Avaliação dos mecanismos associados ao efeito terapêutico de dieta rica em fibras solúveis na cicatrização de feridas cutâneas em camundongos – papel do receptor GPR43 e da interleucina (IL)-18
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Resumo
Neste trabalho foi avaliado os efeitos da suplementação dietética com fibra solúveis
na cicatrização de feridas cutâneas, bem como a contribuição do receptor 43
acoplado à proteína G (GPR43), também conhecido como receptor 2 de ácidos
graxos livres (FFAR2), e da interleucina 18 (IL-18). Camundongos C57BL/6
selvagens (WT – Wild-Type) ou camundongos com deleção gênica para o receptor
GPR43 (Gpr43-/-) ou para a citocina IL-18 (IL18-/-) foram alimentados com dieta AIN-
93 modificada contendo baixo (LF – Low Fiber) ou alto teor de fibras solúveis (HF –
High Fiber) e submetidos à remoção de fragmentos cutâneos de 5-mm de diâmetro
na região tóraco-dorsal para a criação de lesões excisionais na pele. Observou-se
que os camundongos do grupo WT-HF apresentaram acelerado fechamento das
feridas, acompanhado de redução no infiltrado de neutrófilos e aumento de
macrófagos e dos níveis de TNF, IL-1, IL-18, IL-4 e IL-10, aumento da angiogênese
e redução do conteúdo de colágeno e da área da cicatriz nas feridas, quando
comparados aos camundongos do grupo WT-LF. Resultados similares foram
observados quando avaliamos os efeitos do acetato, o ácido graxo de cadeia curta
ligante de GPR43 produzido em maior quantidade pela metabolização de fibras pela
microbiota intestinal. Para tal, foi utilizado o modelo de tecido de granulação induzido
experimentalmente pela implantação subcutânea de uma matriz de esponja de
poliéster-poliuretano de 8-mm de diâmetro na região cérvico-dorsal. O tratamento
oral, mas não o tratamento local, com acetato, estimulou a angiogênese, reduziu o
infiltrado de neutrófilos e aumentou o de macrófagos, bem como reduziu a produção
de colágeno. Interessantemente, os efeitos da dieta rica em fibras solúveis foram
abolidos tanto em camundongos Gpr43-/-, quanto em camundongos IL18-/-. A fim de
melhor entender o papel de IL-18 na cicatrização de feridas, camundongos WT e
IL18-/-, alimentados com dieta padrão, foram submetidos aos dois modelos
experimentais acima citados. Observou-se que os camundongos IL18-/-
apresentaram atraso no fechamento das feridas cutâneas, bem como redução em
todos os componentes do tecido de granulação, tais como infiltrado de neutrófilos e
macrófagos, número de vasos sanguíneos e conteúdo colágeno, em ambos os
modelos, sem, no entanto, alterar a área da cicatriz nas feridas cutâneas, quando
comparados aos camundongos WT. Finalmente, a fim de investigar qual a principal
fonte de IL-18 envolvida nos efeitos da dieta rica em fibras solúveis sobre a
cicatrização de lesões cutâneas, foram criados animais quiméricos, nos quais a
medula óssea foi transplantada de camundongos WT para camundongos WT-HF,
WT-LF e IL18-/--HF ou de camundongos IL18-/- para WT-HF. Todos os animais
receptores foram previamente submetidos à depleção total da medula óssea com
radiação de 8 Gy. Observou-se atraso no fechamento das feridas cutâneas em
camundongos WT-HF portadores de células hematopoiéticas IL18-/-, quando
comparados aos camundongos WT-HF portadores de células hematopoiéticas WT.
Em conjunto, os dados sugerem que a suplementação dietética com um alto teor de
fibras solúveis acelera o fechamento de feridas cutâneas, de modo dependente do
receptor GPR43 e da produção de IL-18 por células derivadas da medula óssea.
Este trabalho não só contribui para o conhecimento do impacto da microbiota, dos
ácidos graxos de cadeia curta e da IL-18 na cicatrização de feridas cutâneas, mas
também apresenta uma alternativa inovadora, segura e econômica no tratamento
das feridas cutâneas através da suplementação dietética com fibras solúveis
Abstract
In this work, we evaluated the effects of dietary supplementation with soluble fiber on
the healing of cutaneous wounds, as well as the contribution of the G protein-coupled
receptor (GPR43), also known as free fatty acid receptor 2 (FFAR2), and of the
interleukin 18 (IL-18) for these effects. Wild-type C57BL/6 or gene knockout mice for
GPR43 (Gpr43-/-
) or IL-18 (IL18-/-
) were fed with modified AIN-93 diet containing low
(LF-Low Fiber) or high soluble fiber (HF) contents and submitted to the removal of 5-
mm diameter cutaneous fragments from the thoraco-dorsal region for the creation of
excisional lesions in the skin. The WT-HF group showed accelerated wound closure,
reduction in neutrophil content and increased macrophages, and levels of TNF, IL-1,
IL-18, IL-4 and IL-10, increased angiogenesis, and reduced collagen content and
scar area in wounds when compared to the WT-LF group. Similar results were
observed when we evaluated the effects of acetate, a GPR43 short chain fatty acid
ligand that is produced in greater amounts by the metabolization of fibers by the
intestinal microbiota. To that, we used the experimental model of granulation tissue
formation induced by the subcutaneous implantation of a 8-mm diameter polyesterpolyurethane sponge matrix in the dorsal region. Oral, but not intra-implant treatment,
with acetate, stimulated angiogenesis, reduced neutrophil infiltration and increased
macrophage as well as reduced collagen production. Interestingly, the effects of the
high soluble fibers diet were abolished in both Gpr43-/- and in IL18-/- mice. In order to
better understand the role of IL-18 in wound healing, WT and IL18-/- mice, fed with
standard diet, were submitted to the two abovementioned experimental models. IL18-
/- mice presented delayed closure of cutaneous wounds, as well as reduction in all
granulation tissue components, such as neutrophil and macrophages infiltration,
number of blood vessels and collagen content, in both models, without, however,
altering the scar area in the cutaneous wounds when compared to the WT mice.
Finally, in order to investigate the main source of IL-18 involved in the effects of the
high soluble fiber diet on the healing of cutaneous lesions, chimeric animals were
created after bone marrow transplantation from WT mice to 8-Gy-irradiated WT-HF,
WT-LF and IL18-/-
-HF mice or from IL18-/- mice to irradiated WT-HF. Delayed skin
wound closure was observed in WT-HF mice bearing IL18-/- hematopoietic cells when
compared to WT-HF mice harboring WT hematopoietic cells. Taken together, our
data suggest that dietary supplementation with a high content of soluble fiber
accelerates skin wound closure in both GPR43-dependent manner and bonemarrow-derived IL-18-dependent manner. This work not only contributes to the
knowledge of the impact of microbiota, short chain fatty acids and IL-18 on the
healing of cutaneous wounds, but also presents an innovative, safe and economical
alternative for the treatment of cutaneous wounds through dietary supplementation
with soluble fibers.
Assunto
Biologia Celular, Pele, Ferimentos e Lesões, Microbiota, Fibras na Dieta, Interleucina-18, Ácidos Graxos
Palavras-chave
Feridas cutâneas, Microbiota, GPR43, dieta rica em fibra solúvel e IL-18
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