Exploring cell death mechanisms upon infection with respiratory syncytial virus

Abstract

Respiratorisk syncytialt virus (RSV) utgjør en betydelig helseutfordring, og rammer spesielt eldre, immunkompromitterte individer og små barn. Akutt lungeskade indusert av virus er knyttet til celledød en frigjøring av cytokinet IL-1β, som tiltrekker immunceller og kan også stimulere fibrose i det lange løp. Hvordan celledød og IL-1β-sekresjon reguleres av RSV er lite utforsket. Denne studien utforsker celledødsmekanismene ved infeksjon med RSV i humane lungefibroblaster (WI-38).

Våre funn viser at RSV-infeksjon induserer lytisk celledød karakterisert ved frigjøring av laktatdehydrogenase (LDH), som er høyere i WI-38 celler, sammenlignet med HEp-2-celler, noe som peker på en celletypespesifikk respons på viral cytotoksisitet. I tillegg til lytisk celledød var det en økning i RSV-indusert interleukin-1β (IL-1β) produksjon, noe som tyder på inflammasomaktivering, delvis gjennom NLRP1-signalveien, indikert av ulike responser på spesifikke hemmere.

Videre førte RSV-infeksjon til betydelig DNA-skade, som ble bekreftet av økte γH2AX-proteinnivåer, en markør for DNA-dobbeltrådsbrudd. Dette ble fulgt av en markert aktivering av den cytosoliske DNA sensoren sykliske GMP-AMP-syntase (cGAS) - stimulator av interferon-gener (STING), cGAS-STING-signalveien, som muligens gjenspeiler dens rolle i sensing av cytosolisk DNA. Studien viste også at ATM-hemmer reduserte uttrykket av RSV-induserte RSV-fusjonsproteinnivåer og ga høy IL-1β-frigjøring, noe som tyder på et betydelig samspill mellom virusinfeksjonen og vertens DNA-skaderesponsmekanismer.

Oppsummert indikerer funnene våre at RSV ikke bare forstyrrer cellulær integritet gjennom lytiske prosesser og DNA-skaderesponser, men kan også utløse inflammasomer. Utforsking av disse interaksjonene gir en dypere forståelse av RSV sine patogene mekanismer og tilbyr potensielle veier for målrettede terapeutiske intervensjoner for å redusere de negative effektene av RSV-infeksjoner i lungevev.

Respiratory Syncytial Virus (RSV) poses a significant health challenge, particularly affecting the elderly, immunocompromised individuals, and young children. Acute lung injury induced by viruses is linked to cell death and release of the cytokine interleukin-1β (IL-1β), which attracts immune cells and may also stimulate fibrosis in the lungs. How cell death and IL-1β secretion is regulated by RSV is poorly understood. This study explores the cell death mechanisms upon infection with RSV in human lung fibroblasts (WI-38).

Our findings demonstrate that RSV infection induces lytic cell death characterized by significant lactate dehydrogenase (LDH) release, differing in its intensity magnitude when compared to HEp-2 cells, which points to a cell-type specific response to viral cytotoxicity. Alongside lytic cell death, there was an increase in RSV-induced IL-1β production, suggesting inflammasome activation, partly through the NLRP1 pathway, indicated by differential responses to specific pathway inhibitors.

Furthermore, RSV infection led to considerable DNA damage, as evidenced by increased γH2AX protein levels, a marker for DNA double-strand breaks. This was accompanied by a marked activation of the cyclic GMP-AMP synthase-stimulator of interferon genes pathway (cGAS-STING), possibly reflecting its role in sensing cytosolic DNA. The study also showed that the ATM inhibitor decreased the expression of RSV-induced RSV fusion protein levels and gave high IL-1β release, suggesting a significant interplay between the viral infection and the host's DNA damage response mechanisms.

In summary, our findings indicate that RSV not only disrupts cellular integrity through lytic processes and DNA damage responses but may also trigger inflammasomes. Exploring these interactions provides a deeper understanding of pathogenic mechanisms of RSV and offers potential pathways for targeted therapeutic interventions to reduce the adverse effects of RSV infections in lung tissue.