Концентрация карнитинов в моче коррелирует с тяжестью астмы

Астма — это гетерогенное заболевание с плохо охарактеризованным фенотипом. Лечение астмы может сопровождаться изменением метаботипов, что затрудняет исследование его механизмов.

Ученые из Швеции в коллаборации с международным научным сообществом поставили себе задачу описать влияние кортикостероидной терапии на метаболические пути. Они проанализировали образцы мочи 605 участников. В когорту входили здоровые люди, курящие/некурящие пациенты с тяжелой астмой и пациенты с умеренными симптомами.

Используя статистический анализ, ученые выделили 40 метаболитов, концентрация которых значительно различалась между группами. Также канонический вариативный анализ помог обнаружить 46 метаболитов, которые вносили значительный вклад в различие между легкой и тяжелой формами астмы. К ним относились гистидин, таурин, урацил, 2-дезоксиинозин, кинуреновая кислота (концентрация снижалась при тяжелой астме) и 5-гидроксииндолуксусная кислота (концентрация увеличивалась при тяжелой астме).

Иерархический кластерный анализ данных выявил семь групп метаболитов. Эти же результаты были подтверждены методом главных компонент и каноническим вариативным анализом. В семь идентифицированных групп входили метаболиты аминокислот, карнитины, пуриновые нуклеозиды, метаболиты лекарств, пуринов и продукты деятельности кишечного микробиома.

Ученые обнаружили ряд закономерностей в этих группах. Например, количество нуклеозидов положительно коррелировало с тяжестью заболевания и курением. В то же время у пациентов с тяжелой формой астмы было больше метаболитов лекарств. Все обнаруженные вещества, кроме метаболитов пуринов, демонстрировали стабильную концентрацию в течение года.

Интересно, что уровень карнитинов линейно снижался вместе с тяжестью заболевания. В то же время содержания веществ из это группы не зависело от лечения астмы кортикостероидами. Обнаружив такой стабильный биомаркер тяжести заболевания, ученые сконцентрировались на его исследовании.

По образцам мокроты и мочи они определили, что на уровень карнитинов не влияли такие факторы, как пол, возраст или индекс массы тела. Более того, с ростом тяжести заболевания снижалась экспрессия гена SCL22A5, кодирующего белок-переносчик карнитина. Этот ген часто связывают с генетическим риском развития астмы.

Таким образом, ученые провели первое крупномасштабное исследование метаболома пациентов с разной формой астмы, которое учитывало терапию. Из всех метаболитов карнитины являются наиболее стабильными маркерами тяжести заболевания. Их концентрация также не зависит от лечения кортикостероидами. Изменение метаболизма карнитина связано с астмой на генетическом уровне и может стать потенциальной терапевтической мишенью для лечения этого недуга.