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

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

Marsdenia tenacissima extract alters crucial metabolites in cancer, determined by 1 H NMR based metabolomics approach

ABSTRACT Altered metabolites level in the biosystems, is the potential cause of cancer, the primary reason of alteration of metabolism is change in nutrient consumption and waste excretion, as a result genetic mutation leads to cancer initiation and progression. Aberration of specific metabolites such as fumarate, succinate, 2-hydroxyglutarate may alter cell signaling. We collected liver and kidney samples and prepared for 1H NMR analysis, then executed NMR spectroscopy. We used a set of domestic R scripts to perform an unsupervised principal component analysis (PCA) and a supervised orthogonal signal correction partial least-squares discriminant analysis (OSC-PLS-DA). It signifies class discrimination for getting a clear separation, whereas PCA scores plot signifies the model group kept further away from the control group than drug group on the horizontal axis. In another PCA scores plots, most parts of the control group was overlapping with the drug group but was distant from the model group. Marsdenia tenacissima extract (MTE) (Chines name: Xiao-Ai-Ping, XAP) modulates level of crucial metabolites such as fumarate, lactate, succinate, determined by 1H NMR spectroscopy and their altered level contributes major role in cancer

Avaliação de terapias imunossupressoras em transplantes renais com uma abordagem metabolômica / Assessment of immunosuppressive therapies with a metabolomic approach

O aprimoramento das técnicas analíticas viabilizou a metabolômica, uma área da ciência que busca compreender, de forma comparativa, os metabólitos envolvidos nas vias bioquímicas. A metabolômica está inserida no contexto das "ômicas", que teve início na "Era Genômica", a qual permitiu a identificação de diversos genes. Em seguida, o interesse dos pesquisadores centrou no estudo dos metabólitos (metabolômica) mostrando ser uma ferramenta valiosa na pesquisa do transplante renal, que exige um tratamento medicamentoso por meio de imunossupressores. A combinação destes imunossupressores pode minimizar a rejeição do órgão transplantado, reforçando a necessidade de um estudo metabolômico, a fim de avaliar e comparar as mudanças ocorridas após o transplante em nível molecular, melhorando o conhecimento sobre a influência destes regimes e dando subsídios sobre prognósticos possíveis na área de transplante renal. Nesta tese foram avaliadas 2 terapias: Everolimo/ Prednisona/Tacrolimo (grupo 1) e Micofenolato mofetil/Prednisona/Tacrolimo (grupo 2) a partir de uma abordagem untargeted. No presente trabalho foram coletadas amostras de urina de pacientes ao longo de 6 meses. Foi necessário determinar a melhor condição para análise das amostras de urina dos pacientes. Desta forma, foram realizados estudos sobre alguns parâmetros que impactam no preparo de amostra abordando a influência da urease, tipos e proporção de solventes para precipitação de proteína, seleção do melhor agente derivatizante e tratamento de dados. A avaliação da medida de qualidade dos tratamentos com urease foi feita a partir do desvio padrão relativo (RSD) dos valores de intensidade de pico. A concentração de 10 mg mL-1 apresentou o melhor resultado. O estudo mostrou também que o teor de ureia na urina pode influenciar na identificação dos compostos. O número de compostos identificados foi menor quando a urina não foi tratada com urease, com aproximadamente 10 compostos a menos em relação à amostra tratada com a enzima, na mesma concentração de ureia adicionada. Dos solventes orgânicos testados para precipitação de proteínas nas amostras de urina, o isopropanol mostrou ser o solvente mais adequado na proporção 1:6 urina:solvente (v/v), utilizando-se 100 µL de urina. Foram testados dois protocolos de derivatização para análises por GC-MS: metoximação e sililação utilizando BSTFA e cloroformiato de metila. A comparação mostrou que o procedimento por BSTFA, com 40 metabólitos identificados, foi superior ao cloroformiato de metila, com 13 compostos identificados. No tratamento de dados com o software XCMS, os seguintes parâmetros foram avaliados: largura a meia altura do pico (fwhm), largura da banda (bw) e threshold (sntresh). Para avaliar a melhor combinação destes parâmetros, foi feita uma variação univariada destes valores. A qualidade do resultado de cada combinação foi monitorada pelos valores gerados de número de missing values, quantidade de picos com RSD <15% e número de valores duplicados. Os valores ótimos foram obtidos para a combinação: fwhm=4, bw=2 e threshold=5. A abordagem do estudo dos dois grupos de pacientes baseou-se inicialmente na comparação entre o dia 7 da terapia com os demais períodos (dia 14, mês 1, mês 3 e mês 6) e posteriormente avaliou-se a evolução temporal. A partir do mês 3 os valores de correlação e predição dos modelos de PLS-DA são melhores e já é eficaz na diferenciação entre os dois grupos. Foram observadas perturbações no metabolismo de carboidratos em ambos os grupos, como açúcares, glicerol e N-acetil-D-manosamina. No grupo 1, foram observados metabólitos discriminantes da classe dos poliois e das vias do ciclo do ácido cítrico e degradação de xenobióticos, enquanto que, no grupo 2, foi observada alteração do hidroxibutirato, um corpo cetônico. Neste grupo, foi observado também um aumento do ácido hipúrico, ácido acetamido butírico, ácido benzoico, entre outros. Nesta tese foi possível demonstrar que a metabolômica é uma ferramenta importante para comparar metabólitos discriminantes entre dois regimes imunossupressores, sendo um estudo piloto que visa fornecer subsídios para avaliação da influência destas terapias no prognóstico de transplante renal

The improvement of analytical techniques enabled the emergence of metabolomics, which aims to compare the metabolites involved in biochemical pathways, in certain biological conditions. Metabolomics is inserted in the "omics" context, which began in the "Genomic Age", and allowed the identification of several genes. After that, the researchers focused on the study of metabolites. Among several applications, metabolomics can be a valuable tool in renal transplant research, which requires a drug treatment through immunosuppressants. The combination of these immunosuppressants can minimize toxicity and rejection of the transplanted organ, reinforcing the need for a metabolomic study, in order to evaluate and compare changes after transplantation at the molecular level, improving knowledge about the influence of these regimens and giving subsidies on prognosis in the area of renal transplantation. In this thesis two immunosuppressive therapies were evaluated by an untargeted approach: Everolimus/Prednisone/Tacrolimus (group 1) and Mycophenolate mofetil/Prednisone/Tacrolimus (group 2). In this study, urine samples were collected from patients over 6 months. It was necessary to determine the best condition for analysis of patients' urine samples. Thus, studies were carried out on some parameters that impact on sample preparation, evaluating the influence of urease, types and proportion of solvents for protein precipitation, selection of the best derivatizing agent, and data treatment. The evaluation of the quality measure of the urease treatments was made from the relative standard deviation (RSD) of the peak intensity values. The concentration of 10 mg mL-1 presented the best result. The study also showed that urine urea content may influence the identification of the compounds. The number of identified compounds was lower when urine was not treated with urease, with approximately 10 compounds less than the enzyme-treated sample, at the same concentration of urea added. In the evaluation of the organic solvents tested for protein precipitation in the urine samples, isopropanol was the most suitable solvent in the ratio 1: 6 urine:solvent (v/v), using 100 µL of urine. Two derivatization protocols were tested for GC-MS analysis: metoximation and silylation with BSTFA and methyl chloroformate. The comparison between the two derivatization protocols showed that the BSTFA procedure, with 40 identified metabolites, was superior to methyl chloroformate with 13 compounds identified. In data processing with the XCMS software, the following parameters were evaluated: full width at half maximum of the peak (fwhm), bandwidth (bw) and threshold (sntresh). To evaluate the best combination of these parameters, a univariate variation of these values was made. The quality of the result of each combination was monitored by the number of missing values, number of peaks with RSD <15%, and number of duplicate values. The optimal values were obtained for the combination: fwhm=4, bw=2 and threshold =5. The study of the two groups of patients was initially based on the comparison between day 7 of the therapy with the other periods (day 14, month 1, month 3 and month 6) and later the temporal evolution was evaluated. From month 3 the values of correlation and prediction of the PLS-DA models are better and already effective in the differentiation between the two groups. Disorders in carbohydrate metabolism were observed in both groups with sugars and glycerol and N-acetyl-D-mannosamine as discriminant metabolites. In group 1, discriminant metabolites of the class of polyols and citric acid cycle pathways and degradation of xenobiotics were observed, and in group 2 alteration of hydroxybutyrate, a ketone body, was observed. In this group an increase of hippuric acid, acetamido butyric acid, benzoic acid, among others, was also observed. In this thesis it was possible to demonstrate that metabolomics is an important tool to compare discriminant metabolites between two immunosuppressive regimens, being a pilot study that aims to provide future subsidies to evaluate the influence of these therapies on the renal transplant prognosis