High-fat and high-carbohydrate diets worsen the mouse brain susceptibility to damage produced by enterohemorrhagic Escherichia coli Shiga toxin 2
D. Arenas-Mosquera,
N. Cerny,
A. Cangelosi,
P.A. Geoghegan,
E.L. Malchiodi,
M. De Marzi,
A. Pinto,
J. Goldstein
Affiliations
D. Arenas-Mosquera
Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Instituto de Fisiología y Biofísica ''Houssay'' (IFIBIO), Laboratorio de Neurofisiopatología, Facultad de Medicina, Paraguay 2155 Piso 7, 1121, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
N. Cerny
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Inmunología e Instituto de Estudios de La Inmunidad Humoral (IDEHU), UBA-CONICET, Junín 956 Piso 4, 1113, Ciudad de Buenos Aires, Argentina; Universidad de Buenos Aires, Facultad de Medicina, Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología e Instituto de Microbiología y Parasitología Médica (IMPaM), UBA-CONICET, Paraguay 2155 Piso 12, 1121, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
A. Cangelosi
Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos (CNCCB), ''ANLIS, Dr. Carlos G. Malbrán'', Avenida Vélez Sarsfield 563, 1282, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
P.A. Geoghegan
Centro Nacional de Control de Calidad de Biológicos (CNCCB), ''ANLIS, Dr. Carlos G. Malbrán'', Avenida Vélez Sarsfield 563, 1282, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
E.L. Malchiodi
Universidad de Buenos Aires, IDEHU-CONICET, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Inmunología, Junín 956, Piso 4°, 1113, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
M. De Marzi
Universidad Nacional de Luján, Departamento de Ciencias Básicas, Ruta 5 y Avenida Constitución (6700) Luján, Buenos Aires, Argentina, Universidad Nacional de Luján, Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable (INEDES)-CONICET, Laboratorio de Inmunología, Ruta 5 y Avenida Constitución (6700) Luján, Buenos Aires, Argentina
A. Pinto
Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Instituto de Fisiología y Biofísica ''Houssay'' (IFIBIO), Laboratorio de Neurofisiopatología, Facultad de Medicina, Paraguay 2155 Piso 7, 1121, Ciudad de Buenos Aires, Argentina; Corresponding author.
J. Goldstein
Universidad de Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Instituto de Fisiología y Biofísica ''Houssay'' (IFIBIO), Laboratorio de Neurofisiopatología, Facultad de Medicina, Paraguay 2155 Piso 7, 1121, Ciudad de Buenos Aires, Argentina; Corresponding author. Instituto de Fisiología y Biofísica ''Houssay'', IFIBIO Facultad de Medicina Universidad de Buenos Aires/Conicet Paraguay 2155 piso 7 sector M3 Ciudad de Buenos Aires, Argentina.
Background: Nutrition quality could be one of the reasons why, in the face of a Shiga toxin-producing enterohemorrhagic Escherichia coli outbreak, some patients experience more profound deleterious effects than others, including unfortunate deaths. Thus, the aim of this study was to determine whether high-fat and/or high-carbohydrate diets could negatively modulate the deleterious action of Shiga toxin 2 on ventral anterior and ventral lateral thalamic nuclei and the internal capsule, the neurological centers responsible for motor activity. Methods: Mice were fed a regular, high-fat, high-carbohydrate diet or a combination of both previous to the intravenous administration of Shiga toxin 2 or vehicle. Four days after intravenous administration, mice were subjected to behavioral tests and then sacrificed for histological and immunofluorescence assays to determine alterations in the neurovascular unit at the cellular and functional levels. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance followed by Bonferroni post hoc test. The criterion for significance was p = 0.0001 for all experiments. Results: The high-fat and the high-carbohydrate diets significantly heightened the deleterious effect of Stx2, while the combination of both diets yielded the worst results, including endothelial glycocalyx and oligodendrocyte alterations, astrocyte and microglial reactivity, neurodegeneration, and motor and sensitivity impairment. Conclusions: In view of the results presented here, poor nutrition could negatively influence patients affected by Stx2 at a neurological level. Systemic effects, however, cannot be ruled out.