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Microbiota-derived short chain fatty acids: Their role and mechanisms in viral infections - 26/02/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114414 
Chongchong Feng a, Chengxun Jin b, , Kexin Liu c, Zecheng Yang d
a Department of Clinical Laboratory, the Second Hospital of Jilin University, Changchun 130000, China 
b Department of Otolaryngology, the Second Hospital of Jilin University, Changchun 130000, China 
c Department of Gastrointestinal Colorectal Surgery, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130000, China 
d Department of Gastrointestinal Surgery, the Second Hospital of Jilin University, Changchun 130000, China 

Corresponding author.

Abstract

Microbiota-derived short-chain fatty acids (SCFAs) are crucial for protecting the intestinal barrier and regulating the immune response during infections. Recent studies show that viral infections alter the local microbiota and SCFA synthesis, and there is mounting evidence linking low SCFA levels in individuals with an increased risk of contracting viral infections. Based on the type of the virus, SCFAs may have either antiviral or pro-viral activity. Butyrate, for instance, prevents tissue injury caused by neutrophil infiltration into the airways, which occurs when mice are infected with influenza. Bone marrow-derived free fatty acid receptor 3 (FFAR3) is induced by butyrate and leads to the conversion of monocytes into alternatively activated macrophages (AAMs) instead of proinflammatory macrophages, which in turn reduces neutrophil recruitment in the lung. Treatment with SCFA butyrate increased CD8 + T cell responsiveness to the influenza virus by enhancing their metabolism and functional activity. In addition, SCFAs may control interferon (IFN) responses to viral diseases. Microbiota-derived acetate may inhibit respiratory syncytial virus (RSV) by boosting IFN-β in a G-protein-coupled receptor 43 (GPR43)-dependent way. Injection of SCFA-producing Lachnospiraceae or exogenous acetate into mice reduces RSV pulmonary viral load, prevents recruitment of inflammatory cells in the lung, and increases animal survival. It has been shown that butyrate and propionate both provide comparable safeguards. Increased NF-kappa B (NF-kB) p65 translocation into the nucleus in response to acetate administration provides scientific proof that NF-kB activation is implicated in the connection between GPR43 interaction and IFN-β production; however, this mechanism requires additional investigations. In this article, we will critically analyze the function of SCFAs during various viral infections, discussing and summarizing the many impacts and action mechanisms of SCFAs.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

SCFAs are crucial in barrier integrity and immunity against viral infections.
Evidence emphasizes that acetate and butyrate protect against pulmonary viral infection.
SCFAs can interfere with viral infection through several mechanisms, such as virus life cycle, inflammation, and immunity.
SCFAs reconstruct the functionality of macrophages to mitigate harms caused by neutrophils to tissues.
SCFAs may operate as a new therapeutic target for treating viral infections.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : SCFAs, GPCRs, Viral infection, Immune modulation, Inflammation, Interferon


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