Étude: La phénylacétylglutamine générée par le microbe intestinal est un modulateur allostérique endogène des récepteurs β2-adrénergiquesCrédit photo : Explode / Shutterstock.com
Des études cliniques récentes ont suggéré que la phénylacétylglutamine (PAGln), un nouveau métabolite microbien intestinal, peut moduler mécaniquement le risque de développer une maladie cardiovasculaire (MCV) et une insuffisance cardiaque (IC) chez les patients. Dans une étude récente publiée dans tjournal Nature Communications, les chercheurs examinent les mécanismes impliqués dans l’association entre PAGln et les effets cardiovasculaires indésirables.
Sommaire
Explorer de nouvelles façons de traiter les maladies cardiovasculaires
Les maladies chroniques non transmissibles sont responsables de près de 75 % des décès dans le monde. Les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance cardiaque et leurs comorbidités représentent une part importante de la mortalité humaine, ce qui souligne le besoin urgent d’améliorer les capacités diagnostiques et thérapeutiques actuelles.
À mesure que la recherche progresse, la relation entre l’alimentation, le microbiote intestinal et la santé publique devient de plus en plus évidente. Un nombre croissant d’études mettent en évidence l’association entre les assemblages microbiens intestinaux et les conséquences psychologiques, notamment l’obésité, le diabète et le risque de maladies cardiovasculaires.
Plusieurs études ont émis l'hypothèse que le PAGln serait corrélé à des événements cardiovasculaires indésirables. En fait, certaines études ont même utilisé les concentrations circulantes et fécales de PAGln comme indicateurs pour prédire le risque futur de maladie cardiovasculaire.
Néanmoins, les associations et les mécanismes impliqués dans les relations entre PAGln et maladies cardiovasculaires restent flous. La vérification et l'élucidation de ces mécanismes pourraient permettre le développement de nouvelles thérapies pour la prise en charge et la prévention des maladies cardiovasculaires.
À propos de l'étude
Des études antérieures ont identifié le potentiel de liaison du PAGln aux récepteurs adrénergiques (AR), ce qui suggère son rôle potentiel dans la modulation allostérique. Les AR sont des récepteurs hôtes impliqués dans un large éventail de fonctions métaboliques, homéostatiques et cardiovasculaires critiques dans le cœur, le tissu adipeux, les neurones et le système vasculaire. La présente étude vise à vérifier cette hypothèse et à identifier plus précisément les voies de « réglage fin » régulatrices reliant le PAGln aux résultats des maladies cardiovasculaires.
La lignée de rein embryonnaire humain 293 (HEK293) a été utilisée pour exprimer de manière stable une lignée de rapporteur de luciférase dépendant du transactivateur de tétracycline (tTA) (HTLA) et leurs dérivés génétiquement modifiés. Pour évaluer les effets allostériques potentiels de PAGln, les cellules ont été exposées à des concentrations croissantes d'isoprotérénol et de noradrénaline, qui sont tous deux des β-agonistes. Des tests de réponse à la dose d'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) ont été utilisés pour évaluer l'efficacité de liaison de la phénylalanine native et de PAGln à β1-HEK293, β2-HEK293, HTLA et HEK293 parental.
Pour mesurer la régulation de la transduction du récepteur couplé aux protéines G (GPCR), des tests de recrutement de la β-arrestine-2 ont été réalisés à l'aide de cellules HTLA et la luminescence relative a été mesurée. Par la suite, des tests radiologiques et de liaison ont été réalisés pour vérifier davantage l'affinité du GPCR et estimer son expression relative.
Pour surveiller de manière non invasive la modulation allostérique dynamique des AR après traitement par PAGln, des études de redistribution de masse dynamique (DMR) sur des cellules mutantes β2-HEK293 ont été réalisées.
Pour confirmer si ces in vitro Les analyses biochimiques se traduisent par des résultats concrets. Les chercheurs ont également effectué des tests de fonction musculaire cardiaque sur le tissu apical ventriculaire gauche des patients souffrant d'insuffisance cardiaque et des tests de contractilité sur des cardiomyocytes de souris.
Résultats de l'étude
Le test AMPc a révélé que le PAGln augmentait la production de cellules AMPc exprimant les récepteurs β2AR mais pas les récepteurs β1AR. Cet effet agnostique n'a été observé que lors d'une exposition transitoire aiguë de moins de dix minutes.
Pour déterminer si ces interactions se produisent dans des conditions physiologiques normales, le test de recrutement de la β-arrestine-2 a été utilisé pour évaluer les effets du PAGln en tant que modulateur allostérique négatif (NAM) avec ou sans exposition préalable aux β-agonistes. L'exposition au PAGln pendant 15 minutes ou plus, suivie d'un traitement aux β-agonistes pendant 10 minutes, a conduit à des résultats similaires obtenus lors du test d'AMPc, indiquant ainsi que le PAGln provoque des effets NAM dans les cellules HEK293 exprimant le β2AR mais pas le β1AR.
Des tests de contraction musculaire isométrique ont été utilisés pour déterminer si le PAGln avait un impact sur les effets du NAM sur la fonction cardiaque humaine. Un décalage significatif de la courbe dose-réponse du PAGln a été observé par rapport à l'absence de PAGln, confirmant ainsi un fort effet du NAM. Ces résultats concordent avec ceux observés dans les expériences sur les cardiomyocytes ventriculaires murins.
Conclusions
La présente étude présente la première preuve d’un métabolite du microbiome intestinal fonctionnant comme un NAM d’un GPCR hôte, ce qui suggère la coévolution substantielle du microbiome et de son hôte.
Les effets NAM conditionnels dépendants de PAGln sur le tissu cardiovasculaire humain ont également été observés, mettant ainsi en évidence le métabolite comme agoniste partiel du β2AR. PAGln a en outre été identifié comme un modulateur ago-allostérique, une classe spéciale de modulateurs allostériques qui fonctionnent indépendamment comme des agnostiques mais comme des modulateurs allostériques lorsqu'ils sont co-incubés avec d'autres agnostiques.
Historiquement, les efforts de découverte de médicaments ciblant les récepteurs GPCR se sont concentrés sur les agonistes et les antagonistes qui se lient au site orthostérique du récepteur. Mais la recherche de modulateurs allostériques est devenue importante ces dernières années, car ils ont le potentiel d'affiner les réponses cellulaires avec une plus grande sélectivité parmi les sous-types de récepteurs GPCR dans les tissus où l'agoniste endogène exerce son effet physiologique.
Pris ensemble, ces résultats identifient le PAGln comme une cible potentielle pour la découverte future de médicaments anti-MCV et le microbiome intestinal comme une opportunité passionnante de bioprospection contre les maladies chroniques.
