Potencial profiliranja krvi na podlagi NMR kot enodomenskega testa za napovedovanje pojava več bolezni hkrati

Potencial profiliranja krvi na podlagi NMR kot enodomenskega testa za napovedovanje pojava več bolezni hkrati

V nedavni študiji, objavljeni v Naravna medicina Raziskovalci so raziskovali potencial presnovne platforme, ki temelji na jedrski magnetni resonančni spektroskopiji (NMR), da bi ocenili tveganje za razvoj različnih bolezni.

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

ozadje

Pravočasno prepoznavanje in preprečevanje dejavnikov tveganja, povezanih z razvojem bolezni, je ključnega pomena. Nedavno so bile opravljene presnovne analize za identifikacijo posameznikov z visokim tveganjem; Vendar so presnovni podatki veljali za nezadostne za oceno tveganja za nastanek bolezni. NMR spektroskopija omogoča hitre in razmeroma poceni molekularne študije v primerjavi z drugimi metabolomičnimi tehnikami, kot je masna spektroskopija.

O študiju

V tej študiji so raziskovalci preučevali, ali serološki presnovni profili na podlagi NMR spektroskopije odražajo resnično fiziološko stanje posameznikov in prispevajo k kliničnim biomarkerjem za oceno tveganja za razvoj 24 bolezni, vključno z žilnimi, presnovnimi, dihalnimi, nevrološkimi in mišično-skeletnimi raki v 22 centrih.

Nevronska mreža (NN) je bila usposobljena za sočasno učenje presnovnih stanj (MET), specifičnih za zdravstvene motnje, iz 168 presnovnih markerjev, ki so bili kvantitativno določeni pri 117.981 posameznikih s spremljanjem 1.400.000 milijonov let iz Biobank (BB) Združenega kraljestva (UK). . Za potrditev rezultatov modela so bile štiri različne kohorte, in sicer kohorta Rotterdamske študije, kohorta Whitehall II, kohorta PROspective Study of Pravastatin in the Elderly at Risk (PROSPER) in kohorta Leiden Longevity PAROFF študije, analizirane z uporabo istega 1H NMR metabolomskega testa.

Poleg tega so bile analizirane tri kohorte iz konzorcija BBMRI-NL. Označevalci so vključevali metabolite maščobnih kislin in aminokislin, povezane z ravnovesjem tekočine in presnovo ogljikovih hidratov. Ocenjena je bila njihova povezava s pogosto uporabljenimi kliničnimi markerji, kot so kreatinin, albumin in glukoza. Za analizo je bilo uporabljeno Coxovo proporcionalno modeliranje nevarnosti (CPH) in izračunana so bila razmerja nevarnosti (HR) in razmerja obetov (OR).

Da bi povečali posplošljivost rezultatov študije, so bili podatki prostorsko razdeljeni po centrih za zaposlovanje. Ko so bile pridobljene končne ocene, so bile napovedi testnega niza združene v Whitehall II za nadaljnjo analizo. Podatke so glede na spol in starost (starost+spol) analizirali le kardiovaskularni ocenjevalci Ameriškega združenja za srce (ASCVD) in PANEL ocenjevalci (vključno z več kot 30 ocenjevalci s fizičnim pregledom, laboratorijskimi meritvami in podatki o življenjskem slogu).

Ocene so bile nadalje potrjene z rezultati CAIDE in FINDRISC za demenco oziroma sladkorno bolezen tipa II (T2D). Poleg tega so bile ocene NMR povezane s pogostostjo zdravstvenih dogodkov med obdobjem opazovanja in primerjane s kliničnimi informacijami na podlagi vrednosti C-indeksa delta. Vrednosti SHAP (Shapely Additive Explanation) so bile določene za vseh 24 pregledanih bolezni in izvedena je bila analiza UMAP (Uniform Manifold Approximation and Projection), da bi ugotovili, kateri metaboliti imajo največji vpliv na tveganje za nastanek bolezni.

Rezultati

Povprečna starost vzorčne populacije je bila 58 let, od tega 54 % žensk, udeležence pa so spremljali povprečno 12 let, kar je skupaj 1.435.340 edinstvenih let. MET so bili povezani s stopnjami dogodkov za preučevane bolezni, razen raka dojke, in po 10-letni oceni je kombinacija MET in napovednikov starost + spol dosegla ali presegla druge ocene.

Poleg tega so podatki MET dopolnili klinične ocene za osem bolezni, vključno s sladkorno boleznijo tipa 2, srčnim popuščanjem in demenco. Visoke vrednosti OR za T2D, anevrizmo trebušne aorte (AAA) in srčno popuščanje so bile 62, 14 oziroma 11. V nasprotju s tem so bile vrednosti OR za možgansko kap, glavni neželeni srčni dogodek (MACE), atrijsko fibrilacijo, demenco vseh vzrokov in KOPB (kronična obstruktivna pljučna bolezen) nizke, za astmo in glavkom pa še nižje.

Presnovni status je vseboval znatno manj ocenjenih podatkov v primerjavi s kliničnimi ocenami za glavkom, sivo mreno in rak debelega črevesa, kože, prostate in rektnega tkiva ter je imel večjo oceno kot ASCVD in ocene starosti + spola za ledvično bolezen, T2D in bolezen jeter. Vsi preizkušeni modeli so bili dobro umerjeni v kohorti UKBB, rezultati štirih zunanjih kohort pa so potrdili pomembne diskriminatorne izboljšave z dodajanjem MET k podatkom ocenjevalca starost in spol za KOPB, T2D, koronarno arterijsko bolezen (CHD), atrijsko fibrilacijo in srčno popuščanje.

Poleg tega so vrednosti indeksa C pokazale, da so podatki MET znatno izboljšali celovite ocene PANEL za osem bolezni, vključno s KOPB, T2D, MACE, CHD, boleznijo ledvic, srčnim popuščanjem in demenco. Diskriminatorne pridobitve so na splošno povzročile pridobitev koristnosti. Po prilagoditvah podatkov MET za celovite klinične napovednike so bile pridobljene prilagojene ocene srčnega utripa za T2D (HRPANEL 2,5, HRGe+Gender 3,8), srčno popuščanje (HRPANEL 1,5, HRAGe+Gender 1,8) in demenco vseh vzrokov (HRPANEL 1,5, HRAGe+Gender 1,6). , MACE (HRPANEL 1.4, HRAge+Sex 1.6) ali KOPB (HRPANEL 1.4, HRAge+Sex 1.6) je pokazala jasno razlikovanje med poteki tveganja incidenta.

MET-HR so bili zunanje potrjeni s prilagoditvami starosti in spola za CHD, KOPB, srčno popuščanje, demenco vseh vzrokov in atrijsko fibrilacijo. Identificirani zelo močni metaboliti so vključevali glicin, tirozin in glutamin, metabolite presnove ogljikovih hidratov, albumin, kreatinin, acetilacijo glikoproteina (GlycA), acetoacetat in aceton. Vendar pa razen albumina, kreatinina, glukoze, kreatinina/cistatina C in lipidov niso opazili nobenih močnih korelacij med podatki NMR in ocenami PANEL.

Opazili so izjemne povezave med kreatininom in AAA, glukozo ter T2D in GlycA s KOPB in pljučnim rakom. Albumin, kreatinin, levcin, tirozin in glutamin so bili opredeljeni kot glavni dejavniki pri ocenjenem tveganju za demenco vseh vzrokov. Zanimivo je, da so v profilih atribucije posameznikov z visokim tveganjem dosledno prevladovale nizke ravni linolne kisline (LA), albumina, dokozaheksaenojske kisline (DHA), glicina in histidina.

Diploma

Na splošno so rezultati študije poudarili potencial presnovnega profiliranja na podlagi NMR za hkratno razjasnitev tveganja za nastanek več zdravstvenih bolezni.

Referenca:

• 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