Abstract: | Introdução: O vírus sincicial respiratório (VSR) é um dos principais causadores de
infecções agudas do trato respiratório inferior em crianças menores de dois anos de
idade. Ainda não há uma vacina disponível para o vírus e, desse modo, o
desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para atenuar a letalidade da
doença são prioridade. Os ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), tais como acetato,
propionato e butirato, são substratos gerados da metabolização de fibras dietéticas
fermentáveis por bactérias intestinais. Recentemente, ambos AGCCs e fibras
fermentáveis têm sido estudados pela sua ação na homeostase intestinal, por
influenciarem em diversas funções fisiológicas, celulares e moleculares, além de
exercer um papel anti-inflamatório em algumas doenças.
Objetivo: Avaliar os efeitos do tratamento com AGCCs sobre a infecção pelo VSR In
vitro e In vivo, bem como investigar os efeitos gerados pela dieta rica em fibras sobre
a infecção pelo VSR.
Metodologia: Células humanas de pulmão A549 e MRC-5 foram pré-tratadas com os
AGCCs (acetato, propionato e butirato) em diferentes concentrações (60 μM, 120 μM,
200 μM, 260 μM) por 6h, 12h e 24h. Após, foram infectadas com VSR (1x104 PFU/mL)
por 96h e analisadas por ensaio de citotoxicicidade celular. Além disso, PCR em tempo
real foi realizado para identificar a carga viral nas células A549. Foi realizada uma
análise de bioinformática para identificar alvos envolvidos no mecanismo. Nos
experimentos In vivo, para o pré-tratamento, os animais foram tratados em água com
AGCCs na concentração final de 200 mM por 3 semanas e infectados intranasalmente
com VSR (107 PFU/mL) e no quinto dia pós-infecção os dados foram coletados e
analisados. Para o tratamento simultâneo à infecção os animais iniciaram o tratamento
e foram infectados no mesmo dia e no quinto dia pós- infecção os dados foram
analisados. Em outro experimento, os animais receberam dieta rica em fibra
fermentável ou dieta controle pobre em fibras fermentáveis por 4 semanas e foram
infectados como descrito previamente.
Resultados: O pré-tratamento com os AGCCs protegeu as células de morte celular
causada pela infecção por VSR em todos os tempos e concentrações, especialmente
em células pulmonares. Ainda, o acetato e o butirato reduziram significativamente a
carga viral nas células A549. Os resultados da análise de bioinformática indicaram que Ciclinas, IL-8 e a HDAC como sendo possíveis alvos do
mecanismo envolvido com a atividade antiviral do butirato. Entretanto, vimos que o
mecanismo envolvido na proteção contra o VSR dos AGCCs In vitro não é dependente
de IL-8 e nem da modulação do ciclo celular. In vivo, o pré-tratamento com os AGCCs,
principalmente o acetato, protegeram os animais da infecção viral, reduzindo ou
abolindo a carga viral no pulmão dos animais. Além disso, o tratamento evitou a perda
de peso causada pelo vírus, reduziu o número de células no lavado bronco alveolar e
diminuiu a produção de citocinas pró-inflamatórias (TNF-α e IL-1β) nos pulmões. O
acetato aumentou significativamente a expressão de IFN-α nos pulmões. O tratamento
simultâneo à infecção também protegeu os animais do VSR. Embora todos os AGCCs
tenham protegido os animais, o acetato foi o único a abolir a carga viral nos pulmões,
além de aumentar a expressão de IFN-β nos pulmões. A dieta rica em fibras também
protegeu os animais da infecção pelo VSR em comparação ao grupo tratado com a
dieta controle. Além disso, a dieta rica em fibras evidentemente aumentou a expressão
de ambos IFNs do tipo I (IFN-α e IFN-β) nos pulmões.
Conclusão: Nosso estudo demonstrou que o tratamento com os AGCCs, bem como
as fibras fermentáveis, protegem da infecção pelo VSR. O acetato se mostrou com
maior efeito protetor. Este efeito protetor não é dependente da produção de IL-8 e não
está associado ao aumento do ciclo celular. Nossos achados sugerem que o IFN-I
está envolvido no mecanismo protetor observado. Por fim, os resultados suportam o
possível uso desses compostos facilmente obtidos na dieta, como um potencial
tratamento da bronquiolite viral aguda causada por VSR. Introduction: Respiratory syncytial virus (RSV) is a major cause of acute lower
respiratory tract infections in children under two years of age. There is still no vaccine
available for this virus and the development of new therapeutic strategies to mitigate
disease lethality are a priority. Short-chain fatty acids (SCFAs), such as acetate,
propionate and butyrate, are substrates generated from the metabolization of
fermentable dietary fibers by intestinal bacteria. Recently, both SCFAs and
fermentable fibers have been studied for their action on intestinal homeostasis, since
they influence several physiological, cellular and molecular functions, and play an anti-
inflammatory role in some diseases.
Objective: To evaluate the effects of SCFAs treatment on RSV infection In vitro and
In vivo, as well as to investigate the effects generated by a diet rich in fermentable
fibers on RSV infection.
Methods: Human pulmonary A549 and MRC-5 cells were pretreated with the SCFAs
(acetate, propionate and butyrate) in different doses (60 μM, 120 μM, 200 μM, 260 μM)
for 6 h, 12 h, and 24 h. Afterward they were infected with RSV (1x104 PFU/ml) for 96
hours and analyzed by cellular cytotoxicity assay. In addition, real-time PCR was
performed to identify viral load in A549 cells. A bioinformatics analysis was performed
to identify targets involved in the mechanism. In the In vivo experiments, for
pretreatment, the animals were pretreated in drinking water with SCFAs at the final
concentration of 200mM for 3 weeks and infected intranasally with RSV (107 PFU/ml)
and on the fifth day after infection the data were collected and analyzed. For the
simultaneous treatment and infection the animals began the treatment and were
infected in the same day and in the fifth-day post infection the data were analyzed. In
another experiment, the animals received a diet rich in fermentable fiber or poor control
diet in fermentable fibers for 4 weeks and were infected as previously described.
Results: SCFAs pretreatment protected cells from cell death caused by RSV infection
at all times and concentrations, especially in pulmonary cells. In addition, acetate and
butyrate significantly reduced viral load in A549 cells. The results of the bioinformatics
analysis indicated that Cyclins, IL-8 and HDAC as possible targets of the mechanism
involved with the antiviral activity of butyrate. However, we have seen that the mechanism involved in protection against RSV of SCFAs in vitro is not
dependent on IL-8 and nor on cell cycle modulation. In vivo, SCFAs pretreatment,
especially acetate, protected the animals from viral infection, reducing or abolishing
viral load in the lung. Moreover, the treatment prevented weight loss caused by the
virus, reduced the number of cells in the bronco alveolar lavage and decreased the
production of proinflammatory cytokines (TNF-α and IL-1β) in the lungs. Acetate
significantly increased the expression of IFN-α in the lungs. Simultaneous treatment
and infection also protected animals from RSV infection. Although all SCFAs protected
animals, acetate was the only one to abolish viral load in the lungs, in addition to
increasing the expression of IFN-β in the lungs. The high-fiber diet also protected the
animals from RSV infection compared to the control fiber group. In addition, the high
fiber diet evidently increased the expression of both type I IFNs (IFN-α and IFN-β) in
the lung.
Conclusion: Our study demonstrated that treatment with the SCFAs, as well as the
fermentable fibers, appear to protect against RSV infection. In addition, acetate was
shown to have a greater protective effect. Furthermore, our findings suggest that type
1 IFN is involved in the observed protective mechanism. Finally, the results support
the possible use of these easily obtained compounds in the diet as a potential
treatment for acute viral bronchiolitis caused by RSV. |