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Modulation of immune response gene expression by echinacea extracts: results of a gene array analysis

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Echinacea extracts have traditionally been used in the treatment of many infectious and other diseases (such as rhinovirus colds), and research has revealed the presence of various bioactivities in these extracts, particularly those connected with immune responses. We examined the effects of Echinacea by using gene expression analysis in a line of human bronchial epithelial cells, with or without rhinovirus infection. More than 13000 human genes were evaluated. From these analyses we focused primarily on immune response genes and found that both Echinacea extracts, one predominantly rich in polysaccharides and the other rich in alkylamides and caffeic acid derivatives, stimulated the expression of numerous genes. These included a number of cytokines and chemokines, although the pattern of stimulation was different. In addition, Echinacea extracts tended to neutralize the effects of the rhinovirus. When the immune response gene pathways were analyzed with the Ingenuity Pathway program, it became apparent that many of them were interconnected through a major node, the transcription factor C/EBPβ (CAAT/enhancer-binding protein β) and its related C/EBP proteins. This suggests that Echinacea can bring about important biological responses in cells by virtue of interactions between components of the extract and a small number of intracellular factors involved in multiple signaling pathways.

Les extraits d’échinacée ont été traditionnellement utilisés dans le traitement de nombreuses maladies infectieuses ainsi que d’autres maladies (comme les rhumes causés par les rhinovirus), et la recherche a révélé la présence de diverses bioactivités dans ces extraits, particulièrement celles associées aux réponses immunitaires. Nous avons examiné les effets de l’échinacée par une analyse de l’expression génique dans une lignée de cellules épithéliales bronchiales humaines, avec et sans infection à rhinovirus. Nous avons évalué plus de 13 000 gènes humains. Nous nous sommes concentrés sur les gènes de la réponse immunitaire et nous avons trouvé que les deux extraits d’échinacée, l’un particulièrement riche en polysaccharides, l’autre en alkylamides et en dérivés de l’acide caféique, ont stimulé l’expression de nombreux gènes, parmi lesquels un grand nombre de cytokines et de chimiokines, bien que le profil de stimulation ait été différent. De plus, les extraits d’échinacée ont généralement neutralisé les effets du rhinovirus. Après avoir analysé les voies des gènes de la réponse immunitaire au moyen de l’Ingenuity Pathway Program, il est devenu manifeste qu’un grand nombre d’entre eux étaient interconnectés par un nœud majeur, le facteur de transcription C/EBPβ (protéine β fixant les séquences stimulatrices de type CAAT) et ses protéines C/EBP apparentées. Ces résultats donnent à penser que l’échinacée peut apporter des réponses biologiques importantes dans les cellules par des interactions entre les composants de l’extrait et un petit nombre de facteurs intracellulaires intervenant dans de multiples voies de signalisation.
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Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2007

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