Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/50428
Type: Tese
Title: A obesidade associada a hiperglicemia compromete a indução de tolerância oral e agrava a alergia alimentar
Authors: Licia Torres
First Advisor: Ana Maria Caetano de Faria
First Co-advisor: Tatiani Uceli Maioli
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Montchilo Russo
First Referee: Denise Morais Fonseca
Second Referee: Pedro Vieira
Third Referee: Jacqueline Leite
Abstract: A obesidade associada a hiperglicemia está correlacionada diretamente com a disfunção da barreira intestinal e com o risco de distúrbios inflamatórios intestinais. Então, resolvemos investigar se a quebra da homeostase intestinal provocada obesidade associada à hiperglicemia interferiria na indução da tolerância oral e afetaria o a ocorrência da alergia alimentar. Primeiramente, utilizamos camundongos C57/BL6 tratados com dieta hipercalórica, rica em açúcar e manteiga (HSB) durante 13 semanas para indução de obesidade e co-morbidades como a hiperglicemia. Ao final de 13 semanas de tratamento com a dieta os animais estavam obesos e apresentaram alterações importantes na mucosa intestinal como aumento da permeabilidade intestinal, maior frequência de células caliciformes, e redução da frequência de células T regulatórias (Tregs) nos linfonodos mesentéricos duodenais e jejunais. Além disso, foi observada alteração na microbiota intestinal dos animais obesos. Dada a importância da homeostase da mucosa intestinal para o desenvolvimento da tolerância oral foi avaliado se a capacidade de indução de tolerância oral estava preservada. Observamos que os camundongos obesos foram resistentes ao desenvolvimento de tolerância oral ao considerar a resposta celular e humoral. Além disso, os camundongos controles magros que receberam OVA por via oral, tiveram frequência aumentada de células T reguladoras CD4+Foxp3+ nos linfonodos, porém nenhuma diferença foi encontrada na frequência de células TCD4+Foxp3+ em camundongos obesos que receberam OVA por via oral. Logo, os animais obesos foram refratários ao desenvolvimento da tolerância oral. Existe uma correlação importante entre a hiperglicemia e quebra da homeostase intestinal. Afim de investigar se a hiperglicemia teria um papel na resistência à indução de tolerância oral, tratamos camundongos obesos com o modulador de glicemia Metformina (1g/L) por 21 dias, o que reduziu a glicemia de jejum nos camundongos obesos aos níveis encontrados em camundongos controle. O tratamento de camundongos obesos com Metformina resultou na restauração da indução de tolerância oral a OVA e melhorou a permeabilidade intestinal. Além disso, camundongos com hiperglicemia por tratamento com streptozotocina (modelo de diabetes tipo 1) também não desenvolveram tolerância oral após a administração de OVA por via oral. O que confirma a relação entre hiperglicemia e resistência à indução de tolerância oral. A falha na indução da tolerância oral ou a quebra da homeostase intestinal pode resultar em alergia alimentar. Para verificar a relação da obesidade com a alergia alimentar os camundongos, após a indução de obesidade foram imunizados com OVA e receberam o desafio na água de beber. Os camundongos obesos alérgicos mostraram maior perda de peso e aumento significativo da secreção de IgG1 anti-Ova em comparação com camundongos controles magros alérgicos e tiveram a reação de anafilaxia cutânea passiva mais intensa que os animais magros, mostrando que a obesidade agrava a alergia alimentar. Para investigar a tradução de nossos achados para a prática clínica em humanos, comparamos os níveis séricos de IgE de pacientes obesos com hiperglicemia (DM2) com níveis encontrados em indivíduos obesos com glicemia normal. Indivíduos com DM2 apresentam níveis séricos de IgE mais elevados quando comparados a pacientes obesos sem hiperglicemia. Além disso, avaliamos a expressão gênica em biopsias de jejuno de pacientes obesos com e sem hiperglicemia. Dentre os genes, identificamos a regulação negativa de IL-22, IL-10, Foxp3, ZO-1 e claudina 2 e a regulação positiva de IL-33 e IL-5 em obesos hiperglicêmicos. Juntos, sugerem que a obesidade associada à hiperglicemia dificulta a indução de tolerância oral pela quebra da homeostase intestinal, e que a obesidade pode agravar os fenômenos alérgicos. Uma melhor compreensão da relação entre obesidade e respostas imunes mucosas pode ajudar a desenvolver novas estratégias terapêuticas para alergia alimentar com base em mecanismos de tolerância oral.
Abstract: Obesity associated with hyperglycemia is directly correlated with intestinal barrier dysfunction and the risk for inflammatory bowel disorders. So, we decided to investigate whether the breakdown of intestinal homeostasis caused by obesity associated with hyperglycemia would interfere with the induction of oral tolerance, and would affect the occurrence of food allergy. First, we used C57/BL6 mice treated with a hypercaloric diet, rich in sugar and butter (HSB) for 13 weeks to induce obesity and comorbidities such as hyperglycemia. At the end of 13 weeks of treatment with the diet, the animals were obese and showed important changes in the intestinal mucosa such as increased intestinal permeability, higher frequency of goblet cells, and reduced frequency of regulatory T cells (Tregs) in duodenal and jejunal mesenteric lymph nodes. In addition, changes in the intestinal microbiota of obese animals were observed. Given the importance of intestinal mucosa homeostasis for the development of oral tolerance, it was evaluated whether the ability to induce oral tolerance was preserved. We observed that obese mice were resistant to the development of oral tolerance when considering the cellular and humoral responses. In addition, lean control mice that received oral OVA had an increased frequency of CD4+Foxp3+ regulatory T cells in lymph nodes, but no difference was found in the frequency of CD4+Foxp3+ T cells in obese mice that received oral OVA. Therefore, obese animals were refractory to the development of oral tolerance. There is an important correlation between hyperglycemia and disruption of intestinal homeostasis. In order to investigate whether hyperglycemia would play a role in resistance to oral tolerance induction, we treated obese mice with the glycemic modulator Metformin (1g/L) for 21 days, which reduced fasting glycemia in obese mice to the levels found in control mice. Treatment of obese mice with Metformin resulted in restoration of oral tolerance induction to OVA and improved intestinal permeability. Furthermore, mice with hyperglycemia caused by the treatment with streptozotocin (model of type 1 diabetes) also did not develop oral tolerance after oral administration of OVA. This confirms the relationship between hyperglycemia and resistance to oral tolerance induction. Failure to induce oral tolerance or disruption of intestinal homeostasis can result in food allergy. To verify the relationship between obesity and food allergy, after obesity induction, mice were immunized with OVA and challenged in drinking water. Allergic obese mice showed greater weight loss, significant increase in anti-Ova IgG1 compared to allergic lean control mice, and had a more intense passive cutaneous anaphylaxis reaction than lean animals, showing that obesity aggravates food allergy. To investigate the translation of our findings to clinical practice in humans, we compared the serum IgE levels of obese patients with hyperglycemia (DM2) with levels found in obese individuals with normal blood glucose. Individuals with DM2 have higher serum IgE levels when compared to obese patients without hyperglycemia. In addition, we evaluated gene expression in jejunal biopsies from obese patients with and without hyperglycemia. Among the genes, we identified the downregulation of IL-22, IL-10, Foxp3, ZO-1 and claudin 2, and the upregulation of IL-33 and IL-5 in hyperglycemic obese patients’ genes. The genes are related with gut homeostasis and allergic diseases. Together our data suggest that obesity associated with hyperglycemia makes it difficult to induce oral tolerance by breaking intestinal homeostasis, and that obesity can aggravate allergic phenomena. A better understanding of the relationship between obesity and mucosal immune responses may help to develop new therapeutic strategies for food allergy based on oral tolerance mechanisms.
Subject: Bioquímica e imunologia
Obesidade
Hiperglicemia
Sistema imunológico
Hipersensibilidade alimentar
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/50428
Issue Date: 7-Oct-2021
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