The microbiota of the gut–lung axis affects local and far-reaching immune responses and might also trigger chronic and inflammatory diseases. We hypothesized that gut dysbiosis induced by obesity, which coexists in countries with a high tuberculosis burden, aggravates the host susceptibility and the pulmonary damage tolerance. To assess our hypothesis, we used a model of high-fat diet (HFD)-induced obesity, followed by infection of C57BL/6 mice with Mycobacterium tuberculosis. We showed that obesity increased the susceptibility, the pulmonary inflammation and IFN-γ levels in M. tuberculosis-infected mice. During the comorbidity obesity and tuberculosis, there is an increase of Bacteroidetes and Firmicutes in the lungs, and an increase of Firmicutes and butyrate in the feces. Depletion of gut microbiota by antibiotic treatment in the obese infected mice reduced the frequencies of CD4+IFN-γ+IL-17− cells and IFN-γ levels in the lungs, associated with an increase of Lactobacillus. Our findings reinforce the role of the gut–lung axis in chronic infections and suggest that the gut microbiota modulation may be a potential host-directed therapy as an adjuvant to treat TB in the context of IFN-γ-mediated immunopathology.
A low-grade and persistent inflammation, which is the hallmark of obesity, requires the participation of NLRP3 and cell death. During Mycobacterium tuberculosis infection, NLRP3 signaling is important for bacterial killing by macrophages in vitro but was shown to be dispensable for host protection in vivo. We hypothesized that during obesitytuberculosis (TB) comorbidity, NLRP3 signaling might play a detrimental role by inducing excessive inflammation. We employed a model of high-fat-diet-induced obesity, followed by M. tuberculosis infection in C57BL/6 mice. Obese mice presented increased susceptibility to infection and pulmonary immunopathology compared to lean mice. Using treatment with NLRP3 antagonist and Nlrp3 À/À mice, we showed that NLRP3 signaling promoted cell death, with no effect in bacterial loads. The levels of palmitate were higher in the lungs of obese infected mice compared to lean counterparts, and we observed that this lipid increased M. tuberculosis-induced macrophage death in vitro, which was dependent on NLRP3 and caspase-1. At the chronic phase, although lungs of obese Nlrp3 À/À mice showed an indication of granuloma formation compared to obese wild-type mice, there was no difference in the bacterial load.Our findings indicate that NLRP3 may be a potential target for host-directed therapy to reduce initial and severe inflammation-mediated disease and to treat comorbidity-associated TB.
Obesidade induzida por dieta hiperlipídica aumenta a inflamação pulmonar e a suscetibilidade à infecção por Mycobacterium tuberculosis RESUMO A doença infecciosa que causa o maior número de mortes no mundo é a tuberculose, causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis. Um dos fatores de risco que aumenta três vezes o desenvolvimento de tuberculose é a diabetes, sendo a obesidade associada com predisposição à diabetes. A obesidade gera inflamação de baixo grau que agrava a progressão de doenças crônicas. Estudos que avaliaram a associação da obesidade com tuberculose são controversos, e o tema merece maior investigação. No presente estudo, usamos um modelo experimental para determinar a interface da obesidade e da tuberculose. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com dieta hiperlipídica (HFD-High Fat Diet) durante 60 dias, quando foram infectados com M. tuberculosis (HFD/Mtb) por via intra-traqueal. Como controles experimentais, animais foram alimentados com dieta padrão (LFD-Low Fat Diet) e infectados (LFD/Mtb). Paralelamente, um grupo recebeu HFD e outro LFD, e seguiram sem infecção. Após 30 dias de infecção, totalizando 90 dias de dieta, os diferentes grupos foram avaliados. Os animais obesos e infectados (HFD/Mtb) apresentaram aumento do peso corporal e do peso dos tecidos adiposos, aumento da expressão gênica de IL-1β no tecido adiposo, intolerância à glicose, deficiência na produção de insulina e aumento dos níveis séricos de IFN-γ comparados aos animais LFD/Mtb. Além disso, o grupo HFD/Mtb foi mais suscetível e apresentou maior inflamação pulmonar comparado ao grupo LFD/Mtb. A inflamação foi caracterizada por aumento na expressão gênica para IL-17, IFN-γ, TNF, IL-1α, IL-1β, NLRP3, caspase-1, IL-18, IL-6, aumento de células CD4 + produtoras de IFN-γ e/ou IL-17 nos pulmões, e foi também acompanhada por aumento de células CD8 + e células CD4 + Foxp3 + quando comparado ao grupo LFD/Mtb. Como NLRP3 é uma molécula chave na metainflamação induzida pela obesidade, mas seu papel ainda não está bem definido na tuberculose, animais deficientes de NLRP3 receberam HFD e foram infectados (NLRP3-/-HFD/Mtb). Esse grupo NLRP3-/-HFD/Mtb foi mais resistente e exibiu redução da inflamação pulmonar comparado ao grupo WT (Wild Type) HFD/Mtb. Sabendo que a obesidade está associada à disbiose e que produtos bacterianos derivados da dieta alimentar ou da microbiota podem estimular a liberação de IL-1β pela ativação de NLRP3, avaliamos o papel da microbiota na comorbidade obesidade e tuberculose. Encontramos disbiose intestinal, caracterizada por aumento do Filo Firmicutes e redução dos Filos Bacteroidetes e Proteobacteria, além do aumento de butirato e redução de acetato e propionato nos intestinos do grupo HFD/Mtb comparado ao grupo LFD/Mtb. O aumento na expressão de claudina-2 sugere alteração na permeabilidade intestinal e possível translocação bacteriana, caracterizada pela disbiose nos pulmões, nos quais foi detectado aumento de Firmicutes, Bacteroidetes e Actinobacteria, e redução de Proteobacteria no grupo HFD/Mtb. Em conc...
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