Produto à base de yacon (Smallanthus sonchifolius) modula resposta imune intestinal de camundongos BALB/c sadios e induzidos à carcinogênese colorretal

Abstract

O câncer colorretal (CCR) é o terceiro tipo de câncer mais diagnosticado no mundo. O consumo de prebióticos modula a microbiota e o sistema imune intestinal, promovendo a melhora do CCR. A yacon (Smallanthus sonchifolius) é uma fonte conhecida de prebióticos (frutooligossacarídeos (FOS) e inulina) e compostos fenólicos que são benéficos à microbiota intestinal e à modulação da resposta imune intestinal, porém seus mecanismos regulatórios ainda permanecem pouco claros. Nossa hipótese é que a suplementação dietética com um produto à base de yacon (PBY) poderia modular a microbiota intestinal, aumentando a concentração de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) fecal, e a resposta imune intestinal, modificando a população de linfócitos e os fatores de transcrição da resposta imune adaptativa no cólon de camundongos. Portanto, este estudo teve como objetivo investigar os efeitos do consumo do PBY sobre as características intestinais e fecais e sobre o perfil de resposta imune intestinal em camundongos BALB/c sadios e induzidos à carcinogênese colorretal. As lesões pré-neoplásicas foram induzidas em camundongos BALB/c machos por meio de injeção intraperitoneal de 1,2- dimetil-hidrazina (20mg / kg de peso corporal / semana) por 8 semanas. Após a indução, os animais foram divididos em dois grupos que receberam a dieta controle (AIN-93M) (grupo DC, n = 19) ou a dieta PBY (AIN-93M suplementada com PBY, 6,0% FOS + Inulina) (grupo DY, n = 17) por 8 semanas. Paralelamente, camundongos sadios (não induzidos às lesões pré-neoplásicas) foram divididos em dois grupos que receberam a dieta PBY (grupo CC, n = 16) ou a dieta Controle (grupo CY, n = 18) por 8 semanas. Em camundongos sadios, verificamos que o consumo de PBY reduziu a ingestão alimentar, melhorou a umidade e viscosidade fecal, intensificou a concentração fecal dos ácidos graxos acético, propiônico, butírico, isovalérico, valérico e capróico, aumentou o número de células T reguladoras (Treg) e regulou negativamente a expressão do fator de transcrição RORγt no cólon. Em camundongos induzidos, a dieta PBY não foi eficaz na redução do número de focos de criptas aberrantes (FCA) no cólon, porém, promoveu redução do pH fecal, aumentou a umidade e a viscosidade das fezes, aumentou a concentração dos ácidos graxos fórmico, acético, propiônico, butírico e valérico nas fezes e modulou a expressão de fatores de transcrição no intestino, reduzindo FOXP3 e aumentando RORγt e T-bet, este último ligado ao controle e melhor prognóstico do CCR. Sugere-se que o PBY, durante os estágios iniciais da carcinogênese colorretal, possa contribuir para a integridade da mucosa, promovendo o aumento de AGCC fecal e a modulação da resposta imune no cólon, favorecendo a redução do risco de lesões neoplásicas. Além disso, pode-se inferir que o consumo de PBY por camundongos sadios possa auxiliar na regulação da saciedade, melhora do trânsito intestinal, manutenção da integridade dos tecidos intestinais e aumento da diferenciação das células Treg por meio da regulação negativa da expressão de RORγt, reduzindo consequentemente os processos inflamatórios no cólon.

Colorectal cancer (CRC) is the third most diagnosed type of cancer in the world. The consumption of prebiotics modulates the microbiota and the intestinal immune system, promoting CRC improvement. Yacon (Smallanthus sonchifolius) is a known source of prebiotics (fructooligosaccharides (FOS) and inulin) and phenolic compounds beneficial to gut microbiota and intestinal immune response modulation, however, its regulatory mechanisms still remain unclear. We hypothesized that dietary supplementation with a yacon-based product (PBY) could modulate gut microbiota, increasing fecal short-chain fatty acids (SCFA) concentration, and the intestinal immune response, modifying the population of lymphocytes as well as transcription factors that drive host adaptive immune in the colon of mice. Therefore, this study aimed to investigate the effects of PBY intake on intestinal and fecal characteristics and intestinal immune response profile in healthy BALB/c mice and induced to colorectal carcinogenesis. Pre-neoplastic lesions were induced in male BALB/c mice by injecting 1,2-dimethylhydrazine (20mg/kg body weight/week) intraperitoneally for 8 weeks. After induction, the animals were divided into two groups that received the control diet (AIN-93M) (DC group, n=19) or the PBY diet (AIN-93M supplemented with PBY, 6.0% FOS + Inulin) (DY group, n=17) for 8 weeks. In parallel, healthy mice (not induced to pre-neoplastic lesions) were divided into two groups that received the PBY diet (CC group, n= 16) or the Control diet (CY group, n=18) for 8 weeks. In healthy mice, we found that PBY consumption reduced food intake, improved fecal humidity and viscosity, intensified fecal concentration of acetic, propionic, butyric, isovaleric, valeric, and caproic fatty- acids, increased the number of regulatory T cells (Treg cells), and downregulated the expression of RORγt transcription factor in the colon. In induced mice, the PBY diet was not effective in reducing the number of aberrant crypt foci in the colon, however, it promoted reduction of fecal pH, increased the humidity and the viscosity of feces, increased the concentration of formic, acetic, propionic, butyric and valeric fatty-acid and modulated the expression of transcription factors in the intestine, reducing FOXP3 and increasing RORγt and T-bet, the last linked to the control and better prognosis of CRC. It is suggested that PBY, during the early stages of colorectal carcinogenesis, may contribute to mucosal integrity by promoting fecal SCFA increase and immune response modulation in the colon, favoring risk reduction in neoplastic lesions. Furthermore, it can be inferred that PBY consumption in healthy mice may favor the regulation of satiety, improve intestinal transit, maintain the integrity of the intestinal tissues, and increase Treg cells differentiation by downregulating RORγt expression which consequently reduces inflammatory processes in the colon.