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鼻内鼠李糖乳杆菌GG预防感染新生儿的肺转录无反应性和早期流感病毒控制的丧失

呼吸道病毒感染大大增加了全球婴儿的损失,并严重影响早产婴儿。研究者利用新生鼠流感感染模型,证明了三龄鼠对流感病毒感染异常敏感,并表现出高死亡率和病毒载量。用鼠李糖乳杆菌GG(LGG)(成年小鼠和人类早产儿呼吸道病毒感染中的一种免疫调节剂)鼻内预处理和后处理新生小鼠,显着改善流感病毒感染后新生小鼠的存活。

 

研究人员确定,无论是活的和热灭活的鼻内LGG在保护新生鼠是同等有效的。在流感感染的早期,新生儿肺部的转录反应比成年人延迟。这些反应在感染后24小时增加,显示了新生鼠抗病毒反应动力学的延迟。LGG预处理可改善早期感染期间的免疫基因转录反应,特别是上调I型干扰素途径。这对于保护是至关重要的,因为新生小鼠在流感病毒感染前鼻内预先用干扰素β治疗也能起到保护作用。通过转基因小鼠,研究人员证明了LGG的保护作用是通过MyD88依赖机制,特别是通过TLR4介导的。LGG可提高早期病毒控制和转录反应性,可作为一种简单、安全的新生儿保护干预措施。

 

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流感病毒感染的新生小鼠的存活率降低,同时失去早期病毒控制。

用PR8流感病毒鼻内感染3日龄新生儿和8周龄成年小鼠。(A) 新生小鼠感染相同的非致死成人病毒剂量。来自2次独立实验的新生小鼠(n=8)和成年小鼠(n=4)。(B) 新生儿感染了亚致死成人病毒剂量的五分之一。来自3次独立实验的新生小鼠(n=24)和成年小鼠(n=6)。(C) 用与(B)相同剂量的流感病毒鼻内感染3日龄新生儿和8周龄成年小鼠。显示感染后1,3和6天收获小鼠。通过RT-PCR测量肺中的病毒载量。

 

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在流感感染之前用乳杆菌预处理时,新生小鼠的存活率提高并且病毒载量降低。

(A) 在生命的第1天和第2天,小鼠幼仔鼻内接受1×106个LGG集落形成单位。在第3天,用PR-8流感鼻内感染幼仔,并监测存活。来自3次独立实验的每组n=15。(B) 为了测试LGG是否保护年龄较大的婴儿小鼠,在生命的第6天鼻内给予小鼠幼仔1.5×106个LGG集落形成单位。在第7天,用PR8流感鼻内感染幼仔,并监测存活。来自3次独立实验的每组n=14。为了测试LGG是否在流感感染后赋予保护作用,小鼠在生命的第三天感染流感。(C) 24小时或(D)48小时后,鼻内给予小鼠1×106个LGG集落形成单位。来自4次独立实验的每组n=16。(E) 通过实时PCR在感染后3天和6天测定病毒载量。来自3个独立实验的数据。进行实时PCR以确定感染后3天(F)IFNγ和(G)IL-6的转录。来自4个独立实验的数据。

 

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免疫细胞向新生动物肺泡空气空间的差异募集。

在生命的第1天和第2天,小鼠幼仔鼻内接受1×106个LGG集落形成单位。在第3天,幼仔用PR-8流感鼻内感染。(A) 组织病理学在感染后3天和6天进行,其在假处理和LGG治疗的新生小鼠中表现出类似的支气管肺浸润。H&E染色,代表性数字。箭头表示支气管肺浸润的区域。进行临床严重程度评分(B)。在单独的实验中,通过流式细胞术测定来自(C)全肺组织和(D)支气管肺泡灌洗的特定细胞类型的细胞计数。来自3个独立实验的数据。

 

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乳酸杆菌引起对流感的差异转录反应。

给新生小鼠LGG或假处理,然后在生命的第三天感染流感。感染后12小时采集动物细胞。对肺组织进行Nanostring基因转录分析。(A) 与其他组中的表达相比,在LGG处理的新生小鼠中测试的所有基因的热图。绿色:上调;棕色:下调。每组N=3-4,2次实验。(B) 维恩图描绘了成人和LGG处理的新生小鼠中差异调节基因的重叠。(C) 在LGG治疗的新生小鼠中上调的经典途径的IPA分析。显着性P值是根据Fisher的右尾精确检验计算得出的。日志(p值)显示在条形图的x轴上。条的颜色表示预测途径的活性(橙色条)或抑制(蓝色条)。(D) IPA在LGG治疗的新生小鼠与未感染的新生小鼠中的基因表达的顶部上游调节剂。

 

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假处理的新生小鼠在感染后24小时开始反应。

LGG或假处理的动物在生命的第3天是模拟的或流感感染的。感染后24小时采集动物组织。对全肺进行Nanostring基因转录分析。(A) 与所有其他组中的表达相比,在LGG处理的新生小鼠中测定的所有基因的热图。绿色:上调;棕色:下调。每组N=3。(B) 感染后12小时和24小时样品的主成分分析。

 

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单独的LGG治疗负责诱导炎性基因。

给新生小鼠LGG或假处理,然后在生命的第3天感染流感或假。感染后24小时采集动物组织。在肺上进行Nanostring基因转录分析。(A)假感染的流感感染新生小鼠与未感染的新生小鼠相比;(B)LGG治疗的未感染新生小鼠与未感染的新生小鼠相比;(C)LGG治疗的感染与LGG治疗的未感染新生小鼠相比;和(D)LGG治疗的感染新生小鼠与假治疗相比感染的新生小鼠。三角形表示统计学显着性(p<0.05)。红色:感染特有的基因;蓝色:益生菌治疗特有的基因;绿色:益生菌和流感感染动物独立表达的基因;金色:LGG和流感的相互作用效应。

 

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LGG促进I型IFN的早期转录,并且用IFNβ预处理改善流感病毒感染的新生小鼠的存活。

小鼠幼仔在生命的第1天鼻内接受1×106个LGG集落形成单位或假处理,然后在不同的时间点采集。对(A)IFNα4和(B)IFNβ1进行实时PCR。每个时间点N=3–9,进行3次实验。(C) 在生命的第1天和第2天给予低剂量IFNβ或假处理。动物感染流感病毒并追踪存活。所有实验均完成Kaplan-Meier生存统计。(每组n=15,3次实验)。

 

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热灭活的LGG提供等效的保护,Toll样受体信号转导是乳酸杆菌识别的关键。

(A) MyD88-/-和C57BL/6小鼠在生命的第1天和第2天鼻内接受1×106个LGG集落形成单位。在第3天,用PR-8流感鼻内感染幼仔,并监测存活。(p=0.84,比较两个MyD88-/-组)(B)在指定条件处理A549细胞,分离蛋白进行p-SAPK/JNK蛋白印迹。(C) 与未处理的对照组相比,pSAPK/JNK的磷酸化的定量。(D)Casp1-/-(E)TLR4-/-遵循类似的治疗和感染方案。来自4个独立实验的每组N=14-18。(F) 在生命的第1天和第2天鼻内给予小鼠1×108个热灭活的LGG集落形成单位,然后在生命的第3天感染流感;监测存活。来自4次独立实验的每组n=17。

 

万健康品引进的DERBEA 德贝安益生菌滴剂即将上市,用于新生儿补充LGG益生菌。

 

引用:Ogan K. Kumova, Adam J. Fike,Jillian L. Thayer, Linda T. Nguyen,Joshua Chang Mell,Judy Pascasio, Christopher Stairiker, Leticia G. Leon,Peter D. Katsikis,  Alison J. Carey。Lung transcriptional unresponsiveness and loss of early influenza virus control in infected neonates is prevented by intranasal Lactobacillus rhamnosus GG.PLoS Pathog. 2019 Oct; 15(10): e1008072

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