Development of new strategies and methodologies in metabolomics: tackling chronic diseases (desarrollo de nuevas estrategias y metodología en metabolómica. Aplicación a estudios en patologías de las sociedades desarrolladas)
- Autores: Annalaura Mastrangelo
- Directores de la Tesis: Coral Barbas Arribas (dir. tes.), Antonia García Fernández (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad CEU San Pablo ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jesús Argente Oliver (presid.), Francisco Javier Rupérez Pascualena (secret.), Emily Hooper (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La metabolómica es la disciplina emergente que ofrece la posibilidad única de investigar las rutas biológicas involucradas en la disfunción metabólica subyacente en enfermedades compleja. Aunque el uso de la metabolómica es extremadamente poderoso, conlleva varios desafíos que necesitan ser abordados: se tienen que desarrollar nuevos métodos para analizar una amplia gama de moléculas con diversas propiedades químico-físicas y distintas concentraciones; el tratamiento de los datos a través de la quimiometría necesita ser mejorado para proporcionar información biológica valiosa y fiable; por último, se tiene que potenciar el uso de la metabolómica en la práctica clínica. Todos estos aspectos se abordaron en la tesis doctoral con el objetivo de profundizar en el conocimiento de las bases metabólicas y moleculares de la obesidad y de sus complicaciones, intentando mejorar el diagnóstico y tratamiento de los pacientes, y en última instancia, reducir la susceptibilidad a las enfermedades crónicas. Para alcanzar estos objetivos se desarrollaron, optimizador e implementaron métodos analíticos relacionados con metabolómica y lipidómica tanto mediante enfoques no dirigidos como dirigidos, en colaboración con varios centros de relevancia nacional (CNIC, Hospital Infantil Universitario Niño Jesús y Hospital general Universitario de Ciudad Real).
Más en detalle:
- Se desarrolló un método multiplataforma para el análisis de células madre derivadas de tejido adiposo (ASCs) y sus medios de cultivo. El estudio ha arrojado luz sobre los efectos del ambiente obeso en la capacidad de auto-renovación de las células madre en diferentes modelos celulares (humano y murino). De hecho, se han proporcionado nuevos conocimientos sobre el metaboloma de ASCs aisladas de un entorno obeso que han resultado caracterizadas por una alteración del metabolismo de los carbohidratos (ASCs de proveniencia humana) y del catabolismo de aminoácidos y lípidos (ASCs de proveniencia murina). El estudio por lo tanto subraya los puntos críticos a considerar durante la selección de la fuente de ASCs para un uso eficaz en terapias celulares. (2 artículos publicados) - Se exploró la relación entre obesidad infantil y la resistencia a la insulina (IR), a través de estudios de metabolómica multiplataforma, mediante estrategias tanto no dirigida como dirigida. Se he destacado una firma metabólica de obesidad e IR en niños prepuberales, consiguiendo además identificar un inesperado efecto del género, aunque se tratara de niños prepuberales. Posteriormente, dichos resultados se validaron con éxito en una cohorte independiente de niños obesos con las mismas características del estudio previo. Finalmente se investigó la relación entre, los biomarcadores metabólicos y los marcadores tradicionalmente empleados en la práctica clínica, para luego seleccionar la combinación más simple de biomarcadores para la detección de sujetos de alto riesgo y comprobar el potencial de la metabolómica en la práctica clínica. (2 artículos publicados).
- Se investigó el impacto de una variable psicológica, el antojo alimentario (FC), sobre la obesidad. El estudio metabolómico multiplataforma ha destacado un patrón metabólico específico del índice de masa corporal que se correlaciona con FC. Posteriormente se hizo un seguimiento longitudinal de los pacientes y se estudió la eficacia de la cirugía bariátrica (BS) a la que se sometieron, permitiendo la identificación de marcadores de vulnerabilidad y respuesta a BS. (1 artículo bajo revision en) - Se ha desarrolló y optimizó un protocolo para la extracción y aislamiento de triglicéridos con enlace éter en el tejido adiposo murino. Además se ha desarrolló un método analítico basado en la tecnología de lipidomica ‘Shotgun’. La detección de dichos compuestos ha implicado un gran desafío analítico debido a su abundancia extremamente baja en tejidos. Se adquirieron, adicionalmente, nuevas habilidades en plataformas analíticas (nanoESI-QqQ, nanoESI-Orbitrap) y herramientas de software (Xcalibur). La investigación realizada representa un avance relevante en la investigación de nuevos compuestos no descritos hasta la fecha, y un importante paso preliminar hacia la investigación del papel biológico de estos compuestos, como moléculas supuestamente involucradas en la señalización en la progresión de la obesidad.
Resumiendo, en la tesis doctoral se han desarrollado, optimizado, y aplicado diferentes protocolos analíticos para el estudio de una amplia gama de muestras de distinta naturaleza (suero, células y medios de cultivo, tejido adiposo), se han empleado varias plataformas [espectrometría de masa con infusión directa o acoplada a cromatografía (liquida, de gases e electroforesis capilar)] con objetivos tanto cuantitativos como cualitativos. Además se han empleado varios programas de software gratuitos, comerciales o específicos del proveedor, para el manejo y análisis de datos. Por lo tanto, durante el doctorado, se ha adquirido un amplio conocimiento sobre la metabolómica y la lipidomica y se ha aplicado con éxito a una gran variedad de cuestiones biológicas. Se ha adquirido además una perspectiva integrada combinando diferentes disciplinas (química analítica, estadística y bioquímica) y conduciendo a nuevos conocimientos sobre el papel de los metabolitos en el inicio y en la progresión de la obesidad y sus complicaciones más frecuentes, proponiendo ‘firmas metabólicas’ de enfermedades para una mejora en el diagnóstico y en el tratamiento de los pacientes.
