Farklı vücut ağırlıklı polikistik over sendrom hastalarında triptofan metabolizması
Triptophan metabolism in patients with different body-weighted polycystic over syndrome
Yazar: SUADİYE SAĞLAM
Danışman: PROF. DR. CEMİLE BİÇER
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Kinürenin = Kynurenine ; Obezite = Obesity ; Over = Ovary ; Triptofan = Tryptophan ; İndolamin = İndolamin ; İndoleamin 2,3-dioksijenaz-1 =   ; İnsülin direnci = Insulin resistance

Özet:
Amaç: Polikistik over sendromu (PKOS) reprodüktif dönemdeki kadınları etkileyen, etiyolojisinde birçok genetik ve çevresel etmenin etkili olduğu, kronik anovulasyon ve hiperandrojenizm ile karakterize, yaygın görülen jinekolojik ve endokrinolojik bir bozukluktur. Etyopatogenezinde steroid hormonlarının, amino asitlerin, karbonhidratların, lipidlerin, pürinlerin ve sitrik asit döngüsünün bozulmuş metabolizması yer alır.
Triptofan aminoasidi triptofan(2,3)-dioksijenaz(TDO) ve indolamin(2,3)-dioksijenaz(IDO) enzimleri ile başlatılan kinürenin yolağında kinürenin ve alt metabolitlerine dönüştürülür. Bu metabolitler inflamasyonu kontrol etme, enerji homeostazını ve metabolizmayı düzenleme gibi çeşitli görevlerinin yanı sıra nörotoksik veya nöroprotektif özellik gösterebilirler. Kinürenin yolağının aktivasyonu, vücudun immün cevaba karşı oluşturduğu savunmayı gösterir.
PKOS patofizyolojisinde görülen insülin direnci, anormal aminoasit metabolizması, kronik düşük dereceli sistemik inflamasyon,  TCA döngüsü değişikliği gibi nedenlerin triptofan metabolizması değişiklikleri ile ilişkili olabileceği düşünülmektedir.  PKOS ile ilgili daha önce triptofan metabolizması metabolitlerinin araştırıldığı bir çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle çalışmada farklı vücut ağırlığındaki PKOS hastalarında triptofan metabolizması araştırılması amaçlandı. Obezitesi ve insülin direnci olan PKOS hastalarında triptofan metabolizması arasındaki ilişki ilk kez çalışılmaktadır. PKOS hastalarında triptofan metabolizmasının olası rolü araştırılarak PKOS'un etyopatogenezine yönelik yeni bir hipotez ortaya konulmaktadır. İkinci hedef triptofan metabolizması ile hastalık şiddeti arasındaki ilişkinin incelenmesidir. Çalışma sonuçları PKOS tedavisine yönelik yeni stratejiler geliştirilmesine de yardımcı olacaktır. 

Gereç ve Yöntem: Çalışma normal kilolu PKOS, fazla kilolu-obez PKOS hastaları ve benzer kiloda kontrol gruplarından oluşturulmuştur. PKOS hastalarından tanı ve takip için rutin istenen biyokimya ve hormon testlerine ek olarak inflamasyon varlığını değerlendirmek için IL-6 ve CRP ile LC-MS/MS'de triptofan ve metabolitleri ölçülmüştür. Hasta ve kontrol gruplarından elde edilen sonuçlar Jamovi (Version 2.2.5.0) ve JASP (Version 0.16.1) ile istatistiksel olarak analiz edilmiştir.
Bulgular: Gruplar arasında anlamlı farklılıkların (p<0,05) olduğu parametrelerde fazla kilolu-obez PKOS grubunda glukoz, ALT, TG, VLDL, HbA1c, açlık insülin, HOMA-IR ve CRP; FSH, E2, sT ve QUIN normal kilolu PKOS grubuna göre daha yüksek bulundu. AMH, androstenedion, LH, 17 OH P ve SHBG normal kilolu PKOS grubunda fazla kilolu-obez PKOS grubuna göre daha yüksek bulundu. IR ne göre yapılan gruplandırmada PKOS grubunda 3-HK değerleri kontrollere göre daha yüksekti. HOMA-IR negatif olan PKOS hastalarının 3-HK değeri, HOMA-IR pozitif PKOS hastalarına göre anlamlı olarak daha yüksekti.
PKOS hasta grubunda DHEA-S ile kinürenin/triptofan oranı, kinürenik asit ve PICA, total testosteron ile kinürenik asit, 3-HK ile BMI, glukoz ve CRP arasında ise negatif yönde anlamlı korelasyonlar olduğu görüldü. Kinürenin ile CRP ve IL-6, kinürenin/triptofan oranı ile CRP ve IL-6, pikolinik asit ile SHBG arasında ise pozitif yönde anlamlı korelasyonlar olduğu görüldü. Normal kilolu ve fazla kilolu-obez PKOS hasta gruplarında triptofan ile kinürenin, kinürenin ile kyn/trp arasında aynı yönlü, triptofan ile kyn/trp değeri arasında ters yönlü bir ilişki vardı.
Kinürenin %68,37 sensitivite ve %54,0 spesifisite oranı ile PKOS gelişimini öngörmekte idi (AUC=0,596, p=0,049). 3-HK PKOS gelişimin öngörmedeki sensitivite ve spesifisite oranları %37,76 ve %96,0 olarak bulundu (AUC=0,680, p<0,001) yüksek bulundu. 
Sonuç: Çalışma sonuçlarımız PKOS etyopatogenezinde obezite, insülin direnci, kronik düşük dereceli inflamasyon, hiperandrojenizmin triptofan metabolizması kinürenin yolağı üzerinden etkileri olduğunu göstermiştir. PKOS hastalarındaki triptofan aminoasidi kinürenin yolağı hastalığa tanı koymada, tedaviye yön vermede ve hastalıktan koruyucu önlemler alınmasında yol göstermede umut vaad etmektedir.
Anahtar kelimeler: İndolamin(2,3)-dioksijenaz, İnsülin direnci, Kinürenin, Obezite, Polikistik Over Sendromu, Triptofan

Abstract:
Aim: Polycystic ovary syndrome(PCOS) is a common gynecological and endocrinological disorder that affects women in the reproductive period, has many genetic and environmental factors in its etiology, is characterized by chronic anovulation and hyperandrogenism. Its etiopathogenesis involves impaired metabolism of steroid hormones, amino acids, carbohydrates, lipids, purines and the citric acid cycle.
Tryptophan amino acid is converted to kynurenine and its sub-metabolites in the kynurenine pathway initiated by tryptophan(2,3)-dioxygenase(TDO) and indolamine(2,3)-dioxygenase(IDO) enzymes. These metabolites may exhibit neurotoxic or neuroprotective properties as well as various functions such as controlling inflammation, regulating energy homeostasis and metabolism. Activation of the kynurenine pathway indicates the body's defense against the immune response.
It is thought that causes such as insulin resistance, abnormal amino acid metabolism, chronic low-grade systemic inflammation, and TCA cycle changes seen in the pathophysiology of PCOS may be related to changes in tryptophan metabolism. There is no previous study investigating tryptophan metabolism metabolites related to PCOS. Therefore, in this study, it was aimed to investigate tryptophan metabolism in PCOS patients with different body weights. The relationship between tryptophan metabolism in PCOS patients with obesity and insulin resistance is studied for the first time. A new hypothesis for the etiopathogenesis of PCOS is put forward by investigating the possible role of tryptophan metabolism in PCOS patients. The second goal is to examine the possible between tryptophan metabolism and disease severity. The results of the study will also help develop new strategies for the treatment of PCOS.

Material and Method: The study consisted of normal-weight PCOS, overweight-obese PCOS patients, and control groups with similar body weights. In addition to routinely requested biochemistry and hormone tests for diagnosis and follow-up of PCOS patients, IL-6 and CRP and tryptophan and its metabolites, measured in LC-MS/MS, were examined to evaluate the presence of inflammation. The results obtained from the patient and control groups were statistically analyzed with Jamovi (Version 2.2.5.0) and JASP (Version 0.16.1).

Results: Glucose, ALT, TG, VLDL, HbA1c, fasting insulin, HOMA-IR, CRP, FSH, E2, fT and QUIN were statistically (p<0,05) higher in the overweight-obese PCOS group; than the normal weight PCOS group. AMH, androstenedione, LH, 17 OH P and SHBG were found to be higher in the normal weight PCOS group than the overweight-obese PCOS group. 
In the PCOS patient group, there were negative correlations between DHEA-S and kynurenine/tryptophan ratio, kynurenic acid and PICA, total testosterone and kynurenic acid, 3-HK and BMI, glucose and CRP. There were positive correlations between kynurenine and CRP and IL-6, between kynurenine/tryptophan ratio and CRP and IL-6, and between picolinic acid and SHBG. There was an inverse relationship between tryptophan and kynurea, kynurea and kyn/trp, and an inverse relationship between tryptophan and kyn/trp in normal weight and overweight-obese PCOS patient groups.
If we seperate participants according to presence of IR, 3-HK values of HOMA-IR negative PCOS patients were significantly higher than HOMA-IR positive PCOS patients. And in general 3-HK values were higher in the PCOS group than the controls when grouping according to IR. Kynurenine predicted the development of PCOS (AUC=0.596, p=0.049) with 68.37% sensitivity and 54.0% specificity. For 3-HK the sensitivity and specificity rates in predicting the development of PCOS were found to be 37.76% and 96.0% respectively (AUC=0.680, p<0.001).

Conclusion: Our study results showed that obesity, insulin resistance, chronic low-grade inflammation, hyperandrogenism affect the pathogenesis of PCOS via tryptophan metabolism and kynurenine pathway. The tryptophan metabolism pathway in PCOS patients is promising in diagnosing the disease, guiding treatment and preventive measures from the disease.

Key Words: Indolamine (2,3)-dioxygenase, Insulin resistance, Kynurenin, Obesity, Polycystic Ovary Syndrome, Tryptophan