Tác dụng phụ thuộc vào giới tính của chế độ ăn nhiều chất béo đối với rối loạn chuyển hóa, chức năng hàng rào đường ruột và hệ vi sinh vật đường ruột ở chuột

Béo phì là một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn ở các nước công nghiệp và đang phát triển. Thật vậy, 50% dân số châu Âu bị thừa cân và béo phì¹và các nghiên cứu dự đoán cho thấy gần 1 trong 2 người trưởng thành ở Hoa Kỳ sẽ bị béo phì vào năm 2030². Trong số các đối tượng béo phì, gần 9 trong 10 sẽ trở nên kháng insulin có liên quan đến tăng nguy cơ tử vong³ và trước sự phát triển của đái tháo đường type 2 (T2DM).

Kháng insulin trong béo phì có liên quan nhiều đến viêm hệ thống cấp thấp và sản xuất các cytokine gây viêm trong mô mỡ^4,5. Một số nghiên cứu nhấn mạnh mối liên hệ giữa viêm hệ thống cấp thấp, kiểm soát đường huyết liên quan đến rối loạn điều hòa và chức năng hàng rào đường ruột trong béo phì^6,7. Một sự thay đổi chức năng hàng rào đường ruột, và cụ thể hơn là sự gián đoạn của các protein tiếp giáp chặt chẽ (TJ), đã được quan sát thấy trong các mô hình động vật béo phì^7,8,9, trong khi dữ liệu ở người vẫn còn gây tranh cãi^10,11,12. Ví dụ, những người khỏe mạnh về mặt trao đổi chất bị béo phì biểu hiện viêm cấp thấp toàn thân không cho thấy tính thấm ruột tăng lên được đo bằng xét nghiệm lactulose-mannitol-sucralose, mặc dù bị rối loạn sinh lý đường ruột¹². Vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột trong sự phát triển của béo phì và các bệnh đi kèm liên quan của nó đã được nhấn mạnh cả ở loài gặm nhấm và con người^9,13. Những con chuột không có mầm bệnh được nuôi bằng chế độ ăn nhiều chất béo (HFD) không tăng cân cũng như khối lượng chất béo so với chuột đối chứng và miễn dịch với sự khởi phát của viêm hồi tràng¹⁴. Chuyển hệ vi sinh vật đường ruột từ người hiến nạc sang bệnh nhân béo phì mắc hội chứng chuyển hóa, tăng độ nhạy insulin và mức độ vi khuẩn sản xuất butyrate¹⁵.

Dữ liệu ngày càng tăng nhấn mạnh tầm quan trọng của tình dục trong sinh lý bệnh và kết quả của nhiều bệnh, đặc biệt là ở T2DM mà béo phì là yếu tố nguy cơ đầu tiên. Tỷ lệ béo phì ở phụ nữ cao hơn nam giới¹⁶, trong khi bệnh tiểu đường phổ biến hơn ở nam giới¹⁷. Do đó, có tính đến sự khác biệt giữa động vật đực (M) và cái (F) trong các nghiên cứu thực nghiệm ngày càng được nhấn mạnh. Những con chuột được nuôi bằng HFD trong vài tuần đã phát triển tình trạng tiền tiểu đường, nhưng kháng insulin xuất hiện đầu tiên ở chuột M-HFD và sau đó ở chuột F-HFD^18,19. Tương tự, mô mỡ trắng (WAT) đóng vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của các rối loạn chuyển hóa liên quan đến béo phì do giải phóng adipokine (ví dụ leptin, adiponectin và resistin), cũng bị ảnh hưởng bởi giới tính. Thật vậy, chuột HFD cái phát triển kho chất béo quanh tuyến sinh dục lớn hơn và có mức adiponectin huyết tương cao hơn chuột HFD đực^18,19. Nồng độ adiponectin và leptin huyết thanh ở phụ nữ cao hơn ở nam giới độc lập với BMI, điều này có thể được giải thích một phần bởi sự khác biệt giới tính trong phân phối mỡ cơ thể²⁰. Theo cách tương tự, chuột F-HFD tăng cân chậm hơn chuột M-HFD^18,19. Độc lập với chế độ ăn uống, chuột đực và chuột cái thể hiện sự khác biệt trong thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột. Chuột F-HFD cho thấy sự phong phú tương đối cao hơn của Parabacteroides, Lactobacillus, Bacteroides và Bifidobacterium so với chuột M-HFD²¹. Ở người, sự phong phú tương đối của Bacteroides đã giảm ở nam giới so với phụ nữ, chỉ khi chỉ số khối cơ thể (BMI) trên 33²². Nó cũng được chấp nhận rằng hệ vi sinh vật đường ruột góp phần phát triển một hồ sơ cụ thể của axit mật²³. HFD so với chế độ ăn chất béo bình thường làm tăng hàm lượng cecal của cả axit mật sơ cấp và thứ cấp ở chuột M-HFD, có liên quan đến rối loạn chức năng hàng rào ruột và tăng tính thấm ruột²⁴. Theo hiểu biết của chúng tôi, có rất ít dữ liệu về sự khác biệt giới tính về tính thấm viêm ruột và ruột kết trong mô hình chuột HFD vì các nghiên cứu trước đây chủ yếu sử dụng chuột đực.

Do đó, chúng tôi nhằm mục đích đánh giá sự khác biệt giới tính do HFD gây ra đối với kiểm soát đường huyết và hệ vi sinh vật đường ruột với trọng tâm đặc biệt là chức năng hàng rào ruột, viêm mô toàn thân và mỡ ở chuột. Do đó, nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một cái nhìn tổng quan tích hợp về phản ứng phụ thuộc vào giới tính đối với HFD.

Thí nghiệm trên động vật

Chuột C57BL / 6J đực và cái sáu tuần tuổi được lấy từ Janvier Labs (Le Genest-Saint-Isle, Pháp, n = 24 / giới tính) và thích nghi trong 4 ngày trong môi trường được kiểm soát (23 ° C với chu kỳ sáng-tối 12 giờ) với quyền truy cập miễn phí vào thức ăn và nước uống (n = 4 / lồng). Trong quá trình thích nghi, chuột được cho ăn với chế độ ăn tiêu chuẩn (SD, 3,34 kcal / g, công thức 1314, Altromin, Lage, Đức; Bảng 1). Chuột đực và chuột cái sau đó được chọn ngẫu nhiên thành hai nhóm nhận trong 14 tuần SD hoặc chế độ ăn nhiều chất béo (HFD) cung cấp 60% kcal dưới dạng chất béo, 20% kcal dưới dạng carbohydrate và 20% kcal dưới dạng protein (5,21 kcal / g, D12492i, Chế độ ăn uống nghiên cứu, New Brunswick, NJ, Hoa Kỳ; Bảng 1). Trong HFD, chất béo là từ mỡ lợn (0,316 g / g) và dầu đậu nành (0,032 g / g). Trọng lượng cơ thể được đo hàng tuần. Thành phần cơ thể được đánh giá bởi EchoMRI (EchoMRI, Houston, TX, Hoa Kỳ). Nghị định thư đã được phê duyệt bởi ủy ban đạo đức khu vực được gọi là CENOMEXA (ủy quyền trên APAFIS # 29283-2021012114574889 v5) và được thực hiện theo các quy định hiện hành của Pháp và Châu Âu và hướng dẫn ARRIVE.

Xét nghiệm dung nạp glucose đường uống (OGTT)

OGTT được thực hiện sau 4 và 14 tuần SD và HFD. Tóm lại, sau thời gian nhịn ăn qua đêm 12 giờ với quyền truy cập miễn phí vào nước, chuột được cho uống dung dịch glucose (1 g glucose cho mỗi kg trọng lượng cơ thể). Nồng độ glucose trong máu được lấy từ tĩnh mạch đuôi và được đo bằng máy đo đường huyết (Hướng dẫn kiểm tra ACCU, Roche, Bale, Thụy Sĩ) ở 0, 15, 30, 45, 60 và 90 phút sau khi uống glucose, như đã báo cáo trước đây^25,26.

ITT được thực hiện sau 4 và 14 tuần SD và HFD. Một thời gian ngắn, sau khi nhịn ăn 2 giờ với quyền truy cập miễn phí vào nước, chuột đã được tiêm insulin người (0,75 U mỗi kg trọng lượng cơ thể, I9278, Sigma-Aldrich, Saint-Quentin-Fallavier, Pháp). Sau đó, mức đường huyết được đo theo cách tương tự như đối với OGTT.

Tính thấm ruột

Vào tuần 14, sau thời gian nhịn ăn 2 giờ và 3 giờ trước khi trợ tử, chuột nhận được dung dịch FITC-dextran (4 kDa, 40 mg / mL, Sigma-Aldrich) bằng cách uống ở 10 μL / g trọng lượng cơ thể để đánh giá tính thấm cận bào lớn toàn bộ ruột in vivo, như mô tả trước đây²⁷. Cường độ huỳnh quang của FITC-dextran trong plasma được đo bằng đầu đọc vi tấm đa mode Spark (Tecan, Anh; kích thích ở 485 nm, phát xạ ở 535 nm).

Lấy mẫu mô

Chuột được gây mê bằng cách tiêm dung dịch ketamine/xylazine (lần lượt là 100 và 10 mg/kg). Các mẫu máu được thu thập, ly tâm ở 3000×g, 4 °C trong 15 phút và huyết tương được đông lạnh ở -80 °C. Các kho mô mỡ dưới da và quanh tuyến sinh dục và đại tràng được thu thập, rửa bằng PBS lạnh như băng, ngay lập tức đông lạnh trong nitơ lỏng và được bảo quản ở -80 ° C cho đến khi phân tích. Hàm lượng Cecal được thu thập để đánh giá microbiota và axit béo chuỗi ngắn.

Xét nghiệm huyết tương: béo phì và dấu hiệu viêm

Nồng độ insulin, leptin, resistin, adiponectin, IL-6 và TNFα trong huyết tương được đánh giá bằng xét nghiệm Bio-Plex Pro (Phòng thí nghiệm BioRad, Marnes-la-Coquette, Pháp) theo hướng dẫn của nhà sản xuất và được đo bằng công nghệ Luminex (Phòng thí nghiệm BioRad). Urê huyết tương, alanine aminotransferase (ALAT), aspartate aminotransferase (ASAT) và nồng độ cholesterol toàn phần được xác định bằng máy phân tích Catalyst One (IDEXX Laboratories, Westbrook, ME, US).

Chiết xuất RNA đại tràng và RT-qPCR

Tổng RNA đại tràng được chiết xuất bằng phương pháp trizol (Invitrogen, Fisher Scientific, USA), được định lượng bằng cách sử dụng máy quang phổ nanoDrop 2000 và phiên mã ngược như mô tả trước đây²⁸. Phân tích tính toàn vẹn của tổng RNA được thực hiện bằng cách chạy 1 μL của mỗi mẫu trên Máy phân tích sinh học Agilent 2100 (Agilent RNA 6000 Nano Kit, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, US). Sau đó, qPCR đã được hiện thực hóa bằng cách sử dụng công nghệ SYBR Green trên hệ thống Real-time PCR QuantStudio 12 K Flex (Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) nhắm vào 44 dấu hiệu quan tâm chủ yếu liên quan đến phản ứng viêm và chức năng hàng rào ruột (xem Bảng bổ sung S1 trực tuyến để biết chi tiết). Giá trị trung bình của các gen ACTB, β 2M và GAPDH đã được sử dụng làm tài liệu tham khảo. Các mồi cụ thể được hiển thị trong Bảng bổ sung S1 trực tuyến.

Chiết xuất RNA mô mỡ và RT-qPCR

RNA perigonadal (pWAT) và mô mỡ trắng dưới da (scWAT) được chiết xuất bằng cách sử dụng RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen, Courtabœuf, Pháp) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Định lượng và phiên mã ngược đã được thực hiện như mô tả trước đây²⁸. Sau đó, qPCR được thực hiện bằng cách sử dụng công nghệ SYBR Green trên hệ thống Real-Time PCR Bio-Rad CFX96 (Bio-Rad Laboratories) nhắm vào các cytokine gây viêm (Il6, Tnf, Ccl2) và adipokine (leptin, resistin và adiponectin). Giá trị trung bình của β2M và RPS18 được sử dụng làm tham chiếu. Các mồi cụ thể được hiển thị trong Bảng bổ sung S1 trực tuyến.

Phân tích axit béo chuỗi ngắn (SCFAs)

Hai mươi đến năm mươi gram nội dung cecal đông lạnh đã được sử dụng để phân tích thành phần axit béo chuỗi ngắn (SCFAs). Tóm lại, mẫu hàm lượng cecal được đồng nhất trong nước miliQ đến nồng độ cuối cùng là 1 g hàm lượng / mL và giữ ở 4 ° C trong 2 giờ. Supernatant thu được sau khi ly tâm (12.000 vòng / phút trong 30 phút ở 4 ° C). Protein được kết tủa qua đêm ở 4 ° C với axit phosphotungstic bão hòa 10% và sau đó ly tâm ở 12.000 vòng / phút trong 15 phút ở 4 ° C. 2-Ethylbutyrate đã được thêm vào theo tỷ lệ 1: 4 cho supernatants như một tiêu chuẩn nội bộ. Hàm lượng SCFA được xác định từ thể tích supernatant 0,3 μL bằng sắc ký khí (sắc ký khí Agilent 7890B, Agilent Technologies, Les Ulis, Pháp) được trang bị kim phun không phân tách, máy dò ion hóa ngọn lửa và cột mao dẫn silica hợp nhất (15 m × 0,53 mm × 0,5 μm, Supelco, Saint-Quentin-Fallavier, Pháp). Tốc độ dòng khí mang (H2) là 10 mL/phút. Nhiệt độ lò ban đầu là 100 ° C trong 10 phút và sau đó tăng từ 100 lên 180 ° C với tốc độ 20 ° C / phút và giữ 2 phút. Nhiệt độ máy dò là 240 °C. 2-Ethylbutyrate được sử dụng làm tiêu chuẩn nội bộ. Các mẫu được phân tích trùng lặp. Các đỉnh thu được được tích hợp bằng phần mềm OpenLAB Chemstation (Agilent Technologies, Les Ulis, Pháp)²⁹.

Phân tích hệ vi sinh vật Cecal

Tổng DNA được chiết xuất từ các mẫu hàm lượng cecal bằng PowerFecal Pro DNA Kit (Qiagen, Pháp) và sử dụng phương pháp phá vỡ đập hạt cơ học. Vùng siêu biến đổi V3-V4 của rDNA 16S của vi khuẩn được khuếch đại bằng PCR (PCR1F_460: CTTTCCCTACACGACGTCTTCCGATCTACGGRAGGCAGCAGCAG và PCR1R_460: GGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTTACCAGGGTATCTAATCCT) sử dụng Phanta Max Super-Fidelity DNA Polymerase (Vazyme, PRC) (95 °C trong 3 phút và sau đó 35 chu kỳ ở 95 °C trong 15 giây, 65 °C trong 15 giây và 72 °C trong 1 phút trước bước cuối cùng ở 72 °C trong 5 phút). Các amplicon tinh khiết được giải trình tự bằng công nghệ giải trình tự Miseq (Illumina) tại nền tảng GeT-PLaGe (Toulouse, Pháp). Các trình tự kết quả được phân tích bằng quy trình làm việc R (Team, 2019) kết hợp dada2 v.1.28³⁰ và ẾCH 4.0.1³¹ phần mềm. Các bài đọc được lọc, hợp nhất và gán cho các biến thể trình tự amplicon (ASV) với dada2 như sau. Bộ điều hợp lần đầu tiên được gỡ bỏ bằng cách sử dụng cutadapt v. 3.5. Các bài đọc sau đó được lọc bằng hàm dada2 filterAndTrim, với độ dài cắt ngắn 200 bp cho các lần đọc tiến và ngược 16S. Việc cắt ngắn này làm giảm tỷ lệ lỗi trong khi vẫn cho phép hợp nhất hầu hết các lần đọc. Mô hình lỗi sau đó được tính toán bằng cách sử dụng hàm learnErrors và thuật toán suy luận mẫu lõi dada2 đã được thực thi. Các lần đọc chuyển tiếp và đảo ngược sau đó được hợp nhất với sự chồng chéo tối thiểu là 20 bp. Các chuỗi kết quả được lưu trong bảng trình tự bằng makeSequenceTable. Các hướng dẫn của FROGS v4.0.1 đã được tuân theo để phát hiện và loại bỏ chimeras bằng công cụ vsearch. ASV có sự phong phú toàn cầu thấp hơn 0,0005% đã bị loại bỏ khỏi phân tích sau đây bằng bộ lọc FROGS và sau đó được gán cho các loài sử dụng liên kết FROGS với Vi khuẩn 16S REFseq.

Phân tích tiếp theo được thực hiện bằng cách sử dụng các gói phyloseq R³². Các mẫu hiếm khi ở độ sâu lấy mẫu thậm chí trước khi tính toán trong các mẫu đa dạng thành phần (độ phong phú quan sát được và chỉ số Shannon) và đa dạng thành phần giữa các mẫu (Bray–Curtis) Số lượng ASV thô, không hiếm được sử dụng để tạo ra các biểu đồ phong phú tương đối và để tìm ASV với sự phong phú khác nhau đáng kể giữa nam và nữ.

Phân tích thống kê

Dữ liệu được phân tích bằng GraphPad Prism 8.3 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA, US) và được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± sai số chuẩn của giá trị trung bình (SEM). Để so sánh hai nhóm, t-test hoặc Mann-Whitney test đã được sử dụng, nếu thích hợp. Để so sánh trọng lượng cơ thể hoặc thay đổi đường huyết, ANOVA hai chiều đã được thực hiện (Thời gian × HFD) sau đó là xét nghiệm sau Bonferroni. Chỉ số đa dạng alpha (Các loài quan sát được và Shannon) được phân tích bằng thử nghiệm Kruskal-Wallis. Một thử nghiệm phân tích đa biến hoán vị phương sai (PERMANOVA) đã được thực hiện trên ma trận Bray-Curtis sử dụng 9999 hoán vị ngẫu nhiên và ở mức quan trọng là 0,05. Sự phong phú của ngành và họ tương đối được so sánh bằng cách sử dụng thử nghiệm Mann-Whitney. DESeq2 được sử dụng để ước tính sự thay đổi nếp gấp phong phú giữa F-SD / M-SD hoặc F-HFD / M-HFD. Các ASV được lựa chọn dựa trên kích thước hiệu ứng (thay đổi gấp 1/8 < < 8), giá trị p đã điều chỉnh (< 0,001) và tỷ lệ lưu hành (hơn 50 bản sao mỗi mẫu trong ít nhất 25% mẫu). Các hệ số tương quan xếp hạng của Spearman giữa sự phong phú tương đối của hệ vi sinh vật đường ruột ở cấp độ gia đình và các chỉ số liên quan đến béo phì được xác định bằng phần mềm R để phân tích thống kê tương quan. Đối với tất cả, giá trị p < 0, 05 được coi là đáng kể. Một xu hướng đã được xem xét khi giá trị p nằm trong khoảng từ 0,1 đến 0,05.

Tuyên bố đạo đức

Các tác giả xác nhận rằng tất cả các thí nghiệm được thực hiện theo các hướng dẫn có liên quan và các quy định của Pháp và Châu Âu (Tạp chí chính thức của Cộng đồng châu Âu L 358, 18/12/1986). Hơn nữa, giao thức đã được phê duyệt bởi ủy ban đạo đức địa phương có tên CENOMEXA (ủy quyền trên APAFIS # 29283-2021012114574889 v5). Chúng tôi cũng tuân theo các hướng dẫn ARRIVE. Chuột được gây mê bằng cách tiêm dung dịch ketamine / xylazine (xem phần “Vật liệu và phương pháp”).

Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi báo cáo phản ứng phụ thuộc giới tính đối với chế độ ăn nhiều chất béo ở chuột bằng cách đánh giá sự tiến hóa của hệ vi sinh vật đường ruột, chức năng hàng rào ruột, đặc điểm viêm WAT và các thông số trao đổi chất lưu thông ở chuột cái và chuột đực trong suốt thời gian cho ăn HFD. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng để đáp ứng với HFD, chuột đực đã phát triển sự thay đổi rõ rệt hơn về chức năng viêm mỡ và nội tiết liên quan đến sự khởi đầu của kháng insulin so với chuột cái. Ngược lại, con cái được cho ăn HFD cho thấy sự thay đổi rõ rệt hơn về chức năng hàng rào đường ruột và viêm so với chuột đực. Vì hệ vi sinh vật đường ruột cũng cho thấy những thay đổi phụ thuộc vào giới tính để đáp ứng với HFD, sự đóng góp của nó vào phản ứng của vật chủ đối với HFD sẽ được thảo luận.

Con đực dễ bị viêm mỡ và thay đổi cân bằng nội môi glucose hơn chuột cái

Trong nghiên cứu của chúng tôi, chuột đực thể hiện trọng lượng cơ thể và khối lượng mỡ tăng cao hơn và sớm hơn con cái theo tài liệu^{19,33,34,35,36,37}. Tính nhạy cảm cao hơn đối với béo phì được quan sát thấy ở nam giới cũng liên quan đến sự thay đổi viêm và nội tiết WAT cụ thể theo giới tính. Thật vậy, các dấu hiệu viêm trong WAT quanh tuyến sinh dục tăng cao hơn ở chuột đực so với chuột cái để đáp ứng với HFD. Đặc biệt, Ccl2, mã hóa cho MCP-1, mức độ biểu hiện tăng ở chuột đực nhưng không tăng ở chuột cái sau 14 tuần HFD. MCP-1 được biết là ủng hộ di cư bạch cầu đơn nhân và các nghiên cứu trước đây đã báo cáo sự di cư và tuyển dụng bạch cầu đơn nhân lớn hơn ở chuột đực gầy và béo phì tương ứng với các đối tác nữ của chúng³⁸ cho thấy tính nhạy cảm cao hơn của chuột đực so với chuột cái đối với viêm mỡ như được quan sát trong nghiên cứu của chúng tôi. Trong nghiên cứu hiện tại, nồng độ mRNA adiponectin được điều chỉnh bởi HFD trong mỡ quanh tuyến sinh dục của nữ giới và giảm WAT dưới da của nam giới. Hơn nữa, chuột đực được cho ăn HFD cũng cho thấy tỷ lệ leptin / adiponectin cao hơn so với con cái được nuôi bằng HFD. Ở người, tỷ lệ leptin / adiponectin song song với tăng chỉ số khối cơ thể (BMI), nhưng cũng tương quan tích cực với kháng insulin³⁹ và các dấu hiệu tiền viêm lưu hành⁴⁰ Gợi ý rằng leptin/adiponectin là một dấu hiệu của nguy cơ chuyển hóa liên quan đến béo phì so với chuột cái. Điều này được xác nhận trong nghiên cứu của chúng tôi, trong đó tỷ lệ leptin / adiponectin cao được quan sát thấy ở nam giới có liên quan đến tình trạng kháng insulin rõ rệt hơn ở chuột cái sau 14 tuần HFD. Những quy định phụ thuộc giới tính của các đặc điểm nội tiết và viêm của mô mỡ có thể góp phần vào các rối loạn chuyển hóa chậm quan sát thấy ở nữ giới, như đã báo cáo trước đây trong cả hai mô hình gặm nhấm^19,33 và con người²⁰.

Vai trò của các cộng đồng vi khuẩn đặc trưng theo giới tính trong dị hình chuyển hóa để đáp ứng với HFD

Vì các nghiên cứu trước đây đã nhấn mạnh vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột và chức năng hàng rào ruột trong sự xuất hiện của các biến chứng chuyển hóa liên quan đến béo phì⁴¹, chúng tôi đã điều tra sự thích nghi của thành phần vi khuẩn và biểu mô ruột với HFD ở cả chuột đực và chuột cái. Thật vậy, một số nghiên cứu trước đây cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột có thể làm trung gian cho phản ứng phụ thuộc giới tính vào các can thiệp khác nhau^42,43. Cả hai giới đều phát triển những thay đổi lớn trong hệ vi sinh vật đường ruột để đáp ứng với 14 tuần HFD, bao gồm giảm đáng kể đa dạng alpha và những thay đổi phổ biến trong thành phần vi sinh vật như giảm sự phong phú tương đối của Bacteroidota và tăng sự phong phú tương đối của Thermodesulfobacterota, tất cả đều là dấu hiệu của chứng khó thở do HFD⁴⁴. Thật vậy, sự phong phú của ngành Bacteroidota đã giảm rõ rệt trong khi Desulfovibrionaceae tăng ở chuột đực được cho ăn HFD trong 4 tuần⁴⁵, như đã quan sát trong nghiên cứu hiện tại. Sự xâm chiếm của chuột béo phì với Bacteroidota cũng có thể ngăn ngừa kiểu hình béo phì do HFD gây ra⁴⁶ nhấn mạnh vai trò của Bacteroidota trong việc thay đổi các thay đổi trao đổi chất liên quan đến béo phì do HFD gây ra. Tuy nhiên, chuột đực và chuột cái cũng thể hiện sự khác biệt cụ thể trong thành phần hệ vi sinh vật đường ruột của chúng để đáp ứng với phơi nhiễm HFD có thể là kết quả của sự dị hình ban đầu trong thành phần microbiota theo chế độ ăn uống tiêu chuẩn. Những đặc điểm giới tính ban đầu và dai dẳng này của thành phần vi sinh vật có thể, ít nhất là giải thích một phần sự dị hình trao đổi chất để đáp ứng với HFD được quan sát thấy trong nghiên cứu hiện tại. Trong nghiên cứu hiện tại, chuột cái cho thấy sự phong phú vi khuẩn cụ thể trong Lachnospiraceae và Lactobacillaceae trong SD khi so sánh với các đối tác nam của chúng như đã báo cáo trước đây²¹. Để đáp ứng với HFD, chuột cái cho thấy giảm Lachnospiraceae và Lactobacillaceae và trong nghiên cứu của chúng tôi, cả hai họ đều tương quan tích cực với khối lượng nạc cái nhưng tiêu cực với khối lượng chất béo, không dung nạp glucose, nồng độ leptin huyết tương hoặc tính thấm ruột (Nhóm IV). Ở chuột đực, sự phong phú ngày càng tăng của Lachnospiraceae và Lactobacillaceae trước đây cũng có liên quan tích cực đến kiểu hình nạc và kháng béo phì do HFD ở chuột đực⁴⁷. Gần đây, chất chuyển hóa có nguồn gốc từ Lactobacillus đã được chứng minh là điều chỉnh chuyển hóa lipid đường ruột ở chuột đực, do đó hạn chế sự thay đổi trao đổi chất trong bệnh béo phì do HFD gây ra⁴⁸. Tuy nhiên, trong nghiên cứu hiện tại, sự phong phú của Lachnospiraceae và Lactobacillaceae không bị ảnh hưởng bởi HFD ở con đực. Ngoài ra, sự giảm đáng kể tổng SCFA ở chuột HFD cái có thể liên quan đến sự giảm sự phong phú của Lachnospiraceae là vi khuẩn sản xuất SCFA. Ngay cả khi thành phần của chế độ ăn carbohydrate khác nhau giữa SD và HFD, hàm lượng SCFA cecal bị ảnh hưởng khác biệt giữa chuột đực và chuột cái cần được nghiên cứu thêm. Ở chuột đực, chúng tôi cũng quan sát thấy sự gia tăng của Bacteroidaceae và giảm sự phong phú của Prevotellaceae không có ở con cái. Làm phong phú họ Prevotellaceae bằng cách bổ sung inulin ở chuột ob / ob đực có liên quan đến tác dụng có lợi⁴⁹. Nhìn chung, phân tích dữ liệu microbiota cho thấy rằng thay vì một loại vi khuẩn cụ thể, một tập đoàn vi khuẩn có thể tham gia vào sự dị hình của phản ứng HFD được quan sát thấy trong nghiên cứu của chúng tôi.

Phụ nữ nhạy cảm với viêm ruột để đáp ứng với HFD

Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã quan sát thấy sự giảm mạnh của tất cả SCFA ở nữ giới trong khi chỉ butyrate giảm ở nam giới. Ngoài ra, sự giảm hàm lượng SCFA cecal quan sát thấy ở phụ nữ đồng thời với tăng tính thấm ruột và thay đổi biểu hiện dấu hiệu viêm đại tràng. Ở nam giới, chúng tôi²⁵ và những người khác⁷ Trước đây đã mô tả sự gián đoạn chức năng hàng rào ruột không đạt được ý nghĩa trong nghiên cứu hiện tại. Những dữ liệu này cho thấy, trong nghiên cứu của chúng tôi, 14 tuần HFD gây ra nhiều thay đổi ở chuột cái ở cấp đại tràng so với con đực có liên quan nghịch với sự thay đổi trao đổi chất. Một sự dị hình giới tính của miễn dịch đường ruột đã được nhấn mạnh trong các mô hình gặm nhấm khác^50,51 và các tình nguyện viên khỏe mạnh⁵². Điều thú vị là phản ứng đường ruột miễn dịch phụ thuộc vào giới tính này đã bị bãi bỏ ở những con chuột không có mầm bệnh⁵¹. Một đánh giá gần đây suy đoán rằng tăng đáp ứng miễn dịch và viêm đường ruột đối với HFD có thể góp phần giải thích sự xuất hiện chậm hơn của các biến chứng chuyển hóa ở phụ nữ bằng cách thúc đẩy khả năng loại bỏ vi khuẩn gây bệnh và cơ hội⁵³. Trong nghiên cứu của chúng tôi, tình trạng viêm tăng cường và kích hoạt con đường TLR được đo ở niêm mạc đại tràng ở nữ giới (tăng biểu hiện của Tlr4, Tlr2, Cd14, Myd88, Ticam1, Irf3, Tnf, Il1b, Il6) do đó có thể làm giảm bớt tác động của nội độc tố vi khuẩn gram âm, LPS. Sự gia tăng tính thấm ruột và đáp ứng đại thực bào ở chuột HFD cái không bị bãi bỏ bởi TNFα knock-out⁵⁴, cho thấy sự gia tăng của Tnfα quan sát được trong nghiên cứu của chúng tôi có thể không gây bất lợi. Do đó, các nghiên cứu sâu hơn nên điều tra vai trò của viêm ruột trong sự khởi đầu của các biến chứng liên quan đến béo phì theo giới tính.

Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã không đánh giá các cơ chế liên quan đến phản ứng phụ thuộc giới tính. Nó đã được đề xuất rằng hormone steroid giới tính có thể tham gia vào sự dị hình giới tính của hệ vi sinh vật đường ruột. Thật vậy, những con chuột cái được điều trị bằng kháng sinh nhận được bằng đường uống vi sinh vật đường ruột từ chuột đực trở nên kháng insulin hơn³³. Ngoài ra, việc thiến chuột đực gây ra sự thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột trở nên giống với hệ vi sinh vật đường ruột của chuột cái và cải thiện chuyển hóa glucose³³. Do đó, sự tương tác giữa hormone steroid giới tính và hệ vi sinh vật đường ruột dường như là một yếu tố quan trọng trong sự phát triển của rối loạn chuyển hóa và cần được nghiên cứu thêm.

Tóm lại, chúng tôi báo cáo phản ứng phụ thuộc vào giới tính đối với chế độ ăn nhiều chất béo ở chuột ở các cấp độ khác nhau: hệ vi sinh vật đường ruột, niêm mạc đại tràng, mô mỡ trắng, dấu hiệu trao đổi chất, trọng lượng cơ thể và thành phần. Thật thú vị, trong khi chuột đực biểu hiện sự thay đổi nhanh hơn về kiểm soát đường huyết, chuột cái cho thấy phản ứng viêm đại tràng rõ rệt hơn. Tác động của những khác biệt giới tính này và các cơ chế cơ bản vẫn còn để giải mã trong các thí nghiệm tiếp theo.