Consumul pe termen scurt al unei diete bogate în grăsimi crește susceptibilitatea gazdei la Listeria monocytogenes
Vanessa Las Heras
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
2 Școala de microbiologie, University College Cork, Cork, Irlanda
Adam G. Clooney
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
Feargal J. Ryan
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
Raul Cabrera-Rubio
3 Teagasc Food Research Center, Moorepark, Fermoy, Cork, Irlanda
Pat G. Casey
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
Cara M. Hueston
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
Jorge Pinheiro
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
2 Școala de microbiologie, University College Cork, Cork, Irlanda
Justine K. Rudkin
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
2 Școala de microbiologie, University College Cork, Cork, Irlanda
Silvia Melgar
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
Paul D. Cotter
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
3 Teagasc Food Research Center, Moorepark, Fermoy, Cork, Irlanda
Colin Hill
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
2 Școala de microbiologie, University College Cork, Cork, Irlanda
Cormac G. M. Gahan
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Cork, Irlanda
2 Școala de microbiologie, University College Cork, Cork, Irlanda
4 School of Pharmacy, University College Cork, Cork, Irlanda
Date asociate
Citirile rrNA 16S brute au fost puse la dispoziție pe SRA sub numărul de acces SRP139708.
Abstract
fundal
Se știe că o dietă occidentalizată care conține un aport caloric ridicat din grăsimi animale influențează dezvoltarea afecțiunilor inflamatorii patologice. Cu toate acestea, sa concentrat relativ puțin asupra implicațiilor unor astfel de diete pentru progresul bolilor infecțioase. Aici, am investigat influența unei diete bogate în grăsimi (HF) asupra parametrilor care influențează infecția cu Listeria monocytogenes la șoareci.
Rezultate
Am stabilit că administrarea pe termen scurt a unei diete HF crește numărul de celule calice, un loc cunoscut de legare pentru agentul patogen, în intestin și, de asemenea, induce modificări profunde ale microbiotei și promovează un profil de expresie genică pro-inflamator la gazdă. Modificările fiziologice ale gazdei au fost concordante cu o sensibilitate crescută semnificativ la infecția orală cu L. monocytogenes la șoarecii hrăniți cu o dietă HF comparativ cu animalele cu conținut scăzut de grăsimi (LF) - sau la hrana animalelor. Înainte de infecția cu Listeria, consumul pe termen scurt al dietei HF a crescut niveluri de Firmicutes, inclusiv Coprococcus, Butyricicoccus, Turicibacter și Clostridium XIVa. În timpul infecției active cu L. monocytogenes, modificările microbiotei au fost în continuare exagerate, dar răspunsurile inflamatorii ale gazdei au fost semnificativ reglate în jos în raport cu grupurile hrănite cu LF sau cu hrana infectată cu Listeria, sugerând o temperare profundă a răspunsului gazdei influențată de infecție în contextul Dieta HF. Efectele dietei au fost observate dincolo de intestin, întrucât o dietă HF a crescut și sensibilitatea șoarecilor la infecția sistemică și a modificat profilurile de exprimare a genelor în ficat.
Concluzii
Am adoptat o abordare sistemică pentru a identifica efectele dietei HF asupra infecției cu L. monocytogenes prin analiza răspunsurilor gazdei și a modificărilor microbiotei (atât pre, cât și post-infecție). În general, rezultatele indică faptul că consumul pe termen scurt al unei diete occidentalizate are capacitatea de a modifica semnificativ susceptibilitatea gazdei la infecția cu L. monocytogenes concomitent cu modificările peisajului fiziologic al gazdei. Constatările sugerează că dieta ar trebui luată în considerare atunci când se dezvoltă modele care reflectă bolile infecțioase ale omului.
Material suplimentar electronic
Versiunea online a acestui articol (10.1186/s40168-019-0621-x) conține materiale suplimentare, care sunt disponibile utilizatorilor autorizați.
fundal
Consumul crescut al unei diete „occidentalizate”, care conține un aport caloric ridicat din grăsimi și un consum redus de fibre fermentabile, a fost legat de pandemia actuală de afecțiuni inflamatorii cronice, cum ar fi obezitatea, diabetul de tip 2, boala inflamatorie intestinală și astmul alergic [1] . O dietă bogată în grăsimi derivate de la animale poate reduce funcția barierei gastrointestinale, compoziția microbiotei gripale și poate altera răspunsurile inflamatorii gastrointestinale și sistemice [1-3]. Astfel de răspunsuri fiziologice profunde în gazdă sunt susceptibile să sprijine modificările patologice, în special la suprafețele mucoasei [1]. Cu toate acestea, potențialul pentru o dietă bogată în grăsimi, occidentalizată, de a influența progresia bolilor infecțioase a primit relativ puțină atenție. Am propus să investigăm acest fenomen folosind Listeria monocytogenes, un agent patogen transmis de alimente care cauzează o boală invazivă gravă (listerioză) la gazdele susceptibile, este din ce în ce mai asociat cu focare mari de surse comune ale bolii și are o rată ridicată a mortalității.
L. monocytogenes a fost investigat pe larg ca model de agent patogen intracelular pentru a descoperi mecanismele biologice implicate în invazia celulelor gazdă, parazitismul intracelular și imunitatea rezultată a gazdei [4]. Majoritatea acestor studii au folosit modele de cultură celulară sau infecție sistemică murină. Cu toate acestea, un număr din ce în ce mai mare de studii au fugit pentru a se concentra asupra fazei gastro-intestinale a infecției. Este clar că agentul patogen poate simți și răspunde atât la semnalele fizico-chimice locale [5-7], cât și la prezența organismelor autohtone [6] în mediul gastro-intestinal, iar adaptarea la mediu poate influența capacitatea agentului patogen de a supraviețui. și se replică tranzitoriu în intestin [5, 7]. Invazia ulterioară a gazdei se realizează prin interacțiunea dintre internalina microbiană A (InlA) și gazda E-cadherină (E-cad), un proces care este cel mai eficient în vecinătatea celulelor calice unde E-cad este mai probabil să fie accesibil [8 ]. În plus, există un rol pentru microbiotă în furnizarea unei bariere la infecție și în modificarea locală a răspunsului imun al gazdei la agentul patogen [6, 9-11].
Am folosit o abordare sistemică pentru a studia efectele unei diete HF asupra unui număr de parametri asociați cu procesul infecțios atât înainte, cât și după infecția cu L. monocytogenes. În special, am examinat atât microbiota, cât și modificările fiziologice ale gazdei, influențate de dietă, atât imediat înainte de infecție, cât și în perioada de vârf a infecției active. Descoperirile noastre indică faptul că o schimbare relativ scurtă a dietei, la o dietă HF occidentalizată, crește susceptibilitatea la infecția orală cu L. monocytogenes concomitent cu un peisaj fiziologic modificat semnificativ atât în tractul gastro-intestinal, cât și în ficat. Mai mult, descoperirile noastre arată că dieta influențează singura faza sistemică a infecției, sugerând o modificare profundă la nivel de sistem a fiziologiei gazdei care modifică susceptibilitatea la infecție.
rezultate si discutii
Dieta bogată în grăsimi crește susceptibilitatea la infecția orală cu L. monocytogenes
Modularea dietetică a fiziologiei gazdei înainte de infecție
Se știe că dieta influențează fiziologia gazdei, iar cercetările semnificative s-au concentrat asupra modificărilor asociate cu apariția obezității la șoarecii hrăniți cu o dietă HF [20]. În schimb, relativ puține studii au investigat modificările gastrointestinale sau sistemice care apar înainte de apariția obezității în acest model [21]. Prin urmare, am investigat influența diferitelor diete asupra răspunsului fiziologic al șoarecilor după 2 săptămâni de intervenție dietetică, imediat înainte de infecția orală cu L. monocytogenes. Acesta reprezintă un indice al mediului imediat în care este introdus Listeria și trebuie să stabilească o infecție timpurie. Ne-am concentrat în special asupra parametrilor despre care se știe că joacă un rol în patogeneza L. monocytogenes.