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Airway-delivered short-chain fatty acid acetate boosts antiviral immunity during rhinovirus infection - 03/02/23

Doi : 10.1016/j.jaci.2022.09.026 
Krist Helen Antunes, PhD a, b, Aran Singanayagam, MD, PhD c, Lily Williams, BSc d, Tasnim Syakirah Faiez, BSc c, Ana Farias, PhD b, Millie M. Jackson, BSc c, Fatima K. Faizi, BSc c, Julia Aniscenko b, Tatiana Kebadze, MD b, Punnam Chander Veerati, PhD d, Lisa Wood, PhD d, Nathan W. Bartlett, PhD b, d, Ana Paula Duarte de Souza, PhD a, b, , Sebastian L. Johnston, MBBS, PhD b, e, ,
a Laboratory of Clinical and Experimental Immunology – Pontifical Catholic University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre 
b National Heart and Lung Institute and, Department of Infectious Disease, Imperial College London, London 
c Centre for Molecular Bacteriology and Infection, Department of Infectious Disease, Imperial College London, London 
d School of Biomedical Sciences and Pharmacy, The University of Newcastle, Newcastle 
e Asthma UK Centre in Allergic Mechanisms of Asthma, London 

Corresponding author: Ana Paula Duarte de Souza, PhD, School of Health and Life Science, PUCRS, Porto Alegre 90610-000, RS, Brazil.School of Health and Life SciencePUCRSPorto AlegreRS90610-000Brazil∗∗Sebastian L. Johnston, MBBS, PhD, National Heart and Lung Institute, Imperial College London, London W2 1PG, UK.National Heart and Lung InstituteImperial College LondonW2 1PGLondonUK

Abstract

Background

Microbiota are recognized to play a major role in regulation of immunity through release of immunomodulatory metabolites such as short-chain fatty acids (SCFAs). Rhinoviruses (RVs) induce upper respiratory tract illnesses and precipitate exacerbations of asthma and chronic obstructive pulmonary disease through poorly understood mechanisms. Local interactions between SCFAs and antiviral immune responses in the respiratory tract have not been previously investigated.

Objective

We sought to investigate whether pulmonary metabolite manipulation through lung-delivered administration of SCFAs can modulate antiviral immunity to RV infection.

Methods

We studied the effects of intranasal administration of the SCFAs acetate, butyrate, and propionate on basal expression of antiviral signatures, and of acetate in a mouse model of RV infection and in RV-infected lung epithelial cell lines. We additionally assessed the effects of acetate, butyrate, and propionate on RV infection in differentiated human primary bronchial epithelial cells.

Results

Intranasal acetate administration induced basal upregulation of IFN-β, an effect not observed with other SCFAs. Butyrate induced RIG-I expression. Intranasal acetate treatment of mice increased interferon-stimulated gene and IFN-λ expression during RV infection and reduced lung virus loads at 8 hours postinfection. Acetate ameliorated virus-induced proinflammatory responses with attenuated pulmonary mucin and IL-6 expression observed at day 4 and 6 postinfection. This interferon-enhancing effect of acetate was confirmed in human bronchial and alveolar epithelial cell lines. In differentiated primary bronchial epithelial cells, butyrate treatment better modulated IFN-β and IFN-λ gene expression during RV infection.

Conclusions

SCFAs augment antiviral immunity and reduce virus load and proinflammatory responses during RV infection.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Human rhinovirus, type-I and type-III interferons, acetate, antiviral response, butyrate, short-chain fatty acids, microbiota

Abbreviations used : ALI, BAL, BEC, COPD, ISG, RSV, RV, SCFA, TCID50


Plan


 This study was supported by a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Brazil, finance code 001) doctorate abroad fellowship to K.H.A. and visiting professor to A.S. (CAPES PrInt 2020). WHRD P70587 and P79107 UK to S.L.J.
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


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Vol 151 - N° 2

P. 447 - février 2023 Retour au numéro
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