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Publicação
Discrimination between colorectal cancer patients and healthy individuals based on the urinary bolatilomic profile
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Colorectal cancer (CRC) is the third most common and second most lethal cancer
worldwide. The colon and rectum are both components of the gastrointestinal system,
extending from the mouth to the anus. They play a crucial role in the digestion of food
and beverages, responsible for the breakdown of consumed substances, nutrient
absorption, and waste elimination.
The objective of this thesis was to determine the urinary volatilomic profile of
CRC patients and healthy individuals (HCs) through a non-invasive approach, aiming to
identify potential biomarkers for diagnosis and treatment. Urine samples from HC
subjects (n = 17) and CRC patients (n = 19) were analyzed using solid-phase
microextraction combined with gas chromatography mass spectrometry (HS-SPME/GC MS), a sensitive and reliable methodology. A total of 68 volatile organic metabolites
(VOMs) from both study groups were identified in this study. The chemical families that
contributed the most were ketones, phenolic compounds, and norisoprenoids. Data were
normalized using multivariate ANOVA followed by Turkey´s test (p < 0.05), which
identified 30 VOMs with significant differences between groups, including several
associated with oncological conditions and processes such a microbial dysbiosis, lipid
peroxidation, and chronic intestinal inflammation. Subsequently, multivariate OPLS-DA
analysis revealed a clear separation between groups, which highlighted important VOM.
2-Pentanone and 2,5-dimethylfuran were more associated with CRC group, and
naphthalene, 2-acetylfuran, p-xylene, theaspirane, 2-ethyl-1-hexanol, hexanal,
hemimelitene, and 1,2-dihyfro-1,1,6-trimethylnaphthalene with HCs. An important
finding was the early detection of an individual initially classified as a control who was
later diagnosed with metastatic cancer. This result highlights the strong discriminatory
power of the urinary volatilomic profile developed in this study and confirms the
hypothesis that metabolic alterations related to CRC can be detected in urine even before
clinical diagnosis. However, to increase the robustness of this study, it would be necessary
to increase the number of participants and obtain more relevant information such as diet,
disease stage, and investigate other profiles such as proteomics and genomics.
O cancro colorretal (CRC) é o terceiro cancro mais comum e o segundo mais letal no mundo. O cólon e o reto, são ambos integrantes do sistema gastrointestinal, que se estende desde a boca ao ânus e exercem uma função importante na digestão de alimentos e bebidas, sendo o sistema responsável pela digestão das substâncias consumidas, assimilação de nutrientes e eliminação de resíduos. O objetivo desta tese foi determinar o perfil volatilómico urinário de doentes com CRC e indivíduos saudáveis (HCs) através de uma abordagem não invasiva, pretendendo a identificação de potenciais biomarcadores para o diagnóstico e tratamento. As amostras de urina dos HCs (n = 17) e de doentes com CRC (n = 19) foram analisadas utilizando microextração em fase sólida acoplada a cromatografia em fase gasosa – espectrometria de massa (HS-SPME/GC-MS), uma metodologia sensível e fiável. Foram identificados 68 metabolitos orgânicos voláteis (VOMs) em ambos os grupos estudados. As famílias químicas que mais contribuíram foram as cetonas, os compostos fenólicos e os norisoprenóides. Os dados foram normalizados utilizando a análise multivariada ANOVA seguida de teste de Turkey (p < 0.05), que identificou 30 dos VOMs com diferenças significativas entre os grupos, entre os quais vários associados a condições oncológicas e a processos como disbiose microbiana, peroxidação lipídica e inflamação intestinal crónica. De seguida, análise multivariada OPLS-DA revelou uma separação clara entre os grupos, confirmada pelo teste de permutação e pelas VIP scores, que realçaram VOM importantes. O 2-pentanone e o 2,5-dimetilfurano foram mais associados ao grupo CRC e o naftaleno, 2-acetilfurano, p-xileno, teaspirano, 2-etil-1-hexanol, hexanal, hemimeliteno e o 1,2-dihidro-1,1,6-trimetil-naftaleno aos HCs. Uma descoberta importante foi a deteção precoce de um indivíduo que inicialmente foi classificado como controlo, que mais tarde recebeu um diagnóstico de cancro metastático. Este resultado realça o forte poder discriminativo do perfil volatilómico urinário desenvolvido neste estudo e confirma a hipótese de que as alterações metabólicas relacionadas com o CRC podem ser detectadas na urina mesma antes do diagnóstico clínico. Contudo, para aumentar a robustez deste estudo, seria necessário aumentar o número de participantes e obter mais informações relevantes como a alimentação, estádio da doença e investigar outros perfis como proteómica e genómica.
O cancro colorretal (CRC) é o terceiro cancro mais comum e o segundo mais letal no mundo. O cólon e o reto, são ambos integrantes do sistema gastrointestinal, que se estende desde a boca ao ânus e exercem uma função importante na digestão de alimentos e bebidas, sendo o sistema responsável pela digestão das substâncias consumidas, assimilação de nutrientes e eliminação de resíduos. O objetivo desta tese foi determinar o perfil volatilómico urinário de doentes com CRC e indivíduos saudáveis (HCs) através de uma abordagem não invasiva, pretendendo a identificação de potenciais biomarcadores para o diagnóstico e tratamento. As amostras de urina dos HCs (n = 17) e de doentes com CRC (n = 19) foram analisadas utilizando microextração em fase sólida acoplada a cromatografia em fase gasosa – espectrometria de massa (HS-SPME/GC-MS), uma metodologia sensível e fiável. Foram identificados 68 metabolitos orgânicos voláteis (VOMs) em ambos os grupos estudados. As famílias químicas que mais contribuíram foram as cetonas, os compostos fenólicos e os norisoprenóides. Os dados foram normalizados utilizando a análise multivariada ANOVA seguida de teste de Turkey (p < 0.05), que identificou 30 dos VOMs com diferenças significativas entre os grupos, entre os quais vários associados a condições oncológicas e a processos como disbiose microbiana, peroxidação lipídica e inflamação intestinal crónica. De seguida, análise multivariada OPLS-DA revelou uma separação clara entre os grupos, confirmada pelo teste de permutação e pelas VIP scores, que realçaram VOM importantes. O 2-pentanone e o 2,5-dimetilfurano foram mais associados ao grupo CRC e o naftaleno, 2-acetilfurano, p-xileno, teaspirano, 2-etil-1-hexanol, hexanal, hemimeliteno e o 1,2-dihidro-1,1,6-trimetil-naftaleno aos HCs. Uma descoberta importante foi a deteção precoce de um indivíduo que inicialmente foi classificado como controlo, que mais tarde recebeu um diagnóstico de cancro metastático. Este resultado realça o forte poder discriminativo do perfil volatilómico urinário desenvolvido neste estudo e confirma a hipótese de que as alterações metabólicas relacionadas com o CRC podem ser detectadas na urina mesma antes do diagnóstico clínico. Contudo, para aumentar a robustez deste estudo, seria necessário aumentar o número de participantes e obter mais informações relevantes como a alimentação, estádio da doença e investigar outros perfis como proteómica e genómica.
Descrição
Palavras-chave
Colorectal cancer Urine Biomarkers SPME/GC-MS Statistical analysis Cancro colorretal Urina Biomarcadores HS-SPME/GC-MS Análise estatística Applied Biochemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia