장의 생체분포 및 라세미화

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 851(2023) 이 기사 인용

225 액세스

3 알트메트릭

측정항목 세부정보

마이크로바이옴 유래 대사산물은 마이크로바이옴-장-뇌 축 및 새로운 질병 치료법 발견에 중요합니다. d-알라닌(d-Ala)은 신경계 및 내분비계에서 널리 사용되는 수용체인 N-메틸-d-아스파르트산염 수용체(NMDAR)의 잠재적 공동 작용제로서 많은 동물에서 발견됩니다. 장내 미생물 군집, 식이 및 추정 내인성 합성은 동물에서 d-Ala의 잠재적인 공급원이지만, 숙주-미생물 상호 작용과 관련하여 장에 흡수된 l-/d-Ala의 분포 및 라세미화를 보여주는 직접적인 증거는 없습니다. 포유류. 이 연구에서 우리는 무균 마우스를 활용하여 미생물군의 간섭을 제어하고 동위원소로 표지된 l-/d-Ala를 사용하여 생체 내 생체 분포 및 라세미화를 추적했습니다. 결과는 장에 흡수된 d-Ala의 시간에 따른 생체 분포, 특히 췌장 조직, 뇌 및 뇌하수체에 장에 흡수된 d-Ala의 축적을 보여주었습니다. 무균 마우스에서는 라세미화를 통한 d-Ala의 내인성 합성이 관찰되지 않았습니다. 생쥐에서 d-Ala의 출처는 미생물군과 식이로 밝혀졌지만 내인성 라세미화는 밝혀지지 않았습니다. 이 연구는 d-Ala에 대한 장내 미생물군유전체 유래 d-Ala의 생체 내 생물학적 기능, 특히 NMDAR 관련 활동을 미생물군유전체-장뇌 축의 잠재적인 신호 분자로 추가 조사하는 것이 중요함을 나타냅니다.

마이크로바이옴-장-뇌 축의 화학적 상호작용에 대한 조사는 자폐 스펙트럼 장애1, 알츠하이머병2, 파킨슨병3과 같은 신경 질환을 이해하고 치료하는 데 점점 더 중요해지고 있습니다. 마이크로바이옴 유래 대사산물은 내분비 및 중추신경계를 포함하여 숙주의 다양한 조직 및 기관에서 세포 간 화학적 신호 전달에 관여할 수 있습니다. 장내 미생물군집은 심혈관 건강과 관련된 트리메틸아민-N-옥사이드4, 신경 퇴화를 감소시키는 페놀성 대사산물5, 대사 질환과 관련된 단쇄 지방산6, γ-아미노부티르산과 같은 신경 전달 물질과 같은 다양한 생리활성 분자의 공급원으로 알려져 있습니다. 장신경계를 조절할 수 있는 물질7. 따라서 기능성 미생물군집 유래 대사산물의 발견과 특성화는 미래의 미생물군집 기반 질병 중재에 중요합니다.

d-알라닌(d-Ala)은 미생물군유전체-장-뇌 축에서 잘 특성화되지 않았지만 흥미로운 잠재적 미생물 신호 분자입니다. d-Ala는 미생물의 알라닌 라세마제에 의해 l-Ala로부터 생성되는 박테리아 세포벽의 필수 구성 요소이며 미생물 영역에 거의 어디에나 존재합니다8. d-세린(d-Ser)과 마찬가지로 d-Ala는 N-메틸-d-아스파르트산염 수용체(NMDAR)9,10의 글리신 결합 부위와 상호작용합니다. NMDAR은 주로 흥분성 시냅스와 연관되어 있는 뉴런을 포함한 다양한 세포 유형에서 발현되는 이온성 글루타메이트 수용체입니다. d-Ser는 중추신경계의 NMDAR 활동을 조절하여 우울증 및 정신분열증과 같은 신경 장애에 대한 임상적 관련성을 입증하는 뇌 기능에 영향을 미칩니다12,13,14. 유사하게, d-Ala는 시험관 내에서 NMDAR의 강력한 입체선택적 공동작용제인 것으로 나타났습니다9,10. 연구자들은 Caenorhabditis elegans를 동물 모델로 사용하여 d-Ala가 NMDAR15를 통해 동물 행동을 조절할 수 있음을 보여주었습니다. 고등 동물의 경우 d-Ala 기능에 대한 생체 내 증거가 현재 부족하고 조사 중이지만 d-Ala가 다양한 기능, 특히 신경계 및 내분비계에 관여할 수 있다는 증거가 있습니다. 예를 들어, d-Ala 수준은 설치류와 인간 조직 모두에서 일주기 방식으로 변동합니다16,17,18,19. 여러 다른 d-아미노산(d-AA)과 마찬가지로 d-Ala는 췌장섬의 인슐린 분비 β 세포와 뇌하수체의 부신피질 자극 호르몬 분비 세포를 포함한 내분비 구조에서 검출됩니다20,21,22,23 . 또한 이전 검토에서 요약한 바와 같이 알츠하이머병, 당뇨병, 신장 질환, 암 등과 같은 다양한 질병을 앓고 있는 개인의 샘플에서 변경된 d-Ala 수치가 발견되었습니다24. 이로 인해 d-Ala는 이러한 질병에 대한 잠재적인 바이오마커이자 약리학적 표적이 됩니다.