Consumul de fructoză crește sensibilitatea celulelor imune la toxinele bacteriene

Deși vaccinarea și antibioticele au redus semnificativ mortalitatea prin infecții, bolile infecțioase bacteriene continuă să fie o cauză majoră de deces la nivel mondial. În 2019, aproximativ 7,7 milioane de decese au fost atribuite infecțiilor bacteriene, ceea ce reprezintă 13,6 % din toate decesele globale. Pe lângă factorii de mediu sau socioeconomici, în țările industrializate s-a observat că bolile metabolice – precum boala hepatică steatozică asociată disfuncției metabolice (MASLD) și diabetul zaharat de tip 2 – cresc susceptibilitatea la infecții, severitatea cursului acestora și rata de mortalitate. Dieta joacă un rol central în apariția acestor afecțiuni, iar aportul excesiv de fructoză a fost asociat cu disfuncții hepatice, rezistență la insulină și stres oxidativ. Pe acest fundal, studiul condus de Ina Bergheim de la Departamentul de Științe Nutriționale al Universității din Viena a investigat dacă aportul de fructoză poate influența răspunsul imun mediat de receptorul Toll-like 2 (TLR2) la nivelul monocitelor umane, în special la stimularea cu acid lipoteichoic (LTA), o componentă specifică bacteriilor Gram-pozitive.
Receptorii TLR, în special TLR2 și TLR4, sunt esențiali în recunoașterea agenților patogeni bacterieni. Studii anterioare au sugerat că aportul de fructoză, dar nu cel de glucoză, determină creșterea expresiei TLR2 și TLR4 în celulele mononucleare din sângele periferic (PBMC) al subiecților sănătoși. Cu toate acestea, mecanismele moleculare prin care fructoza modulează acest răspuns și dacă această inducere a TLR2 afectează răspunsul la infecții nu fuseseră clarificate până acum.

Despre studiu

Studiul a combinat intervenții nutriționale la om cu experimente ex vivo și in vitro pentru a evalua efectele fructozei asupra expresiei TLR2 și asupra răspunsului imun la LTA. Participanții la studiu (normoponderali, sănătoși, nefumători și cu aport moderat de alcool) au fost supuși unei diete standardizate înainte de a primi fie o dietă bogată în fructoză (25% din aportul caloric zilnic), fie o băutură cu 110 g fructoză. Ulterior, s-au analizat expresia genică și producția de citokine inflamatorii în monocite stimulate cu LTA. În paralel, s-au efectuat teste cu celule PBMC, monocite, limfocite B și T izolate de la donatori sănătoși, cultivate în prezența fructozei, cu sau fără inhibitori ai ketohexokinazei (KHK) și ai factorului de transcripție SP1.

Modele complementare utilizate

Studii de intervenție (uman): Fructoză vs. maltodextrină în regim izocaloric, urmate de stimulare ex vivo a monocitelor cu LTA. Co-cultură Caco-2–monocite: simulare a transportului intestinal al fructozei și efectele asupra monocitelor. Culturi celulare ex vivo: PBMC, monocite, limfocite B și T tratate cu fructoză, analizate pentru expresia genică și secreția de citokine.

Rezultate

Fructoza induce expresia TLR2 exclusiv în monocite

Administrarea de fructoză (50 μM) a determinat o creștere semnificativă a expresiei TLR2 în monocite după 6–12 ore. Nu s-au observat modificări ale TLR1 sau TLR6 și nici în limfocitele B sau T. În intervenția umană, după 3 zile de dietă bogată în fructoză, s-a observat o creștere de ∼3 ori a expresiei GLUT5 în PBMC, absentă în dieta cu glucoză.

Răspuns inflamator crescut la LTA în monocitele expuse la fructoză

Pre-incubarea monocitelor cu fructoză a dus la:

• ↑ TNFα (∼3,2x)
• ↑ IL-6 (∼2,7x)
• ↑ IL-1β (∼5,8x)
• comparativ cu stimularea cu LTA fără fructoză.

În modelul de co-cultură Caco-2–monocite, tratamentul apical cu fructoză a dus la o expresie crescută a GLUT5 în enterocite și monocite și la o creștere semnificativă a TNFα după stimularea cu LTA.

Consumul acut de fructoză crește răspunsul inflamator la LTA in vivo

În urma consumului a 110 g de fructoză:

• Fructoza plasmatică a crescut semnificativ după 2 ore.
• Răspunsul la LTA ex vivo:
  - ↑ TNFα cu ∼1,4x
  - ↑ IL-6 cu ∼1,5x
  - ↑ IL-1β cu ∼1,5x (p = 0.06)
  - comparativ cu consumul de maltodextrină.

Inducerea TLR2 este dependentă de SP1 și metabolismul fructozei

• Fructoza a crescut expresia proteinei SP1 în monocite și a redus nivelul de ATP celular după 2 ore.
• Inhibarea SP1 (cu mithramycin) sau KHK a blocat complet inducerea TLR2 și reducerea ATP.
• Expresia SP1 a fost semnificativ redusă în prezența inhibitorului KHK, sugerând că metabolismul fructozei reglează SP1.
• Răspunsul inflamator indus de LTA (IL-1β) a fost, de asemenea, redus în prezența inhibitorului KHK.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că aportul acut de fructoză crește sensibilitatea monocitelor umane la componente bacteriene Gram-pozitive printr-un mecanism dependent de SP1 și TLR2. Expresia GLUT5 și activarea metabolică a fructozei (via KHK) sunt esențiale pentru acest efect, care nu a fost observat în limfocitele B sau T. Astfel, fructoza acționează nu doar ca un substrat metabolic, ci și ca un modulator al răspunsului imun înnăscut, amplificând reactivitatea la semnale patogenice precum LTA.

Implicații și direcții viitoare

• Rezultatele sunt relevante pentru populații cu un consum ridicat de băuturi îndulcite, unde aportul de fructoză poate atinge nivelurile testate.
• Deși studiul s-a concentrat pe efecte acute în subiecți sănătoși, impactul pe termen lung al unui aport cronic de fructoză asupra funcției imune rămâne de elucidat.
• Sunt necesare investigații suplimentare pentru a evalua dacă fructoza în matrice alimentară naturală (ex. fructe) are efecte similare, precum și pentru a verifica aceste mecanisme în contexte clinice reale de infecție.
• Întrucât TLR2 este implicat și în recunoașterea virusurilor și a componentelor fungice, se ridică întrebarea dacă fructoza poate modula și alte căi imunologice relevante clinic.

În ansamblu, studiul oferă o nouă perspectivă asupra interacțiunii dintre nutriție și imunitate, indicând că zaharurile simple, precum fructoza, pot influența direct reactivitatea imună chiar și în absența unei boli metabolice manifeste.