हेपसीडिन-मध्यस्थ हाइपोफेरेमिया टीकाकरण और संक्रमण भाग 1 के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को बाधित करता है

सारांश

पृष्ठभूमि:

कैसे विशिष्ट पोषक तत्व अनुकूली प्रतिरक्षा को प्रभावित करते हैं यह व्यापक रुचि का विषय है। आयरन की कमी दुनिया भर में सबसे आम सूक्ष्म पोषक तत्व की कमी है और वैश्विक बीमारी का एक महत्वपूर्ण बोझ है; हालाँकि, प्रतिरक्षा पर इसके प्रभाव स्पष्ट नहीं हैं।

प्रतिरक्षा, जैसा कि चिकित्सा में कहा जाता है, मानव प्रतिरक्षा प्रणाली की खुद को बचाने की क्षमता है। मुख्य कार्यों में से एक बैक्टीरिया या वायरस जैसे संक्रमणों का विरोध करने की शरीर की क्षमता है। संक्षेप में, शरीर की पहचान और प्रतिजनी विदेशी निकायों को हटाने की पूरी प्रक्रिया को प्रतिरक्षा कहा जाता है। हमें अपने दैनिक जीवन में भी प्रतिरक्षा में सुधार करने की आवश्यकता है, जैसे स्वस्थ आहार या व्यायाम। शोध में यह पाया गया है कि Cistanche रोग प्रतिरोधक क्षमता में भी सुधार कर सकता है। सिस्टैंच को रोग प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने का असर माना जाता है।

सिद्धांत में मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन पहलू शामिल हैं: 1. सिस्टैंच विभिन्न पोषक तत्वों से भरपूर होता है, जैसे कि पॉलीसेकेराइड, अमीनो एसिड, ट्रेस तत्व, आदि, जो शरीर की प्रतिरोधक क्षमता में सुधार कर सकते हैं।

2. Cistanche में कुछ एंटी-इंफ्लेमेटरी तत्व होते हैं, जैसे कि Cistanche, Cistanche alkaloids, आदि, जो सूजन को दूर कर सकते हैं, प्रतिरक्षा प्रणाली पर बोझ को कम कर सकते हैं और प्रतिरक्षा में सुधार कर सकते हैं।

3. Cistanche में कुछ एंटीऑक्सीडेंट पदार्थ भी होते हैं, जैसे फ्लेवोनोइड्स, विटामिन सी आदि, जो शरीर में मुक्त कणों को हटाने और कोशिकाओं को ऑक्सीडेटिव क्षति को कम करने में मदद कर सकते हैं, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिरक्षा में सुधार होता है।

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तरीके:

हमने इन विट्रो में टी कोशिकाओं पर कम लौह उपलब्धता के प्रभाव और चूहों में टीकों और वायरल संक्रमण के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के प्रभाव की जांच करने के लिए एक हेक्सिडिन मिमिक और कई आनुवंशिक मॉडल का उपयोग किया। हमने उत्परिवर्ती TMPRSS6 के कारण बढ़े हुए हेक्सिडिन और कम सीरम आयरन वाले मानव रोगियों में हास्य प्रतिरक्षा की जांच की। हमने लोहे की कमी के एक प्राकृतिक मॉडल पिगलेट में टीकाकरण-प्रेरित हास्य प्रतिरक्षा पर लोहे के पूरकता के प्रभाव का परीक्षण किया।

जाँच - परिणाम:

हम दिखाते हैं कि कम सीरम आयरन (हाइपोफेरेमिया), बढ़े हुए हेक्सिडिन के कारण होता है, जो प्रतिरक्षण के प्रभावकारक और स्मृति प्रतिक्रियाओं को गंभीर रूप से प्रभावित करता है। सक्रिय लिम्फोसाइटों के तीव्र चयापचय को बढ़े हुए लोहे के अधिग्रहण के समर्थन की आवश्यकता होती है, जिसे IRP1 / 2 और TFRC द्वारा सुगम बनाया जाता है। तदनुसार, अतिरिक्त आयरन प्रदान करने से हाइपोडर्मिक चूहों और पिगलेट में टीकाकरण की प्रतिक्रिया में सुधार हुआ, जबकि इसके विपरीत, क्रोनिक रूप से बढ़े हुए हेक्सिडिन वाले हाइपोडर्मिक मनुष्यों ने कुछ रोगजनकों के लिए विशिष्ट एंटीबॉडी की सांद्रता कम कर दी है। हाइपोफेरेमिया का प्रभाव टी सेल और बी सेल को कुंद कर देता है, और चूहों में इन्फ्लूएंजा वायरस के संक्रमण के लिए एंटीबॉडी प्रतिक्रियाओं को बेअसर कर देता है, जिससे वायरस फेफड़ों की सूजन और रुग्णता को बनाए रखने और तेज करने की अनुमति देता है।

निष्कर्ष:

हाइपोफेरेमिया, संक्रमण के लिए एक अच्छी तरह से संरक्षित शारीरिक सहज प्रतिक्रिया, अनुकूली प्रतिरक्षा के विकास का प्रतिकार कर सकती है। आयरन की कमी और सूजन संबंधी विकारों के विश्व स्तर पर आम संदर्भों में संक्रमणों और टीकों के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को समझने और सुधारने के लिए यह पोषक तत्व व्यापार-बंद प्रासंगिक है।

अनुदान:

मेडिकल रिसर्च काउंसिल, यूके

परिचय

अनुकूली प्रतिरक्षा संक्रामक रोगों से सुरक्षा और स्वास्थ्य के संरक्षण के लिए आवश्यक है। सक्रियण के बाद, एंटीजन-विशिष्ट लिम्फोसाइट्स तेजी से फैलते हैं, अंतर करते हैं, और प्रभावकारक कार्यों को प्राप्त करते हैं, त्वरित चयापचय और मैक्रोमोलेक्यूलर संश्लेषण की आवश्यकता होती है। डीएनए संश्लेषण, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र, और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण, 2 और ए सहित कई मूलभूत सेलुलर प्रक्रियाओं के लिए आयरन आवश्यक है। ट्रांसफ़रिन रिसेप्टर में दुर्लभ उत्परिवर्तन जो लोहे को प्राप्त करने के लिए कोशिकाओं की क्षमता को बाधित करता है, इम्युनोडेफिशिएंसी का कारण बनता है। 3

आयरन की कमी और एनीमिया का उच्च वैश्विक प्रसार पोषण संबंधी आयरन की कमी, खून की कमी और सूजन-प्रेरित हेक्सिडिन के संयोजन से होता है। 4 आयरन-निर्यातक प्रोटीन को बाधित करके मास्टर आयरन नियामक हार्मोन हेक्सिडिन आहार आयरन अवशोषण और मैक्रोफेज आयरन रीसाइक्लिंग को दबा देता है। फेरोपोर्टिन, जो सीरम में आयरन को रिलीज करता है। 5,6 हेपसीडिन अभिव्यक्ति को आयरन द्वारा नियंत्रित किया जाता है, होमोस्टैटिक तंत्र के हिस्से के रूप में, 5,7 और सूजन, जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के हिस्से के रूप में जो हमलावर रोगजनकों को आयरन से वंचित करने का प्रयास करते हैं। 8 हेपसीडिन तेजी से सीरम लोहे की सांद्रता कम हो जाती है, और लगातार उच्च हेक्सिडिन और हाइपोफेरेमिया से एनीमिया हो सकता है। 9 हमने गैम्बियन शिशुओं में सीरम आयरन और उच्च हेक्सिडिन स्तर (सूजन द्वारा संचालित) की बहुत कम सांद्रता पाई। 10,11

लोहे की कमी और बिगड़ा हुआ प्रतिरक्षा को जोड़ने वाले कई अध्ययन हुए हैं, लेकिन परिणाम असंगत रहे हैं, और लोहे की कमी को परिभाषित करने और प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विधियों में काफी भिन्नता है, जिससे अनिश्चितता पैदा होती है। ऑटोइम्यून टी सेल गतिविधि,14 और गंभीर पोषण संबंधी आयरन की कमी बी सेल-प्रोलिफेरेटिव प्रतिक्रियाओं को ख़राब कर सकती है। 15 हालांकि, क्या हेक्सिडिन, आयरन-नियामक हार्मोन के रूप में, टीकाकरण और संक्रमण के लिए अनुकूली प्रतिरक्षा को प्रभावित करता है अज्ञात है। इस अध्ययन में, हम दिखाते हैं कि हेक्सिडिन या आयरन सप्लीमेंट द्वारा नियंत्रित सीरम आयरन सांद्रता में शारीरिक भिन्नता, लिम्फोसाइट जीव विज्ञान और प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को कैसे प्रभावित करती है।

परिणाम

Hepcidin गतिविधि Hypoferremia के माध्यम से प्रतिरक्षण के लिए प्रतिक्रियाओं को रोकता है

परीक्षण शुरू करने के लिए सीरम आयरन के स्तर में परिवर्तन कैसे अनुकूली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित करते हैं, चूहों को कम आयरन आहार (2 पीपीएम Fe) पर रखा गया था ताकि कम आयरन आपूर्ति का मॉडल तैयार किया जा सके। प्रतिरक्षण के तीन दिन बाद, चूहों को प्रतिदिन मिनी हेक्सिडिन (कार्रवाई के समान तंत्र के साथ हेक्सिडिन की नकल) के साथ इंजेक्ट किया गया, जो क्षणिक रूप से सीरम आयरन सांद्रता को ~ 5 mmol/L (आंकड़े 1A और S1A) तक दबा देता है। लो आयरन उपचार समूह में चूहों में कम सीरम आयरन था और अंतर्जात लीवर हेक्सिडिन mRNA अभिव्यक्ति (चित्रा 1ए, कम आयरन स्टोर का संकेत) में कमी आई थी, और पुनः संयोजक एडेनोवायरस एन्कोडिंग ओवलब्यूमिन (AdHu) के साथ प्रतिरक्षण के लिए एक गहन दबा हुआ एंटीजन-विशिष्ट CD8 T सेल प्रतिक्रिया प्रदर्शित करता है। {8}} ओवलब्यूमिन [ओवीए]) और सहायक में ओवीए प्रोटीन (आंकड़े 1बी और 1सी)।

इसके अलावा, टी कूपिक हेल्पर सेल, जर्मिनल सेंटर (जीसी) बी सेल, और प्लाज्मा सेल प्रतिक्रियाओं को आश्चर्यजनक रूप से कम किया गया था, और एंटी-ओवीए आईजीजी टाइटर्स को दबा दिया गया था (चित्र 1डी)। हमने परिवर्तित आयरन होमियोस्टेसिस के प्रमुख पहलुओं को विच्छेदित किया जो अनुकूली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है। 4 सप्ताह के लिए कम आयरन वाले आहार पर चूहों ने लीवर आयरन और लीवर हेक्सिडिन एमआरएनए में काफी कमी की थी, जो कम आयरन स्टोर का संकेत देता है, लेकिन सीरम आयरन अपरिवर्तित रहा, और एंटीजन-विशिष्ट सीडी 8 प्लस टी सेल और जीसी बी सेल प्रतिरक्षण के लिए प्रतिक्रियाएँ अनछुई थीं (आंकड़े) S1B और S1C)। सीरम आयरन को बदलने के लिए कम आयरन आहार के 4 सप्ताह के प्रभाव की कमी, लेकिन लिवर आयरन को कम करने के लिए, टीकाकरण (चित्रा S1D) की अनुपस्थिति में प्रजनन योग्य था, और कम आयरन वाले आहार ने चूहों की वृद्धि दर में बदलाव नहीं किया (चित्र) एस1ई). इसके अलावा, कम लौह आहार के 4 सप्ताह के परिणामस्वरूप केवल हल्के माइक्रोसाइटिक हाइपोक्रोमिक एनीमिया (चित्र S1F) हुआ।

एक सामान्य लौह आहार (188 पीपीएम Fe) पर चूहों में, सहायक में ओवीए के साथ टीकाकरण से पहले मिनी हेक्सिडिन 3 एच का एक इंजेक्शन, डेंड्राइटिक सेल (डीसी) -टी सेल इंटरैक्शन के साथ ~ 24 घंटे समवर्ती के लिए कम सीरम लोहा का कारण बनता है, नहीं किया बाद के OT-I (OVA- विशिष्ट CD8 प्लस T सेल) प्रतिक्रियाओं (चित्र S1G) के परिमाण में परिवर्तन करें।

हालांकि, टीकाकरण के बाद 3 और 4 दिनों में मिनी हेक्सिडिन के 2 इंजेक्शन OT-I कोशिकाओं के विस्तार को दबाने के लिए पर्याप्त थे, और कम प्रतिक्रिया देने वाली कोशिकाओं ने ट्रांसफ़रिन रिसेप्टर (TFRC) अभिव्यक्ति में वृद्धि की थी, जो सापेक्ष सेलुलर आयरन की कमी और लीवर हेक्सिडिन mRNA को दर्शाता है। घट गया, जो हाइपोफेरेमिया(चित्रा 1ई)के अनुरूप है। फेरिक अमोनियम साइट्रेट के इंजेक्शन ने ओटी-आई विस्तार के मिनी हेक्सिडिन-प्रेरित दमन को बचाया, टी कोशिकाओं का जवाब देने पर टीएफआरसी अभिव्यक्ति में कमी आई, और लीवर हेक्सिडिन एमआरएनए (चित्रा 1ई) में वृद्धि हुई। इन विट्रो (आंकड़े S2A-S2C) में न तो हेक्सिडिन पेप्टाइड और न ही मिनी हेक्सिडिन ने सीधे टी सेल प्रसार या TFRC अभिव्यक्ति को बदल दिया, यह सुझाव देते हुए कि मिनी हेक्सिडिन के विवो प्रभाव में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के विस्तार चरण के दौरान लोहे के पुनर्वितरण के माध्यम से मध्यस्थता की जाती है। हेपसीडिन स्प्लेनिक मैक्रोफेज में आयरन को सिक्वेस्टर करके आंशिक रूप से हाइपोफेरेमिया का कारण बनता है।

हालांकि, आयरन-डेक्सट्रान के साथ चूहों को इंजेक्ट करना, जो सीरम आयरन को कम किए बिना स्प्लेनिक मैक्रोफेज में आयरन संचय को प्रेरित करता है, (मिनी हेक्सिडिन के विपरीत) टीकाकरण के लिए OT-I प्रतिक्रिया को रोकता नहीं है (आंकड़े S2D-S2G)। इसलिए, मिनी हेक्सिडिन की वजह से घटी हुई सीरम आयरन, टीकाकरण के लिए सक्रिय और एंटीजन-विशिष्ट लिम्फोसाइटों की प्रतिक्रिया को बिगाड़ने के लिए आवश्यक और पर्याप्त है।

हाइपोफ़ेरेमिया वायरल वैक्टर के जवाब में टी-सेल साइटोकिन उत्पादन को रोकता है

इस अवधारणा को और अधिक गहराई से तलाशते हुए, हमने पाया कि मिनी हेक्सिडिन इंजेक्शन ने तिल्ली और परिधीय रक्त में AdHu 5-OVA के अंतर्जात CD8 T सेल OVA-विशिष्ट प्रतिक्रिया को कम कर दिया, संशोधित वैक्सीनिया अंकारा एन्कोडिंग OVA के लिए स्प्लेनिक OT-I प्रतिक्रिया (एमवीए-ओवीए), एडजुवेंट में ओवीए के लिए स्प्लेनिक ओटी-आई प्रतिक्रिया, और एंडोजेनस सीडी8 टी सेल स्प्लेनिक वैक्सीनिया-विशिष्ट (बी8आर पेप्टाइड) प्रतिक्रिया एमवीएओवीए के लिए, सभी एक मानक लौह आहार पर चूहों में (आंकड़े 2ए और 2बी)। प्रसार पर प्रभाव से परे, मिनी हेक्सिडिन-उपचारित चूहों से OT-I CD8 कोशिकाओं ने प्रभावकार साइटोकिन्स इंटरफेरॉन जी (IFNg) और ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर-ए (TNF-a) का कम स्राव किया, और इनमें से कम कोशिकाओं ने इंटरल्यूकिन {{16) का उत्पादन किया। }} (आईएल -2), पूर्व वीवो रिस्टीमुलेशन (चित्र 2सी) पर। Minihepcidin ने MVA-OVA के लिए अंतर्जात साइटोकिन-उत्पादक प्रभावकार CD4 T सेल प्रतिक्रिया और सहायक में OVA के लिए CD4 OT-II T कूपिक सहायक कोशिका प्रतिक्रिया को भी दबा दिया; इसके अलावा कम स्प्लेनिक OT-II CD4 एफेक्टर कोशिकाओं ने IL -2 या TNF-a को पेप्टाइड एक्स वीवो के साथ रीस्टिम्यूलेशन पर स्रावित किया, और स्प्लेनिक GC B सेल प्रतिक्रियाओं को दबा दिया गया (आंकड़े 2D और 2E)। सारांश में, हाइपोफेरेमिया कई टीकाकरण प्लेटफार्मों और विभिन्न प्रतिजनों में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के कई तत्वों को रोकता है।

आयरन अधिग्रहण लिम्फोसाइट प्रतिक्रियाओं के लिए एक सेल-आंतरिक आवश्यकता है

आयरन पर निर्भर प्रतिक्रियाओं की कोशिका-आंतरिक प्रकृति की जांच करने के लिए, हमने परीक्षण किया कि कैसे TFRC में Y20H म्यूटेशन, जो सेलुलर आयरन अपटेक को बाधित करता है और मनुष्यों में इम्युनोडेफिशिएंसी का कारण बनता है, टीकाकरण के लिए लिम्फोसाइट प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करता है। प्रतिस्पर्धी अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण प्रयोगों का प्रदर्शन किया गया जिसमें वाइल्ड-टाइप (डब्ल्यूटी) चूहों और टीएफआरसीवाई20एच/वाई20एच चूहों से अस्थि मज्जा को मिलाया गया और घातक विकिरणित डब्ल्यूटी प्राप्तकर्ता चूहों में स्थानांतरित किया गया, और लिम्फोपोइजिस और प्रतिरक्षण की प्रतिक्रिया दोनों का विश्लेषण किया गया (चित्र 3ए)। TfrcY20H/Y20H एलील ने संचलन में टी कोशिकाओं या बी कोशिकाओं के पुनर्गठन को प्रभावित नहीं किया (चित्र 3बी), लेकिन एमवीए-ओवीए के साथ प्रतिरक्षण के बाद, प्रतिजन-विशिष्ट सीडी8 टी कोशिकाओं, टी कूपिक सहायक कोशिकाओं और जीसी बी कोशिकाओं को ले जाने का जवाब दिया। TfrcY20H/Y20H एलील को उनके WT समकक्षों की तुलना में कम दर्शाया गया था, यह दर्शाता है कि TfrcY20H/Y20H म्यूटेशन विशेष रूप से टीकाकरण के बाद प्रोलिफेरेटिव लिम्फोसाइट प्रतिक्रियाओं के लिए कोशिका-आंतरिक दोष प्रदान करता है (चित्र 3C)।

बिगड़ा हुआ लौह अधिग्रहण टी-सेल फिजियोलॉजी को प्रभावित करता है

लोहे की कमी के लिए टी सेल संवेदनशीलता के आधार को समझने के लिए, हमने प्रकाशित डेटासेट से मानक सेल कल्चर मीडिया में सीडी8 टी कोशिकाओं की सक्रियता के बाद पहले 24 घंटे में प्रमुख आयरन-हैंडलिंग प्रोटीन5 की अभिव्यक्ति का आकलन किया। 17 टीएफआरसी अत्यधिक अपरेगुलेटेड, फेरस था। आयन आयातक DMT1 (Slc11a2) और ZIP14 (Slc39a14) और इंट्रासेल्युलर आयरन सेंसर18 IRP1 और IRP2 (लौह-उत्तरदायी तत्व-बाइंडिंग प्रोटीन 1 और 2) भी बढ़े थे, जबकि आयरन-स्टोरेज प्रोटीन फेरिटिन (FTL और FTH) के स्तर नहीं थे काफी बदल गया; लोहे के निर्यात प्रोटीन फेरोपोर्टिन (Slc40a1) का पता नहीं चला था, लेकिन सक्रियता (आंकड़े S3A और S3B) के बाद फेरोपोर्टिन mRNA अभिव्यक्ति में दृढ़ता से कमी आई थी। ये परिवर्तन सक्रियता के बाद लोहे को समझने, प्राप्त करने और बनाए रखने के लिए एक ड्राइव का संकेत देते हैं।

IRP1 और IRP2 सेल्युलर आयरन होमोस्टैसिस को नियंत्रित करते हैं। 18 CD8 प्लस T कोशिकाओं में इन नियामकों के कार्यात्मक महत्व का परीक्षण करने के लिए, हमने Irp1 और Irp2 एलील्स का उपयोग किया है जो एक टेमोक्सीफेन-सक्रिय Cre-ERT2 रीकॉम्बिनेज़ (चित्र S3C) के माध्यम से उत्सर्जित होते हैं। Irp1 और Irp2 को हटाने के लिए प्रेरित CD8 प्लस T कोशिकाओं ने TFRC को नियंत्रण कोशिकाओं के समान हद तक अपग्रेड नहीं किया और अपेक्षाकृत खराब प्रसार किया; हालांकि, अकार्बनिक FeSO4 के योग से प्रसार में काफी सुधार हुआ, जिसे TFRC (आंकड़े 4A, 4B और S3D) से स्वतंत्र रूप से लिया जाता है। इस प्रकार, सक्रियण के बाद प्रसार के लिए TFRCमध्यस्थता वाले T सेल आयरन अधिग्रहण का Irp1 / 2 नियंत्रण आवश्यक है।

चित्र 2. मिनीहेप्सिडिन-मध्यस्थता सीरम आयरन की कमी टीकाकरण की एक विविध श्रेणी के लिए सीडी8 टी सेल प्रतिक्रिया को रोकता है और सीडी4 टी सेल प्रतिक्रियाओं की गुणवत्ता को प्रभावित करता है।

(ए) टीकाकरण पर मिनी हेक्सिडिन इंजेक्शन के प्रभाव की जांच करने के लिए प्रायोगिक योजना। (बी) एंटीजन-विशिष्ट टी सेल आबादी प्रतिरक्षण के 7 दिन बाद फ्लो साइटोमेट्री द्वारा निर्धारित की जाती है। बाएं से दाएं: AdHu 5- OVA टीकाकरण के बाद स्प्लेनिक अंतर्जात OVA- विशिष्ट CD8 T कोशिकाओं की संख्या, AdHu 5- OVA के बाद परिधीय रक्त में कुल CD8s के प्रतिशत के रूप में अंतर्जात OVA- विशिष्ट CD8 T कोशिकाओं की आवृत्ति प्रतिरक्षण, एमवीए-ओवीए टीकाकरण के बाद स्प्लेनिक ओटी-आई ओवीए-विशिष्ट सीडी8 टी कोशिकाओं की संख्या, ओवीए और सहायक प्रतिरक्षण के बाद स्प्लेनिक ओटी-आई ओवीए-विशिष्ट सीडी8 टी कोशिकाओं की संख्या, और अंतर्जात वैक्सीनिया (बी8आर एपिटोप)-विशिष्ट सीडी8 की आवृत्ति एमवीए-ओवीए टीकाकरण से प्रेरित पूर्व विवो पेप्टाइड पुनर्संयोजन के बाद IFNg उत्पादन द्वारा हल किए गए कुल सीडी 8 के प्रतिशत के रूप में टी कोशिकाएं। मतलब जी एसडी। टी परीक्षण। छात्र का 2-पूंछ वाला टी-परीक्षण, अयुग्मित।

(सी) बाएं से दाएं: संबंधित साइटोकिन का उत्पादन करने वाले ओटी-आई प्रभावकारी कोशिकाओं के लिए आईएफएनजी और टीएनएफ-ए के रिश्तेदार एमएफआई, वाहन समूह के औसत के लिए सामान्यीकृत एमएफआई; OT-I प्रभावकारक कोशिकाओं का प्रतिशत जो IL -2 का स्राव करता है। एमवीए-ओवीए टीकाकरण के 7 दिनों के बाद SIINFEKL पेप्टाइड के साथ चूहों से स्प्लेनोसाइट्स के पूर्व विवो पुनर्संयोजन के बाद इंट्रासेल्युलर साइटोकिन धुंधला द्वारा हल किए गए साइटोकाइन-उत्पादक कोशिकाएं। मतलब जी एसडी। टी परीक्षण। छात्र का 2-पूंछ वाला टी-परीक्षण, अयुग्मित। (डी) अंतर्जात वैक्सीनिया-विशिष्ट IFNg, TNF-a, या IL -2 की आवृत्ति कुल CD4s के प्रतिशत के रूप में CD40L प्लस CD4 Th1 प्रभावकार टी कोशिकाओं का उत्पादन करती है, जो एमवीए के साथ स्प्लेनोसाइट्स के पूर्व विवो बहाली के बाद इंट्रासेल्युलर साइटोकाइन धुंधला द्वारा हल किया जाता है। -ओवीए-स्पंदित वृक्ष के समान कोशिकाएं। मतलब जी एसडी। टी परीक्षण। छात्र का 2-पूंछ वाला टी-परीक्षण, अयुग्मित।

(ई)ओवीए और सहायक प्रतिरक्षण द्वारा प्रेरित स्प्लेनिक ओटी-द्वितीय टी कूपिक सहायक कोशिकाओं की संख्या। स्प्लेनिक टीएनएफ-ए प्लस और आईएल -2 प्लस ओटी-द्वितीय प्रभावकारी कोशिकाओं की आवृत्ति ओवीए और सहायक प्रतिरक्षण द्वारा प्रेरित कुल ओटी-द्वितीय सीडी 4 टी कोशिकाओं के प्रतिशत के रूप में पेप्टाइड के साथ पूर्व विवो बहाली के बाद। ओवीए और सहायक प्रतिरक्षण के बाद बी कोशिकाओं के प्रतिशत के रूप में स्प्लेनिक जीसी बी कोशिकाओं की आवृत्ति। टीकाकरण के बाद के सभी 7 दिन। मतलब जी एसडी। टी परीक्षण। छात्र का 2-पूंछ वाला टी-परीक्षण, अयुग्मित।

टी सेल फिजियोलॉजी के पहलुओं पर कम लोहे की उपलब्धता के प्रभाव का पता लगाने के लिए, हमने ट्रांसफरिन-लौह सांद्रता की एक श्रृंखला में इन विट्रो में डब्ल्यूटी सीडी 8 टी कोशिकाओं को सक्रिय किया। लो आयरन ने प्रारंभिक CD69 अपग्रेडेशन को नहीं बदला, लेकिन 24 घंटे के भीतर 2N डीएनए सामग्री से अधिक के साथ कम कोशिकाओं का परिणाम हुआ और 3 दिनों में प्रसार में कमी आई (चित्र S3E)। सक्रियण के बाद लोहे की कमी ने कुल सेलुलर एटीपी सामग्री को 24 घंटे कम कर दिया और कम माइटोकॉन्ड्रियल एटीपी पीढ़ी के कारण एटीपी उत्पादन में कमी आई, जबकि ग्लाइकोलाइटिक एटीपी उत्पादन अपरिवर्तित था, और 72 घंटे के बाद, लोहे की कमी वाली टी कोशिकाओं में अपेक्षाकृत माइटोकॉन्ड्रिया (चित्रा 4सी) था। विशेष रूप से, डीएनए संश्लेषण और माइटोकॉन्ड्रियल एटीपी संश्लेषण लोहे पर निर्भर प्रक्रियाएं हैं, जबकि इसके विपरीत ग्लाइकोलाइसिस में मध्यस्थता करने वाले 10 एंजाइमों में से किसी को भी लोहे की आवश्यकता नहीं होती है।

रेपामाइसिन कॉम्प्लेक्स 1 (mTORC1) का स्तनधारी लक्ष्य विविध पर्यावरणीय संकेतों को महसूस करता है और टी सेल भेदभाव का एक महत्वपूर्ण नियामक है। जबकि mTORC1 का आयरन-निर्भर विनियमन आयरन की कमी के लिए एरिथ्रोइड प्रतिक्रिया को नियंत्रित कर सकता है, 20 अन्य प्राथमिक सेल प्रकारों में इस सिग्नलिंग अक्ष की उपस्थिति अज्ञात है। हमने पाया कि लो आयरन ने CD8 प्लस T सेल mTORC1 गतिविधि को भी कम कर दिया (जैसा कि इंट्रासेल्युलर फॉस्फोराइलेटेड S6 राइबोसोमल प्रोटीन द्वारा मापा जाता है) और अमीनो एसिड ट्रांसपोर्टर CD98 की अभिव्यक्ति, और सेल आकार में कमी (चित्र S3F)। इसके अलावा, ग्रैनजाइम बी और आईएल -2 रिसेप्टर (सीडी25) का स्तर कम हो गया था, जो एक बिगड़ा हुआ प्रभावकारक फेनोटाइप (चित्र S3G) दर्शाता है। पूरक प्रयोगों में, हमने दोषपूर्ण Y20H TFRC प्रोटीन (चित्र S4A) को बायपास करने वाले रूपों में आयरन प्रदान करके TfrcY20H / Y20H चूहों से सक्रिय CD8 T कोशिकाओं के लिए लोहे की उपलब्धता में वृद्धि की। रैपिड CD69 अपरेगुलेशन अप्रभावित था, लेकिन FeSO4 ने TfrcY20H / Y20H CD8 T सेल ATP सामग्री, माइटोकॉन्ड्रियल स्वास्थ्य, सेल आकार में वृद्धि और फॉस्फोर-S6 प्लस कोशिकाओं के प्रतिशत में सुधार किया, और प्रसार को बचाया (आंकड़े S4B-S4D)। सारांश में, सक्रियण के बाद, CD8 T कोशिकाएं आयरन प्राप्त करने की अपनी क्षमता को बदल देती हैं, और T सेल माइटोकॉन्ड्रियल और प्रभावकारी कार्यों, इष्टतम चयापचय गतिविधि और सेल-चक्र प्रगति के लिए आयरन की आवश्यकता होती है।

ट्रांसिएंट हाइपोफेरेमिया का टी सेल मेमोरी पर दीर्घकालिक प्रभाव पड़ता है

लोहे के लिए टी कोशिकाओं की इन विट्रो आवश्यकताओं और प्राथमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं पर हाइपोफेरेमिया के मजबूत प्रभावों ने हमें यह परीक्षण करने के लिए प्रेरित किया कि क्या कम लोहे की उपलब्धता का प्रतिरक्षात्मक स्मृति के गठन पर दीर्घकालिक प्रभाव था। हमने OT-I कोशिकाओं को प्राप्तकर्ता चूहों में स्थानांतरित किया, सहायक में OVA प्रोटीन इंजेक्ट किया, फिर 4 दिनों के लिए दैनिक मिनी हेक्सिडिन के साथ चूहों का इलाज किया; 28 दिनों के बाद, जिस बिंदु पर सीरम आयरन को सामान्य किया गया था, कुल स्प्लेनिक ओटी-आई मेमोरी कोशिकाओं में मामूली कमी आई थी और केंद्रीय मेमोरी-जैसे फेनोटाइप (सीडी62एल प्लस; या सीडी27 प्लस, सीडी43) के साथ मेमोरी कोशिकाओं की आवृत्ति में उल्लेखनीय कमी आई थी। ; या CX3CR1) 21,22 चूहों से जिन्हें प्राइमिंग के दौरान मिनी हेक्सिडिन प्राप्त हुआ था (चित्र S5A)।

इन विट्रो रीस्टिम्यूलेशन के बाद, IL -2, IFNg, और TNF-a (व्यक्तिगत रूप से या संयुक्त रूप से) को संश्लेषित करने में सक्षम कम स्प्लेनिक मेमोरी कोशिकाओं को उन चूहों में पाया गया, जिन्होंने प्राथमिक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के दौरान कम सीरम आयरन का अनुभव किया था; प्रतिसाद देने वाली कोशिकाओं ने भी प्रत्येक साइटोकिन (आंकड़े S5B-S5E) का कम उत्पादन किया। अंत में, एक अलग प्रयोग में रिकॉल प्रतिक्रियाओं का परीक्षण करने के लिए, जिन चूहों को 3–6 पोस्ट-टीकाकरण के बाद मिनी हेक्सिडिन के साथ या बिना सहायक में ओवीए के साथ इंजेक्ट किया गया था, उन्हें टीकाकरण के बाद 35 दिन पर ओवीए के साथ फिर से चुनौती दी गई थी, और द्वितीयक प्रतिक्रिया 40 दिन पर विश्लेषण किया गया। प्राइमिंग के दौरान हाइपोफेरेमिया ने ओवीए-विशिष्ट सीडी 8 टी सेल रिकॉल प्रतिक्रिया और आईएफएनजी-उत्पादक सीडी 8 प्लस टी कोशिकाओं (चित्रा 5 ए) का प्रतिशत कम कर दिया। इसलिए, प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के दौरान क्षणिक हाइपोफेरेमिया चूहों में बाद की टी-सेल मेमोरी और रिकॉल क्षमता की गुणवत्ता और मात्रा को बाधित करता है।

आयरन की कमी वाले पिगलेट और मनुष्यों में बिगड़ा हुआ एंटीबॉडी रिस्पॉन्स

यह समझने के लिए कि क्या विभिन्न चयापचय आवश्यकताओं वाली प्रजातियों में आयरन-सीमित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के समान सिद्धांत लागू होते हैं, हमने प्राकृतिक पिगलेट फिजियोलॉजी का लाभ उठाया, जिसमें बड़े कूड़े के आकार, तेजी से जन्म के बाद के विकास और लोहे के कारण जन्म के समय लोहे का कम भंडार होता है। -गरीब सूअर के दूध में एनीमिया की तेजी से शुरुआत को रोकने के लिए लोहे के अतिरिक्त प्रावधान की आवश्यकता होती है। 23 बिना लोहे के केवल सूअर के दूध के विकल्प पर पाले गए पिगलेट में, सीरम आयरन अपेक्षाकृत कम था और जन्म के बाद 4 सप्ताह में हीमोग्लोबिन का स्तर लगातार गिर गया; लाल रक्त कोशिका संख्या भी कम हो गई थी जबकि प्लेटलेट्स बढ़ गए थे, जो लोहे की कमी वाले एनीमिया (आईडीए) (आंकड़े 6ए, एस6ए, और एस6बी) का संकेत देते हैं। 2 सप्ताह की आयु में, पिगलेट का टीकाकरण किया गया।

Mycoplasma hyopneumoniae (एक महत्वपूर्ण पिगलेट रोगज़नक़ के खिलाफ एक मानक टीकाकरण), उस समय एंटीबॉडी टिटर (चित्रा S6C) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। दो हफ्ते बाद, आयरन प्राप्त करने वाले पिगलेट में वैक्सीन-विशिष्ट एंटीबॉडी प्रतिक्रिया अपेक्षाकृत बढ़ गई थी (आंकड़े 6B और S6C)। इसलिए, आईडीए की पृष्ठभूमि के खिलाफ, आयरन सप्लीमेंट न केवल हीमोग्लोबिन को बनाए रखता है बल्कि टीकाकरण की प्रतिक्रिया में भी सुधार कर सकता है।

मनुष्यों में लौह-दुर्दम्य आईडीए (इरिडा) का एक दुर्लभ रूप TMPRSS6 में उत्परिवर्तन वाले रोगियों में बढ़े हुए हेक्सिडिन के कारण होता है, एक प्रोटीज जो आमतौर पर हेक्सिडिन का दमन करता है। 25 IRIDA रोगियों में अनुकूली प्रतिरक्षा की गुणवत्ता का पहले पता नहीं लगाया गया है। हमने विभिन्न रोगजनकों के लिए विशिष्ट एंटीबॉडी की जांच की, जो कि 12 IRIDA रोगियों के एक समूह में टीकों द्वारा लक्षित हैं, जिन्होंने हेक्सिडिन के स्तर, हाइपोफेरेमिया (~ 5 mmol / L सीरम Fe), और हेमेटोलॉजिकल मापदंडों को नियंत्रित करने की तुलना में IDA (चित्रा S6D) का संकेत दिया था। समान आयु एक ही क्लिनिक में एकत्र की गई (चित्र 6C)। IRIDA के किसी भी मरीज (और नियंत्रण) ने सी-रिएक्टिव प्रोटीन नहीं उठाया था (सभी IRIDA के मरीज<0.5 mg/L), indicating a lack of systemic inflammation (Figure S6D). Compared to the control group, the IRIDA group had lower serum immunoglobulin G (IgG) concentrations against rubella, Hib, and anti-Streptococcus pneumoniae serotype 1 (PS1), a leading cause of invasive pneumococcal disease globally26 (Figure 6D). 

एंटी-PS1 के लिए, IRIDA के किसी भी मरीज़ ने विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) की सुरक्षात्मक सीमा 0.35 mg/mL (चित्र 6D) से अधिक एंटीबॉडी सांद्रता प्राप्त नहीं की, और कुल मिलाकर, IRIDA के रोगियों के प्राप्त करने की संभावना कम थी एस निमोनिया सीरोटाइप (चित्रा S6E) के लिए सुरक्षात्मक सांद्रता। आयु और लिंग को नियंत्रित करते हुए, हमने एंटीपीएस1 (पी=0.005), एंटी-पीएस18सी (पी=0.048), और एंटी-हिब (पी=0.066) पर जीनोटाइप प्रभाव पाया। ) सीरम आईजीजी (इरिडा समूह में सभी निम्न)। इन आंकड़ों से पता चलता है कि लगातार उच्च हेक्सिडिन की स्थिति मनुष्यों में कुछ महत्वपूर्ण रोगजनकों के खिलाफ कम एंटीबॉडी स्तर से जुड़ी होती है।

हाइपोफेरेमिया इन्फ्लुएंजा वायरस के संक्रमण और फेफड़ों की सूजन को बढ़ाता है

संक्रमण के लिए सहज प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं हेक्सिडिन को बढ़ाती हैं, संक्रमण के हाइपोफेरेमिया में योगदान करती हैं। 8 हमने जांच की कि कैसे मिनी हेक्सिडिन उपचार, लंबे समय तक हाइपोफेरेमिया को लागू करने के लिए, चूहों (चित्रा 7ए) में श्वसन वायरल संक्रमण (इन्फ्लूएंजा ए वायरस) की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित किया। हमने प्लीहा और फेफड़ों में कम वायरस-विशिष्ट CD8 T कोशिकाएं देखीं; कम ग्रैनजाइम बी-एक्सप्रेसिंग स्प्लेनिक सीडी 8 टी कोशिकाएं; और कम टी-फॉलिक्युलर हेल्पर सेल, एंटीजन-अनुभवी सीडी44 प्लस सीडी4 सेल, और मीडियास्टिनल लिम्फ नोड्स में जीसी बी सेल 8 दिन के संक्रमण के बाद (आंकड़े 7बी और 7सी); हालाँकि, प्रो-इन्फ्लेमेटरी साइटोकिन्स IL -6 और TNF-a की फेफड़ों की mRNA अभिव्यक्ति अधिक थी (चित्र S7A)। तिल्ली में सेलुलर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया भी 10 दिन के बाद संक्रमण (चित्रा S7B) पर कम हो गई थी, परिसंचारी इन्फ्लूएंजा-बेअसर करने वाले एंटीबॉडी का पता नहीं लगाया जा सकता था (चित्र 7D), और फेफड़े का वायरल लोड (इन्फ्लूएंजा न्यूक्लियोप्रोटीन आरएनए के रूप में मापा गया) काफी अधिक था (चित्र 7E) .

हिस्टोलोगिक रूप से, फोकल वायुमार्ग की सूजन सभी संक्रमित चूहों में मौजूद थी, लेकिन दबी हुई लिम्फोसाइट प्रतिक्रियाओं के बावजूद, मिनी हेक्सिडिन-उपचारित संक्रमित चूहों के फेफड़ों में पेरिवास्कुलर / पेरिब्रोन्चिओलर सूजन अधिक गंभीर थी, वायुकोशीय पैरेन्काइमा (आंकड़े 7F और 7G) में चिह्नित विस्तार के साथ ). बढ़ी हुई भड़काऊ कोशिका मिनी हेक्सिडिन-उपचारित चूहों में घुसपैठ करती है, जिसमें मोनोन्यूक्लियर सेल और न्यूट्रोफिल दोनों शामिल होते हैं, फेफड़े के बड़े क्षेत्रों में बाधित वायुकोशीय संरचनाओं (आंकड़े 7F, 7G S7C, और S7D) को प्रदर्शित करते हैं; हालाँकि, फेफड़े के गैर-हीम लोहे की सामग्री में कोई परिवर्तन नहीं देखा गया (चित्र S7E)। इस बढ़े हुए ऊतक क्षति के अलावा, मिनी-हेप्सिडिन-उपचारित चूहे संक्रमण-प्रेरित वजन घटाने (चित्रा S7F) से उबरने में विफल रहे। इसलिए, लगातार हाइपोफेरेमिया वाले चूहों में एक दबी हुई अनुकूली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया थी, वे वायरस को साफ करने में कम सक्षम थे, और अधिक गंभीर फुफ्फुसीय रोग और निरंतर रुग्णता का अनुभव करते थे।

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