デオキシニバレノールの低レベル汚染。環境毒素による豚伝染性下痢ウイルス感染症への脅威

Low-level contamination of deoxynivalenol: A threat from environmental toxins to porcine epidemic diarrhea virus infection.

• Dandan Liu
• Lei Ge
• Qing Wang
• Jiarui Su
• Xingxiang Chen
• Chunfeng Wang
• Kehe Huang

抄録

マイコトキシンは、地球環境、特に穀類や動物性飼料に多く存在する真菌類が産生する毒性代謝物である。地球環境の変化により、これらの毒素への曝露がさらに増加し、ヒトや動物に深刻な脅威をもたらす可能性がある。近年、コロナウイルスは、ヒトや動物の健康を脅かす最も重要な病原体の一つとなっている。マイコトキシンなどの環境毒素がコロナウイルス感染に影響を与えるかどうかは明らかではない。豚はコロナウイルスに最も感染しやすい動物の一つであり、ヒトとの相同性が高いことから、飼料中に最も多く含まれるトリコテセン系マイコトキシンであるデオキシニバレノール（DON）が豚伝染性下痢ウイルス（PEDV）感染に及ぼす影響とそのメカニズムを調べるために、離乳豚とIPEC-J2細胞をそれぞれin vivoモデルとin vitroモデルとして選択しました。PEDVに自然感染した27頭の子豚を無作為に3群に分け、それぞれ0、750、1500μg/kgのDONを含む飼料を投与した。その結果、実験群では対照群に比べて、下痢率、腸管障害、小腸のPEDV増殖が有意に増加した。また、オートファゴソーム様小胞およびオートファジー関連タンパク質の発現も実験群で増加した。また、0.1, 0.5, 1.0μMのDONは、IPEC-J2細胞において、完全なオートファジーの誘導とともに、PEDVの侵入と複製を有意に促進することが観察された。CRISPR-Cas9を介したLC3Bのノックアウトにより、オートファジーの重要な役割が示唆された。また、P38シグナル伝達阻害剤を用いた前処理により、オートファジーの誘導を有意に抑制することができ、DONがP38を介したオートファジーを誘発することでPEDV感染を促進することが示唆された。以上の結果は，マイコトキシンがコロナウイルスの有病率に影響を与える可能性を示唆しており，コロナウイルスの予防と制御のための新たなアイデアを提供するものである．

Mycotoxins are toxic metabolites produced by fungal species that commonly present in the global environment, especially in cereals and animal forages. The changing global environment may further increase the exposure to these toxins, posing a serious threat to humans and animals. Recently, coronavirus has become one of the most important pathogens threatening human and animal health. It is not clear whether environmental toxins, such as mycotoxins, will affect coronavirus infection. Given that pigs are among the animals most affected by coronavirus and highly homologous to humans, weaned piglets and IPEC-J2 cells were respectively chosen as in vivo and in vitro model to explore the impacts of deoxynivalenol (DON), the most abundant trichothecene mycotoxin in feed, on porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) infection and the mechanisms involved. In vivo, twenty-seven piglets infected naturally with PEDV were randomly divided into three groups, receiving the basal diet containing 0, 750 and 1500 μg/kg DON, respectively. Significant increases in the diarrhea rates, gut barrier injury and PEDV proliferation of piglets' small intestine were observed in experimental groups compared with the control. Additionally, the autophagosome-like vesicles and the autophagy-related proteins expression were also increased in experimental groups. In vitro, we observed that 0.1, 0.5 and 1.0 μM DON significantly promoted the entry and replication of PEDV in IPEC-J2 cells, along with the induction of a complete autophagy. CRISPR-Cas9-mediated knockout of LC3B indicated a vital role of autophagy in the promotion. Pretreatment with p38 signaling inhibitor could significantly block the induction of autophagy, indicating that DON could promote the PEDV infection by triggering p38-mediated autophagy. Our findings suggest that mycotoxin could influence the prevalence of coronavirus and provide new ideas for the prevention and control of coronavirus.

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