Az étrendi dokozahexaénsav megakadályozza a tüdő méhen kívüli germinális központjainak és a glomerulonephritis szilícium-dioxid okozta fejlődését a lupuszra hajlamos NZBWF1 egérben

Melissa A. Bates

1 Élelmiszertudományi és emberi táplálkozási tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigani Állami Egyetem, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Peyman Akbari

1 Élelmiszertudományi és emberi táplálkozási tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigani Állami Egyetem, East Lansing, MI, Egyesült Államok

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Kristen N. Gilley

1 Élelmiszertudományi és emberi táplálkozási tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

James G. Wagner

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Ning Li

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Anna K. Kopec

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Kathryn A. Wierenga

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

4 Biokémiai és Molekuláris Biológiai Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Daven Jackson-Humbles

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Christina Brandenberger

5 Funkcionális és Alkalmazott Anatómiai Intézet, Hannoveri Orvostudományi Kar, Hannover, Németország

Andrij Holian

6 Orvostudományi és Gyógyszerésztudományi Tanszék, Környezet-egészségtudományi Központ, Montanai Egyetem, Missoula, MT, Egyesült Államok

Abby D. Benninghoff

7 Állat-, tej- és állategészségügyi tanszék, Állatorvostudományi Kar, Utah Állami Egyetem, Logan, UT, Egyesült Államok

Jack R. Harkema

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigani Állami Egyetem, East Lansing, MI, Egyesült Államok

3 Pathobiológiai és Diagnosztikai Vizsgálati Tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

James J. Pestka

1 Élelmiszertudományi és emberi táplálkozási tanszék, Michigan State University, East Lansing, MI, Egyesült Államok

2 Integratív Toxikológiai Intézet, Michigani Állami Egyetem, East Lansing, MI, Egyesült Államok

8 Mikrobiológiai és Molekuláris Genetikai Tanszék, Michigan Állami Egyetem, East Lansing, MI, Egyesült Államok

Társított adatok

A kézirat következtetéseit alátámasztó nyers adatokat a szerzők indokolatlan fenntartások nélkül hozzáférhetővé teszik bármely képesített kutató számára.

Absztrakt

Bevezetés

A szisztémás lupus erythematosus (lupus) egy heterogén autoimmun betegség (AD), amely elsősorban a fiatal nőket érinti, ami nagy egyéni szenvedést és szociális költségeket okoz (1, 2). A betegség kiváltását és progresszióját a veleszületett és az adaptív immunitás aberráns aktiválása koordinálja. A patogenezis magában foglalja az önantigének iránti tolerancia elvesztését, az autoreaktív B- és T-sejtek aktiválódását és ennek következtében a patogén autoantitestek termelését (3). Ez utóbbi önantigénekkel, például dsDNS-sel komplexál, keringő immunkomplexeket képezve, amelyek felhalmozódnak a szövetekben. A vesében ezek a komplexek a mononukleáris sejtek behatolását és aktiválását hajtják végre, elősegítve a glomerulonephritis kialakulását, amely gyakran végstádiumú vesebetegségben tetőzik (4).

Bár a lupuszt és más AD-ket az egyén genomja vezérli, a környezeti tényezők, például a toxikus anyagok és az étrend befolyásolhatják az autoimmunitás kialakulását és súlyosságát (15–20). A toxikus anyagokkal kapcsolatban jól megalapozott, hogy a belélegzett kristályos szilícium-dioxid-por (cSiO2, kvarc) hozzájárulhat az AD kialakulásához és progressziójához [áttekintve (21)]. Körülbelül 2,3 millió olyan ember van kitéve a belélegezhető cSiO2-nak, akik olyan szakmákban dolgoznak, mint a bányászat, az építőipar, a gyártás és a mezőgazdaság. A cSiO2 légúti expozíciója nyilvánvaló és krónikus gyulladást vált ki, amely szisztémás gyulladás útján nemcsak a tüdőt, hanem a disztális szerveket is érinti (23, 24). Epidemiológiai vizsgálatok összefüggésbe hozták a cSiO2 lupusznak, reumás ízületi gyulladásnak, Sjögren-szindrómának, szklerodermának és szisztémás vasculitisnek való kitettségét (25–29).

Az állatkísérletek mechanisztikus betekintést nyújtanak abba, hogy a cSiO2 hogyan képes kiváltani az autoimmunitást emberben (30–33). A nőstény NZBWF1 egér intranazális cSiO2-csepegtetése, amely egy széles körben alkalmazott humán lupus rágcsálómodell (34), 3 hónappal korábban indukál autoimmunitást és glomerulonephritiset, mint a vivőanyaggal beültetett kontrollok (35). Ezzel párhuzamosan masszív gyulladásos válaszok vannak a tüdőben, amit intenzív perivaszkuláris és peribronchiális limfocita sejt infiltráció bizonyít. Ezek az infiltrátumok sok B (CD45R +) és T (CD3 +) sejtet tartalmaznak, amelyek ektopiás limfoid neogenezisre utalnak. A tüdőgyulladással és az ELS képződésével összhangban a cSiO2-nak kitett egerekből származó bronchoalveoláris mosófolyadék (BALF) megemelkedett koncentrációban tartalmaz IgG-t, autoantitesteket, kemokineket és citokineket. Ezek a válaszok hasonlóan tükröződnek a plazmában, és ezért a szisztémás autoimmunitás párhuzamos súlyosbodására utalnak. Összességében ezek az eredmények erősen jelzik, hogy a tüdő platformként működik a cSiO2 által kiváltott autoimmun kiváltáshoz.

Számos preklinikai vizsgálat kimutatta, hogy az ω-3 PUFA-ban gazdag halolaj-kiegészítés mind megelőzi, mind megoldja a gyulladást [áttekintve (40, 41)]. Ezért fogyasztása az AD-re genetikai hajlamú emberek számára is előnyös lehet. Ennek az állításnak az alátámasztására a lupusra hajlamos egerek halolaj-kiegészítése megakadályozza vagy késlelteti a glomerulonephritist és a veseelégtelenség okozta pusztulást, a DHA-val dúsított halolaj a legnagyobb hatású (42–50). Korábbi munkánk során összehasonlítottuk az autoimmunitás késleltetését és súlyosságát az NZBWF1 nőstény egerekben, akik DHA-dúsított halolajat tartalmazó (1) ω-3 PUFA-ban gazdag étrendet fogyasztottak, (2) ω-6 PUFA-ban gazdag nyugati típusú étrendet. kukoricaolaj, vagy (3) ω-9 egyszeresen telítetlen zsírsavval (MUFA) gazdag mediterrán típusú étrend, amely magas olajsavas pórsáfrányolajat tartalmaz (51). Míg a plazma autoantitestek, a proteinuria és a glomerulonephritis növekedése könnyen nyilvánvaló volt az egerekben, amelyek ω-6 PUFA vagy ω-9 MUFA étrendet fogyasztottak, ezek az eredmények figyelemre méltóan csökkentek a DHA-ban gazdag táplálékkal etetett állatoknál. Ezek a gátló hatások korreláltak a gyulladásos válaszokkal, az antigén bemutatásával, a T-sejtek aktivációjával, a B-sejtek aktivációjával/differenciálódásával és a leukociták toborzásával járó gének visszaszorításával. Fontos, hogy e gének nagy része a lupus beavatkozásának specifikus célpontja.

Nemrégiben azt kérdeztük, hogy a DHA-kiegészítés hogyan befolyásolja a cSiO2-indukálta autoimmunitást nőstény NZBWF1 egerekben. Az étrendi DHA napi 2, 6 és 12 g kalóriával egyenértékű koncentrációban, emberi fogyasztás dózisfüggően elnyomta a cSiO2 által kiváltott gyulladást, a pulmonalis B- és T-sejt aggregátumok felhalmozódását, autoimmunitást és glomerulonephritiset (52). Míg ezek a megfigyelések érdekes lehetőséget kínálnak arra, hogy a DHA-kiegészítés felhasználható a környezet által kiváltott lupus blokkolására, az ilyen értelmezés korlátozott, mivel a vizsgálat csak egyetlen időpontra összpontosított - a végső cSiO2 beültetést követő 3 hónapra és a glomerulonephritis megjelenése után. Továbbá a B- és T-sejt aggregátumok jelenléte nem volt kifejezetten összefüggésben az FDC-k és a plazma sejtek jelenlétével. E tudásbeli hiányosságok orvoslására a jelen tanulmányban meghatároztuk, hogy az étrendi DHA-kiegészítés két olyan koncentrációban, amely reálisan utánozza a biztonságos emberi fogyasztást (napi 2 és 5 g), hogyan befolyásolja a cSiO2 által kiváltott (1) tüdő B-sejtek időbeli profilját, T-sejtek, FDC-k és plazmasejtek, amelyek méhen kívüli csíraközpontokra, (2) szisztémás autoimmunitásra és (3) glomerulonephritisre utalnak a női NZBWF1 lupus modellben.

Anyagok és metódusok

Állatok és diéták

Az összes kísérleti protokollt a Michigani Állami Egyetem Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottsága vizsgálta felül és hagyta jóvá a Nemzeti Egészségügyi Intézet irányelveivel összhangban (AUF # 01/15-021-00). A 6 hetes lupusra hajlamos NZBWF1 nőstényeket a The Jackson Laboratories-tól (Bar Harbor, ME) szereztük be, ketrecenként négyet tartottak szabadon az élelemhez és a vízhez, és állandó hőmérsékleten (21–24 ° C) és páratartalom mellett tartották őket. (40–55%) 12 órás világos/sötét ciklus alatt.

Érkezéskor és a vizsgálat időtartama alatt az egereket a négy kísérleti étrend egyikével etettük (táblázat (1. táblázat) .1). A készítmények félig tisztított American Institute of Nutrition (AIN) -93G-n alapultak, amely 70 g/kg zsírt tartalmaz (53). Az alapvető esszenciális zsírsavak (FA) biztosításához minden étrend 10 g/kg kukoricaolajat tartalmazott. A kontroll étrendet (CON) 60 g/kg magas olajtartalmú pórsáfrányolajjal (Hain Pure Food, Boulder, CO) állítottuk össze. A DHA-val dúsított étrend elkészítéséhez a magas olajtartalmú pórsáfrányolajat 10 g/kg (alacsony DHA) vagy 25 g/kg (magas DHA) mikroalgajjal helyettesítették, amely 40% DHA-t tartalmaz (DHASCO, Dr. Kevin Hadley, DSM) Nutritional Products, Columbia MD). Ez olyan kísérleti étrendeket eredményezett, amelyek 4, illetve 10 g/kg DHA-t tartalmaztak, és kalória alapján napi 2, illetve 5 g emberi DHA-fogyasztást modelleztek.