Programele de nutriție perinatală funcționează neuroimune mecanisme și implicații pe termen lung
Abstract
Mediul nostru nutrițional de viață timpurie poate influența mai multe aspecte ale fiziologiei, inclusiv tendința noastră de a deveni obezi. Există acum dovezi care sugerează că dieta perinatală poate influența și în mod independent dezvoltarea sistemului nostru imunitar înnăscut. Această revizuire va aborda trei mecanisme care nu sunt neapărat exclusive prin care nutriția perinatală poate programa funcția neuroimună pe termen lung: prin predispoziția individului la obezitate, prin modificarea microbiotei intestinale și prin inducerea modificărilor epigenetice care modifică transcripția genică pe tot parcursul vieții.
Influența alimentară perinatală asupra dezvoltării sistemului imunitar
Sistemul imunitar al unui nou-născut este relativ naiv și sunt necesare influențe din mediu pentru a-i permite să devină pe deplin funcțional. Expunerea timpurie la agenți patogeni dezvoltă o imunitate adaptivă (Flajnik și Kasahara, 2010) și înnăscută (Galic și colab., 2009; Spencer și colab., 2011) care va facilita răspunsurile adecvate la agenți patogeni suplimentari de-a lungul vieții. Cu toate acestea, există acum dovezi că dieta timpurie a vieții este, de asemenea, crucială în programarea funcției imune pe termen lung.
Nutrienții specifici din dieta perinatală influențează dezvoltarea sistemului imunitar
Dieta perinatală influențează dezvoltarea sistemului imunitar prin microbiota intestinală
Un mecanism prin care substanțele nutritive specifice din dieta vieții timpurii pot influența sistemul imunitar al adulților este prin afectarea dezvoltării, diversității și funcției microbiotei intestinale. La om, tractul gastro-intestinal găzduiește mai mult de 100 de miliarde de bacterii, compuse din peste 1000 de specii (Qin și colab., 2010). De asemenea, găzduiește numeroși viruși, arhee, paraziți și ciuperci care formează împreună microbiota intestinală (Ashida și colab., 2012). Această microbiotă există într-o relație simbiotică cu gazdele sale umane și poate influența funcția de barieră, efectele trofice, metabolismul și dezvoltarea sistemului imunitar adaptativ și înnăscut (Matamoros și colab., 2013).
Microbiomul intestinal al unui adult poate fi influențat de schimbările pe termen lung ale factorilor de mediu. Hildebrandt și colegii săi au demonstrat că 3 luni de dietă bogată în grăsimi (HFD) - hrănirea poate influența o schimbare a compoziției microbiotei intestinale către o creștere a Firmicutes și Proteobacteria și o scădere a filelor Bacteroidetes la șoarecii femele (Hildebrandt și colab., 2009). Deși aceste modificări au fost independente de obezitate, alte grupuri au demonstrat o dietă bogată în grăsimi, cu un conținut ridicat de zahăr, încurajează adipozitatea crescută și acest fenotip poate fi transmis animalelor slabe inițial (dietă normală) prin transplantul microbiotei (Turnbaugh și colab., 2008). Cu toate acestea, majoritatea dovezilor sugerează că flora intestinală a adulților este foarte stabilă, iar influențele de mediu pe termen scurt la vârsta adultă au un efect limitat (Wu și colab., 2011). Un copil, pe de altă parte, nu se naște cu un microbiom intestinal stabilit. Mai degrabă, intestinul este colonizat din bacterii din mediu în primele ore până în zilele de viață, iar microbiomul câștigă diversitate și devine stabil și asemănător adulților până la vârsta de aproximativ 3 ani (Mackie și colab., 1999; Palmer și colab., 2007). În special, dieta unui individ în timpul fazei timpurii de colonizare poate fi extrem de importantă în determinarea compoziției ulterioare a microbiotei intestinale.
Dieta perinatală influențează dezvoltarea sistemului imunitar prin modificări epigenetice
Dieta perinatală poate influența reacția negativă a glucocorticoizilor în urma provocării imune. (A) Agenții patogeni precum lipopolizaharida acționează la receptorii asemănători (de exemplu, TLR4) asupra celulelor imune ducând la fosforilarea factorului inhibitor (I) κ B, eliberând factorul nuclear (NF) κ B din complexul său și permițându-i să fie translocați către nucleu . NKκ B este responsabil pentru transcrierea citokinelor pro- și antiinflamatoare, dintre care primele stimulează conversia mediată de ciclo-oxigenază 2 a acidului aracidonic în prostaglandine. Prostaglandinele (de exemplu, PGE2) acționează la nivelul creierului pentru a stimula comportamentul de febră și boală și de a recruta axa HPA. Odată eliberat, glucocorticoizii (GC) se hrănesc negativ pentru a inhiba transcrierea ulterioară a citokinelor mediată de NFκ B. (B) Dieta perinatală poate influența feedback-ul negativ al glucocorticoizilor prin modificarea expresiei receptorilor glucocorticoizi (GR) în hipocamp și hipotalamus, ducând la o inhibare mai puțin eficientă a NFκ B mediată de glucocorticoizi și un răspuns imun exacerbat.
Influența alimentară perinatală asupra adipozității - legături cu dezvoltarea sistemului imunitar
Factorii dietetici din viața timpurie au în mod clar o influență crucială asupra dezvoltării sistemului imunitar. A doua jumătate a acestei revizuiri se va concentra asupra modului în care nutriția timpurie a vieții poate programa un profil imun bazal pro-inflamator prin predispoziția unui individ la un fenotip obez.
Obezitatea devine o problemă uriașă la nivel mondial. În țările dezvoltate, cum ar fi Australia și SUA, 70-74% dintre bărbații adulți și 56-64% dintre femeile adulte sunt acum supraponderali sau obezi, cu 28% dintre ambii clasificați ca obezi (IMC> 30). Până la 25-32% dintre copiii australieni și americani sunt clasificați ca supraponderali sau obezi (Cretikos și colab., 2008; Nhanes, 2009-2010; AHS, 2011-2012).
Nutriția perinatală poate programa greutatea și metabolismul adulților, ducând la modificări ale funcției imune dependente de grăsime
Obezitatea însăși, fie datorită modificărilor metabolice programate în viața timpurie, fie a factorilor adulți, este legată de modificările profilului inflamator. Se recunoaște acum că obezitatea este asociată cu și poate fi chiar precipitată de o inflamație cronică sistemică și locală de grad scăzut (Gregor și Hotamisligil, 2011). Această inflamație metabolică poate contribui la rezistența la insulină și leptină la diferite niveluri, inclusiv la nivelul hipotalamusului (Thaler și Schwartz, 2010).
Factorii dietetici, cum ar fi PUFA și glucoza, precum și modificările microbiotei intestinale, sunt capabili să declanșeze un profil inflamator cronic de grad scăzut inițial în țesutul adipos alb (WAT). Această modificare se caracterizează prin infiltrarea macrofagelor în WAT, apoptoza și necroza adipocitelor și vascularizația redusă (Shu și colab., 2012). Aceste modificări au ca rezultat o preponderență anormală a macrofagelor țesutului adipos și acestea pot constitui aproape 40% din celulele din țesutul adipos obez (Weisberg și colab., 2003; Xu și colab., 2003). Macrofagele țesutului adipos și, potențial, o creștere a receptorilor de recunoaștere a tiparelor asupra adipocitelor în sine, conduc la inflamații locale, cu o predominanță a citokinelor proinflamatorii asupra antiinflamatoare eliberate (Shu și colab., 2012). Hotamisligil și colegii săi au arătat încă de la început că există o creștere substanțială a expresiei factorului de necroză tumorală pro-inflamatorie citokină (TNF) α în mai multe modele de rozătoare ale obezității și că neutralizarea TNFα ar putea îmbunătăți sensibilitatea la insulină la aceste animale, Hotamisligil și colab., 1993, 1995; Uysal și colab., 1997). Profilul pro-inflamator din adipos duce la eliberarea de citokine, adipokine și acizi grași în circulație, care au efecte în aval asupra ficatului, mușchilor și creierului și contribuie în cele din urmă la rezistența la insulină (Shu și colab., 2012).