Význam metabolomiky pro objasnění patobiochemie onemocnění – Mgr. Radana KARLÍKOVÁ

Anotace:

Metabolomika je vědní disciplína zabývající se studiem nízkomolekulárních látek (metabolitů), které jsou v daném čase přítomny v analyzovaném materiálu buňce, tkáni, tělesných tekutinách či v celém organismu. V rámci disertační práce byly zkoumány metabolické změny související s tauopatickým procesem. Tauopatie jsou skupinou neurodegenerativních onemocnění, které jsou charakterizovány akumulací abnormálně modifikovaných proteinů tau. Mezi nejznámější patří Alzheimerova choroba. Vzorky mozkové tkáně, cerebrospinální tekutiny a plasmy transgenních potkanů exprimujících zkrácený, hyperfosforylovaný tau protein byly spolu s kontrolními vzorky analyzovány pomocí kapalinové chromatografie ve spojení s hmotnostními spektrometry Triple Quad 6500 a LTQ Orbitrap Elite. Cíleným metabolomickým přístupem byly nalezeny statisticky významné rozdíly v hladinách meziproduktů citrátového cyklu, purinů a dále v metabolismu argininu a prolinu u transgenních potkanů ve srovnání s kontrolními zvířaty. Necílená analýza odhalila významné změny v hladinách fosfatidylcholinů. Druhá část disertační práce se zabývala atypickou myopatií koní (AM). Jedná se o získané onemocnění způsobené otravou hypoglycinem A, který je přítomný v nažkách a semenáčcích určitých druhů javorů. Onemocnění je důsledkem inhibice flavinadenindinukleotid dependentních acyl-CoA dehydrogenas, zapojených v metabolismu mastných kyselin, větvených aminokyselin a betainu. Pomocí cílené metabolomiky byly analyzovány vzorky sér/močí koní s AM a kontrol. Byly pozorovány rozdíly v hladinách řady metabolitů (např. acylovaných karnitinů, glycinových konjugátů, aminokyselin a purinů). Analýzou vzorků získaných opakovaným odběrem krve postižených koní, byl sledován metabolický profil v průběhu onemocnění. Diagnosa AM byla rovněž potvrzena u novorozeného hříběte, a to detekcí metabolitu hypoglycinu A v plné krvi. Byly navrženy dvě teorie vysvětlující toto pozorování: prenatální přenos hypoglycinu A/jeho metabolitů přes placentu či transfer zmíněných látek do kolostra klisny (postnatální intoxikace). …víceméně

Abstract:

Metabolomics is a scientific discipline dealing with the study of low-molecular weight compounds (metabolites) that are present at the given time in the analyzed material the cell, tissues, body fluids or the whole organism. In this dissertation, metabolic changes related to the process of tauopathy were investigated. Tauopathies are a group of neurodegenerative diseases that are characterized by accumulation of abnormally modified tau proteins. The most well-known is Alzheimer's disease. Samples of brain tissues, cerebrospinal fluid and plasma of transgenic rats expressing hyperphosphorylated and truncated tau protein and controls were analyzed using liquid chromatography combined with the Triple Quad 6500 and LTQ Orbitrap Elite mass spectrometers. Differences in the levels of citrate cycle intermediates, purines, proline and arginine metabolism were observed by targeted metabolomic approach in tauopathy rats compared with controls. Untargeted analysis revealed changes in the levels of phosphatidylcholines. The second part of the dissertation dealed with the atypical myopathy of horses (AM). AM is an acquired disease caused by ingestion of hypoglycin A which is present in seeds and seedlings of certain maple species. Disease is the result of inhibiting flavinadenine dinucleotide dependent acyl-CoA dehydrogenases involved in the metabolism of fatty acids, branched amino acids and betaine. Serum and urine samples of horses with AM and controls were analyzed using targeted metabolomics. Differences in levels of various metabolites e.g. acylcarnitines, glycine conjugates, amino acids and purines were found. The metabolic profile during the disease progression was also monitored. The diagnosis of AM was confirmed by detecting the metabolite of hypoglycin A in whole blood of the newborn foal. Two theories have been proposed to explain this observation: the prenatal transfer of hypoglycin A and/or its metabolites through the placenta or the transfer of above-mentioned substances into the mare's colostrum (postnatal intoxication). …víceméně