Role of mesenteric lymphatics and dietary endotoxin in metabolic syndrome

肠系膜淋巴管和膳食内毒素在代谢综合征中的作用

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Although more than 95% of dietary lipids are absorbed from the small intestine via the intestinal lymphatics, transported via the mesenteric collecting lymphatics through the lymphatic network en route to the blood, the role of lymph transport in the regulation of lipid metabolism is poorly understood. We have recently shown that high fructose diet-induced metabolic syndrome (MetSyn) rats exhibit impaired mesenteric lymphatic function. Dietary endotoxin readily associates with chylomicrons and are primarily absorbed through the mesenteric lymphatics along with many other gut peptides and hormones, suggesting that the primary trafficking of dietary endotoxins, such as, lipopolysaccharide (LPS) is via lymphatics. Hence, important questions remain unanswered: 1) what are the roles of lymphatic function in and responsiveness to dietary endotoxin and 2) how does that affect the progression of MetSyn. Our preliminary data show that immune cells, eosinophils and neutrophils are present on or adjacent to the lymphatic wall, and that the number of these immune cells on the lymphatic wall is decreased in LPS-induced inflamed mesenteric tissue. These data provide the basis for our central hypothesis: That dietary endotoxins alters the local cues (major cytokines of eosinophil and neutrophil: IL-4, IL-5, IL-8 and IL-13) in the mesenteric milieu that impairs lymphatic function and chylomicron transport, which leads to dyslipidemia and mesenteric adipose accumulation, both key pathologic determinants of the development of MetSyn. We will use the high-fructose and high-fat diet-induced MetSyn rat models and a LPS-induced inflammation model to determine the roles of the lymphatic system in the pathophysiology of MetSyn. Specific Aims are: 1) To demonstrate the linkages between dietary endotoxins, pro-inflammatory cytokines and lymphatic function during the development of MetSyn; 2) To determine the functional consequences and molecular mechanisms of reduced lymph transport in the development of MetSyn; and 3) To test the roles of micro RNAs (miRs) that interconnect the regulation of IL-8, IL-4, IL-5 and IL-13 in modulating lymphatic function during the development of MetSyn. We will use whole-mount mesenteric preparations for immunohistochemical studies, in situ preparations for lymph flow and lymphatic contractility, isolated/cannulated vessels for contractile characteristics of lymphatics, wire-myograph studies for length- tension and force-calcium measurements. These experiments will specifically address how dietary endotoxins effect the M1 and M2 macrophage polarization on lymphatics and the mechanisms by which the eosinophil and neutrophil interleukins, IL-4, IL-5, IL-8 and IL-13, and miR-19a, 93, 200c and 203 in lymphatic muscle cells regulate the lymphatic structure and function. Thus, this proposal will identify important targets bridging the mesentery milieu and lymphatic function, which could potentially provide diagnostic tools and/or therapies to improve lymph transport, and thus improve health in chronic inflammatory conditions such as MetSyn.
描述(申请人提供):虽然超过 95% 的膳食脂质是通过肠道淋巴管从小肠吸收,并通过肠系膜集合淋巴管通过淋巴网络输送至血液,但淋巴液输送在调节中的作用脂质代谢的机制尚不清楚。我们最近发现,高果糖饮食诱导的代谢综合征(MetSyn)大鼠表现出肠系膜淋巴功能受损。膳食内毒素很容易与乳糜微粒结合,并且主要与许多其他肠道肽和激素一起通过肠系膜淋巴管吸收,这表明膳食内毒素(例如脂多糖(LPS))的主要运输是通过淋巴管。 因此,重要的问题仍未得到解答:1) 淋巴功能在饮食内毒素中的作用和对饮食内毒素的反应是什么;2) 这如何影响 MetSyn 的进展。我们的初步数据表明,免疫细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞存在于淋巴管壁上或邻近淋巴管壁,并且在LPS诱导的发炎肠系膜组织中,淋巴管壁上这些免疫细胞的数量减少。这些数据为我们的中心假设提供了基础:饮食内毒素会改变肠系膜环境中的局部信号(嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的主要细胞因子:IL-4、IL-5、IL-8 和 IL-13),从而损害淋巴功能和乳糜微粒运输,导致血脂异常和肠系膜脂肪堆积,这两者都是 MetSyn 发展的关键病理决定因素。我们将使用高果糖和高脂肪饮食诱导的 MetSyn 大鼠模型和 LPS 诱导的炎症模型来确定淋巴系统在 MetSyn 病理生理学中的作用。具体目标是: 1) 证明 MetSyn 发展过程中膳食内毒素、促炎细胞因子和淋巴功能之间的联系; 2) 确定 MetSyn 发展过程中淋巴转运减少的功能后果和分子机制; 3) 测试在 MetSyn 开发过程中连接 IL-8、IL-4、IL-5 和 IL-13 调节淋巴功能的微小 RNA (miR) 的作用。我们将使用全肠系膜制剂进行免疫组织化学研究,原位制剂用于淋巴流动和淋巴收缩力,分离/空心血管用于淋巴管收缩特性,线肌动描记器研究用于长度张力和力钙测量。这些实验将具体探讨饮食内毒素如何影响淋巴管上的 M1 和 M2 巨噬细胞极化,以及嗜酸性粒细胞和中性粒细胞白细胞介素、IL-4、IL-5、IL-8 和 IL-13 以及 miR-19a 的机制,93淋巴肌细胞中的200c和203调节淋巴管的结构和功能。因此,该提案将确定连接肠系膜环境和淋巴功能的重要靶点,这可能提供诊断工具和/或疗法来改善淋巴运输,从而改善慢性炎症性疾病(如 MetSyn)的健康。

项目成果

期刊论文数量(6)
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专利数量(0)
Blunted flow-mediated responses and diminished nitric oxide synthase expression in lymphatic thoracic ducts of a rat model of metabolic syndrome.
代谢综合征大鼠模型胸导管中血流介导反应减弱和一氧化氮合酶表达减少。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zawieja, Scott D;Gasheva, Olga;Zawieja, David C;Muthuchamy, Mariappan
  • 通讯作者:
    Muthuchamy, Mariappan
Lipopolysaccharide modulates neutrophil recruitment and macrophage polarization on lymphatic vessels and impairs lymphatic function in rat mesentery.
脂多糖调节淋巴管上的中性粒细胞募集和巨噬细胞极化,并损害大鼠肠系膜的淋巴功能。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015-12-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chakraborty, Sanjukta;Zawieja, Scott D;Wang, Wei;Lee, Yang;Wang, Yuan J;von der Weid, Pierre;Zawieja, David C;Muthuchamy, Mariappan
  • 通讯作者:
    Muthuchamy, Mariappan
Insulin resistance disrupts cell integrity, mitochondrial function, and inflammatory signaling in lymphatic endothelium.
胰岛素抵抗会破坏淋巴内皮细胞的完整性、线粒体功能和炎症信号传导。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lee, Yang;Chakraborty, Sanjukta;Meininger, Cynthia J;Muthuchamy, Mariappan
  • 通讯作者:
    Muthuchamy, Mariappan
Macrophage alterations within the mesenteric lymphatic tissue are associated with impairment of lymphatic pump in metabolic syndrome.
肠系膜淋巴组织内巨噬细胞的改变与代谢综合征中淋巴泵受损有关。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zawieja, Scott D;Wang, Wei;Chakraborty, Sanjukta;Zawieja, David C;Muthuchamy, Mariappan
  • 通讯作者:
    Muthuchamy, Mariappan
Hyperglycemia- and hyperinsulinemia-induced insulin resistance causes alterations in cellular bioenergetics and activation of inflammatory signaling in lymphatic muscle.
高血糖和高胰岛素血症诱导的胰岛素抵抗会导致细胞生物能的改变和淋巴肌中炎症信号的激活。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lee, Yang;Fluckey, James D;Chakraborty, Sanjukta;Muthuchamy, Mariappan
  • 通讯作者:
    Muthuchamy, Mariappan
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