Efeitos de uma dieta rica em fibras solúveis na cicatrização de feridas cutâneas infectadas por Pseudomonas aeruginosa em camundongos diabéticos
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Eline Lima Borges
Caio Tavares Fagundes
Puebla Cassini Vieira
Raquel Alves Costa
Caio Tavares Fagundes
Puebla Cassini Vieira
Raquel Alves Costa
Resumo
As feridas diabéticas apresentam a cicatrização prejudicada e colonização por bactérias que
comprometem ainda mais o processo de cicatrização. Nossa hipótese é que as ações locais das fibras
solúveis na microbiota intestinal têm um impacto sistêmico na cicatrização da pele. Avaliamos os efeitos
de uma dieta enriquecida com pectina na cicatrização de células de feridas excisionais usando um
modelo experimental murino de uma ferida diabética infectada por Pseudomonas aeruginosa.
Camundongos C57BL6 receberam uma dieta padrão suplementada com pectina e foram divididos nos
seguintes grupos: saudáveis, diabéticos e diabéticos com feridas infectadas. O diabetes foi induzido com
estreptozotocina e confirmado pela presença de glicosúria e intolerância à glicose intraperitoneal. Em
seguida, as dietas experimentais foram fornecidas. Após 14 dias, as feridas foram confeccionadas e
inoculadas com P. aeruginosa. Após 7 e 14 dias de ferimento, os animais foram sacrificados e as feridas,
sangue e fezes foram coletados. A pectina não alterou o peso. A taxa de sobrevivência dos camundongos
saudáveis foi de 100%, e a dos outros grupos foi bem menor, com exceção do grupo diabético que
recebeu pectina e teve uma taxa de sobrevivência de aproximadamente 60%. A pectina otimizou o
fechamento de feridas em grupos saudáveis e diabéticos, mesmo na presença de infecção.
Independentemente da dieta aplicada, as feridas diabéticas infectadas apresentaram a mesma carga
bacteriana. Corroborando com esses dados, o crescimento in vitro de P. aeruginosa não foi afetado pela
microbiota aeróbia da pele, independentemente de a pele ter sido obtida de animais que receberam ou
não dieta rica em pectina. Histologicamente, a pectina promoveu a redução do tecido de granulação nas
feridas de animais saudáveis (7º dia) e animais diabéticos sem infecção (14º dia), mas não em feridas
infectadas, e estimulou a epitelização e melhorou o escore total das feridas de todos os grupos,
independentemente da presença de infecção. Apenas no grupo de diabéticos infectados suplementados
com pectina foi observado aumento do infiltrado inflamatório no 7º dia após a lesão. A dieta rica em
pectina proporcionou maior contagem de capilares nas feridas dos grupos diabéticos,
independentemente da presença de infecção. Sistemicamente, a dieta rica em pectina não influenciou os
níveis séricos de proteínas totais, albumina e creatinina de nenhum grupo. No entanto, promoveu
aumento significativo nos níveis de triglicerídeos e VLDL em animais diabéticos com feridas não
infectadas. As análises de sequenciamento metagenômico baseado no rRNA 16S mostraram mudanças
relevantes nas comunidades microbianas locais do cólon e remotas da pele. A dieta rica em pectina
aumentou a abundância relativa do filo Bacterioidetes e reduziu Firmicutes no intestino de animais
diabéticos. Na infecção da ferida, a pectina promoveu novamente o aumento relativo do filo
Bacterioidetes e reduziu Firmicutes nas fezes de animais diabéticos. Considerando os efeitos remotos
sobre a microbiota cutânea, a pectina promoveu aumento relativo no filo Proteobacteria e reduziu
Firmicutes na pele intacta do diabético, mas não nas feridas desses animais. Porém, em nítido contraste,
na presença de infecção, a pectina promoveu redução na abundância relativa no filo Proteobacteria e
aumentou Firmicutes nas feridas de camundongos diabéticos. Nossos dados sugerem que uma dieta rica
em pectina aumenta a sobrevida de animais diabéticos e acelera o fechamento de suas feridas na pele,
mesmo na presença de infecção. O efeito modulador da pectina suplementada oralmente na microbiota
do cólon e da pele também foi evidenciado. Esses dados sugerem um potencial efeito prebiótico dessa
fibra solúvel na cicatrização de feridas cutâneas.
Abstract
Diabetic wounds have impaired healing dynamics and are often colonized by bacteria, which further
compromise the healing process. Oour group has studied the use of soluble fibers as healing stimulators.
We hypothesized that the local actions of soluble fibers in the intestinal microbiota have a systemic
impact on skin healing. We evaluated the effects of a pectin-enriched diet on the healing of excisional
wound cells using an experimental murine model of a diabetic wound infected with Pseudomonas
aeruginosa. C57BL6 mice received a standard diet supplemented with pectin and were divided into the
following groups: healthy, diabetic, and diabetic with infected wounds. Diabetes was induced using
streptozotocin and confirmed by the presence of glycosuria and intraperitoneal glucose intolerance.
Immediately thereafter, experimental diets were provided. Then, after 14 days, wounds were prepared
and inoculated with P. aeruginosa. After 7 and 14 days of wounding, the animals were euthanized and
the wounds, blood, and feces were collected. Pectin did not alter weight. The survival rate of the healthy
mice was 100%, and that of the other groups was much lower, with the exception of the diabetic group
that received pectin and had a survival rate of approximately 60%. Pectin optimized wound closure in
both healthy and diabetic groups, even in the presence of infection. Even so, regardless of the applied
diet, the infected diabetic wounds showed the same bacterial load. Corroborating this data, in
vitro growth of P. aeruginosa was not affected by the aerobic skin microbiota, regardless of whether the
skin was obtained from animals that received or not a diet rich in pectin. Histologically, pectin promoted
the reduction of granulation tissue in the wounds of healthy animals (7th day) and diabetic animals
without infection (14th day), but not in infected wounds, and stimulated epithelialization and improved
the total score of the wounds of all groups, regardless of the presence of infection. Interestingly, only in
the infected diabetic group supplemented with pectin, an increase in the inflammatory infiltrate was
observed on the 7th day after the injury. The pectin-rich diet provided higher capillary counts in the
wounds of diabetic groups, regardless of the presence of infection. Systemically, the pectin-rich diet did
not influence the serum levels of total proteins, albumin, and creatinine of any group. However, it
promoted a significant increase in triglyceride and VLDL levels in diabetic animals with uninfected
wounds. The 16S rRNA-based metagenomic sequencing analyses showed relevant changes in the local
colonic and remote skin microbial communities. The pectin-rich diet increased the phylum
Bacterioidetes and reduced Firmicutes in the intestine of both healthy and diabetic animals. In the
presence of skin wounds, pectin maintained this effect only in healthy mice. Interestingly, under wound
infection, pectin again promoted the increase in the phylum Bacterioidetes and reduced Firmicutes in
the feces of diabetic animals. Considering the remote effects on cutaneous microbiota, pectin increased
the phylum Proteobacteria and reduced Firmicutes in the intact diabetic skin, but not in the wounds from
these animals. However, in sharp contrast, in the presence of infection, pectin reduced the phylum
Proteobacteria and increased Firmicutes in the wounds of diabetic mice. Overall, our data suggest that
a pectin-rich diet increases the survival of diabetic animals and accelerates the closure of their skin
wounds, even in the presence of infection. The modulatory effect of oral-supplemented pectin on the
colonic and skin microbiota was also evidenced. These data suggest a potential prebiotic effect of this
soluble fiber on cutaneous wound healing.
Assunto
Fenômenos Fisiológicos da Pele, Diabetes Mellitus, Cicatrização, Pectinas
Palavras-chave
Pectina, Fibras solúveis, Ferida diabética infectada, Microbiota, Feridas crônicas
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