Дієта з високим вмістом жиру спричинює виснаження кишкових еозинофілів, пов’язаних із проникністю кишечника

Афілійований медичний відділ, Відділ ендокринології та метаболізму, Каліфорнійський університет Сан-Дієго, Сан-Дієго, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки

Афілійований відділ біології, Каліфорнійський державний університет Сан-Маркос, Сан-Маркос, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки

Афілійований відділ гастроентерології Каліфорнійського університету Сан-Дієго, Сан-Дієго, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки

Афілійований відділ фармакології Каліфорнійського університету Сан-Дієго, Сан-Дієго, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки

Медичний факультет, Відділ ендокринології та метаболізму, Каліфорнійський університет Сан-Дієго, Сан-Дієго, Каліфорнія, США, Департамент фармакології, Каліфорнійський університет Сан-Дієго, Сан-Дієго, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки

Ендрю М. Ф. Джонсон,
Енн Костанцо,
Мелані Г. Горо,
Аарон М. Армандо,
Освальд Квенбергер,
Джулі М. Джеймсон,
Джеррольд М. Олефський

Цифри

Анотація

Розвиток кишкової проникності та проникнення мікробних продуктів є ключовими факторами, пов’язаними з початком метаболічного захворювання. Однак механізми, що лежать в основі цього, залишаються незрозумілими. Тут ми показуємо, що, на відміну від печінки або жирової тканини, дієта з високим вмістом жиру (ожиріння жиру)/ожиріння у мишей не спричиняє проникнення моноцитів/макрофагів у кишечник або прозапальних змін у експресії генів. Швидше HFD викликає виснаження кишкових еозинофілів, пов'язане з настанням кишкової проникності. Кількість кишкових еозинофілів було відновлено шляхом повернення мишей, яких годували HFD, до нормальної чау-їжі і не змінювалось у мишей з дефіцитом лептину (Ob/Ob), що вказує на те, що виснаження еозинофілів обумовлене особливо дієтою з високим вмістом жиру, а не ожирінням як такою. Аналіз різних аспектів кишкової проникності у мишей, що харчуються HFD, та мишей Ob/Ob показує зв'язок між виснаженням еозинофілів та паралеллюлярною проникністю клубової кишки, а також витоком альбуміну в кал, але не загальною проникністю для декстрану FITC. Ці результати дають перші докази того, що дієта з високим вмістом жиру спричинює виснаження еозинофілів у кишечнику, а не запалення, що може сприяти дефектній цілісності бар’єру та виникненню метаболічних захворювань.

Цитування: Johnson AMF, Costanzo A, Gareau MG, Armando AM, Quehenberger O, Jameson JM, et al. (2015) Дієта з високим вмістом жиру спричинює виснаження кишкових еозинофілів, пов’язаних із проникністю кишечника. PLoS ONE 10 (4): e0122195. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0122195

Академічний редактор: Пратібха В. Неруркар, Коледж тропічного землеробства та людських ресурсів, Гавайський університет, США

Отримано: 21 жовтня 2014 р .; Прийнято: 13 лютого 2015 р .; Опубліковано: 2 квітня 2015 року

Наявність даних: Усі відповідні дані містяться в роботі.

Фінансування: Ця робота фінансувалася за рахунок наступних грантів D.K.0033651, D.K.074868, D.K.063491 та D.K.09062 (J.O.). A.M.F.J. був підтриманий стипендією на посаді наставника (7-09-MN-37). Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Проникнення бактерій або бактеріальних продуктів, таких як ЛПС, через кишковий бар’єр пов’язане з розвитком хронічного запалення та метаболічних захворювань як у людей, що страждають ожирінням, так і у мишей [1,2,3,4,5,6]. Докази свідчать, що зменшення експресії білка з щільним з'єднанням та дегенерація цілісності епітеліального бар'єру є особливістю цієї проникності [4,7,8,9]. Однак основні та пов'язані з ними механізми залишаються погано визначеними.

Кишкова імунна система є ефективним імунологічним бар'єром для інфекції, заснованої на її зіставленні з великим співтовариством мікроорганізмів, що називаються кишковою мікробіотою [10]. Дійсно, кишкову імунну систему часто називають «брандмауером», що запобігає системному проникненню бактерій. Ця бар'єрна функція має метаболічні наслідки, оскільки мікробні сигнали в місцях, відмінних від шлунково-кишкового тракту, можуть викликати запальні процеси, такі як ті, що можуть спричинити резистентність до інсуліну. Дійсно, внутрішньовенна інфузія низьких рівнів ендотоксину для імітації проникнення бактерій є достатньою, щоб зробити мишам непереносимість глюкози [2].

Раніше припускали, що дієта з високим вмістом жиру (ОЖД) або ожиріння призводить до прозапальних змін в клубовій кишці та проксимальній кишці гризунів, що сприяє проникності кишечника [11,12,13,14,15,16]. Ці зміни включають вогнища активації NF-κB та збільшення експресії TNF-α та IL-1β в 1,5–6 разів [13,15,16]. Однак такого збільшення експресії цитокінів не спостерігалося у всіх опублікованих дослідженнях [16], і ні гістологічний, ні клітинний аналіз товстої кишки не виявив значних протизапальних реакцій [14]. Клітинний аналіз тонкої кишки у мишей, яких годували HFD, залишається незареєстрованим.

Перебуваючи в межах власної пластинки, макрофаги, дендритні клітини (ДК) та еозинофіли є переважаючими популяціями клітин. Популяції кишкових макрофагів/DC регулюють як толерантність до мікробіоти, так і захист господаря від інфекції. Зокрема, вироблення і індукція регуляторних Т (Treg) клітин макрофагів/DC ІЛ-10 може сприяти толерантності, тоді як виснаження кишкових макрофагів робить мишей сприйнятливими до проникнення бактерій [17,18]. Хоча кишкові еозинофіли досить поширені, вони були менш широко вивчені. Еозинофілія може бути ознакою специфічних запальних станів у мишей та людей, таких як харчова алергія, еозинофільний гастроентерит, алергічний коліт та запальні захворювання кишечника (ВЗК) [19,20,21]. У цих умовах вербуванню та розширенню еозинофілів сприяють цитокіни (наприклад, IL-5) та хемокіни (наприклад, еотаксини), і вони відіграють активну роль у прогресуванні захворювання [19,20,21]. Однак еозинофіли, що проживають у тканинах, можуть також сприяти відновленню епітелію та бар'єрній функції під час гомеостазу [22,23,24]. Ми прагнули визначити, чи пов'язана проникність кишечника, яка спостерігається при годуванні HFD та ожирінні, із змінами в популяціях макрофагів тонкої кишки/DC або еозинофілів.

Матеріали і методи

C57Bl6/J та Ob/Ob були придбані в лабораторіях Джексона, а мишей CX3CR1GFP/+ [25] виведено вдома, а експерименти схвалені Комітетом з догляду та використання тварин Інституту UCSD (IACUC). Мишей підтримували нормальну дієту чау (лабораторна дієта 5001) протягом 12-годинного/12-годинного світло-темного циклу до віку 8–12 тижнів до переходу на дієту з високим вмістом жиру, що містить 60% ккал жиру (Дієти досліджень, Нью-Брансвік, Нью-Джерсі), D12492) та аналізували у зазначені моменти часу. У дослідженнях на зміну дієти мишам забезпечували HFD протягом чотирьох тижнів і повертали до нормального чау протягом наступних 12 днів. Після аналізу мишей евтаназували 75 мг/кг пентобарбіталу (Schering-Plough, Millsoboro, DE) i.p. ін’єкція та розріз діафрагми.