Obezitatea și diabetul de tip 2 sunt asociate cu o prevalență și o severitate crescute a infecțiilor frecvente, dar mecanismele de bază responsabile pentru aceasta rămân în mare parte necunoscute.

diabet

Persoanele cu obezitate au funcții imune modificate în comparație cu persoanele slabe și se crede că se poate atribui excesului de țesut adipos care duce la eliberarea citokinelor proinflamatorii și la recrutarea și infiltrarea excesivă a macrofagelor.

Studiile care compară persoanele cu diabet de tip 2 cu persoanele sănătoase sugerează că concentrațiile crescute de glucoză plasmatică joacă un rol important în deteriorarea imunității.

Rămâne necunoscut dacă anomaliile funcției imune depind sau nu de prezența tulburărilor metabolice (de exemplu, glicemie) sau sunt mediate de prezența excesului de grăsime corporală în sine.

Care sunt noile descoperiri?

Am demonstrat pentru prima dată că, în comparație cu indivizii obezi, persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate și diabet de tip 2 au un răspuns al celulelor T afectat după provocare, în ciuda faptului că au o populație de celule T care exprimă mai mulți markeri de activare.

Funcția neutrofilă a fost, de asemenea, modificată la subiecții cu obezitate și diabet de tip 2 cu un indice de stimulare mai mic poststimulare comparativ cu persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate.

Cum ar putea aceste rezultate să schimbe focalizarea cercetării sau a practicii clinice?

Intervențiile ar trebui să se concentreze asupra îmbunătățirii controlului glicemic la persoanele cu diabet zaharat de tip 2 pentru a îmbunătăți disfuncția imună.

Introducere

Obezitatea este o boală cronică eterogenă caracterizată prin acumularea de grăsimi corporale anormale sau în exces care pot afecta sănătatea1 și este asociată cu un risc crescut de dezvoltare a bolilor cardiovasculare și a diabetului de tip 2.2 Acest risc crescut pentru bolile cardiometabolice la persoanele cu obezitate poate să fie mediată de prezența unei inflamații sistemice cronice de nivel scăzut, caracterizată prin niveluri crescute de proteine ​​C reactive plasmatice (CRP), 2 4 care pot fi la rândul lor mediate de perturbări ale sistemului imunitar.5 Într-adevăr, studiile la subiecți cu greutate normală și obezitatea sugerează că excesul de țesut adipos și hipertrofia adipocitelor sunt asociate cu o eliberare crescută de citokine proinflamatorii în circulație și cu o recrutare și infiltrare excesivă a celulelor imune, în special macrofage.5

Pe de altă parte, există dovezi clinice considerabile că obezitatea și în special diabetul de tip 2 sunt asociate cu o prevalență crescută și severitatea infecțiilor frecvente.7 8 Mecanismele care stau la baza responsabile pentru această prevalență crescută a infecțiilor rămân a fi determinate ca majoritatea lucrărilor asupra disfuncției imune sa concentrat asupra prezenței biomarkerilor inflamatori și a modificărilor sistemului imunitar asociate cu țesutul adipos în prezența obezității și/sau diabetului. S-a raportat în mod constant că indivizii cu obezitate au modificat funcția imună sistemică în comparație cu indivizii slabi.9 Mai mult, studiile care compară indivizii cu diabet de tip 2 cu indivizii sănătoși sugerează că concentrațiile crescute de glucoză plasmatică joacă un rol important în deteriorarea imunității. sau nu, aceste anomalii ale funcției imune depind de prezența afectărilor metabolice (de exemplu, glicemie) sau sunt mediate de prezența excesului de grăsime corporală în sine rămâne necunoscută.

Recent, a crescut interesul pentru așa-numiții indivizi sănătoși din punct de vedere metabolic cu obezitate, care se caracterizează clinic prin lipsa factorilor de risc metabolici, în ciuda indicelui de masă corporală crescut (IMC) .10 Având în vedere că obezitatea joacă un rol atât de important în bolile cronice și inflamația, Scopul studiului actual a fost de a testa ipoteza că persoanele cu obezitate și diabetul de tip 2 au o afectare mai mare a funcției imune comparativ cu persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate. Am folosit sistemul Edmonton Obesity Staging System (EOSS) pentru a identifica o cohortă de indivizi cu obezitate care erau metabolici sănătoși (obezitate în stadiul 0) și o cohortă de indivizi cu obezitate care aveau diabet de tip 2 (obezitate în stadiul 2) .11

Proiectarea și metodele cercetării

Subiecte

Probe periferice de sânge

Probele de sânge au fost prelevate la același moment al zilei pentru toți subiecții și în starea de post pentru toți subiecții din grupul de stadiul 0 și doi subiecți din grupul de stadiul 2. Spre deosebire de concentrațiile de lipide plasmatice, 12 ore rapid au un impact limitat asupra funcției imune/fenotipului12 și, prin urmare, nu a fost inclus ca o cerință pentru persoanele cu diabet zaharat de tip 2 (grupul de stadiul 2) pentru a reduce riscul de hipoglicemie. Participanții la grupul de obezitate din etapa 2 au primit opțiunea de a fi sau nu în starea de post și doi voluntari au venit la post în momentul extragerii de sânge. Cei care au ales să nu fie în stare de post au fost rugați să consume doar un mic dejun ușor care conține o ceașcă de cereale neindulcite sau fulgi de ovăz cu 125 ml de lapte. O probă de sânge venos (18 ml) a fost colectată de la fiecare participant. Probele de sânge au fost colectate în vacutainere heparinizate și păstrate la temperatura camerei până la procesare. Numărul complet de celule sanguine/diferențiale au fost analizate folosind un analizor de hematologie Beckman Coulter (Beckman Coulter, Mississauga, Ontario, Canada).

Fenotiparea limfocitelor

Izolarea și stimularea limfocitelor

Celulele mononucleare din sângele periferic (PBMC) au fost izolate și purificate pe un gradient de densitate Ficoll de Histopaque 1077 (Sigma-Aldrich Canada, Oakville, Ontario, Canada), așa cum s-a descris anterior. RPMI) 1640; Invitrogen) conținând 5% (v/v) FBS, 25 mmol/L acid 4- (2-hidroxietil) -1-piperazineetanesulfonic (HEPES), 2,5 μmol/ml 2-mercaptoetanol și 1% (v/v )) soluție antibiotică/antimicotică (Invitrogen). Celulele au fost numărate utilizând un hemocitometru și excluderea albastru tripan pentru a determina viabilitatea celulară. Limfocitele (1 × 106 ml) au fost cultivate cu sau fără fitohemaglutinină (PHA, 10 μg/ml; Sigma-Aldrich Canada) sau lipopolizaharidă (LPS, 25 μg/ml; Sigma-Aldrich Canada) timp de 48 de ore la 37 ° C. După incubare, eprubetele au fost centrifugate la 750 x g timp de 5 min pentru a forma celule de pelete, iar fracția supernatantă a fost depozitată la -80 ° C pentru analize ulterioare de citokine.

Concentrațiile de citokine în plasmă și mediu postcultiv

Sângele integral a fost centrifugat la 1350 × g timp de 10 min și plasma a fost îndepărtată și depozitată în alicote de 1 ml la -80 o C pentru analize ulterioare. Kituri ELISA comerciale pentru IL-6 și CRP (R&D Systems, Minneapolis, Minnesota, SUA) și IgG (Bethyl Laboratories, Montgomery, Texas, SUA) au fost utilizate pentru a determina concentrațiile plasmatice conform instrucțiunilor producătorului. Kituri ELISA comerciale pentru interferon γ (IFN-γ), IL-6, factor de necroză tumorală α (TNF-α), IL-10, IL-2, IL-1β (eBioscience, San Diego, California, SUA) și IgG Bethyl Laboratoarele/Laboratoarele Cedarlane, Burlington, Ontario, Canada) au fost utilizate pentru a cuantifica aceste proteine ​​în mediu de cultură după stimularea limfocitelor cu sau fără PHA și LPS, urmând instrucțiunile producătorului. Toate probele au fost analizate în duplicat și, atunci când este necesar, au fost diluate cu diluant de testare pentru a se încadra în domeniul liniar de detecție a curbelor standard pentru CRP (0-50 ng/mL), IL-6 (0-300 pg/mL), IgG 0 –1000 ng/mL) și IFN-γ, IL-6, IL-2, IL-1β (0-2000 pg/mL) și TNF-α și IL-10 (0-4000 pg/mL).

Test de explozie oxidativă neutrofilă

Activitatea de spargere oxidativă a neutrofilelor a fost evaluată în sângele integral, așa cum s-a descris anterior. acetat de miristat (PMA, 3,2 × 10 3 nM; Sigma-Aldrich Canada). Oxidarea dihidrorodaminei a fost cuantificată prin citometrie în flux. Indicele de stimulare (SI) a fost calculat după cum urmează: SI = (timpul mediu de fluorescență al canalului B - timpul mediu de fluorescență al canalului A)/(timpul mediu de fluorescență al canalului A).

Analize statistice

Rezultate

Caracteristicile subiectului

Caracteristicile participanților la studiu sunt prezentate în tabelul 1. Participanții la grupul de obezitate din stadiul 2 au fost mai în vârstă comparativ cu participanții la grupul de obezitate din stadiul 0. Nu s-au observat diferențe semnificative în greutatea corporală și IMC între cele două grupuri.

Caracteristicile antropometrice și metabolice ale participanților la studiu *

Numărul total și diferențial de celule sanguine

Femeile au avut un număr mai mare de trombocite (270,0 ± 44,3 10 9/L vs 178,2 ± 55,8 10 9/L, p = 0,032) și un volum mediu mai mic de trombocite (7,4 ± 0,8 fL față de 8,7 ± 0,7 fL, p = 0,025) comparativ cu bărbații. Numărul de trombocite a fost, de asemenea, corelat negativ cu vârsta (n = 19, r = -0.497), în timp ce procentul de monocite (r = 0.537) și eozinofile (r = 0.456) au fost asociate pozitiv cu vârsta (toate p≤0.05). Nu au existat diferențe semnificative între grupurile de obezitate din stadiul 0 și stadiul 2 pentru numărul de globule roșii sau albe, hemoglobină, hematocrit, volumul corpuscular mediu, hemoglobină corpusculară medie, lățimea distribuției eritrocitelor, numărul de trombocite, volumul mediu de trombocite și total și procent neutrofile, limfocite, monocite, eozinofile și bazofile (tabelul 2). Toate numărurile de celule sanguine măsurate s-au încadrat în intervalele standard de referință ale clinicii, cu excepția procentului de monocite și eozinofile care au fost ușor mai mari pentru ambele grupuri (tabelul 2).

Numărul total și diferențiat de celule sanguine la persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate și subiecții cu obezitate și diabet de tip 2 *

Producerea de citokine de către limfocite stimulate și concentrații plasmatice de citokine

PBMC de la subiecții cu obezitate în stadiul 2 au produs semnificativ mai puțin IL-2, IL-6 și TNF-α după stimularea PHA decât celulele de la subiecții cu obezitate în stadiul 0 (toate p Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

Producerea de citokine de către limfocite stimulată cu mitogeni și concentrații plasmatice de markeri inflamatori la persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate și subiecții cu obezitate și diabet de tip 2 *

Funcția neutrofilă

Caracteristicile funcționale ale neutrofilelor înainte și după stimularea PMA (acetat de miristor de forbol). (A) Intensitatea fluorescenței neutrofilelor; (B) dimensiunea celulei (împrăștiere înainte (FSC-H)); (C) granularitate (dispersie laterală (SSC-H)); (D) indicele de stimulare (SI) (timpul mediu de fluorescență al canalului B - timpul mediu de fluorescență al canalului A)/(timpul mediu de fluorescență al canalului A)) înainte (0 min și după) (5 min, 10 min, 15 min) stimulare PMA . Valorile sunt prezentate ca medie ± SE. * indică faptul că media din fiecare punct de timp este semnificativ diferită de grupul de obezitate din stadiul 0 (p Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up

Fenotipuri limfocitare ale subiecților cu stadiul 0 și stadiul 2 obezitate *

Discuţie

Am arătat că capacitatea celulelor imune de a răspunde provocărilor a fost afectată la subiecții cu obezitate și diabet de tip 2 comparativ cu persoanele sănătoase din punct de vedere metabolic cu obezitate. PBMC de la subiecții cu diabet zaharat de tip 2 au produs semnificativ mai puțin IL-2, un marker surogat al proliferării, atunci când sunt stimulați cu un mitogen al celulelor T (PHA). Producția mai mică de IL-2 după stimularea PHA observată la persoanele cu obezitate și diabet de tip 2 sugerează că, pentru un IMC similar, diabetul afectează în continuare capacitatea celulelor T de a răspunde și de a prolifera la provocare. Se consideră că concentrația crescută de glucoză plasmatică cronică este responsabilă cel puțin parțial pentru capacitatea mai mică de a secreta citokine după stimulare. Într-adevăr, studiile anterioare au demonstrat că, pe lângă glucoză, monocitele nediabetice nestimulate și-au crescut producția de TNF-α și IL-6 „în repaus ”19 și că, după stimularea cu mitogen pokeweed, în plus față de glucoză la PBMC, s-a redus IL-2, IL -6 și producerea IL-10 într-o manieră doză-răspuns.20 Rezultatele noastre sunt în concordanță cu conceptul de toleranță la stimulare care a fost propus anterior 21, unde o producție mai mare de citokine la momentul inițial împiedică celulele imune să răspundă adecvat la provocare.

Interesant este faptul că raportăm pentru prima dată o proporție crescută de monocite care exprimă CRTh2 (CD14 + CRTh2 +). CRTh2 este un receptor chemoattractor exprimat pe numeroase tipuri de celule inflamatorii, cum ar fi celulele Th2, eozinofile, bazofilele28 și celulele limfoide înnăscute de tip 2. 29 Studiile au demonstrat o prezență crescută a celulelor care exprimă CRTh2 la persoanele cu boală alergică30 31 și că blocarea CRTh2 a îmbunătățit simptomele .32 33 Deși au fost raportate rezultate puține și inconsistente în ceea ce privește prevalența bolilor alergice la persoanele cu diabet de tip 2, 34 35 au o frecvență mai mare și un curs complicat al infecțiilor respiratorii.8 CRTh2 este un receptor pentru prostaglandina D2, un mediator lipidic. indusă după expunerea la alergeni36 și în timpul răspunsului bacterian.37 Ca atare, această cale este acum considerată a fi un factor declanșator non-alergic al inflamației de tip 2. Prin urmare, proporția mai mare de monocite care exprimă CRTh2 la persoanele cu diabet de tip 2 din studiul nostru oferă un mecanism potențial care ar putea contribui la prevalența mai mare a alergiilor34 și/sau a infecțiilor respiratorii la această populație.

Concluzie

În concluzie, am demonstrat că indivizii cu obezitate și diabetul de tip 2, care corespund IMC cu persoanele cu obezitate din punct de vedere metabolic non-diabetic, au un răspuns al celulelor T afectat după provocare, în ciuda faptului că au o populație de celule T care exprimă mai mulți markeri de activare. Funcția neutrofilă a fost, de asemenea, modificată la subiecții cu obezitate și diabet de tip 2 cu un indice de stimulare mai scăzut poststimulare. În general, rezultatele noastre sugerează că diabetul de tip 2 este asociat cu perturbări suplimentare în funcționalitatea sistemului imunitar comparativ cu indivizii obezi sănătoși din punct de vedere metabolic, care pot fi parțial responsabili de prevalența crescută a infecției la această populație.

Mulțumiri

Autorii îi mulțumesc lui Lee-Ann Langkaas pentru asistența sa în recrutarea subiectului și extragerea de sânge. Autorii mulțumesc, de asemenea, participanților, fără de care studiul nu ar fi fost posibil.