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Introduzione: L'obesità rappresenta uno dei principali problemi di salute pubblica a livello globale e la sua diffusione è esponenzialmente incrementata nel corso degli ultimi decenni. Tale condizione è caratterizzata da un incremento del peso corporeo, associato a uno stato di infiammazione di basso grado (definito “metainfiammazione”), dovuto a un rilascio anormale di citochine, adipokine e specie reattive dell'ossigeno. In tale contesto, è stato osservato che i cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale possono essere responsabili di alterazioni nella struttura e nella funzione della barriera epiteliale intestinale con conseguente facilitazione della traslocazione di prodotti immunogenici nel flusso sanguigno, e induzione e mantenimento della condizione di metainfiammazione. Sulla base di queste evidenze, l'obiettivo di questo lavoro è stato quello di valutare gli effetti benefici derivanti dalla supplementazione di Enterococcus faecium (SF68) sulle alterazioni della barriera epiteliale intestinale e sull’infiammazione enterica in un modello sperimentale di obesità indotta da una dieta ricca di grassi (HFD, high fat diet).

Metodi: Allo scopo di indurre una condizione di obesità, topi maschi C57BL/6J sono stati alimentati con dieta standard (SD) o con una dieta ricca di grassi (high fat diet, HFD) per 8 settimane consecutive. Contestualmente all’inizio della dieta SD o HFD, gli animali sono stati trattati con Enterococcus faecium (SF68) (10^8 CFU/giorno) o veicolo per via orale tramite gavage. Al momento del sacrificio, sono stati raccolti campioni di plasma e intestino per le successive analisi.

Risultati: Rispetto alla dieta SD, la dieta HFD ha determinato un aumento significativo del peso corporeo negli animali, una significativa alterazione della permeabilità dell'IEB, come mostrato dall’incremento dei livelli plasmatici di Lipopolysaccharide binding protein (LBP), e una riduzione dei livelli di espressione delle proteine di giunzione stretta, Occludina, ZO-1 e claudina-1 nei tessuti colici. Inoltre, la dieta HFD ha indotto un significativo aumento dei livelli plasmatici di IL-1β, una modificazione della composizione del microbiota, associata a un’alterazione dei livelli di butirrato fecale e dei livelli di espressione dei trasportatori atti ad internalizzazione del butirrato negli enterociti (SMCT1, sodium-coupled monocarboxylate transporter 1; MCT1, monocarboxylate transporter 1; MCT4, monocarboxylate transporter 4).
Dopo 8 settimane, la somministrazione di SF68 ha contrastato l'aumento di peso corporeo nei topi HFD. Parallelamente, il trattamento con SF68 ha contrastato l'infiammazione intestinale negli animali alimentati con HFD, riducendo i livelli plasmatici di IL-1β, ha migliorato l'integrità e la funzione dell’IEB, normalizzando i livelli di LBP e l'espressione di ZO-1, occludina, claudina, e del trasportatore del butirrato SMCT1.

Conclusioni: L'assunzione di una dieta ad alto contenuto di grassi determina una condizione di infiammazione intestinale e un danneggiamento dell'IEB, insieme ad alterazioni nei meccanismi di trasporto del butirrato. In questo scenario, la supplementazione con SF68 riduce l'infiammazione intestinale e rinforza la barriera epiteliale enterica nei topi obesi, migliorando il trasporto e l'utilizzo del butirrato. Sulla base di queste evidenze, la supplementazione con SF68 potrebbe rappresentare un'integrazione preziosa per la gestione della condizione di obesità e di tutti le condizioni patologiche caratterizzate da una permeabilità intestinale alterata, derivante da uno squilibrio della biodisponibilità del butirrato tissutale.

Introduction: Obesity is one of the major global public health problems and its prevalence has increased exponentially over the past decades. This condition is characterized by an increase in body weight, associated with a state of low-grade inflammation (defined as "metainflammation"), due to an abnormal release of cytokines, adipokines and reactive oxygen species. In this context, it has been observed that changes in the composition of the intestinal microbiota may be responsible for alterations in the structure and function of the intestinal epithelial barrier with consequent facilitation of the translocation of immunogenic products into the bloodstream, and induction and maintenance of the condition of metainflammation. Based on this evidence, the objective of this work was to evaluate the beneficial effects deriving from Enterococcus faecium (SF68) supplementation on alterations of the intestinal epithelial barrier and on enteric inflammation in an experimental model of diet-induced obesity, rich in fat (HFD, high fat diet).

Methods: In order to induce obesity, male C57BL/6J mice were fed a standard diet (SD) or a high fat diet (HFD) for 8 consecutive weeks. Simultaneously with the start of the SD or HFD diet, the animals were treated with Enterococcus faecium (SF68) (10^8 CFU/day) or vehicle orally via gavage. At the time of sacrifice, plasma and intestine samples were collected for subsequent analyses.

Results: Compared to the SD diet, the HFD diet resulted in a significant increase in body weight in the animals, a significant alteration in the permeability of the IEB, as shown by the increase in plasma levels of Lipopolysaccharide binding protein (LBP), and a reduction in Expression levels of tight junction proteins, Occludin, ZO-1 and claudin-1 in colonic tissues. Furthermore, the HFD diet induced a significant increase in plasma levels of IL-1β, a modification of the composition of the microbiota, associated with an alteration of fecal butyrate levels and of the expression levels of transporters capable of internalizing butyrate in enterocytes ( SMCT1, sodium-coupled monocarboxylate transporter 1; MCT1, monocarboxylate transporter 1;
After 8 weeks, SF68 administration counteracted body weight gain in HFD mice. In parallel, SF68 treatment counteracted intestinal inflammation in HFD-fed animals, reducing plasma IL-1β levels, improved IEB integrity and function, normalizing LBP levels and ZO expression. -1, occludin, claudin, and the butyrate transporter SMCT1.

Conclusions: The intake of a high-fat diet determines a condition of intestinal inflammation and damage to the IEB, together with alterations in the butyrate transport mechanisms. In this scenario, SF68 supplementation reduces intestinal inflammation and strengthens the enteric epithelial barrier in obese mice, improving butyrate transport and utilization. Based on this evidence, supplementation with SF68 could represent a valuable integration for the management of obesity and all pathological conditions characterized by altered intestinal permeability, resulting from an imbalance in the bioavailability of tissue butyrate.