Метаболомический анализ висцерального лейшманиоза на основе мочи золотистых хомяков

Паразиты и переносчики, том 16, Номер статьи: 304 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Лейшманиоз является одной из наиболее забытых тропических болезней и распространен главным образом в бедных регионах мира. Хотя многие исследования были сосредоточены на реакции хозяина на инвазию Leishmania, сравнительно мало известно о сложных процессах на метаболическом уровне, особенно о метаболических изменениях у инфицированных хозяев.

В данном исследовании мы провели метаболомный анализ мочи золотистых хомячков при наличии или отсутствии висцерального лейшманиоза (ВЛ) с использованием системы сверхэффективной жидкостной хроматографии (UPLC) тандемного масс-спектрометра высокого разрешения (HRMS). Метаболические характеристики образцов мочи, а также гистопатологические изменения и паразитарную нагрузку тканей печени и селезенки были обнаружены через 4 и 12 недель после заражения (WPI) соответственно.

Метаболизм аминокислот сильно пострадал на обеих стадиях прогрессирования ВЛ. Между тем, на разных стадиях имелись и отчетливые метаболические особенности. При 4 WPI значительно пострадали метаболические пути, включавшие метаболизм аланина, аспартата и глутамата, пентозофосфатный путь (PPP), метаболизм гистидина, метаболизм триптофана и метаболизм тирозина. При 12 WPI заметно обогащенные метаболические пути были почти сосредоточены на метаболизме аминокислот, включая метаболизм тирозина, метаболизм таурина и гипотаурина и метаболизм триптофана. Нарушенная регуляция метаболитов и метаболических путей при 12 WPI была явно меньше, чем при 4 WPI. Кроме того, семь метаболитов, которые были нарушены на обоих этапах с помощью частичного дискриминантного анализа наименьших квадратов (PLS-DA) и тестов рабочих характеристик приемника (ROC), были проверены на наличие диагностического потенциала. Комбинация этих метаболитов в качестве потенциальной панели биомаркеров показала удовлетворительную эффективность в различении групп инфекции от контрольных групп, а также между различными стадиями инфекции.

Наши результаты могут предоставить ценную информацию для дальнейшего понимания реакции хозяина на инфекцию Leishmania с точки зрения метаболома мочи. Предлагаемая панель биомаркеров мочи может помочь в разработке нового подхода к диагностике и прогнозу ВЛ.

Передаваемый москитами паразитозный лейшманиоз, вызываемый более чем 20 видами паразитов рода Leishmania, является одним из наиболее забытых тропических заболеваний и распространен примерно в 97 странах мира [1]. По оценкам, ежегодно регистрируется 0,7–1 миллион новых случаев лейшманиоза [2]. Проявления лейшманиоза в основном включают ВЛ, кожный лейшманиоз (КЛ) и кожно-слизистый лейшманиоз (МКЛ). ВЛ является наиболее тяжелой формой и может привести к летальному исходу, если не начать лечение вовремя. В последние годы случаи ВЛ были сконцентрированы в Восточной Африке, Индийском субконтиненте и Бразилии, причем 83% этих случаев были зарегистрированы в Бразилии, Эфиопии, Индии, Южном Судане и Судане [1, 3]. В Китае признано, что ВЛ является единственной автохтонной формой лейшманиоза, распространенной преимущественно спорадически в локальных районах провинций Синьцзян, Ганьсу и Сычуань, а эндемичный ареал постепенно расширяется [4]. Благодаря предыдущему дискриминационному и филогенетическому анализу Leishmania donovani и L. infantum были подтверждены как основные возбудители китайской ВЛ [5, 6].

Нет сомнений в том, что ранняя диагностика имеет решающее значение для эпидемиологического расследования и борьбы с лейшманиозом, а также для его лечения. Кроме того, учитывая большое разнообразие резервуарных хозяев в природных эпидемических очагах и сложную мобильность населения, идеальный метод обнаружения/диагностики должен быть простым, быстрым и пригодным для высокопроизводительного скрининга. Изучены методы лабораторного исследования ВЛ, в том числе серологические исследования, иммунологические исследования и методы ПЦР. Некоторые из них, например щуп rK39, нашли коммерческое применение. Из-за чувствительности и специфичности в настоящее время не существует другого метода, позволяющего поставить окончательный диагноз ВЛ, кроме инвазивной биопсии селезенки, печени, костного мозга и лимфатических узлов. В частности, аспирация селезенки по-прежнему остается золотым стандартом [7]. Эти опасные для жизни инвазивные методы требуют относительно высоких навыков работы и, следовательно, не подходят для крупномасштабной популяризации или полевых исследований [8]. Поэтому разработка нового быстрого и эффективного метода диагностики по-прежнему необходима. Для лечения ВЛ уже давно используются пятивалентная сурьма (SbV), амфотерицин B и милтефозин. Постоянно растущие проблемы лекарственной устойчивости, побочных реакций и токсичности подорвали эффективность химиотерапии при ВЛ [9]. Существует острая необходимость разработки новых специфических лекарств для улучшения сложившейся ситуации. Таким образом, улучшение диагностики или фармакотерапии ВЛ в ​​основном зависит от всестороннего знания механизмов, лежащих в основе лейшманиоза.