inflamator

  • obiecte
  • abstract
  • introducere
  • Rezultatul
  • HFD reduce migrarea leucocitelor
  • HFD reduce acumularea locală de citokine
  • HFD afectează activarea leucocitelor
  • HFD afectează activarea țesutului mucoasei
  • discuţie

obiecte

abstract

Pe termen lung, dietele bogate în grăsimi (HFD) pot crește markerii inflamației sistemice și, în cele din urmă, pot duce la o stare metabolică asociată cu consecințe negative și cronice asupra sănătății. 1 Șoarecii sunt folosiți în mod obișnuit pentru a studia interacțiunea dintre sistemul imunitar și provocările de mediu, cum ar fi HFD/dieta bogată în calorii. Consecințele HFD asupra sistemului imunitar înnăscut includ în cele din urmă expresia și producția crescută de molecule pro-inflamatorii în țesutul adipos, ficatul și mușchii scheletici și concentrațiile circulante crescute de proteine ​​pro-inflamatorii, rezistența la insulină și sindromul metabolic (MetS) dislipidemie. în oameni. 2, 3, 4, 5 Pe de altă parte, se știe puțin despre efectul HFD asupra răspunsului inflamator acut periferic.

Modelul de inflamație a plicului de aer al mouse-ului este un instrument puternic pentru studii in vivo ale infiltrării și activării leucocitelor. Evenimentele inițiale post-stimulatoare implică recrutarea leucocitelor, în special a neutrofilelor, care sunt apoi înlocuite treptat cu un număr mai mic de celule mononucleare. 6, 7 Celulele activate găsite în țesuturile de căptușeală joacă, de asemenea, un rol important în inducerea acumulării de neutrofile prin sinteza chimiocinelor factorului de necroză tumorală (TNF-α) și a familiei CXC. 8, 9, 10, 11, 12, 13 CXCL 1-3 este unul dintre cei mai importanți factori ai acestui proces și atrage în mod specific neutrofilele. La rândul lor, neutrofilele primite devin o sursă importantă de chemokine și citokine și contribuie la construirea unui răspuns inflamator adecvat. 9

În acest studiu, am folosit un model de sac de aer posterior pentru a investiga ipoteza că HFD pe termen scurt ar putea afecta progresia răspunsului inflamator. Raportăm că o astfel de dietă este asociată cu niveluri crescute de leptină circulantă și un răspuns tisular marcat afectat caracterizat prin recrutarea și activarea scăzută a leucocitelor și o reducere generală a prezenței locale a citokinelor inflamatorii. Sunt discutate posibile mecanisme.

Rezultatul

HFD reduce migrarea leucocitelor

Datorită etiologiei poligenice a multor afecțiuni metabolice, o tulpină animală neîncastrată, cum ar fi șoarecele CD1, părea a fi mai potrivită decât modelele monogene sau induse farmacologic. 15 șoareci CD1 au fost hrăniți cu HFD timp de 5 săptămâni, o perioadă precedând de obicei modificările în greutate și aspectul dezechilibrului metabolic. 16, 17 Prin urmare, creșterea în greutate medie la șoarecii CD1 hrăniți cu HFD timp de 5 săptămâni a fost în esență aceeași ca la șoarecii hrăniți cu o dietă normală (ND; Tabelul 1). Glucoza plasmatică, insulina, trigliceridele, nivelurile de acid gras neesterificat au fost similare între cele două grupuri, în timp ce colesterolul a fost crescut în grupul HFD. Numărul de leucocite din sânge a fost ușor mai mic, dar nu semnificativ în grupul HFD. În schimb, concentrațiile plasmatice de leptină aproape s-au dublat în grupul HFD. HFD a fost, de asemenea, asociat cu o reducere a numărului de leucocite care migrează către sacul de aer dorsal (Figura 1a). Numărul de leucocite a fost de aproximativ jumătate mai mare la șoarecii hrăniți cu HFD, în timp ce proporția de CD45 + Ly-6G + neutrofile dublu pozitive a rămas similară la 90% (Figura 1b). HFD nu a afectat semnificativ rata de supraviețuire a niciunui subtip de leucocite (Figura 1c).

Tabel în dimensiune completă

Determinarea concentrației de citokine/chemokine în sacii aerieni dorsali. Citokinele/chemokinele din exsudat fără celule, spălate din sacii de aer crescute pe șoareci CD1 (ICR) hrăniți cu ND sau HFD, au fost măsurate folosind un imunotest multiplexat pe bază de margele, așa cum este descris în Materiale și metode. Valorile sunt medii ± sem (n = 8 șoareci). Raportul LPS/soluție salină tamponată cu fosfat (PBS) reprezintă magnitudinea răspunsului la stimularea LPS. * În mod semnificativ mai mic decât ND.

Imagine la dimensiune completă

HFD afectează activarea leucocitelor

Expresia genică în leucocite a fost obținută din sacii dorsali. Nivelurile de ARN mesager în leucocite obținute din sacii dorsali pe șoareci CD1 (ICR) hrăniți cu ND sau HFD au fost determinate pentru genele indicate prin PCR în timp real. A ) Carcasă în care se injectează numai soluție salină tamponată cu fosfat (linia de bază). b ) caz de injecție cu PBS care conține LPS (stare stimulată). Valorile au fost calculate din ciclul de prag mediu ± sd (celulele de la opt șoareci au fost reunite pentru fiecare valoare; teste duplicate; barele de eroare sunt mai mici decât punctele de date), relativ la GM-CSF la șoarecii alimentați cu ND (fixați la 1) . Graficele cu bare arată ordinea genelor pe baza efectului alimentelor (diferența de expresie a ARNm HFD/ND). c ) Vârf: indicele de stimulare exprimat ca un multiplu de modificări. Partea de jos: secvența genică bazată pe efectul dietei (raportul indicelui de stimulare HFD/ND). Bare de culoare gri deschis: expresia genelor a fost redusă cu cel puțin 50% (indicată de linia punctată) comparativ cu șoarecii hrăniți cu ND; bare gri închis: expresia genei cel puțin dublată (linie punctată).

Imagine la dimensiune completă

HFD afectează activarea țesutului mucoasei

Expresia genelor în țesuturile mucoasei din spate. Nivelurile de ARN mesager din țesuturile rezidente care căptușesc buzunarele din spate pe șoarecii CD1 (ICR) hrăniți cu ND sau HFD au fost determinate pentru genele indicate prin PCR în timp real. A ) o capsulă în care se injectează numai soluție salină tamponată cu fosfat (linia de bază); b ) caz de injecție cu PBS care conține LPS (stare stimulată). Graficele cu bare arată ordinea genelor pe baza efectului alimentelor (diferența de expresie a ARNm HFD/ND). Valorile au fost calculate din ciclul prag mediu ± sem (n = 4 șoareci; barele de eroare, dacă nu sunt vizibile, sunt mai mici decât punctele de date) în raport cu GM-CSF la șoarecii alimentați cu ND (fixați la 1). c ) Vârf: indicele stimulului exprimat în modificări ale pliurilor. Partea de jos: secvența genică bazată pe efectul dietei (raportul indicelui de stimulare HFD/ND). Bare de culoare gri deschis: expresia genei a fost redusă cu cel puțin 50% (indicată de linia punctată) comparativ cu șoarecii hrăniți cu ND; bare gri închis: expresia genei cel puțin dublată (linie punctată).

Imagine la dimensiune completă

Tabel în dimensiune completă

Nivelurile crescute de leptină circulantă observate în plasma șoarecilor hrăniți cu HFD ne-au determinat să investigăm efectul potențial al acestei adipokine asupra activării neutrofilelor. În acest scop, am stimulat neutrofilele umane proaspăt izolate cu LPS în absența sau prezența leptinei umane (5 ng ml-1) și am evaluat expresia chemokinelor și citokinelor exprimate de aceste celule ARNm. Figura 5 arată că leptina a inhibat în mod semnificativ reglarea în sus a chemokinelor din familiile CXC și CC, precum și a citokinelor pro-inflamatorii TNF-α și IL-1β. Inhibiția a atins 40% pentru TNF-α.

Efectul leptinei asupra expresiei chemokinelor/citokinelor la neutrofilele umane. Neutrofilele umane au fost stimulate cu LPS (1 μg ml -1) în absența sau prezența leptinei (5 ng ml -1). Nivelurile de ARN Messenger pentru genele indicate au fost determinate prin PCR în timp real. Barele reprezintă raportul dintre ciclurile de prag între LPS + leptină și probele stimulate de LPS (medie ± sd, n = 2). P 1, 2, 3, 4, 19 Se estimează că> 30% dintre americani îndeplinesc criteriile pentru MetS. 20

În acest studiu, am evaluat efectul unui model HFD pe termen scurt asupra activării neutrofilelor și asupra răspunsului inflamator timpuriu utilizând un airbag din spate cu șoarece cu injecție LPS. Acest model a fost inițial conceput ca un model animal de reconstituire a țesutului sinovial. 21 O structură asemănătoare sinoviului se dezvoltă treptat în câteva zile după injectarea subcutanată a aerului. Țesutul conjunctiv rezultat este format în principal din fibroblaste, celule musculare netede, celule epiteliale și un număr mic de macrofage rezidente. Sacii de aer oferă beneficii semnificative, cum ar fi colectarea ușoară a exsudatului local produs după injectarea unui stimul inflamator și analiza directă a mediatorilor solubili și au devenit o alegere modelă pentru studierea infiltrării și activării leucocitelor. 6, 9 Rezultatele prezentate în această lucrare arată că HFD poate afecta aspectele cheie ale răspunsului inflamator acut, chiar înainte de apariția factorilor de risc asociați cu MetS. Concentrația mediatorilor inflamatori, numărul leucocitelor și profilul activării genei a fost redusă în airbag.

Deși multe dintre genele depresive codifică factori proinflamatori (de exemplu, IL-1α/β, TNF-α, etc.), unele sunt, de asemenea, implicate în terminarea sau limitarea răspunsurilor celulare. De exemplu, se știe că TNFAIP3 limitează activarea celulei prin încheierea activității factorului nuclear-B-B. 23 Familia genelor DUSP, care include în prezent 25 de membri, codifică proteina tirozin fosfatazei fără receptor. Deși fiecare membru poate avea un rol diferit, această familie în ansamblu este importantă pentru reglarea fină a răspunsului imun, astfel încât acesta să fie suficient de puternic pentru a neutraliza agenții patogeni, dar nu este predispus la provocarea unor leziuni excesive ale țesuturilor. O altă familie importantă este grupul de proteine ​​SOCS, inclusiv SOCS3, care se leagă de receptorii JAK sau citokine, suprimând astfel alte evenimente de semnalizare. Receptorul nuclear NR4A/factorii de transcripție sunt induși rapid și puternic în celulele imune activate și contribuie în mod normal la integrarea semnalizării citokinelor în situații inflamatorii. La șoarecii hrăniți cu HFD, NR4A1 și NR4A3 au fost reduse, în timp ce NR4A2 a fost reglat în sus (comparativ cu ND), indicând în mod clar solicitarea dezechilibrată a acestor gene. 26

Am găsit niveluri ridicate de leptină în plasmă și exudate de șoareci hrăniți cu HFD, ceea ce crește probabilitatea ca acest lucru să contribuie la răspunsuri modificate. Leptina este unul dintre cei mai importanți hormoni secretați de adipocite, cu diferite roluri fiziologice legate de controlul metabolismului și de homeostazia energetică. 27 Funcția principală a leptinei în corpul uman este de a regla consumul de energie și de a controla apetitul. 28 Nivelurile serice de leptină reflectă cantitatea de energie stocată în țesutul adipos. 29 Neutrofilele exprimă receptorul leptinei 30 și implicarea acestuia poate promova chemotaxia 31, 32, dar inhibă migrația neutrofilelor ca răspuns la alți chimiotratanți 33 și modulează fagocitoza neutrofilelor din pneumonia Klebsiella. 34 În acest studiu, leptina a modificat semnificativ capacitatea neutrofilelor umane de a răspunde la LPS și a modulat direct expresia ARNm a multor mediatori inflamatori importanți, inclusiv expresia citokinelor cheie și a chemokinelor. Acest efect modulator poate contribui, cel puțin parțial, la recrutarea afectată și activarea neutrofilelor observate la șoarecii hrăniți cu HFD.

TLR4 face parte din calea obligatorie pentru a răspunde la LPS. Studiul lui Shi și colab. 35 a indicat faptul că funcția TLR4 este modulată pozitiv de acizi grași nutritivi. Cu toate acestea, în condițiile actuale, nivelurile de acizi grași liberi nu s-au modificat și s-a observat o scădere a răspunsului celular dependent de TLR4, sugerând că nivelurile crescute de leptină pot interfera cu calea TLR4. Rezultatele cu neutrofile umane au confirmat această posibilitate. Va fi interesant să se determine dacă răspunsul neutrofilelor la alți stimuli (de exemplu, CpG, particule opsonizate etc.) și mediat de diferite clase de receptori poate fi, de asemenea, modulat de leptină. Sunt necesare studii suplimentare pentru a identifica mecanismele intracelulare prin care apare această modulație.

În concluzie, HFD poate afecta procesele inflamatorii acute prin interferența cu activarea țesuturilor, recrutarea leucocitelor și răspunsurile celulare. În general, rezultatele noastre aruncă lumină asupra numărului de evenimente moleculare implicate în apariția unui răspuns inflamator subcutanat. În plus, acestea dezvăluie un rol nou și potențial important pentru leptină în reacțiile inflamatorii acute.