Effects of Increased Fructose Consumption and Inadequate Copper Intake on the Pathogenesis of Nonalcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD): A Feces, Plasma and Liver Metabolomics Study

Postery | 2016 | LECOInstrumentace
GCxGC, GC/MSD, GC/HRMS, GC/TOF
Zaměření
Metabolomika, Klinická analýza
Výrobce
Agilent Technologies, GERSTEL, LECO

Význam tématu

NAFLD je komplexní metabolické onemocnění, které souvisí se zvyšující se konzumací fruktózy a nedostatkem mědi v potravě.
Tato kombinace podporuje zánět, oxidativní stres a inzulinovou rezistenci, což urychluje vznik a progresi jaterní steatózy.
Metabolomické přístupy založené na plynové chromatografii s vysokým rozlišením a časem letu hmotnostního analizátoru umožňují detailní mapování metabolických změn a identifikaci nových biomarkerů.

Cíle a přehled studie

Cílem této práce bylo prozkoumat vliv zvýšené konzumace fruktózy a nedostatečné hladiny mědi na vývoj NAFLD pomocí komplexní metabolomické analýzy vzorků stolice, plazmy a jaterního tkaniva.
Studie zahrnovala 84 vzorků rozdělených do šesti experimentálních skupin kombinujících tři úrovně mědi (adekvátní, nízké, doplňkové) a dvě dietní podmínky (s a bez fruktózy).
Data byla získána pomocí jednorozměrné GC-HRT a dvourozměrné GCxGC-HRT, což umožnilo vysokou chromatografickou a hmotnostní rozlišovací schopnost.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci metabolitů bylo použito methanol-voda, následné derivatizace zahrnovaly:
  • Metoximaci (MEOX, 60°C, 1 h)
  • Silylaci (MTBSTFA, 60°C, 1 h)
Chromatografie:
  • GC-HRT: Agilent 7890 s modulátorem a automatem MPS2
  • Kolony: Rxi-5 ms (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm) a Rxi-17 sil ms (0,6 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
  • Program teplot: 0,5 min při 60°C, 5°C/min do 270°C, držení 6 min; sekundární trouba +10°C, modulace 4 s +15°C
Hmotnostní spektrometrie:
  • LECO Pegasus HRT a HRT 4D (GC-ToFMS, GCxGC-ToFMS)
  • Rozlišení R=25 000, přesnost hmoty <1 ppm
  • Rozsah m/z 10–1500, rychlost akvizice až 200 spekter/s
  • Režimy ionizace: EI a chemická ionizace (NH₃ v CH₄)
Softwarová analýza:
  • ChromaTOF-HRT pro dekonvoluci a identifikaci sloučenin
  • MetPP pro zarovnání dat a kvantifikaci metabolitů

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila 38 klíčových metabolitů se signifikantními změnami mezi skupinami:
  • Organické kyseliny: mléčná, 3-hydroxybutyrát, fumárová
  • Aminokyseliny: aspartát, glutamát, prolin, ornithin
  • Dikyseliny: jablečná, sukcinová
  • Fatty acids: myristová, pentadekanoová, palmitová, stearová
Kombinace vysoké fruktózy a nízké mědi vedla k nárůstu látek spojených s oxidativním stresem a zánětem.
Dvourozměrná GCxGC-HRT výrazně zlepšila separaci a identifikaci izomerů i stopových sloučenin, což umožnilo detailnější porovnání mezi skupinami.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika nabízí:
  • Vysokou důvěryhodnost identifikace díky přesným hmotnostním datům a bohatým databázím
  • Možnost odhalit nové metabolické markery NAFLD
  • Uplatnění v klinické diagnostice, farmaceutickém výzkumu a kontrole kvality potravin

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávají se:
  • Integrace s proteomikou a lipidomikou pro komplexnější pohled na pathobiochemii
  • Nasazení umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou interpretaci dat
  • Miniaturizace přístrojů a přenosné GC-MS systémy pro terénní analýzy

Závěr

Výsledky potvrzují, že zvýšená konzumace fruktózy a nedostatek mědi významně ovlivňují metabolický profil jater a přispívají k progresi NAFLD.
Vysoké rozlišení GC-HRT a GCxGC-HRT spolu s pokročilou dekonvolucí dat představují účinný nástroj pro objevování biomarkerů a porozumění patofyziologii tohoto onemocnění.

Reference

  • Lai Y-S. et al. J. Agric. Food Chem., 2015, 63, 7873–7884.
  • Shi X. et al. J. Proteome Res., 2015, 14(2), 1174–1182.
  • Wei X. et al. J. Proteome Res., 2015, 14(9), 4050–4058.
  • Abdelmalek M.F. et al. Hepatology, 2010, 51(6), 1961–1971.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Untargeted Investigation of Non-Alcoholic Fatty Liver Disease Using Effective Mutiplatform GC-MS Instrumentation
Biomarker Identification in Nonalcoholic Fatty Liver Disease via GC/MS
A Novel Benchtop Time-of-Flight GC-MS System for High Performance Analysis of Human Urine
Blood Serum Metabolomics Using Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography High Resolution Time-of-Flight Mass Spectromery