid de rentat broncoalveolar (BALF). Els BALF de ratolins del mateix grup es van reunir i es van centrifugar a 500 × g durant 10 min a 4 ◦ C per recollir cèl·lules precipitades, els AM es van sembrar amb una densitat de 50,000 cèl·lules/pou a 96- plaques de pou cultivades a RPMI 1640 més 1% de penicil·lina-estreptomicina a 37 ◦C en una atmosfera humida de 5% de CO2 durant 2 h, després les monocapes d'AM es van poder adherir a les plaques de cultiu, les cèl·lules no adherents es van rentar de plaques amb PBS i es van cultivar AM en RPMI 1640 més un 1% de penicil·lina-estreptomicina i un 10% de sèrum fetal boví (FBS) amb o sense estimulació de la vacuna d'ARNm d'1 ug/mL, 100 ug/mL de Poly (I: C) o 100 ng/mL de proteïna de punta durant 24 h .22 Es van recollir sobrenedants per a la prova ELISA. Les cèl·lules es van rentar a fons amb PBS i es van collir per a l'extracció d'ARN.

Repte alfa i Omicron BA.1 en ratolins

DIO i ratolins magres sota anestèsia per Ketamina (100 mg/kg) i Xilazina (10 mg/kg)23 van ser inoculats intranasalment amb 103 PFU d'Alfa o Omicron BA.1 diluïts en 20 ul de solució salina tamponada amb fosfat (PBS), ratolins control. es van inocular amb el mateix volum de PBS. El pes corporal i els símptomes dels ratolins infectats es van controlar durant 14 dies, els símptomes de la malaltia incloïen la pell arrugada, la postura encorbada i la respiració difícil, i es va donar una puntuació a cada signe. Els ratolins es van sacrificar per injecció intraperitoneal de pentobarbital als 2 i 4 dies després de la infecció (dpi), 3-6 ratolins de cada grup van ser sacrificats per recollir mostres de sang, teixits pulmonars i cornets nasals per a una valoració virològica, histopatològica i immunològica. Es van recollir mostres de pulmó de cada ratolí per a les avaluacions. Cada punt de dades del panell de la figura representa el resultat d'un ratolí.

Procediment de vacunació

Els ratolins es van dividir aleatòriament en grups i se'ls va donar un règim de dues dosis de vacunació d'ARNm COVID-19 (BNT162b2, número de lot 1B004A, BioNTech, Alemanya) a intervals de 14-dia. La vacuna es basa en un ARNm modificat amb nucleòsids formulat en nanopartícules de lípids que codifica l'ancestral SARS-CoV-2 de longitud completa. Els ratolins DIO i prims es van injectar intramuscularment amb 50 ul (5 ug) de vacuna d'ARNm COVID-19 o solució salina normal com a control.24,25 El dia 14 després de la primera dosi de vacunació, vam recollir mostres de sang i després vam proporcionar la segona dosi de la vacuna d'ARNm. Als 14 dies després de la segona dosi, es van recollir mostres de sang per avaluar les respostes d'anticossos. Els ratolins van ser posteriorment inoculats per via intranasal amb 103 PFU d'Alfa o Omicron BA.1. A 2 dpi, es van sacrificar ratolins mitjançant injecció intraperitoneal de pentobarbital i es van recollir mostres que incloïen mostres de sang, teixits de pulmó i cornets nasals per a una valoració virològica, histològica i immunològica. Els teixits pulmonars es van separar en tres parts, el pulmó esquerre es va recollir per a l'avaluació histològica, el lòbul caudal del pulmó dret es va recollir com a homogeneïtat pulmonar i la resta del pulmó dret va ser per a l'extracció d'ARN.

Determinació de còpies del gen SARS-CoV-2 i títol viral infecciós en teixits pulmonars i cornets nasals

L'ARN total dels teixits pulmonars i de cornets nasals (NT) de ratolins amb infecció Alfa i Omicron BA.1 es va extreure mitjançant el kit d'extracció d'ARN MiniBEST Universal (9766, Takara Bio Inc. Shiga, Japó). Les còpies del gen de l'ARN polimerasa (RdRp) depenent de l'ARN del SARS-CoV-2 es van quantificar mitjançant un kit QuantiNova Probe RT-PCR (208354, Qiagen). La qRT-PCR per a la detecció de còpies del gen SARS-CoV-2 RdRp i el gen de neteja -actina per a la normalització es van realitzar en un sistema LightCycler 96 (Roche Applied Sciences, Indianapolis, EUA).21 Per a la titulació de virus infecciosos, homogeneïtats de el pulmó (lòbul caudal del pulmó dret) i els teixits NT infectats amb Alpha i Omicron BA.1 es van realitzar mitjançant un assaig de dosi infecciosa de cultiu de teixits al 50% (TCID50) en cèl·lules VeroE6-TMPRSS2.26 Els homogeneïtats eren {{ 19}}dilució en sèrie de vegades i incubada amb cèl·lules VeroE6-TMPRSS2 en una placa de 96-pous durant 1 h en una incubadora a 37 ◦C, els sobrenedants es van descartar i les cèl·lules es van incubar més a 37 ◦C durant 72ºC. h. Es va observar l'efecte citopàtic (CPE) i es va determinar el títol infecciós dels teixits del 50% mitjançant el mètode de càlcul del punt final de Reed & Munch.26

Histopatologia, immunohistoquímica i tinció d'immunofluorescència de seccions de teixit de cornets pulmonars i nasals

Es va observar la tinció d'hematoxilina i eosina (H&E) de seccions de teixit fixades amb formalina i incrustades en parafina (4 μm cadascuna) per als canvis histopatologia. La gravetat de la histopatologia als pulmons va rebre una puntuació sota emmascarament complet27 mitjançant l'avaluació de la congestió pulmonar, la infiltració intersticial, la infiltració alveolar i l'hemorràgia i es va puntuar 0-4 com es va descriure anteriorment.26 Es van utilitzar els criteris següents per a la puntuació: 0, secció pulmonar normal; 1, congestió dels vasos sanguinis, infiltració perivascular o peribronquiolar; 2, a més d'1 amb congestió i infiltració difusa de la paret alveolar; 3, infiltració de l'espai aeri, exsudació, hemorràgia d'alveolitis localitzada; 4, es van observar alveolitis difusa. La tinció d'immunohistoquímica es va realitzar mitjançant un kit de substrats DAB (3,3'-diaminobenzidina) (Vector Laboratories) tal com hem descrit anteriorment.28 Breument, per a la detecció d'antígens ACE2, es van utilitzar anticossos monoclonals de conill recombinants ACE2 (MA{19}}, Invitrogen). utilitzat i seguit amb el desenvolupament del color mitjançant el kit de substrat DAB. La proteïna ACE2 es va detectar per hematoxilina i després les seccions de teixit amb el medi de muntatge permanent VectaMount (Vector Laboratories). Per a l'expressió de l'antigen SARS-CoV-2, es van tacar diapositives de teixits pulmonars i NT amb un anticòs intern de proteïna nucleocàpsida (NP) anti-SARS-CoV-2 de conill seguit d'un anticòs secundari de FITC –IgG anti-conill de cabra conjugada (65-6111, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA). Es van utilitzar els criteris següents per a la puntuació de NP. Pulmó: "Puntuació 0": no hi ha senyal de tinció de fluorescència; "Puntuació 1": només en 1-3 epiteli bronquiolar amb cèl·lules positives per a l'antigen N; "Puntuació 2": més de 3 epiteli bronquiolar amb N cèl·lules positives per a l'antigen; "Puntuació 3": epiteli bronquiolar amb algunes cèl·lules positives a l'alveolar proper; "puntuació 4": múltiples focus o àrea gran d'alvèols amb N cèl·lules positives per a l'antigen. NT: "Puntuació 0": no hi ha senyal de tinció de fluorescència; "Puntuació 1": unes quantes cèl·lules positives per a l'antigen N disperses a l'epiteli; "Puntuació 2": epiteli que mostra un focus d'antigen N contínuament positiu a les cèl·lules adjacents; "Puntuació 3": més antigen N positiu dels focus epitelials distribuïts en una àrea diferent. Les imatges es van capturar mitjançant un microscopi de fluorescència semimotoritzada Olympus BX53 o de camp brillant amb el programari estàndard OLYMPUS CellSense.

cistanche tubulosa: millora el sistema immunitari

Aïllament de l'ARN i reacció en cadena de la polimerasa de transcripció inversa en temps real

L'ARN total es va extreure d'homogeneïtats de teixits (es van recollir els lòbuls cranials, mitjans i accessoris per als pulmons) i la transcripció inversa de l'ADNc es va realitzar mitjançant el kit d'extracció d'ARN universal MiniBEST i el kit de reactius RT (RR036A Takara Bio Inc.) seguint les instruccions del fabricant. . Els nivells d'expressió de citocines, quimiocines i interferons es van detectar mitjançant qRT-PCR amb cebadors específics (taula suplementària S1) mitjançant un kit SYBR Premix Ex Taq II (RR820A, Takara Bio Inc.). Els valors de cada gen es van normalitzar amb el gen de manteniment -actina i es van presentar com a 2−ΔCt com hem descrit anteriorment.28,29.

Assaig immunoabsorbent lligat a enzims (ELISA)

La nucleoproteïna (N) del SARS-CoV-2, el domini d'unió al receptor de proteïnes d'espiga (RBD) i el SARS-CoV-2 inactivat es van recobrir en 96-ben immunoblasts (mòduls Nunc-Immuno; Nunc A; /S, Roskilde, Dinamarca) en 0,05 M NaHCO3 i incubat a 4 ◦C, durant la nit. Les mostres de sèrum es van 2-diluir en sèrie i es van afegir a la placa recoberta, es van incubar a 4 ◦C durant 1 h seguit d'anticossos secundaris conjugats amb peroxidasa de rave picant (HRP) (IgG anti-ratolí de conill, IgG1 anti-ratolí de cabra, IgG2a, IgG2b, ab6728, ab98693, M32307, M32507, Abcam i Invitrogen) a 37 ◦ C durant 1 h. El desenvolupament del color es va realitzar amb una solució de 3,3′,5,5′-tetrametilbenzidina (#N301, Thermo Fisher Scientific) a 37 ◦C durant 15 min i es va aturar amb H2SO4. Els valors de densitat òptica (OD) es van llegir a 450 nm. Els títols d'anticossos es van determinar mitjançant un valor de DO de tall que es va establir a la DO mitjana del sèrum no infectat a totes les dilucions més 3 desviacions estàndard, i la dilució més alta que produeix un valor de DO per sobre del tall es va determinar com a títol d'anticossos de sèrum.30 Les concentracions d'IFN- , IFN- , albúmina i hemoglobina es van determinar mitjançant un kit ELISA d'IFN- (Invitrogen, EUA), IFN- de ratolí (R+D systems, EUA), albúmina i hemoglobina (Abcam, Cambridge, Regne Unit) seguint el instruccions del fabricant.

Assaig de microneutralització (MNT).

Les mostres de sèrum es van diluir en sèrie 2-a partir de l'1:10 en PBS i es van barrejar amb 100 TCID 50 de SARS-CoV-2 durant 1 h a 37 ◦ C, la barreja es va afegir a VeroE pre-sembrada 6-Cèl·lules TMPRSS2 a la 96-placa de pous a 37 ◦C durant 72 h. Es va observar CPE i es van determinar els títols d'anticossos neutralitzants com la dilució més alta de sèrum que va inhibir completament l'efecte citopàtic.

Fig. 1: SARS-CoV-2 Alpha i Omicron BA.1 causen malalties més greus en ratolins DIO que en ratolins prims.

Assaig d'immunopunt enllaçat a enzims (ELISpot).

Les cèl·lules productores d'IgG específiques de virus es van detectar sembrant una suspensió de cèl·lules individuals (2,5 × 105 cèl·lules/per pou) de teixits pulmonars i de melsa en una placa ELISpot amb SARS-CoV-2 inactivat (5 ug/mL) a 37ºC. ◦C durant 48 h. Les cèl·lules productores d'IgG es van determinar amb anticossos IgG anti-ratolí de cabra conjugada de fosfatasa alcalina (AP) (62-6522, Invitrogen).31 Per a la detecció de cèl·lules productores d'IFN específiques de virus, 2,5 × 105 cèl·lules/per cada cèl·lula individual. La suspensió de teixits pulmonars i de melsa es va incubar a la placa IFN-ELISpot estimulant amb un grup de pèptids RBD SARS-CoV-2 i proteïna N a 37 ◦C durant 48 h, les cèl·lules productores d'IFN es van determinar mitjançant un ratolí IFN-ELISpot BASIC kit (3321-2A, Mabtech, Inc., Estocolm, Suècia) seguint les instruccions del fabricant.32

Seqüenciació d'ARN i anàlisi de dades

L'ARN total de cèl·lules de teixit pulmonar de DIO i ratolins prims (n més gran o igual a 3 per grup) es va aïllar mitjançant el kit NucleoSpin RNA (740955,25{0, MACHEREY-NAGEL, Duren, Alemanya) . L'ARN esgotat i purificat es va utilitzar per construir una biblioteca d'ADNc de doble cadena (ds) mitjançant el conjunt de reactius de preparació de la biblioteca d'ARN MGIEasy (MGI, Shenzhen, Xina) seguint el protocol estàndard. Les dades de seqüenciació es van filtrar amb v0.2{0.1 ràpid per eliminar l'adaptador i lectures de baixa qualitat. 33 Les lectures d'ARN ribosòmic (rRNA) es van filtrar amb URMAP v1.0. 1480 (Edgar, 2020) i 34 HISAT2 v2.2.0 es va utilitzar per mapar les lectures amb el genoma de referència del ratolí (GRCm38/ENSEMBL 84).35 El fitxer d'alineació es va utilitzar per reunir transcripcions, estimar-ne l'abundància i detectar l'expressió diferencial de gens, els nivells d'expressió gènica es van quantificar mitjançant StringTie v2.1.5.36 L'anàlisi de components principals (PCA) es va realitzar amb R v4.0. Els gens expressats de manera diferent (DEG) i determinats en funció del recompte de gens amb DESeq2 v3.15.37 DEG entre diferents grups de tractament es van identificar mitjançant clusterProfile amb el llindar de |log2FC| > 1 i valor FDR < 0,05, i s'utilitza per a l'anàlisi d'enriquiment que implica Gene Ontology (GO), la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes Pathway (KEGG).38 Tots els gens del genoma del ratolí es van utilitzar com a fons d'enriquiment. ImmuCellAI_El ratolí es va utilitzar per determinar l'abundància de cèl·lules immunitàries a partir de les dades d'RNAseq.39

Anàlisi estadística

Dades representades mitjanes i desviacions estàndard. Les diferències estadístiques entre els dos grups es van avaluar amb la prova t de Student mitjançant GraphPad Prism 8. Les diferències estadístiques entre tres o més grups es van avaluar amb ANOVA unidireccional o bidireccional mitjançant GraphPad Prism 9. Les diferències es van considerar estadísticament significatives quan p < { {5}}.05. Les figures i els gràfics del manuscrit es van preparar amb GraphPad Prism 8, Adobe Illustrator o BioRender.com.

Validació de reactius

Els anticossos utilitzats en l'estudi han estat validats per la font comercial on es compren. Es pot trobar informació detallada sobre els reactius utilitzats en l'estudi al fitxer de validació de reactius de dades suplementàries (taula suplementària S2).

Paper dels finançadors

Les fonts de finançament no van tenir cap paper en el disseny de l'estudi, la recollida de dades, l'anàlisi o la interpretació o la redacció de l'informe.

Beneficis de cistanche per a homes enforteixen el sistema immunitari

Resultats

SARS-CoV-2 Alpha i Omicron BA.1 provoquen malalties més greus en ratolins DIO que en ratolins prims

Per entendre la patogenicitat del SARS-CoV-2 en el context de l'obesitat, es van inocular ratolins DIO i prims amb 103 PFU d'Omicron BA.1 (B.1.1.529.1) o Alpha (B). .1.1.7) per via intranasal. Omicron BA.1 i Alpha porten la substitució N501Y en una punta que els permet infectar ratolins de tipus salvatge.40,41 En un curs de la malaltia de 14-dia, vam observar un descens lent però constant. de pes corporal en ratolins magres infectats amb Alfa amb una pèrdua de pes corporal mitjana del 5% a 14 dpi (Fig. 1a). En canvi, vam observar un augment mitjà del pes corporal de l'1,5% en ratolins magres infectats amb Omicron BA.1-, cosa que indica que la patogenicitat d'Omicron BA.1 en ratolins prims es va atenuar significativament (Fig. 1a), que es troba en d'acord amb estudis recents de nosaltres i d'altres.14,42 No obstant això, la infecció tant d'Alfa com d'Omicron BA.1 va provocar una pèrdua de pes corporal més severa en ratolins obesos induïts per la dieta (DIO), que va ser aproximadament del 12% a 9 dpi en comparació. amb el seu pes corporal original (100%) a 0 dpi (Fig. 1a). Curiosament, tot i que hi havia una diferència clara en el canvi de pes corporal mitjà entre Alpha- i Omicron BA.1-ratolins magres infectats (14 dpi: -5,0% vs +1,5%), el pes corporal la pèrdua de ratolins DIO infectats amb Alpha i Omicron BA.1-eren en gran part els mateixos (14 dpi: -11,1% vs -11,4%) (Fig. 1a). D'acord amb les mesures del pes corporal, la infecció amb Alpha i Omicron BA.1 va donar lloc a símptomes clínics comparables en ratolins DIO, com ara pelatge amb volant, encorbat i respiració difícil que va assolir un màxim de 4 dpi (Fig. 1b), mentre que no vam observar cap. signe de malaltia en ratolins prims després d'una infecció amb Alpha o Omicron BA.1. A continuació, es van avaluar els canvis histològics en els teixits respiratoris superiors i inferiors. El cornet nasal de ratolí infectat simulat (NT) i els teixits pulmonars es van mostrar com a control (figura suplementària S1). Vam observar una destrucció lleu de l'epiteli induïda pel virus i una infiltració inflamatòria a NT tant d'Alfa com d'Omicron BA.1-va infectar ratolins prims a 2 dpi. La descamació epitelial i la infiltració immune van ser més espectaculars a les seccions NT de ratolins DIO infectats amb Alpha o Omicron BA.1 a 2 dpi en comparació amb els ratolins prims (Fig. 1c). A 4 dpi, es va detectar una destrucció lleu de l'epiteli NT amb algunes restes de cèl·lules luminals en ratolins prims infectats amb Alpha, mentre que els ratolins prims infectats amb NT d'Omicron BA.1-va aparèixer relativament intacte. Tanmateix, vam continuar detectant una destrucció epitelial severa, restes luminals i infiltració de cèl·lules immunitàries submucoses a les seccions NT de ratolins DIO el dia 4 després de la infecció amb Alpha o Omicron BA.1 (Fig. 1c). Als teixits pulmonars de ratolins prims, la infecció alfa va provocar una inflamació intersticial localitzada i una congestió capil·lar alveolar lleu a 2 i 4 dpi, mentre que la infecció per Omicron BA.1 va provocar una inflamació intersticial pulmonar a 2 dpi, però es va resoldre en gran mesura a 4 dpi (Fig. 1d). En fort contrast, es van observar danys histològics més greus dels alvèols als teixits pulmonars dels ratolins DIO després de la infecció tant per Alpha com per Omicron BA.1, que es va manifestar com una congestió severa dels vasos sanguinis pulmonars a 2 dpi. Es va observar un augment de la infiltració de cèl·lules immunitàries peribronquiolars i perivasculars, així com cèl·lules immunitàries i exsudats líquids en els sacs alveolars a 4 dpi (Fig. 1d). La concentració d'albúmina al líquid de rentat broncoalveolar va ser significativament més alta en els ratolins DIO que en els ratolins prims el dia 4 després de la infecció Alpha, cosa que suggereix un augment de la permeabilitat capil·lar alveolar en els ratolins DIO infectats amb SARS CoV -2- (figura suplementària S2). D'acord amb aquestes troballes, l'avaluació d'histologia semiquantitativa dels teixits pulmonars va indicar que la infecció tant d'Omicron BA.1 com d'Alfa va donar lloc a una histopatologia pulmonar més severa en ratolins DIO que en ratolins prims (Fig. 1e). En general, aquests resultats indiquen que la infecció per SARS-CoV-2 provoca manifestacions de malaltia més greus en ratolins DIO que en ratolins prims. És important destacar que, tot i que Omicron BA.1 és menys patògen que Alpha en ratolins prims, les dues variants del SARS CoV-2 són més patògenes i causen malalties similars en ratolins DIO.

Fig. 2: SARS-CoV-2 es replica de manera més eficient en ratolins DIO que en ratolins prims.

SARS-CoV-2 es replica de manera més eficient en ratolins DIO que en ratolins prims 

A continuació, vam preguntar si Omicron BA.1 i Alpha es repliquen amb més eficàcia als teixits respiratoris dels ratolins DIO en comparació amb els dels ratolins prims. Hem trobat que tant Alpha com Omicron BA.1 es van replicar a nivells més alts en els teixits pulmonars de ratolins DIO que en ratolins prims a 2 i 4 dpi (Fig. 2a i b). D'acord amb els informes anteriors, Omicron BA.1 es va replicar a nivells més baixos que Alpha en els teixits pulmonars de ratolins prims. En particular, el títol infecciós de l'Omicron BA.1 va ser 26.1- i 3.8-vegades inferior al de l'Alfa a 2 i 4 dpi, respectivament. En canvi, Omicron BA.1 i Alpha es van replicar a nivells similars en els teixits pulmonars de ratolins DIO mesurant les còpies del gen RdRp i els títols infecciosos (Fig. 2a i b). A més, també vam detectar un patró similar de gen RdRp viral i títol infecciós en els teixits NT, on Omicron BA.1 i Alpha es van replicar a nivells comparables en ratolins DIO però no en ratolins prims (Fig. 2c i d). Mitjançant la tinció d'immunofluorescència, vam detectar una expressió de nucleocàpsida viral (N) més destacada als teixits pulmonars i NT de ratolins DIO infectats amb Omicron BA.1 o Alpha en comparació amb ratolins prims a 2 i 4 dpi (Fig. 2e i f i suplementaris). Fig. S3). Paral·lelament, es va quantificar l'expressió d'interferons clau (IFN) i de citocines proinflamatòries als teixits pulmonars. Els nostres resultats van demostrar que Omicron BA.1 i Alpha van desencadenar nivells significativament més baixos d'IFN- en ratolins DIO en comparació amb els seus homòlegs prims (Fig. 2g i Fig. S4 suplementària). En canvi, les citocines proinflamatòries incloses IL-6 i IP{-10 es van desencadenar a nivells més alts en ratolins DIO per la infecció per Omicron BA.1 i Alpha en comparació amb els ratolins prims (Fig. 2h). A més, vam avaluar l'expressió inicial d'ACE2 i TMPRSS2 en ratolins magres i DIO no infectats i vam trobar que ACE2 i TMPRSS2 en ratolins magres i DIO s'expressaven a nivells comparables. Tanmateix, la tinció d'immunohistoquímica realitzada a l'expressió de l'antigen ACE2 va detectar una intensitat més alta d'ACE2 a l'epiteli bronquiolar i alveolar de ratolins DIO no infectats en comparació amb els ratolins prims (figura suplementària S5). En conjunt, aquestes troballes suggereixen que la deteriorada expressió d'IFN i una expressió més alta d'ACE2 en ratolins DIO poden contribuir a una major replicació del virus i una resposta proinflamatòria més gran, donant lloc a danys tissulars més greus als ratolins DIO.

Fig. 3: La immunitat adaptativa adquirida a partir d'una infecció anterior per SARS-CoV-2 protegeix de manera ineficient els ratolins DIO. a

La immunitat adaptativa adquirida d'una infecció anterior per SARS-CoV-2 protegeix de manera ineficient els ratolins DIO

A continuació, per entendre l'eficiència protectora de la immunitat adaptativa contra la reinfecció en l'estat obes, es van tornar a desafiar els ratolins DIO convalescents i els ratolins prims amb 103 PFU d'Alfa el dia 28 després de la infecció primària i es van recollir mostres als 2 dies després de la reinfecció ( dpr) (Fig. 3a). Vam analitzar l'anticòs IgG contra l'antigen SARS-CoV-2 a les mostres de sèrum preses el dia 14 després de la infecció primària Alpha i vam trobar que el títol d'IgG contra SARS CoV-2 N i el domini d'unió al receptor d'espiga ( RBD) eren significativament inferiors en ratolins DIO que en ratolins prims en 1.9- (p=0,0128) i 3.4-plegaments (p=0,0362) , respectivament (Fig. 3b). A més, el títol d'IgG total d'unió viral i el subtipus IgG1, IgG2a i IgG2b eren significativament menors en els ratolins DIO en comparació amb els ratolins prims (Fig. 3b). El títol de neutralització sèrica d'1:10-1:20 es va detectar en 5 de cada 6 ratolins prims, però no es va detectar en cap dels 6 ratolins DIO (Fig. 3b), cosa que va suggerir una resposta immune adaptativa deteriorada en ratolins DIO davant SARS- Infecció per CoV-2. A 2dpr, la còpia del gen RdRp viral es va detectar fàcilment de tots els teixits NT i 3/6 (50%) dels teixits pulmonars dels ratolins DIO reptesats (Fig. 3c), mentre que no es va recuperar cap còpia del gen RdRp viral del NT i del pulmó. teixits de ratolins prims reptesats. De manera consistent, vam detectar freqüentment proteïna viral N a l'epiteli de NT i teixits pulmonars en ratolins DIO, però no en ratolins prims (Fig. 3d). Els exàmens histològics van revelar destrucció epitelial en teixits NT, així com congestió de la paret alveolar, infiltració peribronquiolar i hemorràgia alveolar localitzada en teixits pulmonars de ratolins DIO però no de ratolins prims (Fig. 3e). A continuació, vam avaluar el record de les respostes de memòria immune després de la reinfecció en ratolins prims i DIO, vam trobar que les cèl·lules productores d'IFN i IgG específiques de virus tant als teixits pulmonars com a la melsa dels ratolins DIO eren significativament inferiors a les dels ratolins prims a 2dpr (Fig. 3f i g). És important destacar que no vam poder detectar cap títol d'anticossos neutralitzants contra Alpha al sèrum de ratolins DIO el dia 2 després de la reinfecció d'Alfa, mentre que 4/6 (66,7%) dels ratolins prims reinfectats tenien un títol neutralitzant d'1. :10 (Fig. 3h). Així, les nostres troballes suggereixen que els ratolins DIO són ​​més susceptibles a les reinfeccions a causa de les respostes immunitàries adaptatives de cèl·lules B i T de cèl·lules T a la infecció per SARS-CoV-2.

Fig. 4: La vacunació d'ARNm COVID-19 ofereix menys protecció contra la infecció alfa en ratolins DIO a causa de la resposta immune adaptativa atenuada. a

La vacunació d'ARNm COVID-19 ofereix menys protecció contra la infecció alfa en ratolins DIO a causa de la resposta immune adaptativa atenuada

Per explorar l'eficiència de la protecció dels ratolins DIO després de la immunització amb vacunes d'ARNm, vam injectar intramuscularment ratolins DIO i prims amb un règim de vacunació d'ARNm de COVID-19 de dues dosis seguit del repte Alpha als 14 dies després de l'impuls, tal com es mostra a la Fig. 4a. Per als teixits NT, vam detectar el gen RdRp viral en 3/6 (50%) i títol infecciós en 2/6 (33,3%) dels ratolins prims vacunats, mentre que vam detectar el gen RdRp viral i el títol infecciós en tots els ratolins vacunats. Ratolins DIO (Fig. 4b), cosa que suggereix que la infecció innovadora després de la vacunació es va produir significativament més fàcilment en els ratolins DIO en comparació amb els ratolins prims. D'acord amb els informes anteriors que suggerien que les vacunacions ofereixen una millor protecció de les vies respiratòries inferiors en comparació amb les vies respiratòries superiors en models humans i animals,43,44 no vam detectar còpies gèniques virals ni virus infecciosos de cap dels teixits pulmonars vacunats. ratolins prims (Fig. 4c). En canvi, vam detectar el gen RdRp viral en 3/6 (50%) i títol infecciós en 4/6 (66,7%) dels teixits pulmonars de ratolins DIO. Histològicament, vam observar una destrucció extensiva de l'epiteli en teixits NT de ratolins DIO vacunats després del desafiament pel virus Alpha, mentre que es va observar un grau menor de danys als teixits NT en ratolins prims vacunats (Fig. 4d). Als teixits pulmonars de ratolins DIO vacunats, vam detectar congestió i infiltració a l'espai alveolar acompanyades de focus d'hemorràgia alveolar després de la infecció alfa, mentre que aquests danys histopatològics estaven en gran part absents als teixits pulmonars dels ratolins prims vacunats (Fig. 4e). D'acord amb aquestes troballes, la vacunació d'ARNm de COVID-19 va reduir l'expressió de SARS-CoV- 2 N tant en ratolins prims com DIO als teixits NT (figura 4f). Als teixits pulmonars, els senyals virals N només es van detectar en ratolins DIO vacunats, però no en ratolins prims vacunats (Fig. 4g). A continuació, vam trobar que les cèl·lules productores d'IFN i IgG específiques del virus als teixits de la melsa de ratolins DIO vacunats eren significativament inferiors en comparació amb les dels ratolins prims vacunats el dia 2 després de la infecció Alpha (Fig. 4h). És important destacar que l'assaig de microneutralització només va detectar anticossos neutralitzants contra Alpha en el sèrum de ratolins DIO als 14 dies després de la segona dosi de vacunació i 2 dies després del repte del virus, però el nivell era de 2.8-plegaments (p <0,0001) i 21. .8- plecs (p=0,0053) més baix que el dels ratolins prims, respectivament (figura 4i). Col·lectivament, aquests resultats indiquen que les respostes d'anticossos adaptatius a la vacunació d'ARNm COVID-19 es veuen deteriorades en ratolins DIO.

La vacunació d'ARNm COVID-19 millora el dany pulmonar causat pel desafiament Omicron BA.1 en ratolins DIO en absència d'anticossos neutralitzants detectables

A continuació, vam preguntar fins a quin punt la vacunació d'ARNm COVID{{0}} protegeix els ratolins DIO contra SARS-CoV-2 Omicron BA.1. Amb aquesta finalitat, primer vam provar el títol d'anticossos neutralitzants de sèrum contra Omicron BA.1 i vam detectar un títol baix en ratolins magres als 14 dies després de l'impuls, mentre que no es va detectar cap títol d'anticossos neutralitzants en ratolins DIO fins i tot després de les dues dosis de vacunació COVID{{ 6}} augment de l'ARNm o 2 dies després de la infecció per Omicron BA.1 (Fig. 5a i b), cosa que suggereix que la vacunació en ratolins DIO va induir poc anticossos creuats contra Omicron BA.1. A continuació, es van desafiar els ratolins DIO i prims amb 103 PFU d'Omicron BA.1 per via intranasal als 14 dies després de la vacunació de reforç (Fig. 5a). En els teixits NT, la vacunació d'ARNm de COVID-19 va reduir modestament la replicació d'Omicron BA.1 i el títol infecciós en ratolins prims, però va tenir poc efecte en els ratolins DIO en comparació amb els controls no vacunats (Fig. 5c). Curiosament, la vacunació d'ARNm COVID-19 va reduir significativament la replicació d'Omicron BA.1 als teixits pulmonars de ratolins DIO en comparació amb els seus controls no vacunats, encara que no tan eficaç com la inhibició completa d'Omicron BA.1 als teixits pulmonars de magra vacunada. ratolins (Fig. 5d). Concretament, la còpia del gen Omicron BA.1 RdRp es va reduir en 867-plegues (p=0,0087) i el títol infecciós en 7979.9-plegaments (p <0,0001) en ratolins DIO vacunats . D'acord amb les troballes virològiques anteriors, la vacunació d'ARNm COVID-19 va ser menys efectiva per reduir l'expressió de l'antigen Omicron BA.1 en teixits NT de ratolins magres i DIO, però va reduir l'expressió de l'antigen Omicron BA.1 en teixits pulmonars de ratolins magres i DIO. (Fig. 5e). A 2 dpi, la infecció per Omicron BA.1 va provocar un cert grau de congestió i infiltració a l'espai alveolar acompanyat d'hemorràgia pulmonar i danys a l'epiteli en ratolins DIO no vacunats, que es van reduir amb la vacunació d'ARNm COVID-19 (figura 5f). És important destacar que la concentració d'IFN- i IFN- als teixits pulmonars dels ratolins DIO vacunats es va augmentar significativament en comparació amb els ratolins no vacunats a 2 dpi després del repte amb Omicron BA.1, mentre que l'anticossos neutralitzant sèric es va mantenir indetectable dels vacunats. Ratolins DIO (Fig. 5g). La gravetat global de la malaltia segons els canvis de pes corporal va mostrar que la vacunació d'ARNm COVID-19 va reduir la pèrdua màxima de pes corporal en ratolins DIO al 9% en comparació amb el 13% en ratolins DIO no vacunats (figura suplementària S6). En conjunt, aquests resultats indiquen que, tot i desencadenar un nivell indetectable de resposta d'anticossos, la vacunació d'ARNm de COVID-19 pot millorar les respostes antivirals innates per millorar el dany dels teixits pulmonars induïts per Omicron BA en ratolins DIO.1-.

Fig. 5: La vacuna d'ARNm COVID-19 millora el dany pulmonar en absència de resposta d'anticossos neutralitzants en ratolins DIO infectats amb Omicron BA.1-. a

La vacunació d'ARNm COVID-19 regula a l'alça les respostes antivirals als pulmons dels ratolins DIO

Per entendre millor les respostes immunitàries als teixits pulmonars dels ratolins DIO amb la vacunació d'ARNm COVID-19, vam recollir mostres de pulmó de ratolins i vam explorar els seus perfils de transcriptoma el dia 2 després de la infecció per Omicron BA.1 (Fig. 6a i Fig. S7). Curiosament, vam observar un notable enriquiment dels gens implicats en vies relacionades amb les respostes antivirals innates, inclosa la "resposta cel·lular a IFN- i IFN-" i "regulació positiva de la producció d'IFN- i IFN-" als teixits pulmonars de ratolins DIO vacunats. Fig. 6b). L'anàlisi dels conjunts de gens immunitaris va revelar a més que els ratolins DIO vacunats tenien la major abundància de macròfags M1 entre tots els grups avaluats (Fig. 6c). Per avaluar si la vacuna d'ARNm COVID-19 va augmentar les respostes d'interferó antiviral en macròfags alveolars, vam aïllar els macròfags alveolars de ratolins prims i ratolins DIO i vam estimular amb la vacuna d'ARNm (figura 7a). Vam trobar que l'estimulació in vitro de la vacuna d'ARNm de macròfags alveolars de ratolí va induir una regulació significativa de RIG-I, MDA5, STAT1, STAT2, ISG15, IFIT3 i OAS3, mentre que només els macròfags alveolars dels ratolins DIO van mostrar una millora significativa de la producció d'IFN a l'ARNm. i nivells de proteïnes (Fig. 7b i c). Aquestes troballes van suggerir un perfil de resposta diferencial del macròfag alveolar de ratolins DIO i ratolins prims. A continuació, vam aïllar els macròfags alveolars de ratolí de ratolins magres i DIO vacunats o no vacunats, seguits d'estimular les cèl·lules amb proteïna d'espiga poli (I: C) o SARS-CoV -2 (figura 7d). L'estimulació in vitro amb poli (I: C) va augmentar encara més l'expressió de gens relacionats amb la resposta immune innata en macròfags alveolars de ratolins magres i DIO vacunats. Curiosament, els gens estimulats per interferó, inclosos ISG15, IFIT3 i OAS3, estaven més altament regulats en macròfags alveolars preparats per vacuna de ratolins DIO en comparació amb els dels ratolins prims (Fig. 7e). Paral·lelament, l'estimulació recombinant de proteïnes d'espiga SARS-CoV-2 va augmentar l'expressió de l'ARNm de RIG-I, TLR3, IL-6, TNF-, IFN-, IFN-, IRF7 i STAT2 a la vacuna- macròfags alveolars primers de ratolins DIO però no ratolins prims (Fig. 7g). És important destacar que la producció d'IFN va augmentar dràsticament en els macròfags alveolars de ratolins DIO vacunats en resposta a l'estimulació de la proteïna poli (I: C) o S (Fig. 7f i h). En conjunt, aquests resultats indiquen que la vacunació d'ARNm de COVID-19 pot restaurar la resposta antiviral innata al pulmó de ratolins DIO mitjançant la modulació de l'expressió de gens relacionats amb l'interferó de tipus I als macròfags alveolars.

Fig. 6: La vacunació d'ARNm COVID-19 regula a l'alça les respostes antivirals als pulmons dels ratolins DIO. a

Discussió

L'obesitat s'associa amb les respostes inflamatòries exacerbades i la interrupció del sistema immunitari que, en conseqüència, provoca un alt risc de gravetat i ingrés hospitalari per als pacients amb COVID-19.45 Encara no està clar com aquestes inflamacions cròniques de baix grau i la disfunció de les respostes immunitàries modular el curs de la infecció per SARS-CoV-2. Per explorar la patogènesi del SARS-CoV-2 i avaluar l'eficiència de la vacunació d'ARNm COVID{-19 en individus obesos, es necessiten amb urgència models d'animals petits adequats per imitar les característiques clíniques dels pacients amb COVID{-19 . Tanmateix, el SARS-CoV ancestral-2 no infecta els ratolins de laboratori de tipus salvatge, ja que RBD de l'espiga ancestral no s'uneix de manera eficient al ratolí ACE2.21,40,41 Curiosament, les variants del SARS-CoV-2 sorgides recentment , incloent Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) i Omicron BA.1 (B.1.1.529.1), han adquirit la mutació N501Y en espiga, que permet transmissió d'espècies de SARS-CoV-2 a murí de tipus salvatge.41,46–50 En aquest estudi, utilitzem un model de ratolí de tipus salvatge obès induït per la dieta per investigar SARS-CoV-2 Alfa i Omicron BA.1 patogènesi, reinfecció i vacunació.

cistanche tubulosa: millora el sistema immunitari

Els nostres resultats van demostrar que la infecció per Omicron BA.1 és menys greu que la d'Alfa en ratolins prims segons el canvi de pes corporal, la càrrega viral, el títol del virus, els marcadors proinflamatoris pulmonars i les troballes histopatologia. Aquests resultats estan d'acord amb els informes recents que van observar un nivell més baix d'infecció per Omicron BA.1 en comparació amb les variants anteriors del SARS-CoV-2 en models animals.14,42 L'augment de la gravetat del SARS-CoV{{7} } la infecció en ratolins DIO que en ratolins prims està en línia amb els resultats d'estudis recents realitzats en ratolins obesos induïts per la dieta i hàmsters. resultant en una patogenicitat comparable d'Omicron BA.1 i Alpha en ratolins DIO. En particular, les citocines proinflamatòries representatives, incloses IP-10 i IL{-6, van ser activades de manera robusta per la infecció per Omicron BA.1 en ratolins DIO, cosa que indica un augment del dany inflamatori i la morbiditat.54 Mentrestant, la producció d'IFN antiviral als teixits pulmonars. dels ratolins DIO va ser significativament menor que el dels ratolins prims tant per la infecció amb Alpha com per Omicron BA.1. Aquests resultats suggereixen que la infecció per Omicron BA.1 en els ratolins DIO pot causar una malaltia greu similar a la d'Alfa. Actualment, no s'entén del tot com l'obesitat contribueix a les malalties greus de la COVID-19. L'augment del nivell de leptina és un segell distintiu de l'obesitat que regula el metabolisme, les vies de senyalització Jak/STAT i Akt, i modula les funcions de les cèl·lules T, que poden contribuir al resultat greu.55,56 La immunitat humoral mediada per anticossos és essencial per a les defenses de l'hoste, 57–59, mentre que l'eliminació òptima del virus en ratolins infectats amb SARS-CoV-2-també requereix respostes de cèl·lules T CD{4+ i CD{8+.60 En aquest estudi, hem detectat nivells significativament més baixos de cèl·lules B. i les respostes de cèl·lules T dels ratolins DIO en comparació amb els ratolins prims, la qual cosa pot contribuir a l'augment de la susceptibilitat de la reinfecció en els ratolins DIO. El mecanisme subjacent de la resposta reduïda de cèl·lules B i T en ratolins DIO continua explorat de manera incompleta, però pot estar associat amb un deteriorament de la funcionalitat de les cèl·lules dendrítiques tal com es va revelar en estudis anteriors sobre virus de la grip.61–63.

Malgrat l'èxit de la vacunació d'ARNm COVID-19 amb una alta eficàcia per protegir contra les malalties greus del SARS-CoV-2, l'aparició de l'evasió immune a les variants del SARS-CoV-2 pot posar en perill l'eficàcia de la vacuna.43 En el nostre model de ratolí DIO amb un règim d'immunització de dues dosis, l'anticossos neutralitzant en ratolins prims es va detectar fàcilment i es va potenciar amb força amb la segona dosi de vacunació contra Alpha i Omicron BA.1. En canvi, el règim d'immunització de dues dosis de la vacunació d'ARNm de COVID-19 va donar lloc a un anticòs neutralitzant sèric indetectable contra Alpha i Omicron BA.1 en ratolins DIO i no es va detectar cap anticòs neutralitzant contra Omicron BA.1 fins i tot el dia 2. al repte Omicron BA.1. Aquestes troballes indiquen que les respostes adaptatives de cèl·lules B a la vacuna d'ARNm estan molt debilitades en els ratolins DIO, cosa que pot ser deguda a deficiències en el desenvolupament, l'activació i les funcions de les cèl·lules B.64–66 Curiosament, la vacunació va oferir un cert grau de protecció a Omicron BA. .1-va desafiar els ratolins DIO a les vies respiratòries inferiors, però no als cornets nasals dels animals infectats. La protecció insuficient en els teixits del cornet nasal pot ser deguda a les respostes immunitàries de la mucosa insuficients després de la vacunació intramuscular que no va poder evocar una immunitat protectora suficient als llocs de la mucosa.67,68.

Fig. 7: Els macròfags alveolars (MA) dels ratolins DIO contribueixen a les respostes antivirals regulades. a

Mitjançant l'anàlisi transcriptòmica, vam revelar que la vacunació d'ARNm COVID-19 va regular a l'alça les respostes antivirals als pulmons dels ratolins DIO. Els experiments posteriors van revelar que la producció d'IFN en respostes a l'estimulació de la proteïna d'espiga poli (I: C) o SARS-CoV-2 es va augmentar als macròfags alveolars de ratolins DIO vacunats. Juntament amb la càrrega viral reduïda i els canvis histopatològics, i l'augment de la concentració d'IFN-/ als pulmons d'Omicron BA.1- van desafiar els ratolins DIO vacunats, els nostres resultats suggereixen que la vacunació amb ARNm augmenta la immunitat innata de l'hoste en els animals obesos que contribueix a la protecció observada. En general, el nostre estudi revela un coneixement important de la infecció, reinfecció i vacunació per SARS-CoV-2 Alpha i Omicron BA.1 en ratolins obesos induïts per la dieta, que proporciona informació sobre la gestió, el tractament i les estratègies de vacunació per a les poblacions obeses. El nostre estudi té diverses limitacions. Primer, vam realitzar un repte als 28 dies després de la infecció primària. En escenaris de la vida real, la longevitat de la memòria i la protecció de la reinfecció dels pacients s'han de controlar durant un període de temps més llarg. En segon lloc, es van utilitzar ratolins femelles en aquest estudi, ja que se sap que les femelles presenten respostes immunitàries innates i adaptatives més fortes que els mascles. 19}} s'hauria d'explorar més. En tercer lloc, només hem utilitzat el model de ratolins de tipus salvatge per a aquest estudi, s'hauria de realitzar una avaluació addicional en humans en estudis clínics futurs per confirmar i explorar més les nostres troballes sobre si la vacunació d'ARNm de COVID-19 millora les respostes immunes innates quan Infecció per SARS-CoV-2 en pacients humans obesos vacunats. No obstant això, el nostre estudi proporciona coneixements importants que suggereixen que els pacients obesos poden desenvolupar malalties clíniques més greus després de la infecció per SARS-CoV-2 i són més susceptibles a reinfeccions o infeccions de ruptura de la vacuna. És important destacar que les nostres dades suggereixen que les vacunes d'ARNm de COVID-19 poden seguir sent efectives en individus obesos malgrat la baixa o absència de resposta d'anticossos, cosa que emfatitza encara més la importància de la vacunació en aquestes poblacions.

Referències

1 Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. Un brot de pneumònia associat a un nou coronavirus de probable origen ratpenat. Naturalesa. 2020;579(7798):270–273.

2 Chu H, Chan JF, Yuen TT, et al. Tropisme comparatiu, cinètica de replicació i perfils de dany cel·lular de SARS-CoV-2 i SARS-CoV amb implicacions per a les manifestacions clíniques, la transmissibilitat i els estudis de laboratori de COVID-19: un estudi observacional. Microbi Lancet. 2020;1(1):e14–e23.

3 Chan JF, Kok KH, Zhu Z, et al. Caracterització genòmica del nou coronavirus patògen humà del 2019 aïllat d'un pacient amb pneumònia atípica després de visitar Wuhan. Els microbis emergents infecten. 2020;9(1):221–236.

4 Williamson EJ, Walker AJ, Bhaskaran K, et al. Factors associats a la mort relacionada amb la COVID-19-utilitzant OpenSAFELY. Naturalesa. 2020;584(7821):430–436.

5 Guh DP, Zhang W, Bansback N, Amarsi Z, Birmingham CL, Anis AH. La incidència de comorbiditats relacionades amb l'obesitat i el sobrepès: una revisió sistemàtica i metaanàlisi. BMC Salut Pública. 2009;9:88.

6 Zhang AJX, Zhu H, Chen Y, et al. El paracetamol podria restaurar el deteriorament de la resposta immune innata a la infecció per A(H1N1)pdm09 mediat per prostaglandina E2-en ratolins obesos induïts per la dieta. J Infecte Dis. 2019;219(5):795–807.

7 Smith AG, Sheridan PA, Harp JB, Beck MA. Els ratolins obesos induïts per la dieta han augmentat la mortalitat i han alterat les respostes immunitàries quan s'infecten amb el virus de la grip. J Nutr. 2007;137(5):1236–1243.

8 Hulme KD, Noye EC, Short KR, Labzin LI. Inflamació desregulada durant l'obesitat: condueix a la gravetat de la malaltia en les infeccions per virus de la grip i SARS-CoV-2. Front Immunol. 2021;12:770066.

9 Sanchis-Gomar F, Lavie CJ, Mehra MR, Henry BM, Lippi G. Obesity and outcomes in COVID-19: when an epidemic and pandemic collide. Mayo Clin Proc. 2020;95(7):1445–1453.

10 Kruglikov IL, Shah M, Scherer PE. L'obesitat i la diabetis com a comorbiditats de la COVID-19: mecanismes subjacents i el paper de les interaccions virals-bacterianes. Elife. 2020;9:e61330.

11 Chen X, Hu W, Ling J, et al. La hipertensió i la diabetis retarden l'eliminació del virus en pacients amb COVID-19. medRxiv. 2020. https://doi. org/10.1101/2020.03.22.20040774.

12 Nasr MC, Geerling E, Pinto AK. Impacte de l'obesitat en la vacunació contra el SARS-CoV-2. Front Endocrinol (Lausana). 2022;13:898810.

13 Viana R, Moyo S, Amoako DG, et al. Ràpida expansió epidèmica de la variant Omicron del SARS-CoV-2 al sud d'Àfrica. Naturalesa. 2022;603(7902):679–686.

14 Shuai H, Chan JF, Hu B, et al. Replicació i patogenicitat atenuades del SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron. Naturalesa. 2022;603(7902): 693–699.

15 Hu B, Chan JF, Liu H, et al. Mutacions de punta que contribueixen a la preferència d'entrada alterada del SARS-CoV-2 Omicron BA.1 i BA.2. Els microbis emergents infecten. 2022;11:1–31.

16 Chan JF, Hu B, Chai Y, et al. Característiques virològiques i patogenicitat del SARS-CoV-2 Omicron BA.2. Rep cel·lular Med. 2022;3(9):100743.

17 Yuan S, Ye ZW, Liang R, et al. Patogenicitat, transmissibilitat i aptitud del SARS-CoV-2 Omicron en hàmsters sirians. Ciència. 2022;377(6604):428–433.

18 Lu L, Mok BW, Chen LL, et al. Neutralització de la variant d'Omicron SARS-CoV-2 per sèrums de receptors de la vacuna BNT162b2 o Coronavac. Clin Infect Dis. 2022;75(1):e822–e826. https://doi.org/10. 1093/cid/ciab1041.

19 Liu L, Iketani S, Guo Y, et al. La sorprenent evasió d'anticossos manifestada per la variant Omicron del SARS-CoV-2. Naturalesa. 2022;602(7898): 676–681.

20 Iketani S, Liu L, Guo Y, et al. Propietats d'evasió d'anticossos dels sublinatges Omicron del SARS CoV-2. Naturalesa. 2022;604(7906):553–556.

21 Chen Y, Li C, Liu F, et al. Infecció innovadora per SARS-CoV-2 associada a l'edat i canvis en la resposta immune en un model de ratolí. Els microbis emergents infecten. 2022;11(1):368–383.

22 Zhang X, Goncalves R, Mosser DM. Aïllament i caracterització de macròfags murins. Curr Protoc Immunol. 2008;83(1): 14:14.1.1-14.1.14.

23 Li C, Chen Y, Zhao Y, et al. La injecció intravenosa de la vacuna d'ARNm de la malaltia del coronavirus 2019 (COVID-19) pot induir miopericarditis aguda en un model de ratolí. Clin Infect Dis. 2022;74(11): 1933–1950.

24 Li C, Chen YX, Liu FF, et al. Absència de malaltia millorada per vacuna amb protecció positiva inesperada contra la síndrome respiratòria aguda severa coronavirus 2 (SARS-CoV-2) per vacuna inactivada administrada dins dels 3 dies posteriors a la prova del virus en el model de hàmster sirià. Clin Infect Dis. 2021;73(3):e719–e734.

25 Vogel AB, Kanevsky I, Che Y, et al. Les vacunes BNT162b protegeixen els macacs rhesus del SARS-CoV-2. Naturalesa. 2021;592(7853):283–289.

26 Lee AC, Zhang AJ, Chan JF, et al. La inoculació oral de SARS-CoV-2 estableix una infecció respiratòria subclínica amb la propagació del virus en hàmsters sirians daurats. Rep cel·lular Med. 2020;1(7):100121.

27 Meyerholz DK, Beck AP. Principis i enfocaments per a la puntuació reproduïble de les taques de teixits en la investigació. Lab Invest. 2018;98(7): 844–855.

28 Chu H, Shuai H, Hou Y, et al. L'orientació a l'apoptosi induïda pel coronavirus altament patògena redueix la patogènesi viral i la gravetat de la malaltia. Ciència Adv. 2021;7(25):eabf8577.

29 Chu H, Hou Y, Yang D, et al. Els coronavirus exploten una proteasa aspártica de cisteïna hoste per a la seva replicació. Naturalesa. 2022;609(7928):785–792.

30 Zhang AJ, Li C, To KK, et al. L'agonista del receptor 7 similar a l'imiquimod en combinació amb la vacuna contra la grip accelera i augmenta les respostes immunitàries humorals contra la infecció pel virus de la grip A(H1N1)pdm09 en ratolins BALB/c. Clin Vaccine Immunol. 2014;21(4):570–579.

31 Li C, To KKW, Zhang AJX, et al. La coestimulació amb l'agonista de TLR7 imiquimod i les partícules del virus de la grip inactivades promou l'activació, la diferenciació i la producció accelerada d'anticossos específics de l'antigen. Front Immunol. 2018;9:2370.

32 Zhou R, To KK, Wong YC, et al. La infecció aguda per SARS-CoV-2 perjudica les respostes de les cèl·lules dendrítiques i les cèl·lules T. Immunitat. 2020;53(4): 864–877.e5.

33 Chen S, Zhou Y, Chen Y, Gu J. fastp: un preprocessador FASTQ tot en un ultra ràpid. Bioinformàtica. 2018;34(17):i884–i890.

34 Edgar R. URMAP, un mapeador de lectura ultraràpida. PeerJ. 2020;8:e9338.

35 Kim D, Paggi JM, Park C, Bennett C, Salzberg SL. Alineació i genotipat del genoma basat en gràfics amb HISAT2 i genotip HISAT. Nat Biotechnol. 2019;37(8):907–915.

36 Pertea M, Pertea GM, Antonescu CM, Chang TC, Mendell JT, Salzberg SL. StringTie permet una reconstrucció millorada d'un transcriptoma a partir de lectures d'ARN-seq. Nat Biotechnol. 2015;33(3):290–295.

37 Love MI, Huber W, Anders S. Estimació moderada del canvi de plecs i la dispersió per a les dades d'ARN-seq amb DESeq2. Genoma Biol. 2014;15(12):550.

38 Yu G, Wang LG, Han Y, He QY. clusterProfiler: un paquet R per comparar temes biològics entre clústers de gens. ÒMICS. 2012;16(5):284–287.

39 Miao YR, Xia M, Luo M, Luo T, Yang M, Guo AY. Ratolí ImmuCellAI: una eina per a la predicció completa de l'abundància de cèl·lules immunitàries del ratolí i la representació del microentorn immune. Bioinformàtica. 2021;38:785.

40 Shuai H, Chan JF, Yuen TT, et al. Les variants emergents del SARS-CoV-2 expandeixen el tropisme de les espècies a muri. biomedicina. 2021;73:103643.

41 Gu H, Chen Q, Yang G, et al. Adaptació del SARS-CoV-2 en ratolins BALB/c per provar l'eficàcia de la vacuna. Ciència. 2020;369(6511):1603–1607.

42 Halfmann PJ, Iida S, Iwatsuki-Horimoto K, et al. El virus SARS-CoV-2 Omicron causa una malaltia atenuada en ratolins i hàmsters. Naturalesa. 2022;603(7902):687–692.

43 Krause PR, Fleming TR, Longini IM, et al. Variants i vacunes del SARS-CoV-2. N Engl J Med. 2021;385(2):179–186.

44 Corbett KS, Nason MC, Flach B, et al. Correlacions immunes de protecció mitjançant la vacuna d'ARNm-1273 contra SARS-CoV-2 en primats no humans. Ciència. 2021;373(6561):eabj0299.

45 Hamer M, Gale CR, Kivimäki M, Batty GD. Sobrepès, obesitat i risc d'hospitalització per COVID-19: un estudi de cohort comunitari d'adults al Regne Unit. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(35):21011–21013.

46 Mannar D, Saville JW, Zhu X, et al. Variant d'Omicron del SARS-CoV-2: evasió d'anticossos i estructura crio-EM del complex de proteïna espiga-ACE2. Ciència. 2022;375(6582):760–764.

47 Zhang Y, Huang K, Wang T, et al. El SARS-CoV-2 s'adapta ràpidament en ratolins BALB/c vells i indueix la pneumònia típica. J Virol. 2021;95(11):e02477.

48 Huang H, Zhu Y, Niu Z, Zhou L, Sun Q. Variants preocupants del SARS-CoV-2 N501Y i la seva possible transmissió per ratolí. La mort cel·lular difereix. 2021;28(10):2840–2842.

49 Niu Z, Zhang Z, Gao X, et al. La mutació N501Y imparteix la transmissió entre espècies del SARS-CoV-2 als ratolins mitjançant la millora de la unió al receptor. Transducte de senyal objectiu Ther. 2021;6(1):284.

50 Chu H, Chan JF, Yuen KY. Models animals en la investigació del SARS-CoV-2. Mètodes Nat. 2022;19(4):392–394.

51 Briand F, Sencio V, Robil C, et al. L'obesitat induïda per la dieta i la NASH perjudiquen la recuperació de la malaltia en hàmsters daurats infectats amb SARS-CoV-2-. Virus. 2022;14(9):2067.

52 Port JR, Adney DR, Schwarz B, et al. Els canvis induïts per la dieta rica en greixos en el metabolisme dels lípids s'associen amb un lleuger augment de la gravetat de la COVID-19 i un retard en la recuperació del hàmster sirià. Virus. 2021;13(12):2506.

53 Zhang YN, Zhang ZR, Zhang HQ, et al. Augment de la morbiditat dels ratolins obesos infectats amb SARS-CoV adaptat al ratolí -2. Cell Discov. 2021;7(1):74.

54 Akbar AN, Gilroy DW. La immunitat de l'envelliment pot agreujar la COVID-19. Ciència. 2020;369(6501):256–257.

55 Rebello CJ, Kirwan JP, Greenway FL. L'obesitat, la comorbiditat més freqüent en SARS-CoV-2: la leptina és l'enllaç? Int J Obes. 2020;44(9):1810–1817.

56 Mullen M, Gonzalez-Perez RR. Senyalització JAK/STAT induïda per leptina i creixement del càncer. Vacunes (Basilea). 2016;4(3):26.

57 Zhu A, Chen Z, Wang Y, et al. Respostes immunitàries a la infecció per SARS-CoV-2 en humans i ratolins humanitzats amb ACE2. Fonament Res. 2021;1(2):124–130.

58 Achkar JM, Casadevall A. Immunitat mediada per anticossos contra la tuberculosi: implicacions per al desenvolupament de vacuna. Microbi cel·lular hoste. 2013;13(3):250–262.

59 Casadevall A, Pirofski LA. Una nova síntesi per a la immunitat mediada per anticossos. Nat Immunol. 2011;13(1):21–28.

60 Israelow B, Mao T, Klein J, et al. Determinants immunològics adaptatius de l'eliminació i protecció viral en models de ratolí de SARS-CoV-2. Sci Immunol. 2021;6(64):eabl4509.

61 Smith AG, Sheridan PA, Tseng RJ, Sheridan JF, Beck MA. Deteriorament selectiu de la funció de les cèl·lules dendrítiques i respostes alterades de les cèl·lules T CD8+ específiques de l'antigen en ratolins obesos induïts per la dieta infectats amb el virus de la grip. Immunologia. 2009;126(2):268–279.

62 Macia L, Delacre M, Abboud G, et al. Deteriorament de la funcionalitat de les cèl·lules dendrítiques i del nombre en estat estacionari en ratolins obesos. J Immunol. 2006;177(9):5997–6006.

63 Honce R, Schultz-Cherry S. Impacte de l'obesitat en la patogènesi, la resposta immune i l'evolució del virus de la grip A. Front Immunol. 2019;10:1071.

64 Frasca D, Blomberg BB. L'obesitat accelera els defectes de l'edat en les cèl·lules B humanes i de ratolí. Front Immunol. 2020;11:2060.

65 Kennedy DE, Knight KL. Inhibició de la limfopoiesi B per adipòcits i cèl·lules supressores derivades de mieloides que produeixen IL-1-. J Immunol. 2015;195(6):2666–2674.

66 Pham TD, Chng MHY, Roskin KM, et al. La dieta alta en greixos indueix canvis sistèmics en el repertori de cèl·lules B associats amb la resistència a la insulina. Immunol de la mucosa. 2017;10(6):1468–1479.

67 Alu A, Chen L, Lei H, Wei Y, Tian X, Wei X. Vacunes intranasals COVID-19: del banc al llit. EBioMedicine. 2022;76:103841.

68 Tiboni M, Casettari L, Illum L. Vacunació nasal contra SARS CoV-2: sinèrgica o alternativa a les vacunes intramusculars? Int J Pharm. 2021;603:120686.

69 Klein SL, Flanagan KL. Diferències de sexe en les respostes immunitàries. Nat Rev Immunol. 2016;16(10):626–638.