доказателства

  • елементи
  • абстрактно
  • Въведение
  • резултатът
  • HFD намалява миграцията на левкоцитите
  • HFD намалява локалното натрупване на цитокини
  • HFD влияе върху активирането на левкоцитите
  • HFD уврежда активирането на тъканите на лигавицата
  • дискусия

елементи

абстрактно

В дългосрочен план диетите с високо съдържание на мазнини (HFD) могат да увеличат маркерите за системно възпаление и в крайна сметка да доведат до метаболитно състояние, свързано с негативни и хронични последици за здравето. 1 Мишките се използват рутинно за изследване на взаимодействието между имунната система и предизвикателствата за околната среда като HFD/висококалорична диета. Последиците от HFD върху вродената имунна система в крайна сметка включват повишена експресия и производство на провъзпалителни молекули в мастната тъкан, черния дроб и скелетните мускули и повишени циркулиращи концентрации на противовъзпалителни протеини, инсулинова резистентност и подобен на метаболитен синдром (MetS) дислипидемия. при хората. 2, 3, 4, 5 От друга страна, малко се знае за ефекта на HFD върху периферния остър възпалителен отговор.

Моделът на възпаление на въздушната обвивка на мишката е мощен инструмент за in vivo изследвания на левкоцитната инфилтрация и активиране. Първоначалните постстимулаторни събития включват набиране на левкоцити, особено неутрофили, които след това постепенно се заменят с по-малък брой мононуклеарни клетки. 6, 7 Активираните клетки, открити в лигавичните тъкани, също играят важна роля за индуциране на натрупване на неутрофили чрез синтеза на туморен некротизиращ фактор хемокини α (TNF-α) и семейството CXC. 8, 9, 10, 11, 12, 13 CXCL 1-3 е един от най-важните фактори в този процес и специално привлича неутрофилите. Входящите неутрофили от своя страна се превръщат във важен източник на хемокини и цитокини и допринасят за изграждането на правилна възпалителна реакция. 9

В това проучване използвахме модел на задната въздушна торбичка, за да изследваме хипотезата, че краткосрочната HFD може да повлияе на прогресията на възпалителния отговор. Ние съобщаваме, че подобна диета е свързана с повишени нива на циркулиращ лептин и значително нарушена тъканна реакция, характеризираща се с намалено набиране и активиране на левкоцити и общо намаляване на локалното присъствие на възпалителни цитокини. Обсъждат се възможни механизми.

резултатът

HFD намалява миграцията на левкоцитите

Поради полигенната етиология на много метаболитни състояния, нероден животински щам, като миши CD1, изглежда е по-подходящ от моногенни или фармакологично индуцирани модели. 15 CD1 мишки са хранени с HFD в продължение на 5 седмици, период обикновено предшестващ промени в теглото и появата на метаболитен дисбаланс. 16, 17 Следователно, средното наддаване на тегло при CD1 мишки, хранени с HFD в продължение на 5 седмици, е по същество същото като при мишки, хранени с нормална диета (ND; Таблица 1). Плазмените нива на глюкоза, инсулин, триглицериди, неестерифицирани мастни киселини са сходни между двете групи, докато холестеролът е повишен в групата с HFD. Броят на левкоцитите в кръвта е малко по-нисък, но не значително в групата с HFD. За разлика от това, плазмените концентрации на лептин почти са се удвоили в групата с HFD. HFD също се свързва с намаляване на броя на левкоцитите, мигриращи към гръбната въздушна торбичка (Фигура 1а). Броят на левкоцитите е приблизително наполовина по-висок при мишки, хранени с HFD, докато делът на CD45 + Ly-6G + двойно положителни неутрофили остава сходен при 90% (Фигура 1b). HFD не повлиява значително степента на преживяемост на нито един от подтиповете на левкоцитите (Фигура 1в).

Маса в пълен размер

Определяне на концентрацията на цитокини/хемокини в гръбните въздушни торбички. Цитокините/хемокините в безклетъчен ексудат, измити от торбички с въздух, отглеждани на CD1 (ICR) мишки, хранени с ND или HFD, се измерват с помощта на мултиплексиран имуноанализ на базата на топчета, както е описано в Материали и методи. Стойностите са средни ± sem (n = 8 мишки). Съотношението LPS/буфериран физиологичен разтвор (PBS) представлява степента на отговора на LPS стимулация. * Значително по-нисък от ND.

Изображение в пълен размер

HFD влияе върху активирането на левкоцитите

Експресията на гени в левкоцитите е получена от гръбните торбички. Нивата на РНК на пратеника в левкоцити, получени от гръбните торбички на CD1 (ICR) мишки, хранени с ND или HFD, бяха определени за посочените гени чрез PCR в реално време. а ) Жилище, в което се инжектира само фосфатно буфериран физиологичен разтвор (PBS) (изходно ниво). б ) калъф за инжекция с PBS, съдържащ LPS (стимулирано състояние). Стойностите бяха изчислени от средния прагов цикъл ± sd (клетки от осем мишки бяха обединени за всяка стойност; дублирани анализи; грешките са по-малки от точките с данни), спрямо GM-CSF при ND-хранени мишки (фиксирани на 1) . Стълбовите графики показват реда на гените въз основа на ефекта от храната (разлика в експресията на HFD/ND mRNA). ° С ) Peak: индекс на стимулация, изразен като множество от промени. Отдолу: генна последователност въз основа на диетичен ефект (съотношение на HFD/ND стимулационен индекс). Светлосиви ленти: генната експресия е намалена с поне 50% (обозначена с пунктирана линия) в сравнение с ND-хранени мишки; тъмно сиви ленти: генната експресия поне удвоена (пунктирана линия).

Изображение в пълен размер

HFD уврежда активирането на тъканите на лигавицата

Експресия на гени в тъканите на лигавицата. Нивата на РНК на Messenger в резидентните тъкани, облицоващи задните джобове на CD1 (ICR) мишки, хранени с ND или HFD, бяха определени за посочените гени чрез PCR в реално време. а ) капсула, в която се инжектира само фосфатно буфериран физиологичен разтвор (PBS) (изходно ниво); б ) калъф за инжекция с PBS, съдържащ LPS (стимулирано състояние). Стълбовидните графики показват реда на гените въз основа на ефекта от храната (разлика в експресията на HFD/ND иРНК). Стойностите са изчислени от средния прагов цикъл ± sem (n = 4 мишки; лентите за грешки, ако не са видими, са по-малки от точките с данни) спрямо GM-CSF при ND-хранени мишки (фиксирани на 1). ° С ) Peak: индекс на стимула, изразен в промени в гънките. Отдолу: генна последователност въз основа на диетичен ефект (съотношение на HFD/ND стимулационен индекс). Светлосиви ленти: генната експресия е намалена с поне 50% (обозначена с пунктирана линия) в сравнение с ND-хранени мишки; тъмно сиви ленти: генната експресия поне удвоена (пунктирана линия).

Изображение в пълен размер

Маса в пълен размер

Повишените нива на циркулиращ лептин, наблюдавани в плазмата на HFD-хранени мишки, ни накараха да изследваме потенциалния ефект на този адипокин върху активирането на неутрофилите. За тази цел ние стимулирахме прясно изолирани човешки неутрофили с LPS в отсъствие или присъствие на човешки лептин (5 ng ml-1) и оценихме експресията на хемокини и цитокини, експресирани от тези иРНК клетки. Фигура 5 показва, че лептинът значително инхибира регулирането на хемокините от семействата CXC и CC, както и провъзпалителните цитокини TNF-α и IL-1β. Инхибирането достига 40% за TNF-a.

Ефект на лептина върху експресията на хемокини/цитокини в човешки неутрофили. Човешките неутрофили се стимулират с LPS (1 μg ml -1) при липса или присъствие на лептин (5 ng ml -1). Нивата на РНК на Messenger за посочените гени се определят чрез PCR в реално време. Лентите представляват съотношението на праговите цикли между LPS + лептин и LPS-стимулирани проби (средно ± sd, n = 2). P 1, 2, 3, 4, 19 Изчислено е, че> 30% от американците отговарят на критериите за MetS. 20.

В това проучване ние оценихме ефекта от краткосрочния HFD модел върху активирането на неутрофили и върху ранния възпалителен отговор, използвайки въздушна възглавница на мишката с инжекция LPS. Този модел първоначално е проектиран като животински модел за възстановяване на синовиалната тъкан. 21 Синовиусоподобна структура се развива постепенно в продължение на няколко дни след подкожно инжектиране на въздух. Получената съединителна тъкан се състои главно от фибробласти, гладкомускулни клетки, епителни клетки и малък брой резидентни макрофаги. Въздушните торбички осигуряват значителни предимства, като лесно събиране на локален ексудат, получен след инжектиране на възпалителен стимул и директен анализ на разтворими медиатори, и са се превърнали в модел за изследване на левкоцитна инфилтрация и активиране. 6, 9 Резултатите, представени в тази статия, показват, че HFD може да повлияе на ключови аспекти на острия възпалителен отговор, дори преди появата на рискови фактори, свързани с MetS. Концентрацията на възпалителни медиатори, брой левкоцити и профил на генно активиране е намалена във въздушната възглавница.

Въпреки че много от депресивните гени кодират провъзпалителни фактори (например IL-1α/β, TNF-α и др.), Някои също участват в прекратяването или ограничаването на клетъчните реакции. Например, известно е, че TNFAIP3 ограничава клетъчното активиране чрез прекратяване на активността на ядрения фактор-В-В. 23 Семейството на гените DUSP, което в момента включва 25 членове, кодира нерецепторни протеинови тирозин фосфатази. Въпреки че всеки член може да има различна роля, това семейство като цяло е важно за фина настройка на имунния отговор, така че да е достатъчно силно, за да неутрализира патогените, но да не е склонно да причинява прекомерно увреждане на тъканите. Друго важно семейство е групата на SOCS протеини, включително SOCS3, които се свързват с JAK или цитокинови рецептори, като по този начин потискат други сигнални събития. 25 Ядрените рецепторни/транскрипционни NR4A фактори се индуцират бързо и силно в активирани имунни клетки и обикновено допринасят за интегрирането на цитокиновата сигнализация при възпалителни ситуации. При мишките, хранени с HFD, NR4A1 и NR4A3 бяха намалени, докато NR4A2 беше регулиран (в сравнение с ND), което ясно показва небалансирано търсене на тези гени. 26

Открихме повишени нива на лептин в плазмата и ексудатите на мишки, хранени с HFD, което увеличава вероятността това да допринесе за променени реакции. Лептинът е един от най-важните хормони, секретирани от адипоцитите, с различни физиологични роли, свързани с контрола на метаболизма и енергийната хомеостаза. 27 Основната функция на лептина в човешкото тяло е да регулира енергийните разходи и да контролира апетита. 28 Нивата на серумен лептин отразяват количеството енергия, съхранявано в мастната тъкан. 29 Неутрофилите експресират лептиновия рецептор 30 и неговото участие може да стимулира хемотаксис 31, 32, но инхибира миграцията на неутрофили в отговор на други хемоаттрактанти 33 и модулира неутрофилната фагоцитоза от пневмония на Klebsiella. 34 В това проучване лептинът значително променя способността на човешките неутрофили да реагират на LPS и директно модулира експресията на иРНК на много важни възпалителни медиатори, включително експресията на ключови цитокини и хемокини. Този модулиращ ефект може да допринесе, поне отчасти, за нарушеното набиране и активиране на неутрофили, наблюдавани при мишки, хранени с HFD.

TLR4 е част от задължителния път за реагиране на LPS. Изследването на Shi et al. 35 показва, че функцията TLR4 се модулира положително от хранителни мастни киселини. При настоящите условия обаче нивата на свободни мастни киселини не се променят и се наблюдава намаляване на TLR4-зависимия клетъчен отговор, което предполага, че повишените нива на лептин могат да повлияят на пътя на TLR4. Резултатите с човешки неутрофили потвърдиха тази възможност. Ще бъде интересно да се определи дали неутрофилният отговор на други стимули (напр. CpG, опсонизирани частици и др.) И медииран от различни класове рецептори може също да бъде модулиран от лептин. Необходими са допълнителни проучвания, за да се идентифицират вътреклетъчните механизми, чрез които се осъществява тази модулация.

В заключение, HFD може да повлияе на остри възпалителни процеси, като пречи на активирането на тъканите, набирането на левкоцити и клетъчните реакции. Като цяло нашите резултати хвърлят светлина върху броя на молекулярните събития, участващи в появата на подкожна възпалителна реакция. Освен това те разкриват нова и потенциално важна роля на лептина при остри възпалителни реакции.