A doença infecciosa que causa o maior número de mortes no mundo é a tuberculose, causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis. Um dos fatores de risco que aumenta três vezes o desenvolvimento de tuberculose é a diabetes, sendo a obesidade associada com predisposição à diabetes. A obesidade gera inflamação de baixo grau que agrava a progressão de doenças crônicas. Estudos que avaliaram a associação da obesidade com tuberculose são controversos, e o tema merece maior investigação. No presente estudo, usamos um modelo experimental para determinar a interface da obesidade e da tuberculose. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com dieta hiperlipídica (HFD - High Fat Diet) durante 60 dias, quando foram infectados com M. tuberculosis (HFD/Mtb) por via intra-traqueal. Como controles experimentais, animais foram alimentados com dieta padrão (LFD - Low Fat Diet) e infectados (LFD/Mtb). Paralelamente, um grupo recebeu HFD e outro LFD, e seguiram sem infecção. Após 30 dias de infecção, totalizando 90 dias de dieta, os diferentes grupos foram avaliados. Os animais obesos e infectados (HFD/Mtb) apresentaram aumento do peso corporal e do peso dos tecidos adiposos, aumento da expressão gênica de IL-1? no tecido adiposo, intolerância à glicose, deficiência na produção de insulina e aumento dos níveis séricos de IFN-? comparados aos animais LFD/Mtb. Além disso, o grupo HFD/Mtb foi mais suscetível e apresentou maior inflamação pulmonar comparado ao grupo LFD/Mtb. A inflamação foi caracterizada por aumento na expressão gênica para IL-17, IFN-?, TNF, IL-1?, IL-1?, NLRP3, caspase-1, IL-18, IL-6, aumento de células CD4+ produtoras de IFN-? e/ou IL-17 nos pulmões, e foi também acompanhada por aumento de células CD8+ e células CD4+Foxp3+ quando comparado ao grupo LFD/Mtb. Como NLRP3 é uma molécula chave na metainflamação induzida pela obesidade, mas seu papel ainda não está bem definido na tuberculose, animais deficientes de NLRP3 receberam HFD e foram infectados (NLRP3-/- HFD/Mtb). Esse grupo NLRP3-/- HFD/Mtb foi mais resistente e exibiu redução da inflamação pulmonar comparado ao grupo WT (Wild Type) HFD/Mtb. Sabendo que a obesidade está associada à disbiose e que produtos bacterianos derivados da dieta alimentar ou da microbiota podem estimular a liberação de IL-1? pela ativação de NLRP3, avaliamos o papel da microbiota na comorbidade obesidade e tuberculose. Encontramos disbiose intestinal, caracterizada por aumento do Filo Firmicutes e redução dos Filos Bacteroidetes e Proteobacteria, além do aumento de butirato e redução de acetato e propionato nos intestinos do grupo HFD/Mtb comparado ao grupo LFD/Mtb. O aumento na expressão de claudina-2 sugere alteração na permeabilidade intestinal e possível translocação bacteriana, caracterizada pela disbiose nos pulmões, nos quais foi detectado aumento de Firmicutes, Bacteroidetes e Actinobacteria, e redução de Proteobacteria no grupo HFD/Mtb. Em conclusão, a obesidade aumenta a magnitude da inflamação pulmonar e a suscetibilidade à infecção por M. tuberculosis por um mecanismo dependente de NLRP3. Ambos, aumento da suscetibilidade à infecção e da inflamação pulmonar estão associadas com disbiose intestinal e pulmonar, e aumento da permeabilidade intestinal. / The infectious disease that causes the largest number of deaths in the word is tuberculosis, caused by Mycobacterium tuberculosis bacilli. One of the risk factors that increases the devolpment of tuberculosis three times is diabetes. Obesity generates lowgrade inflammation that magnify the progression of chronic disease. Studies that have evaluated the association between obesity and tuberculosis are controversial, and the issue requires further investigation. In this study, we used an experimental model to determine the interface between obesity and tuberculosis. C57BL/6 mice were fed a highfat diet (HFD) for 60 days and infected by M. tuberculosis (HFD/Mtb) via intratracheal. As experimental control, animals were fed a light-fat diet (LFD) and were infected (LFD/Mtb). In parallel, one group was fed with HFD and another LFD, and they remained without infection. After 30 days of diet completing 90 days of feeding, the different groups were evaluated. Obese and infected animals (HFD/Mtb) showed increased body mass and adipose tissue weight, increased of IL-1? gene expression in adipose tissue, glucose intolerant, impaired insulin production and increased of serum levels of IFN-? compared to LFD/Mtb animals. In addition to, HFD/Mtb animals were more susceptible and exhibited higher lung inflammation compared to LFD/Mtb animals. The inflammation was characterized by increased of IL-17, IFN-?, TNF, IL-1?, IL-1?, NLRP3, caspase-1, IL-18, IL-6 gene expression and increase of IFN-? and/ or IL-17- producing CD4+ cells in the lungs, and was also accompanied by increased CD8+ and CD4+Foxp3+ cells compared to the LFD/Mtb group. As NLRP3 is a key molecule in obesity-induced meta-inflammation, but its role is still not well defined in tuberculosis, NLRP3 deficient animals fed with HFD and were infected (NLRP3-/- HFD/Mtb). This NLRP3-/- HFD/Mtb group was more resistant and exhibited reduction of lung inflammation compared to the WT (Wild Type) HFD/ Mtb group. Considerate that obesity-associated dysbiosis and that bacterial products derived from diet or microbiota can stimulate the release of IL-1? by the activation of NLRP3, we evaluated the microbiota role in obesity and tuberculosis comorbidity. We found intestinal dysbiosis characterized by increased Firmicutes phylum and reduction of Bacteroidetes and Proteobacteria phylum, as well as increased butyrate and diminished acetate and propionate in the intestine of the HFD/Mtb group compared to the LFD/Mtb group. An increase of claudin-2 expression suggests an alteration in intestinal permeability and a possible bacterial translocation characterized by dysbiosis in the lungs, with increased of Firmicutes, Bacteroidetes and Actinobacteria and diminished of Proteobacteria in the HFD/Mtb group. In conclusion, obesity increases the magnitude of pulmonary inflammation and susceptibility to M. tuberculosis infection by an NLRP3-depedent mechanism. Both increased susceptibility to infection and pulmonary inflammation are associated with intestinal and pulmonary dysbiosis, and increased intestinal permeability.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-13092018-111209 |
| Date | 29 June 2018 |
| Creators | Sandra Patricia Palma Albornoz |
| Contributors | Vania Luiza Deperon Bonato, Niels Olsen Saraiva Câmara |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Imunologia Básica e Aplicada, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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