Взаимосвязь уровней метаболитов триптофана с адипокинами и миокинами у больных с различными фенотипами ожирения
- Авторы: Шатова О.П.1, Апполонова С.А.2, Румянцев С.А.1, Шестопалов А.В.1
-
Учреждения:
- Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
- Институт трансляционной медицины и биотехнологии, ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
- Выпуск: Том 26, № 3 (2023)
- Страницы: 33-45
- Раздел: Медицинская химия
- URL: https://journals.eco-vector.com/1560-9596/article/view/321414
- DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2023-03-05
- ID: 321414
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Актуальность. В последние 10 лет происходит активное изучение системы сопряжения метаболизма макроорганизма и его микробиома. Микробиотическая конверсия триптофана в биологически активные сигнальные молекулы представляет собой потенциальный регуляторный механизм, с помощью которого кишечная микробиота может изменять метаболизм как клеток кишечника, так и всего макроорганизма. Однако до сих пор остается не изученным содержанием метаболитов триптофанового обмена у пациентов с метаболически здоровым (МЗО) и метаболически нездоровым ожирением (МНЗО), а также взаимосвязь данных метаболитов с адипокинами и миокинами.
Цель исследования – изучить содержание метаболитов триптофана в сыворотке крови пациентов с ожирением и оценить взаимосвязь содержания адипокинов и миокинов с содержанием метаболитов триптофанового обмена бактериального и небактериального происхождения в сыворотке крови у пациентов с МЗО и МНЗО.
Материал и методы. Обследовано 266 пациентов: 138 здоровых добровольцев, не имеющих ожирения, и 128 пациентов с ожирением, из которых сформировали две группы: 30 пациентов с МЗО и 41 пациент с МНЗО. Концентрации метаболитов в крови и кале определяли с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Количественный анализ адипокинов и миокинов проводили методом мультиплексного иммуноферментного анализа. Содержание метаболитов обмена триптофана в сыворотке крови оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием.
Результаты. У пациентов с ожирением выявлено повышение сывороточной концентрации кинуренина, кинуреновой и хинолиновой кислот, индол-3-лактата, индол-3-бутирата и индол-3-ацетата. Пациенты с МЗО и МНЗО статистически значимо различались только по показателю концентрации триптамина в сыворотке крови. Вне зависимости от наличия/отсутствия метаболических нарушений у пациентов с ожирением установлено, что ксантуреновая и хинолиновая кислоты взаимосвязаны с концентрацией в сыворотке крови миостатина. При этом для пациентов с МЗО показано, что сывороточная концентрация доминантного катаболита индольного пути – индол-3-ацетата, взаимосвязана с содержанием в сыворотке крови инсулина и лептина, тогда как у пациентов с МНЗО лептинемия согласована с высокой концентрацией антраниловой кислоты в сыворотке крови, а гиперинсулинемия, напротив, связана с низкой концентрацией индол-3-пропионата в сыворотке крови.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
О. П. Шатова
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
Автор, ответственный за переписку.
Email: shatova.op@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4265-1293
к.м.н., доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии
Россия, МоскваС. А. Апполонова
Институт трансляционной медицины и биотехнологии, ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
Email: shatova.op@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9032-1558
к.х.н., руководитель Центра биофармацевтического анализа и метаболомных исследований
Россия, МоскваС. А. Румянцев
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
Email: shatova.op@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7418-0222
д.м.н., профессор, член-корр. РАН, зав. кафедрой онкологии, гематологии и лучевой терапии, педиатрический факультет
Россия, МоскваА. В. Шестопалов
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова
Email: al-shest@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1428-7706
д.м.н., профессор, зав. кафедрой биохимии и молекулярной биологии
Россия, МоскваСписок литературы
- Recinella L., Orlando G., Ferrante C., Chiavaroli A., Brunetti L., Leone Sh. Adipokines: New Potential Therapeutic Target for Obesity and Metabolic, Rheumatic, and Cardiovascular Diseases. Front Physiol. 2020; 11: 1–32. doi: 10.3389/fphys. 2020. 578966.
- Senesi P., Luzi L., Terruzzi I. Adipokines, Myokines, and Cardiokines: The Role of Nutritional Interventions. Int J Mol Sci. 2020; 8(21): 8372. doi: 10.3390/ijms21218372.
- Gonzalez-Gil A.M., Elizondo-Montemayor L. The Role of Exercise in the Interplay between Myokines, Hepatokines, Osteokines, Adipokines, and Modulation of Inflammation for Energy Substrate Redistribution and Fat Mass Loss. Nutrients, 2020; 12(6): 1899. doi: 10.3390/nu12061899.
- Li F., Li Y., Duan Y., Hu C.A., Tang Y., Yin Y. Myokines and adipokines: Involvement in the crosstalk between skeletal muscle and adipose tissue. Cytokine Growth Factor Rev. 2017; 33: 73–82.
- Mallmann.N.H., Lima E.S., Lalwani P. Dysregulation of Tryptophan Catabolism in Metabolic Syndrome. Metab Syndr Relat Disord. 2018; 16: 135–142.
- Шестопалов А.В., Шатова О.П., Комарова Е.Ф., Румянцев С.А. Особенности метаболического сопряжения в системе «суперорганизма» (хозяин-микробиота) Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2020; 10(2): 95–103. doi: 10.37279/2224-6444-2020-10-2-95-103 (Shestopalov A.V., Shatova O.P., Komarova E.F., Rumjancev S.A. Osobennosti metabolicheskogo soprjazhenija v sisteme «superorganizma» (hozjain-mikrobiota) Krymskij zhurnal jeksperimental'noj i klinicheskoj mediciny. 2020; 10(2): 95–103. doi: 10.37279/2224-6444-2020-10-2-95-103).
- Grewal S., Gubbi S., Fosam A., Sedmak C., Sikder S., Talluru H., Brown R.J., Muniyappa R. Metabolomic Analysis of the Effects of Leptin Replacement Therapy in Patients with Lipodystrophy. J Endocr Soc. 2019; 4(1): bvz022. doi: 10.1210/jendso/bvz022.
- Calapai G., Corica F., Corsonello A., Sautebin L., Di R.M., Campo G.M., Buemi M., Mauro V.N., Caputi A.P. Leptin increases serotonin turnover by inhibition of brain nitric oxide synthesis. J Clin Invest. 1999; 104: 975–982.
- Seridi L., Leo G.C., Dohm G.L., Pories W.J., Lenhard J. Time course metabolome of Rouxen-Y gastric bypass confirms correlation between leptin, body weight and the microbiome. PLoS One; 2018; 13(5): e0198156. doi: 10.1371/journal.pone.0198156.
- Kaneko I., Sabir M.S., Dussik C.M., Whitfield G.K., Karrys A., Hsieh J.C., Haussler M.R., Meyer M.B., Pike J.W., Jurutka P.W. 1,25-Dihydroxyvitamin D regulates expression of the tryptophan hydroxylase 2 and leptin genes: implication for behavioral influences of vitamin D. FASEB J. 2015; 29: 4023–4035.
- Li C., Meng F., Garza J.C., Liu J., Lei Y., Kirov S.A., Guo M., Lu X.Y. Modulation of depression-related behaviors by adiponectin AdipoR1 receptors in 5-HT neurons. Mol Psychiatry. 2020; 10: 1038/s41380-020-0649-0. doi: 10.1038/s41380-020-0649-0.
- Pokusa M., Hlavacova N., Csanova A., Franklin M., Zorad S., Jezova D. Adipogenesis and aldosterone: a study in lean tryptophan-depleted rats. Gen Physiol Biophys. 2016; 35: 379–386.
- Nakamura H., Jinzu H., Nagao K., Noguchi Y., Shimba N., Miyano H., Watanabe T., Iseki K. Plasma amino acid profiles are associated with insulin, C-peptide and adiponectin levels in type 2 diabetic patients. Nutr Diabetes. 2014; 4 (9): e133. doi: 10.1038/nutd.2014.32.
- Byun K., Lee S. The Potential Role of Irisin in Vascular Function and Atherosclerosis. Int J Mol Sci. 2020; 21(19): 7184. doi: 10.3390/ijms21197184.
- Dadvar S., Ferreira D., Cervenka I., Ruas J. The weight of nutrients: kynurenine metabolites in obesity and exercise. J Intern Med. 2018; 284(5): 519–533. doi: 10.1111/joim.12830.
- Knudsen C., Neyrinck A., Lanthier N. Microbiota and nonalcoholic fatty liver disease: promising prospects for clinical interventions? Curr.Opin.Clin.Nutr.Metab Care. 2019; 22(5): 393–400. doi: 10.1097/MCO.0000000000000584.
- Bhattarai Y., Williams B.B., Battaglioli E.J. Gut Microbiota-Produced Tryptamine Activates an Epithelial G-Protein-Coupled Receptor to Increase Colonic Secretion. Cell Host Microbe. 2018; 23(6): 775–785e5. doi: 10.1016/j.chom.2018.05.004.
- Zhao Z., Xin F., Xue Y. Indole-3-propionic acid inhibits gut dysbiosis and endotoxin leakage to attenuate steatohepatitis in rats. Exp. Mol. Med. 2019; 51 (9): 1–14. doi: 10.1038/s12276-019-0304-5.
- Li S.N., Wu J.F. TGF-beta/SMAD signaling regulation of mesenchymal stem cells in adipocyte commitment. Stem Cell Res Ther. 2020; 11: 41.
- Ge X., Sathiakumar D., Lua B.J., Kukreti H., Lee M., McFarlane C. Myostatin signals through miR-34a to regulate Fndc5 expression and browning of white adipocytes. Int J Obes (Lond). 2017; 41: 137–148.
- Naiemian S., Naeemipour M., Zarei M., Lari N.M., Gohari A., Behroozikhah M.R., Heydari H., Miri M. Serum concentration of asprosin in new-onset type 2 diabetes. Diabetol Metab Syndr. 2020; 12: 65. doi: 10.1186/s13098-020-00564-w.
- Chiavaroli A., Recinella L., Ferrante C., Martinotti S., Vacca M., Brunetti L., Orlando G., Leone S. Effects of central fibroblast growth factor 21 and irisin in anxiety-like behavior. J Biol Regul Homeost Agents. 2017; 31: 797–802.
Дополнительные файлы
