إمكانية تحديد ملامح الدم المستندة إلى الرنين المغناطيسي النووي كمقايسة أحادية المجال للتنبؤ بظهور أمراض متعددة في وقت واحد

إمكانية تحديد ملامح الدم المستندة إلى الرنين المغناطيسي النووي كمقايسة أحادية المجال للتنبؤ بظهور أمراض متعددة في وقت واحد

وفي دراسة حديثة نشرت في الطب الطبيعي قام الباحثون بالتحقيق في إمكانات منصة التمثيل الغذائي المعتمدة على التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) لتقييم مخاطر الإصابة بأمراض مختلفة.

Studie: Stoffwechselprofile sagen individuelle Ergebnisse bei mehreren Krankheiten voraus. Bildquelle: Forance/Shutterstock

خلفية

يعد تحديد عوامل الخطر المرتبطة بتطور المرض والوقاية منها في الوقت المناسب أمرًا بالغ الأهمية. في الآونة الأخيرة، تم إجراء تحليلات التمثيل الغذائي لتحديد الأفراد المعرضين لخطر كبير؛ ومع ذلك، اعتبرت البيانات الأيضية غير كافية لتقدير مخاطر المرض. يتيح التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي إجراء دراسات جزيئية سريعة وغير مكلفة نسبيًا مقارنة بالتقنيات الأيضية الأخرى مثل التحليل الطيفي الشامل.

حول الدراسة

في هذه الدراسة، فحص الباحثون ما إذا كانت الملامح الأيضية المصلية المستندة إلى التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي تعكس الحالة الفسيولوجية الحقيقية للأفراد وتساهم في المؤشرات الحيوية السريرية لتقدير خطر الإصابة بـ 24 مرضًا، بما في ذلك سرطانات الأوعية الدموية والتمثيل الغذائي والجهاز التنفسي والعصبي والعضلي الهيكلي في 22 مركزًا.

تم تدريب شبكة عصبية (NN) لتتعلم في الوقت نفسه حالات التمثيل الغذائي (METs) الخاصة بالاضطرابات الطبية من 168 علامة استقلابية تم تحديدها كميًا في 117,981 فردًا مع متابعة 1,400,000 مليون سنة فريدة من البنك الحيوي في المملكة المتحدة (المملكة المتحدة). . للتحقق من صحة نتائج النموذج، تم تحليل أربع مجموعات مختلفة، وهي مجموعة دراسة روتردام، ومجموعة Whitehall II، والدراسة المستقبلية لـ Pravastatin في كبار السن المعرضين للخطر (PROSPER) ومجموعة دراسة Leiden Longevity PAROFF، باستخدام نفس اختبار استقلاب الرنين المغناطيسي النووي 1H.

بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل ثلاث مجموعات من اتحاد BBMRI-NL. وشملت العلامات مستقلبات الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية المرتبطة بتوازن السوائل واستقلاب الكربوهيدرات. تم تقييم ارتباطها بالعلامات السريرية شائعة الاستخدام مثل الكرياتينين والألبومين والجلوكوز. تم استخدام نمذجة المخاطر النسبية كوكس (CPH) للتحليل وتم حساب نسب المخاطر (HRs) ونسب الأرجحية (ORs).

ولتحقيق أقصى قدر من تعميم نتائج الدراسة، تم تقسيم البيانات مكانيا حسب مراكز التوظيف. بعد الحصول على التقديرات النهائية، تم تجميع تنبؤات مجموعة الاختبار في Whitehall II لمزيد من التحليل. تم تحليل البيانات حسب الجنس والعمر (العمر + الجنس) فقط من قبل مقدرين القلب والأوعية الدموية التابعين لجمعية القلب الأمريكية (ASCVD) ومقدري PANEL (بما في ذلك أكثر من 30 مقدرًا مع الفحص البدني والقياسات المخبرية وبيانات نمط الحياة).

وتم التحقق من صحة التقديرات بشكل أكبر من خلال نتائج CAIDE وFINDRISC للخرف ومرض السكري من النوع الثاني (T2D)، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، ارتبطت تقديرات الرنين المغناطيسي النووي مع تكرار الأحداث الطبية خلال فترة المراقبة ومقارنتها بالمعلومات السريرية المستندة إلى قيم دلتا المؤشر C. تم تحديد قيم SHAP (التفسير الإضافي الجميل) لجميع الأمراض الـ 24 التي تم فحصها وتم إجراء تحليل UMAP (التقريب والإسقاط الموحد) لمعرفة المستقلبات التي لها التأثير الأكبر على مخاطر الأمراض.

نتائج

كان متوسط ​​عمر العينة 58 عامًا، 54% منهم نساء، وتمت متابعة المشاركين لمدة متوسطها 12 عامًا، أي ما مجموعه 1,435,340 عامًا فريدًا. ارتبطت METs بمعدلات الأحداث للأمراض التي تمت دراستها بخلاف سرطان الثدي، وبتقدير لمدة 10 سنوات، حقق مزيج MET ومتنبئي العمر + الجنس التقديرات الأخرى أو تجاوزها.

بالإضافة إلى ذلك، أكملت بيانات MET التقديرات السريرية لثمانية أمراض، بما في ذلك مرض السكري من النوع 2، وفشل القلب، والخرف. كانت قيم OR العالية لـ T2D وتمدد الأوعية الدموية الأبهري البطني (AAA) وفشل القلب 62 و14 و11 على التوالي. في المقابل، كانت قيم OR للسكتة الدماغية، والأحداث القلبية الضارة الكبرى (MACE)، والرجفان الأذيني، والخرف الناجم عن جميع الأسباب، ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) منخفضة، وكانت أقل بالنسبة للربو والزرق.

احتوت الحالة الأيضية على بيانات تقديرية أقل بكثير مقارنة بالتقديرات السريرية للجلوكوما وإعتام عدسة العين وسرطان القولون والجلد والبروستاتا وأنسجة المستقيم، وكان لها تقدير أكبر من تقديرات ASCVD والعمر + الجنس لأمراض الكلى وT2D وأمراض الكبد. تمت معايرة جميع النماذج التي تم اختبارها بشكل جيد في مجموعة UKBB، وأثبتت نتائج الأتراب الخارجية الأربعة تحسينات تمييزية كبيرة عن طريق إضافة MET إلى بيانات تقدير العمر + الجنس لمرض الانسداد الرئوي المزمن، وT2D، ومرض الشريان التاجي (CHD)، والرجفان الأذيني وفشل القلب.

بالإضافة إلى ذلك، أظهرت قيم المؤشر C أن بيانات MET حسنت بشكل كبير تقديرات PANEL الشاملة لثمانية أمراض، بما في ذلك مرض الانسداد الرئوي المزمن، وT2D، وMACE، وCHD، وأمراض الكلى، وفشل القلب، والخرف. وأدت المكاسب التمييزية عموما إلى مكاسب المنفعة. بعد تعديلات بيانات MET للتنبؤات السريرية الشاملة، تم الحصول على تقديرات الموارد البشرية المعدلة لـ T2D (HRPANEL 2.5، HRGe+Gender 3.8)، وفشل القلب (HRPANEL 1.5، HRAGe+Gender 1.8)، والخرف الناجم عن جميع الأسباب (HRPANEL 1.5، HRAGe+Gender 1.6). أظهر MACE (HRPANEL 1.4، HRAge+Sex 1.6) أو مرض الانسداد الرئوي المزمن (HRPANEL 1.4، HRAge+Sex 1.6) تمييزًا واضحًا بين مسارات مخاطر الحادث.

تم التحقق من صحة MET-HRs خارجيًا مع تعديلات العمر والجنس لأمراض القلب التاجية ومرض الانسداد الرئوي المزمن وفشل القلب والخرف الناجم عن جميع الأسباب والرجفان الأذيني. تشمل المستقلبات القوية للغاية التي تم تحديدها الجلايسين والتيروزين والجلوتامين ومستقلبات استقلاب الكربوهيدرات والألبومين والكرياتينين وأستلة البروتين السكري (GlycA) والأسيتواسيتات والأسيتون. ومع ذلك، وبصرف النظر عن الألبومين والكرياتينين والجلوكوز والكرياتينين / السيستاتين C والدهون، لم يلاحظ أي ارتباطات قوية بين بيانات الرنين المغناطيسي النووي وتقديرات PANEL.

وقد لوحظت ارتباطات ملحوظة بين الكرياتينين وAAA، والجلوكوز، وT2D وGlycA مع مرض الانسداد الرئوي المزمن وسرطان الرئة. تم تحديد الألبومين والكرياتينين والليوسين والتيروزين والجلوتامين باعتبارها العوامل الرئيسية في المخاطر المقدرة للإصابة بالخرف الناجم عن جميع أسبابه. ومن المثير للاهتمام أن سمات عزو الأفراد المعرضين للخطر كانت تهيمن عليها باستمرار مستويات منخفضة من حمض اللينوليك (LA)، والألبومين، وحمض الدوكوساهيكسانويك (DHA)، والجليسين، والهستيدين.

دبلوم

بشكل عام، سلطت نتائج الدراسة الضوء على إمكانات التنميط الأيضي القائم على الرنين المغناطيسي النووي لتوضيح خطر الإصابة بأمراض طبية متعددة في وقت واحد.

مرجع:

• Buergel, T. et al. (2022) „Stoffwechselprofile sagen individuelle Multikrankheitsergebnisse voraus“, Nature Medicine. doi.org/10.1038/s41591-022-01980-3. https://www.nature.com/articles/s41591-022-01980-3