DOI: https://doi.org/10.3389/fcvm.2024.1357343
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38665231
تاريخ النشر: 2024-04-11
المؤلف: Duc Tin Tran وآخرون
الموضوع الرئيسي: إنترفيرون واستجابات المناعة
نظرة عامة
تستعرض هذه القسم الأدوار الحيوية للإنترفيرونات (IFNs) ومساراتها المرتبطة في الدفاع الميكروبي وعلم الأمراض للأمراض غير المعدية، مع التركيز بشكل خاص على أمراض القلب. يناقش المؤلفون الآثار القلبية للإنترفيرونات من النوع الأول والجينات المحفزة بواسطة الإنترفيرون (ISGs)، والأهمية المتزايدة لمسار حلقة GMP-AMP (cGAS) – المحفز لجينات الإنترفيرون (STING)، والآثار المعقدة للإنترفيرون من النوع الثاني (IFN-γ). بالإضافة إلى ذلك، يستعرضون الوظائف المتنوعة لعائلة عوامل تنظيم الإنترفيرون (IRF) من عوامل النسخ.
تسلط المراجعة الضوء على التطبيق السريري للإنترفيرونات المؤتلفة والمثبطات الجزيئية الصغيرة التي تستهدف إشارات مستقبلات الإنترفيرون في علاج الأمراض المناعية الذاتية، والعدوى، والسرطانات. هناك اهتمام متجدد بهذه المسارات بسبب مشاركتها في عدوى SARS-CoV-2 والاعتراف الأخير بـ cGAS-STING كمسار رئيسي لمستقبلات التعرف على الأنماط. يشير المؤلفون إلى أن التأثير المحتمل لهذه التطورات على إدارة أمراض القلب لا يزال غير مؤكد.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على التقدم الكبير في فهمنا للإنترفيرونات (IFNs) منذ اكتشافها قبل أكثر من خمسة وستين عامًا بواسطة آيزاكس وليندمان. تم التعرف عليها في البداية لدورها في تثبيط تكاثر الفيروسات، وقد تم التعرف على الإنترفيرونات منذ ذلك الحين كعوامل حاسمة في عمليات بيولوجية متنوعة، مما يوسع من أهميتها لتشمل آثارها في علم الأمراض القلبي وآليات الحماية المحتملة.
تهدف هذه المراجعة إلى تجميع المعرفة الحالية بشأن الإنترفيرونات من النوع الأول، واستجاباتها، ودور الجينات المحفزة بواسطة الإنترفيرون (ISGs) في صحة القلب. كما تستعرض مسار الإشارات العلوي لحلقة GMP-AMP (cGAS) – المحفز لجينات الإنترفيرون (STING)، والآثار المعقدة للإنترفيرون من النوع الثاني (IFN-γ)، ووظائف عائلة عوامل تنظيم الإنترفيرون (IRF) من عوامل النسخ، مما يوفر نظرة شاملة على الأدوار المتعددة للإنترفيرونات في بيولوجيا القلب.
نقاش
تتناول قسم النقاش في الورقة البحثية عائلة الإنترفيرون (IFN)، موضحة تصنيفها إلى ثلاثة أنواع: النوع الأول (بما في ذلك IFN-α و IFN-β)، النوع الثاني (IFN-γ)، والنوع الثالث (IFN-λ). يتم إنتاج الإنترفيرونات من النوع الأول بشكل أساسي بواسطة خلايا المناعة الفطرية وتلعب دورًا حاسمًا في دفاع المضيف ضد العدوى الميكروبية، بينما يتم التعبير عن الإنترفيرون من النوع الثاني بشكل رئيسي بواسطة خلايا T وخلايا القاتل الطبيعي. يتم تحفيز إنتاج الإنترفيرونات من خلال ارتباط مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) بأنماط جزيئية مرتبطة بالجراثيم (PAMPs) وأنماط جزيئية مرتبطة بالأذى (DAMPs)، حيث تعتبر مستقبلات Toll-like (TLRs) مهمة في هذه المسار الإشاري. يبرز القسم التفاعل المعقد بين الإنترفيرونات ومسارات إشاراتها، وخاصة مسار Janus kinase (JAK)/الناقل الإشاري ومفعل النسخ (STAT)، الذي يعد مركزيًا في التعبير الجيني الذي يتم بوساطة الإنترفيرون.
تناقش الورقة أيضًا الطبيعة المزدوجة لاستجابة الإنترفيرون من النوع الأول في السياقات القلبية، مشيرة إلى دورها الوقائي أثناء العدوى الفيروسية، مثل التهاب عضلة القلب الفيروسي، مقابل آثارها الضارة المحتملة في الحالات غير المعدية مثل مرض القلب الإقفاري. يتم التأكيد على دور الجينات المحفزة بواسطة الإنترفيرون (ISGs)، وخاصة ISG15، موضحة كيف يمكن أن تعدل ISG15 الاستجابات القلبية للإجهاد والإصابة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استكشاف الأهمية المتزايدة لمسار cGAS-STING في أمراض القلب، مع وجود أدلة تشير إلى أن تنشيطه يمكن أن يؤثر على استقطاب البلعميات وإعادة تشكيل القلب بعد احتشاء عضلة القلب. بشكل عام، تؤكد النتائج على تعقيد إشارات الإنترفيرون في صحة القلب والمرض، مما يشير إلى أن سياق تحفيز الإنترفيرون أمر حاسم في تحديد تأثيراته على وظيفة القلب.
DOI: https://doi.org/10.3389/fcvm.2024.1357343
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38665231
Publication Date: 2024-04-11
Author(s): Duc Tin Tran et al.
Primary Topic: interferon and immune responses
Overview
This section reviews the critical roles of interferons (IFNs) and IFN-related pathways in both microbial defense and the pathogenesis of non-infectious diseases, particularly focusing on heart disease. The authors discuss the cardiac implications of type I IFNs and interferon-stimulated genes (ISGs), the emerging significance of the cyclic GMP-AMP synthase (cGAS)-stimulator of interferon genes (STING) pathway, and the complex effects of type II IFN, IFN-γ. Additionally, they examine the diverse functions of the interferon regulatory factor (IRF) family of transcription factors.
The review highlights the clinical application of recombinant IFNs and small molecule inhibitors targeting IFN receptor signaling in treating autoimmune diseases, infections, and cancers. There is a renewed interest in these pathways due to their involvement in SARS-CoV-2 infection and the recent recognition of cGAS-STING as a key pattern recognition receptor pathway. The authors note that the potential impact of these advancements on the management of heart disease remains uncertain.
Introduction
The introduction of the paper highlights the significant advancements in our understanding of interferons (IFNs) since their discovery over sixty-five years ago by Isaacs and Lindemann. Initially recognized for their role in inhibiting viral replication, IFNs have since been identified as crucial factors in various biological processes, extending their relevance beyond virology to include implications in heart disease pathogenesis and potential protective mechanisms.
This review aims to synthesize current knowledge regarding type I IFNs, their responses, and the role of interferon-stimulated genes (ISGs) in cardiac health. It also examines the upstream cyclic GMP-AMP synthase (cGAS)-stimulator of interferon genes (STING) signaling pathway, the complex effects of type II IFN (IFN-γ), and the functions of the interferon regulatory factor (IRF) family of transcription factors, thereby providing a comprehensive overview of the multifaceted roles of IFNs in cardiac biology.
Discussion
The discussion section of the research paper elaborates on the Interferon (IFN) family, detailing its classification into three types: type I (including IFN-α and IFN-β), type II (IFN-γ), and type III (IFN-λ). Type I IFNs are primarily produced by innate immune cells and play a crucial role in host defense against microbial infections, while type II IFN is mainly expressed by T cells and natural killer cells. The induction of IFNs is triggered by the binding of pattern recognition receptors (PRRs) to pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and damage-associated molecular patterns (DAMPs), with Toll-like receptors (TLRs) being significant in this signaling pathway. The section highlights the complex interplay between IFNs and their signaling pathways, particularly the Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT) pathway, which is central to IFN-mediated gene expression.
The paper further discusses the dual nature of the type I IFN response in cardiac contexts, noting its protective role during viral infections, such as viral myocarditis, versus its potentially detrimental effects in non-infectious conditions like ischemic heart disease. The role of IFN-stimulated genes (ISGs), particularly ISG15, is emphasized, illustrating how ISG15 can modulate cardiac responses to stress and injury. Additionally, the cGAS-STING pathway’s emerging significance in heart disease is explored, with evidence suggesting that its activation can influence macrophage polarization and cardiac remodeling post-myocardial infarction. Overall, the findings underscore the complexity of IFN signaling in cardiac health and disease, suggesting that the context of IFN induction is critical in determining its effects on cardiac function.