masterThesis
Estudo metabolômico da urina de indivíduos com alterações glicêmicas utilizando ressonância magnética nuclear e análises multivariadas
Registro en:
PAPA, Ângela Waleska Freire de Sousa. Estudo metabolômico da urina de indivíduos com alterações glicêmicas utilizando ressonância magnética nuclear e análises multivariadas. Orientador: Lúcia de Fátima Campos Pedrosa. 2022. 67f. Dissertação (Mestrado em Nutrição) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Autor
Papa, Ângela Waleska Freire de Sousa
Resumen
Metabolomics has been applied in the investigation of
pathophysiological control of several diseases, such as diabetes. The
metabolomic profile is determined in several biological matrices, with urine being
one of the preferred ones, due to its reliability and ease of obtaining. The objective
of the study was to characterize individuals with glycemic alterations and to
analyze urine metabolomics using the Nuclear Magnetic Resonance (
1H NMR)
as a spectroscopic method and multivariate analysis. The study involved three
groups: DM2 Group - patients with type 2 diabetes (DM2); the PD Group -
patients with prediabetes (PD); and the control group (C) formed by healthy
individuals. Participants were characterized in relation to demographic, clinical,
lifestyle, glycemic, and lipid profiles. The 24h urine spectra were acquired from
NMR, and later, the data were analyzed by Principal Component Analysis (PCA),
followed by unsupervised analysis. The set of characteristic signals of the
metabolites were identified based on the chemical shift data observed in the 1H
NMR spectra, compared with data from the literature. A series of algorithms were
tested to verify which model had better accuracy, sensitivity, and specificity. The
fasting glucose, HbA1c, and HOMA-IR values of the T2D and PD groups were
significantly different from the control. The PD and T2D groups had high waist
circumference values. Diet composition did not differ between groups and was
adequate in terms of the proportion of macronutrients and inadequate in total
fiber. The set of metabolite signals based on the chemical shifts (peaks) resulted
in the identification of 21 characteristic regions, among which glycine, urea,
glucose, acetate, citrate, and creatinine stand out. Specifically, five signals
showed significant differences in the following ppm ranges 3,27; 3,37; 3,75; 5,90
and 9,29. APC scores showed partial separation between groups. The GA-LDA
model was the most responsive algorithm for the discrimination of the urine of the
groups in terms of accuracy, sensitivity, and specificity. Improving strategies to
discriminate metabolites in certain health or disease conditions is important for
the clinical application of metabolomics. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A metabolômica tem sido aplicada na investigação de mecanismos
fisiopatológicos de várias doenças, como o diabetes. O perfil metabolômico é
determinado em diversas matrizes biológicas, sendo a urina uma das preferidas,
devido a confiabilidade e facilidade de obtenção. O objetivo do estudo foi
caracterizar indivíduos com alterações glicêmicas e analisar a metabolômica da
urina usando a Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1H) como método
espectroscópico e análises multivariadas. O estudo envolveu três grupos
formados por pacientes com diabetes tipo 2 (DM2), pacientes com pré-diabetes
(PD) e controle (C), formado por indivíduos sem alterações glicêmicas. Os
participantes foram caracterizados em relação as variáveis demográficas,
clínicas, de estilo de vida, perfil glicêmico e lipídico. Os espectros da urina 24h
foram adquiridos a partir do RMN 1H e posteriormente os dados foram analisados
pela Análise de Componentes Principais (APC), seguida da análise não
supervisionada. O conjunto de sinais característicos dos metabólitos foram
identificados com base nos dados de deslocamentos químicos observados nos
espectros de RMN 1H, comparados com dados da literatura. Uma série de
algoritmos foram testados para verificar qual modelo tinha melhor acurácia,
sensibilidade e especificidade. Os valores de glicemia em jejum, HbA1c e
HOMA-IR dos grupos DM2 e PD foram significativamente diferentes do grupo
controle. Os grupos PD e DM2 apresentaram elevados valores de circunferência
da cintura. A composição da dieta não diferiu entre os grupos e estava adequada
quanto a proporção de macronutrientes, e deficiente em fibra total. O conjunto
de sinais dos metabólitos baseados nos deslocamentos químicos (picos)
resultou na identificação de 21 regiões características, dentre estes, destacamse a glicina, ureia, glicose, acetato, citrato e creatinina. Especificamente, cinco
sinais apresentaram diferença significativa nas seguintes faixas de ppm 3,27;
3,37; 3,75; 5,90 e 9,29. Os scores de APC demonstraram separação parcial entre
os grupos. O modelo GA-LDA foi o algoritmo mais responsivo para a
discriminação da urina dos grupos quanto á acurácia, sensibilidade e
especificidade. Aprimorar estratégias para discriminar metabólitos em
determinadas condições de saúde ou doença é importante para aplicação clínica
da metabolômica.