限时优惠！CT350精准定量350+代谢物，揭秘色氨酸代谢通路

凯莱谱CalTarget靶向代谢组学平台CT350绝对定量代谢组解决方案可实现对生物样本中350+的功能性小分子代谢物进行绝对定量检测，涉及150多条KEGG代谢通路。接下来的系列，我们将带大家了解CT350涉及的一些重点代谢通路。本期首先介绍的明星代谢通路为：色氨酸代谢通路(Tryptophan metabolism)。

色氨酸代谢通路

色氨酸代谢（KEGG map00380）作为人类体内最重要和独特的代谢通路之一，可生成多种神经递质、激素和免疫调节因子，是合成血清素、褪黑素以及免疫调节分子犬尿氨酸通路产物的唯一途径。其产生的一系列生物活性的代谢物广泛参与了神经传递、昼夜节律、免疫稳态、氧化应激平衡以及宿主-微生物互作等核心生理过程，其功能障碍与抑郁症、神经退行性疾病、自身免疫病、肠道炎症、癌症及代谢综合征等多种重要疾病密切相关，凸显其在维持整体生理稳态中的核心枢纽地位。下图展示了KEGG数据库中的色氨酸代谢通路图谱，其中红色标记点代表CT350技术平台可检测到的代谢物，下表为部分CT350所涵盖的色氨酸代谢通路中的代谢物。

接下来，我们将结合近期发表的高影响力研究文献，探讨色氨酸代谢相关研究的创新思路与方法：

1. Counteracting tryptophan metabolism alterations as a new therapeutic strategy for rheumatoid arthritis[1]

发表期刊：Annals of The Rheumatic Diseases（2024影响因子：20.6）

发表时间：2024年2月

研究领域：自身免疫性疾病：类风湿性关节炎

研究单位：法国洛林大学

研究内容：本研究通过大规模临床队列（ESPOIR队列，含574例初治类风湿性关节炎患者和98例健康对照）和动物模型，系统揭示了色氨酸（Trp）代谢紊乱在类风湿关节炎（RA）发病中的核心作用及治疗潜力。研究采用靶向代谢组学分析血清色氨酸代谢物，发现RA患者存在显著代谢失衡：犬尿喹啉酸（KYNA）和黄尿酸（XANA）水平显著降低，而喹啉酸（QUIN）水平升高（图1），且这些变化在独立验证队列（TrypAFORA，69例RA患者）和动物模型中均得到重现。本研究首次证实色氨酸代谢失衡（KYNA/XANA缺乏、QUIN过量）是RA的致病因素，而通过重组氨基己二酸氨基转移酶纠正代谢紊乱可有效缓解关节炎。这为RA提供了“代谢重编程”新疗法，即通过靶向调控内源性色氨酸代谢通路实现疾病干预。

图1. 从左至右：RA患者与健康受试者血清中喹啉酸(QUIN)与3-羟基邻氨基苯甲酸(3HAA)的比值；犬尿喹啉酸(KYNA)的水平；黄尿酸(XANA)与3-羟基犬尿氨酸(3H-Kyn)的比值

2. Dietary fibre directs microbial tryptophan metabolism via metabolic interactions in the gut microbiota [2]

发表期刊：Nature Microbiology（2024影响因子：19.4）

发表时间：2024年6月

研究领域：营养、机制研究

研究单位：丹麦技术大学国家食品研究所

研究内容：这项研究揭示了膳食纤维通过调控肠道微生物代谢而非菌群丰度来影响色氨酸代谢。研究者利用体外培养、三菌共培养体系（图2）以及无菌小鼠模型发现，纤维摄入显著降低了吲哚水平，同时促进了吲哚乳酸（ILA）、吲哚丙酸（IPA）等具有免疫调节和屏障保护作用的代谢物生成（图2）。这种代谢转向并非由菌群丰度变化驱动，而是源于纤维降解菌释放单糖对大肠杆菌 tnaA 基因的代谢性抑制，减少吲哚合成，使更多色氨酸可用于 Stickland 发酵途径。结果解释了为何膳食纤维摄入与降低有害代谢物、提升有益代谢物密切相关，并为饮食干预改善肠道代谢环境和相关疾病提供了机制依据。

图2. 膳食纤维将微生物色氨酸代谢从吲哚转向有益代谢物（ILA、IPA）

3. Relationships between brain activity, tryptophan-related gut metabolites, and autism symptomatology [3]

发表期刊：Nature communications（2024影响因子：15.7）

发表时间：2025年4月

研究领域：精神类疾病：孤独症

研究单位：南加州大学

研究内容：此研究通过多模态方法深入探讨了肠道色氨酸代谢物、脑功能活动和自闭症谱系障碍（ASD）症状之间的关系。研究团队在一项横断面病例对照研究中，招募了43名8–17岁ASD儿童和41名神经典型（NT）儿童，分别采集粪便样本进行了靶向代谢组学分析，任务态功能磁共振成像（fMRI）以及行为学评估。结果显示，ASD儿童粪便中的色氨酸代谢产物犬尿喹啉酸水平显著低于NT组，且与岛叶和扣带回等内感受与情绪处理脑区的活动异常相关。这些脑区的激活模式还与ASD儿童的症状表现（如重复行为、社交困难、厌恶敏感性）显著相关。例如，研究发现犬尿喹啉酸和吲哚乳酸等代谢物水平的降低与右侧中岛叶和中扣带回的脑活动异常密切相关，并通过中介效应进一步揭示了“肠道代谢物 → 脑区活动异常 → ASD症状加重”的作用链条（图3）。这一发现为理解ASD的“肠-脑-行为”机制提供了关键证据，提示调控肠道微生物代谢产物或许能为ASD干预提供新思路。

图3. ASD组中的显著中介模型：ASD组中构建的显著中介模型以大脑作为特定代谢物与行为之间的中介变量

4. AR to GR switch modulates differential TDO2-Kyn-AhR signalling to promote the survival and recurrence of treatmentinduced dormant cells in prostate cancer [4]

发表期刊：Cell Discovery（2024影响因子：12.5）

发表时间：2025年8月

研究领域：癌症：前列腺癌

研究单位：南方科技大学等

研究内容：此研究通过多组学技术（代谢组学、转录组学等）揭示雄激素剥夺治疗（ADT）诱导的前列腺癌细胞休眠及肿瘤复发过程中的代谢调控机制。研究者使用代谢组学分析发现ADT干预后色氨酸代谢产物甲酰犬尿氨酸（formyl-kynurenine）显著升高（图4），并鉴定出TDO2-Kynurenine-AhR信号轴在维持休眠细胞存活和促进其复发中发挥关键作用。机制上，ADT上调TDO2表达，通过产生Kyn活化AhR，从而避免细胞死亡并促进癌细胞耐药性形成。进一步发现，随着肿瘤发展，雄激素受体（AR）表达下降、糖皮质激素受体（GR）接管调控TDO2的功能，维持TDO2的持续表达并加速去势抵抗性前列腺癌（CRPC）进展。动物实验表明TDO2或AhR的药物抑制可显著延缓肿瘤复发。研究最终提出TDO2作为ADT联合治疗的新靶点，为精准干预前列腺癌复发提供了代谢层面的理论依据。

图4. 左图：火山图（ADT干预后Formyl-kynurenine显著上升）；

右图：色氨酸代谢途径：甲酰犬尿氨酸是犬尿氨酸的前体，是色氨酸代谢过程中由IDO1/2和/或TDO2催化生成的第一个产物

小结

凯莱谱CalTarget靶向代谢组学平台推出的CT350绝对定量代谢组解决方案，可精准检测350+种功能性小分子代谢物，并覆盖150+ 条KEGG 通路。本期聚焦的明星通路——色氨酸代谢通路，充分彰显了 CT350 在疾病机制解析与转化医学中的核心价值。以下为CT350产品列表：

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参考文献

【1】 Moulin, David et al. “Counteracting tryptophan metabolism alterations as a new therapeutic strategy for rheumatoid arthritis.” Annals of the rheumatic diseases vol. 83,3 312-323. 15 Feb. 2024, doi:10.1136/ard-2023-224014

【2】 Sinha, Anurag K et al. “Dietary fibre directs microbial tryptophan metabolism via metabolic interactions in the gut microbiota.” Nature microbiology vol. 9,8 (2024): 1964-1978. doi:10.1038/s41564-024-01737-3

【3】Aziz-Zadeh, Lisa et al. “Relationships between brain activity, tryptophan-related gut metabolites, and autism symptomatology.” Nature communications vol. 16,1 3465. 14 Apr. 2025, doi:10.1038/s41467-025-58459-1

【4】 Li, Sangsang et al. “AR to GR switch modulates differential TDO2-Kyn-AhR signalling to promote the survival and recurrence of treatment-induced dormant cells in prostate cancer.” Cell discovery vol. 11,1 67. 5 Aug. 2025, doi:10.1038/s41421-025-00817-w