The antiviral function and regulatory mechanism of linoleic acid against respiratory rhinovirus infection

Abstract

Human rhinovirus (HRV) infections have been implicated in several respiratory diseases, including common colds, otitis media, sinusitis, exacerbation of asthma, and bronchiolitis. However, there are no specific drugs or vaccines for HRV infection. In this study, I elucidate the protective role of linoleic acid (LA) against HRV infection. It is demonstrated that treatment with LA reduces HRV16 infectivity in human airway epithelial cells. It was uncovered that LA treatment induced the expression of Interferon-stimulated Gene 20 kDa (ISG20), an antiviral protein capable of inhibiting a broad spectrum of viruses, thereby reducing the genomic levels of HRV and capsid proteins. Furthermore, I discovered that the antiviral effect of LA was dependent on G-protein coupled receptor (GPR) 40 and GPR120. Also, LA treatment induce the activation of nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling pathways. Using in vivo mouse model, I found intranasal administration of LA attenuated the pathophysiology in HRV-infected mice by inhibiting HRV propagation in a GPR40/120-dependent manner. Collectively, these findings suggest that ISG20 induced by LA treatment inhibits HRV infectivity, and LA may serve as a therapeutic candidate for alleviating various respiratory diseases associated with rhinovirus infection.리노바이러스(HRV) 감염은 일반적인 감기를 비롯하여 중이염, 천식 악화, 기관지 염 등 다양한 호흡기 질환과 관련되어 있습니다. 그러나 현재까지 HRV 감염에 대한 특이적인 치료제나 백신은 개발되지 않았기 때문에, 이러한 치료제 및 백신 개발을 위한 연구가 절실히 요구됩니다. 본 연구에서는 리놀레산(LA)이 HRV 감염을 억제하 는 데 기여할 수 있음을 제시합니다. 우선, 인간 비강 세척액을 이용하여 역전사 실시간 중합효소 연쇄반응(RT-qPCR) 을 통해 HRV 양성군(n = 6)과 음성군(n = 9)으로 구분한 후, 표적 질량분석을 통해 두 군 간의 차이를 보이는 대사체를 분석했습니다. 그 결과, HRV 양성군에서 유의하 게 증가한 리놀레산(LA)이 기도 상피 세포에서 HRV 감염을 억제하는 효과를 나타 냄을 관찰했습니다. 세포 실험을 통해 LA의 항바이러스 효과가 LA의 수용체로 알려진 G-단백질 결합 수용체(GPR)40 및 GPR120에 의존적임을 길항제 처리 실험을 통해 입증했습니다. 또한, 염기서열 분석 결과 LA 처리에 의해 항바이러스 단백질인 인터페론 자극 유전 자 20 kDa(ISG20)의 발현이 유도됨을 확인했고, ISG20의 발현을 억제할 경우 LA의 항바이러스 효과가 상실되는 것을 기도 상피 세포 실험에서 관찰했습니다. 이는 LA 의 항바이러스 작용이 ISG20에 의해 매개됨을 시사합니다. 아울러, NF-κB 억제 실험을 통해 ISG20의 발현이 LA에 의해 활성화되는 NFκB 신호 경로와 관련되어 있음을 관찰했습니다. 마우스 모델에서도 LA가 비강을 통 해 기도 상피에 전달될 수 있으며, 생체 내에서도 GPR40/120 의존적으로 HRV 복제 를 억제하고 병리적 염증 반응을 완화하는 효과를 나타냄을 확인했습니다. 종합적으로, 본 연구는 GPR40/120와 ISG20, NF-κB를 통해 작용하는 LA의 항 바이러스 효과를 규명했으며, LA가 HRV 감염과 관련된 다양한 호흡기 질환을 완화 하는 치료 후보물질로 활용될 수 있음을 제시합니다.