2023 / 04

Следующая статья
DOI: 10.24075/vrgmu.2023.027

ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Катаболиты триптофана и гены ферментов микробиома кишечника

О. П. Шатова1,2, А. М. Гапонов3, Т. В. Григорьева4, И. Ю. Васильев4, Л. С. Столетова5, В. В. Макаров6, С. М. Юдин6, С. А. Румянцев1,3,7, А. В. Шестопалов1,5,7
Информация об авторах

1 Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова, Москва, Россия

2 Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, Москва, Россия

3 Центр цифровой и трансляционной биомедицины ООО «Центр молекулярного здоровья», Москва

4 Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета, Казань, Россия

5 Национальный медицинский исследовательский центр детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева, Москва, Россия

6 Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью Федерального медико-биологического агентства, Москва, Россия

7 Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии, Москва, Россия

Для корреспонденции: Ольга Петровна Шатова
ул. Островитянова, д. 1, г. Москва, 117997; moc.liamg@po.avotahs

Информация о статье

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, сахарным диабетом 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».

Вклад авторов: О. П. Шатова — сбор первичного материала, статистическая обработка, подготовка текста статьи и рисунков; А. М. Гапонов — подготовка текста статьи; Т. В. Григорьева — исследование микробиома; И. Ю. Васильев — исследование микробиома и статистическая обработка данных; Л. С. Столетова — анализ материала; В. В. Макаров, С. М. Юдин — написание разделов статьи; С. А. Румянцев — идея исследования, редактирование статьи; А. В. Шестопалов — идея исследования, анализ материала, написание и редактирование статьи.

Соблюдение этических стандартов: исследование одобрено этическим комитетом РНИМУ имени Н. И. Пирогова (протокол № 186 от 26 июня 2019 г.). Все пациенты подписали добровольное информированное согласие на использование биологического материала в научных целях.

Статья получена: 21.06.2023 Статья принята к печати: 20.07.2023 Опубликовано online: 07.08.2023
|
  1. Bharti К, Grimm DJ. Current challenges and best-practice protocols for microbiome analysis Briefings. in Bioinformatics. 2021; 22 (1): 178–93. PubMed PMID: 31848574.
  2. Singer-Englar T, Barlow G, Mathur R. Obesity, diabetes, and the gut microbiome: an updated review. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2019; 13 (1): 3–15. PubMed PMID: 30791839.
  3. Franzosa EA, Sirota-Madi A, Avila-Pacheco J, Fornelos N, Haiser HJ, Reinker S, et al. Gut microbiome structure and metabolic activity in inflammatory bowel disease. Nat Microbiol. 2019; 4 (2): 293– 305. PubMed PMID: 30531976.
  4. Halfvarson J, Brislawn CJ, Lamendella R, Vázquez-Baeza Y, Walters WA, Bramer LM, et al. Dynamics of the human gut microbiome in inflammatory bowel disease. Nat Microbiol. 2017; 13 (2): 17004. PubMed PMID: 28741610.
  5. Kiyohara H, Sujino T, Teratani T, Miyamoto K, Arai MM, Nomura E, et al. Toll-like receptor 7 agonist-induced dermatitis causes severe dextran sulfate sodium colitis by altering the gut microbiome and immune cells. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2018; 25 (7): 135– 56. PubMed PMID: 30510995.
  6. Desai SN, Landay AL. HIV and aging: role of the microbiome. Curr Opin HIV AIDS. 2018; 13 (1): 22–27. PubMed PMID: 29035948.
  7. Burcelin R. HIV and aging: role of the microbiome. Biol Aujourdhui. 2017; 211 (1): 1-18. PubMed PMID: 28682223. French.
  8. Roager HM, Licht TR. Microbial tryptophan catabolites in health and disease. Nat Commun. 2018; 9 (1): 3294. PubMed PMID: 30120222.
  9. Scott SA, Fu J, Chang PV. Microbial tryptophan metabolites regulate gut barrier function via the aryl hydrocarbon receptor. Proc Natl Acad Sci USA. 2020; 117 (32): 19376–87. PubMed PMID: 32719140.
  10. Wong CB, Tanaka A, Kuhara T, Xiao JZ. Microbial tryptophan metabolites regulate gut barrier function via the aryl hydrocarbon receptor. Microorganisms. 2020; 8 (3): 398. PubMed PMID: 32178456.
  11. Aust AC, Benesova E, Vidova V, Coufalikova K, Smetanova S, Borek I, et al. Profiling tryptophan catabolites of human gut microbiota and acute-phase protein levels in neonatal dried blood specimens. Front Microbiol. 2021; 12: 665743. PubMed PMID: 34777268.
  12. Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J. 2017; 474: 1823–36. PubMed PMID: 34777268.
  13. Vyhlídalová B, Krasulová K, Pečinková P, Vyhlídalová B, Krasulová K, Pečinková P, et al. Gut microbial catabolites of tryptophan are ligands and agonists of the aryl hydrocarbon receptor: a detailed characterization. Int J Mol Sci. 2020; 21 (7): 2614. PubMed PMID: 32283770.
  14. Yoval-Sánchez B, Pardo JP, Rodríguez-Zavala JS. New insights into the half-of-the-sites reactivity of human aldehyde dehydrogenase 1A1. Proteins. 2013; 81 (8): 1330–9. DOI: 10.1002/prot.24274.
  15. Qu Y, Dai C, Zhang X, Ma Q. A new interspecies and interkingdom signaling molecule-Indole. Sheng Wu Gong Cheng Xue Bao. 2019; 35 (11): 2177–88. PubMed PMID: 31814363. Chinese.
  16. Ji Y, Gao Y, Chen H, Yin Y, Zhang W. Indole-3-acetic acid alleviates nonalcoholic fatty liver disease in mice via attenuation of hepatic lipogenesis, and oxidative and inflammatory stress. Nutrients. 2019; 11 (9): 2062. PubMed PMID: 31484323.
  17. Available from: https://www.genome.jp/pathway/map00380+C00954
  18. Shestopalov AV, Shatova OP, Karbyshev MS, Gaponov AM, Moskaleva NE, Appolonova SA, et al. «Kynurenine switch» and obesity. Bulletin of Siberian Medicine. 2021; 20: 103–11. DOI: 10.20538/1682-0363-2021-4-103-111].
  19. Mosca A, Leclerc M, Hugot JP. Gut microbiota diversity and human diseases: should we reintroduce key predators in our ecosystem? Front Microbiol. 2016; 7: 455. PubMed PMID: 27065999.
  20. Ramos-Molina B, Queipo-Ortuño MI, Lambertos A, Tinahones FJ, Peñafiel R. Dietary and gut microbiota polyamines in obesity- and age-related diseases. Front Nutr. 2019; 6: 24. PubMed PMID: 30923709.
  21. Silveira EA, da Silva Filho RR, Spexoto MC, Haghighatdoost F, Sarrafzadegan N, de Oliveira C. The role of sarcopenic obesity in cancer and cardiovascular disease: a synthesis of the evidence on pathophysiological aspects and clinical implications. Int J Mol Sci. 2012; 22 (9): 4339. PubMed PMID: 33919368.
  22. Zhang C, Yin A, Li H, Wang R, Wu G, Shen J, et al. Dietary modulation of gut microbiota contributes to alleviation of both genetic and simple obesity in children. EBioMedicine. 2015; 2 (8): 968–84. PubMed PMID: 26425705.
  23. Available from: http://qiime.org/
  24. Available from: https://picrust.github.io/picrust/
  25. Levy M, Thaiss CA, Elinav E. Metabolites: messengers between the microbiota and the immune system. Genes Dev. 2016; 30 (14): 1589–97. PubMed PMID: 27474437.
  26. Matsumoto M, Kurihara S, Kibe R, Ashida H, Benno Y. Longevity in mice is promoted by probiotic-induced suppression of colonic senescence dependent on upregulation of gut bacterial polyamine production. PLoS One. 2011; 6 (8): e23652. PubMed PMID: 21858192.
  27. Bonhoure N, Byrnes A, Moir RD, Hodroj W, Preitner F, Praz V, et al. Loss of the RNA polymerase III repressor MAF1 confers obesity resistance. Genes Dev. 2015; 29 (9): 934–47. PubMed PMID: 25934505.
  28. Ishii I, Ikeguchi Y, Mano H, Wada M, Pegg AE, Shirahata A. Polyamine metabolism is involved in adipogenesis of 3T3-L1 cells. Amino Acids. 2012; 42 (2-3): 619–26. PubMed PMID: 21809076.
  29. Sadasivan SK, Vasamsetti B, Singh J, Marikunte VV, Oommen AM, Jagannath MR, et al. Exogenous administration of spermine improves glucose utilization and decreases bodyweight in mice. Eur J Pharmacol. 2014; 729: 94–99. PubMed PMID: 24530553.
  30. Pedersen SB, Hougaard DM, Richelsen B. Polyamines in rat adipocytes: their localization and their effects on the insulin receptor binding. Mol Cell Endocrinol. 1989; 62 (2): 1661–6. PubMed PMID: 2663568.
  31. Sharma M, Abayakoon P, Epa R, Jin Y, Lingford JP, Shimada T, et al. Molecular basis of sulfosugar selectivity in sulfoglycolysis. ACS Cent Sci. 2021; 7 (3): 476–87. PubMed PMID: 33791429.
  32. Frommeyer B, Fiedler AW, Oehler SR, Hanson B, Loy A, Franchini P, et al. Environmental and intestinal phylum firmicutes bacteria metabolize the plant sugar sulfoquinovose via a 6-deoxy-6sulfofructose transaldolase pathway. iScience. 2020; 23 (9): 101510. PubMed PMID: 32919372.
  33. Haange SB, Groeger N, Froment J. Multiplexed quantitative assessment of the fate of taurine and sulfoquinovose in the intestinal microbiome. Metabolites. 2020; 10 (11): 430. PubMed PMID: 33114761.
  34. Huang W, Cho KY, Meng D, Walker WA. The impact of indole3-lactic acid on immature intestinal innate immunity and development: a transcriptomic analysis. Sci Rep. 2021; 11 (1): 8088. PubMed PMID: 33850185.