Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

«Кинурениновый переключатель» и ожирение

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-4-103-111

Полный текст:

Аннотация

Цель. Изучить содержание метаболитов бактериального и эукариотического происхождения индольного, кинуренинового и серотонинового путей обмена триптофана у пациентов с ожирением.

Материалы и методы. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием изучили концентрации сывороточных метаболитов: кинуренина, кинуреновой кислоты, антраниловой кислоты, ксантуреновой кислоты, хинолиновой кислоты, 5-гидросииндол-3-ацетата, триптамина, серотонина, индол-3-лактата, индол-3-ацетата, индол-3-бутирата, индол-3-карбоксальдегида, индол-3-акрилата, индол-3-пропионата у пациентов с ожирением в сравнении с группой здоровых добровольцев.

Результаты. Установлено, что у пациентов с ожирением в сыворотке крови статистически значимо повышен уровень метаболитов триптофанового обмена микробиотического и эукариотического происхождения. Концентрация кинуренина в сыворотке крови у больных с ожирением составляла 2 413 ± 855 нмоль/л, тогда как у здоровых добровольцев такой же возрастной группы – 2 122 ± 863 нмоль/л. Также у пациентов с ожирением в сыворотке крови были повышены две кислоты, которые образуются в результате метаболизма кинуренина – кинуреновая и хинолиновая. Концентрация кинуреновой кислоты в сыворотке крови у пациентов с ожирением составляла 21,1 ± 9,26 нмоль/л, а у здоровых 16,8 ± 8,37 нмоль/л соответственно. Тогда как концентрация хинолиновой кислоты в сыворотке крови при ожирении – 73,1 ± 54,4 нмоль/л, а у здоровых добровольцев – 56,8 ± 34,1 нмоль/л. В норме концентрация хинолиновой кислоты в 3,4 раза выше, чем концентрация кинуреновой кислоты, а при ожирении происходит сопоставимое их повышение. Из производных индола, которые имеют преимущественно микробиотическое происхождение, в сыворотке крови пациентов с ожирением статистически значимо повышена концентрация индол-3-лактата, индол-3-бутирата и индол-3-ацетата. У пациентов с ожирением концентрация в сыворотке крови метаболита серотонина – 5-гидроксииндол-3-ацетата – была повышена и составляла 74,6 ± 75,8 нмоль/л (у здоровых добровольцев – 59,4 ± 36,6 нмоль/л); индол-3-лактата – 523 ± 251 нмоль/л (у здоровых добровольцев 433 ± 208 нмоль/л); индол-3-ацетата – 1 633 ± 1166 нмоль/л (у здоровых добровольцев 1 186 ± 826 нмоль/л); индол-3-бутирата – 4,61 ± 3,31 нмоль/л (у здоровых добровольцев 3,85 ± 2,51 нмоль/л).

Заключение. При ожирении происходит интенсификация утилизации триптофана как микробиотической популяцией кишечника, так и макроорганизмом. Установлено, что больные с ожирением имеют более высокие концентрации кинуренина, хинолиновой и кинуреновой кислот, индол-3-ацетата, индол-3-лактата, индол-3-бутирата и 5-гидроксииндол-3-ацетата. Видимо, на фоне гиперпродукции провоспалительных цитокинов адипоцитами у пациентов с ожирением срабатывает «кинурениновый переключатель», что и обеспечивает гиперпродукцию метаболитов триптофанового обмена, которые вовлечены в иммунологическую функцию макроорганизма. 

Об авторах

А. В. Шестопалов
Национальный медицинский исследовательский центр (НМИЦ) Детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева; Российский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. Пирогова
Россия

д-р мед. наук, профессор, директор управления последипломного образования, ординатуры, аспирантуры, 117997, г. Москва, ул. Саморы Машела, 1;

зав. кафедрой биохимии и молекулярной биологии, 117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1



О. П. Шатова
Российский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. Пирогова
Россия

канд. мед. наук, доцент, кафедра биохимии и молекулярной биологии, 

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1



М. С. Карбышев
Российский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. Пирогова
Россия

канд. биол. наук, доцент, кафедра биохимии и молекулярной биологии, 

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1



А. М. Гапонов
Национальный медицинский исследовательский центр (НМИЦ) Детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева
Россия

канд. мед. наук, зав. лабораторией инфекционной иммунологии, 

117997, г. Москва, ул. Саморы Машела, 1



Н. Е. Москалева
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
Россия

канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Центр биофармацевтического анализа и метаболомных исследований, Институт трансляционной медицины и биотехнологии, 

119991, г. Москва, ул. Большая Пироговская, 2/4



С. А. Апполонова
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
Россия

канд. хим. наук, руководитель Центра биофармацевтического анализа и метаболомных исследований, Институт трансляционной медицины и биотехнологии, 

119991, г. Москва, ул. Большая Пироговская, 2/4



А. В. Тутельян
Центральный научно-исследовательский институт (НИИ) эпидемиологии Роспотребнадзора Российской Федерации (РФ)
Россия

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН, зав. лабораторией инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, 

111123, г. Москва, ул. Новогиреевская, 3а



В. В. Макаров
Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью
Россия

канд. биол. наук, аналитик, 

119121, г. Москва, ул. Погодинская, 10/1



С. М. Юдин
Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью
Россия

д-р мед. наук, профессор, генеральный директор Центра,

119121, г. Москва, ул. Погодинская, 10/1



С. А. Румянцев
Российский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. Пирогова
Россия

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН, зав. кафедрой онкологии, гематологии и лучевой терапии, 

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1



Список литературы

1. Comai S., Bertazzo A., Brughera M., Crotti S. Tryptophan in health and disease. Adv. Clin. Chem. 2020; 95: 165–218. DOI: 10.1016/bs.acc.2019.08.005.

2. Dehhaghi M., Kazemi Shariat P.H., Guillemin G.J. Microorganisms, tryptophan metabolism, and kynurenine pathway: a complex interconnected loop influencing human health status. Int. J. Tryptophan Res. 2019; 12: 1178646919852996. DOI: 10.1177/1178646919852996.

3. Sas K., Szabo E., Vecsei L. Mitochondria, oxidative stress and the kynurenine system, with a focus on ageing and neuroprotection. Molecules. 2018; 23 (1): 191. DOI: 10.3390/molecules23010191.

4. Agus A., Planchais J., Sokol H. Gut microbiota regulation of tryptophan metabolism in health and disease. Cell Host. Microbe. 2018; 23 (6): 716–724. DOI: 10.1016/j.chom.2018.05.003.

5. Katoh A., Uenohara K., Akita M., Hashimoto T. Early steps in the biosynthesis of NAD in Arabidopsis start with aspartate and occur in the plastid. Plant Physiol. 2006; 141 (3): 851–857. DOI: 10.1104/pp.106.081091.

6. Sundaram G., Lim C.K., Brew B.J., Guillemin G.J. Kynurenine pathway modulation reverses the experimental autoimmune encephalomyelitis mouse disease progression. J. Neuroinflammation. 2020; 17 (1): 176. DOI: 10.1186/s12974-020-01844-y.

7. Ferreira F.S., Schmitz F., Marques E.P., Siebert C., Wyse A.T. Intrastriatal quinolinic acid administration impairs redox homeostasis and induces inflammatory changes: prevention by kynurenic acid. Neurotox. Res. 2020; 38 (1): 50–58. DOI: 10.1007/s12640-020-00192-2.

8. Moffett J.R., Arun P., Puthillathu N., Vengilote R., Ives J.A., Badawy A.A., Namboodiri A.M. Quinolinate as a marker for kynurenine metabolite formation and the unresolved question of NAD(+) synthesis during inflammation and infection. Front. Immunol. 2020; 11: 31. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00031.

9. Wolowczuk I., Hennart B., Leloire A., Bessede A., Soichot M., Taront S., Caiazzo R., Raverdy V., Pigeyre M., Guillemin G.J., Allorge D., Pattou F., Froguel P., Poulain-Godefroy O. Tryptophan metabolism activation by indoleamine 2,3-dioxygenase in adipose tissue of obese women: an attempt to maintain immune homeostasis and vascular tone. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2012; 303 (2): R135–R143. DOI: 10.1152/ajpregu.00373.2011.

10. Han Q., Robinson H., Cai T., Tagle D.A., Li J. Structural insight into the inhibition of human kynurenine aminotransferase I/glutamine transaminase. K. J. Med. Chem. 2009; 52 (9): 2786–2793. DOI: 10.1021/jm9000874.

11. Jin U.H., Lee S.O., Sridharan G., Lee K., Davidson L.A., Jayaraman A., Chapkin R.S., Alaniz R., Safe S. Microbiome-derived tryptophan metabolites and their aryl hydrocarbon receptor-dependent agonist and antagonist activities. Mol. Pharmacol. 2014; 85 (5): 777–788. DOI: 10.1124/mol.113.091165.

12. Sitkin S., Pokrotnieks J. Gut microbiota as a host defender and a foe: the 2 faces of commensal Bacteroides thetaiotaomicron in inflammatory bowel disease. Inflamm. Bowel Dis. 2019; 25 (6): e71. DOI: 10.1093/ibd/izy377.

13. Brandacher G., Hoeller E., Fuchs D., Weiss H.G. Chronic immune activation underlies morbid obesity: is IDO a key player? Curr. Drug Metab. 2007; 8 (3): 289–295. DOI: 10.2174/138920007780362590.

14. Tashiro Y., Toyofuku M., Nakajima-Kambe T., Uchiyama H., Nomura N. Bicyclic compounds repress membrane vesicle production and Pseudomonas quinolone signal synthesis in Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiol. Lett. 2010; 304 (2): 123–130. DOI: 10.1111/j.1574-6968.2010.01897.x.

15. Pernomian L., Duarte-Silva M., de Barros Cardoso C.R. The aryl hydrocarbon receptor (AHR) as a potential target for the control of intestinal inflammation: insights from an immune and bacteria sensor receptor. Clin. Rev. Allergy Immunol. 2020; 59 (3): 382–390. DOI: 10.1007/s12016-020-08789-3.

16. Li X., Lu C., Fan D., Lu X., Xia Y., Zhao H., Xu H., Zhu Y., Li J., Liu H., Xiao C. Human umbilical mesenchymal stem cells display therapeutic potential in rheumatoid arthritis by regulating interactions between immunity and gut microbiota via the aryl hydrocarbon receptor. Front. Cell Dev. Biol. 2020; 8: 131. DOI: 10.3389/fcell.2020.00131.

17. Meng D., Sommella E., Salviati E., Campiglia P., Ganguli K., Djebali K., Zhu W., Walker W.A. Indole-3-lactic acid, a metabolite of tryptophan, secreted by Bifidobacterium longum subspecies infantis is anti-inflammatory in the immature intestine. Pediatr. Res. 2020; 88 (2): 209–217. DOI: 10.1038/s41390-019-0740-x.


Рецензия

Для цитирования:


Шестопалов А.В., Шатова О.П., Карбышев М.С., Гапонов А.М., Москалева Н.Е., Апполонова С.А., Тутельян А.В., Макаров В.В., Юдин С.М., Румянцев С.А. «Кинурениновый переключатель» и ожирение. Бюллетень сибирской медицины. 2021;20(4):103-111. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-4-103-111

For citation:


Shestopalov A.V., Shatova O.P., Karbyshev M.S., Gaponov A.M., Moskaleva N.E., Appolonova S.A., Tutelyan A.V., Makarov V.V., Yudin S.M., Roumiantsev S.A. “Kynurenine switch” and obesity. Bulletin of Siberian Medicine. 2021;20(4):103-111. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-4-103-111

Просмотров: 46


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)