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Intraperitoneal supplementation of iron alleviates dextran sodium sulfate-induced colitis by enhancing intestinal barrier function - 13/11/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.112253 
Li Liang a, Qingqing Xiong a, Jingxia Kong b, Chenying Tian a, Linfeng Miao a, Xiaofeng Zhang c, Huahua Du a,
a Key Laboratory of Animal Feed and Nutrition of Zhejiang Province, College of Animal Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, China 
b Department of Investment and Insurance, Zhejiang Financial College, Hangzhou, China 
c Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China 

Correspondence to: College of Animal Sciences, Zhejiang University, 866 Yuhangtang Road, Hangzhou 310058, China.College of Animal Sciences, Zhejiang University866 Yuhangtang RoadHangzhou310058China

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Abstract

Iron supplementation is necessary for the treatment of anemia, one of the most frequent complications in inflammatory bowel disease (IBD). However, oral iron supplementation leads to an exacerbation of intestinal inflammation. Gut barrier plays a key role in the pathogenesis of IBD. The aim of this study was to characterize the interrelationship between systemic iron, intestinal barrier and the development of intestinal inflammation in a dextran sulfate sodium (DSS) induced experimental colitis mice model. We found that DSS-treated mice developed severe inflammation of colon, but became much healthy when intraperitoneal injection with iron. Iron supplementation alleviated colonic and systemic inflammation by lower histological scores, restorative morphology of colonic villi, and reduced expression of pro-inflammatory cytokines. Moreover, intraperitoneal supplementation of iron enhanced intestinal barrier function by upregulating the colonic expressions of tight junction proteins, restoring intestinal immune homeostasis by regulating immune cell infiltration and T lymphocyte subsets, and increasing mucous secretion of goblet cells in the colon. High-throughput sequencing of fecal 16 S rRNA showed that iron injection significantly increased the relative abundance of Bacteroidetes, which was suppressed in the gut microbiota of DSS-induced colitis mice. These results provided evidences supporting the protective effects of systemic iron repletion by intraperitoneal injection of iron on intestinal barrier functions. The finding highlights a novel approach for the treatment of IBD with iron injection therapy.

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Graphical Abstract




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Highlights

Intraperitoneal supplementation of iron alleviated colitis and dampened the infiltration of CD4+ T cells in colon.
Intraperitoneal supplementation of iron elevated the expression of tight-junction proteins and goblet cells.
Intraperitoneal supplementation of iron caused favorable changes of gut microbiota in colitis-induced mice.

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Keywords : Iron supplementation, Iron injection, Colitis, Intestinal barrier function


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Vol 144

Article 112253- décembre 2021 Retour au numéro
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