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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12554(2023) 이 기사 인용

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키누레닌 경로를 따라 형성된 트립토판 분해 대사산물은 임신과 태아 발달에 중요한 역할을 합니다. 이들의 관련성을 이해하려면 태반, 태아 막 및 탯줄과 같은 관련 생물학적 샘플에서 트립토판(TRP), 키누레닌(KYN) 및 키누레닉산(KYNA)의 수준을 정량화하는 것이 중요합니다. 이 연구에서는 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분석법(LC-MS/MS)을 사용하여 TRP, KYN 및 KYNA 수준을 결정했습니다. LC-MS/MS 방법은 높은 감도와 특이성을 위해 최적화되었으며, 10% 미만의 CV 정밀도와 85~115%의 정확도로 우수한 재현성을 보여줍니다. TRP와 KYN의 정량 하한은 0.5μg/ml인 반면, KYNA의 경우 0.5ng/mL였습니다. 이 방법은 TRP 및 KYN의 경우 0.5~30μg/ml 범위, KYNA의 경우 0.5~25ng/ml 범위의 균질액의 조사된 농도 범위 내에서 선형성을 나타냈습니다. 이 방법을 사용하여 조사된 모체-태아 구획에서 이러한 물질의 농도에 상당한 차이가 있음을 발견했습니다. 태반 샘플은 탯줄과 태아막보다 더 높은 KYN과 더 낮은 KYNA 농도를 나타냈는데, 이는 임신 후기에 키누레닌이 잠재적으로 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다. 종합적으로, 이 발견은 추가 연구를 촉진하고 태아 발달에 TRP 대사의 키누레닌 경로가 관여한다는 사실을 제공할 수 있습니다.

L-트립토판(TRP)은 주로 키누레닌 경로(KP)1를 통해 대사되는 필수 아미노산입니다. 정상적인 조건에서 TRP는 간 트립토판 2,3-디옥시게나제(TDO-2)와 간외 인돌아민 2,3-디옥시게나제(IDO)-1 및 IDO-22,3에 의해 전환됩니다. 이들 효소는 TRP를 N-포르밀-키누레닌으로 전환시키는 것을 촉매하며, 이는 L-키누레닌(KYN)과 그 하류 대사산물로 추가 대사되어 궁극적으로 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD+)4의 형성으로 이어질 수 있습니다.

KP는 면역5,6 및 염증7,8 조절을 포함하여 다양한 기능을 가진 많은 대사산물의 형성을 가능하게 합니다. 또한 일상 생활 스트레스 요인이 TRP 분해 대사산물 생산에 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 대사산물은 스트레스 생리학에서 중요한 역할을 합니다9. 이러한 대사산물 중 하나는 아릴 탄화수소 수용체(AhR)10의 작용제인 KYN입니다. 이 수용체는 인간 조직에서 편재적으로 발현되며 많은 대사 기능과 관련됩니다. 그러나 그 활성화는 염증 및 발암을 포함한 병리학적 과정에서도 필수적인 역할을 합니다11,12. KYN은 N-메틸-D-아스파르트산염(NMDA)과 알파7 니코틴성 아세틸콜린 수용체의 내인성 길항제인 키뉴렌산(KYNA)의 전구체 역할을 하며 염증에 관여하고13 중추신경계의 다양한 장애에서의 역할에 대해 널리 연구되고 있습니다. 신경계(CNS)14,15,16. 최근 연구에 따르면 KYNA는 G-단백질 결합 수용체 35(GPR35)17 및 AhR10의 작용제인 것으로 나타났습니다. KYNA는 스트레스가 많은 사건과 직접적인 상관관계가 있는 바이오마커 역할도 합니다9,18. 예를 들어, 동물 모델에서는 스트레스가 시간이 지남에 따라 유기체의 KYNA 농도를 증가시켜 일반화된 생물학적 KYNA 의존성 스트레스 반응을 초래한다는 사실이 밝혀졌습니다.

또한 KP는 태반 혈관 및 면역 내성을 조절하고 신경 보호를 제공함으로써 임신에 필수적인 역할을 하는 많은 생리학적 과정에 관여합니다1,2,20,21. 예를 들어, 포유류 태반에서 임신 유지에 대한 IDO의 기능적 역할은 생체 내에서 입증되었으며, IDO를 억제하면 생쥐에서 임신 손실이 발생했습니다. 또한 주요 TRP 분해 경로의 또 다른 핵심 효소인 TDO는 태아 및 산모의 면역 내성을 유지합니다.

임신 및 태반 조직과 관련하여 KYN은 태반과 태아 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있습니다. 임신한 마우스 어미에게 KYN을 단회 경구 투여하면 태아 혈장과 뇌에서 KYN 수준이 높아졌습니다. 동물 연구에서, 댐에 대한 지속적인 KYN 보충은 출생 전후 기간 동안 KYN을 투여한 동물의 성체 자손에서 기억 장애를 일으켰습니다24,25. Notarangelo와 Schwarcz26에 의해 입증된 바와 같이 KYNA는 태아 성장, 특히 자궁 내 CNS 발달에 필수적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 태반은 태아 발달에 필수적인 기관으로, 발달 중인 태아에게 영양분과 산소의 주요 공급원 역할을 하기 때문에 태반 조직 생리학에서 KYNA의 주변 기능을 이해하는 데 대한 관심이 높아지고 있습니다. 말초 조직에서의 중요한 역할에도 불구하고 태반에서의 KYNA 조절은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. TRP는 단백질 합성에 필요한 아미노산이며 세로토닌과 KP를 따라 대사되는 전구체입니다. 흥미롭게도 TRP가 G-단백질 결합 수용체(GPR) 13927 및 GPR14228의 작용제라는 것이 몇 년 전에 밝혀졌습니다. 이러한 수용체의 역할에 대한 데이터는 현재 매우 부족합니다. 임신 관련 조직에서 이러한 수용체의 존재가 확인되면 TRP 수준 측정이 새로운 관련성을 얻게 됩니다. 따라서 본 연구에서는 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분석기(LC-MS/MS)를 사용하여 인간 태반, 태아 막 및 탯줄 샘플에서 정량화에 대한 검증된 방법을 제시함으로써 TRP, KYN 및 KYNA 수준을 조사하는 것을 목표로 합니다. 이 방법은 태반 샘플에서 TRP, KYN 및 KYNA를 연구하기 위한 안정적이고 민감한 도구를 제공합니다. 이는 태반 내 이러한 분자의 함량 조절과 태아 발달에 대한 잠재적 영향에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다.