Selenium and Vitamin E Status: Impact on Viral Pathogenicity1–3
AbstrakSelenium (Se), elemen esensial, dan vitamin E, antioksidan larut lemak, merupakan mediator penting untuk perlindungan terhadap stres oksidatif. Karya terbaru telah menunjukkan bahwa kekurangan baik Se atau hasil vitamin E peningkatan patogenisitas virus dan respon imun. Selanjutnya, kekurangan baik Se atau hasil vitamin E dalam mutasi virus tertentu, mengubah virus yang relatif jinak menjadi yang virulen. Dengan demikian, status gizi tuan rumah harus dianggap sebagai kekuatan pendorong bagi munculnya strain virus baru atau baru strain patogen virus yang dikenal.Bagian SectionNext SebelumnyaSelenium dan vitamin E
Selenium (Se), nutrisi penting, telah menjadi subjek penelitian yang intensif selama masa lalu 50 y. Pada awal 1970-an Se ditemukan menjadi kofaktor penting dari glutation peroksidase, suatu enzim antioksidan (1). Sepuluh tahun setelah penemuan ini, selenoprotein P diidentifikasi sebagai protein Se-mengandung (2,3) dan, tak lama kemudian, selenoproteins lainnya diidentifikasi (4,5). Sampai saat ini, ada ~ 2 lusin selenoproteins mamalia diidentifikasi, meskipun tidak semua telah dijelaskan fungsi (6). Se dimasukkan ke dalam protein sebagai selenocysteine melalui tRNA selenocysteine tertentu yang membaca kodon stop UGA sebagai situs penyisipan. Dengan demikian, selenocysteine dianggap asam amino ke-21 (7).
Defisiensi se berhubungan dengan penyakit Keshan, yang terutama kardiomiopati anak (8). Penyakit Keshan ditemukan di daerah Cina dengan Se sangat rendah dalam penyediaan makanan, karena bercocok tanam di tanah Se-miskin. Setelah defisiensi Se diidentifikasi sebagai faktor utama untuk pengembangan penyakit Keshan, Se suplementasi luas dari populasi berisiko berhasil mengurangi kejadian penyakit Keshan. Namun, kejadian tahunan dan musiman dari penyakit menyarankan bahwa kofaktor menular, bersama dengan kekurangan Se, mungkin memainkan peran dalam perkembangan penyakit. Memang, para ilmuwan di Cina mampu mengisolasi coxsackie dari darah dan jaringan pasien penyakit Keshan (9). Temuan ini menyebabkan saran bahwa tuan Status Se dapat mempengaruhi infeksi virus.
Vitamin E terdiri dari 8 bentuk: 4 tokoferol dan tokotrienol 4. Namun, α-tokoferol ditemukan dalam jumlah terbesar dalam darah dan jaringan manusia. Fungsi Vitamin E sebagai antioksidan larut lipid. Koreksi defisiensi vitamin E pada tikus dan ayam dapat dicapai dengan Se, menunjukkan bahwa, dalam beberapa kasus, vitamin E dan Se bisa menyisihkan kegiatan satu sama lain melalui aksi bersama mereka sebagai antioksidan (dengan Se bekerja melalui selenoproteins antioksidan) (10).Se dan interaksi virus
Asosiasi penyakit Keshan dengan koinfeksi kemungkinan coxsackievirus menyebabkan perkembangan dari hewan model untuk meniru penyakit Keshan. Tikus diberi diet kekurangan Se selama 4 minggu, pada saat itu mereka diinokulasi dengan coxsackievirus B3 / 0, suatu strain amyocarditic dari coxsackievirus. Ini strain CVB3 telah ditunjukkan sebelumnya menjadi amyocarditic pada tikus, meskipun virus dapat bereplikasi dalam jaringan jantung. Seperti yang diharapkan, tikus yang diberi makan diet dengan cukup Se tidak berkembang miokarditis. Namun, tikus yang diberi makan diet kekurangan Se dikembangkan moderat untuk miokarditis berat (11).
Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa kekurangan Se dapat menyebabkan disfungsi kekebalan tubuh (12). Memang, sel limpa dari CVB3 terinfeksi, tikus Se-kekurangan memiliki respon proliferatif gangguan untuk kedua mitogen dan stimulasi antigen (13). Aktivitas sel pembunuh alami, bagaimanapun, tidak terpengaruh. Kemampuan dari host Se-kekurangan untuk mensekresikan antibodi spesifik virus juga tidak diubah. Kemokin merupakan komponen penting dari respon kekebalan terhadap coxsackievirus. Pada tikus Se-kekurangan yang terinfeksi, monosit chemotactic protein 1 dan makrofag penghambatan protein-1α meningkat pada hati dibandingkan dengan tikus yang terinfeksi Se-memadai. Karena kemokin ini merupakan mediator penting dari respon inflamasi, peningkatan kadar kemokin ini mungkin menjadi penyebab peradangan meningkat terlihat pada hati tikus Se-kekurangan.
Meskipun tikus Se-kekurangan jelas memiliki disfungsi kekebalan tubuh, temuan tak terduga adalah bahwa genom virus itu sendiri berubah. Enam nukleotida dari CVB3 / 0 genom bermutasi nukleotida ditemukan dalam strain myocarditic (14). Dengan demikian, genom virus jinak diubah di host Se-kekurangan untuk strain myocarditic. Setelah mutasi ini terjadi, bahkan tikus dengan statusnya Se normal tidak rentan terhadap strain patogen baru. Ini adalah bukti pertama yang disajikan, untuk pengetahuan kita, yang menunjukkan bahwa status gizi tuan rumah bisa mempengaruhi genom virus.
Salah satu fungsi Se adalah sebagai kofaktor untuk enzim antioksidan, glutation peroksidase. Defisiensi Se menyebabkan penurunan aktivitas glutation peroksidase. Namun, Se juga merupakan komponen penting dari protein yang mengandung Se lainnya, termasuk thioredoxin reduktase dan hormon tiroid deiodinase. Untuk menentukan apakah peningkatan genom virus patologi dan diubah ditemukan pada tikus Se-kekurangan CVB3 terinfeksi adalah karena penurunan aktivitas glutation peroksidase, tikus dengan glutation peroksidase 1 gen terganggu dipergunakan. Gpx-1 knockout (KO) tikus terinfeksi CVB3 / 0 dan dibunuh pada berbagai waktu postinfection untuk studi.
Adapun tikus Se-kekurangan, CVB3/0-infected Gpx-1 KO tikus dikembangkan miokarditis, sedangkan tikus wild type tidak (15). Berbeda dengan tikus Se-kekurangan, Gpx-1 KO tikus memiliki respon antibodi kekurangan, meskipun limpa tanggapan sel proliferasi mereka baik mitogen dan antigen virus yang normal. Tanggapan kemokin di Gpx-1 KO tikus mirip dengan tikus wild type, meskipun tertunda. Dengan demikian, tikus wild type memiliki tanggapan kemokin puncak pada 5 d postinfection, sedangkan respon puncak pada tikus KO terjadi pada d 10 postinfection. Dari catatan khusus, virus yang direplikasi di Gpx-1 KO tikus yang dikembangkan patologi memiliki 7 perubahan nukleotida, 6 di antaranya identik dengan yang ditemukan pada tikus Se-kekurangan. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan patogenesis dan mutasi virus yang terjadi pada tikus Se-kekurangan yang disebabkan penurunan aktivitas glutation peroksidase, yang menyebabkan peningkatan tuan stres oksidatif.
Dalam model murine acquired immunodeficiency, Sepulveda et al. (16) menemukan bahwa koinfeksi strain biasanya coxsackievirus-tahan mouse dengan LP-BM5 retrovirus dan CVB3 mengakibatkan miokarditis. Namun, suplemen dari tikus dengan Se selama infeksi retrovirus secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup dan berkurang patologi jantung tikus dual-terinfeksi.
Sebuah penelitian yang sangat menarik dalam populasi manusia menunjukkan bahwa orang dewasa di Inggris dengan statusnya Se rendah (tidak kekurangan) memiliki respon imun menurun untuk hidup vaksinasi polio. Yang menarik adalah temuan bahwa individu dengan statusnya Se rendah telah meningkat penumpahan mutasi strain vaksin (17). Suplementasi untuk meningkatkan statusnya Se berkurang pengembangan varian ini.
Kekurangan di Se juga dapat mempengaruhi infeksi virus influenza. Infeksi tikus Se-kekurangan dengan strain ringan nonmouse beradaptasi influenza A, Influenza A/Bangkok/1/79, menginduksi pneumonitis parah tetapi hanya ringan patologi paru-paru pada tikus Se-memadai (18). Fungsi kekebalan tubuh yang juga diubah pada tikus Se-kekurangan. Analisis mRNA untuk sitokin dan kemokin di paru-paru tikus yang terinfeksi menunjukkan bahwa yang terinfeksi influenza, tikus Se-kekurangan mengalami peningkatan kadar IL-4, IL-5, IL-10, dan IL-13 dan penurunan kadar IL-2 dan γ-IFN dibandingkan dengan tikus Se-memadai. Pola ini menunjukkan skewing dari respon imun jauh dari respon Th1 (yang khas untuk infeksi influenza) dan menuju respons Th2. Tanggapan kemokin juga diubah pada tikus Se-kekurangan dengan berlebih dari sejumlah kemokin, termasuk makrofag penghambatan protein-1α, RANTES, dan monosit chemotactic protein 1. Secara keseluruhan, data menunjukkan kekebalan respon inflamasi yang lebih tinggi pada tikus yang terinfeksi influenza Se-kekurangan, yang mengarah ke peningkatan paru patologi. Untuk infeksi tikus Se-kekurangan dengan coxsackievirus, virus genom influenza diubah pada hewan Se-kekurangan (19).
Berbeda dengan infeksi tikus Se-kekurangan dengan strain Bangkok virus influenza, infeksi tikus Se-kekurangan dengan mouse disesuaikan, strain yang sangat virulen virus influenza, Influenza A / Puerto Rico/8/34 (PR8), mengarah peningkatan kelangsungan hidup dibandingkan dengan tikus Se-memadai. The PR8 strain virus, berbeda dengan strain Bangkok dijelaskan di atas, adalah strain influenza manusia yang telah diadaptasi untuk tumbuh secara efisien pada tikus. Pada tikus normal, strain PR8 menginduksi patologi parah berbeda dengan strain Bangkok, yang menginduksi jauh lebih ringan paru patologi. Temuan ditingkatkan kelangsungan hidup tikus Se-kekurangan terinfeksi PR8 mungkin terkait dengan fakta bahwa banyak dari paru patologi tikus yang terinfeksi influenza disebabkan oleh peradangan yang terjadi sebagai respons terhadap infeksi paru-paru. Dengan demikian, penurunan peradangan sebagai konsekuensi dari Se-kekurangan mungkin telah menyebabkan peningkatan kelangsungan hidup di Se-kekurangan, tikus PR8 terinfeksi. Oleh karena itu, penting untuk diingat bahwa efek dari defisiensi Se pada host virus yang terinfeksi mungkin tergantung pada jenis patologi diinduksi. Penurunan peradangan mungkin bermanfaat dalam beberapa kondisi.Vitamin E dan infeksi virus
Banyak pasien penyakit Keshan adalah marginal status vitamin E selain menjadi kekurangan Se. Karena keduanya Se dan vitamin E bekerja sebagai antioksidan, gagasan bahwa kekurangan vitamin E juga dapat mempengaruhi respon host terhadap infeksi virus diuji. Vitamin E tikus-kekurangan terinfeksi dengan strain amyocarditic dari coxsackievirus B3 dikembangkan moderat untuk miokarditis berat, sedangkan tikus vitamin E-penuh tidak berkembang miokarditis (20). Sekuensing genetik virus yang diisolasi dari tikus kekurangan menunjukkan 6 perubahan nukleotida yang identik dengan yang ditemukan dalam virus yang diisolasi dari host Se-kekurangan.
Untuk menyelidiki lebih lanjut hubungan antara vitamin E dan perlindungan antioksidan, tikus diberi diet kekurangan vitamin E dengan atau tanpa N'N'-diphenyl-p-phenylenediamine, antioksidan sintetis yang secara struktural tidak berhubungan dengan vitamin E belum meniru aktivitas antioksidan . Vitamin E tikus-kekurangan terinfeksi CVB3 / 0 miokarditis dikembangkan, namun tikus kekurangan dilengkapi dengan N'N'-diphenyl-p-phenylenediamine tidak mengembangkan miokarditis, sehingga menunjukkan bahwa perlindungan antioksidan penting untuk membatasi kerusakan virus.
Kelebihan zat besi dalam diet dipandang sebagai stimulator pro-oksidan. Ketika tikus diberi diet yang mengandung kelebihan zat besi, meningkat hati patologi terjadi dengan infeksi CVB3. Yang paling parah patologi terjadi pada tikus yang diberi diet kekurangan vitamin E dengan kelebihan zat besi (21).Antioksidan kekurangan gizi sebagai motor penggerak untuk mutasi virus
Meskipun ada sejumlah alasan untuk mutasi virus meningkat dan munculnya patogen baru dan / atau lama dengan sifat patogen baru, status gizi tuan rumah sering tidak dianggap. Bekerja di beberapa laboratorium jelas menunjukkan peran status gizi sebagai kekuatan pendorong bagi munculnya mutasi virus. Meskipun mekanisme untuk mutasi virus meningkat saat ini tidak dipahami, kemungkinan besar ada interaksi antara host gizi disfungsi kekebalan tubuh, yang dapat memungkinkan untuk pemilihan varian virus, dan kerusakan oksidatif langsung gen virus, sehingga tingkat mutasi meningkat. Model standar untuk memahami pengaruh nutrisi host pada penyakit virus menganggap hubungan linear antara peningkatan stres oksidatif, disfungsi kekebalan tubuh, dan meningkatkan patogenisitas virus (Gambar 1). Penelitian terbaru menunjukkan bahwa model direvisi, yang memperhitungkan kemampuan virus untuk bermutasi dalam kondisi stres oksidatif, harus dipertimbangkan. Jelas, lebih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan untuk lebih memahami fenomena ini.
