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L'impatto del PRCV sui maiali e la ricerca sul COVID

I ceppi di PRCV rivelano informazioni importanti sulle risposte immunitarie e le malattie respiratorie nei maiali.

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I coronavirus, che includono nomi famosi come SARS-CoV e l'infamante SARS-CoV-2, fanno un sacco di chiasso dal 2003. Questi virus hanno una talentuosa abilità di saltare dagli animali agli umani, portando a malattie respiratorie gravi. Anche i nostri amici maiali non sono risparmiati, dato che portano le loro versioni di questi virus, causando problemi nell'industria suinicola con animali malati e portafogli vuoti.

Incontra i Coronavirus Respiratori Suini

Uno dei colpevoli nel mondo dei maiali è il coronavirus respiratorio suino, o PRCV per abbreviarne il nome. Il PRCV è come un cugino lontano del virus che causa la versione suina dell'influenza, noto come Virus della Gastroenterite Trasmissibile (TGEV). Il TGEV era un vero incubo per i porcellini, ma poi è arrivato il PRCV e ha mitigato i danni. Per la maggior parte dei maiali, infettarsi con il PRCV non è un grosso problema e non mostrano molti sintomi, il che è un bene, a meno che non vengano colpiti da un altro virus.

Uno Sguardo Più Attento alle Varietà di PRCV

Studi recenti hanno mostrato che diverse varietà di PRCV causano diversi tipi di danni polmonari. Ad esempio, la varietà PRCV 135 sembra comportarsi più come un birichino provocatore, causando problemi polmonari significativi, simili a quelli che vediamo con il virus SARS-CoV-2. D'altra parte, la varietà ISU-1 è più come quel ragazzo silenzioso in classe che non fa storie. Entrambe le varietà possono crescere bene in colture cellulari, ma quella 135 è quella che davvero fa dare fastidio ai polmoni.

Il Maiale come Modello per la Ricerca sul COVID

Mentre gli scienziati hanno usato vari animali come topi e scimmie per studiare il SARS-CoV-2, i maiali sono più simili alla vera cosa dato che ospitano naturalmente questi coronavirus respiratori. Questo rende i maiali un candidato ideale per studiare come il sistema immunitario risponde a questi virus e come gestire nuovi focolai in futuro.

Cosa È Successo Quando i Maiali Sono stati Infettati

In un esperimento piuttosto intenso, 40 maiali sono stati divisi in due gruppi e sono stati sottoposti a dosi della varietà ISU-1 o della varietà 135. I ricercatori hanno poi controllato i maiali nei vari giorni per monitorare quanto virus stessero perdendo-una maniera elegante per dire quanto virus usciva dai loro nasi. Entrambi i gruppi hanno avuto un picco di virus nella prima settimana, ma quelli infettati con la varietà 135 hanno davvero fatto il pieno in termini di carica virale, mostrando molti più segni di problemi respiratori.

L'Esame dei Polmoni

Dopo la saga dei tamponi nasali, i maiali sono stati messi giù per un esame più approfondito. I risultati sono stati piuttosto rivelatori. I maiali infettati con la varietà 135 avevano danni polmonari evidenti, mentre quelli con la varietà ISU-1 avevano polmoni per lo più in buona forma. Questo studio ha mostrato quanto possa essere peggiore la varietà 135 per un maiale. Come nota a margine, hanno anche trovato del virus vivo nelle palpebre dei maiali infettati con la varietà 135-parliamo di un'illuminazione!

Anticorpi in Azione

Dopo l'infezione, i sistemi immunitari dei maiali si sono messi in moto, producendo anticorpi. I maiali infettati con la varietà 135 hanno prodotto più anticorpi rispetto a quelli con la varietà ISU-1, indicando una risposta immunitaria più forte. Questi anticorpi sono come i soldatini del corpo pronti a combattere gli invasori.

Monitorando le Cellule T

Non da meno, anche le cellule T, un'altra parte importante del sistema immunitario, sono state esaminate. Si è scoperto che la varietà 135 causava una risposta delle cellule T maggiore nei polmoni. Questo significa che il corpo non stava solo combattendo il virus con gli anticorpi ma stava anche inviando rinforzi sotto forma di cellule T, rendendo le cose un po’ più complicate.

Sequenziamento del RNA a Singola Cella: Un Tuffo Profondo

Per esaminare più da vicino cosa stava succedendo in quelle minuscole cellule immunitarie, i ricercatori hanno eseguito un processo high-tech chiamato sequenziamento del RNA a singola cellula. Questo nome complicato significa semplicemente che stavano controllando l'attività genica in cellule singole. Hanno identificato varie risposte immunitarie e come cambiavano nel tempo dopo l'infezione. Era come guardare un report dettagliato per ogni tipo di cellula immunitaria.

La Danza della Risposta Immunitaria

Col passare del tempo, la risposta immunitaria continuava a evolversi, in particolare nei maiali infettati con la varietà più problematica 135. All'inizio, le cellule immunitarie erano in massima allerta e piene di azione. Tuttavia, mentre si riprendevano, i ricercatori hanno notato un ritorno verso una risposta immunitaria più regolata. Quei maiali infettati da ISU-1 mostravano un effetto calmante, con molte cellule T regolatorie.

Geni in Movimento

Con tutte queste osservazioni, i ricercatori erano anche curiosi di controllare come i diversi geni si comportavano in risposta alle infezioni. Hanno scoperto che la varietà 135 aveva un'influenza più forte sull'espressione genica rispetto alla varietà ISU-1, il che suggerisce alcuni meccanismi sottostanti per le differenze nella gravità della malattia.

Implicazioni per la Ricerca Futura

I risultati di questo studio hanno enormi implicazioni per capire come funzionano i coronavirus respiratori, specialmente per lo sviluppo di vaccini e trattamenti. Sapere come reagisce il sistema immunitario nei maiali potrebbe aiutare gli scienziati a capire come affrontare situazioni simili negli esseri umani.

Concludendo

In sintesi, le varietà di PRCV, specialmente la cattiva varietà 135, non solo causano danni polmonari significativi nei maiali ma innescano anche una vivace risposta immunitaria. La varietà ISU-1, pur non essendo senza problemi, sembra portare a una risposta immunitaria più regolata. Questo offre ai ricercatori intuizioni vitali su come gestire i coronavirus nel bestiame e suggerisce strategie che potrebbero un giorno giovare anche alla salute umana.

Quindi, la prossima volta che pensi ai maiali, ricorda che sono più di semplici animali carini; sono anche guerrieri in prima linea nella continua battaglia contro i virus respiratori! Chi l'avrebbe mai detto che la scienza sui suini potesse essere così affascinante?

Fonte originale

Titolo: Pathogenesis and immune response to respiratory coronaviruses in their natural porcine host

Estratto: 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.

Autori: 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

Ultimo aggiornamento: 2024-11-09 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.08.622602

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.08.622602.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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