Differences in Metabolic Profiles of Individuals with Heart Failure Using High Resolution GC/Q-TOF

Význam tématu

Srdeční selhání je závažná klinická porucha s vysokou prevalencí a mortalitou, ovlivňující kvalitu i délku života pacientů. Detailní studie metabolického profilu může odhalit nové biomarkery a mechanizmy choroby, což je klíčové pro vývoj cílených terapií.

Cíle a přehled studie

Cílem této práce bylo nezasahované (untargeted) metabolické profilování plazmy krve pacientů se srdečním selháním se sníženou (HFrEF) a zachovanou (HFpEF) ejekční frakcí ve srovnání se zdravými jedinci (po 10 vzorcích na skupinu). Analýza byla prováděna vysokorozlišovací GC/Q-TOF technikou.

Použitá instrumentace

• GC 8890 s kolonkou DB-5MS UI (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm), retence uzamčena na d27 myristové kyselině
• Q-TOF 7250 (50–1200 m/z, 5 Hz), zdroj 200 °C, EI 70 eV
• Dehydratace vzorků a derivatizace O-metoximací a trimethylsilylací (MSTFA + 1 % TMCS)
• MassHunter Unknowns Analysis 11.1 pro chromatografickou dekonvoluci a identifikaci pomocí PCDL, Fiehn a NIST20
• Mass Profiler Professional 15.1 pro statistickou analýzu
• Molecular Structure Correlator 8.2 pro strukturální eluciaci neznámých metabolitů

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA analýza jasně oddělila skupinu HF pacientů od zdravých kontrol, což potvrzuje rozdílné metabolické vzorce.
• Volcano plot ukázal signifikantní nárůst koncentrací organických kyselin, sterolů a některých N-sloučenin u HF oproti kontrolám, zatímco aminokyseliny dominovaly u zdravých vzorků.
• Porovnání HFrEF vs. HFpEF odhalilo jen menší odchylky; u části HFpEF byla zvýšená hladina iminodiacetové kyseliny.
• Strukturální eluce pomocí pozitivního CI a EI MS/MS vedla k identifikaci neznámé sloučeniny jako pyrimidin-2,4,6-triol.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika vysokorozlišovací GC/Q-TOF umožňuje odhalit potenciální biomarkery srdečního selhání, prohloubit pochopení patofyziologie a napomoci vývoji personalizované medicíny. Je vhodná pro rutinní QA/QC v klinických i výzkumných laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace metabolomiky s dalšími omickými daty pro komplexní pohled na HF.
• Vývoj cílených kvantitativních protokolů pro validaci biomarkerů.
• Dlouhodobá sledování pacientů pro odhalení dynamiky metabolických změn.
• Nasazení strojového učení pro predikci prognózy a odpovědi na léčbu.

Závěr

Studie prokázala významné metabolické posuny u pacientů se srdečním selháním oproti zdravým jedincům a identifikovala klíčové sloučeniny, které mohou posloužit jako biomarkery a cíle pro další výzkum.

Reference

• Funk M. Epidemiologie srdečního selhání. Crit Care Nurs Clin North Am. 1993;5(4):569–73.
• Borlaug BA, Paulus WJ. Srdeční selhání se zachovanou ejekční frakcí: patofyziologie, diagnostika a léčba. Eur Heart J. 2011;32(6):670–679.