Hantウイルス感染におけるIL-6の影響
IL-6はハンタウイルス関連の病気やその重症度において重要な役割を果たしているよ。
Jonas Klingstrom, K. Maleki, L. Niemetz, W. Christ, J. Wigren Bystrom, T. Thunberg, C. Ahlm
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ハンタウイルスは、人間に深刻な病気を引き起こすウイルスのグループだよ。主にげっ歯類から人に感染するんだ。人がげっ歯類のふんや尿、唾液から出る微小な粒子を吸い込むと感染することがあるよ。ヨーロッパで最も一般的なハンタウイルスはプーマラオルトハンタウイルス(PUUV)って呼ばれていて、出血熱腎症候群(HFRS)っていう病気を引き起こすんだ。HFRSの症状には頭痛、発熱、筋肉痛、腎臓の問題が含まれるよ。致死率はウイルスによって約0.4%から10%まで変わるんだ。アメリカでは、アンデスウイルス(ANDV)って別のハンタウイルスがハンタウイルス肺症候群(HPS)を引き起こすんだけど、こっちはより重症化することが多くて、死亡率は30%から40%に達することもあるんだ。
症状と影響
HFRSとHPSの両方は、かなりの健康問題を引き起こすことがあるよ。患者は体内で高レベルの炎症を経験することが多く、これは特定のシグナル分子(サイトカイン)であるIL-6の量が増加することで確認されるんだ。IL-6のレベルが高いと、病気がより重症の可能性があるんだって。実際、研究によると、HPSで生き残れなかった人は一般的に血中のIL-6レベルが高いんだよ。
IL-6の病気の重症度における役割
IL-6は体の感染への反応においてキーとなる役割を果たしているよ。免疫反応を活性化するのを助けたり、治癒プロセスに関与したりしているんだ。ただ、IL-6が多すぎると問題を引き起こして、重度の炎症を引き起こすことがあるんだ。この炎症は症状を悪化させたり、患者にさらなる合併症を生じさせたりすることがあるんだ。
PUUVによって引き起こされるHFRSの場合、IL-6のレベルが増加すると腎不全や入院の長期化など悪い結果に関連しているみたい。研究者たちはまだIL-6がこれらの病気の重症度にどのように寄与するのかを理解しようとしているんだ。
IL-6シグナル伝達を理解する
IL-6が受容体に結合すると、細胞に特定の反応を示すようにシグナルを送ることができるよ。体内のほとんどの細胞は、シグナルを伝えるのを助けるたんぱく質であるgp130を表現しているんだけど、IL-6の主要な受容体は全ての細胞に広く存在しているわけじゃないから、IL-6に対する反応が制限されるんだ。
一部の細胞は可溶性IL-6受容体(sIL-6R)という異なるバージョンを生成して、これは血流に浮かんでいるんだ。sIL-6RがIL-6に結合すると、この複合体は通常IL-6受容体を持っていない細胞と相互作用することができるんだ。このタイプのシグナル伝達はトランスシグナル伝達と呼ばれていて、感染の間に有害な影響を引き起こすのに関与していると考えられているよ。
さらに、sgp130という可溶性のgp130がこのトランスシグナル伝達を抑制できるんだ。血中のsIL-6Rとsgp130のバランスは、IL-6に対する全体の反応に影響を与えることがあるんだ。
内皮細胞におけるIL-6
内皮細胞は血管の内壁を形成していて、血液バリアを維持する上で重要な役割を果たしているよ。PUUVで感染するとIL-6を生成することがあるんだけど、内皮細胞は通常、自分たちが生成したIL-6には反応しないんだ。これはIL-6受容体のレベルが低いためなんだ。
研究によると、sIL-6Rがこれらの内皮細胞の培養物に追加されると、トランスシグナル伝達を介してIL-6に反応するようになるんだ。このプロセスは炎症を増幅させ、他の炎症マーカーのレベルを上げることにつながるんだ。
さらに、感染した内皮細胞はこのメカニズムを通じてさらに自分たちのIL-6生成を増加させることができるんだ。つまり、感染とそれに続く炎症が病気を悪化させるサイクルを作り出すことになるんだ。
トランスシグナル伝達の影響
IL-6のトランスシグナル伝達によって内皮細胞が活性化されると、血管の整合性に深刻な影響を与えることがあるんだ。通常の状態では、細胞はしっかり詰まっていて安定したバリアを確保しているんだけど、IL-6シグナル伝達のような炎症によってこのバリアが破壊されると、細胞が引き離されて透過性が増加するんだ。これによって、体液や免疫細胞が周囲の組織に漏れ出して、腫れや呼吸困難などの症状を引き起こすことがあるんだ。
PUUVに感染した内皮細胞がsIL-6Rで処理されると、バリア機能がさらに失われることが研究で示されているんだ。これは、ウイルス感染と炎症シグナル伝達の組み合わせが体の防御を脅かし、患者の状態を悪化させる可能性があることを強調しているよ。
HFRS患者の研究
HFRS患者を対象にした研究では、IL-6、sIL-6R、sgp130のレベルを測定するために血液サンプルが採取されたんだ。結果は、病気の急性期中に患者でIL-6のレベルが上昇していることを示したよ。一方、sIL-6Rのレベルは急性患者では回復期に比べて高かったんだ。興味深いことに、健康な対照と比較すると、両方の期間においてsgp130のレベルは低かったんだ。
sIL-6Rとsgp130のバランスは、IL-6が病気の進行にどのように影響を与えるかを理解する上で重要なんだ。急性のHFRSではsIL-6Rとsgp130の比率が高くなっていて、重症の病気の間に有害なIL-6のトランスシグナル伝達の可能性が高いことを示唆しているんだ。
患者の特徴
この研究には、数年にわたりHFRSと診断された28人の患者が参加したよ。彼らは典型的な症状を示し、状態に基づいて治療が異なっていたんだ。血液サンプルは、症状がピークに達した急性期と、回復期の2回にわたって収集されたんだ。
患者の年齢は18歳から78歳までで、収集されたデータには健康状態や経験した合併症に関するさまざまな臨床的観察が含まれていたんだ。
治療への影響
IL-6がハンタウイルス感染の重症度において重要な役割を果たしていることを考えると、IL-6のシグナル伝達を制御することが潜在的な治療法になるかもしれないね。他の病気、例えばリウマチ性関節炎やCOVID-19では、IL-6をターゲットにした治療法が有望だって言われているよ。IL-6がハンタウイルス感染の病理にどのように寄与するかを理解することは、新しい治療法を開発するために重要なんだ。
この研究は、ハンタウイルス感染におけるIL-6の重要な役割を強調しているよ。特に炎症を増幅させたり、血管バリア機能を妨害したりする方法ね。これらの発見は、IL-6のシグナル伝達とその経路に焦点を当てることで、HFRSやHPSの重症例を管理するための新しい戦略につながる可能性があることを示唆しているんだ。IL-6が病気の結果にどのように影響を与えるかを特定するためには、さらなる研究が必要だし、IL-6をターゲットにした治療法が患者ケアをどう改善できるかを探る必要があるよ。
タイトル: IL-6 trans-signaling mediates cytokine secretion and barrier dysfunction in hantavirus infected cells and correlate to severity in HFRS
概要: BackgroundHantavirus causes hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) and hantavirus pulmonary syndrome (HPS). Strong inflammatory responses and vascular leakage are important hallmarks of these often fatal diseases. The mechanism behind pathogenesis is unknown and no specific treatment is available. IL-6 was recently highlighted as a biomarker for HPS/HFRS severity. IL-6 signaling is complex and context dependent: while classical signaling generally provide protective responses, trans-signaling can cause severe pathogenic responses. This study aims to investigate a potential role for IL-6 trans-signaling in hantavirus pathogenesis. MethodsEffects of IL-6 trans-signaling during in vitro hantavirus infection were assessed using primary human endothelial cells treated with recombinant soluble IL-6 receptor (sIL-6R). Plasma from Puumala orthohantavirus-infected HFRS patients (n=28) were analyzed for IL-6 trans-signaling potential and its associations to severity. FindingsIn vitro, sIL-6R treatment of infected cells enhanced IL-6 and CCL2 secretion, upregulated ICAM-1, and affected VE-cadherin leading to a disrupted cell barrier integrity. HFRS patients showed altered plasma levels of sIL-6R and soluble gp130 (sgp130) resulting in an increased sIL-6R/sgp130 ratio suggesting enhanced IL-6 trans-signaling potential. Plasma sgp130 levels negatively correlated with number of interventions and positively with albumin levels. Patients receiving oxygen treatment displayed a higher sIL-6R/sgp130 ratio compared to patients that did not. InterpretationIL-6 trans-signaling is linked to hantavirus pathogenesis. Targeting IL-6 trans-signaling might provide a therapeutic strategy for treatment of HPS and severe HFRS. Research in contextO_ST_ABSEvidence before this studyC_ST_ABSIL-6 have dual effects, it provides important antiviral responses but can also cause severe pathogenesis. IL-6 mediated effects are activated by two different mechanisms, classical signaling and trans-signaling. IL-6 trans-signaling have recently been shown to be responsible for IL-6 mediated pathogenesis. Endothelial cells lack membrane-bound IL-6 receptor and only respond to IL-6 trans-signaling. Orthohantaviruses cause hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) and hantavirus pulmonary syndrome (HPS; also called hantavirus cardiopulmonary syndrome (HCPS)), acute severe zoonotic diseases with high fatality rates for which specific treatments and vaccines are lacking. Deregulated vascular permeability and inflammation are hallmarks of HPS and severe HFRS. However, the mechanisms underlying hantavirus disease are unknown, hampering the development of treatments. Orthohantaviruses primarily infect endothelial cells. Previous studies have demonstrated a correlation between elevated IL-6 levels and increased severity of HPS and HFRS. Whether this link is causal, and if so the mechanisms behind it, has not been determined. Added value of this studyThis study demonstrates that hantavirus-infected endothelial cells produce large amounts of IL-6, and are highly sensitive to IL-6 trans-signaling mechanisms. Together this strongly amplifies the IL-6 production and disrupt the endothelial cell barrier causing severe fluid leakage. When analyzing a potential role for IL-6 trans-signaling in patients, we observed increased systemic IL-6 trans-signaling potential, and that this was linked to severity, in Puumala virus-infected HFRS patients. Implications of all the available evidenceThese data suggest the two hallmarks of HPS and HFRS; increased vascular permeability and strong inflammation, is linked via hantavirus-induced endothelial cell IL-6 production and IL-6 trans-signaling effects. Treatment targeting IL-6 trans-signaling might provide a therapeutic strategy for HPS and severe HFRS.
著者: Jonas Klingstrom, K. Maleki, L. Niemetz, W. Christ, J. Wigren Bystrom, T. Thunberg, C. Ahlm
最終更新: 2024-08-17 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.15.24312051
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.08.15.24312051.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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