O consumo problemático de etanol e suas interconexões com o sistema imune, dieta, microbiota intestinal e o gene Lrrk2
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Resumo
Os mecanismos que determinam a preferência pelo etanol e a adição por essa droga não estão limitados apenas ao sistema nervoso central (SNC). Um crescente corpo de evidências sugere que o consumo abusivo de etanol afeta diretamente a microbiota intestinal e o sistema imune, que, por sua vez, interagem com o SNC, desencadeando respostas e alterações neuronais que resultam na adição pela droga. De fato, a microbiota intestinal se comunica com o SNC via eixo intestino-cérebro, e há um aumento da neuroinflamação frente à ingestão de etanol. Entretanto, são poucos os estudos que relacionam esses achados ao perfil transcricional de genes associados ao consumo problemático de etanol. Nesse sentido, acreditamos que, no estriado, região integradora do sistema de recompensa cerebral, a interação da resposta imune e microbiota intestinal com o perfil transcricional do gene Lrrk2 (associado à perda de controle e à adição por etanol) possa influenciar no consumo excessivo e na preferência pelo etanol. Com base nessas informações, o presente trabalho teve como objetivo avaliar as interconexões entre a microbiota intestinal, o sistema imune, o perfil transcricional do gene Lrrk2 e o consumo abusivo de etanol. Para atingir nosso objetivo, usamos um modelo animal, desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, no qual camundongos machos C57BL/6 e knockouts para os genes Il6 e Nfat foram submetidos às seguintes etapas: Etapa 1 (T1) ‒ Tratamento dietético, por oito semanas, em que os animais receberam a dieta hipercalórica, High Sugar and Butter (grupo HSB), ou a dieta padrão, American Institute of Nutrition 93-Growth (grupo AIN93G); e Etapa 2 (T2) ‒ Consumo de etanol, em que os animais foram submetidos, por quatro semanas, ao etanol no paradigma da livre escolha, sendo eles divididos em dez grupos: [1] AIN93G + H2O; [2] AIN93G + EtOH; [3] HSB + H2O; [4] HSB + EtOH; [5] HSB-AIN93G + H2O; e [6] HSB-AIN93G + EtOH; [7] HSB-AIN93G Il6 KO + H2O; [8] HSB-AIN93G Il6 KO + EtOH; [9] HSB-AIN93G Nfat + H2O e [10] HSB-AIN93G Nfat + EtOH. Os cinco grupos (+ H2O) tiveram acesso apenas a água, enquanto os cinco restantes (+ EtOH) tiveram livre escolha entre água e uma solução de etanol 10%. Nos grupos HSB-AIN93G, a dieta HSB é substituída pela dieta AIN93G. Ao final das 12 semanas de experimento, os animais do grupo HSB-AIN93G + EtOH, HSB-AIN93G Il6 + EtOH e HSB-AIN93G Nfat + EtOH tiveram alta preferência e consumiram excessivamente etanol. Com isso, observamos que o consumo de etanol resultou em (1) alterações na composição e abundância da microbiota intestinal; (2) aumento da permeabilidade intestinal; (3) elevação de células inflamatórias no estriado; (4) hiperregulação de genes associados a citocinas pró-inflamatórias; e (5) hiporregulação do gene Lrrk2. Em outra vertente, observamos que os animais que consumiram a dieta HSB durante todo o experimento desenvolveram uma condição semelhante a obesidade e investigamos fatores relacionados a esse fenótipo. Nossos achados sugerem que as interações entre microbiota intestinal, sistema imune e o perfil transicional do gene Lrrk2 influenciam o consumo preferencial e abusivo de etanol. Contudo, mais estudos para entender a interação desses fatores são necessários.
Abstract
Mechanisms that dictate the preference for ethanol and its addiction are not only restricted
to the central nervous system (CNS). An increasing body of evidence has suggested that
abusive consumption of ethanol directly affects the gut microbiota and the immune system,
which in turn interact with the CNS, triggering neuronal responses and changes, resulting
in addition by the drug. It is a fact that the gut microbiota communicates with the CNS
through the gut-brain axis, and there is an increase in neuroinflammation as a result of the
ethanol consumption. Nevertheless, there are few studies linking these findings to the tran-
scriptional profile of genes associated with heavy ethanol consumption. In this regard, there
is a belief that, in the groove, an integrating region of the brain reward system, the interac-
tion of the immune response and gut microbiota with the transcriptional profile of the Lrrk2
gene (associated with loss of control and addiction to ethanol) may influence the heavy
consumption and preference of ethanol. Given this information, this study aimed at evalu-
ating the interconnections between the gut microbiota, immune system, transcriptional pro-
file of the Lrrk2 gene, and heavy ethanol consumption. For this purpose, an animal model,
developed by our research group, is adopted, in which male C57BL/6 mice and knockouts
for the Il6 and Nfat genes were subjected to each of the following stages: Stage 1 (T1) ‒
Dietary treatment, for eight weeks, in which the animals receive high-calorie diet, High
Sugar and Butter (HSB group), or standard diet, American Institute of Nutrition 93-Growth
(AIN93G group); and Stage 2 (T2) ‒ Ethanol consumption, in which the animals are sub-
mitted, for four weeks, to ethanol within the free choice paradigm, being each of them di-
vided into six groups: [1] AIN93G + H2O; [2] AIN93G + EtOH; [3] HSB + H2O; [4] HSB +
EtOH; [5] HSB-AIN93G + H2O; [6] HSB-AIN93G + EtOH; [7] HSB-AIN93G Il6 KO + H2O; [8]
HSB-AIN93G Il6 KO + EtOH; [9] HSB-AIN93G Nfat + H2O and [10] HSB-AIN93G Nfat +
EtOH. The five groups (+H2O) had access to only water, while the five others (+ EtOH) had
free choice between water and a 10% ethanol solution. The HSB diet is substituted by the
AIN93G diet in the HSB-AIN93G groups. At the end of the 12-week experiment, animals in
the HSB-AIN93G + EtOH, HSB-AIN93G Il6 + EtOH e HSB-AIN93G Nfat + EtOH groups
had a high preference and consume excessive amounts of ethanol. Thus, we observed that
ethanol consumption leads to (1) alterations in the composition and abundance of gut mi-
crobiota; (2) increased gut permeability; (3) elevation of inflammatory cells in the groove;
(4) overregulation of genes associated with proinflammatory cytokines; and (5) under reg-
ulation of the Lrrk2 gene. The findings suggest interactions among the gut microbiota, im-
mune system, and transcriptional profile of the Lrrk2 gene influence the preferential and
heavy ethanol consumption. Nevertheless, further studies will be necessary to understand
the interaction of these factors.
Assunto
Álcool, Microbiota Intestinal, Comportamento, Sistema Imune, Lrrk2
Palavras-chave
Álcool, Microbiota Intestinal, Comportamento, Sistema Imune, Lrrk2