ゴールデンハムスターの尿に基づく内臓リーシュマニア症のメタボロミクス解析

寄生虫とベクター 16 巻、記事番号: 304 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

リーシュマニア症は最も無視されている熱帯病の 1 つであり、主に世界の貧しい地域で蔓延しています。 多くの研究はリーシュマニアの侵入に対する宿主の反応に焦点を当ててきましたが、代謝レベルでの複雑なプロセス、特に感染した宿主における代謝の変化についてはあまり知られていません。

本研究では、超高性能液体クロマトグラフィー（UPLC）システムタンデム高分解能質量分析計（HRMS）を用いて、内臓リーシュマニア症（VL）の有無にかかわらずゴールデンハムスターの尿のメタボロミクス解析を実施しました。 尿サンプルの代謝特性は、肝臓および脾臓組織の組織病理学的変化および寄生虫負荷とともに、それぞれ感染後 4 週間および 12 週間 (WPI) で検出されました。

アミノ酸代謝は、VL 進行の両方の段階で広範囲に影響を受けました。 一方で、さまざまな段階で明確な代謝の特徴もありました。 4 WPI では、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸の代謝、ペントースリン酸経路 (PPP)、ヒスチジン代謝、トリプトファン代謝、チロシン代謝が大きく影響を受けた代謝経路でした。 12 WPI では、著しく強化された代謝経路は、チロシン代謝、タウリンおよびヒポタウリン代謝、トリプトファン代謝などのアミノ酸代謝にほぼ集中していました。 12 WPI での調節不全の代謝産物と代謝経路は、4 WPI のものよりも明らかに少なかった。 さらに、部分最小二乗判別分析 (PLS-DA) および受信者動作特性 (ROC) 検査を通じて、両方の段階で調節不全となった 7 つの代謝産物が、診断の可能性があるかどうかスクリーニングされました。 潜在的なバイオマーカーパネルとしてのこれらの代謝産物の組み合わせは、感染群と対照群の区別、および感染のさまざまな段階間の区別において満足のいく性能を示しました。

私たちの発見は、尿メタボロームの側面からリーシュマニア感染に対する宿主の反応をさらに理解するための貴重な情報を提供する可能性があります。 提案された尿バイオマーカーパネルは、VL の診断と予後のための新しいアプローチの開発に役立つ可能性があります。

リーシュマニア属の 20 種を超える寄生虫によって引き起こされるサシチョウバエ媒介寄生虫症リーシュマニア症は、最も顧みられない熱帯病の 1 つであり、世界の約 97 か国に蔓延しています [1]。 年間700万～100万人の新たなリーシュマニア症患者が推定で報告されています[2]。 リーシュマニア症の症状には、主に VL、皮膚リーシュマニア症 (CL)、および皮膚粘膜リーシュマニア症 (MCL) が含まれます。 VL は最も重篤な症状であり、適切な時期に治療を行わないと死に至る可能性があります。 近年、VL 症例は東アフリカ、インド亜大陸、ブラジルに集中しており、これらの症例の 83% がブラジル、エチオピア、インド、南スーダン、スーダンで報告されています [1、3]。 中国では、VL はリーシュマニア症の唯一の土着型であり、主に新疆、甘粛、四川省の地方地域に散発的に分布しており、流行地域は徐々に拡大していることが認められています [4]。 これまでの識別および系統解析により、Leishmania donovani と L.infantuum が中国 VL の主な原因物質であることが確認されています [5、6]。

早期診断がリーシュマニア症の疫学調査と制御、さらには治療にとって重要であることは疑いの余地がありません。 さらに、自然伝染病の焦点における非常に多様な保有宿主と集団の複雑な流動性を考慮すると、理想的な検出/診断方法はシンプルかつ迅速であり、ハイスループットスクリーニングに適したものでなければなりません。 VL の臨床検査方法は、血清学的検査、免疫学的アッセイ、PCR ベースの方法など、研究されています。 rK39 ディップスティックなど、その一部は商業的に応用されています。 感度と特異性により、現在、脾臓、肝臓、骨髄、リンパ節の侵襲的生検以外に VL の最終診断を行う方法はありません。 特に、脾臓吸引は依然として現在のゴールドスタンダードです [7]。 これらの生命を脅かす侵襲的手法は比較的高度な操作スキルを必要とするため、大規模な普及や現地調査には適していません[8]。 したがって、新しい迅速かつ効果的な診断方法の開発が依然として必要です。 治療には、5 価アンチモン (SbV)、アムホテリシン B、ミルテフォシンが VL 治療に長い間使用されてきました。 薬剤耐性、副作用、毒性というますます高まる課題により、VL に対する化学療法の有効性が損なわれています [9]。 現状を改善するためには、新たな特効薬の開発が急務となっています。 要約すると、VL の診断または薬物療法の改善は、本質的に、リーシュマニア症の根底にあるメカニズムについての包括的な知識に依存しています。