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Targeted Metabolomic Analysis of a Mucopolysaccharidosis IIIB Mouse Model Reveals an Imbalance of Branched-Chain Amino Acid and Fatty Acid Metabolism.

ムコ多糖症IIIB型マウスモデルのターゲットメタボローム解析により分岐鎖アミノ酸と脂肪酸代謝の不均衡が明らかになる (機械翻訳の邦題)

International journal of molecular sciences2020De Pasquale V, Caterino M, Costanzo M, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト・動物 併記

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト・動物 併記
出版年
2020
出典
doi.org
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状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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公開

日本語要約(機械生成)

ムコ多糖症(MPS)はグリコサミノグリカン(GAG)代謝の遺伝性疾患であり、リソソーム内でのGAG分解障害により多様な臨床症状を呈するが、遺伝子変異下流の分子機構は不明である。本研究では、MPS IIIBマウスモデルを用いて、遺伝性代謝疾患診断用プラットフォームによるターゲットメタボローム解析を行い、アミノ酸・脂肪酸代謝経路の変化を検討した。その結果、MPS IIIBマウスの肝臓と心臓で分岐鎖アミノ酸(Val, Ile, Leu)、芳香族アミノ酸(Tyr, Phe)、遊離カルニチン、アシルカルニチンの増加が認められた。また、肝臓ではAla, Met, Glu, Gly, Arg, Orn, Citも上昇した。心臓では分岐鎖アミノ酸と脂肪酸異化の特異的障害、肝臓ではグルコース-アラニン回路と尿素回路の異常が示唆された。これらの結果は、リソソームGAG蓄積に続発する分岐鎖アミノ酸蓄積がMPS IIIB病態進行に関与する可能性を示す。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Mucopolysaccharidoses (MPSs) are inherited disorders of the glycosaminoglycan (GAG) metabolism. The defective digestion of GAGs within the intralysosomal compartment of affected patients leads to a broad spectrum of clinical manifestations ranging from cardiovascular disease to neurological impairment. The molecular mechanisms underlying the progression of the disease downstream of the genetic mutation of genes encoding for lysosomal enzymes still remain unclear. Here, we applied a targeted metabolomic approach to a mouse model of PS IIIB, using a platform dedicated to the diagnosis of inherited metabolic disorders, in order to identify amino acid and fatty acid metabolic pathway alterations or the manifestations of other metabolic phenotypes. Our analysis highlighted an increase in the levels of branched-chain amino acids (BCAAs: Val, Ile, and Leu), aromatic amino acids (Tyr and Phe), free carnitine, and acylcarnitines in the liver and heart tissues of MPS IIIB mice as compared to the wild type (WT). Moreover, Ala, Met, Glu, Gly, Arg, Orn, and Cit amino acids were also found upregulated in the liver of MPS IIIB mice. These findings show a specific impairment of the BCAA and fatty acid catabolism in the heart of MPS IIIB mice. In the liver of affected mice, the glucose-alanine cycle and urea cycle resulted in being altered alongside a deregulation of the BCAA metabolism. Thus, our data demonstrate that an accumulation of BCAAs occurs secondary to lysosomal GAG storage, in both the liver and the heart of MPS IIIB mice. Since BCAAs regulate the biogenesis of lysosomes and autophagy mechanisms through mTOR signaling, impacting on lipid metabolism, this condition might contribute to the progression of the MPS IIIB disease.

MeSH

Amino Acids, AromaticAmino Acids, Branched-ChainAnimalsCarnitineDisease Models, AnimalHumansLipid MetabolismLiverMaleMetabolomicsMiceMucopolysaccharidosis IIIMyocardium

DOI 10.3390/ijms21124211

PMID 32545699

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