Errores innatos del metabolismo. avances en el diagnostico y terapeutica / Inborn errors of metabolism. Advances in diagnosis and therapeutic

Resumen Las novedades en el campo de los errores innatos del metabolismo (EIM) son espectaculares. Se han descrito nuevos EIM, se conoce mejor sus bases fisiopatológicas y las implicaciones para el organismo. Con la llegada de las nuevas técnicas de metabolómica, lípidomica y genómica se han multiplicado los avances en el diag nóstico y permiten explorar nuevas opciones terapéu ticas. Se ha establecido una nueva clasificación de los EIM en base a los más de 1.450 EIM identificados. Está irrumpiendo una nueva especialidad, que es la medici na metabólica. El cribado neonatal se estáempezando a universalizar y nos permite hoy en día, con tándem masas, el diagnóstico de más de 20 enfermedades me tabólicas del período neonatal que tienen opciones de tratamiento. Se están creando unidades de EIM para adultos para seguir niños con EIM que sobreviven a la enfermedad y con cada vez mejor calidad de vida y se diagnostican EIM que debutan en la adolescencia o laedad adulta. Aparecen las terapias personalizadas y las guías de práctica clínica para muchos EIM. Finalmente están emergiendo cada vez nuevas opciones terapéuticas que permiten una mayor supervivencia y mejor calidad de vida. La terapia génica convencional ya se está aplicando en algunos EIM.Sin embargo, las estrategias de edición de genes con terapias de ARN pueden permitir corregir la mutación genética mini mizando los problemas asociados con la terapia génica de compensación convencional.

Abstract The advances in the field of inborn errors of metabo lism (IEM) are spectacular. New IEM have been described, their pathophysiological bases and implications for the organism are better known. With the advent of new metabolomics, lipidomics and genomics techniques, advances in diagnosis have multiplied and allow new therapeutic options to be explored. A new IEM classi fication has been established based on the more than 1.450 IEM identified. A new specialty is emerging, which is metabolic medicine. Neonatal screening is becom ing universal and allows us today, with tandem mass, to diagnose more than 20 metabolic diseases of the neonatal period, with treatment options. IEM units for adults are being created to follow-up children with IEM who survive the disease and with an increasingly better quality of life, and some IEM that start in adolescence or adulthood are diagnosed. Personalized therapies and clinical practice guidelines appear for any IEM. Finally, new therapeutic options are emerging day to day that allow a longer survival and better quality of life. Con ventional gene therapy is already being applied in some IEM. However, gene editing strategies with RNA thera pies may allow the correction of the genetic mutation, minimizing the problems associated with conventional compensation gene therapy.

Aplicación de modelos metabolómicos para la identificación de EPOC en poblaciones expuestas a humo de leña en una comunidad indígena de México / Application of metabolomic models for the identificaron of coPD in populations exposed to wood smoke in an indigenous community in Mexico

Resumen Propósito: Para la evaluación metabólica de la fisiopatología pulmonar se utiliza principalmente el aliento exhalado, el cual ha tomado una gran relevancia como método de diagnóstico no invasivo, de bajo costo, rápido y seguro. El objetivo del presente estudio fue aplicar modelos metabolómicos para la identificación de la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) en población vulnerable expuesta a la quema de biomasa en una comunidad indígena de México. Métodos: El estudio se conformó por 142 participantes, 44 pacientes con EPOC asociado a la quema de biomasa, 60 controles y 38 población indígena expuesta a la quema de biomasa (PIE). Las muestras de aliento exhalado se analizaron mediante una nariz electrónica (HERACLES II, Alpha MOS). Con los datos obtenidos se realizó un Análisis Canónico de Coordenadas principales (CAP), que fue utilizado para la predicción de EPOC de la PIE y se determinó la concentración de 1-hidroxipireno (1-OHP) en muestras de orina. Resultados: Se logró identificar un total 59 COVs en las muestras de aliento exhalado de los grupos de estudio, los cuales se utilizaron para establecer un modelo de discriminación entre la huella química del grupo de pacientes con EPOC y el grupo control. El modelo CAP indicó una separación entre las huellas químicas de los pacientes con EPOC y sujetos sanos, con una correcta predicción de 91,34%, con una sensibilidad y especificidad de 93,2 y 96,7% respectivamente. Se encontraron 10 participantes de la PIE con patrón obstructivo y una alta concentración de 1-OHP, determinando que existe una concentración del 1,31 ± 0,67gg/mol de creatinina. Esta concentración se encuentra más de 5 veces arriba de los valores de referencia establecidos en el 2001, que es de 0,24 gg/mol de creatinina. Al comparar los resultados de la huella química de la PIE se posicionó en el grupo de EPOC. Conclusión: Se logró obtener un diagnóstico oportuno en población vulnerable mediante el uso de la metabolómica y se demostró la exposición y los efectos pulmonares en población indígena de San Luis Potosí.

Abstract Purpose: to evaluate metabolic disorders of the pathophysiology of the lung, the exhaled breath is mainly used, this has become highly relevant as a non-invasive, low-cost, fast and safe diagnostic method. The objective of this study is to apply metabolomic models for the identification of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) in a vulnerable population exposed to biomass burning in an indigenous community in Mexico. Methods: The study consisted of 142 participants, 44 patients with COPD associated with biomass burning, 60 controls and 38 indigenous population exposed to biomass burning (PIE). Exhaled breath samples were analyzed using an electronic nose (HERACLES II, Alpha MOS). With the data obtained, a Canonical Analy-sis of Principal Coordinates (CAP) was performed, which was used for the prediction of COPD of IEP and the concentration of 1-hydroxypyrene (1-OHP) in urine samples was determined. Results: A total of 59 VOCs were identified in the exhaled breath samples of the study groups, which were used to establish a discrimination model between the chemical fingerprint of the COPD patient group and the control group. The CAP model indicated a separation between the chemical fingerprints of COPD patients and healthy subjects, with a correct prediction of 91,34%, with a sensitivity and specificity of 93,2 and 96,7%, respectively. 10 IEP participants with an obstructive pattern and a high concentration of 1-OHP were found, determining that there is a concentration of 1,31 ± 0,67gg/mol of creatinine. This concentration is more than 5 times above the reference values established in 2001, which is 0,24 -jg/mol of creatinine. When comparing the results of the Chemical fingerprint of the PIE, it was positioned in the COPD group. Conclusion: It was possible to obtain an opportune diagnosis in a vulnerable population using metabolomics and exposure and pulmonary effects were demonstrated in the indigenous population of San Luis Potosí.

Bioprospecting as a strategy for conservation and sustainable use of the Brazilian Flora / Bioprospecção como estratégia para a conservação e uso sustentável da Flora Brasileira

Abstract In Brazil, research with natural products had a strong impulse when FAPESP supported the creation of the Laboratory of Chemistry of Natural Products of the Institute of Chemistry of USP (1966). In 1999, FAPESP launched the Research Program in the Characterization, Conservation, Restoration and Sustainable Use of Biodiversity (BIOTA-FAPESP), which intensified the sustainable exploitation of biodiversity, and which evolved to form the Biota Network for Bioprospection and Bioassays (BIOprospecTA), which integrates groups from all over the country, optimizing the use of the skills already installed for the bioprospecting of microorganisms, plants, invertebrates, vertebrates and marine organisms. Of the 104 projects related to plant sciences, 35 carried out bioprospection of Brazilian flora, belonging to the areas of Chemistry, Botany, Genetics, Plant Physiology, Plant Morphology, Plant (Chemo)taxonomy, Ecosystem Ecology, Plant Genetics. Physical Sciences, Forest Resources, Forestry Engineering, Agronomy, leading to thousands of publications, engagement of hundreds of students and a deeper understanding of natural products in different biological models through macromolecules analysis aided by computational and spectrometric strategies, in addition to pharmacological evaluations. The development of omics approaches led to a more comprehensive view of the chemical profile of an organism, and enabled integrated and concomitant studies of several samples, and faster annotation of known molecules, through the use of hyphenated and chemometric techniques, and molecular networking. This also helped to overcome the lack of information on the safety and efficacy of herbal preparations, in projects dealing with the standardization of herbal products, according to international standards. The BIOTA-FAPESP program has also focused on environmental aspects, in accordance with the principles of Green Chemistry and has had positive effects on international collaboration, on the number and impact of scientific publications and on partnership with companies, a crucial step to add value and expand the production chain of bioproducts. Also, the compilation, systematization and sharing of data were contemplated with the creation of the NUBBEDB database, of free access, and that integrates with international databases (ACD/labs, American Chemical Society - ACS), helping researchers and companies in the development from different areas of science, technology, strengthening the bioeconomy and subsidizing public policies.

Resumo No Brasil, as pesquisas com produtos naturais tiveram um forte impulso quando a FAPESP apoiou a criação do Laboratório de Química de Produtos Naturais do Instituto de Química da USP (1966). Em 1999, a FAPESP lançou o Programa de Pesquisa em Caracterização, Conservação, Restauração e Uso Sustentável da Biodiversidade (BIOTA-FAPESP), que intensificou a exploração sustentável da biodiversidade, e que evoluiu para formar a Rede Biota de Bioprospecção e Bioensaios (BIOprospecTA), que integra grupos de todo o país, otimizando o aproveitamento das competências já instaladas para a bioprospecção de microrganismos, plantas, invertebrados, vertebrados e organismos marinhos. Dos 104 projetos relacionados às ciências vegetais, 35 realizaram a bioprospecção da flora brasileira, em diversas áreas como Química, Botânica, Fisiologia e Morfologia Vegetal, (Quimio)taxonomia Vegetal, Ecologia de Ecossistemas, Genética Vegetal, Recursos Florestais, Engenharia Florestal, dentre outros, levando a milhares de publicações, ao engajamento de centenas de estudantes e ao entendimento mais profundo dos produtos naturais em diferentes modelos biológicos por meio da análise de micromoléculas auxiliada por estratégias computacionais e espectrométricas, além de avaliações farmacológicas. O desenvolvimento de abordagens ômicas ampliou a visão sobre perfil químico dos organismos, possibilitou o estudo integrado e concomitante de várias amostras, e a anotação mais rápida de moléculas conhecidas, por meio do uso de técnicas hifenadas, quimiométricas e redes moleculares. Isso também contribuiu para superar a falta de informação sobre a segurança e eficácia dos fitopreparados, em projetos que tratam da padronização de produtos fitoterápicos, de acordo com normas internacionais. O programa BIOTA-FAPESP também tem focado em aspectos ambientais, de acordo com os princípios da Química Verde e teve reflexos positivos na colaboração internacional, no número e no impacto das publicações científicas e na parceria com empresas, etapa crucial para agregar valor e expandir a cadeia produtiva de bioprodutos. Ainda, a compilação, sistematização e compartilhamento de dados foram contemplados com a criação da base de dados NUBBEDB, de livre acesso, e que se integra com bases internacionais (ACD/labs, American Chemical Society - ACS), auxiliando pesquisadores e empresas no desenvolvimento de diferentes áreas da ciência, tecnologia, fortalecendo a bioeconomia e subsidiando políticas públicas.

Metaboloma use in ophthalmology / Uso de metaboloma em oftalmologia: uma revisão narrativa

ABSTRACT It is part of the omic sciences to search for an understanding of how the cellular system of organisms works as well as studying their biological changes. As part of the omic sciences, we can highlight the genomics whose function is the study of genes, the transcriptomics that studies the changes in the transcripts, the proteomics responsible for understanding the changes that occur in proteins, and the metabolomics that studies all the metabolic changes that occur in a certain system when it is submitted to different types of stimuli. Metabolomics is the science that studies the endogenous and exogenous metabolites in biological systems, which aims to provide comparative quantitative or semi-quantitative information about all metabolites in the system. This review aims to describe the main applications of metabolomics science in ophthalmolog. We searched the literature on main applications of metabolomics science in ophthalmology, using the MEDLINE and LILACS databases, with the keywords "metabolomics" and "ophthalmology", from January 1, 2009, to April 5, 2021. We retrieved 216 references, of which 58 were considered eligible for intensive review and critical analysis. The study of the metabolome allows a better understanding of the metabolism of ocular tissues. The results are important to aid diagnosis and as predictors of the progression of many eye and systemic diseases.

RESUMO Faz parte das ciências ômicas buscar entender como funciona o sistema celular dos organismos e estudar suas alterações biológicas. Como parte das ciências ômicas, destacam-se a genômica, cuja função é o estudo dos genes; a transcriptômica, que estuda as mudanças nos transcritos; a proteômica, responsável por entender as mudanças que ocorrem nas proteínas, e a metabolômica, que estuda todo o metabolismo das alterações que ocorrem em um determinado sistema quando ele é submetido a diferentes tipos de estímulos. A metabolômica é a ciência que estuda os metabólitos endógenos e exógenos em sistemas biológicos, visando fornecer informações comparativas quantitativas ou semiquantitativas sobre todos os metabólitos do sistema. Esta revisão teve como objetivo descrever as principais aplicações da ciência metabolômica na oftalmologia. Trata-se de revisão narrativa desenvolvida por um grupo de pesquisa da Universidade Federal de São Paulo, em São Paulo (SP). Buscaram-se, na literatura, as principais aplicações da ciência metabolômica em oftalmologia, utilizando as bases de dados Medline® e Lilacs, com as palavras-chave "metabolomics" e "oftalmologia", de 1º de janeiro de 2009 a 5 de abril de 2021. Foram recuperadas 216 referências, das quais 58 foram consideradas elegíveis para revisão intensiva e análise crítica. O estudo do metaboloma permite um melhor entendimento do metabolismo dos tecidos oculares. Os resultados são importantes para auxiliar no diagnóstico e como preditores da progressão de muitas doenças oculares e sistêmicas.

Estudo do efeito de estatinas e antiplaquetários na evolução do infarto agudo do miocárdio: uma abordagem metabolômica multiplataform / Effect of statins and antiplatelets in the evolution of acute myocardium infarction: a multiplatform metabolomics approach

O infarto agudo do miocárdio (IAM) é a maior causa de mortalidade no mundo. A oclusão coronária determina a necrose completa de cardiomiócitos (células musculares cardíacas) durante as primeiras horas do IAM. Porém, mesmo após a perda de massa de miocárdio viável cessar, a região infartada pode se expandir ou contrair no decorrer das primeiras semanas, afetando o prognóstico dos pacientes. Alguns tratamentos podem auxiliar na recuperação e melhoria do prognóstico desses pacientes, como o uso de estatinas e antiplaquetários, que quando utilizados em conjunto, proporcionam efeitos sinérgicos. O presente estudo investigou e comparou, através da óptica da metabolômica global multiplataforma, tratamentos concomitantes de estatinas (sinvastatina ou rosuvastatina) e antiplaquetários bloqueadores do receptor de ADP (clopidogrel ou ticagrelor), em pacientes que sofreram IAM. Foram coletadas amostras de plasma e urina de cerca 40 pacientes tratados com clopidrogrel e sinvastatina ou ticagrelor e rosuvastatina no Hospital São Paulo em diferentes períodos (basal, 1 mês e 6 meses após IAM). Amostras de plasma (basal e 1 mês) foram analisadas por RPLC-MS nos modos de ionização positivo e negativo, GC-MS e CEMS. Amostras de urina (basal, 1 mês e 6 meses) foram analisadas por RPLC-MS no modo de ionização positivo e HILIC-MS nos modos de ionização positivo e negativo. A abordagem metabolomica global multiplataforma evidenciou alterações no metabolismo de diferentes vias pelos dois tratamentos. Os dois tratamentos proporcionaram um efeito pronunciado no metabolismo de diferentes lipídios, como glicerolipídios, esfingolipídios, glicerofosfolipídios e ácidos graxos, sendo que a combinação rosuvastatina e ticagrelor resultou num efeito mais acentuado. Já o tratamento com clopidogrel e sinvastatina alterou de maneira mais pronunciada o metabolismo de aminoácidos ramificados e de acilcarnitinas de cadeia curta. Observou-se ainda a alteração de possíveis biomarcadores relatados na literatura como associados a problemas cardiovasculares, como hipoxantina, ácido 2-hidroxibutírico, algumas espécies de ceramidas, fosfatidilcolinas e acilcarnitinas de cadeia curta

cute myocardium infarction (AMI) is the main mortality cause in the world. The coronary occlusion determines the complete necrosis of cardiomyocytes (cardiac muscle cells) during the first hours of AMI. However, even after the loss of viable myocardial mass ceases, the infarcted area may still expand or contract during the first weeks after AMI, affecting the patient prognosis. Some treatments may assist patient recovery and improve prognostic, such as statins and antiplatelets which, when combined, provide synergic effects. This study investigated and compared, by untargeted multiplatform metabolomics, simultaneous treatments of statins (simvastatin or rosuvastatin) and ADP receptor antagonist antiplatelets (clopidogrel or ticagrelor) in patients that suffered AMI. Plasma and urine samples from around 40 patients treated with clopidogrel and simvastatin or ticagrelor and rosuvastatin were collected in Hospital Sao Paulo at different time points (basal, 1 month, 6 months after AMI). Plasma samples (basal and 1 month) were analyzed by RPLC-MS in positive and negative ionization modes, GC-MS and CE-MS. Urine samples (basal, 1 month, 6 months) were analyzed by RPLC-MS in positive ionization mode and by HILIC-MS in positive and negative ionization modes. The untargeted multiplatform metabolomics approach has shown that different metabolic pathways have been altered by the two treatments. Both treatments had a profound impact on the metabolism of different lipids, such as glycerolipids, sphingolipids, glycerophospholipids, and fatty acids. However, the combined treatment using rosuvastatin and ticagrelor impacted the most the lipid pathways. On the other hand, clopidogrel and simvastatin treatment affected more intensily the branched chain amino acids and short chain acylcarnitines metabolisms. Reported biomarkers in the literature related to cardiovascular diseases were also observed in this study, such as hypoxanthine, 2-hydroxybutyric acid, some species of ceramides, phosphatidylcholines and short chain acylcarnitines

Medicina de precisión para el diagnóstico de sepsis neonatal: revisión sistemática y metaanálisis / Precision medicine for the diagnosis of neonatal sepsis: systematic review and meta-analysis

ANTECEDENTES: Los biomarcadores actuales para el diagnóstico de sepsis neonatal tienen una exactitud limitada. El desarrollo de la medicina de precisión basada en tecnologías ómicas ofrece una oportunidad para mejorar el diagnóstico de la sepsis neonatal. OBJETIVOS: Evaluar la sensibilidad y especificidad de las pruebas basadas en tecnologías ómicas (metabolómica, proteómica y genómica/transcriptómica) para el diagnóstico de sepsis neonatal. METODOLOGÍA: Se realizó una revisión sistemática en bases de datos electrónicas. Se incluyeron estudios observacionales y ensayos clínicos que evaluaran las pruebas basadas en tecnologías ómicas en neonatos comparado con el cultivo para el diagnóstico de sepsis neonatal. Dos revisores independientes realizaron la evaluación de la calidad de los estudios y la extracción de los datos. Para el metaanálisis se realizó un modelo de efectos aleatorios y se planeó una evaluación de la heterogeneidad a través de un análisis de subgrupos por prueba ómica, edad gestacional y tiempo de establecimiento de la sepsis. RESULTADOS: Se observa expresión diferencial del genoma, proteoma y metaboloma entre los neonatos con y sin sepsis, identificando diferentes biomarcadores. El metaanálisis mostró una medida de resumen combinada para la sensibilidad de 0,88 (IC 95% 0,72-0,96), especificidad de 0,76 (IC 95% 0,62-0,85). CONCLUSIÓN: Las pruebas basadas en ómicas tienen una alta sensibilidad, siendo las de mejor rendimiento las basadas en genómica/transcriptómica. Los estudios tienen alta heterogeneidad.

BACKGROUND: Current biomarkers for the diagnosis of neonatal sepsis llave limited accuracy. The development of precision medicine based on omic's technologies offer an opportunity to improve the diagnosis of neonatal sepsis. AIM: To evalúate the sensitivity and specificity of tests based on omic technologies (metabolomics, proteomics and genomics) for the diagnosis of neonatal sepsis. METHODS: A systematic review was carried out in electronic databases. Observational studies and clinical trials evaluating tests based on omic technologies in neonates compared to culture for the diagnosis of neonatal sepsis were included. For the meta-analysis, a random effects model and an evaluation of heterogeneity were proposed through a subgroup analysis by omic test, gestational age and time of establishment of sepsis. RESULTS: Differential expression of the genome, proteome and metabolome is observed between neonates with and without sepsis, identifying different biomarkers. The meta-analysis showed a pooled summary measure for sensitivity of0.88 (95% CI 0.72, 0.96), specificity of0.76 (95% CI 0.62, 0.85). CONCLUSION: Omics-based tests have a high sensitivity, with the best performing ones being those based on genomics / transcriptomics. The studies have high heterogeneity.

Effect of the phenolic compounds from Sabara jaboticaba (Plinia jaboticaba (Vell. ) Berg) in reducing health risks caused by obesity / Efeito dos compostos fenólicos da jabuticaba Sabará (Plinia jaboticaba (Vell. ) Berg) na redução dos riscos à saúde causados pela obesidade

Sabara jaboticaba (Plinia jaboticaba (Vell.) Berg) is a Brazilian native fruit from Atlantic Forest, rich in polyphenols and appreciated for consumption both in natura and in various preparations. This study aimed to evaluate whether phenolic compounds of Sabara jaboticaba, in the form of phenolic extract (PEJ), can reduce the health risks caused by obesity and associated health problems induced by a fat-sucrose-rich diet (HFSD) in C57BL/6J mice. Initially, for 14 weeks, 66 8-week-old male mice were randomly distributed into two groups: negative control (CH), fed with standard AIN96M diet and water ad libitum; positive control (HFS), fed with HFSD and water ad libitum. At the end of this stage, 10 animals from each group were euthanized under anesthesia and their organs and tissues collected. The remaining animals were redistributed into four groups for another 14 weeks: group CH, fed a standard diet and water; HFS group, fed with HFSD and water; PEJ1 group, fed with HFSD and PEJ at the dose of 50 mg equivalent of gallic acid (GAE)/kg of body weight (BW); group J100 fed with HFSD and PEJ at the dose of 100 mg GAE/kg BW. Food intake, BW, and fasting blood glucose (FBG) were measured weekly and water (CH and HFS) or PEJ (PEJ1 and PEJ2) were daily administered. In the 26th week the intraperitoneal insulin tolerance test (ipITT) was performed, in the 27th, the oral glucose tolerance test (oGTT), and, in the 28th, the analyzes related to energy homeostasis. At the end of the experiment, the animals were euthanized under anesthesia and their organs and tissues were collected. When compared to the HFS group, animals that received PEJ showed decrease in BW gain of approx. 30% and of approx. 45% in the gain of total white adipose tissues (WAT). In addition, the PEJ groups showed less hypertrophied adipocytes. Inflammation markers were significantly reduced in both treated groups. The FBG was approx. 13% lower for the PEJ groups compared to the HFS group. In addition, the mean values of ipITT, oGTT, insulin and HOMA-IR demonstrated that PEJ increased insulin sensitivity and decreased glucose intolerance. GLUT4 expression in the muscle was also increased in the treated groups. The fecal lipid content was lower in the PEJ groups when compared to the HFS group, suggesting that PEJ inhibited pancreatic lipase activity both in vitro and in vivo. In the PEJ groups, the levels of total cholesterol, LDL and NEFA were reduced and those of HDL increased. The hepatic concentration of TAG was also reduced by PEJ. Energy expenditure and UCP1 expression were higher for both supplemented groups when compared to the HFS group. PEJ positively altered the intestinal microbiota and the analysis of metabolites showed that animals treated with PEJ had different metabolomic profile. Together, these results demonstrated that polyphenols from jaboticaba may be used as adjuvants against obesity and associated health problems

A jabuticaba Sabará (Plinia jaboticaba (Vell.) Berg) é um fruto nativo da Mata Atlântica brasileira, rico em polifenóis e apreciado para o consumo tanto in natura quanto em preparos variados. O objetivo deste trabalho foi avaliar se compostos fenólicos da jabuticaba Sabará, na forma de extrato fenólico (PEJ), são capazes de reduzir os riscos à saúde causados pela obesidade e problemas de saúde associados induzidos por uma dieta rica em lipídios e sacarose (HFSD) em camundongos C57BL/6J. Inicialmente, durante 14 semanas, 66 animais machos com oito semanas de vida foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos: controle negativo (CH), alimentado com dieta padrão AIN96M e água ad libitum; controle positivo (HFS), alimentado com HFSD e água ad libitum. Ao final desta etapa, 10 animais de cada grupo foram eutanasiados sob anestesia e seus órgãos e tecidos coletados. Os animais restantes foram redistribuídos em quatro grupos por mais 14 semanas: grupo CH, alimentado com dieta padrão e água; grupo HFS, alimentado com HFSD e água; grupo PEJ1, alimentado com HFSD e PEJ na dose de 50 mg equivalente de ácido gálico (EAG)/kg de massa corporal (m.c.); grupo J100 alimentado com HFSD e PEJ na dose de 100 mg EAG/kg m.c. O consumo de ração, a massa corporal e a glicemia de jejum (FBG) foram medidos semanalmente e as gavagens de água (CH e HFS) ou PEJ (PEJ1 e PEJ2) foram realizadas diariamente. Na 26ª semana foi realizado o teste intraperitoneal de tolerância à insulina (ipITT), na 27ª o teste oral de tolerância à glicose (oGTT) e na 28ª as análises relacionadas a homeostase energética. Ao final do experimento os animais foram eutanasiados sob anestesia e seus órgãos e tecidos coletados. Quando comparados ao grupo HFS, animais que receberam o PEJ apresentaram ganho de massa corporal aprox. 30% menor e aprox. 45% menos massa total de tecidos adiposos brancos (TAB). Além disso, os grupos PEJ apresentaram adipócitos menos hipertrofiados. Marcadores de inflamação foram significativamente reduzidos em ambos os grupos tratados. A FBG foi aprox. 13% inferior para os grupos PEJ em relação ao grupo HFS. Além disso, os valores médios de ipITT, oGTT, insulina e HOMA-IR demonstraram que o PEJ aumentou a sensibilidade à insulina e diminuiu a intolerância à glicose. A expressão do GLUT4 no músculo estava aumentada nos grupos tratados. O conteúdo lipídico fecal dos grupos PEJ foi superior ao do grupo HFS, sugerindo que, assim como ocorreu in vitro, o extrato inibiu a atividade da lipase pancreática in vivo. Os níveis de colesterol total (PEJ1), LDL e NEFA foram reduzidos e os de HDL aumentados. A concentração hepática de TAG também foi reduzida pelo PEJ. O gasto energético e a expressão de UCP1 foram superiores para ambos os grupos suplementados quando comparados ao grupo HFS. PEJ alterou positivamente a microbiota intestinal e a análise de metabólitos mostrou que os animais tratados com PEJ possuíam perfil metabolômico diferente. Em conjunto, estes resultados demonstraram que os CFJS podem ser usados como adjuvantes no combate a obesidade e problemas de saúde associados

A abordagem metabolômica na indicação do tratamento de estenose de junção ureteropélvica em crianças / Metabolomics approach in the treatment of ureteropelvic junction stenosis in children

Estenose de Junção Ureteropélvica (JUP) é uma doença caracterizada pelo bloqueio do fluxo de urina da pelve renal (porção proximal do ureter no rim) ao ureter, tubo que liga o rim à bexiga. Essa formação congênita é uma das maiores causas de dilatação do rim (hidronefrose) em recém-nascidos e, em alguns casos, pode causar danos mais severos ao órgão. A hidronefrose causada pela estenose de JUP pode desaparecer espontaneamente sem perda da função renal, entretanto, é preciso um acompanhamento clínico. Por outro lado, em casos mais severos, onde a dilatação pode causar danos maiores ao rim, um tratamento cirúrgico se faz necessário. Embora existam métodos para o diagnóstico da estenose de JUP, como ultrassonografia, tomografia computadorizada, ressonância e cintilografia, é um grande desafio diferenciar os pacientes que requerem um tratamento cirúrgico e os que necessitam apenas de um acompanhamento convencional. A metabolômica global, que investiga de modo comparativo o conjunto de metabólitos de baixa massa molecular expressos em indivíduos em condições pré-selecionadas, tem o potencial de servir como ferramenta diagnóstica para os pacientes com estenose de JUP e, consequentemente, auxiliar na tomada de decisão entre um acompanhamento clínico ou tratamento cirúrgico. Assim sendo, no presente trabalho, três grupos de pacientes com estenose de JUP, pré-diagnosticados por métodos convencionais, foram investigados sob a perspectiva da metabolômica global, por meio de análises de urina, utilizando cromatografia gasosa e cromatografia líquida, ambas acoplada à espectrometria de massas (GC-MS e RPLC10 MS, respectivamente): pacientes que requerem tratamento cirúrgico (CIR), pacientes que requerem acompanhamento clínico (CLI), e indivíduos sãos (CON). Os resultados mostram que é possível encontrar metabólitos discriminantes entre todas as comparações (CON x CLI, CON x CIR e CLI x CIR); os metabólitos encontrados nas análises multivariada e univariada foram utilizados para construção da curva ROC, para confirmar a possibilidade de utilização desses compostos como biomarcadores. Foram observadas alterações em rotas metabólicas importantes para o bom funcionamento das funções renais, principalmente entre a comparação mais desafiadora (CLI x CIR), como o metabolismo da fenilalanina, da tirosina, da beta-alanina, dos aminoaçúcares e dos nucleotídeos. Há indícios de que o ciclo de Krebs também sofre alteração. Os resultados obtidos podem servir como ponto de partida para uma futura análise alvo e validação biológica

Ureteropelvic junction (UPJ) stenosis is a disease characterized by the interruption of the flow of urine from the renal pelvis (proximal part of ureter in the kidney) to the ureter, tube that links the kidney to bladder. That congenital formation is one of the main causes of kidney dilation (hydronephrosis) in newborns and, sometimes, can cause more serious damage to the organ. The hydronephrosis caused by UPJ stenosis can disappear spontaneously without compromising renal function, although a clinical follow-up is required. On the other hand, in more serious cases, when dilation can induce larger damage to the kidney, surgery intervention is necessary. Although there are methods to diagnose UPJ stenosis, such as ultrasound, computed tomography, resonance and scintigraphy, it is still a great challenge to distinguish patients that require surgery from those whose a clinical follow-up suffices. Global metabolomics, a method that investigates in a comparative manner the set of low molecular mass metabolites expressed by an individual in pre-selected conditions, has the potential to function as a diagnostic tool for patients with UPJ stenosis to support decisions about patient treatment, i.e., surgery versus clinical follow-up. In this work, three groups of UPJ stenosis patients were investigated with the aid of global metabolomics using urine analysis by gas chromatography and liquid chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS and RPLC-MS, respectively): one group consisted of UPJ stenosis patients requiring clinical follow-up (CLI), other group UPJ stenosis patients requiring surgery intervention (CIR) and a third group comprising healthy individuals, the control group (CON).12 The results show that it was possible to find discriminant metabolites among all pairwise comparisons (CON versus CLI, CON versus CIR and CLI versus CIR). The metabolites found by multivariate and univariate analyses were used to build ROC curves, to confirm whether it is possible to use them as biomarkers. Alterations in metabolic pathways that are important for the good maintenance of kidney functions were found, especially in the most challenged comparison (CLI versus CIR), such as the metabolism of phenylalanine, tyrosine, beta-alanine, amino acids and nucleotides. There are evidences that Krebs cycle was also impacted. The results obtained here can serve as a starting point to future targeted analysis and biological validation

Uso da metabolômica no diagnóstico de doenças inflamatórias intestinais / Use of metabolomics to the diagnosis of inflammatory bowel disease

ABSTRACT BACKGROUND: Crohn's disease and ulcerative colitis are the primary inflammatory bowel diseases (IBD), and its pathogenesis is related to genetic and environmental factors. Currently, the diagnosis of IBD results in a multidisciplinary approach with significant disadvantages, such as its invasive nature, time spent, and the fact that 10% of patients remain without diagnostic classification. However, new methodologies of analysis have emerged that allowed the expansion of knowledge about IBD, as the metabolomics, the study of metabolites. The presence and prevalence of such metabolites may prove to be useful as biomarkers in the diagnosis of IBD. OBJECTIVE: Analyze fecal samples for metabolic analysis in the diagnosis of inflammatory bowel diseases (IBD), providing differentiation between Crohn's disease and ulcerative colitis. METHODS: This is an observational study with 21 patients diagnosed with IBD (ulcerative colitis 11 and Crohn's disease 10) and 15 healthy controls, all with the consent and clarification. The fecal extracts of all patients are submitted to a high-resolution Nuclear Magnetic Resonance Hydrogen (1H-NMR) spectroscopy combined with multivariate and univariate pattern recognition techniques. Through the metabolomics of fecal extracts, gives us a characterization of employing a noninvasive approach. RESULTS: We identify some metabolites, such as lactate, succinate, alanine, and tyrosine, in the Crohn's disease fecal samples, and leucine, alanine, and tyrosine in the ulcerative colitis fecal samples. All the amino acids presented positive covariance for disease correlation. CONCLUSION: The results showed different metabolic profiles between IBD patients and healthy volunteers based on 1H-NMR analysis of fecal extracts. Moreover, the approach discriminated patients with Crohn's disease and ulcerative colitis. The metabolomics analysis is promising as a novel diagnostic technique for further IBD recognition and surveillance. New studies are necessary to validate these findings.

RESUMO CONTEXTO: A doença de Crohn e retocolite ulcerativa são as principais doenças inflamatórias intestinais (DII), e sua patogênese está relacionada a fatores genéticos e ambientais. Atualmente, o diagnóstico de DII resulta em uma abordagem multidisciplinar e apresenta desvantagens significativas, como sua natureza invasiva, tempo gasto e o fato de 10% dos pacientes permanecerem sem classificação diagnóstica. No entanto, surgiram novas metodologias de análise que permitiram ampliar o conhecimento sobre a DII, como a metabolômica, o estudo dos metabólitos. A presença e a prevalência desses metabólitos podem ser úteis como biomarcadores no diagnóstico da DII. OBJETIVO: Avaliar as amostras fecais por análise metabolômica no diagnóstico de DII, diferenciando os perfis metabólicos entre doença de Crohn e retocolite ulcerativa. MÉTODOS: Estudo observacional com 36 indivíduos (doença de Crohn 11, retocolite ulcerativa 10 e 15 controles saudáveis), todos com consentimento esclarecido. Os extratos fecais de todos os pacientes são submetidos a uma espectroscopia de alta resolução por ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN) combinada com técnicas de reconhecimento de padrões multivariados e univariados. Por meio da metabolômica utilizando extratos fecais, foi possível obter uma caracterização adequada das doenças inflamatórias intestinais através de uma abordagem não invasiva. RESULTADOS: Foi possível identificar os seguintes metabólitos nos pacientes com doen­ça de Crohn: lactato, succinato, alanina e tirosina e, no grupo retocolite ulcerativa encontrou-se leucina, alanina e tirosina. Todos os aminoácidos apresentaram covariância positiva para a doença. CONCLUSÃO: Os resultados demonstraram diferentes perfis metabólicos entre pacientes com DII e voluntários saudáveis, com base na análise por 1H-RMN dos extratos fecais. Além disso, pacientes com doença de Crohn e retocolite ulcerativa também podem ser discriminados usando essa abordagem. A análise metabolômica é promissora como uma nova técnica não invasiva de diagnóstico para melhor reconhecimento das DII. Novos estudos são necessários para validar esses achados.

Carnitine analysis in pterygium / Análise de carnitina no pterígio

ABSTRACT Purpose: The aim of the present study was to measure the free carnitine and acylcarnitine levels in pterygium tissue and normal conjunctival tissue at the metabolomics level using tandem mass spectrometry. Methods: In this prospective, clinical randomized study, pterygium tissues and normal conjunctival tissues taken during pterygium excision with autograft were compared regarding their free carnitine and acylcarnitine profiles. After tissue homogenization, carnitine levels were measured using tandem mass spectrometry. The data were statistically analyzed with the Wilcoxon signed-rank test. Results: Pterygium and normal conjunctival tissue samples from a single eye of 29 patients (16 females, 13 males; mean age, 54.75 ± 11.25 years [range, 21-78 years]) were evaluated. While the free carnitine (C0) level was significantly high in the pterygium tissue (p<0.001), acylcarnitine levels were significantly high in some esterized derivatives (C2, C5, C5:1, C5DC, C16:1, C18, methylglutarylcarnitine) (p<0.05). No statistically significant difference was determined for the other esterized derivatives (p>0.05). Conclusion: That the carnitine levels in pterygium tissue were higher suggests that acceleration of cell metabolism developed secondary to chronic inflammation and the premalignant characteristics of pterygium tissue. High carnitine levels may also effectively suppress the apoptosis process. The data reported in our study indicate that further, more extensive studies of the carnitine profile could help clarify the pathogenesis of pterygium.

RESUMO Objetivo: O objetivo deste estudo foi medir os níveis de carnitina livre e acil-carnitina a nível metabolómico com espectrometria de massa em tandem no tecido do pterígio e no tecido conjuntivo normal. Método: Neste estudo prospetivo, clínico e aleatório, os tecidos de pterígio e os tecidos normais de conjuntiva, retirados durante a cirurgia de pterígio com autoenxerto, foram comparados em relação ao perfil de carnitina livre e de acil-carnitina. Após a homogeneização dos tecidos, os níveis de carnitina foram medidos por espectrometria de massa em tandem. A análise estatística dos dados foi realizada com o teste dos postos sinalizados de Wilcoxon. Resultados: A avaliação foi feita através de amostras de tecido pterígio e de conjuntiva normal de um único olho de 29 pacientes (16 mulheres, 13 homens). A média de idade dos pacientes foi de 54,75 ± 11,25 anos (faixa dos 21 aos 78 anos). Enquanto o nível de carnitina livre (C0) foi significativamente elevado no tecido pterígio (p<0,001), os níveis de acil-carnitina foram significativamente elevados em alguns derivados esterificados (C2, C5, C5: 1, C5DC, C16:1, C18, metilglutaril carnitina) (p<0,05). Não foi determinada uma diferença estatisticamen te significante noutros derivados esterificados (p>0,05). Conclusão: Os níveis mais elevados de carnitina no tecido do pterígio sugerem que a aceleração do metabolismo celular se tenha tornado secundária com o efeito da inflamação crónica e o caráter pré-maligno do tecido do pterígio. Os níveis elevados de carnitina também podem ser eficazes na supressão do processo de apoptose. Os dados obtidos no estudo indicam que estudos mais extensivos do perfil da carnitina contribuiriam para o esclarecimento da patogénese do pterígio.

A Comprehensive Integrative Review of the Factors Associated with Spontaneous Preterm Birth, Its Prevention and Prediction, Including Metabolomic Markers / Uma revisão integrativa abrangente dos fatores associados ao parto prematuro espontâneo, sua prevenção e predição, incluindo marcadores metabolômicos

Abstract Pretermbirth is amajormaternal complication that has a great impact on perinatal and neonatal health, with consequences suffered during childhood and adulthood. Little is known about its etiology and development, resulting in poor screening, prediction and preventive methods. The present integrative review discusses the current knowledge regarding some risk factors for preterm birth, the differences between screening and prediction methods, the limitations of some current preventive interventions, the importance of applying standardized concepts for exposures and outcomes, and why it is important to develop more accurate and reproducible methods to predict preterm birth. In addition, the authors introduce the concept of metabolomics and the technology involved in this technique, and discuss about how it has become a promising approach to identify biomarkers for spontaneous preterm birth.

Resumo Parto prematuro é uma complicação obstétrica de grande impacto para saúde perinatal e neonatal, tendo consequências tambémpara a infância e a vida adulta. Pouco se sabe sobre sua etiologia e fatores determinantes, o que limita osmétodos de rastreamento, predição e prevenção. Esta revisão integrativa traz a discussão sobre o conhecimento atual sobre fatores de risco para parto prematuro espontâneo, as diferenças entre métodos de rastreamento e predição, as limitações das atuais intervenções preventivas, a importância de se aplicar conceitos padronizados para exposição e desfecho na investigação de parto prematuro espontâneo, e porque é importante desenvolver métodos precisos e reprodutíveis para predizer o parto prematuro. Por fim, introduzimos o conceito demetabolômica e da tecnologia envolvida nessa técnica, e discutimos como ela tem se mostrado uma abordagem prosmissora para identificar biomarcadores associados ao parto prematuro espontâneo.

Modelo metabonômico para avaliação da regressão do diabetes mellitus tipo 2 após cirurgia bariátrica / Metabonomic model for the assessment of type 2 diabetes remission after bariatric/metabolic surgery

RESUMO Objetivo: avaliar as diferenças no perfil metabonômico de pacientes que atingiram remissão de diabetes mellitus tipo 2 (DM2) após cirurgia bariátrica em relação aos que apresentaram manutenção ou recidiva dessa condição após a cirurgia. Métodos: Participaram do estudo 33 pacientes obesos diabéticos tipo 2, dos quais 22 tiveram remissão completa da DM2 e 11 tiveram recidiva da DM2 ou não apresentaram remissão da doença no pós-operatório. Amostras de sangue foram coletadas para avaliação dos perfis metabonômicos séricos através de um estudo metabonômico baseado em RMN de 1H. Resultados: o modelo metabonômico para avaliação da recidiva da diabetes apresentou uma acurácia de 93,9%, sensibilidade de 81,8%, especificidade de 100%, valor preditivo positivo (VPP) igual a 100% e valor preditivo negativo (VPN) igual a 91,7%. Conclusão: a cirurgia bariátrica promove efeitos específicos na distribuição dos metabólitos de pacientes que atingiram remissão de DM2, e essa nova distribuição pode ser avaliada através de um modelo metabonômico.

ABSTRACT Purpose: To evaluate the differences in the metabonomic profile of patients who achieved remisison of Type 2 diabetes mellitus (T2DM) after bariatric surgery in relation to those who presented maintenance or recurrence of this condition after surgery. Methods: Thirthy-three patients with obesity and T2D were submitted to bariatric/metabolic surgery, among which, 22 experienced complete remission of T2D, and 11 did not experience remission in the postoperative period. Blood samples were taken in order to assess the serum profiles through a 1H NMR-based metabonomic study. Results: The metabonomic model for the assessment of T2D recurrence presented an accuracy of 93.9%, sensibility of 81.8%, specificity of 100%, positive predictive value of 100% and a negative predictive value of 91.7%. Conclusion: bariatric surgery provide specific effects on the distribution of metabolites in those patients who achieved remission of T2DM, and this new distribution can be assessed through a metabonomic model.

Detección de la alteración del metabolismo glucídico y resistencia a la insulina en una muestra piloto infantil: Aproximación metabolómica / Detection of impaired glucidic metabolism and insulin resistance in a pilot child sample

Resumen Introducción: La metabolómica permite estudiar la resistencia a insulina (RI), un factor de riesgo de pre-diabetes y diabetes. Quantose IR TM es el único test que mide la RI mediante la abrazadera hiperinsulinémica euglicémica. Objetivo: Se comprobó la eficacia de un test metabolómico en la detección de marcadores de RI en población infantil. Materiales ymétodos: Once niños, de edad 8,54±3,53 años y con factores de riesgo de diabetes, fueron reclutados del Hospital El Escorial. Se estableció como criterio diagnóstico para la prediabetes el estándar de la Asociación Americana de Diabetes (ADA) (HbA1C 5,7-6,4% y glucosa basal 100-125mg/dl). Se compararon las analíticas de sangre con la prueba de Quantose IR TM , estudiando el perfil del metaboloma relacionado con la RI (ácido alfa-hidroxibutírico, ácido oleico, linoleo-glicerofosfocolina e insulina). Su análisis generó una puntuación Quantose © (escala 0-100), siendo >63 RI. Resultados: Ningún sujeto cumplió el criterio de la ADA para prediabetes: HbA1C fue 5,3±0,18 % y glucosa 86,6±5,6 mg/dl. Por el contrario, 10 sujetos cumplieron criterios del test Quantose IR TM para la RI (score: 78,09 ± 9,24 (>63)). Conclusiones: El test Quantose IR TM mide el porcentaje de hemoglobina unida a glucosa dentro de los glóbulos rojos. Permite prever el riesgo de diabetes, y tomar medidas preventivas.

Abstract Introduction: Metabolomics enables the study of insulin resistance (IR), a risk factor for pre-diabetes and diabetes. Quantose IRTM is the only test that measures IR using the euglycemic hyperinsulinemic clamp. Objective: The effectiveness of a metabolomic test for the detection of RI markers in a child population was verified. Materials and methods: Eleven children aged 8.54 ± 3.53 years with diabetes risk factors were recruited from the El Escorial Hospital. The American Diabetes Association (ADA) Standards (5,7-6,4% HbA1C and 100-125 mg/dl basal glucose) were established as diagnostic criteria for prediabetes. Blood tests were compared to the Quantose IRTM assay studying the metabolomic profile related to IR (alpha-hydroxybutyric acid, oleic acid, linoleo-glycerophosphocoline and insulin). This analysis generated a Quantose © score of IR > 63. Results: None of the subjects met the ADA criteria for prediabetes: HbA1C=5,3±0,18 and glucose=86,6± 5,6 mg/dl. On the contrary, 10 subjects met the Quantose IRTM test criterion for IR (score: 78,09 ± 9,24 (>63)). Conclusions: The Quantose IRTM test measures the percentage of glucose bound hemoglobin within red blood cells. This assay makes it possible to predict diabetes risk and take preventive measures.

Medicina de precisión y medicina basada en la evidencia / Precision medicine and evidence-based medicine

El médico en la práctica clínica, asiste con frustración a la ausencia de una metodología uniforme y estandarizada, para procesar la gran avalancha de datos clínicos. Se ve envuelto en un proceso de toma de decisiones en condiciones de incertidumbre. No existen enfermedades sino enfermos. El inconsciente del pensamiento médico, parece querer expresar así la variabilidad extrema individual, que observa en la práctica clínica, así como la incertidumbre que le acompaña frente a la supuesta seguridad de las reglas diagnósticas y terapéuticas. La medicina de precisión y la medicina basada en la evidencia, nacieron con la intención de dar mejores respuestas a espacios de incertidumbre, ante problemas clínicos desde distintos ámbitos de la medicina como la genómica o el big data. Ambas incrementan la capacidad de ofrecer la intervención más adecuada para obtener el mejor resultado en términos de supervivencia, complicaciones y costo-efectividad para cada perfil de paciente en función de sus características biométricas. Los postulados de la medicina de precisión y la medicina basada en la evidencia estarán bajo escrutinio permanente de la comunidad científica en relación a: su racionalidad conceptual y lógica, su sustento empírico, y sobre todo el realismo de sus propuestas finales, por ello se propone como objetivo del artículo defender y argumentar que ambas propuestas metodológicas representan una continuidad y constituyen una inapreciable ayuda para cimentar el juicio clínico de los médicos y favorecer la toma de decisiones de importancia clínica en el contexto de una relación médico-paciente a la altura de las circunstancias científicas y éticas actuales(AU)

The doctor in clinical practice, attends with frustration the absence of a uniform and standardized methodology, to process the great avalanche of clinical data. He is involved in a decision-making process in conditions of uncertainty. There are no illnesses but sick people. The unconscious of the medical thought, seems to want to express the extreme individual variability, which observes in the clinical practice, as well as the uncertainty that accompanies it against the supposed security of the diagnostic and therapeutic rules. Precision medicine and medicine based on evidence, were born with the intention of giving better answers to spaces of uncertainty, to clinical problems from different areas of medicine such as genomics or big data. Both increase the ability to offer the most appropriate intervention to obtain the best result in terms of survival, complications and cost-effectiveness for each patient profile based on their biometric characteristics. The postulates of precision medicine and evidence-based medicine will be under permanent scrutiny of the scientific community in relation to: its conceptual and logical rationality, its empirical sustenance, and above all the realism of its final proposals, for that reason it is proposed as an objective of the article to defend and argue that both methodological proposals represent a continuity and constitute an invaluable aid to base the clinical judgment of physicians and favor the decision making of clinical importance in the context of a doctor-patient relationship at the height of the current scientific and ethical circumstances(AU)

New approaches to fetal growth restriction: the time for metabolomics has come / Novas abordagens para a restrição de crescimento fetal: é chegada a hora da metabolômica

Abstract Fetal growth restriction (FGR) diagnosis is often made by fetal biometric ultrasound measurements orDoppler evaluation, but most babies are only diagnosed after birth, using the birth weight as a proxy for intrauterine development. The higher risks of neurodevelopmental delay, metabolic syndrome, and cardiovascular illness associated with FGR impose a shift on the focus during pregnancy. New methodological approaches, like metabolomics, can provide novel biomarkers for intrauterine fetal development. Recent evidence on metabolites involved with fetal growth and weight show a consistent role played by lipids (especially fatty acids), amino acids, vitamin D and folic acid. Fetal energy source andmetabolism, structural functions, and nervous system functioning need further evaluations in different populations. In the near future, the establishment of a core set of outcomes for FGR studies may improve the identification of the role of each metabolite in its development. Thus, we will concretely progress with the perspective of a translational capacity of metabolomics for this condition.

Resumo O diagnóstico da restrição do crescimento fetal (RCF) é frequentemente feito por medidas biométricas ultrassonográficas ou por avaliação pela Dopplervelocimetria, mas, na maioria dos casos, o diagnóstico é apenas pós-natal, usando o peso ao nascimento como um marcador para o desenvolvimento intrauterino. Riscos maiores de atraso do neurodesenvolvimento, síndrome metabólica e doenças cardiovasculares associadas com a RCF impõem uma mudança no foco durante a gestação. Novas abordagens metodológicas, como a metabolômica, podem fornecer novos biomarcadores para o desenvolvimento fetal intrauterino. As evidências recentes sobre os metabolitos envolvidos com o crescimento e peso fetalmostram um papel consistente desempenhado pelos lipídios (especialmente os ácidos graxos), aminoácidos, vitamina

Abordagem metabolômica no estudo de exposição gestacional à fumaça de Cannabis sativa em cobaias / A metabolomics study of gestational exposure to smoke of Cannabis sativa in mice

Os estudos de metabolômica ganham importância a cada dia, por ajudarem a explicar processos biológicos em situações normais (fisiológicas) ou patológicas. Oferecem uma nova visão sobre o impacto funcional da expressão gênica, complementando os estudos de sequenciamento gênico, que negligenciam o impacto da exposição ao meio ambiente na etiologia de doenças. A metabolômica tem sido aplicada na toxicologia, mostrando que o perfil metabólico comparativo de duas situações, controle e teste, pode desempenhar um papel importante na descoberta e validação de biomarcadores, além de contribuir para o entendimento e consequente interpretação dos mecanismos de ação tóxica de xenobióticos. Este projeto de pesquisa tem por objetivo utilizar uma abordagem metabolômica para avaliar o impacto de alterações metabólicas no cérebro da prole de camundongos, ocorridas após exposição (via inalação) à fumaça decorrente da queima de maconha (Cannabis sativa). Fêmeas gestantes foram expostas a doses diárias de Cannabis sativa ou ar filtrado durante todo o período gestacional. Após o nascimento, os filhotes machos ao atingirem a idade para o desmame, considerado como fase adolescente, foram separados de suas respectivas mães e expostos à Cannabis sativa ou ar filtrado por mais 60 dias. As amostras de cérebro da prole foram submetidas a análises por cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-MS) numa abordagem metabolômica global (untargeted metabolomics). Os perfis metabólicos dos cérebros dos animais expostos (grupo teste) foram comparados com os obtidos na análise do grupo controle (não expostos), sendo identificados os metabólitos discriminadores candidatos. Estavam alterados os metabólitos: isoleucina, uréia, leucina, GABA, ácido succínico, ácido fumárico, serina, treonina, creatinina, ácido glutâmico, ácido acetilaspártico, glicerol -1 -fosfato, ácido ascórbico, tirosina, ácido cítrico, adenina, hipoxantina, inosina e uracila. A partir dos resultados apresentados, pode-se observar, que tanto a exposição gestacional à Cannabis sativa, quanto a exposição da prole na fase adolescente, provocam alterações metabólicas importantes. Os metabólitos significativamente alterados estão envolvidos no ciclo do ácido tricarboxílico, responsável pela respiração mitocondrial, na produção de energia, atuam na biossíntese de aminoácidos, glicólise, estresse oxidativo, podendo alterar o desenvolvimento e maturação do cérebro. Os resultados são preliminares, mas contribuem para o melhor entendimento dos mecanismos toxicológicos envolvidos na exposição crônica causada por essa droga, contribuindo para a prevenção e diagnóstico de danos no desenvolvimento fetal e adolescente

Metabolomics studies gain importance each day because they help explain biological processes in normal (physiological) or pathological situations. They provide a new insight into the functional impact of environmental gene expression, complementing gene sequencing studies that neglect the impact of environmental exposure on the etiology of diseases. Metabolomics has been applied in toxicology, showing that the comparative metabolic profile of two situations, control and test, can play an important role in the discovery and validation of biomarkers, in addition to contributing to the understanding and interpretation of the toxic action mechanisms of xenobiotics. This research project aims to use a metabolomic approach to evaluate the impact of metabolic changes in the brain of the offspring of mice, which occurred after exposure (via inhalation) to the smoke from the burning Cannabis sativa. Pregnant females were exposed to daily doses of Cannabis sativa or filtered air throughout the gestational period. After birth, male offspring were reached adolescents weaning age were separated from their respective mothers and exposed to Cannabis sativa or to the filtrate for another 60 days. Offspring brain samples were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) in a global metabolomic approach (non-target metabolomics). Metabolic profiles of the exposed animals brains (test group) were compared with those obtained in the control group (non-exposed), and the candidate discriminant metabolites were identified. The metabolites were altered: isoleucine, urea, leucine, GABA, succinic acid, fumaric acid, serine, threonine, creatine, glutamic acid, acetyl aspartic acid, glycerol-1-phosphate, ascorbic acid, tyrosine, citric acid, adenine, hypoxanthine, inosine and uracil were altered. From the results presented, it can be observed that both the gestational exposure in Cannabis sativa and the exposure of the adolescent phase exposure, induced important metabolic alterations. Significantly altered metabolites are involved in the tricarboxylic acid, which are responsible for mitochondrial respiration, in energy production, act at the amino acid biosynthesis, glycolysis, oxidative stress, which may alter the development and maturation of the brain. The results are preliminary but contribute to a better understanding of the mechanisms of toxicity and of fetal and adolescent infection

Metabolic screening and metabolomics analysis in the Intellectual Developmental Disorders Mexico Study / Tamiz bioquímico y metabolómico en el estudio de los trastornos del desarrollo intelectual en México

Abstract: Objective: Inborn errors of metabolism (IEM) are genetic conditions that are sometimes associated with intellectual developmental disorders (IDD). The aim of this study is to contribute to the metabolic characterization of IDD of unknown etiology in Mexico. Materials and methods: Metabolic screening using tandem mass spectrometry and fluorometry will be performed to rule out IEM. In addition, target metabolomic analysis will be done to characterize the metabolomic profile of patients with IDD. Conclusion: Identification of new metabolomic profiles associated with IDD of unknown etiology and comorbidities will contribute to the development of novel diagnostic and therapeutic schemes for the prevention and treatment of IDD in Mexico.

Resumen: Objetivo: Los errores innatos del metabolismo (EIM) son condiciones genéticas que pueden asociarse con trastornos del desarrollo intelectual (TDI). El objetivo de este estudio es contribuir a la caracterización metabólica de los pacientes con TDI de etiología desconocida. Material y métodos: Se realizará un tamiz metabólico mediante espectrometría de masas-tándem y fluorometría para descartar EIM; además, se analizará el perfil metabolómico de los pacientes con TDI. Conclusión: La identificación de perfiles metabolómicos asociados con los TDI de etiología desconocida contribuirá al desarrollo de nuevos esquemas diagnósticos y terapéuticos para la prevención y tratamiento de los TDI en México.

Estudio metabolómico de la enfermedad renal crónica: del modelo experimental al humano / Metabolomics in chronic kidney disease: from experimental model to human disease

Con una prevalencia global reportada de entre 11-13%, la enfermedad renal crónica (ERC) ha sido reconocida como un gran desafío para los sistemas de salud por sus implicaciones económicas y sociales. Al tratarse de una enfermedad crónica e irreversible, el tratamiento está dirigido a disminuir su progresión. La cuantificación de creatinina sérica es el método de elección para su diagnóstico y clasificación; sin embargo, es conocido que esta prueba tiene una sensibilidad clínica limitada, lo que ha conducido a la búsqueda de nuevos marcadores que permitan un diagnóstico y monitoreo oportuno. Desde esta perspectiva, el empleo de la metabolómica y de modelos animales ha permitido la identificación y estudio de nuevos metabolitos, candidatos a ser utilizados como futuros biomarcadores en la práctica clínica. La presente revisión tuvo como objetivo hacer una análisis de los perfiles metabolómicos reportados para la ERC, tanto en modelos experimentales como en estudios realizados en seres humanos. De acuerdo a los datos obtenidos, los metabolitos implicados en las rutas metabólicas de aminas cuaternarias y aminoácidos como el TMNO, el indoxilsulfato y derivados de la dimetilarginina representan una alternativa prometedora para la identificación, clasificación y pronóstico de la ERC.

Chronic kidney disease (CKD) high global prevalence, estimated between 11 to 13%, has been recognized as a mayor health challenge for healthcare systems due to its relevant economic and social implications. Main medical intervention strategies are directed to delay the progression of CKD and prevent outcomes. Serum creatinine concentration has been used to classify CKD and define its progression stage; however, it is well known the low sensitivity shown by this test. This fact has conducted to the search for new markers in order to improve the disease diagnosis, monitoring and treatment. In this context, metabolomics science and animal models have allowed identification of new metabolites that can be used as future biomarkers into clinical practice. This review aims to summarize the metabolomics profiles reported in different experimental models and clinical research on CKD. According with the data obtained, metabolites related with quaternary amines and aminoacid metabolic pathways like TMNO, indoxyl sulfate and dimethylarginine, suggest a promising alternative for identification, classification and prognosis of CKD.

Omics-based biomarkers: current status and potential use in the clinic / Biomarcadores basados en tecnologías ómicas: estado actual y su potencial uso en la clínica

Abstract: In recent years, the use of high-throughput omics technologies has led to the rapid discovery of many candidate biomarkers. However, few of them have made the transition to the clinic. In this review, the promise of omics technologies to contribute to the process of biomarker development is described. An overview of the current state in this area is presented with examples of genomics, proteomics, transcriptomics, metabolomics and microbiomics biomarkers in the field of oncology, along with some proposed strategies to accelerate their validation and translation to improve the care of patients with neoplasms. The inherent complexity underlying neoplasms combined with the requirement of developing well-designed biomarker discovery processes based on omics technologies present a challenge for the effective development of biomarkers that may be useful in guiding therapies, addressing disease risks, and predicting clinical outcomes.

Resumen: En los últimos años, el uso de las tecnologías ómicas de alta densidad de datos ha permitido el rápido descubrimiento de posibles biomarcadores. Sin embargo, esto no ha tenido un impacto notable en la clínica ya que se han implementado muy pocos de esos biomarcadores. En el presente documento se describe el potencial de las tecnologías ómicas en el desarrollo de nuevos biomarcadores. Con el objetivo de dar a conocer un panorama general de la situación actual, se comentan algunos ejemplos ilustrativos de biomarcadores genómicos, transcriptómicos, proteómicos, metabolómicos y microbiómicos en el campo de la investigación en oncología. Asimismo, se señalan algunas de las recomendaciones que se han propuesto para acelerar su validación e implementación, y se comenta sobre cómo la complejidad inherente a las enfermedades se combina con la complejidad de las tecnologías ómicas, de tal modo que el desarrollo de biomarcadores predictivos, pronósticos y diagnósticos eficientes plantea retos importantes.

Investigação do refluxo vésico-ureteral por abordagens metabolômicas alvo e global em urina utilizando como plataformas analíticas CE-MS, CESI-MS, RPLC-MS e HILIC-MS / Investigation of vesicoureteral reflux by target and untargeted metabolomic approaches in urine using CE-MS, CESI-MS, RPLC-MS and HILIC-MS as analytical platforms

O refluxo vésico-ureteral (RVU) é uma das condições urológicas comumente diagnosticada entre crianças. Altos graus dessa condição podem causar cicatrização renal, insuficiência renal e hipertensão arterial. A uretrocistografia miccional é o método mais comumente utilizado para o diagnóstico, no entanto, esse procedimento envolve sedação, cateterismo vesical e expõe a criança a uma quantidade significativa de radiação. A investigação metabolômica pode fornecer novos entendimentos sobre a doença e visa a descoberta de metabólitos específicos associados a ela. Assim, existe um potencial considerável para a implementação de perfil metabólico em análises clínicas. Dessa forma, buscou-se estabelecer uma alternativa não invasiva para identificar crianças com o RVU através da metabolômica. Para a investigação metabolômica alvo um método por eletroforese capilar acoplada ao espectrômetro de massas (CE-MS) com analisador to tipo ion trap foi desenvolvido e validado para a determinação de 27 aminoácidos em urina. Os parâmetros experimentais relacionados às configurações da interface CE-MS, eletrólito (BGE) e espectrômetro de de massas (MS) foram otimizados, proporcionando uma boa separação dos 27 aminoácidos, incluindo os isômeros L-leucina, L-isoleucina e L-alloisoleucina, em menos de 30 min. O líquido auxiliar (SHL) foi composto de 0,5% (v/v) ácido fórmico em 60% (v/v) água/metanol à uma vazão de 5 µL min-1. O BGE consistiu de 0,80 mol L-1 de ácido fórmico e 15% (v/v) de metanol. Um procedimento de stacking por pH foi implementado para aumentar a detectabilidade (uma solução de NH4OH a 12,5% (v/v) foi injetada a 0,5 psi/9 s antes das amostras). O método foi validado de acordo com os protocolos FDA e ICH, exibindo parâmetros aceitáveis. A quantificação bem sucedida dos aminoácidos em amostras de urina de um estudo piloto do RVU foi alcançada. A avaliação estatística dos resultados mostrou que alguns dos aminoácidos avaliados podem carregar informações que possibilitam discriminar as amostras de urina entre os grupos teste e controle. Para a análise metabolômica global urinária, métodos por RPLC-MS e HILIC-MS foram otimizados. Cinco colunas com diferentes propriedades foram investigadas para RPLC e quatro colunas para HILIC; adicionalmente, foram investigados a influência dos aditivos e pH da fase móvel. As condições ótimas foram determinadas avaliando o formato de pico, a relação sinal-ruído, o tempo de retenção, o número de molecular features detectados e sua distribuição durante o gradiente de eluição. A melhor condição obtida para RPLC utiliza a coluna CSH C18 e fase móvel composta por 0,1% (v/v) ácido fórmico em água (A) e 0,1% (v/v) ácido fórmico em acetonitrila (B). Para HILIC, o melhor desempenho foi obtido com a coluna zwitteriônica ZIC-HILIC e fase móvel composta por 10 mmol L-1 acetato de amônio pH 6,8 (B) e 95% (v/v) acetonitrila e 5% 200 mmol L-1 acetato de amônio pH 6,8 (A). As amostras de urina dos grupos controle e teste foram submetidas à análise metabolômica global por RPLC-MS usando o método otimizado e por CESI-MS. Os resultados indicaram que diversas rotas metabólicas podem ter sido alteradas pelo RVU. Alteração dos níveis de carnitinas e acilcarnitinas, aminoácidos e derivados, purinas e outros foi observada. Ainda, a presença de acilcarnitinas na urina podem indicar danos mitocondriais e a diminuição de triptofano e aumento do ácido quinurênico indicam uma alteração no metabolismo do triptofano

Vesicoureteral reflux (VUR) is one of the most commonly urologic conditions diagnosed among children. A high degree of this condition can cause kidney scarring, kidney failure and high blood pressure. Voiding cystourethrography is the standard method for diagnosis; however, this procedure involves sedation, bladder catheterization and exposes the child to a significant amount of radiation. Metabolomics has provided new insights about the disease and aims to discover specific metabolites associated with it. Thus, there is a considerable potential for the implementation of metabolic profile in clinical analyses. Thus, we attempted to establish a noninvasive alternative to identify children with VUR through metabolomics approach. For target metabolomics, a CE-MS method was developed and validated for the separation and quantitative analysis of 27 amino acids in urine. Experimental parameters related to the CE-MS interface (based on co-axial sheath liquid, SHL), background electrolyte (BGE) and mass spectrometer (MS) settings were optimized providing a good separation of 27 amino acids, including the isomers L-leucine, L-isoleucine and L-alloisoleucine, in less than 30 min. The SHL was composed of 0.50% (v/v) formic acid in 60% (v/v) methanol-water delivered at a flow rate of 5 µL min-1. The BGE consisted of 0.80 mol L-1 formic acid and 15% (v/v) methanol. A pH stacking procedure was implemented to enhance sensitivity (a 12.5% (v/v) NH4OH solution was injected at 0.5 psi/9 s prior to samples). The proposed method was thoroughly validated according to FDA and ICH protocols exhibiting acceptable parameters. A successful quantification of amino acids in urine samples from the VUR cohort was achieved. The statistical evaluation of the results showed that some of the amino acids may carry information for the discrimination of the urine samples between the test and control groups. For untargeted metabolomics analysis, methods by RPLC-MS and HILIC-MS were optimized. Five columns with different properties were investigated for RPLC and four columns for HILIC; additionally, the influence of additives and pH of the mobile phase were investigated. The optimum conditions were determined assessing the peak shape, signal-to-noise ratio, retention time, number of molecular features detected and their distribution during the elution gradient. The best condition obtained for RPLC uses CSH C18 column and mobile phase composed by 0.1% (v/v) formic acid in water (A) and 0.1% (v/v) formic acid in acetonitrile (B). For HILIC, the best performance was obtained with the zwitterionic ZIC-HILIC column and mobile phase composed by 10 mmol L-1 ammonium acetate pH 6.8 (B) and 95% (v/v) acetonitrile and 5% (v/v) 200 mmol L-1 ammonium acetate pH 6.8 (A). Urine samples from the control and test groups were submitted to global metabolomics analysis by RPLC-MS using the optimized method and by CESI-MS. The results indicated that several metabolic pathways may have been altered by VUR. Changes of carnitine and acylcarnitine levels, amino acids and derivatives, purines and others was observed. Furthermore, the presence of acylcarnitines in the urine may indicate mitochondrial damage and the decrease of tryptophan and increase of the kynurenic acid indicate a change in the metabolism of tryptophan