Effet protecteur des oligosaccharides de chitosane sur les souris atteintes de colite induite par le sulfate de dextran
Les maladies inflammatoires de l'intestin (MII) comprennent la colite ulcéreuse (CU) et la maladie de Crohn (MC). La colite ulcéreuse a été découverte par Wilk et Moxon en 1875, définie par Boas et Wilk en 1903 et officiellement désignée comme une affection clinique spéciale par l'OMS en 1905. La colite ulcéreuse est une colite non spécifique principalement localisée dans le côlon sigmoïde et le rectum du gros intestin. Les lésions sont réparties de manière continue dans la muqueuse et la sous-muqueuse et réapparaissent lentement. Il existe également quelques cas d'apparition aiguë, qui se manifestent principalement par des douleurs abdominales, des diarrhées et des selles collantes contenant du pus et du sang, accompagnés de divers symptômes extra-intestinaux. L'étiologie et la pathogénie exactes de la colite ulcéreuse ne sont pas encore claires, et l'on pense généralement qu'elles sont liées à divers facteurs tels que l'infection, les troubles du système immunitaire, la sensibilité génétique, l'environnement, l'état mental et la dysbiose. Elle est très répandue dans les pays occidentaux, avec 10 à 20 personnes atteintes pour 105 habitants, et le taux d'incidence est plus élevé en Amérique du Nord et en Europe de l'Ouest. Ces dernières années, l'incidence de la RCH en Chine a également augmenté. Actuellement, il existe des médicaments symptomatiques tels que l'acide 5-aminosalicylique (sulfasalazine) et des immunosuppresseurs pour le traitement de la colite, mais ils ont certains effets secondaires, ce qui fait de la recherche de médicaments sûrs un point chaud de la recherche.
Les chitooligosaccharides (COS) sont produits par hydrolyse du chitosane (CS), avec un degré de polymérisation de 2 à 20 et un poids moléculaire moyen inférieur à 3900 Da. Leur poids moléculaire est faible, ils sont facilement solubles dans l'eau et peuvent être directement absorbés par les organismes biologiques. Il a des activités biologiques telles que la réduction des graisses, la diminution de la glycémie, l'inhibition des bactéries, la lutte contre le cancer et l'anti-inflammation, et n'a pas d'effets secondaires toxiques. Il peut être largement utilisé dans divers domaines tels que la médecine, les cosmétiques, l'alimentation et l'agriculture. Le chitosan peut être obtenu par désacétylation de la chitine, le deuxième polymère le plus abondant au monde après la cellulose (que l'on trouve généralement dans les carapaces de crustacés, l'épiderme des insectes et les parois cellulaires des champignons). À l'heure actuelle, quelques études ont été menées sur l'effet des oligosaccharides de chitosane sur la colite, comme la découverte par Yang et al. que les oligosaccharides de chitosane peuvent avoir des effets protecteurs sur la colite par l'intermédiaire de l'AMPK et de NF - κ B. Toutefois, la concentration d'application est nettement plus élevée (généralement 500 mg/kg, ce qui équivaut à une dose humaine d'environ 3,6 g), dépassant de loin la dose d'apport recommandée au niveau national de 0,5 g/jour (voir l'annonce sur l'approbation de six nouveaux ingrédients alimentaires, y compris les oligosaccharides de chitosane (2014 n° 6), ce qui équivaut à une dose de 70 mg/kg pour la souris). Yousef a découvert que les oligosaccharides de chitosane à une dose de 20 mg/kg peuvent également avoir un effet protecteur sur la colite en utilisant un modèle de colite par infusion d'acide acétique et des expériences sur des cellules épithéliales intestinales. Par conséquent, cet article utilise principalement un modèle de souris 3% DSS de colite induite par l'eau potable pour vérifier l'intervention des oligosaccharides de chitosane sur la colite à différentes doses (70 et 140 mg/kg), explorer le rôle des oligosaccharides de chitosane dans la régulation des symptômes de colite et de l'état physiologique des souris, et fournir des données à l'appui d'autres recherches sur l'effet protecteur des oligosaccharides de chitosane sur les souris souffrant de colite induite par le DSS. Dans cette expérience, 50 souris mâles C57BL/6 ont été divisées au hasard en 5 groupes : groupe blanc, groupe modèle, groupe positif (SASP, 50 mg/kg), et groupes à faible et forte dose de chitosane (70 et 140 mg/kg) en buvant de l'eau contenant du sulfate de dextran sodique 3% (DSS) pendant 7 jours afin d'établir un modèle. Évaluer l'effet des chitooligosaccharides par le biais des changements de poids, de l'indice d'activité de la maladie, du score pathologique et de l'activité de la myéloperoxydase. Détecter les niveaux de facteurs inflammatoires dans la colite par ELISA.

Le modèle de colite DSS est un modèle animal expérimental de RCH reconnu internationalement et largement utilisé, établi en 1990. Ses changements pathologiques comprennent la formation d'ulcères, l'abcès de crypte, l'inflammation des petits vaisseaux, la diminution des cellules de gobelet et l'infiltration de diverses cellules inflammatoires, qui sont similaires aux symptômes cliniques de la colite humaine. La dose de chitosan recommandée pour l'homme par le pays est de 0,5 g/personne, ce qui correspond à une dose de 70 mg/kg pour la souris. Par conséquent, en utilisant ce modèle, nous avons sélectionné deux doses de chitosane, 70 mg/kg et 140 mg/kg, pour étudier leurs effets d'intervention sur la colite induite par le DSS. Une littérature coréenne a mené des expériences de toxicité aiguë sur les oligosaccharides et a constaté que la DL50 des oligosaccharides chez les souris dépassait 5,0 g/kg. L'évaluation de la sécurité des aliments fonctionnels à base de chitosane réalisée par Zhao et al. a montré qu'aucune réaction toxique aiguë n'a été observée dans les 10 jours suivant l'administration à des souris (1,25 g/kg/jour) et à des rats (1,47 g/kg/jour) (soit environ 312 à 368 fois la dose cliniquement recommandée). Cette expérience a permis d'établir un modèle de colite ulcéreuse en permettant à des souris de boire librement du 3% DSS pendant 7 jours. Au sixième jour de l'expérience, des symptômes physiologiques typiques de la colite ont été observés chez les souris du groupe modèle, tels que perte de poids, perte d'appétit, poils inégaux, diarrhée, fèces collantes avec du sang, et même saignement rectal. Au huitième jour de la dissection, on a constaté que le côlon des souris du groupe modèle était raccourci et que le tissu du côlon était congestionné et œdémateux. La coloration HE a révélé un œdème de la muqueuse du côlon, des cellules épithéliales incomplètes, la disparition de la structure glandulaire de la crypte et une infiltration inflammatoire importante. Les symptômes susmentionnés se sont améliorés chez les souris traitées avec une faible dose (70 mg/kg) et une forte dose (140 mg/kg) de chitosane. En accord avec les résultats de Yousef et al, il a souligné que les oligosaccharides de chitosane peuvent réduire l'apoptose des cellules épithéliales intestinales, inhiber l'inflammation et protéger l'intégrité structurelle et fonctionnelle de la barrière épithéliale intestinale. Certaines études suggèrent que les maladies inflammatoires de l'intestin sont dues à des défauts de la barrière épithéliale intestinale et à un dérèglement de la réponse immunitaire des muqueuses. Les oligosaccharides de chitosane peuvent protéger les cellules épithéliales intestinales, ce qui indique leur rôle protecteur important dans l'entérite. Dans cette expérience, le groupe ayant reçu 70 mg/kg de chitosane a montré des différences significatives par rapport au groupe modèle dans l'amélioration du raccourcissement du côlon, l'atténuation de l'œdème de la muqueuse colique et la protection des cellules de gobelet et des structures de la crypte. Cependant, le groupe recevant la dose de 140 mg/kg n'a pas montré de différence significative dans l'amélioration du raccourcissement du côlon par rapport au groupe modèle, avec seulement une différence significative dans l'amélioration des scores des tissus pathologiques. Cela indique que le groupe ayant reçu une faible dose de chitosane a un meilleur effet protecteur sur les souris atteintes de colite induite par le DSS. Les résultats ont montré qu'une dose de 70 mg/kg de chitosane avait un certain effet sur l'atténuation du raccourcissement du côlon et la protection de la structure du côlon chez les souris, ce qui est utile pour le développement et l'application du chitosane à la dose recommandée au niveau national.

À l'heure actuelle, les principaux axes de traitement des MICI sont le stress oxydatif et l'inflammation. On pense que le stress oxydatif est la base pathogène des MICI et que l'excès de radicaux libres d'oxygène est un facteur clé dans la formation de lésions inflammatoires ulcéreuses des tissus et de la colite. Avec la production de MDA, l'excès de NO génère des radicaux libres de l'oxygène, provoquant des dommages oxydatifs et conduisant à l'infiltration d'un grand nombre de cellules inflammatoires dans les tissus. Les neutrophiles sont les cellules immunitaires les plus rapides à être recrutées sur le site de l'inflammation dans les premiers stades de la RCH. Ils ont une double fonction. D'une part, ils s'agrègent dans les cryptes épithéliales et les cavités intestinales et sécrètent des IL-1, IL-6, MPO, etc. en libérant des espèces réactives de l'oxygène (ROS), provoquant ainsi d'autres lésions tissulaires. D'autre part, il maintient activement l'homéostasie des tissus en sécrétant des facteurs anti-inflammatoires et peut limiter l'invasion microbienne. Qiao et al. ont découvert que les oligosaccharides de chitosane peuvent réduire l'infiltration des neutrophiles et la peroxydation des lipides dans les organes endommagés dans les modèles de souris atteints de sepsis induit par le LPS. Dou et al. ont découvert que les oligosaccharides de chitosane peuvent inhiber la production d'espèces réactives de l'oxygène, la dégranulation et l'adhésion des neutrophiles activés chez le lapin, exerçant ainsi des effets anti-inflammatoires. La valeur de la myéloperoxydase (MPO) est un marqueur des lésions tissulaires et de l'infiltration des neutrophiles (PMN), qui peut conduire à la rupture de la muqueuse et à l'ulcération, et est étroitement liée aux MICI.

Au cours de l'expérience, l'activité MPO chez les souris du groupe modèle de colite a augmenté de manière significative par rapport au groupe témoin, ce qui indique une augmentation significative des neutrophiles dans les tissus intestinaux et une infiltration sévère. Après l'intervention de l'oligosaccharide de chitosane, l'activité MPO dans le tissu du côlon a diminué, bien qu'elle ne soit pas significativement différente de celle du groupe modèle, il y avait une tendance à ralentir l'agrégation des neutrophiles dans l'intestin et à réduire les dommages tissulaires ultérieurs. Ceci est cohérent avec la découverte de Dou et al. selon laquelle les oligosaccharides de chitosane peuvent promouvoir l'apoptose des neutrophiles et réduire la libération de MPO chez les souris atteintes de péritonite à glycogène. On suppose que cela peut être lié à l'activation de PLD et PI3K, induisant la production de superoxyde et d'autres substances par les neutrophiles.

La RCH est le résultat de l'interaction de multiples facteurs, parmi lesquels les cytokines jouent également un rôle important. L'IL-6 peut stimuler la prolifération des cellules T à faible concentration, activer la prolifération des cellules B, sécréter des anticorps et participer à la réponse inflammatoire de l'organisme à forte concentration. TNF-α， Également connu sous le nom de facteur alpha de nécrose tumorale, il est produit par les macrophages II monocytes activés et favorise l'apoptose. L'IL-6 et le TNF-α, deux cytokines inflammatoires importantes, sont les facteurs inflammatoires les plus rapides et les plus importants qui répondent aux stimuli pathogènes dans l'organisme. On les retrouve fréquemment dans divers processus pathologiques tels que les maladies immunitaires, les réponses inflammatoires et l'immunité contre les tumeurs. Dans le tissu de la muqueuse colique des patients atteints de RCH, l'expression de l'IL-6 et du TNF-α est beaucoup plus élevée dans la phase active que dans la phase de rémission, et ils jouent également un rôle important dans l'inflammation et la réponse immunitaire de la muqueuse intestinale, et sont considérés comme des cytokines clés dans la médiation des MICI. Le facteur nucléaire kappa B (NF - κ B) est un important facteur de transcription lié à l'expression des cytokines inflammatoires. Lorsque l'organisme est stimulé, I κ B peut être activé et dégradé, activant NF - κ B dans le cytoplasme et pénétrant dans le noyau, induisant la transcription de gènes et générant diverses cytokines ou chimiokines inflammatoires, telles que IL-1 β, IL-6, IL-12 et TNF - α, qui sont encore exacerbées par l'amplification de la rétroaction. Youself et al. pensent que les chitooligosaccharides atténuent les réactions inflammatoires dans l'organisme en inhibant la voie NF - κ B. Dans cette expérience, l'expression d'IL-6 et de TNF-α dans le tissu du côlon des souris atteintes de colite ulcéreuse a augmenté de manière significative, tandis que l'intervention avec des doses faibles et élevées d'oligosaccharides de chitosane a pu réduire de manière significative leurs niveaux d'expression, ce qui correspond aux résultats de Yang et Youself et al. Indiquant que les oligosaccharides peuvent améliorer efficacement les symptômes de la colite en atténuant les réactions inflammatoires.

En comparant les résultats expérimentaux de deux doses d'oligosaccharides de chitosane, on a constaté que les deux doses d'oligosaccharides de chitosane ralentissaient la perte de poids induite par le DSS, le raccourcissement du côlon, et inhibaient l'indice d'activité de la maladie, tout en augmentant l'activité de la MPO. Elles ont amélioré de manière significative les changements histopathologiques et augmenté les niveaux de TNF-α et d'IL-6 dans les tissus. Parmi eux, le groupe à faible dose et le groupe à forte dose ont eu de meilleurs effets sur la réduction de la longueur du côlon et des changements histopathologiques. Cela indique que le groupe à faible dose de COS a un meilleur effet sur l'atténuation des symptômes de la colite. Yousef et al. ont traité des souris atteintes de colite avec du COS à des doses de 1, 5, 10, 20, 50 et 100 mg/kg et ont constaté que les doses de 10 et 20 mg/kg de COS avaient le meilleur effet. Des relations similaires en forme de cloche entre la dose de COS et l'effet ont également été observées dans les cellules T84 induites par le LPS et le TNF-α, ce qui suggère que le COS peut stimuler deux voies de signalisation différentes, produire des effets opposés et provoquer un antagonisme fonctionnel. La relation entre l'effet de la dose a également été constatée dans des études antérieures menées dans notre laboratoire. Ding a appliqué du COS à des doses de 35, 70, 140 et 210 mg/kg à des souris atteintes de stéatose hépatique alcoolique et a constaté que les groupes de 70 et 140 mg/kg avaient de meilleurs effets protecteurs. Les doses de 70 et 140 mg/kg de COS sélectionnées dans cet article peuvent être situées au milieu et à l'arrière de la forme de cloche, et les résultats expérimentaux montrent que le groupe à faible dose a des effets légèrement supérieurs à ceux du groupe à forte dose.

En résumé, les oligosaccharides de chitosane peuvent atténuer efficacement les symptômes de la colite induite par le DSS. Parmi eux, 70 mg/kg d'oligosaccharides de chitosane sont plus efficaces pour soulager la longueur du côlon et les changements histopathologiques que 140 mg/kg, et conviennent mieux comme dosage recommandé pour l'usage humain. Par ailleurs, les oligosaccharides de chitosane peuvent jouer un rôle dans la réduction de l'inflammation et l'atténuation des symptômes des MII en réduisant l'infiltration des neutrophiles et en inhibant la libération de cytokines pro-inflammatoires. Toutefois, le mécanisme d'action spécifique des chitooligosaccharides dans l'inhibition de la libération de cytokines inflammatoires doit encore être vérifié.