| Literature DB >> 34559497 |
Jorge Alberto Escoto1, Beatriz Elina Martínez-Carrillo2, Ninfa Ramírez-Durán3, Hugo Ramírez-Saad4, José Félix Aguirre-Garrido5, Roxana Valdés-Ramos1.
Abstract
Introduction: Sweeteners are additives used in different foods. They can be natural (sucrose and stevia) or artificial (sucralose). Currently, they are routinely consumed in multiple products and their effects on the mucosa of the small intestine and its microbiota are still controversial. Objective: To relate the consumption of sweeteners and their effect on the immune system and the microbiota of the small intestine in CD1 mice. Materials and methods: We used 54 three-week-old CD1 mice divided into three groups in the experiments: 1) A group of three weeks without treatment, 2) a group treated for six weeks, and 3) a group treated for 12 weeks using sucrose, sucralose, and stevia. We obtained CD19+ B lymphocytes, IgA+ antibodies, transforming growth factor-beta (TGF-b), and interleukins 12 and 17 (IL-12 and -17) from Peyer’s patches and lamina propria cells while DNA was obtained from intestinal solids to identify bacterial species.Entities:
Mesh:
Substances:
Year: 2021 PMID: 34559497 PMCID: PMC8519602 DOI: 10.7705/biomedica.5806
Source DB: PubMed Journal: Biomedica ISSN: 0120-4157 Impact factor: 0.935
Figura 1Distribución de los grupos de estudio de acuerdo con el tiempo de tratamiento y el tipo de edulcorante administrado
Composición de la dieta normal administrada a los ratones durante 6 y 12 semanas
| Porcentaje | |
|---|---|
| Macronutrientes | Contenido de la dieta normal (%) |
| Hidratos de carbono | 4B,7 |
| Lípidos | 10,7 |
| Proteínas | 23,9 |
| Micronutrientes | |
| Vitaminas | 4,6 |
| Minerales | 7,0 |
| Fibra | 5,1 |
| Total | 100 |
| Aporte energético (kcal/g) | 3,02 |
Contenido de la dieta normal: Rodent Laboratory Chow™ 5001 de Purina administrada a los ratones. El porcentaje total de nutrientes digeribles fue de 76 % y la dieta aportó 3,02 kcal/g. Se administraron los edulcorantes a libre demanda durante 6 y 12 semanas en una concentración de 41,66 mg/ml de sacarosa y 4,16 mg/ml de sucralosa y estevia, en el horario de las 08 a las 13 horas diariamente (lunes a domingo).
Parámetros morfométricos y nutricionales de los grupos que consumieron edulcorantes durante 6 y 12 semanas
| IMC (g/cm2) Consumo de agua (ml) ** Glucemia (mg/l) | G3sSTx | ||||
| Media ± DE | |||||
| n=6 | |||||
| 0,192 ± 0,2 | |||||
| 4,4 ± 0,194 | |||||
| 95 ± 8,45 | |||||
| G6sTx CL6sTx | Sac6sTx | Sucr6sTx | Est6sTx | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Media ± DE | Media ± DE | Media ± DE | Media ± DE | ||
| n=6 | n=6 | n=6 | n=6 | P* | |
| IMC (g/cm2) | 0,294 ± 0,02 | 0,286 ± 0,013 | 0,298 ± 0,015 | 0,3 ± 0,016 | 0,408 |
| Consumo de agua (ml) ** | 8,3 ± 0,839 | 7,8 ± 0,248 | 7,9 ± 0,019 | 8,2 ± 0,276 | 0,635 |
| Consumo de alimento (g) ** | 39,2 ± 2,37 | 37,4 ± 0,427a | 38,5 ± 0,066 | 37,3 ± 1,36 a | 0,025* |
| Consumo de edulcorante ** (mg/ml) | 0 | 128 ± 9,79b | 22,7 ± 0,4 | 14,3 ± 1,22 | 0,001* |
| Aporte energético (kcal) ** | 118 ± 7,18 | 113 ± 1,29a | 116 ± 0,193 | 112 ± 4,11 a | 0,028* |
| Glucemia (mg/dl) | 135 ± 12 | 133 ± 2,7 | 128 ± 9 | 142 ± 9 | 0,689 |
| G12sTx | |||||
| CL12sTx | Sac12sTx | Sucr12sTx | Est12sTx | ||
| IMC (g/cm2) | 0,275 ± 0,013 | 0,288 ± 0,02 | 0,289 ± 0,014 | 0,289 ± 0,017 | 0,293 |
| Consumo de agua (ml) ** | 8,1 ± 1,14 | 7,3 ± 0,267a | 7,7 ± 0,419 | 8,2 ± 0,229 | 0,042* |
| Consumo de alimento (g) ** | 35,1 ± 2,87 | 31,3 ± 1,45a | 33,6 ± 1,06 a | 34,8 ± 2,71 | 0,007* |
| Consumo de edulcorante ** (mg/ml) | 0 | 200 ± 6,68b | 28,4 ± 0,6 | 29 ± 0,644 | 0,001* |
| Aporte energético (kcal) ** | 106 ± 8,68 | 94,9 ± 4,39a | 101 ± 3,22 | 105 ± 8,18 | 0,008* |
| Glucemia (mg/dl) | 136 ± 10 | 134 ± 14 | 130 ± 8,9 | 140 ± 3,2 | 0,648 |
*ANOVA de una vía para comparar los subgrupos por tipo de edulcorante consumido: a prueba post-hoc de Bonferroni, con p<0,05, de los subgrupos que observaron disminución en su valor comparados con su control. b prueba post-hoc de Bonferroni, con p<0,05, de los que presentaron incremento en su valor comparados con su control. ** ANOVA de dos vías entre las variables 3sSTx, 6sTx y 12sTx con diferencias significativas (p<0,05) comparados en cuanto a tiempo de exposición a los edulcorantes
Los valores representan la media ± desviación estándar de los valores morfométricos y nutricionales de los ratones que consumieron edulcorantes durante 6 y 12 semanas. Los experimentos se realizaron por duplicado. Grupo de tres semanas sin tratamiento (3sSTx); grupos con 6 semanas de tratamiento (G6sTx): control (CL6sTx), sacarosa (Sac6sTx), sucralosa (Sucr6sTx) y estevia (Est6sTx); grupos con 12 semanas de tratamiento (G12sTx): control (CL12sTx), sacarosa (Sac12sTx), sucralosa (Sucr12sTx) y estevia (Est12sTx). IMC: índice de masa corporal
Porcentaje de linfocitos obtenidos de las placas de Peyer y la lámina propia del intestino delgado de ratones CD1 con consumo de edulcorantes por 6 y 12 semanas
| G3sSTx | |||||
| Media ±DE | |||||
| n=6 | |||||
| CD19+PP (%) | 55,1 ± 0,545 | ||||
| IgA+ PP (%) | 5,6 ± 0,267 | ||||
| CD19+LP(%) | 10,1 ± 0,577 | ||||
| IgA+ LP (%) | 16,3 ± 0,176 | ||||
| CL6sTx | Sac6sTx | Sucr6sTx | Est6sTx | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Media ± DE n=6 (%) | Media ± DE n=6 (%) | Media ± DE n=6 (%) | Media ± DE n=6 (%) | P | |
| CD19+PP (%) ** | 55,7 ± 0,481 | 56,9 ± 0,513 | 64,8 ± 0,49b | 59 ± 0,229b | 0,001* |
| IgA+ PP (%)** | 8,7 ± 0,32 | 17,7 ± 0,32b | 17,1 ± 0,267b | 10,7 ± 0,347b | 0,001* |
| CD19+LP (%)** | 8,07 ± 0,085 | 3,4 ± 1,19a | 3,4 ± 1,09a | 8,9 ± 0,759 | 0,001* |
| IgA+ LP (%) ** | 20,7 ± 0,342 | 12,2 ± 0,261a | 34,6 ± 0,55b | 7,9 ± 0,545a | 0,001* |
| G12sTx | |||||
| CL12sTx | Sac12sTx | Sucr12sTx | Est12sTx | ||
| CD19+PP (%) ** | 63,6 ± 0,63 | 71,9 ± 0,497b | 69 ± 0,539b | 65,1 ± 1,03b | 0,001* |
| IgA+ PP (%) ** | 11,3 ± 0,324 | 6,08 ± 0,267a | 6,3 ± 0,32a | 17,6 ± 0,267b | 0,001* |
| CD19+LP (%) ** | 3,4 ± 0,267 | 3,7 ± 0,176 | 4,8 ± 0,63b | 9,1 ± 0,235b | 0,001* |
| IgA+ LP (%) ** | 16,3 ± 0,267 | 26,4 ± 0,545b | 24,3 ± 0,267b | 19,7 ± 0,347b | 0,001* |
*ANOVA de una vía para comparar los subgrupos por tipo de edulcorante consumido: a prueba post-hoc de Bonferroni, con p<0,05, de los subgrupos que disminuyeron el porcentaje de linfocitos y células IgA+ obtenidos de las placas de Peyer (PP) y la lámina propia (LP) al compararlos con su control. b Prueba post-hoc de Bonferroni, con p<0,05, que incrementaron el porcentaje de linfocitos y células IgA+ obtenidos de las placas de Peyer (PP) y la lámina propia (LP) comparados con su control. "Comparación de los grupos por tiempo de tratamiento con los edulcorantes (3sSTx, 6sTx y 12sTx) mediante ANOVA de dos vías y con diferencias significativas positivas (p<0,05).
Los valores representan la media ± desviación estándar del porcentaje de linfocitos CD19+ e IgA+ de las placas de Peyer y la lámina propia del intestino delgado, obtenidos por citometría de flujo con anticuerpos monoclonales. Los experimentos se realizaron por duplicado. Clusters de diferenciación (CD); inmunoglobulina A+ (IgA+); placas de Peyer (PP), lámina propia (LP). Grupo con tres semanas sin tratamiento (G3sSTx), grupos con 6 semanas de tratamiento (G6sTx): control (CL6sTx), sacarosa (Sac6sTx), sucralosa (Sucr6sTx) y estevia (Est6sTx); grupos con 12 semanas de tratamiento (G12sTx): control (CL12sTx), sacarosa (Sac12sTx), sucralosa (Sucr12sTx) y estevia (Est12sTx)
Concentración intracelular de citocinas obtenidas de linfocitos de las placas de Peyer y la lámina propia de ratones CD1 sometidos a consumo de edulcorantes por 6 y 12 semanas
| G3sSTx | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Media ± DE n=6 | |||||
| TGF-β PP (pg/ml) | 3,4 ± 0,053 | ||||
| TGF-β PP (pg/ml) IL-12 PP (pg/ml) | 3 ± 0,069 | ||||
| IL-12 PP (pg/ml) IL-17 PP (pg/ml) | 1,4 ± 0,058 | ||||
| TGF-β LP (pg/ml) | 10,8 ± 0,053 | ||||
| IL-12 LP (pg/ml) | 6,7 ± 0,122 | ||||
| IL-17 LP (pg/ml) | 2,8 ± 0,112 | ||||
| G6sTx | |||||
| CL6sTx | Sac6sTx | Sucr6sTx | Est6sTx | ||
| Media ± DE n=6 (pg/ml) | Media ± DE n=6 (pg/ml) | Media ± DE n=6 (pg/ml) | Media ± DE n=6 (pg/ml) | Valor P | |
| TGF-β PP (pg/ml) ** | 3,4 ± 0,053 | 11,6 ± 0,106b | 12,2 ± 0,069b | 11,2 ± 0,096b | 0,001* |
| IL-12 PP (pg/ml) ** | 2,1 ± 0,09 | 2,2 ± 0,08 | 2,7 ± 0,069b | 1,4 ±0,058a | 0,001* |
| IL-17 PP (pg/ml) ** | 1,1 ± 0,08 | 2,9 ± 0,074b | 3,8 ± 0,058b | 3,3 ±0,074b | 0,001* |
| TGF-β LP (pg/ml) ** | 11,5 ± 0,053 | 9,5 ±0,106 | 16,9 ± 0,069b | 5,1 ± 0,096a | 0,001* |
| IL-12 LP (pg/ml) ** | 5,4 ± 0,096 | 12,9 ±0,096b | 8,1 ± 0,069b | 2,8 ± 0,096a | 0,001* |
| IL-17 LP (pg/ml) ** | 3,8 ± 0,074 | 7,4 ± 0,074b | 7,8 ± 0,058b | 11,1 ± 0,074b | 0,001* |
| G12sTx | |||||
| CL12sTx | Sac12sTx | Sucr12sTx | Est12sTx | ||
| TGF-β PP (pg/ml) ** | 9,3 ± 0,16 | 1,8 ± 0,16a | 1,97 ± 0,16a | 18,96 ± 0,096b | 0,001* |
| IL-12 PP (pg/ml) ** | 2,3 ± 0,09 | 3,1 ±0,08b | 1,08 ± 0,069a | 7,26 ± 0,058b | 0,001* |
| IL-17 PP (pg/ml) ** | 1,7 ± 0,08 | 4,4 ±0,235b | 5 ±0,053b | 5,32 ± 0,074b | 0,001* |
| TGF-β LP (pg/ml) ** | 11,5 ± 0,053 | 17,8 ± 0,106b | 18,7 ± 0,069b | 16,6 ± 0,096b | 0,001* |
| IL-12 LP (pg/ml) ** | 4,5 ± 0,096 | 5,2 ± 0,096b | 10,6 ±0,069b | 1,2 ± 0,096a | 0,001* |
| IL-17 LP (pg/ml) ** | 3,3 ± 0,058 | 12,2 ± 0,074b | 12 ± 0,058b | 10,1± 0,08b | 0,001* |
*ANOVA de una via para comparar los subgrupos por tipo de edulcorante consumido: a prueba posthoc de Bonferroni, con p<0,05, de los subgrupos que disminuyeron la concentracion de citosinas comparados con su control; b prueba post-hoc de Bonferroni, con p<0,05, que incrementaron la concentracion de citocinas comparados con su control. **Comparacion entre los grupos por tiempo de exposicion al edulcorante (3sSTx, 6sTx y 12sTx), con ANOVA de dos vias y diferencias significativas positivas (p<0,05).
Los valores representan la media ± desviacion estandar de la concentracion intracelular de las citocinas (TGF-β, IL-12 e IL-17), obtenidas por citometria de flujo de linfocitos CD19+ de las placas de Peyer y la lamina propia. Los experimentos se realizaron por duplicado. Grupo de tres semanas sin tratamiento (G3sSTx); grupos con 6 semanas de tratamiento (G6sTx): control (CL6sTx), sacarosa (Sac6sTx), sucralosa (Sucr6sTx) y estevia (Est6sTx); grupos con 12 semanas de tratamiento (G12sTx): control (CL12sTx), sacarosa (Sac12sTx), sucralosa (Sucr12sTx) y estevia (Est12sTx). Placas de Peyer (PP); lamina propia (LP); factor de crecimiento transformador (TGF-☒); interleucinas 12 y 17 (IL-12, IL-17); picogramos por mililitro (pg/ml)
Número de lecturas calificadas para la diversidad, riqueza y uniformidad del ADN de las comunidades bacterianas presentes en los sólidos intestinales de ratones CD1 sometidos a consumo crónico de edulcorantes
| Grupo | Número de secuenciasa | OTUb | Cobertura de Goodc | Inv. Simpsonc (inferior/superior) | Chao1c (inferior/superior) | H’c (inferior/superior) | J’c |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G3sSTx | 58.350 | 270 | 0,99 | 1,965 (1,94/1,98) | 1.691,1 (1.770,17/2.808,11) | 0,75 (0,74/0,76) | 0,93 |
| CL6sTx | 35.283 | 510 | 0,99 | 13,59 (13,28/13,92) | 1.215,40 (1.006,39/1.524,73) | 3,06 (3,04/3,08) | 0,99 |
| CL12sTx | 36.357 | 340 | 0,99 | 5,09 (5,02/5,17) | 1.090,6 (830,35/1.498,58) | 2,24 (2,22/2,26) | 0,99 |
| SAC6sTx | 28.979 | 849 | 0,97 | 7,084 (6,92/7,24) | 2.893,9 (2.502,5/3.406,9) | 2,67 (2,65/2,70) | 0,99 |
| SAC12sTx | 72.818 | 232 | 0,99 | 1,06 (1,05/1,06) | 1.106,5 (762,07/1.675,9) | 0,159 (0,153/0,165) | 0,95 |
| SUC6sTx | 33.594 | 216 | 0,99 | 15,63 (15,30/15,98) | 1.525,58 (1.323,1/1.799,04) | 2,92 (2,90/2,94) | 0,98 |
| SUC12sTx | 51.654 | 727 | 0,98 | 1,29 (1,28/1,29) | 1.268,3 (805,6/2.099,2) | 0,45 (0,44/0,46) | 0,97 |
| EST6sTx | 21.037 | 2.510 | 0,90 | 14,14 (13,77/14,54) | 8.904,9 (8.030,3/9.918,35) | 4,13 (4,10/4,17) | 0,99 |
| EST12sTx | 24.650 | 281 | 0,99 | 7,01 (6,85/7,17) | 760,7 (582,6/1.049,9) | 2,52 (2,49/2,54) | 0,99 |
* El número de secuencias se obtuvo después de eliminar las secuencias de baja calidad (N ≥2; homopolímeros ≥8) y las secuencias cortas (<250 nt).
El número de unidades taxonómicas operacionales (OTU) observadas se definió sobre la base de una distancia máxima del 3 %.
La biblioteca más pequeña (21.037 secuencias) se utilizó para la normalización de datos. Los resultados presentados son el promedio de 1.000 repeticiones. Los parámetros se estimaron utilizando MOTHUR. Los parámetros indican el número de lecturas calificadas, el número estimado de OTU y la cobertura, los estimadores de riqueza de especies (Good, Inv-Simpson), la diversidad de muestras (Chao 1), la diversidad (H') y la uniformidad (J') del ADN de las comunidades bacterianas presentes en los sólidos intestinales de ratones CD1 sometidos a consumo crónico de edulcorantes.
Abundancia relativa de los géneros bacterianos predominantes en las secuencias del gen de 16S rRNA de muestras intestinales sólidas de ratones CD1 sometidos al consumo de edulcorante por 6 y 12 semanas de tratamiento
| Clase o filo | Género | Control % | Sacarosa % | Sucralosa % | Estev % |
|---|---|---|---|---|---|
| G3sSTx | |||||
| y-proteobacteria | 78,76 | - | - | - | |
| Firmicutes | 2,25 | - | - | - | |
| 1,74 | - | - | - | ||
| G6sTx | |||||
| α-proteobacteria |
|
- - - |
1,63 1,60 1,08 |
- - - |
6,20 5,80 4,21 |
| β-proteobacteria |
|
- - - - - |
11,05 2,25 - - - |
- - - - - |
41,39 8,74 2,18 2,16 1,83 |
| δ- proteobacteria | - | - | - | 1,23 | |
| ε-proteobacterias | 9,56 | 2,94 | 2,53 | ||
| y-proteobacteria | - | 6,13 | 16,50 | 8,94 | |
| Firmicutes |
|
13,42 38,77 2,67 - |
18,13 27,51 - - |
20,30 36,80 1,45 - |
- - - 2,79 |
| Tenericutes | 2,25 | 5,04 | 2,80 | - | |
| Actinobacteria | - | - | - | 1,62 | |
| G12sTx | |||||
| ε -proteobacterias | 1,98 | - | - | 17,38 | |
| y-proteobacteria | - | 99,1 | 96,46 | 1,17 | |
| Firmicutes |
|
42,18 25,99 9,75 - - |
- - - - - |
2,33 - - - - |
17,14 37,27 6,77 - 2,09 |
| Tenericutes | 6,24 | - | - | 10,08 |
En el cuadro se muestra el porcentaje (%) de la abundancia relativa de los géneros bacterianos predominantes según tiempo y tipo de tratamiento. Todos los géneros presentaron diferencias significativas y una abundancia relativa >1.
Figura 2Composición de la microbiota obtenida de los sólidos del intestino delgado de ratones CD1 tratados o no con edulcorantes durante 6 y 12 semanas
Figura 3Gráfico del análisis coordinado principal (plot ACoP) de comunidades bacterianas presentes en el contenido sólido del intestino delgado de ratones CD1 que consumieron edulcorantes durante 6 semanas (A: G6sTx) y 12 semanas (B: G12sTx). G3sSTx. Grupos con 6 semanas de tratamiento (G6sTx): control (CL6sTx), sacarosa (Sac6sTx), sucralosa (Sucr6sTx) y estevia (Est6sTx); grupos con 12 semanas de tratamiento (G12sTx): control (CL12sTx), sacarosa (Sac12sTx), sucralosa (Sucr12sTx) y estevia (Est12sTx)