O dietă bogată în grăsimi poate afecta răspunsul organismului la infecție

Obezitatea a atins o prevalență globală impresionantă în ultimele decenii, având drept consecință creșterea frecvenței bolilor asociate – de la diabet zaharat de tip 2 și boli cardiovasculare, până la o susceptibilitate crescută la infecții și cancer. Obiectivul principal al multor studii este de a înțelege mecanismele prin care obezitatea (și dieta bogată în grăsimi) duce la metainflamație cronică, caracterizată de secreția crescută de citokine proinflamatoare (ex. IL-6, TNF-α, IL-1β). Deși majoritatea cercetărilor s-au concentrat pe rolul monocitelor și macrofagelor în metainflamație, tot mai multe date subliniază că neutrofilele ar putea juca și ele un rol-cheie în răspunsul inflamator din obezitate.
La om, neutrofilele din sângele periferic pot prezenta producție crescută de specii reactive de oxigen (ROS) în obezitate. La șoareci, neutrofilele se infiltrează precoce în țesutul adipos după inițierea unei diete bogate în grăsimi (High Fat Diet – HFD), eliberând citokine (de ex. IL-1β) care amplifică inflamația. Această inflamație se asociază cu dereglări metabolice importante. Studii recente sugerează că dereglările metabolice ale neutrofilelor (în special utilizarea glucozei, dar și a acizilor grași) ar putea contribui la alterarea funcțiilor lor antimicrobiene și proinflamatorii în contextul obezității.

Autorii studiului publicat în The Journal of Immunology au investigat modul în care o dietă bogată în grăsimi influențează funcția și heterogenitatea neutrofilelor, dar și capacitatea lor de a susține regenerarea hematopoietică. Principalele abordări au inclus:

• Hrănirea șoarecilor masculi C57Bl/6J fie cu dietă normală (Normal Diet – ND), fie cu dietă bogată în grăsimi (HFD, 60% calorii din grăsimi), pe diverse intervale (scurt și lung).
• Analiza numerică și funcțională a neutrofilelor din măduva osoasă (BM) și sânge, prin citometrie în flux și teste ex vivo (fagocitoză, omorârea bacteriilor, producția de specii reactive de oxigen, formarea de capcane extracelulare NET).
• Analiza expresiei genice prin secvențiere ARN single-cell (scRNAseq) pentru a identifica diferențe în profilurile metabolice și stadiile de maturare a neutrofilelor.
• Experimente de transfer adoptiv și regenerare a măduvei osoase pentru a investiga capacitatea neutrofilelor de a facilita reconstrucția vaselor și celulelor hematopoietice după mieloablație.

Rezultate

1. Expansionarea neutrofilelor în măduva osoasă, dar afectarea funcției acestora

Autorii au observat că, atât timpuriu (câteva săptămâni), cât și după expunere cronică (16 săptămâni) la HFD, numărul de neutrofile (CD45⁺Ly6G⁺CD11b⁺) din măduva osoasă crește semnificativ față de martorii hrăniți normal. Cu toate acestea, la testarea capacității lor de a regenera țesutul hematopoietic după mieloablație (prin transfer adoptiv la șoareci iradiați), neutrofilele de la șoarecii obezi au restaurat mult mai puțin eficient populațiile vasculare și hematopoietice comparativ cu cele de la șoareci hrăniți normal.

Explicație posibilă: nivelul de TNF-α din neutrofilele HFD era scăzut în condiții bazale, fapt care ar diminua efectul lor regenerativ asupra măduvei post-transplant.

2. Heterogenitatea neutrofilelor: creșterea fracțiilor imature și îmbătrânite

Analiza citometrică a arătat că, în contextul HFD, cresc fracțiunile de pre-neutrofile (cKit⁺) și neutrofile imature (CXCR2_low), precum și subpopulația de neutrofile îmbătrânite (CD62L_low). Prin secvențiere ARN single-cell, autorii au identificat mai multe clustere de neutrofile, unele cu expresie crescută a genelor implicate în metabolismul acizilor grași (ex. Plin2, Acot1, Cpt1a):

• Plin2 codifică o proteină ce reglează depozitarea lipidelor în picături lipidice, sugerând că neutrofilele acumulează mai multă grăsime.
• Acot1 și Cpt1a implicate în beta-oxidarea acizilor grași (FAO) sau reglarea disponibilității acizilor grași în interiorul celulei.

Astfel, dieta bogată în grăsimi pare să direcționeze neutrofilele spre un profil metabolic care valorifică mai intens acizii grași.

3. Implicațiile metabolismului lipidic în producția de TNF-α

În mod surprinzător, neutrofilele din HFD au avut o producție bazală mai scăzută de TNF-α, deși în cultură cu LPS au putut secreta cantități mai mari decât neutrofilele ND. Experimentele cu inhibitori de sinteză (FAS – C75) și oxidare a acizilor grași (CPT1a – Etomoxir) au arătat:

• Blocarea FAS și a FAO reduce semnificativ secreția de TNF-α a neutrofilelor stimulate cu LPS.
• Totuși, profilul respirator mitocondrial (măsurat prin Seahorse assay) al neutrofilelor HFD indică un maxim respirator și spare capacity diminuate, sugerând o funcționare suboptimă a mitocondriilor sub stres.

4. Disfuncțiile neutrofilelor în combaterea infecției și formarea NET

Testele ex vivo cu Pseudomonas aeruginosa au evidențiat:

• Capacitate redusă de fagocitoză și omorâre bacteriană la neutrofilele provenite de la șoareci obezi.
• Aceleași disfuncții apar și la neutrofile normale tratate cu palmitat, indicând că excesul de acizi grași poate fi un factor direct în alterarea funcției.
• Formarea NET (NETosis) – importantă pentru imobilizarea și omorârea microbilor extracelulari – este, de asemenea, afectată de dieta bogată în grăsimi și de palmitat.

Este remarcabil faptul că, deși expresia ROS nu a scăzut semnificativ în condițiile HFD (pentru Pseudomonas), alte studii au arătat scăderea producției de ROS față de alte bacterii (ex. Klebsiella), semn că tipul de patogen și modul de măsurare influențează răspunsul.

Discuții și concluzii

Mecanisme propuse

1. Metabolismul lipidic în neutrofile

• FAO și sinteza acizilor grași par să fie implicate atât în maturarea normală a neutrofilelor, cât și în funcțiile lor pro-inflamatorii. În obezitate, expresia unor gene (Cpt1a, Plin2, Acot1) devine aberantă, crescând disponibilitatea intracelulară de lipide.
• Neutrofilele pot folosi aceste lipide drept sursă de energie, însă performanța mitocondrială sub stres este totuși scăzută.

2. Deficit funcțional în ciuda unui mediu proinflamator

• Deși dieta bogată în grăsimi stimulează inițial inflamația, se constată o scădere a producției bazale de TNF-α în neutrofile, precum și o scădere a capacității de a ucide bacterii și de a forma NET.
• Se presupune că stresul metabolic cronic și acumularea de lipide duc la fenotipuri imature sau îmbătrânite de neutrofile, incapabile să susțină optim funcția antiinfecțioasă sau regenerarea vaselor din măduva osoasă.

3. Implicarea în metainflamație și regenerare hematopoietică

• Neutrofilele din HFD pot contribui la microinflamația tisulară, dar nu printr-un exces de TNF-α, ci mai degrabă prin alterarea echilibrului dintre subtipurile de celule și prin interacțiuni locale în țesuturi.
• Atunci când au fost transferate în modele de transplant medular, neutrofilele HFD au înrăutățit refacerea BM, subliniind deficitul lor pro-regenerativ față de cele ND.

Relevanță și perspective

Aceste rezultate demonstrează că expunerea la dietă bogată în grăsimi duce la expansiunea numerică a neutrofilelor, dar și la apariția unui fenotip disfuncțional, cu:

• Heterogenitate crescută (mai multe subpopulații imature, îmbătrânite).
• Răspuns antimicrobian scăzut (fagocitoză, omorârea bacteriilor, formarea de NET).
• Metabolism orientat către acizi grași, însă cu performanță mitocondrială redusă sub condiții de stres.

Autorii atrag atenția că, deși neutrofilele au o reputație de a depinde masiv de glicoliză, există situații (cum este obezitatea) în care oxidarea acizilor grași și sinteza lipidică devin factori cruciali pentru funcția și maturarea acestora. Disfuncția neutrofilelor la obezi explică susceptibilitatea sporită la infecții și dificultatea de regenerare tisulară. Totodată, se pune problema dacă vizarea terapeutică a metabolismului lipidic al neutrofilelor (ex. prin inhibarea FAS sau CPT1a) ar putea modula pozitiv răspunsul inflamator și antiinfecțios.

Concluzie

Studiul arată că, în obezitate, neutrofilele suferă modificări complexe – de la proliferare în exces la scăderea capacității de fagocitoză și ucidere bacteriană. Expunerea la grăsimi și la concentrații ridicate de acizi grași liberi perturbă atât răspunsul lor inflamator, cât și regenerarea hematopoietică dependentă de neutrofile, principalul mecanism fiind legat de metabolismul lipidic alterat (sinteză și oxidare a acizilor grași). În plus, aceste disfuncții apar de timpuriu la începutul dietei bogate în grăsimi și persistă pe termen lung, fiind corelate cu un profil transcriptomic centrat pe „metabolismul grăsimii”. Rezultatele atrag atenția asupra importanței controlului obezității și a înțelegerii mecanismelor metabolice din spatele imunității scăzute, cu potențiale noi ținte terapeutice care să vizeze direct răspunsurile metabolice din neutrofile.