Μέθοδοι μεταβολομικής ανάλυσης για την εύρεση βιοδεικτών άσκησης και γήρανσης σε θηλαστικά
Authors: Δέδα Όλγα 
Published: September 2021

H γήρανση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία φθίνουσας εξέλιξης, όλου του οργανισμού. Η μη εξαντλητική, αερόβια, μακροχρόνια άσκηση, έχει βρεθεί ότι πιθανόν μειώνει το φαινότυπο της γήρανσης. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναλύθηκαν για πρώτη φορά, διαφορετικά βιολογικά δειγμάτα επιμύων που ασκούνταν ή ήταν καθιστικά, με 3 αναλυτικές τεχνικές, για διάστημα 21 μηνών. Η χρήση δειγμάτων κοπράνων για την εξέταση της επίδρασης της άσκησης στο μεταβόλομα επιμύων παράλληλα με τη γήρανση έγινε για πρώτη φορά. Επιπλεόν, στα πλαίσια της μελέτης, αναλύθηκαν δείγματα ιστού εντέρου, με σκοπό να συμπληρώσουν το πάζλ της επίδρασης της άσκησης στο μεταβολικό αποτύπωμα των επιμύων. Για την υλοποίηση της μελέτης, 60 θηλυκοί επίμυες της φυλής Wistar χωρίστηκαν τυχαία σε 4 ομάδες, ανάλογα με τη διάρκεια της άσκησης. Την πρώτη ομάδα αποτελούσαν οι επίμυες που δεν πραγματοποίησαν καθόλου άσκηση σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους, τη δεύτερη ομάδα οι επίμυες που ασκήθηκαν δια βίου (δηλαδή από τον 5 μήνα της ζωής τους μέχρι τον 21), την τρίτη ομάδα οι επίμυες που ασκήθηκαν από τον 5 μέχρι τον 15 μήνα και τέλος, την τέταρτη ομάδα οι επίμυες που ασκήθηκαν από τον 15 μήνα μέχρι τον 21. Η άσκηση που εκτέλεσαν οι επίμυες ήταν κολύμβηση με ανάρτηση βάρους στην ουρά, από 4- 0 % του σωματικού τους βάρους (μειούμενο με την ηλικία). Η άσκηση των επιμύων πραγματοποιούνταν 2-5 φορές την εβδομάδα, για 15-18 λεπτά την ημέρα, ανάλογα με την ηλικία. Δείγματα ούρων, αίματος και κοπράνων συλλέγονταν σε προγραμματισμένα, τακτά χρονικά διαστήματα και ιστοί συλλέχθηκαν μετά την ευθανασία των πειραματόζωων. Στα πλαίσια της διατριβής, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά μελέτη προκατεργασίας δειγμάτων κοπράνων επιμύων, τόσο για μη στοχευμένη ανάλυση με φασματοσκοπία NMR και GC–MS, όσο και για στοχευμένη ανάλυση με HILIC-MS/MS. Οι κρίσιμες παράμετροι που βελτιστοποιήθηκαν, ήταν o λόγος εκχύλισης, η φύση και η τιμή pΗ του διαλύτη εκχύλισης. Ως βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης των δειγμάτων κοπράνων κρίθηκαν ο λόγος 1/2 υπό ουδέτερες συνθήκες, για τη μη στοχευμένη και στοχευμένη μεταβολομική ανάλυση, με διαλύτη εκχύλισης το ακετονιτρίλιο. Ακόμη αναλύθηκαν δείγματα κοπράνων των ασκούμενων και των καθιστικών επιμύων της μελέτης από διάφορα χρονικά σημεία δειγματοληψίας με φασματοσκοπία NMR και με τη στοχευμένη μέθοδο HILIC-MS/MS. Υπό την επίδραση της άσκησης και της γήρανσης, στο μεταβολικό αποτύπωμα των κοπράνων, παρατηρήθηκαν αλλαγές στο μεταβολισμό των αμινοξέων και στα σχετιζόμενα με τα ενεργειακά «καύσιμα» μονοπάτια. Κυρίως αμινοξέα και λιπαρά οξέα βρέθηκαν να ευθύνονται για το διαχωρισμό των δειγμάτων των ασκούμενων από τα δείγματα των καθιστικών επιμύων με βάση τα μεταβολικά προφίλ που λήφθηκαν από την ανάλυση των δειγμάτων εντέρου. Σε όλα τα εξεταζόμενα σημεία δειγματοληψίας δειγμάτων ούρων, η επίδραση της άσκησης έγινε εμφανής και μάλιστα ήταν ανάλογη του χρόνου άσκησης. Το ολικό αίμα αποδείχθηκε κατάλληλο υπόστρωμα για τη μελέτη της επίδρασης της άσκησης. Οι αλλαγές στο μεταβολισμό των αμινοξέων, στους μεταβολίτες του κύκλου του Krebs και στα παράγωγα των πουρινών και των πυριμιδινών, δείχνουν ότι και οι δύο εξεταζόμενοι παράγοντες επηρέασαν σημαντικά αλλά και παρόμοια βιοχημικά μονοπάτια.