Μεταβολομική και λιπιδομική ανάλυση στη μελέτη καρδιαγγειακών και μεταβολικών παθήσεων σε ασθενείς και μοντέλο ζωών
Creators: name: Μουσκεφτάρα, Θωμαή Β.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Μεταβολομική ανάλυση
Λιπιδομική ανάλυση
Καρδιαγγειακές παθήσεις
Μη αλκοολική λιπώδης νόσος του ήπατος
Metabolomics analysis
Lipidomics analysis
Cardiovascular disease (CVD)
Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD)

description: Η μεταβολομική και η λιπιδομική ανάλυση συμβάλλουν καθοριστικά στην κατανόηση του ρόλου που διαδραματίζουν συγκεκριμένοι μεταβολίτες μικρού μοριακού βάρους και λιπίδια στις μεταβολικές διαταραχές που σχετίζονται με καρδιαγγειακές και μεταβολικές παθήσεις. Σε αυτήν την ανάλυση της προοπτικής μελέτης CorLipid (NCT04580173), διερευνήθηκαν τα προφίλ των λιπιδίων των ασθενών με βάση την ύπαρξη ή όχι της αποφρακτικής στεφανιαίας νόσου (ΣΝ). Τα δείγματα του ορού αίματος αναλύθηκαν με την τεχνική LC–MS Orbitrap από όπου ταυτοποιήθηκαν 517 είδη λιπιδίων. Με τη μονοπαραμετρική και πολυπαραμετρική στατιστική ανάλυση ανεδείχθη η διάκριση μεταξύ των λιπιδίων του ορού ασθενών με αποφρακτική και χωρίς αποφρακτική ΣΝ. Τα επίπεδα των γλυκεροφωσφολιπιδίων, σφιγγολιπιδίων και γλυκερολιπιδίων ήταν σημαντικά διαφοροποιημένα στους ασθενείς με αποφρακτική ΣΝ. Τέλος, ο αλγόριθμος Μηχανικής Μάθησης XGBoost εντόπισε ένα πάνελ 17 βιοδεικτών στον ορό αίματος ικανό να προβλέψει την αποφρακτική ΣΝ. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε λεπτομερής διερεύνηση των αλλαγών στο προφίλ λιπιδίων του ήπατος και του λιπώδους ιστού σε μοντέλο μυών Μη Αλκοολικής Λιπώδους Νόσου του Ήπατος (ΜΑΛΝΗ) που επάγεται έπειτα από δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά με ταυτόχρονη χορήγηση 5% High Corn Fructose Syrup. Στόχος ήταν να διερευνηθούν οι αλλαγές που προκαλούνται από την άσκηση και την απώλεια βάρους στα λιπίδια του ήπατος και του λιπώδους ιστού των μυών με τη μη στοχευμένη UΗPLC-TOF-MS/MS λιπιδομική ανάλυση. Αρκετές κατηγορίες λιπιδίων αναγνωρίστηκαν ως παράγοντες που συνέβαλαν στη διάκριση των ομάδων με μοντέλα πολυπαραμετρικής στατιστικής ανάλυσης, όπως τα γλυκερολιπίδια, τα γλυκεροφωσφολιπίδια, τα σφιγγολιπίδια και τα λιπαρά οξέα όσον αφορά τα δείγματα ήπατος, ενώ τα τριγλυκερίδια ήταν η μοναδική κατηγορία λιπιδίων που βρέθηκε διαταραγμένη στον λιπώδη ιστό. Τα λιπίδια που βρέθηκαν απορυθμισμένα σχετίζονται με καθιερωμένα μονοπάτια, που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση των PCs και PEs και στο μεταβολισμό των TGs. Μια ολοκληρωμένη μελέτη του προφίλ ασθενών με ΜΑΛΝΗ και υγιών μαρτύρων πραγματοποιήθηκε στα δείγματα πλάσματος, βιοψίας ήπατος και ούρων. Οι αναλύσεις των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν με στοχευμένες HILIC-MS/MS, RPLC-MS/MS και GC-MS μεθόδους όπως επίσης και με τη μη στοχευμένη UΗPLC-TOF-MS/MS λιπιδομική ανάλυση. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη ενός προγνωστικού αλγορίθμου, ο οποίος εντόπισε ένα σύνολο 15 βιοδεικτών στο πλάσμα αίματος που μπορούν να προβλέψουν την εξέλιξη της μη αλκοολικής στεατοηπατίτιδας. Η μελέτη των δειγμάτων της βιοψίας του ήπατος παρουσίασε διαφοροποιήσεις μεταξύ ειδών τριγλυκεριδίων και λιπαρών οξέων. Τέλος, αναπτύχθηκε μια γρήγορη απλή και αξιόπιστη μέθοδος για τον ποσοτικό προσδιορισμό 48 οργανικών οξέων στα ούρα ασθενών με ΜΑΛΝΗ και υγιών μαρτύρων. Η μέθοδος βελτιστοποιήθηκε όσον αφορά τις συνθήκες ανάλυσης στην οργανολογία GC-MS/MS και τις μεθόδους εκχύλισης και παραγωγοποίησης των οργανικών οξέων, ενώ επικυρώθηκε με βάση τις τρέχουσες οδηγίες για βιοαναλυτικές μεθόδους.
description: Metabolomic and lipidomic analyses are identified as highly promising research areas, with a crucial contribution in interpretation of the role played by specific small molecular weight metabolites and lipids in metabolic disorders associated with cardiovascular and metabolic diseases. In this analysis of the prospective CorLipid study (NCT04580173), the lipid profiles of patients were investigated, based on the presence or absence of obstructive coronary artery disease (CAD). Blood serum samples were analyzed using LC–MS Orbitrap instrument. In total, 517 lipids species were identified, from which 290 were quantified. Univariate and multivariate statistical analysis revealed a clear distinction between serum lipids of patients with and without obstructive CAD. Levels of glycerophospholipids, sphingolipids, and glycerolipids were significantly higher in patients with obstructive CAD. Finally, the XGBoost machine learning algorithm identified a panel of 17 biomarkers in serum capable of predicting obstructive CAD. A detailed investigation was conducted to study the changes in the lipid profiles of liver and adipose tissue in NAFLD mice model induced by a high-fat diet in combination with 5% high corn fructose syrup (HCFS) in-take. The aim was to explore the changes caused by exercise and weight loss in the liver and adipose tissue lipids using untargeted UHPLC-TOF-MS/MS lipidomic analysis. Several lipid classes were identified as contributing factors to the distinction between groups using multivariate statistical analysis models, such as glycerolipids, glycerophospholipids, sphingolipids, and fatty acids regarding liver samples, while triglycerides were found to be dysregulated in adipose tissue. These lipids were associated with established pathways involved in the biosynthesis of PCs and PEs, and TGs metabolism. A comprehensive study of patient profiles with NAFLD and healthy controls was performed on plasma, liver biopsy, and urine samples. Analyses of the samples were conducted using targeted HILIC-MS/MS, RPLC-MS/MS, and GC-MS methods, as well as untargeted UHPLC-TOF-MS/MS lipidomic analysis. The data were used to develop an algorithm, which identified a set of 15 biomarkers in blood plasma that could predict the progression of non-alcoholic steatohepatitis. The study of liver biopsy samples revealed differences in types of triglycerides and fatty acids. Finally, a rapid, simple, and reliable method was developed for the quantitative determination of 48 organic acids in the urine of patients with NAFLD and healthy controls. The method was optimized for GC-MS/MS conditions, extraction and derivatization protocols and was validated based on current guidelines for bioanalytical methods.