1H NMR metabolom stolice pacientů s Crohnovou chorobou

Bc. Michaela Řeháková

Diplomová práce

1H NMR metabolome of stool of patients with Crohn´s disease

Anotace:

Crohnova choroba patří do skupiny tzv. zánětlivých střevních onemocnění. Jedná se o chronická onemocnění s dosud neznámou příčinou. Předpokládá se však, že významnou roli hraje střevní mikrobiom, který úzce souvisí s metabolomem. Je známo, že pacienti trpícící Crohnovou chorobou mají mikrobiom odlišný, i když není jisté, zda se jedná o příčinu či následek onemocnění. Cílem práce bylo porovnat profil metabolitů ve stolici dětských pacientů s Crohnovou chorobou a kontrolní skupiny pomocí metody 1H nukleární magnetické rezonance (NMR). Dále také najít rozdíly, které by mohly sloužit jako markery pro diagnostiku a monitorování Crohnovy choroby. Ve spolupráci s Fakultní nemocnicí v Motole byly odebrány vzorky stolice od 6 dětských pacientů. Kontrolní skupinu tvořilo 11 dětí z Olivovy dětské léčebny v Říčanech u Prahy.Vzorky byly analyzovány metodou NMR 500 MHz, s pomocí pulzní sekvence (1D NOESY) s presaturací pro potlačení signálu vody. Spektra byla zpracována s pomocí cílené a necílené analýzy. Pro cílenou analýzu byla spektra manuálně upravena a profilována v programu Chenomx s použitím databáze látek. Bylo kvantifikováno 69 různých sloučenin. Pro necílenou analýzu byla provedena redukce spekter na 0,01 ppm binny, s pomocí programu MNova. Matice binnů byla zpracována s pomocí vícerozměrných statistických metod, analýzy hlavních komponent (PCA) a ortogonální diskriminační analýzy nejmenších čtverců (OPLS-DA). Obě tyto analýzy potvrdily statisticky významný rozdíl mezi zkoumanými skupinami. S pomocí Mann-Whitney U testu bylo mezi skupinami identifikováno 19 statisticky významně rozdílných látek, např. alanin (p ˂ 0,001), methanol (p = 0,021), či mastné kyseliny s krátkým řetězcem, propionát (p = 0,003) a butyrát (p = 0,003). Vzhledem ke známému sníženému zastoupení bakterií produkujících mastné kyseliny s krátkým řetězcem u pacientů s Crohnovou chorobou, by mohly právě tyto kyseliny sloužit jako jeden z markerů pro Crohnovu chorobu.

Abstract:

Crohn's disease is a type of inflammatory bowel disease (IBD), which encompass various chronic inflammatory digestive conditions. Although the causes of IBD are unknown, one factor that may play an important role is the intestinal microbiome, which is closely related to the metabolome. Patients with Crohn's disease appear to have a different microbiome than healthy subjects, although it is uncertain whether this is part of the cause or an effect of the condition. The aim of this study was to evaluate the faecal metabolic profile of paediatric patients with Crohn's against those of healthy controls using 1H nuclear magnetic resonance (NMR). Differences could potentially serve as biomarkers for the diagnosis and monitoring of the condition. In cooperation with Motol University Hospital in Prague, stool samples were obtained from 6 paediatric patients with Crohn’s. These were compared with 11 healthy controls from the Olivova dětská léčebna in Říčany. The samples were analysed with NMR at 500 MHz using a pulse sequence (1D NOESY) with pre-saturation to suppress the water signal. Targeted and untargeted analyses were applied to the spectra. For targeted analysis, the spectra were manually adjusted and profiled using Chenomx’s database of compounds. A total of 69 different compounds were quantified. For non-targeted analysis, the spectra were reduced to 0.01 ppm bins using the MNova program. The bin matrix was processed using multivariate statistical methods, namely principal component analysis (PCA) and orthogonal least squares discriminant analysis (OPLS-DA).The Mann-Whitney U test identified 19 statistically significantly different compounds between the two groups: alanine (p ˂ 0.001), methanol (p = 0.021), and short-chain fatty acids (SCFA) propionate (p = 0.003) as well as butyrate (p = 0.003). Due to the known reduced proportion of SCFA-producing bacteria in patients with Crohn's, these acids could potentially serve as biomarkers of the disease.

Klíčová slova

Crohnova choroba, nukleární magnetická rezonance, metabolom, mikrobiota, stolice

Keywords

Crohn´s disease, nuclear magnetic resonance, metabolome, microbiota, stool

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 7. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Jaroslav Havlík, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Výživa a potraviny / Výživa a potraviny