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Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12554 (2023) Citare questo articolo

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I metaboliti della degradazione del triptofano formati lungo la via della chinurenina svolgono un ruolo significativo nella gravidanza e nello sviluppo fetale. Per comprendere il loro coinvolgimento, è fondamentale quantificare i livelli di triptofano (TRP), chinurenina (KYN) e acido chinurenico (KYNA) in campioni biologici rilevanti come la placenta, le membrane fetali e il cordone ombelicale. Questo studio ha utilizzato la cromatografia liquida-spettrometria di massa tandem (LC-MS/MS) per determinare i livelli di TRP, KYN e KYNA. Il metodo LC–MS/MS è stato ottimizzato per elevata sensibilità e specificità, dimostrando una buona riproducibilità con una precisione < 10% CV e un'accuratezza dell'85–115%. Il limite inferiore di quantificazione sia per TRP che per KYN era 0,5 µg/ml, mentre per KYNA era 0,5 ng/ml. Il metodo ha mostrato linearità all'interno dell'intervallo di concentrazioni esaminato nell'omogenato, compreso tra 0,5 e 30 µg/ml per TRP e KYN e tra 0,5 e 25 ng/ml per KYNA. Utilizzando questo metodo, abbiamo riscontrato differenze significative nelle concentrazioni di queste sostanze nei compartimenti materno-fetali indagati. I campioni di placenta hanno mostrato concentrazioni di KYN più elevate e KYNA più basse rispetto al cordone ombelicale e alla membrana fetale, indicando un ruolo potenzialmente importante per le chinurenine nella tarda gravidanza. Nel complesso, questa scoperta potrebbe facilitare ulteriori ricerche e fornire informazioni sul coinvolgimento della via della chinurenina del metabolismo TRP nello sviluppo fetale.

L-Triptofano (TRP) è un amminoacido essenziale metabolizzato principalmente attraverso la via della chinurenina (KP)1. In condizioni normali, il TRP viene convertito dalla triptofano 2,3-diossigenasi epatica (TDO-2) e dall'indoleammina 2,3-diossigenasi extraepatica (IDO)-1 e IDO-22,3. Questi enzimi catalizzano la conversione di TRP in N-formil-chinurenina, che può essere ulteriormente metabolizzata in L-chinurenina (KYN) e nei suoi metaboliti a valle, portando infine alla formazione di nicotinammide adenina dinucleotide (NAD+)4.

Il KP consente la formazione di numerosi metaboliti con funzioni diverse, tra cui la modulazione dell'immunità5,6 e dell'infiammazione7,8. Inoltre, questi metaboliti svolgono un ruolo fondamentale nella fisiologia dello stress, poiché i fattori di stress della vita quotidiana possono influenzare la produzione di metaboliti della degradazione del TRP9. Uno di questi metaboliti è KYN, un agonista del recettore degli idrocarburi arilici (AhR)10. Questo recettore è espresso ubiquitariamente nei tessuti umani e coinvolge molte funzioni metaboliche. Tuttavia, la sua attivazione svolge un ruolo essenziale anche nei processi patologici, tra cui l'infiammazione e la carcinogenesi11,12. KYN funge da precursore dell'acido chinurenico (KYNA), un antagonista endogeno dei recettori N-metil-D-aspartato (NMDA) e dei recettori nicotinici alfa7 dell'acetilcolina, che è coinvolto nell'infiammazione13 ed è ampiamente studiato per il suo ruolo in vari disturbi del sistema centrale. sistema nervoso (SNC)14,15,16. Studi recenti hanno dimostrato che KYNA è un agonista del recettore 35 accoppiato alla proteina G (GPR35)17 e AhR10. KYNA funge anche da biomarcatore direttamente correlato agli eventi stressanti9,18. Ad esempio, modelli animali hanno rivelato che lo stress aumenta la concentrazione di KYNA nell'organismo nel tempo, determinando una risposta allo stress biologica generalizzata dipendente da KYNA18,19.

Inoltre, il KP è coinvolto in molti processi fisiologici, svolgendo un ruolo essenziale durante la gravidanza regolando la tolleranza vascolare e immunitaria placentare e fornendo neuroprotezione1,2,20,21. Ad esempio, il ruolo funzionale dell'IDO nel mantenimento della gravidanza nella placenta dei mammiferi è stato dimostrato in vivo, dove l'inibizione dell'IDO ha portato alla perdita della gravidanza nei topi22. Inoltre, il TDO, un altro enzima chiave nel principale percorso di degradazione del TRP, mantiene la tolleranza immunitaria fetale e materna23.

Per quanto riguarda la gravidanza e il tessuto placentare, KYN può attraversare la placenta e la barriera ematoencefalica fetale. Una singola somministrazione orale di KYN a topi gravidi ha aumentato i livelli di KYN nel plasma e nel cervello fetali24. Negli studi sugli animali, l'integrazione continua di KYN alle madri ha causato disturbi della memoria nella prole adulta di animali a cui è stato somministrato KYN durante il periodo pre e postnatale24,25. È stato dimostrato che KYNA svolge un ruolo essenziale nella crescita fetale, in particolare nello sviluppo del sistema nervoso centrale in utero, come dimostrato da Notarangelo e Schwarcz26. Poiché la placenta è un organo vitale nello sviluppo fetale, poiché funge da fonte primaria di nutrienti e ossigeno per il feto in via di sviluppo, vi è un crescente interesse nella comprensione delle funzioni periferiche di KYNA nella fisiologia del tessuto placentare. Nonostante il suo ruolo cruciale nei tessuti periferici, la regolazione del KYNA nella placenta rimane poco conosciuta. Il TRP è un amminoacido necessario per la sintesi proteica e un precursore metabolizzato lungo la serotonina e i KP. È interessante notare che alcuni anni fa è stato dimostrato che il TRP è un agonista dei recettori accoppiati alle proteine ​​G (GPR) 13927 e GPR14228. I dati sul ruolo di questi recettori sono ora notevolmente scarsi. Se la presenza di questi recettori nei tessuti associati alla gravidanza sarà confermata, la misurazione dei livelli di TRP acquisterà nuova rilevanza. Pertanto, questo studio mira a studiare i livelli di TRP, KYN e KYNA presentando un metodo validato per la loro quantificazione in campioni di placenta umana, membrane fetali e cordone ombelicale utilizzando cromatografia liquida-spettrometria di massa tandem (LC-MS/MS). Questo metodo fornisce uno strumento affidabile e sensibile per studiare TRP, KYN e KYNA nei campioni di placenta. Potrebbe offrire preziose informazioni sulla regolazione del contenuto di queste molecole nella placenta e sulle loro potenziali implicazioni per lo sviluppo fetale.