La metabolomica sierica dell'iperbilirubinemia e dell'iperuricemia nell'altopiano tibetano ha caratteristiche uniche

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12772 (2023) Citare questo articolo

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Pochi studi hanno fornito dati sulle caratteristiche metabolomiche delle malattie metaboliche come l'iperuricemia e l'iperbilirubinemia nell'altopiano tibetano. Nel presente studio, abbiamo cercato di indagare le caratteristiche metabolomiche sieriche dell'iperbilirubinemia e dell'iperuricemia nell'altopiano tibetano, con l'obiettivo di fornire una base per ulteriori ricerche sulla loro patogenesi, prevenzione e trattamento. I partecipanti allo studio sono nati in aree a bassa altitudine inferiore a 1.000 m e non avevano alcuna esperienza precedente di vita in un'area ad alta quota prima di entrare a Golmud, in Tibet (altitudine media: 3.000 m) e Yushu, Qinghai (altitudine media: 4.200 m). Sono stati arruolati trentaquattro partecipanti con iperbilirubinemia (18 a Golmud e 16 a Yushu), 24 partecipanti con iperuricemia e 22 controlli sani. I campioni di siero dei soggetti sono stati separati e poi inviati ad un ospedale terziario locale per un esame biochimico. Per rilevare i metaboliti sierici e i metaboliti differenziali è stata utilizzata una tecnologia ampiamente mirata al siero, basata sulla piattaforma UPLC-MS/MS (cromatografia liquida ad alte prestazioni e spettrometria di massa tandem). Rispetto ai controlli sani, i pazienti con iperbilirubinemia di Golmud hanno mostrato 19 metaboliti differenziali, i pazienti con iperbilirubinemia di Yushu hanno mostrato 12 metaboliti differenziali e i pazienti con iperuricemia di Yushu hanno mostrato 23 metaboliti differenziali. Rispetto ai pazienti con iperbilirubinemia di Golmud che si trova a bassa quota, i gruppi Yushu avevano 33 metaboliti diversi. I metaboliti differenziali sono principalmente classificati in amminoacidi e loro derivati, nucleotidi e loro derivati, acidi organici e loro derivati ​​e lipidi/acidi grassi. Questi sono correlati a vie metaboliche come il metabolismo della caffeina, il metabolismo dell’acido arachidonico e il metabolismo della tirosina. L'iperbilirubinemia e l'iperuricemia nell'altopiano tibetano hanno caratteristiche metabolomiche sieriche uniche. I derivati ​​della glicina, l'acido arachidonico e i suoi derivati ​​sono stati associati a iperbilirubinemia di plateau, mentre l'acido vanillico e l'acido pentadecafluoroottanoico sono stati associati a iperuricemia di plateau.

In medicina, un ambiente di altopiano si riferisce a un'area che si trova a 3.000 metri o più sopra il livello del mare, che presenta le caratteristiche di bassa pressione parziale di ossigeno, clima freddo, elevata velocità del vento e forti raggi ultravioletti1. Inoltre, quando le persone provenienti dalle pianure entrano rapidamente in un altopiano, è probabile che si verifichi il mal di montagna acuto (AMS) a causa dell’ipossia. Una serie di sindromi cliniche non specifiche, come mal di testa, vertigini, nausea, vomito, insonnia e affaticamento, possono verificarsi nei casi lievi, mentre nei casi gravi l'AMS causerà danni al cuore, ai polmoni, al cervello e ad altri organi importanti2, 3,4,5. Inoltre, l’esposizione ad alta quota potrebbe ridurre la perfusione splancnica6 e i livelli di ossigeno nel sangue, portando a ipossia e stress ossidativo riduttivo indotto dall’ipossia7.

La bilirubina è il metabolita primario dei composti della porfirina di ferro; L'iperbilirubinemia si riferisce a una situazione in cui il livello di bilirubina totale è superiore a 20,5 mol/L, che può verificarsi a causa di un'eccessiva morte dei globuli rossi, della ridotta capacità degli epatociti di convertire la bilirubina o del blocco dell'escrezione di bilirubina8 e può causare danni irreversibili al sistema nervoso centrale. sistema nervoso9. La bilirubina è un importante antiossidante in grado di eliminare le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e ridurre il livello di stress ossidativo nel corpo10. Studi precedenti hanno scoperto che il livello di eme ossigenasi-1 (HO-1) nel sangue degli scalatori era significativamente aumentato, il che può catalizzare la produzione di biliverdina, ferro e CO dall’eme11. Successivamente, la biliverdina viene ridotta a bilirubina, con conseguente aumento dei livelli di bilirubina nel corpo. L’iperuricemia si riferisce a un livello di acido urico nel sangue a digiuno superiore a 420 μmol/L negli uomini e 360 ​​μmol/L nelle donne che seguono una normale dieta a base di purine. Studi precedenti hanno scoperto che il livello di acido urico (il prodotto finale del metabolismo delle purine nel corpo) era significativamente aumentato nelle persone che si trovavano nel plateau12,13. Quando il livello di acido urico aumenta, la via ROS-RAS può essere attivata, provocando stress pro-ossidativo14,15. L'ipossia può causare danni al fegato a causa dell'elevato stress ossidativo e dell'apoptosi cellulare ad altitudini elevate16,17. Il fegato è l'organo che produce direttamente la bilirubina e un importante sito di produzione di acido urico10,18. Il danno epatico causato dall'ipossia ad alta quota può provocare l'ingresso diretto della bilirubina nel flusso sanguigno. La xantina ossidasi, presente principalmente nel fegato e nella milza, è un enzima chiave limitante la produzione di acido urico18. Il danno epatico indotto dall'ipossia potrebbe aumentare l'espressione della xantina ossidasi, aumentando l'acido urico19.