Dieta bogată în grăsimi provoacă epuizarea eozinofilelor intestinale asociate cu permeabilitatea intestinală

Departamentul de Medicină pentru Afiliere, Divizia de Endocrinologie și Metabolism, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru biologie, California State University San Marcos, San Marcos, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru gastroenterologie, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru farmacologie, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de Medicină, Divizia de Endocrinologie și Metabolism, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii, Departamentul de Farmacologie, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de afiliere pentru biologie, California State University San Marcos, San Marcos, California, Statele Unite ale Americii

Departamentul de Medicină pentru Afiliere, Divizia de Endocrinologie și Metabolism, Universitatea din California San Diego, San Diego, California, Statele Unite ale Americii

Andrew M. F. Johnson,
Anne Costanzo,
Melanie G. Gareau,
Aaron M. Armando,
Oswald Quehenberger,
Julie M. Jameson,
Jerrold M. Olefsky

Cifre

Abstract

Dezvoltarea permeabilității intestinale și pătrunderea produselor microbiene sunt factori cheie asociați cu apariția bolilor metabolice. Cu toate acestea, mecanismele care stau la baza acestui lucru rămân neclare. Aici arătăm că, spre deosebire de ficat sau țesutul adipos, dieta bogată în grăsimi (HFD)/obezitatea la șoareci nu provoacă infiltrarea monocitelor/macrofagelor în intestin sau modificări pro-inflamatorii în expresia genelor. Mai degrabă HFD determină epuizarea eozinofilelor intestinale asociate cu debutul permeabilității intestinale. Numărul de eozinofile intestinale a fost restabilit prin readucerea șoarecilor hrăniți cu HFD la chow normal și au fost neschimbate la șoarecii cu deficit de leptină (Ob/Ob), indicând faptul că epuizarea eozinofilelor este cauzată în mod specific de o dietă bogată în grăsimi și nu de obezitate în sine. Analiza diferitelor aspecte ale permeabilității intestinale la șoarecii alimentați cu HFD și șoarecii Ob/Ob arată o asociere între epuizarea eozinofilelor și permeabilitatea paracelulară ileală, precum și scurgerea de albumină în fecale, dar nu permeabilitatea generală la dextranul FITC. Aceste descoperiri oferă primele dovezi că o dietă bogată în grăsimi provoacă epuizarea intestinului eozinofil, mai degrabă decât inflamația, care poate contribui la integritatea barierei defectuoase și la apariția bolilor metabolice.

Citare: Johnson AMF, Costanzo A, Gareau MG, Armando AM, Quehenberger O, Jameson JM, și colab. (2015) Dieta bogată în grăsimi determină epuizarea eozinofilelor intestinale asociate cu permeabilitatea intestinală. PLoS ONE 10 (4): e0122195. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122195

Editor academic: Pratibha V. Nerurkar, Colegiul de Agricultură Tropicală și Resurse Umane, Universitatea din Hawaii, STATELE UNITE

Primit: 21 octombrie 2014; Admis: 13 februarie 2015; Publicat: 2 aprilie 2015

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se găsesc în lucrare.

Finanțarea: Această lucrare a fost finanțată prin următoarele subvenții D.K.0033651, D.K.074868, D.K.063491 și D.K.09062 (J.O.). A.M.F.J. a fost susținut de o bursă de mentorat A.D.A (7-09-MN-37). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Pătrunderea bacteriilor sau a produselor bacteriene, cum ar fi LPS, peste bariera intestinală este asociată cu dezvoltarea inflamației cronice și a bolilor metabolice atât la oamenii obezi, cât și la șoareci [1,2,3,4,5,6]. Dovezile sugerează că reducerea expresiei proteinei de joncțiune strânsă și degenerarea integrității barierei epiteliale este o caracteristică a acestei permeabilități [4,7,8,9]. Cu toate acestea, mecanismele subiacente și asociate rămân mal definite.

Sistemul imunitar intestinal este o barieră imunologică eficientă împotriva infecției, bazată pe juxtapunerea sa către comunitatea extinsă de microorganisme denumită microbiota intestinală [10]. Într-adevăr, sistemul imunitar intestinal este adesea denumit „firewall” care împiedică pătrunderea sistemică a bacteriilor. Această funcție de barieră are implicații metabolice, deoarece semnalele microbiene în locații distincte de tractul gastrointestinal (GI) pot declanșa procese inflamatorii, cum ar fi cele care pot provoca rezistență la insulină. Într-adevăr, perfuzia intravenoasă cu niveluri scăzute de endotoxină pentru a imita penetrarea bacteriană este suficientă pentru a face șoarecii intoleranți la glucoză [2].

S-a sugerat anterior că o dietă bogată în grăsimi (HFD) sau obezitate are ca rezultat modificări pro-inflamatorii în ileon și colonul proximal al rozătoarelor, contribuind la permeabilitatea intestinală [11,12,13,14,15,16]. Aceste modificări includ focare de activare NF-κB și creșteri de 1,5-6 ori în expresia TNF-α și IL-1β [13,15,16]. Cu toate acestea, astfel de creșteri ale expresiei citokinelor nu au fost observate în toate studiile publicate [16] și nici analiza histologică, nici celulară a colonului nu a relevat răspunsuri pro-inflamatorii semnificative [14]. Analiza celulară a intestinului subțire la șoareci alimentați cu HFD rămâne nedeclarată.

Locuind în lamina propria, macrofagele, celulele dendritice (DC) și eozinofilele sunt populații predominante de celule. Populațiile intestinale de macrofage/DC reglează atât toleranța la microbiotă, cât și apărarea gazdei împotriva infecției. În mod specific, producția de macrofage/DC IL-10 și inducerea celulelor T (Treg) reglatoare pot promova toleranța, în timp ce epuizarea macrofagelor intestinale face șoarecii susceptibili la penetrarea bacteriană [17,18]. Deși destul de abundente, eozinofilele intestinale au fost studiate mai puțin pe larg. Eozinofilia poate fi o caracteristică a afecțiunilor inflamatorii specifice la șoareci și oameni, cum ar fi alergiile alimentare, gastroenterita eozinofilă, colita alergică și boala inflamatorie intestinală (IBD) [19,20,21]. În aceste condiții, recrutarea și extinderea eozinofilelor este promovată de citokine (de exemplu, IL-5) și chemokine (de exemplu, eotaxine) și joacă un rol activ în progresia bolii [19,20,21]. Cu toate acestea, eozinofilele rezidente în țesuturi pot, de asemenea, să promoveze repararea epitelială și funcția de barieră în timpul homeostazei [22,23,24]. Am căutat să stabilim dacă permeabilitatea intestinală observată la hrănirea cu HFD și obezitate este asociată cu modificări ale populațiilor intestinului subțire de macrofage/DC sau eozinofile.

Materiale și metode

C57Bl6/J și Ob/Ob au fost achiziționate de la laboratoarele Jackson, iar șoarecii CX3CR1GFP/+ [25] au fost crescuți intern și experimentele aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare animală al Institutului UCSD (IACUC). Șoarecii au fost menținuți pe o dietă normală de chow (Lab Diet 5001) pe un ciclu de lumină/întuneric de 12h/12h până la vârsta de 8-12 săptămâni înainte de transferul la o dietă bogată în grăsimi conținând 60% kcal de grăsimi (Research diets, New Brunswick, NJ, D12492) și analizate la momentele indicate. În studiile de comutare a dietei, șoarecii au primit HFD timp de patru săptămâni și au revenit la chow normal pentru alte 12 zile. După analiză, șoarecii au fost eutanasiați cu 75 mg/kg pentobarbital (Schering-Plough, Millsoboro, DE) de i.p. injecția și diafragma tăiată.