Identificación de alteraciones metabólicas implicadas en el proceso infeccioso y la resistencia en rodaballo para el diseño de terapias inmunometabólicas

Abstract

La relación entre el sistema inmune y el metabolismo en la respuesta frente a infecciones o en la resistencia en procesos infectivos se desconoce. Una estrategia de metabolómica no dirigida basada en cromatografía líquida acoplada a espectroscopía de masas de alta resolución se usó para identificar cambios metabólicos en rodaballos (Scophthalmus maxima) resistentes y susceptibles sometidos a una infección con la bacteria Aeromonas salmonicida en dos tipos de muestras: hígado y riñón anterior. Un grupo de rodaballos susceptibles y otro de resistentes actuaron como control frente a los otros dos grupos de rodaballos susceptibles y resistentes que fueron sometidos a la infección con la bacteria. En el hígado se observaron cambios en aminoácidos, derivados y compuestos relacionados con las bases nitrogenadas; mientras que en el riñón anterior se encontraron ácidos orgánicos y también aminoácidos y derivados. El análisis de las rutas alteradas con la integración de datos de transcriptómica reveló la afectación en hígado del metabolismo de nucleótidos y de aminoácidos, así como de cofactores y vitaminas. En el riñón anterior se observó una afectación más dispersa, destacando el metabolismo de los aminoácidos, purinas, carbohidratos y taurina. Como candidatos a evaluar para terapias inmunometabólicas, se seleccionaron los siguientes metabolitos: cisteinilglicina, adenina, ácido succínico, ácido glutámico, glutatión, taurina y N-Acetil-manosamina. Alternativamente, se encapsularon ácido palmítico y colesterol como modelos de metabolitos lipídicos en fibras poliméricas biocompatibles para mejorar la estabilización y administración de posibles metabolitos terapéuticos. En resumen, estos resultados arrojan luz sobre las rutas que subyacen a las respuestas inmunometabólicas de la infección y resistencia del rodaballo, que pueden contribuir al desarrollo de terapias inmunometabólicas.

The relationship between the immune system and metabolism in the response to infections or resistance in infectious processes is unknown. An untargeted metabolomics strategy based on high-resolution liquid chromatography coupled with mass spectrometry was used to identify metabolic changes in resistant and susceptible turbot fish (Scophthalmus maxima) subjected to an infection with the bacterium Aeromonas salmonicida in two types of samples: liver and head kidney. One group of susceptible turbot and another group of resistant turbot acted as controls compared to the other two groups of susceptible and resistant turbot that were subjected to the bacterial infection. In the liver, changes in amino acids, derivatives, and compounds related to nitrogenous bases were observed, while in the head kidney, organic acids, as well as amino acids and derivatives, were found. The analysis of altered pathways with the integration of transcriptomic data revealed the involvement of nucleotide and amino acid metabolism, as well as cofactors and vitamins, in the liver. In the head kidney, a less focused impact was observed in the metabolism of amino acids, purines, carbohydrates, and taurine. The following metabolites were selected as candidates to be evaluated for immunometabolic therapies: cysteinylglycine, adenine, succinic acid, glutamic acid, glutathione, taurine, and N-Acetyl-mannosamine. Alternatively, palmitic acid and cholesterol were encapsulated as lipid metabolite models in biocompatible polymeric fibers to enhance the stabilization and administration of potential therapeutic metabolites. In summary, these results shed light on the pathways underlying the immunometabolic responses to infection and resistance in turbot, which may contribute to the development of immunometabolic therapies.