Quantifying the effects of high fructose feeding on the intestinal permeability of endotoxins

Abstract

A dieta rica em fructose é conhecida por causar efeito nefastos em ratos e em humanos. Contudo, os efeitos desta dieta no intestino e nos orgãos circundantes são ainda pouco claros. O intestino e o fígado são os únicos orgãos que absorvem fructose directamente para os seus processos metabólicos, e estão intrisecamente ligados entre eles pela vesícula biliar e pela veia portal hepática, o que significa que ambos se influenciam um ao outro no processo, formando assim o eixo intestino-fígado. Esta conecção torna este eixo susceptível a mudanças inflamatórias e metabólicas. O presente trabalho predispõe-se a mostrar de que forma é q uma dieta rica em fructose pode afectar a permeabilidade intestinal, e como é que uma mudança de permeabilidade pode afectar a expressão de certas proteínas nos fígado de ratinhos. Neste estudo comparou-se uma dieta rica em fructose contra uma dieta normal no decorrer de três meses. A permeabilidade intestinal foi avaliada através da gavagem de uma sonda fluorescente (FITC-dextran) em ratinhos em jejum. A quantidade de sonda presente no sangue foi correlacionada com permeabilidade. Os níveis de expressão de proteína foram quantificados por Western Blot, nos quais foram medidos os níveis dos receptores associados a proliferação de peroxissoma alfa e beta, factor de necrose tumoral alfa e o transportador de glucose 2. A permeabilidade intestinal dos ratinhos alimentados a dieta de fructose foi consistemente e significativamente mais alta que a do grupo controlo em todos os pontos temporais. Estes dados sugerem que há adaptação do intestino às dietas, visto que tanto o grupo de controlo como o grupo experimental tiveram a sua permeabilidade aumentada até à semana 6, mas ambos tiveram uma redução significante desse valor na semana 12, o que significa que o intestino recuperou alguma da sua integridade. Western blots no fígado revelaram que houve um aumento na expressão de citoquinas (factor de necrose tumoral alfa), tal como no transportador associado a fructose (transportador de glucose 2). A expressão do receptor nuclear anti-inflamatório associados a proliferação de peroxissoma alfa foi reduzida, enquanto que os valores da sua forma beta se mantiveram inalteráveis. Neste trabalho foi possível concluir que uma dieta rica em fructose danifica o intestino, o que vai levar a mais “vazamento” intestinal do que uma dieta normal. Tal aumento de permeabilidade vai corresponder a um aumento de toxinas e metabolitos na corrente sanguínea, afectando directamente o fígado, resultando num aumento em inflamação e em transporte de fructose.

A fructose rich diet has been known to have nefarious effects on both mice and humans. However, the effects of this diet upon the intestine and surrounding tissues are still unclear. The intestine and the liver are the only organs that absorb fructose directly into metabolic processes, and are tightly connected via bile duct and hepatic portal vein, which means they both influence each other in the process, forming the intestine-liver axis. This connection makes this axis susceptible to inflammatory and metabolic changes. The present work intends to show how a fructose rich diet can affect the intestine’s permeability, and how a change in permeability can affect the expression of certain proteins in liver in mice. In this study we compared a fructose rich diet versus normal chow over the course of three months. Intestinal permeability was evaluated by gavaging a fluorescent probe (FITC-dextran) into fasting mice. The amount of probe present in blood was correlated with permeability. Protein expression levels in liver were quantified by Western blot, in which peroxisome proliferator associated receptor alpha and beta, tumor necrosis factor alpha and glucose transporter 2 were measured. Intestinal permeability in high fructose fed mice was consistently and significantly higher than in the control mice in all time points. The data also suggests that there is an adaption of the intestine to the diets, as both control and experimental group have an increase in permeability until week 6, but both had a significant reduction in this value at week 12, which would mean that the intestine recovered some of its integrity. Western blot in the liver revealed an increase in cytokine expression (tumor necrosis factor alpha) as well as fructose associated transporters (glucose transporter 2). Expression of antiinflammatory nuclear receptor peroxisome proliferator associated receptor alpha was decreased while its beta form was unchanged. In this work it was possible to conclude that a fructose rich diet damages the intestine, which leads to a higher intestinal leakage than a regular diet would. Such increased leakage releases toxins and metabolites into the blood stream, directly affecting the liver, resulting in an increase in inflammation and fructose transport.