CC BY
76УДК 616-01/09 DOI: 10.37279/2224-6444-2021-11-1-16-24
МЕТАБОЛИТЫ ТРИПТОФАНА - МЕДИАТОРЫ ОСИ «МИКРОБИОМ КИШЕЧНИКА - ЖИРОВАЯ ТКАНЬ»
Шестопалов А. В.12, Шатова О. П.2, Гапонов А. М.1, Волкова Н. И.3, Румянцев А. Г.2, Москалева Н. Е.4, Апполонова С. А.4, Макаров В. В.5, Юдин С. М.5, Румянцев С. А.12
'Центр цифровой и трансляционной биомедицины ООО «Центр молекулярного здоровья», 117218, Нахимовский проспект, д. 32, стр.1, Москва, Россия
2Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова, 117997, ул. Островитянова, д.1, Москва, Россия
3Ростовский государственный медицинский университет, 344022, пер. Нахичеванский, д.29, Ростов-на-Дону, Россия
4Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет), 119991, ул. Большая Пираговская, д. 2, стр.4, Москва, Россия
5Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью, 111992, Москва, Россия ул. Погодинская, д. 10, стр.1
Для корреспонденции: Шатова Ольга Петровна, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии лечебного факультета, Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова, e-mail: [email protected]
For correspondent: Shatova O. P., Associate Professor of Biochemistry and Molecular Biology of the Médical Faculty, N. I. Pirogov Russian National Research Medical University, e-mail: [email protected]
Information about authors:
Shestopalov A. V., https://orcid.org/ 0000-0002-1428-7706 Shatova O. P., https://orcid.org/ 0000-0003-4265-1293 Gaponov A. M. https://orcid.org/ 0000-0002-3429-1294 Volkova N. I., https://orcid.org/0000-0003-4874-7835 Rumyantsev A. G., https://orcid.org/ 0000-0002-1632-4822 Moskaleva N. E., https://orcid.org/0000-0002-7309-8913 Appolonova S. A. https://orcid.org/0000-0002-7309-8913 Makarov V. V. https://orcid.org/0000-0001-9495-0266 Yudin S. M., https://orcid.org/ 0000-0002-7942-8004 Rumyantsev S. A., https://orcid.org/ 0000-0002-7418-0222
РЕЗЮМЕ
В последние 10 лет происходит активное изучение системы сопряжения метаболизма макроорганизма и его микробиома. Микробиотическая конверсия пищевых субстратов в небольшие биологически активные сигнальные молекулы представляет собой потенциальный регуляторный механизм, с помощью которого кишечная микробиота может изменять физиологию клеток кишечника и всего макрорганизма. Установлено, что у пациентов с ожирением, но без метаболических нарушений уровень сывороточного триптамина был статистически значимо выше, чем у пациентов с метаболически нездоровым ожирением. Для ожирения вне зависимости от наличия/отсутствия метаболических нарушений установлено, что ксантуреновая и хинолиновая кислоты стимулируют секрецию миостатина. При этом для пациентов с метаболически здоровым ожирением показана взаимосвязь индол-3-ацетата в согласованной стимуляции секреции инсулина и лептина. Тогда как у пациентов с метаболически нездоровым ожирением антраниловая кислота стимулирует секрецию лептина. Для инсулина же снижение секреции обеспечивает индол-3-пропионат у пациентов с метаболически нездоровым ожирением. Кроме того индол-3-пропионат и триптамин активирую секрецию от FGF 21 у пациентов с метаболически нездоровым ожирением. Из полученных данных можно сделать предположение о том, что изменение концентраций различных метаболитов триптофанового обмена имеет взаимосвязь с уровнем секреции адипокинов/миокинов и следовательно с развитием метаболически здорового или метаболически нездорового ожирения.
Ключевые слова: микробиота кишечника, ожирение, триптофан, кинуренины, индолы, адипомиокины.
TRYPTOPHAN METABOLITES-MEDIATORS OF THE «MICROBIOM OF INTENSTINE - ADIPOSE TISSUE» AXIS
Shestopalov A. V.1,2 , Shatova O. P.2*, Gaponov A. M.1, Volkova N. I.3, Rumyantsev A. G.2, Moskaleva N. E.4, Appolonova S. A.4, Makarov V. V.5, Yudin S. M.5, Rumyantsev S. A.12
•Center of Digital and Translational Biomedicine, Center for Molecular Health, Moscow, Russia 2N. I. Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia 3Rostovsky State Medical University, Rostov-on-Don, Russia
4The First I. M. Sechenov Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, Russia
5Center for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks, Moscow, Russia
SUMMARY
In the last 10 years, there has been an active study of the system of coupling the metabolism of a macroorgan-ism and its microbiome. The microbiotic conversion of food substrates into small biologically active signaling molecules represents a potential regulatory mechanism by which the gut microbiota can alter the physiology of gut cells and the entire macroorganism. It was found that in patients with obesity, but without metabolic disorders, the level of serum tryptamine was statistically significantly higher than in patients with metabolically unhealthy obesity. For obesity, regardless of the presence/absence of metabolic disorders, it was found that xanthurenic and quinolic acids stimulate the secretion of myostatin. At the same time, for patients with metabolically healthy obesity, the leading role of indole-3-acetate in the coordinated stimulation of insulin and leptin secretion is shown. Whereas in patients with metabolically unhealthy obesity, anthranilic acid stimulates leptin secretion. For insulin, the decrease in secretion is provided by indole-3-propionate in patients with metabolically unhealthy obesity. In addition, indole-3-propionate and tryptamine activate the secretion of FGF 21 in patients with metabolically unhealthy obesity. From the data obtained, it can be assumed that changes in the concentrations of various tryptophan metabolites have a relationship with the level of adipokine/myokine secretion and, consequently, with the development of metabolically healthy or metabolically unhealthy obesity.
Key words: gut microbiota, obesity, tryptophan, kynurenine, indoles, adipokines.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ожирением страдают 1,1 миллиарда взрослых людей во всем мире [1]. Ожирение как независимый фактор риска сердечнососудистых заболеваний (ССЗ) приводит к росту заболеваемости, смертности и сокращению продолжительности жизни [2]. Известно, что ожирение представляет собой основной фактор риска развития инсулинорезистентности и сахарного диабета II типа (СД II), а также возникновения рака [3].
Огромное количество исследований демонстрируют патогенетическую роль сигнальных молекул жировой и мышечной тканей - адипо-кинов и миокинов в развитии метаболического синдрома, инсулинорезистентности и ожирения [4; 5]. Адипомиокины - это биологически активные молекулы, которые регулируют ряд физиологических функций, таких как энергетический обмен, пищевое поведение, чувствительность к инсулину, воспалительную реакцию, а также иммунный ответ [6; 7]. Адипомиокины в основном секретируются адипоцитами, хотя недавние исследования показали, что желудок, кишечник, надпочечники, миоциты, лейкоциты, макрофаги, гепатоциты и кардиомиоциты также могут се-кретировать данные сигнальные молекулы [1]. Следует отметить, что некоторые адипомиоки-ны обладают противовоспалительным и карди-опротекторным действием (оментин, апелин и адипонектин) [4], тогда как другие адипомиоки-ны оказывают провоспалительное воздействие (лептин, фактор некроза опухоли-а (ФНО-а), ретинолсвязывающий протеин-4 (РСП-4), вис-фатин, резистин и остеопонтин) [2] и также возможно двойственное влияние, как для ади-понектина - про-и противовоспалительное [4]. Сывороточный уровень многих адипомиокинов прямо пропорционально коррелирует с количе-
ством и размером жировых клеток [3]. Миоки-ны это цитокины и хемокины мышечной ткани, такие как ирисин, метеорин-подобный пептид и др. Наиболее изученным из них является ирисин
[5].
Кроме изменения синтеза и секреции адипо-миокинов и миокинов для пациентов с ожирением характерной метаболической чертой является изменение скорости катаболизма триптофана
[6]. Так известно, что у пациентов с ожирением в сыворотке крови увеличивается концентрация кинуренина и снижается концентрация триптофана [6], повышается концентрация 3-гидрок-сикинуренина, 3-гидроксиантраниловой кислоты [7], кинуреновой кислоты и антраниловой кислот [8; 9]. При этом следует отметить, что сведения о регуляторной роли адипомиокинов в метаболизме триптофана или триптофановых метаболитов в регуляции сигнальных молекул жировой ткани крайне фрагментарны и малоизученны. Очевидно, что адипомиокины могут влиять на скорость катаболизма триптофана и концентрацию метаболитов данной аминокислоты в сыворотке крови. Однако, кинуреновая кислота и триптамин являясь сигнальными молекулами, также могут влиять на синтез и секрецию адипомиокинов.
Поэтому целью данной работы было изучить взаимосвязь сывороточных концентраций метаболитов триптофанового обмена и сигнальных молекул ткани у пациентов с ожирением в зависимости от его фенотипа.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Обследован 71 пациент средний возраст, которых составил 39,9±4,2 лет, все пациенты имели ожирение и/или метаболический синдром со средним ИМТ - 32,96 кг/м2 и ОТ - 108,98 см. Нами были сформированы 2 подгруппы об-
следуемых пациентов (по фенотипу ожирения): метаболически здоровые (МЗО - 30 человек) и метаболически нездоровые (МНО - 41 человек).
Пациенты с МНО имели меньше двух из перечисленных показателей (по Wildman) [10]:
• САД >130 мм рт. ст. и/или ДАД>85 мм рт. ст. или гипотензивная терапия
• ТАГ >1,7 ммоль/л
• ЛПВП: <1,04ммоль/л (мужчины), <1,3 ммоль/л (женщины) или гиполипидеми-ческая терапия
• глюкоза крови натощак > 5,5 ммоль/л
• СРБ>90-й перцентили
• НОМА>90-й перцентили
От всех участников исследования были получены образцы цельной крови, сыворотки крови согласно протоколу исследования. Транспортировка и хранение образцов осуществляется с соблюдением холодовой цепи при температуре не выше - 40оС.
Количественный анализ секретируемых ади-покинов и миокинов проводили методом муль-типлесного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием тест-систем Milliplex: Human Adipokine Magnetic Bead Panel 1(Adiponectin, Adipsin, Resistin); Human Adipokine Magnetic Bead Panel 2 (Insulin, Leptin); Human Myokine Magnetic Bead Panel 3 (Irisin, Myostatin) согласно рекомендациям фирмы производителя на анализаторе Magpix (BioRad, США). Обработку данных проводили с использованием программы Bio-Plex Manager 4.1 (Bio-Rad Laboratories). Концентрацию аспросина определяли методом ИФА при помощи тест-системы ELISA Kit For Asprosin (Cloud-Clone Corp., США).
Количественный анализ метаболитов обмена триптофана в сыворотке крови проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС). Анализ проводили при помощи жидкостного хроматографа Agilent 1200 (Agilent inc., США) с системой автоматического ввода образцов, термостатом колонки и дегазатором. Хроматографическое разделение проводили с использованием аналитической колонки Discovery PFP HS F5 (2,1 * 150 мм; 3 мкм). Состав подвижной фазы: фаза А - 0,1% раствор муравьиной кислоты в воде дионизированной; фаза В - 100% ацетонитрил для хроматографии. Градиент подвижной фазы от 1% в до 10 % в течение 4 мин, далее до 90% В к 9 минуте анализа. Скорость потока подвижной фазы 0,40 мл/мин.
Для детектирования использован масс-спектрометрический детектор на основе тройного квадруполя Agilent 6460 (Agilent inc., США) MRM и электрораспылительной ионизацией. Характеристические для каждого соединения ро-
дительские и дочерние ионы для режима MRM, а также параметры ионизации и диссоциации оптимизированы с использованием стандартов исследуемых метаболитов. Полученный сигнал обрабатывали при помощи программного обеспечения Masshunter (Agilent inc., США).
Расчет концентраций метаболитов проводили методом внутреннего стандарта (2-гидроксини-котиновая кислота). Стандарты определяемых соединений готовили с использованием искусственной матрицы, содержащей бычий сывороточный альбумин и хлорид натрия. В матрицу добавляли исследуемые метаболиты и проводили подготовку согласно методике анализа.
Для подготовки пробы сыворотки крови, к 100 мкл сыворотки добавляли внутренний стандарт (2-гидроксиникотиновую кислоту), осаждали белки ацетонитрилом, супернатант упаривали и растворяли в 10% метаноле в воде с добавлением аскорбиновой кислоты для предотвращения окисления аналитов.
Для подготовки пробы кала его лиофилизи-ровали до сухого остатка, далее навеску около 5 мг экстрагировали 50% метанолом в воде с добавлением внутреннего стандарта и аскорбиновой кислоты. После центрифугирования образец анализировали методом ВЭЖХ-МС/МС.
Методика была валидирована по показателям селективности, линейности, точности, воспроизводимости, матричному эффекту и стабильности аналита. Валидация проводилась в соответствие с руководством по валидации биоаналитических методик FDA.
Статистический анализ результатов исследования проводили с использованием пакета программы STATISTICA 12.0 (StatSoft Inc, США). В таблицах приведены средние величины (М) и их стандартные отклонения (о). Статистическую значимость различий средних величин независимых выборок оценивали с помощью параметрического анализа после проверки распределения данных на нормальность. Оценка на нормальность распределения признаков в группах проводилась при помощи критерия Шапиро-Уилка. Так как данные подчиняются нормальному распределению, то для сравнительного анализа независимых выборок использовали t-критерий Стьюдента. Статистически значимое различие принимали p<0,05. При изучении взаимосвязей между сывороточной концентрацией метаболитов триптофанового обмена и сывороточной концентрацией адипо- и миокинов проводили корреляционный анализ и использовали линейный коэффициент корреляции Пирсона (r).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Нами установлена статистически значимая разница между пациентами с МЗО и МНО только
для концентрации триптамина в сыворотке крови (табл.1). Получено, что у пациентов с МНО концентрация триптамина в сыворотке крови была статистически значимо ниже, чем у пациентов с
Концентрации в сыворотке крови метаболитов т
МЗО при р <0,05. Для сывороточных концентраций всех остальных метаболитов триптофанового обмена нами не установлено статистически значимой разницы между пациентами с МЗО и МНО.
Таблица 1
гатофанового обмена у пациентов с МЗО и МНО
Метаболит обмена триптофана, нмоль/л МЗО (30) МНО (41)
Хинолиновая кислота 79,9±40,6 90,9±74,1
Кинуренин 2551±873 2578±933
Серотонин 819±383 827±536
5-гидроксииндол-3-ацетат 91,208±143 81,5±36,1
Антраниловая кислота 38,5±20,9 42,1±23,1
Кинуреновая кислота 20,8±9,35 22,8±9,03
Ксантуреновая кислота 3,89±2,19 5,01±4,13
Индол-3-лактат 485±211 573±298
Индол-3-ацетат 1728±1365 1445±1016
Индол-3-карбоксальдегид 46,1±26,4 51,9±33,9
Индол-3-акрилат 3,31±3,86 7,51±27,3
Индол-3-пропионат 911±1139 716±525
Индол-3-бутират 4,64±3,27 3,88±2,11
Триптамин 0,801±0,299 0,614±0,311*
Примечание: * - разница достоверна при р <0,05.
Следует отметить, что триптамин имеет исключительно микробиотическое происхождением и оказывает регуляторное воздействие на макроорганизм хозяина, увеличивая секрецию анионов и соответственно жидкости в проксимальном отделе толстой кишки, а также участвуя в иммунной функции [11]. Свои эффекты на клетки кишечника триптамин реализует через G-протеин связанный серотониновый рецептор. При этом гены, кодирующие гомологи трипто-фандекарбоксилазы (ТД, ЕС:4.1.1.105), фермента, который катализирует реакцию образования триптамина, обнаруживаются приблизительно у 10% репрезентативной микробиоты кишечника человека [11]. Возможно, что у пациентов с МНО происходит обеднение микробиоты данного таксономического состава и как следствие снижение продукции триптамина в кишечнике и всасывание его в кровь в меньшем количестве.
При изучении сывороточной концентрации триптамина и адипомиокинов у пациентов с МЗО нами не установлено статистически значимых связей (табл.2). Тогда как у пациентов с МНО были обнаружены статистически значимые положительные взаимосвязи для пар сывороточных концентраций: «триптамин -фактора роста фибробластов 21 (FGF 21)» и «триптамин - миостатин» (табл.3.). Так кроме
триптамина, у пациентов с МНО FGF 21 статистически значимо прямо был взаимосвязан с сывороточным уровнем индол-3-пропионата. При этом данный индольный метаболит триптофана у пациентов с МНО статистически значимо положительно также был связан с концетра-цией ирисина и отрицательно с концентрацией инсулина в сыворотке. Следует отметить, что индол-3-пропионат имеет противовоспалительное действие на клетки кишечника, так как подавляет продукцию ФНО-а [5]. Можно предположить, что ндол-3-пропионат также оказывает системное действие на организм, в том числе и на жировую ткань, и на Р-клекти поджелудочной железы. Кроме того индол-3-пропионат уменьшает проницаемость кишечника и изменяет экспрессию глюкозных транспортеров 5 типа (ГЛЮТ 5) [12]. Возможно, что у пациентов с МНО увеличение концентрации FGF 21 в сыворотке крови приводит к гиперпродукции индол-3-пропионата кишечной микробиотой, формируя компенсаторно-приспособительный процесс стимуляции адипомиокином определенных микробиотических штаммов с целью снижения всасывания глюкозы в кишечнике.
Известно, что у пациентов с ожирением наблюдается повышение миостатитна в сыворотке крови [13]. Однако нет информации о том,
какова концентрация миостатина у пациентов с МЗО и МНО. Так нами установлено, что у пациентов с МЗО концентрация миостатина прямо и статистически значимо взаимосвязана с сывороточными концентрациями хинолиновой и ксантуреновой кислотами (табл.2). Тогда как у пациентов с МНО концентрация сывороточного миостатина зависела не только от концентрации хинолиновой и ксантуреновой кислот, а еще и от концентрации в сыворотке крови бактериальных метаболитов триптофанового обмена - индол-3-лактата и индол-3-карбоксальдегида (табл.3).
То есть вне зависимости от фенотипа ожирения концентрация в сыворотке хинолиновой кислоты прямо и статистически значимо коррелирует с концентрацией в сыворотке крови мио-статина. Второй константой для обеих подгрупп наблюдения является прямая статистически значимая взаимосвязь ксантуреновой кислоты в сыворотке крови с сывороточной концентрацией миостатина. Так нами установлена положительная статистически значимая связь между метаболитами макроорганизма и микробиоты с одной стороны и миостатином при ожирении с метаболическими нарушениями с другой стороны. Тогда как у пациентов с ожирением без метаболических нарушений более высокий уровень триптамина в сыворотке крови не стимулировал продукцию миостатина, а на продукцию данного цитокина влияли метаболиты кинуре-нинового пути обмена триптофана немикробио-тического происхождения.
Следует отметить, что миостатин участвует в адипогенезе, а также в дифференцировке мезен-химальных стволовых клеток (МСК) в преади-поциты, а также стимулирует продукцию леп-тина в организме [14]. Кроме того, установлено, что миостатин индуцирует экспрессию ирисина [15]. При этом нами не установлено статистически значимых взаимосвязей для сывороточной концентрации хинолиновой кислоты с лепти-ном или резистином, а также такие взаимосвязи отсутствуют для сывороточной концентрации ксантуреновой кислоты с этими же адипокина-ми. Однако у пациентов с МЗО концентрация ксантуреновой кислоты в сыворотке крови статистически значимо положительно была связана с уровнем адипонектина и резистина в сыворотке крови и отрицательно с аспросином (табл.2), тогда как у пациентов с МНО таких взаимосвязей нами установлено не было. Показано, что миостатин у пациентов с МНО это один из показателей, концентрация которого статистически значимо положительно взаимосвязана со многими метаболитами триптофанового обмена.
Важно отметить, что именно у пациентов с МЗО концентрация аспросина в сыворотке кро-
ви снижена на фоне повышения концентрации ксантуреновой кислоты (табл.2). Наши данные согласуются с имеющимся представлениями о том, что повышение аспросина в сыворотке крови является предиктором развития инсули-норезистентности и сахарного диабета II типа [15]. При этом ксантуреновая кислота, которая является макроорганизменным метаболитом триптофана, может быть вовлечена в механизмы регуляции синтезе и секреции аспросина жировой тканью.
Для адипомиокина ирисина у пациентов с МНО установлена статистически значимая положительная взаимосвязь с сывороточной концентрацией: серотонина, индол-3-акрилата и индол-3-пропионата (табл.3). Тогда как у пациентов с МЗО статистически значимая прямая связь только для пары «ирисин сыворотка крови - 5-гидроксииндол-3-ацетат сыворотка крови» (табл.2). Полученные нами данные подтверждают имеющиеся в литературе представления о том, что ирисин стимулирует продукцию се-ротонина [16]. Возможно, дальнейшие исследования продемонстрируют участие серотонина и указанных производных индола в трансдиф-ференцировке жировой ткани, так как ирисин считается одним из главных участником данного процесса [16]. Кроме того, нельзя исключать возможное стимулирующие влияние серотонина или индол-3-акрилата и индол-3-пропионата на синтез и секрецию ирисина у пациентов с МЗО.
Высокий сывороточный уровень кинуренина общепризнанно считается показателем ожирения [8]. При этом нами установлено, что у пациентов с МЗО сывороточный уровень кинуренина статистически значимо положительно коррелирует с адипонектином и резистином в сыворотке крови (табл.2). Тогда как у пациентов с МНО сывороточный уровень кинуренина не взаимосвязан ни с одним из изученных адипомиокинов (табл.3).
Пациенты с МЗО характеризовались наличием статистически значимой положительной взаимосвязью между сывороточной концентрацией фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и 5-гидроксииндол-3-ацетатом и индол-3-ацетатом (табл.2).
Тогда как у больных с МНО нами установлена статистически значимая прямая взаимосвязь VEGF только с сывороточной концентрацией ксантуреновой кислоты (табл.3). Следует отметить, что у пациентов с МНО сывороточные концентрации 5-гидроксииндол-3-ацетата и индол-3-ацетата не взаимосвязаны ни с одной из изученных сигнальных молекул (табл.3).
При анализе адипомиокинов показано, что главный из них - лептин статистически значимо
Таблица 2
Взаимосвязь сывороточных концентраций метаболитов триптофанового обмена с сывороточными концентрациями адипомиокинов у пациентов с МЗО
Метаболит обмена триптофана, нмоль/л VEGF Адипо-нектин Резистин Аспро-син FGF 21 Ирисин Миос-татин Инсулин Лептин
Хинолиновая кис- -0,06 0,07 0,36 -0,06 0,05 -0,13 0,53* 0,08 0,09
лота
Кинуренин -0,02 0,55* 0,48* -0,24 0,27 0,07 0,31 -0,06 0,25
Серотонин 0,01 0,61* 0,21 -0,11 0,23 0,11 -0,14 -0,11 0,05
5-гидроксииндол-3- 0,42* -0,05 0,31 0,08 -0,11 0,54* -0,05 -0,12 -0,24
ацетат
Антраниловая 0,19 0,06 0,34 -0,07 0,16 0,05 0,31 0,12 0,05
кислота
Кинуреновая кис- 0,17 0,47* 0,42* -0,35 -0,15 0,08 0,20 0,02 0,15
лота
Ксантуреновая -0,13 0,51* 0,59* -0,41* 0,19 0,13 0,46* -0,14 -0,03
кислота
Индол-3-лактат 0,23 0,23 0,33 -0,29 -0,05 0,40 -0,05 0,03 0,29
Индол-3-ацетат 0,41* 0,27 0,21 -0,36 0,11 0,34 -0,07 0,48* 0,61*
Индол-3- 0,28 0,24 0,30 -0,18 0,00 0,18 0,23 0,03 0,30
карбоксальдегид
Индол-3-акрилат -0,17 0,13 0,11 -0,11 -0,09 0,01 -0,08 -0,09 0,03
Индол-3-пропионат -0,25 0,10 0,07 -0,12 0,04 0,14 -0,10 -0,15 0,08
Индол-3-бутират 0,17 0,47* 0,29 -0,12 0,34 0,17 -0,08 0,06 0,17
Триптамин -0,39 -0,38 -0,18 0,26 0,02 -0,27 0,16 -0,19 -0,15
Примечание: * - коэффициент корреляции достоверен при р 0,05, ** - р=0,0001.
и положительно взаимосвязан с сывороточной концентрацией антраниловой кислоты только у пациентов с МНО. Тогда как для адипонектина у пациентов с МНО нами установлена отрицательная статистически значимая взаимосвязь с антраниловой и кинуреновой кислотами. Вместе с тем, для резистина и аспросина нами не установлено статистически значимых взаимосвязей с сывороточными концентрациями метаболитов обмена триптофана у пациентов с МНО.
Нами установлено, что при ожирении максимальное процентное повышение из метаболитов триптофанового обмена отмечается для индол-3-ацетата [17]. Так у пациентов с МЗО показано, что сывороточная концентрация индол-3-ацетата прямо и статистически значимо коррелирует с уровнем инсулина и лептина в сыворотке крови. Чем выше концентрация индол-3-ацетата, тем выше концентрация инсулина и лептина. Возможно, данные гормоны или их метаболиты изменяют таксономический состав кишечника и очевидно, что повышение индол-3-ацетата в сыворотке крови прогностически неблагоприятный признак развития ожирения
и воспаления в кишечнике. Так как выше было отмечено о том, что гиперинсулинемия сопровождается снижением противовоспалительного метаболита обмена триптофана в сыворотке крови - индол-3-пропионата. А возможно и наоборот индол-3-ацетат стимулирует секрецию лептина и инсулина.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Снижение концентрации триптамина в сыворотке крови у пациентов с ожирением можно расценивать как маркер МНО.
Концентрации в сыворотке крови хинолино-вой и ксантуреновой кислот вне зависимости от фенотипа ожирения всегда взаимосвязаны с секрецией миостатитна.
При этом у пациентов с МЗО ксантуреновая и кинуреновая кислоты, а также сам кинуренин положительно статистически значимо взаимосвязаны с концентрациями резистина и адипо-нектина в сыворотке крови. Тогда как у этой же подгруппы пациентов концентрации лептина и инсулина коррелируют с концентрацией индол-3-ацетата в сыворотке крови.
2021 т 11 № 1 крымский журнал экспериментальной и клинической медицины
Таблица 3
Взаимосвязь сывороточных концентраций метаболитов триптофанового обмена с сывороточными концентрациями адипомиокинов у пациентов с МНО
Метаболит обмена триптофана, нмоль/л VEGF Адипо-нектин Резистин Аспро-син FGF 21 Ирисин Миоста-тин Инсулин Лептин
Хинолиновая 0,13 -0,20 -0,09 -0,08 0,14 -0,19 0,58** 0,14 0,01
кислота
Кинуренин 0,17 -0,29 -0,17 -0,06 0,13 0,12 0,28 0,03 0,07
Серотонин 0,20 -0,26 -0,25 0,22 -0,25 0,57** -0,17 0,17 -0,10
5-гидроксииндол- 0,04 -0,31 -0,21 -0,15 -0,04 0,15 -0,01 -0,06 0,16
3-ацетат
Антраниловая -0,14 -0,32* -0,12 0,03 0,11 -0,01 -0,10 0,12 0,56**
кислота
Кинуреновая 0,08 -0,32* -0,11 0,05 -0,07 0,17 0,24 0,09 -0,09
кислота
Ксантуреновая 0,46* -0,20 -0,03 0,11 0,12 0,06 0,69* 0,07 -0,18
кислота
Индол-3-лактат 0,31 -0,29 -0,13 0,19 0,16 0,10 0,59** -0,05 -0,10
Индол-3-ацетат -0,14 -0,12 0,02 -0,12 -0,01 -0,14 0,07 -0,01 -0,08
Индол-3- 0,08 -0,25 -0,19 0,16 0,04 0,22 0,38* -0,14 -0,21
карбоксальдегид
Индол-3-акрилат -0,06 -0,08 -0,10 0,02 -0,03 0,79** 0,03 -0,09 -0,02
Индол-3- 0,22 -0,12 -0,10 0,11 0,33* 0,33* 0,24 -0,32* 0,24
пропионат
Индол-3-бутират 0,01 -0,27 -0,01 -0,15 -0,03 0,04 0,05 -0,11 -0,04
Триптамин 0,02 -0,02 -0,01 -0,18 0,36* -0,01 0,44* -0,06 0,13
Примечание: * - коэффициент корреляции достоверен при р 0,05, ** - р=0,0001.
У пациентов с МНО сывороточная концентрация индол-3-пропионата коррелирует с более низкой концентрацией инсулина в сыворотке крови и более высокой концентрацией FGF 21 и ирисина. Концентрация последнего коррелирует статистически значимо и очень тесно с концентрацией индол-3-акрилата.
Таким образом, полученные взаимосвязи между сывороточными концентрациями метаболитов триптофанового обмена и секрецией адипомиокинов могут свидетельствовать, что метаболиты триптофана являются медиаторами эндокринной активности жировой ткани и определяют фенотип ожирения.
Финансирование. Работа выполнена в рамках договора № 0373100122119000041 по проекту «Создание банка биообразцов сыворотки крови и фекалий от здоровых доноров и пациентов с ожирением, метаболическим синдромом, СД II типа, нарушением мукозального барьера желудочно-кишечного тракта с целью выявления кандидатных видонеспецифических медиаторов систем quorum sensing микробиоты человека,
модулирующих эндокринную и метаболическую функцию жировой ткани».
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors have no conflict of interests to declare.
Соблюдение этических норм. Исследование одобрено Локальным независимым этическим комитетом РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздрава России протокол № 186 от 26.06.2019 г. Все больные подписали информированное добровольное согласие на использование биологического материала в научных целях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Recinella L., Orlando G., Ferrante C., Chiavaroli A., Brunetti L., Leone S. 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
2. Farkhondeh T., Llorens S., Pourbagher-Shahri A. M., Ashrafizadeh M., Talebi M., Shakibaei M.,
Samarghandian S. An Overview of the Role of Adipokines in Cardiometabolic Diseases Molecules. 2020;25:5218. doi: 10.3390 / molecules25215218
3. 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/ijms21218372.4.
4. Nguyen T..M. Adiponectin: Role in Physiology and Pathophysiology. Int J Prev Med. 2020;11:136.
5. Chen W., Wang L., You W., Shan T. Myokines mediate the cross talk between skeletal muscle and other organs. J Cell Physiol. 2021;236(4):2393-2412, doi:10.1002 / jcp. 30033.
6. Mallmann N..H., Lima E..S., Lalwani P. Dysregulation of Tryptophan Catabolism in Metabolic Syndrome. Metab Syndr Relat Disord. 2018;16:135-142
7. Christensen M. H., Fadnes D. J., Rost T. H., Pedersen E. R., Andersen J. R., Vage V., Ulvik A., Midttun O., Ueland P. M., Nygard O. K., Mellgren G. Inflammatory markers, the tryptophan-kynurenine pathway, and vitamin B status after bariatric surgery. PLoS One. 2018;13(2): e0192169. doi: 10.1371/journal.pone.0192169
8. Favennec M., Hennart B., Caiazzo R., Leloire A., Yengo L., Verbanck M., Arredouani A., Marre M., Pigeyre M., Bessede A., Guillemin G. J., Chinetti G., Staels B., Pattou F., Balkau B., Allorge D., Froguel P., Poulain-Godefroy O. The kynurenine pathway is activated in human obesity and shifted toward kynurenine monooxygenase activation. Obesity (Silver Spring). 2015;23:2066-2074.
9. 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
10. Liu C., Wang C., Guan S, Liu H., Wu X., Zhang Z., Gu X., Zhang Y., Zhao Y., Tse L.A., Fang X. The Prevalence of Metabolically Healthy and Unhealthy Obesity according to Different Criteria. Obes Facts. 2019:12:78-90.
11. 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):775-785.e5. doi:10.1016/j. chom.2018.05.004
12. Seridi L, Leo GC, Dohm G. L., Pories W. J., Lenhard J. (2018) Time course metabolome of Roux-en-Y gastric bypass confirms correlation between leptin, body weight and the microbiome. PLoS One; 13 (5): e0198156, doi: 10.1371/journal. pone.0198156
13. 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.
14. 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.
15. 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
16. 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.
17. Шестопалов А. В., Шатова О. П., Гапо-нов А. М., Москалева Н. Е., Апполонова С. А., Тутельян А. В., Макаров В. В., Юдин С. М., Румянцев С. А. Изучение содержания метаболитов обмена триптофана в сыворотке крови и каловых экстрактах у детей с ожирением. Биомедицинская химия. 2020;66(6):494-501.
REFERENCES
1. Recinella L., Orlando G., Ferrante C., Chiavaroli A., Brunetti L., Leone S. 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
2. Farkhondeh T., Llorens S., Pourbagher-Shahri A. M., Ashrafizadeh M., Talebi M., Shakibaei M., Samarghandian S. An Overview of the Role of Adipokines in Cardiometabolic Diseases Molecules. 2020;25:5218. doi: 10.3390 / molecules25215218
3. 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/ijms21218372.4.
4. Nguyen T..M. Adiponectin: Role in Physiology and Pathophysiology. Int J Prev Med. 2020;11:136.
5. Chen W., Wang L., You W., Shan T. Myokines mediate the cross talk between skeletal muscle and other organs. J Cell Physiol. 2021;236(4):2393-2412, doi:10.1002 / jcp. 30033.
6. Mallmann N..H., Lima E..S., Lalwani P. Dysregulation of Tryptophan Catabolism in Metabolic Syndrome. Metab Syndr Relat Disord. 2018;16:135-142
7. Christensen M. H., Fadnes D. J., Rost T. H., Pedersen E. R., Andersen J. R., Vage V., Ulvik A., Midttun O., Ueland P. M., Nygard O. K., Mellgren G. Inflammatory markers, the tryptophan-kynurenine pathway, and vitamin B status after
bariatric surgery. PLoS One. 2018;13(2): e0192169. doi: 10.1371/journal.pone.0192169
8. Favennec M., Hennart B., Caiazzo R., Leloire A., Yengo L., Verbanck M., Arredouani A., Marre M., Pigeyre M., Bessede A., Guillemin G. J., Chinetti G., Staels B., Pattou F., Balkau B., Allorge D., Froguel P., Poulain-Godefroy O. The kynurenine pathway is activated in human obesity and shifted toward kynurenine monooxygenase activation. Obesity (Silver Spring). 2015;23:2066-2074.
9. Shestopalov A.V., Shatova O. P., Komarova E. F., Rumyantsev S. A. Features of metabolic coupling in the system of «superorganism» (host-microbiota). Crimean Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2020;10(2):95-103. doi: 10.37279/2224-6444-2020-10-2-95-103
10. Liu C., Wang C., Guan S, Liu H., Wu X., Zhang Z., Gu X., Zhang Y., Zhao Y., Tse L.A., Fang X. The Prevalence of Metabolically Healthy and Unhealthy Obesity according to Different Criteria. Obes Facts. 2019:12:78-90.
11. 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):775-785.e5. doi:10.1016/j. chom.2018.05.004
12. Seridi L, Leo GC, Dohm G. L., Pories W. J., Lenhard J. (2018) Time course metabolome
of Roux-en-Y gastric bypass confirms correlation between leptin, body weight and the microbiome. PLoS One; 13 (5): e0198156, doi: 10.1371/journal. pone.0198156
13. 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.
14. 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.
15. 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
16. 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.
17. Shestopalov A. V., Shatova O. P., Gaponov A. M., Moskaleva N. E., Appolonova S. A., Tutelyan A. V., Makarov V. V., Yudin S. M., Rumyantsev S. A. Study of the content of tryptophan metabolism metabolites in blood serum and fecal extracts in obese children. Biomedical chemistry. 2020;66(6):494-501.
