Impactul metaboliților microbieni ai intestinului matern asupra răspunsului imun sistemic al descendenților în
Akihito NAKAJIMA
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Sonoko HABU
2 Atopic Research Center, School of Medicine, Juntendo University, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japan
Masataka KASAI
2 Atopic Research Center, School of Medicine, Juntendo University, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japan
Ko OKUMURA
2 Atopic Research Center, School of Medicine, Juntendo University, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japan
Dai ISHIKAWA
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Tomoyoshi SHIBUYA
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Osamu KOBAYASHI
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Taro OSADA
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Toshifumi OHKUSA
3 Departamentul de Cercetare a Microbiotelor, Școala de Medicină a Universității Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Sumio WATANABE
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Akihito NAGAHARA
1 Departamentul de Gastroenterologie, Școala de Medicină, Universitatea Juntendo, 2-1-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8421, Japonia
Abstract
Microbiota intestinală are un impact mare asupra sistemului imunitar al gazdei. Dovezi recente sugerează că microbiota intestinală maternă afectează sistemul imunitar al descendenților. Metaboliții produși de microbiota intestinală joacă un rol crucial în sistemul imunitar. Studiile anterioare au arătat, de asemenea, că metaboliții, cum ar fi acizii grași cu lanț scurt (SCFA) și liganzii receptorilor de hidrocarburi aril (AhR), sunt implicați în sănătatea și bolile gazdei. S-au făcut progrese mari în înțelegerea rolurilor SCFA derivate din dietă în sistemul imunitar al descendenților. Descoperirile până în prezent ridică posibilitatea ca aportul de fibre solubile din mama să joace un rol în dezvoltarea răspunsului imun sistemic al descendenților. În această revizuire, rezumăm cunoștințele actuale și discutăm posibilitățile terapeutice viitoare pentru utilizarea aportului de fibre solubile în dietă împotriva bolilor inflamatorii.
INTRODUCERE
Sute de specii bacteriene și trilioane de bacterii comensale alcătuiesc microbiota intestinală a tractului intestinal. Microbiota intestinală și metaboliții săi sunt implicați în homeostazia gazdei și în dezvoltarea sistemului imunitar în tractul intestinal al gazdei [1, 2]. Studii recente au arătat că microbiota intestinală maternă afectează puternic dezvoltarea sistemului imunitar al descendenților [3, 4]. Cu toate acestea, mecanismele detaliate ale acestui proces rămân neclare.
Componentele microbiotei intestinale sunt strâns legate de dieta gazdei. Discuția încrucișată între dietă și microbiota intestinală afectează dezvoltarea sistemului imunitar și dezvoltarea multor boli [5,6,7]. Dieta modelează compoziția și funcția microbiotei intestinale. Ca parte a dietei, grăsimile și fibrele alimentare sunt substanțe nutritive importante care afectează sistemul imunitar intestinal. Fibrele alimentare pot fi fie solubile, fie insolubile [8, 9]. Fibrele dietetice solubile sunt fermentate în acizi grași cu lanț scurt (SCFA), cum ar fi acetat, propionat și butirat, de către microbi specifici din intestin [10]. SCFA sunt produse finale ale fermentației microbiene și influențează fiziologia gazdei [10]. Studiile anterioare au arătat că consumul de fibre dietetice solubile crește nivelul SCFA în intestin [11, 12], în timp ce dietele cu conținut scăzut de fibre și dietele bogate în grăsimi scad aceste niveluri [13]. SCFA furnizează energie celulelor epiteliale intestinale și afectează sistemul imunitar intestinal prin inducerea celulelor T (Treg) reglatoare în intestin [14, 15].
Receptorul de hidrocarburi arii (AhR) este un factor transcripțional care reglează sistemul imunitar al gazdei. Semnalele AhR reglează numărul de limfocite intraepiteliale (IEL) și celule limfoide înnăscute (ILC) [16, 17]. Activitatea AhR este esențială pentru răspunsul antiinflamator care induce producția de IL-22 în ILC.
Liganzii endogeni ai AhR sunt conținuți în componente dietetice precum broccoli, conopidă, varză de Bruxelles și varză [18]. Aceste componente dietetice sunt transformate în liganzi AhR, cum ar fi indol și derivați de indol, de către microbiota intestinală în intestin.
Metabolismul triptofanului (Trp) este, de asemenea, o sursă fiziologică a liganzilor AhR. Trp este un aminoacid esențial absorbit de proteinele dietetice, iar Trp este transformat în liganzi AhR [19].
Recent, unele studii au demonstrat că metaboliții derivați din microbiota intestinului matern, inclusiv SCFA și liganzi AhR, pot beneficia de răspunsurile imune ale descendenților [11, 20, 21, 22]. Creșterea SCFA materne afectează sistemul imunitar al descendenților lor; cu toate acestea, modul în care microbiota intestinală maternă afectează sistemul imunitar al descendenților rămâne incert [20]. Pe baza acestor rapoarte, această revizuire examinează dovezile recente privind efectul dietei materne asupra sistemului imunitar al descendenților și posibilele efecte terapeutice ale dietei materne și ale microbiotei intestinale împotriva bolilor alergice.
METABOLITELE DERIVATE DIN MICROBIOTA DE GUTĂ
Metaboliții materni în timpul sarcinii
SCFA-urile, cum ar fi acetat, propionat și butirat, în conținutul intestinal și în plasmă pot fi măsurate prin cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă (GC-MS), spectroscopie cu 1 H-rezonanță magnetică nucleară (RMN) și cromatografie lichidă-masă spectrometrie (LC-MS) și electroforeză capilară [23]. Nivelurile SCFA în intestin și plasmă depind în mare măsură de aportul de fibre dietetice și de componentele microbiotei intestinale. De exemplu, De Fillipo și colab. a arătat că oamenii africani care trăiesc într-un sat din Burkina Faso, ale căror diete conțin o mulțime de componente bogate în fibre, au avut niveluri crescute de SCFA fecale [13]. Nu există atât de multe rapoarte despre SCFA plasmatice, dar Vetrani și colab. a arătat că 12 săptămâni de consum al unei diete bogate în produse din cereale integrale (în principal grâu) crește nivelul plasmatic de propionat în repaus alimentar la om [24]. Fiziologic, SCFA sunt crescute prin consumul unei diete solubile bogate în fibre (sHFD) și scăzute prin consumul unei diete fără fibre (NFD) sau a unei diete bogate în grăsimi [11, 12, 22]. La nivelul filumului, abundența relativă de bacteroidete în intestin este scăzută după aportul de NFD comparativ cu cea după aportul de sHFD. Consumul unui sHFD crește populația de bacteroidete și reduce Firmicutes la nivelul filumului, crescând astfel nivelurile de SCFA în condiții normale [12].