JPR 寄生虫学研究期刊》的研究 2090 - 0031 2090 - 0023 Hindawi出版公司 901854年 10.1155 / 2011/901854 901854年 研究文章 肝脏代谢变化和变化在主机Intercompartmental代谢相关的疟疾 森古普塔 Arjun 1 巴桑特节 Angika 2、3 戈什 Soumita 1 沙玛 Shobhona 2 Sonawat Haripalsingh M。 1 Schrevel 约瑟夫 1 部门的化学科学 塔塔基础研究学院 霍米巴巴路,科拉巴 孟买,马哈拉施特拉邦400005 印度 tifr.res.in 2 生物科学学院 塔塔基础研究学院 霍米巴巴路,科拉巴 孟买,马哈拉施特拉邦400005 印度 tifr.res.in 3 生物科学的划分 芝加哥大学 美国艾利斯大街5812号 芝加哥,60637 美国 uchicago.edu 2011年 11 04 2011年 2011年 01 12 2010年 02 03 2011年 02 03 2011年 2011年 版权©2011 Arjun森古普塔等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

1H NMR-based代谢组学被用来研究多通道疟原虫感染的老鼠的反应 p .鼠安卡。肝脏代谢后通过核磁共振光谱学的雄性和雌性小鼠的疾病。我们的研究结果显示,一些代谢物水平的改变由于感染。代谢物如犬尿酸,丙氨酸,肉碱 β肝脏中丙氨酸表现出显著的改变,建议改变犬尿酸,葡萄糖、脂肪酸和氨基酸的途径。不同的两性异形也观察到在全球分析肝脏代谢。多路主元分析(MPCA)进行肝脏、大脑,血清代谢剖面为了探索肝和脑代谢的相关配置文件的血清代谢物轮廓。变化等相关资料还表示不同的两性异形在疾病的早期阶段。迹象表明雌性能够调节新陈代谢在肝脏的血液中维持体内平衡。然而,在男性,胆碱在肝脏anticorrelation血清胆碱含量表明更高的磷脂降解过程。brain-serum关联概要文件显示两性能量代谢的改变。微分organellar反应在疾病进展疟疾管理产生影响。

 1。介绍

疟原虫是负责疟疾的有机体。它会影响200 - 300人,每年导致一百万人死亡 1全球),从而构成威胁。感染的临床症状表现在血液寄生虫生命周期阶段的人类宿主( 2]。在疾病的急性阶段,多个组织类型是已知的影响( 2, 3]。结果表明,在这个阶段的疾病,感染红细胞表面显示封存从而影响微脉管系统的心脏,肾,肝,肠,脂肪组织,和眼睛 4- - - - - - 6]。这可能导致局部代谢压力。对严重程度随着疾病的进展,一些并发症出现,可能是因为主人的炎症免疫反应,导致肝损伤等并发症,肾功能衰竭,脑型疟疾,低血糖和酸中毒,其中一些可能导致死亡 7- - - - - - 9]。尽管如此,转变成这些情况了解甚少,它们都与不同的代谢并发症有关。因此,对理解疾病进展的一种方法是了解代谢发生改变,随着病情发展到严重阶段。这些改变可以在单一的组织或biofluid监控水平和/或水平的intertissue和/或tissue-biofluid相关性,其中一个重点是不止一个组织/ biofluid同时进行。

1H核磁共振光谱学的组织和biofluids其次是多元统计分析的系统生物学方法已广泛应用于理解代谢变化( 10]。1H NMR光谱提供一个公正的代谢物中组织或biofluids从而提供一个好的平台,研究不同条件下像乳腺癌,糖尿病、冠状动脉疾病和高血压 11- - - - - - 14]。代谢反应对寄生虫感染也被报道的小鼠模型 锥体虫和 裂体吸虫感染( 15, 16]。最近,我们组展示了相关代谢链接和独特的两性异形和疟疾在小鼠模型的发展核磁共振光谱和多元统计分析尿液、血清和大脑( 17]。

1H NMR光谱从biofluid像血清或尿液在单个时间点的快照提供生物体的分子表型或metabotype在全球层面。原则上,这源自代谢物的复杂的交流在不同的隔间。因此,了解代谢过程的多细胞生物在全球层面需要代谢相关性的研究在组织和biofluid代谢。复杂的最优化技术开发来解决这些问题。Montoliu等人相比不同的无监督最优化技术为了研究intercompartmental代谢分析( 18]。

在这个贡献,我们报告一个NMR-based代谢物分析其次是多元统计分析策略来描绘不同的两性异形在肝脏代谢在鼠标(BALB / c小鼠感染模型 鼠体内安卡)的疟疾寄生虫感染。此外,雇佣一个无人管理的最优化策略(多路主成分分析- MPCA),我们展示相关的脑部和肝脏代谢剖面与血清代谢轮廓。这些结果的意义进行了讨论。

 2。材料和方法 2.1。动物实验

动物研究中治疗按照规定的制度动物伦理委员会的指导方针。

 2.2。收集和提取制备的血清、脑和肝脏样本

实验是在其他地方所描述的类似的方式进行( 17]。短暂,24近交BALB / c小鼠雄性和12雌性(12)年龄在6到8周被用于这项研究。八个雄性和雌性老鼠intraperitonally注射106 P。鼠体内ANKA-infected红细胞。剩下的八个动物作为控制。四个受感染的男性,四个受感染的雌性老鼠和四个控制(两名男性和两名女性)牺牲了感染后5天。其余的人牺牲在感染后的13天。动物们立即提取肝脏解剖。肝脏样本快速冷冻,冷冻,直到高氯酸提取如前所述的准备 17]。血清和大脑样本收集和提取是由中描述的方法( 17]。

 2.3。核磁共振光谱学的组织和Biofluid提取物

1H NMR光谱获得在700 MHz光谱仪(力量Biospin,德国)配备宽带逆探针使用2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonic酸(DSS)作为内部标准和D2O随着磁场频率锁定在300 K。包括一个励磁雕刻常规脉冲序列用于水的抑制信号。1024收集瞬变到32768年数据点使用的光谱宽度12.01 ppm导致收购1.94秒的时间。放松延迟1 s的连续脉冲之间使用。受到一个指数获得的支撑材所以乘法导致额外的谱线增宽0.2赫兹。一个正弦贝尔切趾法功能是紧随其后的是傅里叶变换使用。光谱的阶段和基线修正手动和减少用于进一步的数据。

2 d的光谱得到的识别以以下方式代谢物。直接维度,64年与256年收集瞬变增量间接维度。QSINE函数用于处理2048年和1024年的数据点在直接和间接维度,分别。

 2.4。数据简化

两个不同的随访数据简化过程。为目的的单一组织分析(肝、为我们的情况下),0.5 ppm的光谱区9.5 ppm是分段的频率区域0.04 ppm,每本是综合使用MestReC 4.7.0。相对应的地区的水和尿素(4.5 ppm到6.5 ppm)是由于水抑制和排除,以避免工件高度可变的尿素。光谱的某些地区已知高浓度高方差可能面具代谢物峰较低浓度的重要特征。这些地区也排除如前所述[ 17]。由此产生的积分被归一化总强度和帕累托生成工作数据矩阵。

对于intercompartmental相关分析的目的,装箱过程是使用Amix 5.0完成的。这里,装箱宽度为0.003 ppm,只有水地区排除在外(4.5 ppm到5.1 ppm)。垃圾箱是集成和标准化的总积分生成工作数据矩阵。

 2.5。统计分析 2.5.1。多元分析肝脏样本

肝脏受到光谱主成分分析(PCA)和正交偏最小square-discriminant分析(OPLS-DA),这是使用Simca-P执行12.0 (Umetrics、瑞典)。短暂,主成分分析是一种无监督的方法用于揭示的内在趋势或模式数据集而OPLS-DA是一个监督方法。在这里,向提供了样本集类实体 先天的,从而显示了职业专用的区别。 问 2 (和)是诊断参数OPLS-DA模型代表的分离类分配。模型是建立在以下方面:(1)使用未受感染的男性和男性第五天感染后的数据,(2)使用数据从未感染的男性和一天13感染后男性,(3)(1)女性一样,(3)和(4)一样的女性。最初,采用主成分分析(数据未显示),以找出任何隐藏的趋势数据,发现异常值。这是OPLS-DA紧随其后。可视化辅助的二维分数情节,展示了示例集群在一个二维空间。变量的贡献对集群的分数情节提取使用载荷S-plot和VIP阴谋。代谢物是确定使用人类代谢组数据库(HMDB)以及二维核磁共振谱配置文件。

 2.5.2。峰集成

提取后的代谢产物多变量分析技术(PCA和OPLS-DA),个人山峰的代谢物被选在一维核磁共振光谱,他们使用上旋2.1集成。核磁共振光谱剖面中的拥挤有时导致峰的重叠。在这些情况下,代谢物一起报价。单个代谢物的峰值强度计算内部标准DSS的强度和归一化总组织的重量。使用学生的意义进行了测试比较 t 以及。早期和晚期感染时间点比较与未感染控制相同性别的。如果一个代谢物的相对峰值强度可比( P > 。 15 )之间的男性和女性感染样本,然后一个 t 以及进行比较男性和女性在每个感染后的时间点。如果代谢产物的水平是不同的( P < 。 15 未受感染的男性和女性之间),然后从每一个感染后的数据点的值对应的控制平均减去。平均这些规范化值是和男性和女性相比,现在每个感染后的时间点来确定它们之间的偏差从相应的控制明显不同。

 2.5.3。Intercompartmental代谢相关分析

多路PCA (MPCA)所描述的其他地方 18)是用于intercompartmental相关分析。最初多元曲线Resolution-Alternating最小二乘算法(MCR-ALS)是用来检查相关的相对贡献两个隔间。广泛地说,两种intercompartmental分析。(1)肝脏和血清和(2)的大脑和血清。在上述每个类别中,三个不同的模型是为男性和女性,(a)控制,(b)感染后的第五天,(c)感染后13天。这有助于可视化intercompartmental相关性的变化随着疾病的进展。为了这个目的,一个3 d矩阵是准备使用Matlab 7.0.1从前面提到的光谱积分。在这个矩阵,行样品/动物,列是光谱变量,和第三个模式是组织/ biofluids。这个矩阵用于MPCA在独奏5.8(特征向量Inc .)。其他地方可以找到方法的数学细节( 18]。

 3所示。结果

结果血清和大脑分析已在别处讨论( 17]。在这里,我们报告肝脏代谢轮廓的改变和intercompartmental相关的脑部和肝脏和血清。

3.1。肝脏代谢轮廓的变化与疾病的进展

肝脏中提取的男性没有扰动在早期感染时间点相比,未受感染的动物 ( 问 2 ( 暨 ) = - - - - - - 0.882 ) 。然而,在感染早期时间点,女性显示一个大变化的未感染的控制 ( 问 2 ( 暨 ) = 0.988 ) 。当后期动物与未感染控制相比,剧烈的变化观察不论性( 问 2 (暨男性= 0.975 问 2 (和)女性= 0.993)。分数代表各自的情节OPLS-DA模型显示在图 1。VIP情节(见补充信息1可以在doi: 10.1155 / 2011/901854)和载荷S-plot(补充信息2)进一步调查以谋取最重要的光谱变量/箱。这些箱子是进一步分析的帮助HMDB和二维核磁共振谱配置文件生成大量代谢物OPLS-DA贡献对模式的模型。表 1显示一个列表的代谢物摄动在肝脏疾病进展的性别。然而,随着早期感染阶段的男性显示无关紧要的变化( 问 2 (和)=−0.882,图 1(一))从控制动物,因此,代谢物对应阶段不调查。此外,特定的山峰从一维核磁共振资料集成对内部标准(DSS)的总强度。许多代谢物鉴定从OPLS-DA模型显示统计上的显著差异,在疾病发展过程(图 2)。此外,分析做了比较的一些代谢产物在感染后两个阶段不同的男性和女性感染检查他们是否显著偏离同性控制。这是显示在图 3。OPLS-DA肝脏光谱分析显示一些代谢物(表 1),没有观察到其他组织或biofluids [ 17]。然而,尽管OPLS-DA分析显示一个大的区别在感染早期阶段的女性和未感染的控制(表 1),的一些代谢产物会增加受感染动物显示大偏差的VIP(补充信息1)。因此,OPLS-DA无法预测与确定性戏剧性的变化在早期感染的雌性;因此,早期女性肝脏仍有待特征的变化。

代谢物摄动的老鼠的肝脏感染 p .鼠安卡。斜体代谢物也没有被证实。胱氨酸、丝氨酸和磷酸丝氨酸无法确认,因为他们crosspeaks发生在非常拥挤的地区的光谱。脂肪酸的存在不能证实由于低浓度。

增加化合物 化学转变 贵宾价值 加载 减少复合 化学位移 VIP价值 加载
女性早期阶段
N-methyl-a-aminobutyric酸,Ribonolactone 3.82 3.01 0.242 Beta-alanine 3.18 5.66 −0.455
Dimethylglycine 3所示。7 2.85 0.229 O-phosphoethanolamine 4.02 2。5 −0.201
磷酸肌酸、肌酸、甜菜碱 3所示。9 2.72 0.219 身份不明的 3.66 2.12 −0.171
身份不明的 3.46 2.58 0.207 肌氨酸 3.62 2.84 −0.228
丙氨酸、methylacetoacetic酸、乙酰胆碱 3.74 1.91 胆碱、肌酸酐 4.06 2.37 −0.191
胆碱, 3所示。5 1。5 0.153
3-hydroxyisovaleric酸,4-pyridoxic酸 2.34 1.62 0.130
女性晚期
2-hydroxy-2-methylbutyric酸 0.94 3.01 0.242 Dimethylglycine 3所示。7 3.34 −0.268
2-ethylacrylic酸 0.98 2.41 0.194 N-methyl-a-aminobutyric酸,ribonolactone 3.82 3.34 −0.268
Diethyl-thiophosphate O-phosphoethanolamine,磷酸丝氨酸 3.98 2.38 0.191 未经证实的 3.46 3.28 −0.263
Beta-alanine 3.18 2.21 0.178 N-methyl-a-aminobutyric酸,3-mercaptopyruvic酸 3.86 3.05 −0.245
乙酰磷酸,Dimethyl-sulphide Amino-acetone cis-2-methylaconitate 2.10 2.15 0.173 丙氨酸、methylacetoacetic酸、乙酰胆碱 3.74 2.73 −0.219
腐胺、L-leucine 2-hydroxy-2-methylbutyric酸 1。7 2.03 0.163 乳酸、长链脂肪酸 1。3 2.18 −0.175
3-hydroxyisovaleric酸,4-pyridoxic酸 2.34 1.87 0.150 甘氨酸 3.54 2.13 −0.171
2-ethylacrylic酸、硬脂酸 1.02 1.82 0.146 乳酸,N-acetyl-L-alanine 4.1 1.74 −0.140
男性晚期
Beta-alanine,胱氨酸 3.18 3.26 0.262 N-methyl-a-aminobutyric酸,Ribonolactone 3.82 3.52 −.282
2-hydroxy-2-methyl-butyric酸 0.94 3.00 0.241 N-methyl-a-aminobutyric酸,3-mercaptopyruvic酸 3.86 3.38 −.271
2-ethylacrylic酸 0.98 2.44 0.196 丝氨酸,Dimethylglycine 3所示。7 3.13 −.251
乙酰磷酸,Dimethyl-sulphide Amino-acetone cis-2-methylaconitate 2。1 1.98 0.159 丙氨酸、methylacetoacetic酸、乙酰胆碱 3.74 2.99 −.20
腐胺,2-hydroxy-2-methylbutyric酸,L-leucine 1。7 1.95 0.156 磷酸肌酸、肌酸、甜菜碱 3所示。9 2.44 −.196
2-ethylacrylic酸、硬脂酸 1.02 1.77 0.142 cis-aconitic酸 3.46 2.33 −.187
长链脂肪酸 0.9 1.73 0.139 乳酸,N-acetyl-L-alanine 4.1 1.98 −.160
O-phosphoethanolamine,磷酸丝氨酸 3.98 1.73 0.139 丙氨酸、乙酰胆碱、guanidinoacetic酸 3.78 1.71 −.136

基于OPLS-DA分数阴谋1H NMR代谢的肝脏。实验由12男12女老鼠。男8例,女8例小鼠注射 p .鼠安卡。5天,4感染雄性,4只没有感染的雌性黑猩猩中,2控制男性,女性和2控制被牺牲,肝脏提取与高氯酸(早期感染)。再次在13天(晚期感染)。A / B,早期和晚期感染男性与男性相比控制;C / D,早期和晚期感染女性与女性相比控制。在每一个情节, 问 2 (和)底部所示。受感染的动物和黑的红色triangle-profile遍布在这个控制动物。

摄动代谢物水平在小鼠肝脏早期和晚期的疟疾感染 。所有峰值强度计算相对峰高为0.132毫克/毫升DSS在每个样本。面板显示两个代谢物代表重叠1H NMR化学位移的共鸣。只有化学变化,代谢物的身份无法确认。黑灰色= =雄性和雌性。*表示 P < 。 05年 ,+表明 P < 。 08年 相比未感染控制相同性别的。

摄动代谢物水平在早期和晚期的疟疾感染小鼠肝脏:比较雄性和雌性动物的影响。的平均峰值强度代谢物的样品相同性别的无毒性减去从个别峰值强度受感染动物的感染在每个阶段。平均强度的变化对同性控制策划。*表示 P < 。 05年 ,+表明 P < 。 08年 相比男性在每个阶段。黑色=男,和灰色=女性。面板显示两个代谢物代表重叠1H NMR化学位移的共鸣。只有化学变化,代谢物的身份无法确认。

后期阶段,肝脏提取显示2-hydroxy-2-methylbutyrate和beta-alanine(数字的增加 2(一个)和 2 (e)),一位身份不明的化合物减少为3.82 ppm(图 2 (f))在雄性和雌性。伴随着这些,女性显示犬尿酸增加后期阶段(图 2 (h))。增加两个身份不明的峰值2.34和3.86 ppm也是女性(图所示 2 (b)和 2 (g))。

尽管穷人之间的差异所示OPLS-DA男性控制,早期受感染动物(图 1),一些代谢产物表现出显著变化。这些包括天冬酰胺、DMG,肌酸(数字 2 (c)和 2 (d)),所有这些都大大降低了从控制动物的早期阶段。

比较个人的代谢物水平的动物也与控制(图 3),和一些有趣的结果。这样做是,几个在肝脏代谢产物显示显著差异在男性和女性之间的水平控制动物(数据未显示)。因此,我们调查是否感染后改变男性和女性之间是不同的。数的变化观察到在这样的分析往往只在早期。女性从相应的控件显示略有增加,而男性显示减少肉碱水平在这个阶段(图 3 (b))。雌性犬尿酸水平并没有改变太多的控制而男性显示减少(图 3 (f))。天冬酰胺,DMG和O-phosphoethanolamine水平被认为是减少更多的早期感染与女性相比男性肝脏样本(数据 3 (c)和 3 (e))。一些不同的两性异形观察代谢物水平的改变。例如,一位身份不明的峰值为2.34 ppm显示减少男性而轻微增加女性相比,相应的控制(图 3(一个))。类似的趋势是肉碱(图观察 3 (b)),丝氨酸和DMG(图 3 (d))。

这里有趣的注意,尽管全球代谢的男性控制没有多少区别男性早期感染动物,一些个体代谢产物表现出显著的改变(数字 2 (c), 2 (d), 3)。然而,这些改变可能是不足以影响全球代谢剖面(数字微分 1(一)和 1 (b))。

 3.2。Intercompartmental相关分析由多路PCA (MPCA)

MPCA已经建立有用的工具组织之间的相关分析和循环biofluids [ 18]。在这篇文章中,我们已经使用该技术描绘的影响疾病进展相关的跨组织/ biofluids代谢物。我们使用血清和大脑的早期数据( 17这里描述)和肝脏数据调查的相关代谢物在大脑和肝脏的血清与疾病进展的性别。早期的研究由我们组( 17]表明,大脑代谢的概要文件被显著改变性别。尽管这个模型的疟疾不是脑不同,重要的是要理解大脑如何代谢剖面随循环biofluid。最初,MCR-ALS算法(数据未显示)采用显示明显的贡献一个隔间的spectrotype。早期的研究还发现明显的贡献的血清spectrotype肝脏( 18]。此外,MPCA模型使用NMR代谢物的概要文件从一组动物血清及相关组织(例如,4女控制、血清和大脑核磁共振代谢物)。12这样的模型生成(控制,早期和晚期感染的男性和女性)对两种类型的相关性(brain-sera和liver-sera)需要解决。前两个主成分(pc)计算。表 2显示的数量变化的解释模型。他们解释> 90%的累积方差。PC2描述相关的载荷NMR谱峰在相关组织(肝脏或大脑)和血清。

MPCA模型统计的总方差解释由两个电脑计算百分比。

模型 解释总变异(%)
Liver-serum相关性,女
控制 93.17
早期感染 98.15
后期感染 99.25
肝脏血清相关,男性
控制 96.40
早期感染 99.02
后期感染 98.08
大脑-血清相关,女性
控制 94.55
早期感染 98.81
后期感染 99.25
大脑-血清相关,男性
控制 96.72
早期感染 98.02
后期感染 98.58

女性控制动物,高浓度的支链氨基酸(BCAA)(1)亮氨酸,异亮氨酸,缬氨酸、胆碱(2)和低浓度的葡萄糖(3)在肝脏乳酸与低(4)、葡萄糖(3)和高浓度的赖氨酸(血清(图5) 4(一))。有一个峰值为3.20 ppm(接近胆碱峰),不能被识别。女性在感染早期显示本质上类似的动物血清概要文件的控制,异常的高二甲胺(DMA)(血清(图9) 4 (b))。然而,这些动物的肝脏剖面显示高支链氨基酸(1),丙氨酸(6),trimethylamine-N-oxide (TMAO)(7)、甘氨酸(8)和乳酸(4)(图 4 (b))。晚期感染的雌性,肝脏显示高胆碱(2)和葡萄糖(3)与低乳酸(4)和高葡萄糖血清(图(3)水平 4 (c))。

肝脏和血清相关概要描述了MPCA PC2载荷图。脂肪族地区的光谱。(a - c)是女性和(d-f)是男性。在每一组中,左边的图是肝脏概要文件和正确的是血清概要文件。的 y 设在每个小组代表加载轴。的区划的载荷是通过种植模型加载。(a / d):控制、(b / e):早期感染,感染和(c / f):晚。符号:1:支链氨基酸,2:胆碱,3:葡萄糖,4:乳酸、5:6:丙氨酸,赖氨酸,7:氧化三甲胺(TMAO), 8:甘氨酸,9:二甲胺,和u:身份不明的高峰。

男性控制比雌性动物表现出不同的概要文件。在肝脏的男性控制动物异亮氨酸BCAA(1),亮氨酸(1 BCAA),乳酸(4),(2)胆碱,TMAO(7)较低和葡萄糖(3)高。这些都是与较低的乳酸(4)和高DMA(血清(图9) 4 (d))。当雄性动物被认为是早期感染,增加肝脏轮廓显示BCAA(1),丙氨酸(6),胆碱(2),和乳酸(4)与对照组相比,随着TMAO的贡献(7)变得无关紧要。这组动物血清概要显示高DMA(9)和低胆碱(2)水平对肝脏概要(图 4 (e))。晚期感染的男性也是相对简单的低葡萄糖(3)在肝脏相关的高葡萄糖(3),乳酸(4)和低支链氨基酸(血清(图1) 4 (f))。

我们先前的研究(15)显示大脑代谢的一个重要偏差在早期感染以及晚期感染的控制动物。因此,这将是有趣的,看看大脑血清- intercompartmental相关性也与疾病进展的影响。因此,大脑的相关代谢轮廓与血清评估为了描绘这两个生物隔间之间的串扰。女性控制动物显示高乳酸(4),N-acetyl-aspartate (NAA, 10),肌氨酸(11)和低胆碱(2)大脑中与乳酸高赖氨酸(5)和低(4)和葡萄糖(血清(图3) 5(一个))。在感染早期,大脑的剖面显示高乳酸(4)、DMA(9),肌酸(12),甜菜碱(13)。然而,血清概要文件仍类似于控制,虽然它显示高DMA(9)(图 5 (b))。在晚期,大脑代谢剖面显示乳酸(4)值高,NAA (10), DMA(9),肌酸(12),胆碱(2)。这些发现与高葡萄糖显著相关(3)乳酸和低血清(图(4) 5 (c))。

大脑和血清相关概要描述了MPCA PC2载荷图。脂肪族地区的光谱。面板(a - c)是女性和(d-f)是男性。在每一组中,左边的图是大脑概要和血清概要文件。的 y 设在每个小组代表加载轴。的区划的载荷是通过种植模型加载。(a / d):控制、(b / e):早期感染,和(c / f): late-infection。符号:10:N-acetylaspartate 11:肌氨酸,12:肌酸,13:甜菜碱,u:身份不明的高峰。

男性代谢intercompartmental分析也执行。男性控制,正如预期的那样,是不同于女性。他们表现出较低的乳酸(4),NAA (10), DMA(9),(2)胆碱、肌酸(12)在大脑中配置文件关联到一个低乳酸(4)和高DMA(血清(图9) 5 (d))。男性血清概要文件只显示变化的高乳酸和低胆碱水平,和其余的仍在早期感染非常相似。在这个阶段,他们表现出较低的肌酸(12)和高DMA(9)在大脑(图 5 (e))。感染后期阶段显示乳酸(4)低,高肌酸(12),大脑中的DMA(9)和高乳酸(4)、葡萄糖(3)和低BCAA的血清(图 5 (f))。

图 4(liver-serum相关)和图 5(brain-serum相关性)展示一个全面的可视化的增加和减少代谢物在疾病的不同阶段不同的隔间。这里需要注意的是,的代谢物被发现从OPLS-DA显著(表 1,数据 2和 3对肝脏代谢产物和 17)不同于脑代谢物)研究发现从MPCA(数字 4和 5)。重要的是意识到这一点,OPLS-DA显示一组显著改变的代谢物中感染和控制在一个组织或biofluid集。然而,MPCA导致一系列代谢产物intercompartmental相关性的重要方面。

 4所示。讨论

在这篇文章中,我们报告我们的结果在肝脏代谢的改变在疟疾的进展以及相关的代谢轮廓的变化与血清肝和大脑疾病的进展。(BALB / c小鼠感染小鼠模型 p .鼠安卡)使用动物的性别用于这一目的。早些时候我们组的结果( 17]表明,宿主反应对展品的两性异形感染尿液和血清代谢轮廓。肝脏代谢的改变在疾病进展支持这一事实。雌性老鼠的肝脏概要文件被改变在疾病的早期阶段比男性(图 1)。肝脏代谢活动的监管机关,剧烈变化的代谢在疾病的早期阶段提出了一个可能性,女主持人能够应对感染通过维持体内平衡。这是我们早期的结果由女性主机没有早期血清代谢轮廓的变化( 17),而男性做的事。在后期阶段,剧烈的变化代谢改变观察(不分性别的主机(图 1),这是预期的,因为动物在这个时间点是病得很重。

我们的早期的发现( 17]表示几个改变代谢途径在疾病的进展。其中,葡萄糖代谢、氨基酸代谢、犬尿氨酸通路,尿嘧啶降解,和脂肪酸代谢被发现是重要的。这些观察是基于变更的尿液、血清、脑代谢轮廓。我们的数据对肝脏代谢报道这是在良好的协议。

葡萄糖代谢是摄动在疟疾寄生虫感染很大程度上是由于增强糖酵解速率( 19- - - - - - 21]。乳酸酸中毒的疟疾是一个重要的病理生理特征。我们之前在血清和脑代谢剖面结果显示乳酸水平的两性异形的组织。然而,比较由肝脏代谢轮廓不会显示明显增加乳酸水平。相反,在晚期肝脏乳酸是证明是减少雄性和雌性(表 1)。增强糖酵解速率导致增加丙酮酸的形成可能是促转氨丙氨酸。因此,丙氨酸水平的变化在这方面是很重要的。丙氨酸显示趋势不像乳酸(表 1)。在早期的雌性动物,丙氨酸增加比控制。丙氨酸水平的变化是一个指标的循环氨基酸水平的改变。( 17]。肝脏代谢监管机关,改变水平的氨基酸在肝脏。随着丙氨酸,丝氨酸的水平也视为改变肝脏中提取。在雄性,减少,女性,水平略微增加相比,相应的控制从而显示两性异形(图 3 (d))。天冬酰胺水平也显示出男性比女性明显更大的减少对相应的控制(图 3 (c))。 疟原虫sp。已知将不成比例的大量的天冬酰胺无处不在的低地区的蛋白质组( 22]。提到的氨基酸,亮氨酸含量也增加后期在雄性和雌性阶段(表 1)。然而,改变支链氨基酸和芳香氨基酸在上下文的报道 锥体虫也感染( 23, 24]。

我们的早期的发现( 17]显示犬尿氨酸通路中的扰动。我们是第一个观察犬尿酸排泄的增加(KA)和喹啉酸的男性感染的老鼠。在血清和大脑,他们表现出明显的两性异形。当肝提取物被认为,KA展出的两性异形早期肝脏感染男性肝提取物,其水平下降,而在女性没有(图 2 (h))。犬尿氨酸通路被激活的干扰素-免疫因素 γ;因此;它在激活过程中被系统地调节免疫反应的多个疾病条件下( 25]。因此,一个有趣的问题仍会问是否我们看到的两性异形的路径是一个原因男性和女性之间的微分免疫激活。

几个组件的脂肪酸代谢途径在肝脏中提取摄动表示。脂肪酸浓度上升,男性和女性的肝是0.9 ppm的峰值(表所示 1)。这些脂肪酸氧化需要一代的肉碱,我们报道的是减少雌性老鼠的尿液( 17]。这表明这对细胞代谢产物的选择性更高的保留 β氧化。肝脏的肉碱水平也显示两性异形的早期阶段(图 3 (b))。而男性出现了轻微的下降,女性表现出轻微的增加从相应的控制。而且,胆碱是表示增加的早期感染的雌性(表 1)。O-phosphoethanolamine发现在肝脏样本显示两性异形后期阶段(图 3 (e))以及2-hydroxy-2-methylbutyrate显著增加在两性在后期阶段(图 2(一个))。

相声(相关)的代谢产物在器官和biofluids是一个重要的参数变化的动态相互作用在疾病进展。为此,我们分析了相关性肝脏和大脑的代谢轮廓与血清。以前,我们划定的影响疾病进展对大脑代谢剖面分别( 17]。需要注意的是,在感染的后期阶段,相关资料看起来截然不同的控件(数字 4 (c), 4 (f), 5 (c), 5 (f))。这是预期,因为增强疾病的严重程度。因此,我们将更专注于早期的相关资料。如前所述肝脏血清相关的雌性动物是不同于男性的控制动物(数字 4(一)和 4 (d))。初步研究肝脏的控制动物没有区别两性(数据未显示),和类似的结果观察血清概要文件( 17]。因此,很明显,动态intercompartmental相关维护两个性别不同导致新陈代谢也类似的全球个人的隔间。例如,在他们两人中,氨基酸(1)在肝脏anticorrelated到葡萄糖(3)在肝脏。这可能是指gluconeogenetic通路。然而,雌性和雄性展示相关的不同的模式。男性表现出低的氨基酸浓度相关的高葡萄糖浓度(图 4 (d)而雌性显示相反(图 4(一))。此外,男性表现出低血清乳酸(4)与高肝脏葡萄糖(3)(图 4 (d)),和女性显示低血清乳酸(4)与低肝脏葡萄糖(3)。这表明一个复杂glycolytic-gluconeogenetic的关系,使个人的全球代谢剖面组织和/或biofluid两性之间或多或少的相似。

本文提供的数据也表明,这种相关性是妥协的过程中以某种方式或另一个。雌性的早期阶段,相关的血清室侧面看起来或多或少相同的除了一个DMA(9)的贡献增加,而有显著的变化在肝脏的概要文件(数据 4(一)和 4 (b))。然而,在男性,血清和肝段显示显著变化(数据 4 (d)和 4 (e))。因此,我们观察一个两性异形甚至在intercompartmental相关状态时,肝脏和血清。这可能意味着女性的循环代谢产物的数量仍在体内平衡,而他们在肝脏代谢大大改变。这支持的假设中有大量的改变肝脏早期女性为了保持体内平衡的循环流体的病原体。女性早期感染增加丙氨酸(6),TMAO(7),乳酸甘氨酸(8),(4)在肝脏与增加血清DMA (9)。DMA TMAO的代谢产物,因此增加了DMA在血清中可以与增加TMAO在肝脏。TMAO报道与肾脏疾病( 26),使用身体作为osmolyte前后尿素由于肾功能衰竭的积累。这指的是雌性,或者至少可以维持其他器官功能状态下在疾病的早期阶段。如前所述,乳酸没有显示显著的贡献对感染和控制动物的分化;然而,在相关分析中,我们观察到一个逆关系的肝脏和血清乳酸早期女性(图 4 (b))。在这里,一个相对乳酸堆积在肝脏与血清乳酸的损耗有关。乳酸是一种gluconeogenic前体在肝脏。有可能是血液中葡萄糖的重利用由主机通过提高中和肝脏中糖质新生。然而,如果是这样的话,那么一个期望相反关系的肝脏和血清乳酸,我们在这里看到的。糖质新生是严重的疟疾患者增强[ 27]。本研究也报道血清乳酸的增强。因此,我们的结果表明一个更复杂的功能和时空的肝脏和血清乳酸之间的关系。例如,它可能,科里循环通路的改变变化的吸收从血清乳酸到肝脏。然而,这个过程的细节仍有待调查。然而,在男性,肝脏和血清概要文件感染的早期阶段(图的变化 4 (e)),指的是雄性无法维持血液内稳态。此外,这些动物的肝脏代谢大大改变。这里,肝脏的胆碱是发现anticorrelated血清胆碱。准确地说,增加胆碱在肝脏与降低血清胆碱。这可能是由于这一事实intraerythrocytic寄生虫引起的磷脂含量增加5倍寄生细胞( 28),这可能最终导致宿主的肝磷脂降解,从而产生更多的胆碱磷酸组件。

至于大脑血清相关分析而言,雌性,血清对brain-serum相声的贡献并不大的改变;然而,大脑概要文件并改变明显(数字 5(一个)和 5 (b))。男性的大脑和血清概要文件被改变(数字 5 (d)和 5 (e)),尽管早期的大脑剖面类似于控制的动物。早些时候的报告显示,男性和女性大脑在早期(没有明显变化 17]。然而,这些数据表明,大脑的概要文件是由一个复杂的帮助与血清的关系。女性,如前所述,血清内稳态的维持,而对于男性,大脑概要文件保持在血清内稳态的成本。女性的大脑显示相对提高乳酸和肌酸,而男性显示肌酸的相对减少。这表明大脑的能量代谢改变的早期感染两种性别。然而,能量代谢的改变可能熊两性不同的含义。在男性,这是一个维护大脑内稳态的影响血清内稳态的成本,而对女性来说,这是反过来的。

介绍了初始的理解复杂的相互作用的各种生物隔间在疟疾在老鼠的进展。因此,这打开了更大的可能性洞察代谢途径的变化应对疟疾寄生虫感染。

 确认

作者感谢国家高磁场核磁共振和动物设施的房屋设施,塔塔基础研究学院。答:森古普塔由于科学与工业研究理事会,印度政府提供SPM奖学金。森古普塔和Angika巴桑特节的贡献同样。

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