Skip to main content
Erschienen in: Obesity Surgery 1/2020

11.10.2019 | Original Contributions

Upregulation of Intestinal NLRP6 Inflammasomes After Roux-en-Y Gastric Bypass Promotes Gut Immune Homeostasis

verfasst von: Geng Wang, Qingbo Wang, Jie Bai, Ning Zhao, Yu Wang, Rui Zhou, Wen Kong, Tianshu Zeng, Kaixiong Tao, Guobin Wang, Zefeng Xia

Erschienen in: Obesity Surgery | Ausgabe 1/2020

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Objective

Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) could affect immunological activity after surgery. We examined the role of RYGB on the NOD-like receptor pyrin domain containing-6 (NLRP6) in the intestine after surgery in rat models.

Methods

Expression of intestinal NLRP6 in the lean, obesity, RYGB, and sham-pair fed (PF) groups was analyzed by quantitative RT-PCR, Western blotting, and immunohistochemistry. Gut microbiota abundance was determined by 16S rRNA sequencing. Cohousing experiments were conducted to analyze the effects of gut microbiota. Inflammatory cell infiltration and gut permeability were further validated.

Results

Obese rats had decreased intestinal NLRP6 levels, which could be restored by RYGB but not by calorie restriction. This regulation was dependent on the gut microbiota-related metabolites, taurine, and histamine. After RYGB, there were increased levels of taurine, which could positively affect NLRP6 expression. The pair-fed groups showed increased histamine, which had the opposite effects on NLRP6. Obese rats had greater intestinal permeability along with increased CD8+ T cell infiltration. However, RYGB but not calorie restriction could restore these changes in a manner, dependent on gut NLRP6 expression.

Conclusions

In rat models, RYGB could efficiently restore abnormal gut permeability and reduce inflammation in the intestine, depending on reactivation of NLRP6.
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Koch L. Surgery: T2DM remission after RYGB-a ‘gutsy’ move. Nat Rev Endocrinol. 2013;9(10):564.CrossRef Koch L. Surgery: T2DM remission after RYGB-a ‘gutsy’ move. Nat Rev Endocrinol. 2013;9(10):564.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Korybalska K, Luczak J, Swora-Cwynar E, et al. Weight loss-dependent and -independent effects of moderate calorie restriction on endothelial cell markers in obesity. J Physiol Pharmacol. 2017;68(4):597–608.PubMed Korybalska K, Luczak J, Swora-Cwynar E, et al. Weight loss-dependent and -independent effects of moderate calorie restriction on endothelial cell markers in obesity. J Physiol Pharmacol. 2017;68(4):597–608.PubMed
3.
Zurück zum Zitat Xia Z, Wang G, Li H, et al. Influence of bariatric surgery on the expression of nesfatin-1 in rats with type 2 diabetes mellitus. Curr Pharm Des. 2015;21(11):1464–71.CrossRef Xia Z, Wang G, Li H, et al. Influence of bariatric surgery on the expression of nesfatin-1 in rats with type 2 diabetes mellitus. Curr Pharm Des. 2015;21(11):1464–71.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Guo Y, Liu CQ, Shan CX, et al. Gut microbiota after Roux-en-Y gastric bypass and sleeve gastrectomy in a diabetic rat model: Increased diversity and associations of discriminant genera with metabolic changes. Diabetes Metab Res Rev. 2017;33(3)CrossRef Guo Y, Liu CQ, Shan CX, et al. Gut microbiota after Roux-en-Y gastric bypass and sleeve gastrectomy in a diabetic rat model: Increased diversity and associations of discriminant genera with metabolic changes. Diabetes Metab Res Rev. 2017;33(3)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Cox AJ, West NP, Cripps AW. Obesity, inflammation, and the gut microbiota. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015;3(3):207–15.CrossRef Cox AJ, West NP, Cripps AW. Obesity, inflammation, and the gut microbiota. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015;3(3):207–15.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Mraz M, Haluzik M. The role of adipose tissue immune cells in obesity and low-grade inflammation. J Endocrinol. 2014;222(3):R113–27.CrossRef Mraz M, Haluzik M. The role of adipose tissue immune cells in obesity and low-grade inflammation. J Endocrinol. 2014;222(3):R113–27.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Boulangé CL, Neves AL, Chilloux J, et al. Impact of the gut microbiota on inflammation, obesity, and metabolic disease. Genome Med. 2016;8(1):42.CrossRef Boulangé CL, Neves AL, Chilloux J, et al. Impact of the gut microbiota on inflammation, obesity, and metabolic disease. Genome Med. 2016;8(1):42.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Dalmas E, Venteclef N, Caer C, et al. T cell-derived IL-22 amplifies IL-1β-driven inflammation in human adipose tissue: relevance to obesity and type 2 diabetes. Diabetes. 2014;63(6):1966–77.CrossRef Dalmas E, Venteclef N, Caer C, et al. T cell-derived IL-22 amplifies IL-1β-driven inflammation in human adipose tissue: relevance to obesity and type 2 diabetes. Diabetes. 2014;63(6):1966–77.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Chen GY, Liu M, Wang F, et al. A functional role for Nlrp6 in intestinal inflammation and tumorigenesis. J Immunol. 2011;186(12):7187–94.CrossRef Chen GY, Liu M, Wang F, et al. A functional role for Nlrp6 in intestinal inflammation and tumorigenesis. J Immunol. 2011;186(12):7187–94.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Normand S, Delanoye-Crespin A, Bressenot A, et al. Nod-like receptor pyrin domain-containing protein 6 (NLRP6) controls epithelial self-renewal and colorectal carcinogenesis upon injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(23):9601–6.CrossRef Normand S, Delanoye-Crespin A, Bressenot A, et al. Nod-like receptor pyrin domain-containing protein 6 (NLRP6) controls epithelial self-renewal and colorectal carcinogenesis upon injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(23):9601–6.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Wang Q, Wang G, Hu C, et al. Optimization of a technique to standardize the rodent Roux-En-Y gastric bypass model and troubleshooting of postoperative failures. Obes Surg. 2019;29(5):1681–9.CrossRef Wang Q, Wang G, Hu C, et al. Optimization of a technique to standardize the rodent Roux-En-Y gastric bypass model and troubleshooting of postoperative failures. Obes Surg. 2019;29(5):1681–9.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Hotz B, Arndt M, Dullat S, et al. Epithelial to mesenchymal transition: expression of the regulators snail, slug, and twist in pancreatic cancer. Clin Cancer Res. 2007;13(16):4769–76.CrossRef Hotz B, Arndt M, Dullat S, et al. Epithelial to mesenchymal transition: expression of the regulators snail, slug, and twist in pancreatic cancer. Clin Cancer Res. 2007;13(16):4769–76.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Rhee NA, Wahlgren CD, Pedersen J, et al. Effect of Roux-en-Y gastric bypass on the distribution and hormone expression of small-intestinal enteroendocrine cells in obese patients with type 2 diabetes. Diabetologia. 2015;58(10):2254–8.CrossRef Rhee NA, Wahlgren CD, Pedersen J, et al. Effect of Roux-en-Y gastric bypass on the distribution and hormone expression of small-intestinal enteroendocrine cells in obese patients with type 2 diabetes. Diabetologia. 2015;58(10):2254–8.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Saeidi N, Meoli L, Nestoridi E, et al. Reprogramming of intestinal glucose metabolism and glycemic control in rats after gastric bypass. Science. 2013;341(6144):406–10.CrossRef Saeidi N, Meoli L, Nestoridi E, et al. Reprogramming of intestinal glucose metabolism and glycemic control in rats after gastric bypass. Science. 2013;341(6144):406–10.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Mumphrey MB, Hao Z, Townsend RL, et al. Sleeve gastrectomy does not cause hypertrophy and reprogramming of intestinal glucose metabolism in rats. Obes Surg. 2015;25(8):1468–73.CrossRef Mumphrey MB, Hao Z, Townsend RL, et al. Sleeve gastrectomy does not cause hypertrophy and reprogramming of intestinal glucose metabolism in rats. Obes Surg. 2015;25(8):1468–73.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Netto BD, Bettini SC, Clemente AP, et al. Roux-en-Y gastric bypass decreases pro-inflammatory and thrombotic biomarkers in individuals with extreme obesity. Obes Surg. 2015;25(6):1010–8.CrossRef Netto BD, Bettini SC, Clemente AP, et al. Roux-en-Y gastric bypass decreases pro-inflammatory and thrombotic biomarkers in individuals with extreme obesity. Obes Surg. 2015;25(6):1010–8.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Mocanu AO, Mulya A, Huang H, et al. Effect of Roux-en-Y gastric bypass on the NLRP3 Inflammasome in adipose tissue from obese rats. PLoS One. 2015;10(10):e0139764.CrossRef Mocanu AO, Mulya A, Huang H, et al. Effect of Roux-en-Y gastric bypass on the NLRP3 Inflammasome in adipose tissue from obese rats. PLoS One. 2015;10(10):e0139764.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Vandanmagsar B, Youm YH, Ravussin A, et al. The NLRP3 inflammasome instigates obesity-induced inflammation and insulin resistance. Nat Med. 2011;17(2):179–88.CrossRef Vandanmagsar B, Youm YH, Ravussin A, et al. The NLRP3 inflammasome instigates obesity-induced inflammation and insulin resistance. Nat Med. 2011;17(2):179–88.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Pan F, Zhang L, Li M, et al. Predominant gut Lactobacillus murinus strain mediates anti-inflammaging effects in calorie- restricted mice. Microbiome. 2018;6(1):54.CrossRef Pan F, Zhang L, Li M, et al. Predominant gut Lactobacillus murinus strain mediates anti-inflammaging effects in calorie- restricted mice. Microbiome. 2018;6(1):54.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Guo Y, Huang ZP, Liu CQ, et al. Modulation of the gut microbiome: a systematic review of the effect of bariatric surgery. Eur J Endocrinol. 2018;178(1):43–56.CrossRef Guo Y, Huang ZP, Liu CQ, et al. Modulation of the gut microbiome: a systematic review of the effect of bariatric surgery. Eur J Endocrinol. 2018;178(1):43–56.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Elinav E, Strowig T, Kau AL, et al. NLRP6 inflammasome regulates colonic microbial ecology and risk for colitis. Cell. 2011;145(5):745–57.CrossRef Elinav E, Strowig T, Kau AL, et al. NLRP6 inflammasome regulates colonic microbial ecology and risk for colitis. Cell. 2011;145(5):745–57.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Blanchard C, Moreau F, Chevalier J, et al. Sleeve gastrectomy alters intestinal permeability in diet-induced obese mice. Obes Surg. 2017;27(10):2590–8.CrossRef Blanchard C, Moreau F, Chevalier J, et al. Sleeve gastrectomy alters intestinal permeability in diet-induced obese mice. Obes Surg. 2017;27(10):2590–8.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Levy M, Thaiss CA, Zeevi D, et al. Microbiota-modulated metabolites shape the intestinal microenvironment by regulating NLRP6 Inflammasome signaling. Cell. 2015;163(6):1428–43.CrossRef Levy M, Thaiss CA, Zeevi D, et al. Microbiota-modulated metabolites shape the intestinal microenvironment by regulating NLRP6 Inflammasome signaling. Cell. 2015;163(6):1428–43.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat de La Serre CB, Ellis CL, Lee J, et al. Propensity to high-fat diet-induced obesity in rats is associated with changes in the gut microbiota and gut inflammation. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2010;299(2):G440–8.CrossRef de La Serre CB, Ellis CL, Lee J, et al. Propensity to high-fat diet-induced obesity in rats is associated with changes in the gut microbiota and gut inflammation. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2010;299(2):G440–8.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Anand PK, Malireddi RK, Lukens JR, et al. NLRP6 negatively regulates innate immunity and host defence against bacterial pathogens. Nature. 2012;488(7411):389–93.CrossRef Anand PK, Malireddi RK, Lukens JR, et al. NLRP6 negatively regulates innate immunity and host defence against bacterial pathogens. Nature. 2012;488(7411):389–93.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Mamantopoulos M, Ronchi F, Van Hauwermeiren F, et al. Nlrp6- and ASC- dependent inflammasomes do not shape the commensal gut microbiota composition. Immunity. 2017;47(2):339–348.e4.CrossRef Mamantopoulos M, Ronchi F, Van Hauwermeiren F, et al. Nlrp6- and ASC- dependent inflammasomes do not shape the commensal gut microbiota composition. Immunity. 2017;47(2):339–348.e4.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Wlodarska M, Thaiss CA, Nowarski R, et al. NLRP6 inflammasome orchestrates the colonic host-microbial interface by regulating goblet cell mucus secretion. Cell. 2014;156(5):1045–59.CrossRef Wlodarska M, Thaiss CA, Nowarski R, et al. NLRP6 inflammasome orchestrates the colonic host-microbial interface by regulating goblet cell mucus secretion. Cell. 2014;156(5):1045–59.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Hotamisligil GS. Inflammation, metaflammation and immunometabolic disorders. Nature. 2017;542(7640):177–85.CrossRef Hotamisligil GS. Inflammation, metaflammation and immunometabolic disorders. Nature. 2017;542(7640):177–85.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Lin L, Zhang J. Role of intestinal microbiota and metabolites on gut homeostasis and human diseases. BMC Immunol. 2017;18(1):2.CrossRef Lin L, Zhang J. Role of intestinal microbiota and metabolites on gut homeostasis and human diseases. BMC Immunol. 2017;18(1):2.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Nishimura S, Manabe I, Nagasaki M, et al. CD8+ effector T cells contribute to macrophage recruitment and adipose tissue inflammation in obesity. Nat Med. 2009;15(8):914–20.CrossRef Nishimura S, Manabe I, Nagasaki M, et al. CD8+ effector T cells contribute to macrophage recruitment and adipose tissue inflammation in obesity. Nat Med. 2009;15(8):914–20.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Sasaki T, Liu K, Agari T, et al. Anti-high mobility group box 1 antibody exerts neuroprotection in a rat model of Parkinson's disease. Exp Neurol. 2016;275(Pt 1):220–31.CrossRef Sasaki T, Liu K, Agari T, et al. Anti-high mobility group box 1 antibody exerts neuroprotection in a rat model of Parkinson's disease. Exp Neurol. 2016;275(Pt 1):220–31.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Malek N, Kostrzewa M, Makuch W, et al. The multiplicity of spinal AA-5-HT anti-nociceptive action in a rat model of neuropathic pain. Pharmacol Res. 2016;111:251–63.CrossRef Malek N, Kostrzewa M, Makuch W, et al. The multiplicity of spinal AA-5-HT anti-nociceptive action in a rat model of neuropathic pain. Pharmacol Res. 2016;111:251–63.CrossRef
Metadaten
Titel
Upregulation of Intestinal NLRP6 Inflammasomes After Roux-en-Y Gastric Bypass Promotes Gut Immune Homeostasis
verfasst von
Geng Wang
Qingbo Wang
Jie Bai
Ning Zhao
Yu Wang
Rui Zhou
Wen Kong
Tianshu Zeng
Kaixiong Tao
Guobin Wang
Zefeng Xia
Publikationsdatum
11.10.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Obesity Surgery / Ausgabe 1/2020
Print ISSN: 0960-8923
Elektronische ISSN: 1708-0428
DOI
https://doi.org/10.1007/s11695-019-04152-4

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2020

Obesity Surgery 1/2020 Zur Ausgabe

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

23.04.2024 Ablationstherapie Nachrichten

Nach der Katheterablation von Vorhofflimmern kommt es bei etwa einem Drittel der Patienten zu Rezidiven, meist binnen eines Jahres. Wie sich spätere Rückfälle auf die Erfolgschancen einer erneuten Ablation auswirken, haben Schweizer Kardiologen erforscht.

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

23.04.2024 Appendizitis Nachrichten

Schmerzen im Unterbauch, aber sonst nicht viel, was auf eine Appendizitis hindeutete: Ein junger Mann hatte Glück, dass trotzdem eine Laparoskopie mit Appendektomie durchgeführt und der Wurmfortsatz histologisch untersucht wurde.

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

23.04.2024 Operationsvorbereitung Nachrichten

Derzeit wird empfohlen, eine Therapie mit GLP-1-Rezeptoragonisten präoperativ zu unterbrechen. Eine neue Studie nährt jedoch Zweifel an der Notwendigkeit der Maßnahme.

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

19.04.2024 EAU 2024 Kongressbericht

Die Ureterstriktur ist eine relativ seltene Komplikation, trotzdem bedarf sie einer differenzierten Versorgung. In komplexen Fällen wird dies durch die roboterassistierte OP-Technik gewährleistet. Erste Resultate ermutigen.

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske
Dr. med. Benjamin Meyknecht
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare
CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric
Berufsverband der Deutschen Chirurgie e.V.