Короткочасне споживання дієти з високим вмістом жиру збільшує сприйнятливість господаря до Listeria monocytogenes
Ванесса Лас Герас
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
2 Школа мікробіології, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
Адам Г. Клуні
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
Страх Дж. Райан
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
Рауль Кабрера-Рубіо
3 Центр досліджень їжі Teagasc, Мурепарк, Фермой, Корк, Ірландія
Пет Г. Кейсі
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
Кара М. Хьюстон
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
Хорхе Пінейро
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
2 Школа мікробіології, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
Джастіна К. Рудкін
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
2 Школа мікробіології, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
Сільвія Мелгар
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
Пол Д. Коттер
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
3 Центр досліджень їжі Teagasc, Мурепарк, Фермой, Корк, Ірландія
Колін Хілл
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
2 Школа мікробіології, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
Кормак Г. М. Гахан
1 APC Microbiome Ireland, University College Cork, Корк, Ірландія
2 Школа мікробіології, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
4 Школа фармації, Університетський коледж Корка, Корк, Ірландія
Пов’язані дані
Сировинні зразки 16S-рРНК доступні на SRA під номером підключення SRP139708.
Анотація
Передумови
Відомо, що західна дієта, що включає високу калорійність тваринних жирів, впливає на розвиток патологічних запальних станів. Однак порівняно невелика увага приділяється наслідкам таких дієт для прогресування інфекційних захворювань. Тут ми досліджували вплив дієти з високим вмістом жиру (HF) на параметри, що впливають на інфекцію Listeria monocytogenes у мишей.
Результати
Ми визначили, що короткочасне вживання ВЧ дієти збільшує кількість келихоподібних клітин, відомого місця зв'язування збудника, в кишечнику, а також індукує глибокі зміни мікробіоти та сприяє профілактиці профілю експресії прозапального гена у господаря. Фізіологічні зміни господаря відповідали суттєво підвищеній сприйнятливості до пероральної інфекції L. monocytogenes у мишей, які отримували високочастотну дієту щодо тварин з низьким вмістом жиру (LF) - або чау. До зараження лістерією короткочасне вживання ВЧ дієти підвищувало рівень Firmicutes, включаючи копрокок, бутирицикок, туріцибактер та клостридій XIVa. Під час активного зараження L. monocytogenes зміни мікробіоти ще більше перебільшувались, але запальні реакції господаря значно зменшувались порівняно з групами, інфікованими Listeria, або групами, що годували чау, що свідчить про глибоке загартування реакції господаря під впливом інфекції в контексті ВЧ дієта. Ефекти дієти були помітні за межами кишечника, оскільки ВЧ-дієта також підвищувала чутливість мишей до системної інфекції та змінювала профілі експресії генів у печінці.
Висновки
Ми застосували системний підхід для виявлення впливу ВЧ дієти на інфекцію L. monocytogenes шляхом аналізу реакцій господаря та змін мікробіоти (як до, так і після зараження). Загалом, результати вказують на те, що короткочасне споживання вестернізованої дієти здатне суттєво змінити сприйнятливість господаря до інфекції L. monocytogenes одночасно зі змінами у фізіологічному ландшафті господаря. Отримані дані свідчать про те, що при розробці моделей, що відображають інфекційні захворювання людини, слід враховувати дієту.
Електронний додатковий матеріал
Інтернет-версія цієї статті (10.1186/s40168-019-0621-x) містить додаткові матеріали, доступні для авторизованих користувачів.
Передумови
Збільшення споживання «вестернізованої» дієти, що включає високу калорійність споживання жирів та зменшення споживання ферментованої клітковини, пов’язане із сучасною пандемією хронічних запальних станів, таких як ожиріння, діабет 2 типу, запальні захворювання кишечника та алергічна астма [1] . Дієта, багата жирами тваринного походження, може зменшити шлунково-кишкову бар’єрну функцію, впливати на склад мікробіоти та змінювати шлунково-кишкові та системні запальні реакції [1–3]. Такі глибокі фізіологічні реакції у господаря, ймовірно, будуть підґрунтям для патологічних змін, особливо на поверхнях слизової [1]. Однак потенціалу дієти із високим вмістом жиру, яка вестернізується, впливати на прогресування інфекційних захворювань приділяється порівняно мало уваги. Ми запропонували дослідити це явище за допомогою Listeria monocytogenes, харчового збудника, який викликає серйозне інвазивне захворювання (лістеріоз) у сприйнятливих господарів, все частіше асоціюється з великими спалахами загальних джерел і має високий рівень смертності.
L. monocytogenes широко досліджувались як модельний внутрішньоклітинний збудник з метою виявлення біологічних механізмів, що беруть участь у вторгненні клітин хазяїна, внутрішньоклітинному паразитизмі та результуючому імунітеті господаря [4]. Більшість таких досліджень використовували моделі культури клітин або системну мишачу інфекцію. Однак все більше досліджень почали зосереджуватись на шлунково-кишковій фазі інфекції. Зрозуміло, що збудник може відчувати і реагувати як на місцеві фізико-хімічні сигнали [5–7], так і на наявність автохтонних організмів [6] у шлунково-кишковому середовищі, і адаптація середовища, ймовірно, впливатиме на здатність збудника виживати і тимчасово реплікуються в кишечнику [5, 7]. Подальша інвазія господаря відбувається через взаємодію між мікробним інтерналіном A (InlA) та E-кадгерином господаря (E-cad), процес, який є найбільш ефективним поблизу келихоподібних клітин, де E-cad, швидше за все, буде доступним [8 ]. Крім того, мікробіота відіграє важливу роль у забезпеченні бар'єру для інфекції та у місцевій локальній модифікації імунної відповіді хазяїна на патоген [6, 9-11].
Ми застосували системний підхід для вивчення впливу ВЧ дієти на ряд параметрів, пов’язаних з інфекційним процесом як до, так і після зараження L. monocytogenes. Зокрема, ми вивчали як мікробіоти, так і фізіологічні зміни господаря, що впливають на дієту, як безпосередньо перед зараженням, так і в піковий період активної інфекції. Отримані нами дані вказують на те, що відносно короткочасна зміна дієти до вестернізованої ВЧ дієти збільшує сприйнятливість до оральної інфекції L. monocytogenes одночасно зі значно зміненим фізіологічним ландшафтом як у шлунково-кишковому тракті, так і в печінці. Крім того, наші висновки показують, що дієта впливає лише на системну фазу інфекції, що свідчить про глибокі загальносистемні зміни в фізіології господаря, які змінюють сприйнятливість до інфекції.
Результати і обговорення
Дієта з високим вмістом жиру збільшує сприйнятливість до пероральної інфекції L. monocytogenes
Дієтальна модуляція фізіології господаря до зараження
Відомо, що дієта впливає на фізіологію господаря, і значні дослідження зосереджувались на змінах, пов’язаних із початком ожиріння у мишей, які харчувались ВЧ-дієтою [20]. На відміну від цього, порівняно небагато досліджень досліджували шлунково-кишкові або системні зміни, що відбуваються до початку ожиріння в цій моделі [21]. Тому ми досліджували вплив різних дієт на фізіологічну відповідь мишей після 2 тижнів дієтичного втручання, безпосередньо перед зараженням ротовою порожниною L. monocytogenes. Це є показником найближчого оточення, в яке вводиться лістерія, і воно повинно встановити раннє зараження. Ми особливо зупинились на параметрах, які, як відомо, відіграють певну роль у патогенезі L. monocytogenes.