Mol Psychiatry:973首席科学家谢鹏教授团队揭示重度抑郁症色氨酸代谢异常

来源: 上海中科新生命生物科技有限公司   2020-8-4   访问量:918评论(0)

色氨酸代谢是基础代谢领域研究过程中的常见代谢通路,但色氨酸及其代谢物在神经元功能、免疫、衰老等生理过程中起着关键作用,是癌症、神经退行性变及多种其他疾病的通用治疗靶点。

今年,973计划首席科学家、国家重点学科神经病学学术带头人谢鹏教授团队在Mol Psychiatry(IF=12.385)发表“An integrated meta-analysis of peripheral blood metabolites and biological functions in major depressive disorder“的研究论文,系统揭示了重度抑郁症患者外周血代谢变化及生物学功能的变化。该研究有助于生物标志物的发展和阐明MDD的分子机制。

研究材料

46项基于质谱和核磁已经发表过的数据

实验路线图

研究结果

1. 筛选符合入选要求的研究队列:46项已发表数据

从PubMed, Cochrane Library, Embase, Web of Science和MENDA等数据库中筛选到符合条件的46项已发表数据进行Meta分析(截至到2019年1月)。纳入的研究需要包括比较重度抑郁症患者和对照组血清或血浆样本中代谢物水平的研究,基于MS或NMR这类技术检测。每项研究的样本量从16到2812名参与者不等,平均规模为89名,参与者的年龄在14.0至72.2岁之间,中间年龄为37.1岁。

2. 外周血差异代谢物分析

共有83种代谢物至少在三项不同的研究中报导。23种在MDD组和对照组之间有显著的差异,如在MDD患者中磷脂酰胆碱(32:1)等代谢物高表达,色氨酸、犬尿喹啉酸、牛磺酸和25-羟基维生素D等低表达。部分如图所示:

与对照组相比,未服用抗抑郁药的MDD患者(AF-MDD)肌酸酐、色氨酸、犬尿喹啉酸、亮氨酸、尿氨酸、牛磺酸和组氨酸水平较低。抗抑郁药物治疗的MDD(AT-MDD)患者的甘氨酸、次黄嘌呤、犬尿喹啉酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸和色氨酸的水平降低。结果表明L-色氨酸和犬尿喹啉酸持续下调,与是否服用抗抑郁剂无关。疾病严重程度与L-色氨酸呈显著负相关,这表明抑郁症评分较高的患者L-色氨酸水平可能较低。

3. 差异代谢物通路分析

分别对三组(MDD、AF-MDD和AT-MDD)的差异代谢物进行生信分析。对于所有患者,使用MetaboAnalyst软件确定了10条改变的代谢途径;排在最前面的代谢途径是nitrogen metabolism, aminoacyl-tRNA biosynthesis和 fatty acid biosynthesis。IPA分析确定了20条受到严重干扰的途径;排在最前面的途径是tRNA charging,glycine betaine degradation和L-serine degradation。这些路径总结到了一张通路图中,如图所示。

IPA网络分析显示:developmental disorder, hereditary disorder, metabolic disease与15种差异代谢物相关(左图),small molecule biochemistry, increased levels of creatinine, cell signaling与六种不同代谢物有关(右图)。

同样也分析了与抗抑郁药物相关的代谢网络的变化。在AF-MDD和AT-MDD患者中,分别有5条和9条代谢途径发生显著改变。Aminoacyl-tRNA biosynthesis,nitrogen metabolism和tryptophan metabolism是两组患者均发生改变的途径。

结论

外周血(血清或血浆样本)中的代谢变化与MDD有关,尤其是色氨酸和犬尿喹啉酸的降低,以及色氨酸-犬尿氨酸和脂肪酸代谢途径的改变。该研究有助于生物标志物的发展和阐明MDD的分子机制。

文章延伸

色氨酸代谢包括芳香烃受体代谢途径(AhR pathway)、犬尿氨酸代谢途径(Kynurenine Pathway)和血清素代谢途径(Serotonin Pathway),是癌症、神经系统疾病、 传染性疾病、自身免疫病等疾病共同的治疗靶点,也在近年来被报道受肠道菌群直接或间接调控。

经典综述文献列表

· Science

Kynurenines: Tryptophan's metabolites in exercise, inflammation, and mental health. 色氨酸:色氨酸代谢物与运动、炎症和神经健康。

· Cell Host Microbe

Gut Microbiota Regulation of Tryptophan Metabolism in Health and Disease. 肠道微生物调节色氨酸代谢,影响健康和疾病。

· Nat Rev Drug Discov

Tryptophan metabolism as a common therapeutic target in cancer, neurodegeneration and beyond. 色氨酸代谢是癌症、神经退行性变等疾病的通用治疗靶点。

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