Εφαρμογή ολιστικών αναλυτικών τεχνολογιών για τη μελέτη της επίδρασης της άσκησης στο μεταβολικό προφίλ:
Creators: name: Πεχλιβάνης, Αλέξανδρος Π.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Μεταβονομική
Βιοχημεία της Άσκησης
Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού
Υγρή Χρωματογραφία συζευγμένη με Φασματομετρία Μαζών
Αέριος Χρωματογραφία συζευγμένη με Φασματομετρία Μαζών
Πολυπαραμετρική Στατιστική Ανάλυση
Metabonomics
Exercise Biochemistry
Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LC-MS)
Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)
Multivariate Statistical Analysis

description: H τακτική σωματική άσκηση και ιδίως η άσκηση αντοχής συντελεί σημαντικά στη μείωση των κινδύνων εμφάνισης ασθενειών και στην αύξηση του προσδόκιμου ζωής. Οι γνώσεις μας όμως για τους μοριακούς μηχανισμούς πίσω από αυτή τη δράση είναι περιορισμένες. Το μεγαλύτερο ποσοστό των μελετών της βιοχημείας της άσκησης βασίζεται στη μελέτη συγκεκριμένων και καλώς χαρακτηρισμένων ενώσεων σε συγκεκριμένους ιστούς. Καθώς όμως η άσκηση επιδρά σε διάφορα μεταβολικά μονοπάτια και σε διάφορους ιστούς, είναι αναγκαία η κατανόηση αυτών των μηχανισμών ως σύνολο. Εργαλείο για αυτή την κατανόηση μπορεί να αποτελέσει η μεταβονομική. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη, μέσω ολιστικής προσέγγισης, της επίδρασης της άσκησης στο μεταβολικό προφίλ πειραματοζώων και ανθρώπων με τη χρήση των αναλυτικών τεχνολογιών NMR, UPLC-MS και GC-MS και την πολυπαραμετρική ανάλυση των δεδομένων. Στην παρούσα διατριβή αναλύθηκαν δείγματα ορού αίματος, μυών και ήπατος επιμύων οι οποίοι ασκήθηκαν μέχρις εξαντλήσεως, με τη χρήση LC-MS και βιοχημικών μεθόδων (κεφάλαιο 5). Στα κεφάλαια 6 και 7, παρουσιάζεται η μελέτη των επιδράσεων (τόσο βραχυπρόθεσμων όσο και μακροχρόνιων) δυο διαφορετικών πρωτοκόλλων προπόνησης σε δείγματα ούρων και ορού αίματος αγύμναστων εθελοντών. Η ανάλυση συντελέστηκε με τη χρήση NMR και βιοχημικών μεθόδων. Στο κεφάλαιο 8, παρουσιάζεται η μελέτη της επίδρασης της αλλοπουρινόλης στο μεταβολικό αποτύπωμα επιμύων μετά από άσκηση αντοχής, με τη χρήση GC-MS. Στο κεφάλαιο 9, παρουσιάζεται η μεταβονομική ανάλυση ούρων εφήβων κολυμβητών με τη χρήση LC-MS για την εύρεση βιοδεικτών αξιολόγησης της προπόνησης και της αθλητικής απόδοσης, καθώς και για τη σύγκριση δοκιμασιών για την ανάπτυξη αναερόβιας ικανότητας. Τέλος, στο κεφάλαιο 10 παρουσιάζεται η μεταβονομική ανάλυση ούρων με RP-UPLC-MS και φασματοσκοπία ΝΜR για την εύρεση και παρακολούθηση για 2 ώρες δεικτών αξιολόγησης της άσκησης σε ούρα αγύμναστων εθελοντών μετά από δοκιμασία δρόμου ταχύτητας. Στο σύνολο των μελετών, για την εξαγωγή, αναγνώριση και αξιολόγηση των πιθανών βιοδεικτών, καθώς και την ενσωμάτωση τους σε βιολογικά μονοπάτια, χρησιμοποιήθηκαν προηγμένες τεχνικές πολυπαραμετρικής στατιστικής ανάλυσης. Με τη χρήση αυτών των τεχνικών κατέστη δυνατόν να αναγνωριστούν πάνω από 50 μεταβολίτες των μονοπατιών του μεταβολισμού του ΑΤΡ, των υδατανθράκων, των λιπιδίων και των αμινοξέων. Οι μεταβολίτες αυτοί επηρεάζονταν τόσο με τη σύντομη οξεία άσκηση, όσο και από τη μακροχρόνια άσκηση, επηρεάζονταν από την πρόκληση οξειδωτικού στρες λόγο της άσκησης όσο και από τη χορήγηση αντιοξειδωτικών όπως η αλλοπουρινόλη.
description: Regular physical exercise and especially endurance exercise contributes significantly to the reduction of disease risk and increase of life expectancy. Our knowledge however, about the molecular mechanisms behind this effect is limited. The majority of studies on the exercise biochemistry is based on the study of specific and well-characterized compounds in specific tissues. But as the exercise affects different metabolic pathways in different tissues, it is necessary to understand these mechanisms as a whole. A tool for this understanding can be the Systems biology with metabonomics. The aim of this thesis was to study, through a holistic approach, the effect of exercise on metabolic profile of animals and humans using the analytical technologies of NMR, UPLC-MS and GC-MS and multivariate data analysis. In the present study analyzed serum samples of blood, liver and muscle of rats who exercised to exhaustion, using LC-MS and biochemical methods (chapter 5). In chapters 6 and 7 we study the effects (both short and long term) of two different training protocols in urine and blood serum samples of untrained volunteers. Analysis was performed by NMR and biochemical techniques. In Chapter 8 we study the effects of allopurinol in the metabolic fingerprint of rats after endurance exercise, using GC-MS. Chapter 9 presents the metabonomic urine analysis of adolescent swimmers using LC-MS for finding biomarkers for the evaluation of training, sports performance, and the development of anaerobic capacity. Finally, in chapter 10 we present the metabonomic analysis of urine samples using RP-UPLC-MS and NMR spectroscopy for finding and monitoring for two hours assessing biomarkers of exercise in untrained volunteer’s urine after repeated sprints. In all the studies, the exportation, identification and evaluation of potential biomarkers and their incorporation into biological pathways, we used advanced multivariate statistical analysis techniques. By using these techniques it has been possible to identify more than 50 metabolites of the metabolic pathways of ATP, carbohydrates, lipids and amino acids. These metabolites are influenced both by brief and acute exercise, as well as by long-term exercise, they are affected by the induction of oxidative stress caused by exercise and the administration of antioxidants such as allopurinol.