Maisto papildas su cisteinu nėštumo metu gelbsti motinos lėtinės inkstų ligos sukeltą hipertenziją žiurkių patinų palikuonims: vandenilio sulfido ir mikrobiotos kilmės triptofano metabolitų poveikis

Abstraktus

Motinos lėtinė inkstų liga (CKD) yra susijusi su palikuonių hipertenzija. Žarnyno mikrobiomas ir jo triptofano metabolitai, azoto oksidas (NO) ir renino-angiotenzino sistema (RAS) yra glaudžiai susiję su hipertenzijos išsivystymu. Vandenilio sulfidas (H2S) turi antihipertenzinį poveikį. Mūsų tikslas buvo patikrinti, ar L- arba D-cisteino papildymas nėštumo metu gali užkirsti kelią hipertenzijai, kurią užprogramavo motinos CKD suaugusiems palikuonims, ir ištirti apsauginius mechanizmus. CKD buvo sukeltas nėščioms Sprague Dawley žiurkėms, taikant 0,5 procento adenino dietą 3 savaites. Nėštumo metu L- arba D-cisteinas buvo papildomas 8 mmol/kg kūno svorio per dieną. Patinų palikuonys buvo paaukoti 12 savaičių amžiaus (n=8 grupėje). Motinos CKD sukeltai hipertenzijai taip pat buvo išvengta L- arba D-cisteino papildų. Apsauginis L- ir D-cisteino poveikis yra susijęs su oksidacinio streso mažinimu, RAS pusiausvyros atkūrimu ir žarnyno mikrobiomo pertvarkymu. L-cisteino terapija apsaugojo suaugusius palikuonis nuo hipertenzijos ir buvo susijusi su padidėjusia H2S gamyba, NO biologinio prieinamumo atkūrimu, naudingų Oscillibacter ir Butyricicoccus genčių sustiprėjimu, indolą gaminančių genčių Alistipes ir Akkermansia išeikvojimu ir kelių indolo metabolitų sumažėjimu. Gydymas D-cisteinu padidino kinureno rūgšties, 3-hidroksikinurenino ir ksantureno rūgšties kiekį kinurenino kelyje, sumažino 5-hidroksitriptofano ir serotonino kiekį serotonino kelyje ir praturtino Bacteroides ir Odoribacter genčių gausą. Apibendrinant galima teigti, kad šie rezultatai rodo, kad L- ir D-cisteinas apsaugo nuo motinos CKD sukeltos palikuonių hipertenzijos, greičiausiai padidindamas H2S gamybą, moduliuodamas žarnyno mikrobiotą ir jo išvestinius metabolitus bei atkurdamas NO ir RAS.

Raktažodžiai

lėtinė inkstų liga; cisteinas; hipertenzija; sveikatos ir ligų vystymosi kilmė (DOHaD); renino-angiotenzino sistema; žarnyno mikrobiota; Vandenilio sulfidas; indolas.

Spustelėkite čia, kad sužinotumėte, koks yra Cistanche poveikis

Įvadas

Vis daugiau duomenų pabrėžia, kad nėštumas ir žindymas yra kritinis laikotarpis, kai motinos įžeidimai gali paveikti susilaukusių palikuonių sveikatą ir ligas, dabar vadinamus sveikatos ir ligų vystymosi ištakomis (DOHaD) [1]. Moterims, sergančioms lėtine inkstų liga (LIL), gresia ne tik su nėštumu susiję, bet ir neigiami padariniai palikuonims [2]. Ankstesni tyrimai parodė, kad motinos adenino sukeltas ŠKL suaugusiems palikuonims sukelia kraujospūdžio (BP) padidėjimą, kuris sutapo su žarnyno mikrobiotos sudėties pokyčiais, gautų metabolitų pokyčiais ir ureminių toksinų padidėjimu [3].

Nėštumo metu nepakeičiama aminorūgštis triptofanas yra svarbi vaisiaus vystymuisi ir placentos baltymų sintezei [4]. Triptofano metabolizmas žarnyne vyksta trimis pagrindiniais būdais, todėl susidaro kinureninas, serotoninas ir indolo dariniai [5]. Indolas susidaro veikiant fermentui triptofanazei [6]. Triptofano indoliniai metabolitai (ty indoksilsulfatas ir indolacto rūgštis) yra pagrindinė žarnyno mikrobiotos kilmės ureminių toksinų grupė, kuri atlieka lemiamą vaidmenį CKD patogenezėje [6]. Iš triptofano gauti ureminiai toksinai gali suaktyvinti arilo angliavandenilių receptorius (AHR), kad sukeltų oksidacinį stresą, aktyvindami NADPH oksidazę ir slopindami antioksidacinius gynybos mechanizmus [6, 7]. Gerai žinoma, kad oksidacinis stresas vaidina pagrindinį vaidmenį CKD ir hipertenzijos patogenezėje vystymosi pradžioje [8]. Atsižvelgiant į triptofano metabolizmo kelių sudėtingumą, įvairios triptofano kilmės metabolitų savybės yra susijusios su kelių ligų patofiziologija [5, 6, 9]. Tačiau yra mažai informacijos apie tai, ar iš triptofano gauti metabolitai yra naudingi ar žalingi motinos CKD sukeltai hipertenzijai suaugusiems palikuonims.

Naujausi tyrimai rodo, kad vandenilio sulfidas (H2S) gali turėti tam tikros naudos sveikatai kaip perprogramavimo strategiją, įskaitant antihipertenzinį poveikį [10, 11]. Buvo pranešta apie keletą mechanizmų, pagrindžiančių jo AKS mažinantį poveikį [12, 13], įskaitant azoto oksido (NO) biologinio prieinamumo didinimą, renino ir angiotenzino sistemos (RAS) moduliavimą ir oksidacinio streso mažinimą. Anksčiau įrodėme, kad 4–6 savaičių amžiaus žiurkėms, gydomoms spontaniškai hipertenzinėmis žiurkėmis (SHR), papildytomis L- arba D-cisteinu, H2S pirmtakais, 12 savaičių hipertenzija nepasireiškė [14]. Be H2S generavimo, L-cisteinas veikia kaip redukuoto glutationo (GSH) pirmtakas; GSH yra gerai žinomas antioksidantas [15]. Atitinkamai, L- arba D-cisteinas turi antioksidacinių savybių kaip atsvara oksidaciniam stresui. Kadangi H2S turi kraujagysles plečiančių savybių, o H2S gali reguliuoti mikrobų triptofanazės aktyvumą [10,16], siekėme ištirti, ar motinos L- arba D-cisteino papildai gali apsaugoti žiurkių palikuonis nuo motinos CKD sukeltos hipertenzijos, ir išsiaiškinti pagrindinius mechanizmus. apie žarnyno mikrobiotą ir triptofano kilmės metabolitus.

Medžiagos ir metodai

1. Gyvūnų priežiūra ir eksperimentinis projektavimas

Tyrimo pradžioje buvo naudojamos Virgin Sprague Dawley (SD) žiurkės (8 savaičių amžiaus, pirktos iš BioLASCO Taiwan Co., Ltd., Taipėjus, Taivanas). Atvykus žiurkės buvo apgyvendintos mūsų AAALAC pilnos akreditacijos gyvūnų įstaigoje. Šiame tyrime naudotos procedūros buvo atliktos pagal Nacionalinių sveikatos institutų ir Chang Gung memorialinės ligoninės IACUC (leidimo Nr. 2020073102) laboratorinių gyvūnų priežiūros ir naudojimo taisykles.

Cistanche papildas

Siekiant sukelti CKD modelį, SD žiurkių patelės 3 savaites buvo reguliariai šeriamos (n {{0}}) arba maitinamos 0,5 procento adenino [3]. Žiurkių patelės buvo laikomos narvuose su žiurkių patinais iki poravimosi. Patvirtinus poravimąsi, kai yra kopuliacinis kamštis, patelės buvo apgyvendintos individualiai ir atsitiktinai suskirstytos į keturias grupes: kontrolinės, CKD (adeninu gydytos žiurkės), LC (adeninu gydytos žiurkės gavo L-cisteino, papildyto 8 mmol/kg). kūno svoris per dieną nėštumo metu) ir DC (adeninu gydytos žiurkės gavo D-cisteino, papildyto 8 mmol/kg kūno svorio per dieną nėštumo metu). Čia naudojamos L-cisteino ir D-cisteino dozės yra pagrįstos mūsų ankstesniu tyrimu, atliktu su žiurkėmis [14]. Buvo atliktas vados dydžio standartizavimas ir vados išbrokuotos iki aštuonių jauniklių. Kadangi buvo nustatyta, kad patinai serga hipertenzija jaunesniame amžiuje nei pateles [17], iš kiekvienos vados buvo atrinkti tik patinai, skirti naudoti tolesniuose eksperimentuose. Vyriški palikuonys buvo priskirti keturioms eksperimentinėms grupėms (n=8 grupėje): C, CKD, LC ir DC. Šuniukai buvo atjunkyti 3 savaites ir pradėti valgyti įprastą maistą.

Žiurkės buvo pripratintos prie CODA neinvazinės kraujospūdžio sistemos (uodegos manžetės metodas, Kent Scientific Corporation, Torrington, CT, JAV) 20 ciklų vienai žiurkei vieną savaitę prieš eksperimentą, kad būtų užtikrintas tikslumas ir atkuriamumas. Pagal mūsų protokolą [3], AKS buvo matuojamas sąmoningoms žiurkėms kas keturias savaites. Iš viso 32 palikuonys buvo paaukoti 12 savaičių amžiaus. Išmatų mėginiai buvo paimti ryte prieš paaukojimą pakeliant uodegą ir sukant ją į nugarą, kad būtų paskatintas tuštinimasis. Vėliau išmatų mėginiai buvo laikomi –80 ◦C temperatūroje šaldiklyje iki ekstrahavimo. Kraujo mėginiai buvo paimti į heparino mėgintuvėlius. Inkstai buvo paimti ir iki analizės laikomi –80 ◦C temperatūroje. Inkstai buvo paimti po perfuzijos su fosfatu buferiniu tirpalu. Vienas inkstas buvo pašalintas ir padalintas į žievę bei smegenis ir greitai užšaldytas; kitas inkstas buvo fiksuotas ir pašalintas imunohistochemijai.

2. Aukštos kokybės skysčių chromatografija – masės spektrometrija (HPLC-MS/MS)

H2S ir tiosulfato kiekiui plazmoje nustatyti, kaip aprašyta anksčiau, naudojome Agilent Technologies 1290 aukštos kokybės skysčių chromatografijos (HPLC) sistemą kartu su Agilent 6470 Triple Quadrupole skysčių chromatografijos-tandemo masės spektrometrija (LC/MS, Wilmington, DE, USA). [18]. Nustatytas H2S darinys sulfido dieviškasis (SDB) ir tiosulfato darinys pentafluorbenzilas (PFB)-S2O3H. Tikslinių junginių aptikimas buvo atliktas pasirinktu reakcijos stebėjimo režimu, naudojant atitinkamai SDB, PFB-S2O3H ir PHB m/z 415→223, m/z 292,99→81 ir m/z 212,99→93. Kaip vidinį standartą naudojome fenilo 4-hidroksibenzoatą (PHB).

3. Skysčių chromatografo tandeminė masės spektrometrija (LC-MS/MS)

Triptofano ir jo metabolitų koncentracija plazmoje buvo analizuojama LC-MS/MS. Iš viso nustatyta 13 triptofano metabolitų, įskaitant kinureno rūgštį, ksantureno rūgštį, 3-hidroksikinureniną (3-HKN), 3-hidroksiantranilo rūgštį (3-HAA), {{ 6}}hidroksitriptofanas (5-HTP), serotoninas, hidroksiindolo acto rūgštis (5-HIAA), N-acetilserotoninas (N-AS), indoksilsulfatas (IS), indol-3-acetamidas (IAM), indolacto rūgštis (ILA), indol-3-karboksaldehidas (ICA) ir indolacto rūgštis (IAA). Plazmos mėginiai (200 µL) buvo sudėti į 1,5 ml centrifugos mėgintuvėlį, kuriame yra 400 µL vidinio etaloninio mišinio tirpalo, 200 µL acetonitrilo ir 400 µL metanolio. Mėgintuvėliai buvo dedami į centrifugą 15 minučių esant 14, 000 aps./min., 4 ◦C temperatūroje. Supernatantas buvo paimtas ir sukoncentruotas iki 100 µl centrifuguojant. Vėliau buvo pridėta 100 µl 5 mM amonio acetato vandeninio tirpalo ir metanolio (9:1, v/v) ir gerai išmaišoma. Tada mėginys buvo įšvirkščiamas į LC-MS/MS 2 µL. Atskyrimas buvo atliktas chromatografijos būdu, naudojant Agilent 1200 Infinity II HPLC sistemą su Water Acquity UPLC HSS T3 kolonėle (2,1 mm × 100 mm; 1,8 um; Agilent Technologies). Komponentai eliuuojami tirpiklio A (5 mM amonio acetato vandeninis tirpalas) ir tirpiklio B (acetonitrilas) gradientu. Agilent 1200 Infinity II HPLC sistema buvo sujungta su Agilent 6470A Triple Quadrupole LC/MS (Agilent Technologies). Eliuatas buvo stebimas dėl triptofano metabolitų kelių reakcijų stebėjimo (MRM) aptikimo režimais, naudojant būdingus pirmtakus ir produktų jonus.

Cistanche ekstraktas

4. Kiekybinė RT-PGR

Žiurkės inkstų žievės audinys buvo homogenizuotas lizės buferyje, o visa RNR ekstrahuota naudojant TRIZOL metodą (Invitrogen, Carlsbad, CA, JAV), kaip aprašyta anksčiau [3]. Dviejų etapų kiekybinė realaus laiko PGR buvo atlikta naudojant QuantiTect SYBR Green PCR rinkinį (Qiagen, Valencia, CA, JAV) naudojant iCycler iQ Real-Time PGR aptikimo sistemą (Bio-Rad, Hercules, CA, JAV) dviem egzemplioriais. Iš viso nustatyti keturi genai, dalyvaujantys H2S gamyboje, įskaitant cistationino sintazę (CBS), cistationino liazę (CSE), 3- merkaptopiruvato sierostransferazę (3MST) ir D-aminorūgščių oksidazę (DAO). Taip pat išmatavome keletą renino ir angiotenzino sistemos (RAS) genų, įskaitant reniną, (pro)renino receptorių (PRR), angiotenziną konvertuojantį fermentą (AKF), angiotenziną konvertuojantį fermentą -2 (ACE2), angiotenzino II 1 tipo receptorius. (AT1R), angiotenzino II 2 tipo receptorius (AT2R) ir angiotenzino-(1–7)/Mas receptorius (MAS). Kaip vidinę kontrolę naudojome 18S ribosominės RNR (R18S) etaloninį geną. Kiekvienas mėginys buvo paleistas dviem egzemplioriais. Pradmenys buvo sukurti naudojant GeneTool programinę įrangą (BioTools, Edmonton, AB, Kanada) ir yra parodyti 1 lentelėje. Santykinei genų ekspresijai nustatyti buvo naudojamas lyginamojo slenksčio ciklo (Ct) metodas. Kiekvienos mRNR kartotinis pokytis, palyginti su kontrole, buvo apskaičiuotas pagal formulę 2−∆∆Ct.

5. Žarnų ir mikrobiotų sudėties analizė

Kaip aprašyta anksčiau [3], bakterinė DNR iš šaldytų išmatų mėginių buvo išskirta ir ištirta 16S rRNR metagenomikos analize Biotools Co., Ltd. (Taipėjus, Taivanas), naudojant Illumina Miseq platformą (Illumina, San Diego, CA, JAV). Sekos buvo apdorotos naudojant QIIME 1.9.1 versiją. Sekos, kurių atstumu pagrįstas panašumas yra 97 procentai ar didesnis, pagal USEARCH algoritmą buvo sugrupuotos į operacinius taksonominius vienetus (OTU). Filogenetiniai ryšiai buvo sukurti remiantis reprezentatyviu sekos suderinimu su FastTree. Palyginome mikrobų bendruomenių įvairovę ir modelius. Alfa įvairovė buvo matuojama AKF indeksu. Mes įvertinome žarnyno mikrobiotos įvairovę įvairiose grupėse, naudodami panašumų analizę (ANOSIM) ir dalinę mažiausių kvadratų diskriminacinę analizę (PLS-DA). Buvo įvertintas linijinės diskriminacinės analizės poveikio dydis (LEfSe), siekiant atrasti didelio matmens biomarkerius.

6. Azoto oksido parametrų analizė

Naudojome HP Agilent 11{{10}0 HPLC sistemą (Agilent Technologies Inc., Santa Klara, CA, JAV) su O-ftaladehido / 3-merkaptopropiono rūgšties (OPA/) fluorescenciniu aptikimu. 3-MPA) dariniai, skirti matuoti su NO susijusius parametrus plazmoje, kaip aprašyta anksčiau [3]. Šie parametrai apėmė L-argininą ir NO sintazės inhibitorių asimetrinį ir simetrinį dimetilargininą (ADMA ir SDMA). Standartuose buvo 1–100 mM L-arginino, 0,5–5 mM ADMA ir 0,5–5 mM SDMA.

7. Inkstų H2S atpalaidavimo veikla

Inkstų H2S atpalaidavimo aktyvumas buvo matuojamas naudojant metileno mėlynojo metodą, kaip aprašyta anksčiau [12]. Koncentracija buvo apskaičiuota pagal NaHS (3,125–250 µM) kalibravimo kreivę ir pavaizduota kaip µM/g baltymo/min. Visi mėginiai buvo paleisti dviem egzemplioriais.

8. Imunohistocheminis dažymas 8-OHdG

8-Hidroksideoksiguanozinas (8-OHdG) yra DNR oksidacijos produktas, skirtas DNR pažeidimui aptikti. Kaip aprašėme anksčiau [14], 4 µm storio parafinu įterptas audinys buvo deparafinuotas ksilene ir rehidratuotas rūšiuotoje etanolio serijoje iki fosfatiniu buferiniu tirpalu. Po blokavimo imunoblotu (BIOTnA Biotech., Gaohsiung, Taivanas), sekcijos buvo inkubuojamos 2 valandas kambario temperatūroje su anti-8-OHdG antikūnu (1:100, JaICA, Shizuoka, Japonija). Imunohistocheminis dažymas buvo aptiktas naudojant polimero-krienų peroksidazės (HRP) ženklinimo rinkinį (BIOTnA Biotech) ir 3,30 -diaminobenzidiną (DAB) kaip chromogeną. Buvo naudojama neigiama identiško dažymo kontrolė, be inkubacijos su pirminiu antikūnu. Kiekybinė 8-OHdG teigiamų ląstelių mikroskopiniame lauke inkstų pjūviuose analizė buvo atlikta, kaip aprašyta anksčiau [14].

9. Statistinė analizė

Visi duomenys pateikiami kaip vidurkis ± standartinė vidurkio paklaida. Statistinė analizė buvo atlikta naudojant vienpusę ANOVA arba dvipusę ANOVA, jei reikia. Kai buvo atlikti keli palyginimai, taikytas Tukey post hoc testas. BP buvo analizuojamas naudojant dvipusius kartotinius matavimus ANOVA ir Tukey post hoc testą. Žarnyno mikrobiotos bioinformatinės analizės buvo atliktos naudojant R programinę įrangą. Remiantis normalizuotu OTU gausos profiliu, mikrobų įvairovė buvo matuojama naudojant vienpusį ANOVA, po kurio buvo atlikta klaidingo atradimo dažnio (FDR) korekcija naudojant AKF indeksą. Mikrobų bendruomenių skirtumai tarp grupių buvo įvertinti PLS-DA naudojant R programinę įrangą. Mėginių klasterizavimo įvairovės analizė buvo išbandyta ANOSIM, naudojant veganų paketą R programinėje įrangoje. Pagrindiniai bakterijų taksonai, atsakingi už skirtingų grupių diskriminaciją, buvo nustatyti naudojant linijinės diskriminacinės analizės efekto dydžio (LEfSe) algoritmą. Linijinės diskriminacinės analizės (LDA) balo slenkstis > 3 ir p < 0,05 rodė reikšmingai praturtintas mikrobų bendruomenes. Buvo nustatytas 5 procentų reikšmingumo lygis. Statistinė analizė atlikta naudojant SPSS programinę įrangą (SPSS Inc., Chicago, IL, JAV).

Cistanche milteliai

Diskusija

Mūsų tyrimas suteikia naujų įžvalgų apie teigiamą motinos gydymo L- arba D-cisteinu poveikį, siekiant apsaugoti nuo motinos CKD sukeltos palikuonių hipertenzijos, ypatingą dėmesį skiriant H2S signalizacijos keliams ir triptofano metabolitams, gaunamiems iš žarnyno mikrobų. Mūsų pagrindiniai rezultatai aprašyti taip: (1) ) motinos ŠKL sukeltos hipertenzijos taip pat buvo išvengta vartojant L- arba D-cisteino papildų nėštumo metu; (2) L-cisteino terapija apsaugojo suaugusius palikuonis nuo hipertenzijos ir buvo susijusi su plazmos HS ir tiosulfato kiekio padidėjimu; (3) lyginant su CKD, gydymas D-cisteinu padidino triptofano metabolitų kiekį kinurenino kelyje, bet sumažino serotonino metabolitų kiekį (4) apsauginis L- ir D-cisteino poveikis buvo susijęs su inkstų oksidacinio streso mažinimu, vaizduojamas kaip 8-OHdG dažymas; (5) motinos CKD ir L- bei D-cisteino gydymas skirtingos formos palikuonių žarnyno mikrobiotos profilius, dėl kurių susidaro keturi skirtingi enterotipai; (6) teigiamas D-cisteino poveikis buvo svarbus Bacteroides ir Odoribacter genčių gausos padidėjimui; (7) teigiamas L-cisteino poveikis buvo susijęs su L-arginino lygio atkūrimu ir L-arginino ir ADMA santykiu plazmoje; ir (8) tiek L-, tiek D-cisteino terapija apsaugojo nuo palikuonių hipertenzijos, užprogramuotos motinos ŠKL, kuri sutapo su RAS pusiausvyros atkūrimu.

Remiantis mūsų ankstesniu SHR tyrimu [14], L- ir D-cisteino papildai atskleidė panašų BP mažinantį poveikį suaugusiems palikuonims, kurių motinos serga CKD. Pažymėtina, kad žiurkių motinoms nėštumo metu buvo skiriamas L- arba D-cisteino papildas, todėl suaugusių palikuonių BP sumažėjo dėl perprogramavimo, o ne dėl ūmaus poveikio. Mūsų tyrimas pateikia papildomų įrodymų, kad ankstyvojo gyvenimo papildymas specifinėmis aminorūgštimis gali pakeisti programavimo procesus ir suteikti naudos gydant hipertenziją [21].

Šiame tyrime pastebėtas AKS sumažėjimas atitinka ankstesnius duomenis, parodančius kraujagysles atpalaiduojančias H2S savybes [10,11,22]. H2S gali būti gaminamas endogeniškai naudojant substratą L- arba D-cisteiną [10,11,22]. Remiantis mūsų duomenimis, gydymas L-cisteinu padidino inkstų H2S generuojančio fermento CBS ir CSE ekspresiją, inkstų H2S atpalaidavimo aktyvumą, taip pat H2S ir tiosulfato koncentraciją plazmoje. D-cisteinas atkūrė CKD sukeltą tiosulfato koncentracijos plazmoje sumažėjimą, o inkstų H2S generuojantiems fermentams jis neturėjo įtakos. Prieštaraujant ankstesniam tyrimui, kuriame teigiama, kad inkstų D-cisteino kelias yra 80-karto didesnis H2S gamybos aktyvumas nei L-cisteino kelias [23], mūsų rezultatai atskleidė, kad jie abu susiję su skirtingu H2S generavimo reguliavimu. tačiau jų teigiamas poveikis yra panašus.

L- ir D-cisteino nauda gali būti susijusi su jų gebėjimu moduliuoti žarnyno mikrobiomą, įskaitant tam tikrų naudingų mikrobų gausos didinimą ir tarpininkavimą triptofaną metabolizuojančioms bakterijoms. Įrodyta, kad didesnė įvairovė yra naudingesnė hipertenzijai [19]; tačiau mes pastebėjome, kad -įvairovė tarp keturių grupių nesiskyrė. Nors padidėjęs F / B santykis, pastebėtas CKD grupėje, atitinka ankstesnius duomenis, rodančius, kad šis santykis gali būti mikrobų žymuo, susijęs su hipertenzija [19], mūsų duomenys taip pat parodė padidėjusį santykį LC grupėje be hipertenzijos.

Šio darbo duomenys atskleidė, kad L- arba D-cisteino papildai padidino kelių naudingų bakterijų, tokių kaip Butyricicoccus, Bacteroides ir Odoribacter spp, gausą. [24,25]. Šis rezultatas nenustebino, nes ankstesnis tyrimas parodė, kad butiratą gaminančios genties Odoribacter gausa buvo atvirkščiai koreliuojama su BP [26]. Teigiamas L- arba D-cisteino poveikis hipertenzijos perprogramavimui, bent jau iš dalies, yra susijęs su naudingų mikrobų padidėjimu.

Mūsų duomenys parodė, kad motinos CKD ir cisteino gydymas turėjo skirtingą poveikį palikuonių triptofano metabolitams, gautiems iš indolo ir serotonino kelių. Pažymėtina, kad mūsų duomenys parodė, kad motinos CKD sumažino IS, IAM ir IAA kiekį plazmoje, kurie visi yra indolo dariniai. Ir IS, ir IAA yra gerai žinomi ureminiai toksinai, gauti iš triptofano, kuris gali prisijungti prie arilo angliavandenilio receptorių (AHR), kurio aktyvacija yra susijusi su padidėjusia hipertenzijos rizika [27]. AHR signalizacijos aktyvinimas gali sukelti oksidacinį stresą ir uždegimą [6, 7, 28–30], todėl triptofano kilmės ureminiai toksinai yra glaudžiai susiję su širdies ir kraujagyslių ligų vystymusi. Įrodyta, kad AHR ligandų poveikis sustiprina ROS generuojančių fermentų ekspresiją, padidina ROS gamybą, suaktyvina uždegimą skatinančią T pagalbinę 17 ašis ir skatina uždegimą skatinančių citokinų gamybą [29, 30]. Todėl reikia atlikti papildomus tyrimus, siekiant išsiaiškinti, ar triptofano kilmės ureminių toksinų ir AHR sąveika vaidina svarbų vaidmenį užprogramuotos hipertenzijos patogenezėje, sukeliant oksidacinį stresą ir uždegimą. IS, IAM ir IAA sumažėjimas, pastebėtas palikuonims, gimusiems CKD motinoms, sutapo su hipertenzija, o tai rodo, kad indolo metabolitų sumažėjimas gali būti kompensacinis mechanizmas, bet ne CKD sukeltos hipertenzijos priežastis.

Su triptofano metabolizmu buvo susijusios kelios žarnyno bakterijų rūšys [31–33], tokios kaip Alistipes, Akkermansia ir Bacteroides. Mes nustatėme, kad indolą gaminančios Alistipes ir Akkermansia gentys buvo gana išeikvotos reaguojant į gydymą L-cisteinu. Kadangi L-cisteinas sumažino Alistipes ir Akkermansia genties lygiu, triptofano metabolitų, IAM ir IAA, sumažėjimą tikriausiai lėmė sumažėjęs indolą gaminančių žarnyno mikrobų gausa. Atsižvelgiant į tai, kad H2S gali reguliuoti mikrobų triptofanazės aktyvumą, kad paveiktų triptofano skilimą į indolą [11, 16], mūsų rezultatai rodo, kad galima pakeisti indolo metabolitų gamybą manipuliuojant žarnyno mikrobiota apdorojant L-cisteinu. Be to, mes pastebėjome, kad tiek L-, tiek D-cisteinas panašiai sumažino serotonino kiekį plazmoje. Viename ankstesniame tyrime buvo pranešta, kad formulės maitinama mikrobiota gali perkelti triptofano metabolizmo kelią iš serotonino į triptaminą, o tai sutapo su padidėjusiu Butrycimonas genties kiekiu, bet sumažino Holdemania ir Akkermansia [34]. Todėl reikia atlikti papildomus tyrimus, siekiant išsiaiškinti, kaip H2S tarpininkauja tam tikriems triptofaną metabolizuojantiems mikrobams, nukreipiančius skirtingus triptofano metabolizmo kelius.

Cistanche kapsulės

Ankstesni tyrimai parodė, kad teigiamas H2S poveikis hipertenzijai gali atsirasti dėl naujos pusiausvyros tarp kraujagysles sutraukiančių medžiagų (pvz., RAS) ir vazodilatatorių (pvz., NO) [12,13]. Mūsų šio darbo duomenys parodė, kad L-cisteinas ne tik pagerino NO biologinį prieinamumą, bet ir padidino AT2R ir MAS. Yra žinoma, kad AT2R ir MAS yra RAS apsauginės rankos dalis, kuri gali atsverti žalingą angiotenzino II (Ang II) poveikį [35]. Kita vertus, D-cisteinas sumažino renino, PRR ir AT1R inkstų mRNR ekspresiją. Atsižvelgiant į tai, kad renino / PRR ašis ir Ang II / AT1R ašis skatina hipertenziją, gali būti, kad D-cisteinas gali paveikti RAS, kad jis sumažintų BP.

Kitas apsauginis L- ir D-cisteino terapijos mechanizmas užprogramuotai hipertenzijai šiame modelyje gali būti susijęs su oksidacinio streso mažinimu. Pastebėjome, kad tiek L-, tiek D-cisteino terapija pagerino CKD sukeltą oksidacinį stresą palikuonių inkstuose, vaizduojamą kaip 8-OHdG dažymas. Mūsų duomenys atitinka ankstesnius tyrimus, rodančius, kad oksidacinis stresas yra susijęs su užprogramuotos hipertenzijos patogeneze inkstų vystymosi metu [8].

Reikėtų pripažinti kai kuriuos šio tyrimo apribojimus. Pirma, mes daugiausia dėmesio skyrėme inkstams. Taigi labai mažai buvo žinoma, kokį vaidmenį kiti BP kontroliuojami organai atlieka teigiamame L- arba D-cisteino poveikiui motinos CKD sukeltai hipertenzijai. Antra, mes netyrėme mikrobiotos pokyčių įvairiuose vystymosi etapuose. Žarnyno mikrobų pokyčiai suaugusiems palikuonims gali atspindėti postnatalinį plastiškumą, o ne pirminį užprogramuotą procesą reaguojant į motinos CKD ir cisteino papildymą. Be to, mūsų žiniomis, nebuvo pranešta apie tyrimus, skirtus vienu metu nustatyti visus triptofano metabolitus. Nors mūsų sukurtas metodas gali kiekybiškai įvertinti 13 metabolitų, priklausančių trims skirtingiems triptofano metabolizmo keliams, vis dar yra keletas svarbių metabolitų, tokių kaip chinolino rūgštis ir melatoninas, kurie neįtraukti. Reikalingi papildomi tyrimai, siekiant pagerinti daugumos triptofano metabolitų stebėjimo metodą ir tai, kaip triptofano metabolizmas skiriasi tarp trijų medžiagų apykaitos būdų, o tai galėtų suteikti informacijos apie CKD ir susijusias ligas. Galiausiai, atsižvelgiant į sudėtingą triptofano metabolizmą mikrobiotos ir šeimininko skersiniame pokalbyje, norint nustatyti, kurie triptofano metabolitai daugiausia skatina teigiamą motinos gydymo L- ir D-cisteinu poveikį, nusipelno tolesnio tyrimo.

Išvados

Apibendrinant, šio tyrimo rezultatai rodo, kad maisto papildai su L- arba D-cisteinu apsaugo suaugusius palikuonis nuo motinos CKD sukeltos hipertenzijos. Šis naudingas cisteino papildymo poveikis buvo susijęs su H2S gamybos padidėjimu, naudingų mikrobų praturtėjimu, triptofaną metabolizuojančių bakterijų ir triptofano metabolitų pokyčiais, oksidacinio streso mažinimu, NO biologinio prieinamumo atkūrimu ir RAS atstatymu. Triptofano metabolitai gali veikti kaip žarnyno ir inkstų ryšio tarpininkai, todėl skubiai reikia atlikti triptofano metabolizmo reguliavimo tyrimus keičiant žarnyno mikrobiotą sergant CKD. Siekiant geriau suprasti H2S ir triptofano metabolizmo mechanizmus, susijusius su hipertenzijos programavimu, labai svarbu sukurti idealią perprogramavimo intervenciją, kad būtų sustabdyta pasaulinė hipertenzijos epidemija.

Nuorodos

1. Hansonas, M.; Gluckman, P. Neužkrečiamųjų ligų vystymosi kilmė: gyventojų ir visuomenės sveikatos pasekmės. Esu. J. Clin. Nutr. 2011, 94, 1754S–1758S. [CrossRef] [PubMed]

2. Piccoli, GB; Alrukhaimi, M.; Liu, ZH; Zacharova, E.; Levinas, A.; Pasaulinės inkstų dienos iniciatyvinis komitetas. Ką mes darome ir nežinome apie moteris ir inkstų ligas; Neatsakyti klausimai ir neabejoti atsakymai: Pasaulinės inkstų dienos ir Tarptautinės moters dienos apmąstymas. Physiol. Tarpt. 2018, 105, 1–18. [CrossRef]

3. Hsu, CN; Yang, HW; Hou, CY; Chang-Chien, GP; Linas, S.; Tain, YL Motinos adenino sukelta lėtinė inkstų liga programuoja hipertenziją suaugusių žiurkių patinų palikuonims: azoto oksido ir žarnyno mikrobiomų metabolitų pasekmės. Tarpt. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7237. [CrossRef]

4. Badawy, A. Triptofano metabolizmas, dispozicija ir panaudojimas nėštumo metu. Biosci. Ats. 2015, 35, e00261. [CrossRef] [PubMed]

5. Agus, A.; Planchais, J.; Sokol, H. Gut mikrobiotos triptofano metabolizmo reguliavimas sveikatos ir ligų srityje. Ląstelių šeimininkas mikrobas, 2018, 23, 716–724. [CrossRef]

6. Sallée, M.; Dou, L.; Cerini, C.; Poitevinas, S.; Brunet, P.; Burtey, S. Arilo angliavandenilių receptorius aktyvuojantis ureminių toksinų poveikis iš triptofano metabolizmo: nauja koncepcija, skirta suprasti lėtinės inkstų ligos širdies ir kraujagyslių komplikacijas. Toksinai 2014, 6, 934–949. [CrossRef]

7. Brito, JS; Borges, NA; Esgalhado, M.; Magliano, Kolumbija; Soulage, CO; Mafra, D. Arilo angliavandenilių receptorių aktyvacija sergant lėtine inkstų liga: ureminių toksinų vaidmuo. Nefronas 2017, 137, 1–7. [CrossRef] [PubMed]

8. Hsu, CN; Tain, YL Inkstų ligos vystymosi kilmė: kodėl svarbus oksidacinis stresas? Antioksidantai, 2021, 10, 33. [CrossRef] [PubMed]

9. Hsu, CN; Tain, YL Hipertenzijos ir inkstų ligų vystymosi programavimas ir perprogramavimas: triptofano metabolizmo poveikis. Tarpt. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8705. [CrossRef] [PubMed]

10. Kimura, H. Vandenilio sulfido fiziologinis vaidmuo ir ne tik. Azoto oksidas, 2014, 41, 4–10. [CrossRef] [PubMed]

11. Hsu, CN; Tain, YL Širdies ir kraujagyslių ligų vystymosi kilmės prevencija: vandenilio sulfidas kaip galimas tikslas? Antioksidantai, 2021, 10, 247. [CrossRef] [PubMed]

12. Wilcox, CS Oksidacinis stresas ir azoto oksido trūkumas inkstuose: svarbi hipertenzijos sąsaja? Esu. J. Physiol. Regul. Integr. Komp. Physiol. 2005, 289, R913–R935. [CrossRef] [PubMed]

13. Hsu, CN; Tain, YL Dujų pernešėjai, skirti terapinei hipertenzijos ir inkstų ligų profilaktikai. Tarpt. J. Mol. Sci. 2021, 22, 7808. [CrossRef]

14. Hsu, CN; Linas, YJ; Lu, PC; Tain, YL Ankstyvas D-cisteino arba L-cisteino papildymas apsaugo nuo hipertenzijos ir inkstų pažeidimo spontaniškai hipertenzija sergančioms žiurkėms, kurios vartojo daug druskos. Mol. Nutr. Food Res. 2018, 62, 2. [CrossRef] [PubMed]

15. Aldini, G.; Altomare, A.; Baronas, G.; Vistoli, G.; Carini, M.; Borsani, L.; Sergio, F. N-acetilcisteinas kaip antioksidantas ir disulfidą laužantis agentas: priežastys, kodėl. Nemokama Radic Res. 2018, 52, 751–762. [CrossRef]

16. Lobel, L.; Cao, YG; Fenas, K.; Glikmanas, JN; Garrett, WS dieta po transliacijos modifikuoja pelės žarnyno mikrobų proteomą, kad moduliuotų inkstų funkciją. Mokslas 2020, 369, 1518–1524. [CrossRef] [PubMed]

17. Reckelhoff, JF Lyčių skirtumai kraujospūdžio reguliavime. Hipertenzija 2001, 37, 1199–1208. [CrossRef] [PubMed]

18. Hsu, CN; Hou, CY; Chang-Chien, GP; Linas, S.; Tain, YL Motinos česnako aliejaus papildas apsaugo nuo riebios dietos sukeltos hipertenzijos suaugusiems žiurkių palikuonims: H2S susidarymo žarnyne ir inkstuose pasekmės. Mol. Nutr. Food Res. 2021, 65, e2001116. [CrossRef] [PubMed]

19. Olsonas, KR; Deleonas, ER; Gao, Y.; Hurley, K.; Sadauskas, V.; Batz, C.; Stoy, GF tiosulfatas: lengvai pasiekiamas vandenilio sulfido šaltinis deguonies jutimui. Esu. J. Physiol. Regul. Integr. Komp. Physiol. 2013, 305, R592–R603. [CrossRef] [PubMed]

20. Yang, T.; Santistebanas, MM; Rodrigesas, V.; Li, E.; Ahmari, N.; Carvajal, JM; Zadeh, M.; Gongas, M.; Qi, Y.; Zubcevičius, J.; ir kt. Žarnyno disbiozė yra susijusi su hipertenzija. Hipertenzija 2015, 65, 1331–1340. [CrossRef]

21. Hsu, CN; Tain, YL Aminorūgštys ir hipertenzijos vystymosi priežastys. Nutrients 2020, 12, 1763. [CrossRef]

22. Wen, YD; Wang, H.; Zhu, YZ Vandenilio sulfido vaistų plėtra nuo širdies ir kraujagyslių ligų. Oksidas. Med. Ląstelė. Longevas. 2018, 2018. [CrossRef] [PubMed]

23. Šibuja, N.; Kimura, H. Vandenilio sulfido gamyba iš d-cisteino ir jo terapinis potencialas. Priekyje. Endokrinolis. 2013, 4, 87. [CrossRef] [PubMed]

24. Boesmans, L.; Valles-Colomer, M.; Wang, J.; Eeckhaut, V.; Falony, G.; Ducatelle, R.; Van Immerseel, F.; Raesas, J.; Verbeke, K. Butirato gamintojai kaip potencialūs naujos kartos probiotikai: Butyricicoccus pullicaecorum skyrimo sveikiems savanoriams saugos įvertinimas. mSystems 2018, 3, e00094-18. [CrossRef] [PubMed]

25. Zafaras, H.; Saier, MH, Jr. Gut Bacteroides rūšių sveikata ir ligos. Gut Microbes 2021, 13, 1848158. [CrossRef] [PubMed]

26. Gomezas-Arango, LF; Barrettas, HL; McIntyre, HD; Callaway, LK; Morrison, M.; Dekkeris Nitertas, M.; PAVASARIO bandomoji grupė. Padidėjęs sistolinis ir diastolinis kraujospūdis yra susijęs su pakitusia žarnyno mikrobiotos sudėtimi ir butirato gamyba ankstyvuoju nėštumu. Hipertenzija 2016, 68, 974–981. [CrossRef]

27. Liu, JR; Miao, H.; Dengas, DQ; Vaziri, ND; Lūpa.; Zhao, YY Žarnyno mikrobiotos kilmės triptofano metabolizmas tarpininkauja inkstų fibrozei aktyvuodamas arilo angliavandenilio receptorius. Ląstelė. Mol. Life Sci. 2021, 78, 909–922. [CrossRef]

28. Zhang, N. Endogeninių arilo angliavandenilių receptorių signalizacijos vaidmuo širdies ir kraujagyslių fiziologijoje. J. Cardiovasc. Dis. Res. 2011, 2, 91–95. [CrossRef]

29. Daltonas, TP; Puga, A.; Shertzer, HG Ląstelių oksidacinio streso indukcija aktyvinant arilo angliavandenilio receptorius. Chem. Biol. Bendrauti. 2002, 141, 77–95. [CrossRef]

30. Vilkas, N.; Matusas, MG; Kearney, SM; Olesenas, SW; Forslundas, K.; Bartolomaeus, H.; Haase, S.; Mähleris, A.; Balogh, A.; Markó, L.; ir kt. Į druską reaguojantis žarnynas moduliuoja TH17 ašį ir ligą. Gamta 2017, 551, 585–589. [CrossRef] [PubMed]

31. Parkeris, BJ; Wearsch, PA; Veloo, ACM; Rodriguez-Palacios, A. Alistipes gentis: žarnyno bakterijos, turinčios naujų pasekmių uždegimui, vėžiui ir psichinei sveikatai. Priekyje. Immunol. 2020, 11, 906. [CrossRef] [PubMed]

32. Jakubas, R.; Wyatt, CM Manipuliuojant žarnyno mikrobiomą, siekiant sumažinti ureminių toksinų kiekį. Kidney Int. 2017, 91, 521–523. [CrossRef] [PubMed]

33. Liang, H.; Dai, Z.; Kou, J.; Saulė, K.; Chen, J.; Yang, Y.; Wu, G.; Wu, Z. Dietinis l-triptofano papildas sustiprina nujunkytų paršelių žarnyno gleivinės barjerinę funkciją: triptofaną metabolizuojančios mikrobiotos reikšmė. Tarpt. J. Mol. Sci. 2019, 20, 20. [CrossRef] [PubMed]

34. Sarafas, MK; Piccolo, BD; Bowlin, AK; Mercer, KE; LeRoith, T.; Chintapalli, SV; Šankaras, K.; Barsukas, TM; Yeruva, L. Formulės dieta skatinama mikrobiota perkelia triptofano metabolizmą iš serotonino į triptaminą naujagimių kiaulių storojoje žarnoje. Microbiome, 2017, 5, 77. [CrossRef] [PubMed]

35. Forrester, SJ; Booz, GW; Sigmundas, CD; Coffman, TM; Kawai, T.; Rizzo, V.; Skalija, R.; Eguchi, S. Angiotenzino II signalo perdavimas: fiziologijos ir patofiziologijos mechanizmų atnaujinimas. Physiol. Rev. 2018, 98, 1627–1738. [CrossRef] [PubMed]

Chien-Ning Hsu 1,2, Chih-Yao Hou 3, Guo-Ping Chang-Chien 4,5,6, Sufan Lin 4,5,6 ir You-Lin Tain 7,8,

1 Farmacijos departamentas, Kaohsiung Chang Gung memorialinė ligoninė, Kaohsiung 833, Taivanas; cnhsu@cgmh.org.tw

2 Farmacijos mokykla, Gaosiongo medicinos universitetas, Kaohsiung 807, Taivanas

3 Jūros gėrybių mokslo skyrius, Nacionalinis Gaosiongo mokslo ir technologijos universitetas, Kaohsiung 811, Taivanas; chihyaohou@webmail.nkmu.edu.tw

4 Aplinkos toksinų ir naujų teršalų tyrimų centras, Cheng Shiu universitetas, Kaohsiung 833, Taivanas; guoping@csu.edu.tw (G.-PC-C.); linsufan2003@csu.edu.tw (SL)

5 Super Micro Mass tyrimų ir technologijų centras, Cheng Shiu universitetas, Kaohsiung 833, Taivanas

6 Aplinkos toksinų ir naujų teršalų institutas, Cheng Shiu universitetas, Kaohsiung 833, Taivanas

7 Pediatrijos skyrius, Kaohsiung Chang Gung memorialinė ligoninė ir Chang Gung universiteto medicinos koledžas, Gaohsiung 833, Taivanas

8 Biomedicinos transliacinių tyrimų institutas, Gaohsiung Chang Gung memorialinė ligoninė ir Chang Gung universiteto medicinos koledžas, Gaohsiung 833, Taivanas