Profilarea metabolică a frontierelor gazdă și triptofan microbian în imunologia sclerozei multiple

Inflamaţie

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Rolurile imunomodulatoare ale metaboliților triptofanului în inflamație și cancer Vizualizați toate cele 18 articole

Editat de
Dietmar Fuchs

Universitatea de Medicină din Innsbruck, Austria

Revizuite de
Giuseppina Ruggiero

Departamentul de Științe Medicale Translaționale, Universitatea din Napoli Federico II, Italia

Trevor W. Stone

Universitatea din Oxford, Regatul Unit

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontierelor

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Perspectivă ARTICOL

  • 1 Secția de Neurologie, Departamentul de Medicină, Universitatea din Perugia, Perugia, Italia
  • 2 Centrul de spectrometrie de masă (CISM), Departamentul de Științe ale Sănătății, Universitatea din Florența, Florența, Italia
  • 3 Secția de Neurologie, Departamentul de Neuroștiințe, Spitalul Agostino Gemelli, Universitatea Catolică a Inimii Sacre, Roma, Italia
  • 4 Departamentul de Medicină Experimentală, Universitatea din Perugia, Perugia, Italia

Scleroza multiplă (SM) este o boală autoimună a sistemului nervos central (SNC) care este asociată cu demielinizarea și pierderea neuronală. În ultimii ani, efectele imunologice și neuronale ale metaboliților triptofanului (Trp) au fost investigate în mare măsură, ceea ce a dus la ipoteza că acești compuși și enzimele înrudite sunt posibil implicați în fiziopatologia SM. Mai exact, calea kinureninei a metabolismului Trp este responsabilă pentru sinteza produselor intermediare cu potențiale efecte imunologice și neuronale. Mai recent, metaboliții Trp, care provin și din microbiomul gazdă, au fost identificați în SM și s-a demonstrat că sunt reglementați diferit la pacienții cu SM. Aici, am căutat să discutăm dacă, la pacienții cu SM, o semnătură urinară specifică a metabolismului gazdei/microbiomului Trp poate fi identificată potențial, astfel încât să se selecteze biomarkeri noi și să se ghideze spre identificarea căilor metabolice specifice ca ținte medicamentoase în SM.

Introducere

Nivelurile aminoacidului esențial Triptofan (Trp) și funcția derivaților Trp au fost mult timp un subiect de interes de cercetare în autoimunitate. Mamiferele utilizează Trp din diverse motive, cum ar fi sinteza proteinelor, eliberarea cataboliților imunomodulatori și sinteza neurotransmițătorului serotoninergic aminergic, a melatoninei neurohormonice, a mai multor metaboliți neuroactivi ai chinuraminei melatoninei și a trazaminei de amină. Într-adevăr, Trp este metabolizat de celulele gazdă ale mamiferelor prin patru căi diferite, dintre care cea mai relevantă este calea kinureninei. Celelalte două căi asigură transaminarea și decarboxilarea Trp. Hidroxilarea în serotonină apare doar pentru 1% din Trp dietetic. În mod interesant, se știe că produsele metabolice ale căii kinureninei au mai multe efecte asupra sistemului vascular, sistemului imunitar, imunotoleranței și infecțiilor.

Din momentul în care Trp și derivații Trp au fost administrați în scleroză multiplă (SM) pentru a trata autoimunitatea empiric (1), s-au făcut multe progrese în cunoașterea funcțiilor metabolice Trp (2). Este aproape universal de acord că catabolismul Trp are implicații fiziologice diferite, cum ar fi proprietăți antimicrobiene și imunomodulatoare. Din toate aceste motive, metaboliții Trp au fost în mare parte investigați în SM (3).

Descoperirile anterioare că Trp metabolizat de indoleamină-2,3-dioxigenază (IDO) de-a lungul căii kinureninei, joacă un rol în fiziopatologia tulburărilor neuroinflamatorii și neurodegenerative, a determinat mai multe grupuri de cercetători să studieze modificările nivelurilor kinureninelor din plasmă, urină și lichid cefalorahidian la pacienții cu SM sau la șoareci cu encefalită experimentală autoimună (EAE), modelul animal al SM (9-13).

Activarea sistemică a metabolismului Trp poate avea efecte critice în SM. De exemplu, s-a demonstrat că degradarea Trp este crescută în creier în timpul fazei acute a EAE (14). Rezultatele experimentale obținute prin utilizarea inhibitorului farmacologic al IDO (1-metil-Trp) susțin, de asemenea, un rol pentru această cale în SM. Într-adevăr, tratamentul șoarecilor cu 1-metil-Trp a dus la exacerbarea EAE (14). Aceste din urmă dovezi ar putea sugera un rol protector al metaboliților IDO în EAE, deși unele produse din aval ale căii kinureninei, cum ar fi acidul chinolinic, pot promova, de asemenea, neurotoxicitatea.

Recent, metabolomica a oferit noi perspective asupra domeniului de cercetare al imunopatologiei MS, arătând o promisiune semnificativă pentru dezvăluirea surselor de eterogenitate a bolii, pentru înțelegerea interacțiunii dintre mediu și imunitate și pentru monitorizarea progresiei bolii și a răspunsului la tratament la pacienții cu MS. De exemplu, metabolomica nemarcată a fost utilizată recent în probe de plasmă de șoareci EAE pentru a găsi o semnătură de 44 de metaboliți corespunzătoare a șase căi majore care au fost considerabil modificate, inclusiv biosinteza acidului biliar, metabolismul taurinei, triptofanul și histidina, precum și acidul linoleic și D -carile metabolice ale arginei (9). În mod interesant, semnătura a inclus, de asemenea, diferiți metaboliți clasificați în clasa xenobiotice, care în mod normal nu sunt sintetizați în organism, dar pot fi metabolizați de microbiom sub formă de echolsulfat, homostacidrină, hipurat și un derivat al Trp, indoleacrilatul, care este, de asemenea, excretat în urină. . În plus, s-a constatat că un alt metabolit derivat al Trp produs de microbiotă, acidul indol-3-propionic, este crescut în plasma șoarecilor EAE (9).