新品发布 | 色氨酸代谢，竟然在肠道菌群和肿瘤代谢研究领域如此重要！

色氨酸（Tryptophan）对于机体非常重要，它……

是人体必需氨基酸之一，是DNA构建模块组成之一。是大多数含蛋白质的食品或膳食蛋白质的一个常规成分，可以从鸡肉、火鸡、蛋类、奶酪和巧克力等食物中摄取。

是合成的血清素（Serotonin，5-HT）的底物。这种神经传递素负责控制睡眠模式、食欲和情绪。可以有效地抑制中枢神经的兴奋度，从而使自身感到有些困倦。五羟色胺在人体内进一步可转化生成褪黑素，这种物质经过证实具有抗老化、镇静神经、增强记忆力和改善睡眠的作用。

是植物体内生长素生物合成重要的前体物质，其结构与IAA相似，在高等植物中普遍存在。

图1 通过5-HT、Kyn和AhR途径的Trp代谢途径

色氨酸及其代谢物的代谢通路（图1）具有多种重要功能……

五羟色胺（5-HT）通路中，色氨酸可以在人体内进一步可转化生成褪黑素，这种物质经过证实具有抗老化、镇静神经、增强记忆力和改善睡眠的作用。还可以使脑垂体合成更多的血清素，来传递更多令人心情愉快的信号，从而减少患抑郁症的可能。

犬尿氨酸（Kynurenine）通路是色氨酸代谢的主要途径，由于这一通路与神经、免疫及内分泌系统关系密切，该途径中的代谢产物或酶系在中枢神经系统疾病的发生、发展过程中发挥不同的生物学作用。

吲哚（Indole）是芳香杂环有机化合物，是许多吲哚类代谢产物的基础结构，比如褪黑素、生长素等等，吲哚类物质对于动物、植物都有着非常重要的研究意义。

图2 Trp代谢在肠道菌群环境下的宿主生理及代谢情况

同时，肠道菌群对于色氨酸代谢也会产生影响（图2），比如肠道菌群可以直接代谢色氨酸，代谢产物包括芳香烃受体的配体，在免疫稳态、肠道屏障功能中发挥作用；免疫细胞及上皮细胞通过吲哚胺2,3-加双氧酶1（IDO1）介导的犬尿氨酸途径，在炎症、免疫反应、神经功能中扮演重要角色；肠嗜铬细胞通过色氨酸羟化酶1（TpH1）介导的5羟色胺产生途径，肠道来源的5羟色胺具有刺激肠道运动、促进肠-脑轴信号等功能等等。

图3 代谢紊乱引起的相关疾病

色氨酸三条代谢通路紊乱会引起诸多疾病，图3中箭头粗细表示该通路活化的强度，从图可以看出，肠道疾病和其他疾病紧密相关，这意味着将异常的代谢通路恢复到平衡状态是一种有效的治疗策略。^[1]

色氨酸也可以作为肿瘤标志物，能反映肿瘤发生、发展过程，同时也可以监测肿瘤对治疗的反应效果：

结直肠癌是一种生长较慢、潜伏期较长、进展缓慢的恶性肿瘤。研究表明，结直肠癌患者色氨酸、5-羟基吲哚乙酸显著升高，证实色氨酸代谢通路变化与结直肠癌的发生密切相关。^[2]

黑色素瘤(melanoma)与肾细胞癌 (renal cell carcinoma,RCC) 患者在使用PD1抑制剂后，色氨酸的代谢产物——犬尿氨酸显著上调（图4）揭示信号传导仍可能是相关肿瘤治疗靶标要点。^[3]

图4 使用Nivolumab后，红点表示犬尿氨酸，显著上调

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤，是全身十大常见肿瘤之一，占我国泌尿生殖系肿瘤发病率的第一位。研究发现，膀胱癌色氨酸的异常代谢可产生氨基苯乙酮、邻氨基苯甲酸等代谢物，会影响细胞的RNA和DNA合成。而这些代谢产物经过肝脏作用排泄入膀胱，由β-葡萄糖醛酸甙酶作用后，具有致癌作用。

肝细胞癌（HCC）是原发性肝癌的一种病理类型，占肝癌的90%左右。国内一项大规模人群代谢组学研究结果发现，苯丙氨酸-色氨酸可作为标志物组合中的一项指标。^[4]

图5 苯丙氨酸-色氨酸（Phe-Trp）的血清相对浓度不同，可作为潜在biomarker

色氨酸无论是在动植物还是微生物中，都有着非常重要的意义，阿趣代谢针对色氨酸代谢通路推出了色氨酸代谢通路物质高通量靶标检测产品，欢迎各位老师垂询服务热线400-664-9912。

色氨酸代谢通路物质检测列表

• 样本量要求：

动物及临床组织标本：200mg/sample

血清、血浆：200uL/sample

细胞：1*10⁷cell/sample

粪便：200mg/sample

• 检测平台：Sciex QTRAP® 6500+

参考文献：

[1] Agus Allison,Planchais Julien,Sokol Harry,Gut Microbiota Regulation of Tryptophan Metabolism in Health and Disease.[J] .Cell Host Microbe, 2018, 23: 716-724.

[2] 杨阳, 王志鹏, 高守红,等. 代谢组学在结直肠癌肿瘤标志物发现中的研究进展[J]. 药物分析杂志, 2018(6).

[3] Li Haoxin,Bullock Kevin,Gurjao Carino et al. Metabolomic adaptations and correlates of survival to immune checkpoint blockade.[J] .Nat Commun, 2019, 10: 4346.

[4] Luo Ping,Yin Peiyuan,Hua Rui et al. A Large-scale, multicenter serum metabolite biomarker identification study for the early detection of hepatocellular carcinoma.[J] .Hepatology, 2018, 67: 662-675.