Metabolomika při studiu mikrobiomu

Abstract

Zánětlivé onemocnění střev představuje velmi závažné onemocnění s ne zcela objasněnou etiologií a patogenezí. V této práci bylo na modelu myší se zánětem střev vyvolaným dextransulfátem sodným zkoumáno, nakolik se liší změna metabolismu způsobená rozvojem zánětlivého procesu u bezmikrobních a konvenčně kolonizovaných myší. Pro charakterizaci změn byla využita NMR metabolomika vzorků stolice, moči a séra, kombinovaná s jedno- a vícerozměrnou statistickou analýzou. Bylo prokázáno, že metabolická signatura změn u obou typů myší není stejná. U bezmikrobních myší bylo ve stolici nalezeno významné množství sacharidů, jejichž hladina se snížila v průběhu zánětu, protože docházelo k jejich vylučování močí. Bezmikrobní myši na rozdíl od konvenčních také v průběhu zánětu vylučovaly stolicí velké množství aminokyselin. Nalezené poruchy metabolismu cukrů a proteinů u bezmikrobních zvířat ukazují na závažnou malnutrici vyvolanou zánětem, přičemž výsledky prokazují, že přítomnost mikrobiomu představuje ochranný mechanismus před zásadním rozvratem v organismu. Studie stability fekálních extraktů zdravých konvenčně kolonizovaných myší potvrdila, že žádný z identifikovaných a kvantifikovaných metabolitů nevykazoval systematické signifikantní změny ani v průběhu několika po sobě jdoucích odběrů v jednom týdnu, ani v...

Inflammatory bowel disease is a serious condition with an incomplete etiology and pathogenesis. In this thesis, a mouse model of sodium dextran sulfate-induced inflammation was used to study different changes in the metabolism of germ-free and conventionally raised mice due to the development of the inflammatory process. NMR metabolomics of fecal, urine and serum samples, combined with uni- and multivariate statistical analysis, were used to characterize the changes. It was shown that the metabolic signature differs between germ-free and conventional mice. In germ-free mice, significant amounts of carbohydrates were found in feces. Their levels decreased during inflammation as they were excreted in urine. In contrast to conventional mice, germ-free mice also excreted large amounts of amino acids in feces during the developing inflammation. Disorders of sugar and protein metabolism found in germ-free mice indicate severe malnutrition caused by inflammation. The results show that the presence of a microbiome represents a protective mechanism against significant disruption in the body. A stability study of fecal extracts of healthy conventionally colonized mice confirmed that none of the identified and quantified metabolites showed significant systemic changes in several consecutively collected...