порушення

  • предметів
  • реферат
  • вступ
  • результат
  • HFD зменшує міграцію лейкоцитів
  • HFD зменшує місцеве накопичення цитокінів
  • HFD впливає на активацію лейкоцитів
  • HFD погіршує активацію тканин слизової оболонки
  • обговорення

предметів

реферат

У довгостроковій перспективі дієти з високим вмістом жиру (HFD) можуть збільшити маркери системного запалення і, зрештою, призвести до метаболічного стану, пов’язаного з негативними та хронічними наслідками для здоров’я. 1 Мишей регулярно використовують для вивчення взаємодії імунної системи та екологічних проблем, таких як HFD/висококалорійна дієта. Наслідки HFD для вродженої імунної системи в кінцевому рахунку включають посилення експресії та вироблення прозапальних молекул у жировій тканині, печінці та скелетних м'язах, а також підвищену концентрацію циркулюючих прозапальних білків, інсулінорезистентність та подібний метаболічний синдром (MetS) дисліпідемія. у людини. 2, 3, 4, 5 З іншого боку, мало відомо про вплив HFD на периферичну гостру запальну реакцію.

Модель запалення повітряної оболонки миші є потужним інструментом для досліджень in vivo інфільтрації та активації лейкоцитів. Початкові постстимуляційні події передбачають набір лейкоцитів, особливо нейтрофілів, які потім поступово замінюються меншою кількістю мононуклеарних клітин. 6, 7 Активовані клітини, що знаходяться в тканинах, що вистилають, також відіграють важливу роль у стимулюванні накопичення нейтрофілів шляхом синтезу хемокінів α фактора некрозу пухлини α (TNF-α) та сімейства CXC. 8, 9, 10, 11, 12, 13 CXCL 1-3 є одним з найважливіших факторів у цьому процесі і особливо приваблює нейтрофіли. В свою чергу нейтрофіли стають важливим джерелом хемокінів та цитокінів та сприяють формуванню належної запальної реакції. 9

У цьому дослідженні ми використовували модель заднього повітряного мішка, щоб дослідити гіпотезу про те, що короткочасний ВЧС може впливати на прогресування запальної реакції. Ми повідомляємо, що така дієта пов’язана з підвищеним рівнем циркулюючого лептину та помітно порушеною реакцією тканин, що характеризується зниженням рекрутингу та активації лейкоцитів та загальним зменшенням місцевої присутності запальних цитокінів. Обговорюються можливі механізми.

результат

HFD зменшує міграцію лейкоцитів

Через полігенну етіологію багатьох метаболічних умов, неродний штам тварин, такий як миша CD1, виявився більш придатним, ніж моногенні або фармакологічно індуковані моделі. 15 мишей CD1 годували HFD протягом 5 тижнів, як правило, періоду, що передував змінам у вазі та появі метаболічного дисбалансу. 16, 17 Отже, середній приріст ваги у мишей CD1, яких годували HFD протягом 5 тижнів, був по суті таким же, як і у мишей, які годувались нормальним харчуванням (ND; Таблиця 1). Рівень глюкози, інсуліну, тригліцеридів, неестерифікованих жирних кислот у плазмі крові був подібним між двома групами, тоді як рівень холестерину був підвищеним у групі HFD. Кількість лейкоцитів у крові була дещо нижчою, але не суттєво у групі HFD. На відміну від цього, концентрація лептину в плазмі майже подвоїлася у групі з ВЧС. HFD також був пов'язаний зі зменшенням кількості лейкоцитів, що мігрують до спинного повітряного мішка (рис. 1а). Кількість лейкоцитів була приблизно наполовину нижчою у мишей, що годувались HFD, тоді як частка CD45 + Ly-6G + подвійних позитивних нейтрофілів залишалася незмінною на рівні 90% (рис. 1b). HFD не суттєво впливав на рівень виживання будь-якого з підтипів лейкоцитів (рис. 1в).

Стіл в натуральну величину

Визначення концентрації цитокінів/хемокінів у спинних повітряних мішках. Цитокіни/хемокіни в безклітинному ексудаті, промитому з мішків із зворотним повітрям, вирощених на мишах CD1 (ICR), які годували ND або HFD, вимірювали за допомогою мультиплексованого імунологічного аналізу на основі гранул, як описано в Матеріали та методи. Значення середні ± sem (n = 8 мишей). Співвідношення LPS/фосфатно-сольового сольового розчину (PBS) представляє величину реакції на стимуляцію LPS. * Значно нижче, ніж ND.

Повнорозмірне зображення

HFD впливає на активацію лейкоцитів

Експресія гена в лейкоцитах була отримана із спинних мішків. Рівні РНК месенджера в лейкоцитах, отриманих із спинних мішків на мишах CD1 (ICR), які годувались ND або HFD, визначали для зазначених генів методом ПЛР у реальному часі. a ) Корпус, в який вводять лише сольовий розчин, забуференний фосфатом (PBS) (базовий рівень). b ) ін'єкційний футляр з PBS, що містить LPS (стимульований стан). Значення обчислювали із середнього порогового циклу ± sd (клітини восьми мишей об'єднували для кожного значення; повторювані аналізи; стовпчики помилок менші, ніж точки даних), відносно GM-CSF у мишей, що годували ND (встановлено на 1) . Гістограми показують порядок генів на основі ефекту їжі (різниця експресії мРНК HFD/ND). c ) Пік: індекс стимуляції, виражений у вигляді множини змін. Внизу: послідовність генів на основі дієтичного ефекту (співвідношення індексу стимуляції HFD/ND). Світло-сірі смуги: експресія генів знизилась щонайменше на 50% (позначена пунктирною лінією) порівняно з мишами, що годували ND; темно-сірі смуги: експресія гена принаймні подвоєна (пунктирна лінія).

Повнорозмірне зображення

HFD погіршує активацію тканин слизової оболонки

Експресія гена в тканинах, що вистилають спину. Рівні РНК месенджера в резидентних тканинах, що вистилають задні кишені на мишах CD1 (ICR), яких годували ND або HFD, визначали для зазначених генів методом ПЛР у реальному часі. a ) капсула, в яку вводять лише забуференний фосфатом фізіологічний розчин (PBS) (базовий рівень); b ) ін'єкційний футляр з PBS, що містить LPS (стимульований стан). Гістограми показують порядок генів на основі ефекту їжі (різниця експресії мРНК HFD/ND). Значення розраховували із середнього порогового циклу ± sem (n = 4 миші; смужки помилок, якщо їх не видно, менші, ніж точки даних) щодо GM-CSF у мишей, що годували ND (фіксовано на 1). c ) Пік: індекс стимулу, виражений у змінах складок. Внизу: послідовність генів на основі дієтичного ефекту (співвідношення індексу стимуляції HFD/ND). Світло-сірі смуги: експресія генів знизилася щонайменше на 50% (позначено пунктиром) порівняно з мишами, що годували ND; темно-сірі смуги: експресія гена принаймні подвоєна (пунктирна лінія).

Повнорозмірне зображення

Стіл в натуральну величину

Підвищений рівень циркулюючого лептину, який спостерігається у плазмі мишей, що харчуються HFD, змусив нас дослідити потенційний вплив цього адипокіну на активацію нейтрофілів. З цією метою ми стимулювали свіжоізольовані нейтрофіли людини ЛПС у відсутність або присутність людського лептину (5 нг мл-1) та оцінювали експресію хемокінів та цитокінів, експресованих цими клітинами мРНК. На малюнку 5 видно, що лептин суттєво запобігав підвищенню регуляції хемокінів із сімейств CXC та CC, а також прозапальних цитокінів TNF-α та IL-1β. Інгібування досягало 40% для TNF-α.

Вплив лептину на експресію хемокінів/цитокінів у нейтрофілах людини. Людські нейтрофіли стимулювали LPS (1 мкг мл -1) за відсутності або присутності лептину (5 нг мл -1). Рівні РНК месенджера для зазначених генів визначали методом ПЛР у режимі реального часу. Стовпчики представляють співвідношення порогових циклів між LPS + лептином та LPS-стимульованими зразками (середнє значення ± sd, n = 2). P 1, 2, 3, 4, 19 За підрахунками> 30% американців відповідають критеріям MetS. 20

У цьому дослідженні ми оцінили вплив короткочасної моделі HFD на активацію нейтрофілів та на ранню запальну реакцію, використовуючи подушку подушки заднього миша з ін’єкцією LPS. Ця модель спочатку була розроблена як тваринна модель відновлення синовіальної тканини. 21 Синовіоподібна структура розвивається поступово протягом декількох днів після підшкірного введення повітря. Отримана сполучна тканина складається переважно з фібробластів, клітин гладких м’язів, клітин епітелію та невеликої кількості резидентних макрофагів. Повітряні мішечки дають значні переваги, такі як легкий збір місцевого ексудату, що утворюється після ін’єкції запального стимулу та безпосередній аналіз розчинних медіаторів, і стали модельним вибором для вивчення інфільтрації та активації лейкоцитів. 6, 9 Результати, представлені в цій роботі, показують, що HFD може впливати на ключові аспекти гострої запальної реакції, навіть до виникнення факторів ризику, пов'язаних з MetS. Концентрація медіаторів запалення, кількість лейкоцитів та профіль активації генів знижувались у повітряній подушці.

Хоча багато депресивних генів кодують прозапальні фактори (наприклад, IL-1α/β, TNF-α та ін.), Деякі також беруть участь у припиненні або обмеженні клітинних реакцій. Наприклад, відомо, що TNFAIP3 обмежує активацію клітин, припиняючи активність ядерного фактора-B-B. 23 Сімейство генів DUSP, яке наразі включає 25 представників, кодує нерецепторні білки тирозинфосфатази. Хоча кожен член може виконувати різну роль, ця сім'я в цілому важлива для точної настройки імунної відповіді, щоб вона була досить потужною для нейтралізації патогенних мікроорганізмів, але не схильна спричиняти надмірне пошкодження тканин. Іншим важливим сімейством є група білків SOCS, включаючи SOCS3, які зв'язуються з JAK або цитокіновими рецепторами, пригнічуючи тим самим інші сигнальні події. Ядерні рецептори NR4A/фактори транскрипції швидко та сильно індукуються в активованих імунних клітинах і, як правило, сприяють інтеграції сигналів цитокінів у запальних ситуаціях. У мишей, що годували HFD, NR4A1 та NR4A3 були знижені, тоді як NR4A2 був регульований (у порівнянні з ND), що чітко вказує на незбалансоване звернення цих генів. 26

Ми виявили підвищений рівень лептину в плазмі та ексудатах мишей, яких годували HFD, що збільшує ймовірність того, що це може сприяти зміненій реакції. Лептин є одним з найважливіших гормонів, що виділяються адипоцитами, з різними фізіологічними ролями, пов’язаними з контролем метаболізму та енергетичним гомеостазом. 27 Основною функцією лептину в організмі людини є регулювання витрат енергії та контроль апетиту. 28 Рівень лептину в сироватці крові відображає кількість енергії, що зберігається в жировій тканині. 29 Нейтрофіли експресують рецептор лептину 30, і його участь може сприяти хемотаксису 31, 32, але пригнічує міграцію нейтрофілів у відповідь на інші хемоаттрактанти 33 та модулює фагоцитоз нейтрофілів від пневмонії Klebsiella. 34 У цьому дослідженні лептин суттєво змінив здатність нейтрофілів людини реагувати на LPS і безпосередньо модулював експресію мРНК багатьох важливих медіаторів запалення, включаючи експресію ключових цитокінів та хемокінів. Цей модулюючий ефект може сприяти, принаймні частково, порушенню вербування та активації нейтрофілів, що спостерігаються у мишей, що харчуються HFD.

TLR4 є частиною обов'язкового шляху реагування на LPS. Дослідження Ши та співавт. 35 вказано, що функція TLR4 позитивно модулюється живними жирними кислотами. Однак у сучасних умовах рівень вільних жирних кислот не змінювався, і спостерігалося зниження TLR4-залежної клітинної відповіді, що свідчить про те, що підвищений рівень лептину може перешкоджати шляху TLR4. Результати з нейтрофілами людини підтвердили цю можливість. Буде цікаво визначити, чи може нейтрофільна реакція на інші подразники (наприклад, CpG, опсонізовані частинки тощо) та опосередкована різними класами рецепторів також модулюватися лептином. Потрібні подальші дослідження для виявлення внутрішньоклітинних механізмів, за допомогою яких відбувається ця модуляція.

На закінчення, HFD може впливати на гострі запальні процеси, перешкоджаючи активації тканин, рекрутингу лейкоцитів та клітинним реакціям. Загалом, наші результати проливають світло на кількість молекулярних подій, пов’язаних із настанням підшкірної запальної реакції. Крім того, вони виявляють нову і потенційно важливу роль лептину в гострих запальних реакціях.