search
ruРусский
banner
Дом / Блог / Пространственная метаболомика раскрывает многогранную природу щечной железы миноги и ее разнообразные механизмы воздействия на кровь
Блог
pageSearch
Последние новости

Пространственная метаболомика раскрывает многогранную природу щечной железы миноги и ее разнообразные механизмы воздействия на кровь

Jun 19, 2023Jun 19, 2023

Биология связи, том 6, Номер статьи: 881 (2023) Цитировать эту статью

136 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Миноги — кровососущие вампиры, обитающие в морской среде. С точки зрения выживания ожидается, что щечная железа миноги представляет собой хранилище фармакологически активных компонентов, модулирующих гомеостаз хозяина, воспалительные и иммунные реакции. Анализируя метаболические профили 14 различных тканей миноги, мы показываем, что две группы метаболитов в щечной железе миноги, простагландины и метаболиты кинуренинового пути, могут быть введены рыбе-хозяину для облегчения кровоснабжения миноги. Простагландины являются хорошо известными метаболитами, связанными с кровососанием, которые действуют как вазодилататоры и антикоагулянты, поддерживая сосудистый гомеостаз и участвуют в воспалительных реакциях. Тест вазомоторной реактивности на аортальном кольце сома показал, что кинуренин также может расслаблять кровеносные сосуды рыбы-хозяина, тем самым улучшая кровоток рыбы-хозяина в месте укуса. Наконец, была создана база данных пространственного метаболизма миног (https://www.lampreydb.com) для помощи в исследованиях с использованием миног в качестве животной модели.

Миноги вместе с миксинами являются единственными сохранившимися линиями бесчелюстных рыб1,2. Накопление ископаемых свидетельств показало, что миноги в девонский период уже были почти идентичны современным взрослым миногам, с хорошо развитыми ротовым диском, кольцевыми хрящами и околоротовыми зубами3,4,5,6, что позволяет предположить эволюционную долгосрочную стабильность миног. .

Миноги — водные животные, имеющие форму угрей. Некоторые виды живут в пресной воде всю свою жизнь, например корейская минога (Eudontomyzon morii), в то время как другие, в том числе морская минога (Petromyzon marinus) и арктическая минога (Lethenteron camtschaticum), обычно мигрируют в море в поисках корма7. Жизненный цикл всех миног начинается с пресноводной личиночной фазы (также называемой аммокоэтами), в которой личинки миног живут, зарывшись в субстрат ручьев в качестве фильтраторов. Примерно через 3–7 лет и более5,8 все миноги завершают превращение в молодых миног с характерным ротовым диском и кинжалообразным языком. У паразитических видов миног ротовой диск и кинжалообразный язык используются для прикрепления и прокалывания шкуры рыб, позволяя им глотать кровь9. Через год и более молодые миноги становятся половозрелыми взрослыми особями, которые больше не питаются. Напротив, непаразитические миноги не питаются после завершения метаморфоза10,11,12. На последнем этапе взрослые миноги возвращаются в пресную воду, чтобы нереститься и умирать7,13.

В настоящее время среди современных миног признано сорок видов, из которых 18 видов являются паразитическими14. Почти все кровососущие животные — беспозвоночные, такие как блохи, клещи, пиявки и комары, а миноги — одна из немногих групп позвоночных эктопаразитов15. Паразитические миноги обычно прикрепляются к поверхности тела хозяина через ротовой диск, похожий на присоску, прокалывают дыру в коже языком, похожим на поршень с зубчиками на конце, образующими режущие края, и в течение нескольких дней сосут кровь хозяина. . Таким образом, паразитические миноги должны подавлять иммунный ответ (который может привести к зуду или боли и, таким образом, вызвать защитное поведение у хозяев), ноцицептивную реакцию (которая может инициировать защитное поведение хозяина) и гемостаз (механизмы позвоночных, предотвращающие кровопотерю). хозяина для обеспечения успешного и длительного кровоснабжения. Обширные исследования показали, что щечная железа миноги секретирует различные белки, которые действуют как антикоагулянты, блокаторы ионных каналов и иммуносупрессоры7,15,16. Однако метаболиты (небольшие молекулы, которые действуют как промежуточные или конечные продукты клеточного метаболизма) в секрете щечных желез никогда подробно не исследовались. Учитывая их уникальное филогенетическое положение и статус одной из немногих групп эктопаразитов позвоночных, ожидается, что у миног выработались отдельные метаболиты, специально адаптированные к кровопитанию и паразитизму. Обнаружение и идентификация этих метаболитов улучшит наше понимание того, как миноги глотают кровь, и даст новое понимание разработки эффективных противовоспалительных и обезболивающих препаратов. С этой целью мы провели пространственный метаболомический анализ 14 различных тканей миноги. Щечная железа миноги была особенно исследована по той причине, что она является кровососущим органом и что в щечной железе был обнаружен неожиданно богатый и уникальный метаболический профиль. Наконец, мы создали базу данных по пространственной метаболомике миног, чтобы облегчить исследования в области биохимии, клинической химии, открытия натуральных продуктов, медицины и метаболомики с использованием миног в качестве модельного животного.

 = 10 and FDR-adjusted p-value < 0.05). Among them, 272 were tentatively identified and they belonged to over 30 different chemical classes, such as fatty acyls, steroids, and steroid derivatives. These buccal gland-specific mass features are perfect candidates for screening blood-sucking associated metabolites. Notably, a complete kynurenine pathway (KP) was detected in the buccal gland (Fig. 3a). The MS/MS spectrum of each KP pathway metabolite, annotation of their major fragments, and head-to-tail library match plots are shown in Supplementary Figs. 1–6. As clearly shown in the anatomical heatmap, most of the KP metabolites were exclusively accumulated in buccal gland (Fig. 3a, b). For instance, N-formylkynurenine was found between 229.0 and 14676.9 times higher in buccal gland compared to all the other 13 tissues, and kynurenine was between 27355 and 46627.6 times higher in buccal gland (Fig. 3a). In addition, a lamprey buccal gland-specific KP pathway metabolite, namely 3-hydroxykynurenine-O-sulfate23, was also identified with its fold change values ranging from 2713.2 to 47791.6 in buccal gland compared to other tissues (Fig. 3a). Although its function is still unclear, the detection of 3-hydroxykynurenine-O-sulfate in other blood-sucking insects, such as Rhodnius prolixus24, suggests that it might be a blood-feeding related metabolite. The KP is rate-limited by its first enzymes, tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO) and indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), which convert tryptophan into N-formylkynurenine25,26 (Fig. 3a). The expression levels of the two major genes were studied by real-time quantitative PCR (qPCR), and the result showed that TDO was highly expressed in the buccal gland while IDO was mostly in the liver (Fig. 3c)./p> 0.05), fold change analysis showed that the amounts of all the four metabolites were reduced after blood feeding (Fig. 4c–f), suggesting that these metabolites were released from lamprey buccal gland during blood sucking. By contrast, significant statistical differences of three KP metabolites, i.e., N-formylkynurenine, L-kynurenine, and kynurenic acid, were found between BSS and C1, and between BSS and C2 (FDR-adjusted p-value < 0.05) (Fig. 4c–e). Fold change analysis showed that all the four metabolites were highly accumulated in BSS compared to non-blood-sucking sites of the host fish (C1 and C2), demonstrating that the four KP metabolites were transferred from lamprey buccal gland to the sucking site of the host fish. Similarly, the results for another four KP metabolites, i.e., 3-hydroxykynurenine-O-sulfate, anthranilic acid, xanthurenic acid, and 3-hydroxyanthranilic acid, also confirmed that they could be secreted from the buccal gland and injected into the site of attachment of catfish (Supplementary Fig. S11). Although no significant statistical differences were found between the levels of PGs in BGb and BGa (FDR-adjusted p-value > 0.05), the amounts of all four PGs were observed to be reduced in the buccal gland following blood-sucking (Fig. 4g–j). The results also showed that all the four PGs increased in BSS compared to C1 and C2. In particular, PGF2 alpha and PGE2 were statistically higher in the BSS compared to C1 and C2 (Fig. 4h, i)./p> = 10 and FDR-adjusted p-value < 0.05). Our result implies that the buccal gland contains a much broader complexity of small metabolites than previously anticipated. Further statistical analysis, literature search, and biological function analysis led to the identification of two groups of candidate metabolites, i.e., the KP metabolites and prostaglandins (PGs), that may be involved in lamprey blood-sucking./p>

Предыдущий: Всего 15 вещей, которые докажут всем, что у вас отличный вкус Следующий: Новый конъюгат полисахарида и зеина как альтернатива зеленому пластику
Отправить запрос
Отправлять