골든햄스터 소변을 이용한 내장 레슈마니아증의 대사체학 분석

기생충 및 벡터 16권, 기사 번호: 304(2023) 이 기사 인용

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레슈마니아증은 가장 소홀히 여겨지는 열대성 질병 중 하나이며 주로 세계의 빈곤한 지역에 퍼집니다. 많은 연구가 리슈마니아 침입에 대한 숙주의 반응에 초점을 맞추고 있지만 대사 수준의 복잡한 과정, 특히 감염된 숙주의 대사 변화에 대해서는 상대적으로 알려진 바가 적습니다.

본 연구에서는 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC) 시스템 탠덤 고해상도 질량 분석기(HRMS)를 사용하여 내장 레슈마니아증(VL) 유무에 따른 골든 햄스터의 소변에 대한 대사체학 분석을 수행했습니다. 조직병리학적 변화와 간 및 비장 조직의 기생충 부담과 함께 소변 샘플의 대사 특성이 각각 감염 후 4주 및 12주(WPI)에 검출되었습니다.

아미노산 대사는 VL 진행의 두 단계 모두에서 광범위하게 영향을 받았습니다. 한편, 여러 단계에서 뚜렷한 대사 특징도 있었습니다. 4 WPI에서 크게 영향을 받은 대사 경로에는 알라닌, 아스파테이트 및 글루타메이트 대사, 오탄당 인산염 경로(PPP), 히스티딘 대사, 트립토판 대사 및 티로신 대사가 포함되었습니다. 12 WPI에서는 눈에 띄게 강화된 대사 경로가 티로신 대사, 타우린 및 하이포타우린 대사, 트립토판 대사를 포함한 아미노산 대사에 거의 집중되었습니다. 12WPI에서 조절 장애가 있는 대사 산물과 대사 경로는 4WPI보다 확실히 적었습니다. 또한 PLS-DA(부분 최소 자승 판별 분석) 및 ROC(수신기 작동 특성) 테스트를 통해 두 단계 모두에서 조절 장애가 있는 7개의 대사체가 진단 가능성이 있는 것으로 스크리닝되었습니다. 잠재적인 바이오마커 패널로서 이러한 대사산물의 조합은 감염 그룹을 대조군과 구별하는 것은 물론 다양한 감염 단계에서도 만족스러운 성능을 보여주었습니다.

우리의 연구 결과는 소변 대사체의 측면에서 레슈마니아 감염에 대한 숙주 반응을 더 깊이 이해하는 데 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다. 제안된 소변 바이오마커 패널은 VL의 진단 및 예후를 위한 새로운 접근법 개발에 도움이 될 수 있습니다.

레슈마니아속(Leishmania) 속의 20종 이상의 기생충에 의해 발생하는 모래파리 매개 기생충병 레슈마니아증은 가장 소홀히 여겨지는 열대 질병 중 하나이며 전 세계적으로 약 97개국에 퍼져 있습니다[1]. 연간 약 070만~100만 건의 새로운 레슈마니아증 사례가 보고됩니다[2]. 레슈마니아증의 증상에는 주로 VL, 피부 레슈마니아증(CL) 및 점막피부 레슈마니아증(MCL)이 포함됩니다. VL은 가장 심각한 형태이며 제때 치료하지 않으면 치명적일 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 VL 사례는 동아프리카, 인도 아대륙 및 브라질에 집중되었으며, 이 사례의 83%가 브라질, 에티오피아, 인도, 남수단 및 수단에서 보고되었습니다[1, 3]. 중국에서는 VL이 유일한 자생 레슈마니아증 형태로 주로 신장, 간쑤성, 쓰촨성 지역에 산발적으로 분포하는 것으로 인정되었으며, 풍토 지역은 점차 확대되고 있습니다[4]. 기존의 변별 및 계통발생학적 분석을 통해 중국 VL의 주요 원인균으로 Leishmania donovani와 L. infantum이 확인되었다[5, 6].

리슈마니아증의 역학적 조사와 통제는 물론 치료에도 조기 진단이 중요하다는 점에는 의심의 여지가 없습니다. 또한, 자연 전염병 중심지의 매우 다양한 저수지 숙주와 인구의 복잡한 이동성을 고려할 때 이상적인 검출/진단 방법은 간단하고 신속하며 높은 처리량의 스크리닝에 적합해야 합니다. 혈청학적 검사, 면역학적 분석 및 PCR 기반 방법을 포함하여 VL의 실험실 검사 방법이 연구되었습니다. rK39 계량봉과 같은 일부는 상업적으로 적용되었습니다. 민감도와 특이성으로 인해 현재 비장, 간, 골수 및 림프절의 침습적 생검 외에 VL을 최종 진단할 수 있는 다른 방법은 없습니다. 특히, 비장 흡인은 여전히 현재의 표준입니다[7]. 이러한 생명을 위협하는 침습적 방법은 상대적으로 높은 수술 기술을 요구하므로 대규모 대중화나 현장 조사에는 적합하지 않습니다 [8]. 따라서 신속하고 효과적인 새로운 진단 방법의 개발이 여전히 필요합니다. 치료를 위해 5가 안티모니알(SbV), 암포테리신 B 및 밀테포신이 오랫동안 VL 치료에 사용되어 왔습니다. 약물 내성, 부작용 및 독성에 대한 계속 증가하는 문제로 인해 VL에 대한 화학요법의 효과가 약화되었습니다[9]. 현 상황을 개선하기 위해서는 새로운 특정 의약품의 개발이 시급하다. 요약하면, VL의 진단이나 약물요법의 개선은 기본적으로 레슈마니아증의 기저에 있는 메커니즘에 대한 포괄적인 지식에 달려 있습니다.

30% were eliminated from downstream analyses. Then, the detected ions were identified through comparison with standard substances and by combining references of self-built databases, commercial databases and open-access libraries, including the BGI Library, mzCloud Mass Spectral Library, Chemspider, Human Metabolome Database (HMDB), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) and Lipidmaps./p>

0.8 (Table 3), which showed relatively satisfactory performance in distinguishing between the infection group and control group. Hence, the seven metabolites were designated as a potential biomarker panel to be tested for VL diagnosis./p> 0.8 (Table 3). Hence, the seven metabolites were designated as a potential biomarker panel to be tested for diagnosis. The results of the multivariable ROC test suggested that the selected biomarker panel had a strong ability to distinguish the infection groups from the control groups at 4 and 12 WPI (Fig. 9A, B). In addition, the capacity of the biomarker panel to separate the infection groups between 4 and 12 WPI was also demonstrated (Fig. 9C). These analyses showed that the biomarker panel of seven urine metabolites may have potential in VL diagnosis and infectious stage monitoring, which would be worth further validation./p>