Resumen
Fondo
Nuestros estudios previos han sugerido que la proteína de bromodominio 4 (BRD4) aumenta en el pulmón de pacientes estables con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), que se ha demostrado que está involucrada en las respuestas inflamatorias. Investigamos su papel en la exacerbación viral de la EPOC.
Métodos
BRD4, interleucina (IL)-6 e IL-8 se midieron en la sangre y el esputo de pacientes con EPOC estable y pacientes con exacerbación viral. Los ratones se expusieron al humo del cigarrillo (CS) y/o se infectaron con el virus de la influenza como modelo in vivo. BRD4, IL-6 y quimiocinas derivadas de queratinocitos (KC) se midieron en el pulmón. Las células BEAS-2B se trataron con extracto de CS y/o virus de la influenza como modelo in vitro. Se midieron BRD4, IL-6 e IL-8 en las células y/o sobrenadante de cultivo.
Resultados
BRD4 aumentó en pacientes con EPOC con exacerbación viral en comparación con aquellos en condición estable y su expresión se correlacionó con la expresión de IL-6 e IL-8. Las células inflamatorias, IL-6, KC y BRD4 fueron inducidas sinérgicamente en el pulmón de ratones por infección viral y exposición a CS, y los tres primeros disminuyeron por el tratamiento con JQ1 (inhibidor de BRD4). IL-6, IL-8 y BRD4 fueron significativamente inducidos por el extracto de CS y el virus de la influenza en las células epiteliales bronquiales, y esta regulación al alza fue suprimida por la eliminación de la expresión de BRD4.
Conclusiones
Nuestros hallazgos indican que CS y los virus pueden inducir sinérgicamente la expresión de IL-6 e IL-8 a través de su inducción sinérgica de la expresión de BRD4, lo que podría contribuir a la respuesta inflamatoria mejorada en la exacerbación viral de la EPOC.
Fondo
La enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una enfermedad respiratoria común, que es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en todo el mundo [1]. Se caracteriza por síntomas respiratorios persistentes y limitación del flujo de aire asociado con una respuesta inflamatoria aberrante en el pulmón a partículas o gases nocivos. La exposición al humo del cigarrillo (CS) es la causa más importante de inflamación pulmonar que induce la destrucción del tejido y la fibrosis de las vías respiratorias, lo que conduce a la limitación progresiva del flujo de aire [2].
Las exacerbaciones de la EPOC son eventos importantes que aceleran la disminución de la función pulmonar, contribuyen a la progresión de la enfermedad y aumentan el riesgo de muerte [3, 4]. Las infecciones por virus respiratorios se asocian con hasta un 40-60% de estas exacerbaciones [5, 6]. En comparación con las exacerbaciones no virales, las exacerbaciones virales se asocian con síntomas más graves, hospitalizaciones más frecuentes y períodos de recuperación más prolongados. [7, 8]. Se ha demostrado que muchos virus respiratorios causan exacerbaciones de la EPOC, entre los cuales el más común es el rinovirus. Sin embargo, el virus de la influenza es más común en las exacerbaciones más graves que requieren hospitalización. [9]. Los mecanismos moleculares que median la exacerbación viral en la EPOC no han sido adecuadamente definidos.
Nuestros estudios anteriores han explorado los efectos de la infección viral después de la exposición a CS en el pulmón en modelos de ratones, lo que sugiere que CS y los virus interactúan de manera que inducen una inflamación pulmonar exagerada. [10, 11]. Sin embargo, los mecanismos moleculares son complejos, no se ha abordado por completo si estos dos desafíos (CS y virus) activan vías comunes que pueden conducir a cambios sinérgicos en ciertos mediadores y, posteriormente, a una respuesta inflamatoria mejorada en el pulmón.
La proteína de bromodominio 4 (BRD4) es un miembro de la familia de proteínas de bromodominio y dominio extraterminal, que desempeña un papel importante en el proceso de transcripción de genes [12, 13]. Puede regular directa e indirectamente la transcripción tanto como un andamio pasivo a través de su reclutamiento de factores de transcripción vitales como una quinasa activa que fosforila la ARN polimerasa. [14, 15]. Los estudios tanto in vivo como in vitro han demostrado que la inhibición de BRD4 disminuye significativamente la expresión de citoquinas proinflamatorias, lo que sugiere que BRD4 está involucrado en las respuestas inflamatorias. [16, 17]. Nuestros estudios anteriores han demostrado que BRD4 aumenta y se correlaciona con los niveles de expresión de interleucina (IL)-8 en el pulmón de pacientes estables con EPOC, y los estudios in vitro también han sugerido que la inhibición de BRD4 suprime la expresión de IL-8 inducida por el extracto de CS (CSE). en las células epiteliales bronquiales [18].
Sin embargo, no está claro si BRD4 está involucrado en la exacerbación viral de la EPOC. En el presente estudio, exploramos la expresión de BRD4 en muestras de esputo y sangre de pacientes con EPOC estable y pacientes con EPOC con exacerbación viral. También utilizamos modelos murinos y celulares para investigar los roles de BRD4 en la respuesta inflamatoria mejorada durante la infección viral después de la exposición a CS.
Métodos
Asignaturas
Se reclutaron pacientes estables con EPOC del departamento de pacientes ambulatorios del Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China, entre 2020 y 2021. Todos los pacientes fueron diagnosticados con EPOC de acuerdo con la Iniciativa Global para la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica ( ORO) criterios [1]. Los pacientes con EPOC con exacerbación viral fueron reclutados del departamento de hospitalización de nuestro hospital. Una exacerbación de la EPOC se definió como un evento caracterizado por aumento de la disnea y/o tos y expectoración que empeora en < 14 días. La detección de ácido nucleico del virus de la influenza en esputo fue positiva. Criterios de inclusión: varones de 40 a 80 años con antecedentes de al menos 20 paquetes-año de tabaquismo. Criterios de exclusión: enfermedades respiratorias crónicas como asma, tuberculosis activa, bronquiectasias y enfermedad pulmonar intersticial; insuficiencia cardíaca, hepática o renal; enfermedades malignas; Enfermedades autoinmunes; y la terapia actual con esteroides orales. Además, los pacientes con EPOC con exacerbación viral tenían un informe de prueba de función pulmonar dentro de los 3 meses anteriores a esta exacerbación. El estudio fue aprobado por los comités de ética del hospital y todos los sujetos dieron su consentimiento informado por escrito.
Pruebas de función pulmonar
Capacidad vital forzada (FVC) y volumen espiratorio forzado en el primer segundo (FEV1) se obtuvieron a partir de la curva de flujo-volumen usando un espirómetro adecuadamente calibrado (Jaeger, Wurzburg, Alemania) antes y 20 minutos después de la inhalación de salbutamol. Se realizaron tres mediciones técnicamente aceptables en cada paciente, y se seleccionó el valor más alto y se expresó como un porcentaje de los valores de referencia. El FEV previsto1 se calculó utilizando las siguientes ecuaciones de predicción recomendadas por la American Thoracic Society/European Respiratory Society Task Force 2005 [19] (FEV previsto1= 4,30 × altura en metros-0,029 × edad-2,49).
Coleccion de muestra
Se tomaron muestras de esputo y sangre venosa periférica heparinizada de los sujetos. El plasma y las células sanguíneas se separaron por centrifugación, y las células sanguíneas se trataron con tampón de lisis de glóbulos rojos para obtener glóbulos blancos y luego se almacenaron adecuadamente hasta su análisis. La inducción de esputo con solución salina hipertónica se realizó como se describió anteriormente. [20]. Los tapones de esputo se separaron del esputo y se usó ditiotreitol para dispersar la mucosidad. El sobrenadante de esputo y las células se separaron por centrifugación y se almacenaron adecuadamente hasta su análisis.
modelos de ratón
Los ratones C57BL/6 se compraron en el centro de animales del Colegio Médico Tongji de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (Wuhan, China). Todos los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Facultad de Medicina de Tongji. Ratones macho de seis a ocho semanas de edad fueron expuestos al aire ambiente (RA) o al humo de cigarrillos de investigación 3R4F sin filtrar (Universidad de Kentucky, Lexington, KY, EE. UU.) durante 12 semanas usando el aparato para fumar como se describió anteriormente [21]. Los ratones recibieron medio cigarrillo dos veces al día para permitir la aclimatación en la primera semana y recibieron 1 cigarrillo dos veces al día a partir de entonces. Los ratones fueron anestesiados y 1,5 × 103 Se administraron unidades formadoras de placas del virus de la influenza A/PR8/34 (H1N1) (Advanced Biotechnologies, Columbia, MD, EE. UU.) por vía nasal…
