Modificări metabolomice serice nedestinate ca răspuns la intervenția dietetică la câinii cu preclinice
Qinghong Li
1 Nestlé Purina Research, St. Louis, MO, Statele Unite ale Americii
Dorothy P. Laflamme
2 Consultant în comunicări științifice, Floyd, VA, Statele Unite ale Americii
John E. Bauer
3 profesor emerit, Texas A&M University, Longmont, CO, Statele Unite ale Americii
Date asociate
Toate datele relevante se află în manuscris și în fișierele sale de informații suport.
Abstract
Privarea de energie miocardică joacă un rol cauzal în dezvoltarea insuficienței cardiace. Un amestec de protecție cardiacă (CPB) de substanțe nutritive, inclusiv trigliceride cu lanț mediu, ulei de pește și alți nutrienți cheie, a fost dezvoltat pentru a încetini progresia bolii mitomatice a caninei mixomatoase (MMVD). O intervenție dietetică de șase luni a demonstrat eficacitatea CPB în încetinirea progresiei MMVD. Analiza metabolomică nedestinată a serului de la acești câini a identificat 102 metaboliți diferențiali (ajustat P g log 2 (x) = log 2 x + (a 2 + x 2) 2
unde a este o constantă cu o valoare implicită 1. În cele din urmă, datele transformate au fost auto-scalate pentru a obține o medie și o varianță a unității zero pentru orice variabilă: zij = xij - xi ¯ si unde xij este valoarea metabolitului i j eșantionul și xi ¯ și si sunt media și respectiv deviația standard. Avantajul scalării automate este că toți metaboliții devin la fel de importanți [31].
analize statistice
Analiza componentelor principale (PCA) pentru date multivariate de înaltă dimensiune a fost efectuată pe baza și datele de 6 luni. Primele două componente principale (PC-uri) care captează mai multe variații de date decât alte PC-uri au fost examinate pentru capacitatea lor de a separa grupuri pe baza dietei (CON vs CPB) sau a timpului (0 vs 6 luni). S-a efectuat o regresie liniară multiplă folosind fiecare PC ca variabilă dependentă și dietă sau timp ca variabilă independentă, ajustată pentru sex, vârstă, rasă și scorul stării corpului (BCS) și s-a obținut valoarea P pentru model. Datele pe 6 luni au fost supuse unei analize discriminante parțiale cu cele mai mici pătrate (PLS-DA) pentru a detecta metaboliții cheie cu cele mai mari scoruri de importanță variabilă în proiecție (VIP). Au fost căutate maximum cinci componente pentru performanțe optime și a fost efectuată validarea încrucișată pentru a evalua acuratețea predictivă a modelului.
Pentru fiecare metabolit, efectul dietei prin interacțiune în timp a fost estimat utilizând un model liniar cu efect mixt ajustat în funcție de vârstă, rasă, sex și BCS. Valorile P pentru termenii de interacțiune au fost obținute și ajustate pentru testări multiple pentru a controla rata de descoperire falsă (FDR) [32]. Un metabolit a fost considerat semnificativ dacă FDR a fost mai mic de 0,05. Modificarea pliurilor (FC) este definită ca raportul de 6 luni (t6) față de valoarea inițială (t0). Deoarece valoarea minimă din datele brute este cu mult mai mare decât 1, FC ≈ 2 (t6 - t0) dacă t6 ≥ t0 sau F C ≈ - 1 2 (t 6 - t 0) dacă t6 Fig 1A și 1B). Valorile p și efectele ajustării pentru sex, vârstă, rasă și BCS din modelele de regresie multiplă au fost raportate în fișierul S3. Primele două componente principale, PC1 și PC2, reprezintă 19,4% și 12,7% din variația totală a datelor la momentul inițial și respectiv 20,5% și 14,1% la 6 luni. PCA efectuată pentru a evalua modificările în timp nu a constatat nicio modificare la câinii CON, dar s-a observat un efect semnificativ de-a lungul PC1 la câinii CPB (P = 0,74, P = 3,4e-04, respectiv S1 Fig). Nu s-a găsit nicio separare de-a lungul PC2 P> 0,05 ).
tabelul 1
SM, sfingomielină; AA, aminoacizi; CHO, carbohidrați; NT, nucleotidă; CF_Vit, cofactori și vitamine; Xeno, xenobiotic; FA, acid gras; FDR, rata de descoperire falsă; FC, schimbare ori; CON, controlul dietei; CPB, amestec de protecție cardiacă. KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; PUBCHEM, bază de date de chimie deschisă la NIH; HMDB, Baza de date a metabolismului uman. Modificările negative ale pliurilor reprezintă scăderi ale concentrației de la momentul inițial la 6 luni.
Zece metaboliți cu cele mai mari scoruri VIP au fost identificați utilizând PLS-DA. Capratul, EPA, DHA și derivații săi de fosfatidilcolină DHA-PC și X-13866, un metabolit cu identitate necunoscută au fost mai mari la câinii CPB decât la câinii CON în timp ce două glicerofosfatidilcoline, o lizofosfolipidă, un metabolit necunoscut X-11795 și un sfingomielină au fost mai mici la câinii CPB (Fig. 1D). Valorile R2 și Q2, estimări ale acurateței predictive a modelului, au fost raportate în fișierul S3.
Raportul Omega-6 la omega-3 FA
Trei acizi grași polinesaturați omega-3 (PUFA), eicosapentaenoat (EPA; 20: 5n-3), docosapentaenoat (DPA; 22: 5n-3) și docosahexaenoat (DHA; 22: 6n-3) au fost crescuți la câinii CPB, dar scăderea la câinii CON. În schimb, trei omega-6 PUFA, arahidonat (ARA, 20: 4n-6), adrenat (22: 4n-6) și docosapentaenoat (n6 DPA; 22: 5n-6) și un omega-9 PUFA, luncă acid (20: 3n-9), au scăzut față de valoarea inițială la câinii CPB, dar au crescut la câinii CON (Fig. 2A). La momentul inițial, raportul seric omega-6 la omega-3 a fost de 2,41 pentru câinii CON și 1,46 pentru câinii CPB. Aceste rapoarte s-au schimbat la 4,30 și 0,46, respectiv, după 6 luni (Fig. 2B).
Modificări de pliere între CPB vs. Dietele CON în (A) FA polinesaturate, (B) raporturi de omega-6 la omega-3 FA, (C) acilcarnitine și deoxicarnitină, (D) lanț drept, lanț ramificat și dicarboxilic FA și (E) L-arginină, L-citrulină și acid 2-aminobutiric (AABA) la momentul inițial (0) și 6 luni (6). Barele roșii, verzi și aurii de-a lungul axei X reprezintă (A) omega-3, -6 și respectiv 9 FA și (D) lanț drept, ramificat și respectiv dicarboxilic. O modificare negativă a pliurilor reprezintă o scădere de la momentul inițial la 6 luni.