Gut Microbiota Altered by Diet Affects the Chronic Arthritis
Durch Ernährung Veränderte Darmmikrobiota Beeinflusst die Chronische Arthritis
Creators: name: Chen, Xi
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023

description: Short-chain fatty acids (SCFAs), including propionic, butyric, and acetic acids, are important metabolites of intestinal bacteria and play an important regulatory function in the immune response. During the development of chronic arthritis, repeated exposure to inflammatory triggers results in alternating acute episodes of inflammation and remission. However, whether SCFAs are able to inhibit the chronic inflammatory process and by which mechanism was unknown until recently. Our study found that synovial fibroblasts play a key role in the chronic inflammatory process in joints and that repeated inflammatory stimuli affect the cellular response to inflammation, bone remodeling, alterations in Nlrp3-related genes, enhance the proliferation and migratory capacity of this group of cells, and induce an increase in cytokines and chemokines. Conversely, the addition of sodium propionate to drinking water significantly reduced paw swelling in mice, and oral administration of a physiological mixture of short-chain fatty acids significantly altered the structure and abundance of the intestinal microbiota in mice. In vitro, treatment with a sodium propionate and short-chain fatty acid physiological mixture inhibited the migratory capacity of synovial fibroblasts, upregulated the level of inflammation-resolving fibroblast senescence, and induced immune regulation. Our study shows that short-chain fatty acid salts alleviate arthritis not only by directly eliminating inflammatory fibroblasts from the synovial membrane, but also by modulating the chronic inflammatory effects of joints by altering the intestinal flora.
description: Kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), einschließlich Propionsäure, Buttersäure und Essigsäure, sind wichtige Stoffwechselprodukte von Darmbakterien und spielen eine wichtige regulatorische Funktion in der Immunantwort. Während der Entwicklung von chronischer Arthritis führt wiederholte Exposition gegenüber entzündlichen Auslösern zu abwechselnden akuten Episoden von Entzündung und Remission. Ob SCFAs jedoch in der Lage sind, den chronischen Entzündungsprozess zu hemmen, und auf welche Weise dies geschieht, war bis vor kurzem unbekannt. Unsere Studie ergab, dass synoviale Fibroblasten eine Schlüsselrolle im chronischen Entzündungsprozess in Gelenken spielen und, dass wiederholte entzündliche Reize die zelluläre Reaktion auf Entzündung, Knochenumbau, Veränderungen in Nlrp3-bezogenen Genen, die Proliferations- und Migrationskapazität dieser Zellgruppe, sowie die Induktion von Zytokinen und Chemokinen beeinflussen. Im Gegensatz dazu reduzierte die Zugabe von Natriumpropionat zum Trinkwasser signifikant die Pfotenschwellung bei Mäusen, und die orale Verabreichung einer physiologischen Mischung aus kurzkettigen Fettsäuren veränderte die Struktur und Fülle der Darmmikrobiota bei Mäusen signifikant. In vitro hemmte die Behandlung mit einer physiologischen Mischung aus Natriumpropionat und kurzkettigen Fettsäuren die Migrationskapazität synovialer Fibroblasten, erhöhte das Niveau von inflammationshemmender Fibroblasten-Seneszenz und induzierte eine Immunregulation. Unsere Studie zeigt, dass kurzkettige Fettsäuren nicht nur durch direkte Beseitigung entzündlicher Fibroblasten aus der Synovialmembran, sondern auch durch Modulation der chronischen entzündlichen Vorgänge in Gelenken durch Veränderung der Darmflora Arthritis lindern.