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2024-08-26 04:04:00
勉強： 腸内細菌が生成するフェニルアセチルグルタミンはβ2アドレナリン受容体の内因性アロステリック調節因子である画像クレジット: Explode / Shutterstock.com
最近の臨床研究では、腸内微生物代謝産物であるフェニルアセチルグルタミン（PAGln）が、患者の心血管疾患（CVD）や心不全（HF）の発症リスクを機械的に調節できることが示唆されている。tjournalに掲載された最近の研究では、 ネイチャーコミュニケーションズ、 研究者らは、PAGln と心血管疾患の悪影響との関連に関与するメカニズムを調査しています。
CVDの新たな治療法の探求
慢性非感染性疾患は、世界中で死亡原因の約 75% を占めています。CVD、HF、およびそれらの合併症は、人間の死亡率のかなりの部分を占めており、現在の診断および治療能力の改善が緊急に必要であることが強調されています。
研究が進むにつれて、食事、腸内細菌叢、公衆衛生の関係がますます明らかになってきています。腸内微生物叢と、肥満、糖尿病、CVD リスクなどの心理的結果との関連性を強調する文献が増えています。
いくつかの研究では、PAGln は有害な心血管イベントと相関関係にあると仮説が立てられています。実際、一部の研究では、循環血中および糞便中の PAGln 濃度を将来の CVD リスクを予測するための指標として使用しています。
しかしながら、PAGln と CVD の関係における関連性とメカニズムは依然として不明です。これらのメカニズムを検証し解明することで、CVD の管理と予防のための新しい治療法の開発が可能になる可能性があります。
研究について
これまでの研究で、PAGln のアドレナリン受容体 (AR) 結合能が明らかにされており、これはアロステリック調節におけるその潜在的な役割を示唆しています。AR は、心臓、脂肪組織、ニューロン、血管系にわたる広範囲の重要な代謝、恒常性、および心血管機能に関与する宿主受容体です。本研究の目的は、この仮説を検証し、PAGln と CVD の結果を結び付ける調節の「微調整」経路をさらに特定することです。
ヒト胎児腎臓 293 (HEK293) ラインは、テトラサイクリントランスアクチベーター (tTA) 依存性ルシフェラーゼレポーター (HTLA) ラインとそれらの遺伝子組み換え誘導体を安定的に発現するために使用されました。PAGln の潜在的なアロステリック効果を評価するために、細胞を、β アゴニストであるイソプロテレノールとノルエピネフリンの濃度を上昇させて曝露しました。環状アデノシン一リン酸 (cAMP) 用量反応アッセイを使用して、天然フェニルアラニンと PAGln の β1-HEK293、β2-HEK293、HTLA、および親 HEK293 への結合効率を評価しました。
Gタンパク質共役受容体（GPCR）伝達調節を測定するために、HTLA細胞を用いたβ-アレスチン2リクルートメントアッセイを実施し、相対発光を測定した。その後、放射線学的アッセイと結合アッセイを実施し、GPCR親和性をさらに検証し、その相対発現を推定した。
PAGln 処理後の AR の動的アロステリック調節を非侵襲的に監視するために、変異 β2-HEK293 細胞に対する動的質量再分布 (DMR) 研究を実施しました。
これらを確認するには 試験管内 生化学分析が現実世界の成果に反映されるように、研究者らは心不全患者の左心室尖端組織の心筋機能検査とマウス心筋細胞の収縮性検査も実施した。
研究結果
cAMP アッセイにより、PAGln は β2AR 受容体を発現する cAMP 細胞の産生を増加させたが、β1AR 受容体の産生は増加させなかったことが明らかになりました。この不可知論的効果は、10 分未満の急性の一過性曝露中にのみ観察されました。
これらの相互作用が通常の生理学的条件下で起こるかどうかを決定するために、β-アレスチン2リクルートメントアッセイを使用して、β-アゴニストへの事前曝露の有無にかかわらず、PAGlnのネガティブアロステリックモジュレーター（NAM）としての効果を評価しました。PAGlnに15分以上曝露し、その後10分間β-アゴニストで処理すると、cAMPアッセイで得られた結果と同様の結果が得られました。これは、PAGlnがβ2AR発現HEK293細胞でNAM効果を引き起こすが、β1AR発現HEK293細胞では引き起こさないことを示しています。
PAGln が NAM のヒトの心臓機能への影響に影響を及ぼすかどうかを明らかにするため、等尺性筋収縮アッセイが採用されました。PAGln が存在しない場合と比較して、PAGln の用量反応曲線に大幅な変化が見られ、強力な NAM 効果が確認されました。これらの結果は、マウス心室心筋細胞実験で観察されたものと一致していました。
結論
本研究は腸の最初の証拠を提示するものである マイクロバイオーム 宿主 GPCR の NAM として機能する代謝物であり、これは微生物叢とその宿主の実質的な共進化を示唆しています。
PAGln のヒト心血管組織に対する条件依存的な NAM 効果も観察され、代謝物が β2AR の部分作動薬として注目されています。PAGln はさらに、アゴニストとして独立して機能するが、他のアゴニストと共培養するとアロステリック モジュレーターとして機能する特殊なクラスのアゴニストであるアゴ-アロステリック モジュレーターとして特定されています。
歴史的に、GPCR をターゲットとした新薬発見の取り組みは、受容体のオルソステリック部位に結合するアゴニストとアンタゴニストに重点が置かれてきました。しかし、内因性アゴニストが生理学的効果を発揮する組織内の GPCR のサブタイプ間で、より高い選択性で細胞反応を微調整する可能性があるため、アロステリック モジュレーターの追求が近年重要になっています。」
これらの研究結果を総合すると、PAGln は将来の抗 CVD 薬発見の潜在的なターゲットであり、腸内微生物叢は慢性疾患に対するバイオプロスペクティングの刺激的な機会であることがわかります。
ジャーナル参照:
- Saha, PP、Gogonea, V.、Sweet, W. 他。 （2024）腸内細菌によって生成されるフェニルアセチルグルタミンは、β2アドレナリン受容体の内因性アロステリック調節因子である。 ネイチャーコミュニケーションズ 15; 6696. 土井:10.1038/s41467-024-50855-3
#腸内細菌代謝物がβ2アドレナリン受容体を介して心臓病リスクを調節することが発見された