El impacto del PRCV en los cerdos y la investigación sobre COVID
Las cepas de PRCV revelan información clave sobre las respuestas inmunitarias y las enfermedades respiratorias en los cerdos.
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Tabla de contenidos
- Conoce los Coronaviruses Respiratorios Porcinos
- Echando un Vistazo a las Cepas de PRCV
- El Cerdo como Modelo para la Investigación del COVID
- Qué Pasó Cuando los Cerdos se Infectaron
- La Examinación Pulmonar
- Anticuerpos en la Escena
- Rastreando Células T
- Secuenciación de ARN de Células Individuales: El Profundizaje
- El Baile de la Respuesta Inmunológica
- Genes Haciendo Escena
- Implicaciones para la Investigación Futura
- Para Concluir
- Fuente original
Los coronavirus, que incluyen nombres conocidos como SARS-CoV y el infame SARS-CoV-2, han estado causando un buen lío desde 2003. Estos virus tienen la habilidad de saltar de los animales a los humanos, provocando enfermedades respiratorias serias. Hasta nuestros amigos los cerdos no se salvan, ya que llevan sus propias versiones de estos virus, causando problemas en la industria ganadera con animales enfermos y bolsillos vacíos.
Conoce los Coronaviruses Respiratorios Porcinos
Uno de los culpables en el mundo de los cerdos es el coronavirus respiratorio porcino, o PRCV para abreviar. PRCV es como un primo lejano del virus que causa la versión porcina de la gripe, conocido como Virus de Gastroenteritis Transmisible (TGEV). TGEV solía ser una verdadera pesadilla para los lechones, pero luego llegó PRCV y suavizó el golpe. Para la mayoría de los cerdos, infectarse con PRCV no es gran cosa, y no muestran muchos síntomas, lo cual es bueno, a menos que luego se agarren otro bicho.
Echando un Vistazo a las Cepas de PRCV
Estudios recientes han mostrado que diferentes cepas de PRCV causan distintos tipos de daño pulmonar. Por ejemplo, la cepa PRCV 135 parece comportarse más como un problemón, provocando serios problemas en los pulmones, similar a lo que vemos con el virus SARS-CoV-2. Por otro lado, la cepa ISU-1 es más como ese chico callado en clase que no da guerra. Ambas cepas pueden crecer bien en cultivos celulares, pero la 135 es la que realmente hace que los pulmones se pongan en alerta.
El Cerdo como Modelo para la Investigación del COVID
Mientras los científicos han usado varios animales como ratones y monos para estudiar el SARS-CoV-2, los cerdos son más como la verdadera cosa ya que naturalmente albergan estos coronavirus respiratorios. Esto hace que los cerdos sean candidatos ideales para estudiar cómo responde el sistema inmunológico a estos virus, y cómo manejar nuevos brotes en el futuro.
Qué Pasó Cuando los Cerdos se Infectaron
En un experimento bastante intenso, 40 cerdos fueron divididos en dos grupos y se les dieron dosis de la cepa ISU-1 o la cepa 135. Los investigadores luego revisaron a los cerdos en varios días para monitorear cuánto virus estaban soltando, una forma elegante de decir cuánto virus salía de sus narices. Ambos grupos tuvieron un pico de virus en la primera semana, pero los infectados con la cepa 135 realmente se llevaron el premio en términos de carga viral, con muchos más signos de problemas respiratorios.
La Examinación Pulmonar
Después de su saga de hisopos nasales, los cerdos fueron sacrificados para un examen más exhaustivo. Los resultados fueron bastante reveladores. Los cerdos infectados con la cepa 135 tenían daño pulmonar notable, mientras que los de la cepa ISU-1 tenían pulmones que estaban mayormente en buena forma. Este estudio mostró cuán peor podía ser la cepa 135 para un cerdo. Como un dato curioso, también encontraron algo de virus vivo en los párpados de los cerdos infectados con la cepa 135-¡hablando de un descubrimiento impactante!
Anticuerpos en la Escena
Después de la infección, los sistemas inmunológicos de los cerdos comenzaron a funcionar a todo dar, produciendo anticuerpos. Los cerdos infectados con la cepa 135 produjeron más anticuerpos que los de la cepa ISU-1, indicando una respuesta inmunológica más fuerte. Estos anticuerpos son como los pequeños soldados del cuerpo listos para luchar contra los invasores.
Células T
RastreandoNo queriendo quedarse atrás, las células T, que son otra parte importante del sistema inmunológico, también fueron examinadas. Resultó que la cepa 135 causó una mayor respuesta de células T en los pulmones. Esto significa que el cuerpo no solo estaba luchando contra el virus con anticuerpos, sino que también estaba enviando refuerzos en forma de células T, complicando un poco las cosas.
Secuenciación de ARN de Células Individuales: El Profundizaje
Para obtener una mejor visión de lo que estaba pasando en esas pequeñas células inmunitarias, los investigadores realizaron un proceso de alta tecnología llamado secuenciación de ARN de células individuales. Este nombre complicado realmente solo significa que estaban revisando la actividad genética en células individuales. Identificaron varias respuestas inmunológicas y cómo cambiaron con el tiempo después de la infección. Era como mirar un boletín detallado para cada tipo de célula inmunitaria.
El Baile de la Respuesta Inmunológica
A medida que pasaba el tiempo, la respuesta inmunológica siguió evolucionando, particularmente en cerdos infectados con la más problemática cepa 135. Al principio, las células inmunitarias estaban en alta alerta y llenas de acción. Sin embargo, a medida que se recuperaban, los investigadores notaron un cambio hacia una respuesta inmunológica más regulada. Esos cerdos infectados con ISU-1 mostraban más un efecto calmante, con un montón de células T regulatorias.
Genes Haciendo Escena
Con todas estas observaciones, los investigadores también estaban interesados en cómo se comportaban diferentes genes en respuesta a las infecciones. Encontraron que la cepa 135 tenía una influencia más fuerte en la expresión génica comparado con la cepa ISU-1, lo que sugiere algunos mecanismos subyacentes para las diferencias en la gravedad de la enfermedad.
Implicaciones para la Investigación Futura
Los hallazgos de este estudio tienen grandes implicaciones para entender cómo funcionan los coronavirus respiratorios, especialmente cuando se trata de desarrollar vacunas y tratamientos. Saber cómo reacciona el sistema inmunológico en los cerdos podría ayudar a los científicos a averiguar cómo manejar situaciones similares en humanos.
Para Concluir
En conclusión, las cepas de PRCV, especialmente la mala 135, no solo causan daño pulmonar significativo en los cerdos, sino que también desencadenan una respuesta inmunológica vigorosa. La más tranquila cepa ISU-1, aunque no sin sus problemas, parece llevar a una respuesta inmunológica más regulada. Esto le da a los investigadores información vital sobre cómo manejar los coronavirus en el ganado y sugiere estrategias que algún día podrían beneficiar la salud humana también.
Así que, la próxima vez que pienses en cerdos, recuerda que son más que solo animales lindos; ¡también son guerreros en la primera línea en la batalla contra los virus respiratorios! ¿Quién diría que la ciencia porcina podría ser tan fascinante?
Título: Pathogenesis and immune response to respiratory coronaviruses in their natural porcine host
Resumen: Porcine respiratory coronavirus (PRCV) is a naturally occurring pneumotropic coronavirus in the pig, providing a valuable large animal model to study acute respiratory disease. PRCV pathogenesis and the resulting immune response was investigated in pigs, the natural large animal host. We compared two strains, ISU-1 and 135, which induced differing levels of pathology in the respiratory tract to elucidate the mechanisms leading to mild or severe disease. The 135 strain induced greater pathology which was associated with higher viral load and stronger spike-specific antibody and T cell responses. In contrast, the ISU-1 strain triggered mild pathology with a more balanced immune response and greater abundance of T regulatory cells. A higher frequency of putative T follicular helper cells was observed in animals infected with strain 135 at 11 days post-infection. Single-cell RNA-sequencing of bronchoalveolar lavage revealed differential gene expression in B and T cells between animals infected with 135 and ISU-1 at 1 day post infection. These genes were associated with cell adhesion, migration, and immune regulation. Along with increased IL-6 and IL-12 production, these data suggest that heightened inflammatory responses to the 135 strain may contribute to pronounced pneumonia. Among BAL immune cell populations, B cells and plasma cells exhibited the most gene expression divergence between pigs infected with different PRCV strains, highlighting their potential role in maintaining immune homeostasis in the respiratory tract. These findings indicate the potential of the PRCV model for studying coronavirus induced respiratory disease and identifying mechanisms that determine infection outcomes. Author summaryUnderstanding how our immune system reacts to respiratory viruses, like SARS-CoV-2, is crucial to developing better treatments. While most COVID-19 infections are mild, some cases lead to severe lung damage, but we do not fully understand why. To study this, we used pigs, which respond more like humans compared to small animals, to explore how the immune system deals with respiratory coronaviruses. We tested two porcine respiratory coronavirus strains that caused different levels of lung damage. The more severe strain triggered a strong immune response and high inflammation, leading to lung pathology similar to that seen in severe COVID-19 cases. By contrast, the milder strain caused a balanced immune response, including more regulatory T cells that help control inflammation. We also found changes in genes related to antibody-producing cells, which may be important for controlling respiratory pathology. Interestingly, changes in immune responses and gene expression lasted long after the virus was cleared, potentially making individuals more vulnerable to future infections - similar to the "long COVID" symptoms seen in people. We propose that this pig model could help us study coronavirus-induced lung damage and test new therapies to prevent severe disease.
Autores: Ehsan Sedaghat-Rostami, Brigid Veronica Carr, Liu Yang, Sarah Keep, Fabian Z X Lean, Isabella Atkinson, Albert Fones, Basudev Paudyal, James Kirk, Eleni Vatzia, Simon Gubbins, Erica Bickerton, Emily Briggs, Alejandro Núñez, Adam McNee, Katy Moffat, Graham Freimanis, Christine Rollier, Andrew Muir, Arianne C Richard, Nicos Angelopoulos, Wilhelm Gerner, Elma Tchilian
Última actualización: 2024-11-09 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.08.622602
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.08.622602.full.pdf
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