Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Calidad de vida relacionada con la salud en pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal

Fundamento. Determinar la calidad de vida relacionada con la salud en pacientes con enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa, así como evaluar las diferencias en función del sexo, tipo de enfermedad y otras variables sociodemográficas. Método. Estudio observacional, descriptivo y transversal en 100 pacientes atendidos en el servicio de Digestivo del Complejo Hospitalario de Navarra. Se empleó un cuestionario con variables sociodemográficas y clínicas, además del Inflammatory Bowel Disease Questionnaire-32, en su versión adaptada al castellano, para medir la calidad de vida. Resultados. La media de la puntuación total del cuestionario de calidad vida es de 166 puntos (D.T.=40,06) sobre un máximo de 232. Se han hallado diferencias estadísticamente significativas en función del tipo de enfermedad (p=0,005) y el sexo (p=0,001). Conclusiones. Las personas con enfermedad de Crohn o sexo femenino perciben peor calidad de vida relacionada con la salud respecto a pacientes con colitis ulcerosa u hombres.

Vasculites cerebrais na doença inflamatória intestinal

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Vitamine D et prévention du cancer colorectal associé à la colite ulcéreuse : modèles murins

Les patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin (MII) ont un risque accru de développer un cancer colorectal dû aux lésions épithéliales secondaires à l’inflammation chronique. La vitamine D (vD) régule NOD2, gène impliqué dans la réponse inflammatoire et dans la susceptibilité aux MII, et induit son expression dans les monocytes et dans l’épithélium intestinal. Dans ce projet, nous avons d’abord induit le cancer colorectal associé à la colite ulcéreuse (CAC) en administrant un traitement combiné d’azoxyméthane (AOM) et de dextran de sulfate de sodium (DSS) aux souris C57BL/6J. Par la suite, nous avons étudié l'effet d’une carence en vD3 sur le développement du CAC et évalué la capacité préventive d’une supplémentation en vD3 sur la tumorigenèse, et vérifié si cet effet est médié par NOD2, en utilisant les souris Nod2-/-. Les C57BL/6J et les Nod2-/-, ayant reçu une diète déficiente en vD3, étaient moins résistantes au CAC par rapport aux souris supplémentées. Le pourcentage de perte de poids, l’indice d’activation de la maladie (DAI), le taux de mortalité et le poids relatif du côlon (mg/cm) chez les souris déficientes en vD3 étaient plus élevés en comparaison avec celles supplémentées en vD3. Une augmentation du score d'inflammation et de la multiplicité tumorale corrélait avec une expression accentuée de l’Il6 dans les colonocytes des souris déficientes en vD3. La vD3 régulait l’expression génétique de Cyp24, Vdr et de gènes pro-inflammatoires chez les C57BL/6, comme chez les Nod2-/-. En conclusion, la supplémentation en vD3 peut prévenir le développement du CAC indépendamment de NOD2.

Hydroxylases regulate intestinal fibrosis through the suppression of ERK mediated TGF-β1 signaling

Fibrosis is a complication of chronic inflammatory disorders such as inflammatory bowel disease (IBD), a condition which has limited therapeutic options and often requires surgical intervention. Pharmacologic inhibition of oxygen-sensing prolyl hydroxylases (PHD), which confer oxygen-sensitivity upon the hypoxia inducible factor (HIF) pathway, has recently been shown to have therapeutic potential in colitis, although the mechanisms involved remain unclear. Here, we investigated the impact of hydroxylase inhibition on inflammation-driven fibrosis in a murine colitis model. Mice exposed to dextran sodium sulfate followed by period of recovery developed intestinal fibrosis characterized by alterations in the pattern of collagen deposition and infiltration of activated fibroblasts. Treatment with the hydroxylase inhibitor dimethyloxalylglycine (DMOG) ameliorated fibrosis. TGF-β1 is a key regulator of fibrosis which acts through the activation of fibroblasts. Hydroxylase inhibition reduced TGF-β1-induced expression of fibrotic markers in cultured fibroblasts suggesting a direct role for hydroxylases in TGF-β1 signalling. This was at least in part due to inhibition of non-canonical activation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) signalling. In summary, pharmacologic hydroxylase inhibition ameliorates intestinal fibrosis, through suppression of TGF-β1-dependent ERK activation in fibroblasts. We hypothesize that in addition to previously reported immunosupressive effects, hydroxylase inhibitors independently suppress pro-fibrotic pathways

Vitamine D et prévention du cancer colorectal associé à la colite ulcéreuse : modèles murins

Les patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin (MII) ont un risque accru de développer un cancer colorectal dû aux lésions épithéliales secondaires à l’inflammation chronique. La vitamine D (vD) régule NOD2, gène impliqué dans la réponse inflammatoire et dans la susceptibilité aux MII, et induit son expression dans les monocytes et dans l’épithélium intestinal. Dans ce projet, nous avons d’abord induit le cancer colorectal associé à la colite ulcéreuse (CAC) en administrant un traitement combiné d’azoxyméthane (AOM) et de dextran de sulfate de sodium (DSS) aux souris C57BL/6J. Par la suite, nous avons étudié l'effet d’une carence en vD3 sur le développement du CAC et évalué la capacité préventive d’une supplémentation en vD3 sur la tumorigenèse, et vérifié si cet effet est médié par NOD2, en utilisant les souris Nod2-/-. Les C57BL/6J et les Nod2-/-, ayant reçu une diète déficiente en vD3, étaient moins résistantes au CAC par rapport aux souris supplémentées. Le pourcentage de perte de poids, l’indice d’activation de la maladie (DAI), le taux de mortalité et le poids relatif du côlon (mg/cm) chez les souris déficientes en vD3 étaient plus élevés en comparaison avec celles supplémentées en vD3. Une augmentation du score d'inflammation et de la multiplicité tumorale corrélait avec une expression accentuée de l’Il6 dans les colonocytes des souris déficientes en vD3. La vD3 régulait l’expression génétique de Cyp24, Vdr et de gènes pro-inflammatoires chez les C57BL/6, comme chez les Nod2-/-. En conclusion, la supplémentation en vD3 peut prévenir le développement du CAC indépendamment de NOD2.

Autoinducer-2 plays a crucial role in gut colonization and probiotic functionality of Bifidobacterium breve UCC2003

In the present study we show that luxS of Bifidobacterium breve UCC2003 is involved in the production of the interspecies signaling molecule autoinducer-2 (AI-2), and that this gene is essential for gastrointestinal colonization of a murine host, while it is also involved in providing protection against Salmonella infection in Caenorhabditis elegans. We demonstrate that a B. breve luxS-insertion mutant is significantly more susceptible to iron chelators than the WT strain and that this sensitivity can be partially reverted in the presence of the AI-2 precursor DPD. Furthermore, we show that several genes of an iron starvation-induced gene cluster, which are downregulated in the luxS-insertion mutant and which encodes a presumed iron-uptake system, are transcriptionally upregulated under in vivo conditions. Mutation of two genes of this cluster in B. breve UCC2003 renders the derived mutant strains sensitive to iron chelators while deficient in their ability to confer gut pathogen protection to Salmonella-infected nematodes. Since a functional luxS gene is present in all tested members of the genus Bifidobacterium, we conclude that bifidobacteria operate a LuxS-mediated system for gut colonization and pathogen protection that is correlated with iron acquisition.

Development of an antigen-driven colitis model to study presentation of antigens by antigen presenting cells to T cells

Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic inflammation which affects the gastrointestinal tract (GIT). One of the best ways to study the immunological mechanisms involved during the disease is the T cell transfer model of colitis. In this model, immunodeficient mice (RAG-/-recipients) are reconstituted with naive CD4+ T cells from healthy wild type hosts. This model allows examination of the earliest immunological events leading to disease and chronic inflammation, when the gut inflammation perpetuates but does not depend on a defined antigen. To study the potential role of antigen presenting cells (APCs) in the disease process, it is helpful to have an antigen-driven disease model, in which a defined commensal-derived antigen leads to colitis. An antigen driven-colitis model has hence been developed. In this model OT-II CD4+ T cells, that can recognize only specific epitopes in the OVA protein, are transferred into RAG-/- hosts challenged with CFP-OVA-expressing E. coli. This model allows the examination of interactions between APCs and T cells in the lamina propria.

Diverticulosis y relación con el consumo de fibra en pacientes del Hospital Universitario de la Samaritana

Introducción: La diverticulosis es la condición más frecuentemente encontrada en la colonoscopia, condición asintomática, con un alto costo para el sistema de salud. Diversos factores han demostrado estar en relación con la aparición de la enfermedad. En nuestra población, esta información se desconoce; el objetivo del estudio es la caracterización de la población con diverticulosis y su relación con la frecuencia de la ingesta de fibra. Materiales y Métodos: Estudio observacional prospectivo de corte transversal con componente analítico. Realizado a todas las personas que asistieron al HUS a realización de colonoscopia entre Noviembre de 2015 y Abril de 2016. Se recolectaron datos de la frecuencia de fibra ingerida a través de entrevistas basadas. Resultados: Se estudiaron 278 personas, 55.7% mujeres. La prevalencia de diverticulosis fue de 21.58%, siendo más frecuente en mujeres ( 66,7%), 31% entre los 71-80 años, 2,16% tenían antecedente familiar de diverticulosis; principal sitio de afectación fue colon sigmoide en las mujeres y el colon descendente en los hombres. En las personas con diverticulosis el consumo de harina de trigo fue mayor (91,67% vs 86,7%), mientras el consumo de frutas fue mayor en las personas que no presentaron diverticulosis (83,49% vs 78,33%). Conclusiones: La prevalencia de diverticulosis es similar a lo reportado en la literatura. Así mismo se encontró un mayor consumo de fibra en la población sin divertículos lo que hace pensar que a pesar de que esta condición es multifactorial , el consumo de mayores cantidades de fibra puede prevenir la aparición de la misma

Functional relationship of colorectal cancer-associated glycans with malignant phenotype and transcriptome changes

Glycosyltransferases ST6GAL1 and B4GALNT2 (and their cognate antigens Sia6LacNAc and Sda, respectively) are associated with colorectal cancer (CRC) but it is not fully clear their biological and clinical significance. We explored the clinical relevance of both glycosyltransferases by interrogating The Cancer Genome Atlas (TCGA) database while the phenotypic/transcriptomic effects of ST6GAL1/B4GALNT2 overexpression were studied in genetically modified CRC cell lines. Transcriptomic data from CRC patients in TCGA database suggested a moderate impact of ST6GAL1 on CRC progression, although it was not possible to define a clear role for this glycosyltransferase. Transcriptomic analysis of ST6GAL1-transduced cell lines revealed a much deeper effect of ST6GAL1 on gene expression in SW948 than in SW48. The overexpression of ST6GAL1 induced opposite effects on soft agar growth and wound healing in both cell lines. These results indicate that the impact of a cancer-associated glycosyltransferase change on phenotype/transcriptome can be extremely variable, depending on the molecular context of the tumor cell. On the contrary, transcriptomic analysis of B4GALNT2-modified cell lines together with TCGA database survey demonstrated a strong impact of B4GALNT2 on the transcriptional activity of CRC cells, in particular its association with a better prognosis. We suggest an anti-tumoral role of B4GALNT2 in CRC. We also investigated the glycan changes related to ST6GAL1/B4GALNT2 expression in a small cohort of tissues/plasma as well as the N-glycomic profile of CRC, normal and polyp tissues. We found an increase of ST6GAL1 activity in CRC and inflammatory bowel disease plasma samples comparing with plasma from healthy donors. A different Sda protein carrier pattern was observed between healthy donors and CRC plasma samples. β-arrestin 1 is a possible candidate as Sda carrier protein in plasma samples although future validation studies are needed. The alterations found in the N-glycan pattern highlight the importance of N-glycome as a molecular signature in cancer.

Capsule endoscopy in the small bowel Crohn's disease.

CD is a chronic inflammatory disorder associated to mucosal and transmural inflammation of the bowel wall. It is well known that CD can affect the entire gastrointestinal. Therefore, ileocolonoscopy and biopsies of the terminal ileum as well as of each colonic segment to look for microscopic evidence of CD are the first-line procedures to establish the diagnosis. However, it has been observed that up to 30% of the patients have only small bowel involvement. Evaluation of the small bowel has been made with radiological procedures, barium radiography, and abdominal computed tomography or by ileocolonoscopy or enteroscopy, but they have many recognized limitations. CE is undoubtedly a very useful diagnostic tool proposed to observe small-bowel lesions undetectable by conventional endoscopy or radiologic studies. We review different studies that have been published reporting the use of CE in suspected and evaluation of the extension or the recurrence in CD and also its use in pediatric population and its complications.

Small-bowel MRI in children and young adults with Crohn disease: retrospective head-to-head comparison of contrast-enhanced and diffusion-weighted MRI

Small-bowel MRI based on contrast-enhanced T1-weighted sequences has been challenged by diffusion-weighted imaging (DWI) for detection of inflammatory bowel lesions and complications in patients with Crohn disease.

Defective Apoptosis In Intestinal And Mesenteric Adipose Tissue Of Crohn's Disease Patients.

Crohn's disease (CD) is associated with complex pathogenic pathways involving defects in apoptosis mechanisms. Recently, mesenteric adipose tissue (MAT) has been associated with CD ethiopathology, since adipose thickening is detected close to the affected intestinal area. However, the potential role of altered apoptosis in MAT of CD has not been addressed. To evaluate apoptosis in the intestinal mucosa and MAT of patients with CD. Samples of intestinal mucosa and MAT from patients with ileocecal CD and from non-inflammatory bowel diseases patients (controls) were studied. Apoptosis was assessed by TUNEL assay and correlated with the adipocytes histological morphometric analysis. The transcriptional and protein analysis of selected genes and proteins related to apoptosis were determined. TUNEL assay showed fewer apoptotic cells in CD, when compared to the control groups, both in the intestinal mucosa and in MAT. In addition, the number of apoptotic cells (TUNEL) correlated significantly with the area and perimeter of the adipose cells in MAT. Transcriptomic and proteomic analysis reveal a significantly lower transcript and protein levels of Bax in the intestinal mucosa of CD, compared to the controls; low protein levels of Bax were found localized in the lamina propria and not in the epithelium of this tissue. Furthermore, higher level of Bcl-2 and low level of Caspase 3 were seen in the MAT of CD patients. The defective apoptosis in MAT may explain the singular morphological characteristics of this tissue in CD, which may be implicated in the pathophysiology of the disease.

Perianal Complete Remission With Combined Therapy (seton Placement And Anti-tnf Agents) In Crohn's Disease: A Brazilian Multicenter Observational Study.

Perianal fistulizing Crohn's disease is one of the most severe phenotypes of inflammatory bowel diseases. Combined therapy with seton placement and anti-TNF therapy is the most common strategy for this condition. The aim of this study was to analyze the rates of complete perianal remission after combined therapy for perianal fistulizing Crohn's disease. This was a retrospective observational study with perianal fistulizing Crohn's disease patients submitted to combined therapy from four inflammatory bowel diseases referral centers. We analyzed patients' demographic characteristics, Montreal classification, concomitant medication, classification of the fistulae, occurrence of perianal complete remission and recurrence after remission. Complete perianal remission was defined as absence of drainage from the fistulae associated with seton removal. A total of 78 patients were included, 44 (55.8%) females with a mean age of 33.8 (±15) years. Most patients were treated with Infliximab, 66.2%, than with Adalimumab, 33.8%. Complex fistulae were found in 52/78 patients (66.7%). After a medium follow-up of 48.2 months, 41/78 patients (52.6%) had complete perianal remission (95% CI: 43.5%-63.6%). Recurrence occurred in four (9.8%) patients (95% CI: 0.7%-18.8%) in an average period of 74.8 months. Combined therapy lead to favorable and durable results in perianal fistulizing Crohn's disease.

Modulation of inflammatory mediators by Opuntia ficus-indica and Prunus avium bioproducts using an in vitro cell-based model of intestinal inflammation

Dissertation to obtain a Master Degree in Biotechnology