Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis

Význam tématu

Trvalé analytické mapování změn metabolitů v ose střevo-játra-pankreas má klíčový význam pro pochopení patofyziologie alkoholovým stresem indukovaných onemocnění. Chronická konzumace ethanolu je spojena s řadou závažných stavů (poruchy jater, pankreatitida, kardiovaskulární poruchy aj.), ale biochemické mechanismy v různých tkáních jsou dosud neúplně popsány. Metabolomická analýza pomocí HRMS LC-MS/MS nabízí komplexní přehled o změnách malých molekul a lipidů, což umožňuje identifikovat biomarkery a potenciální cíle pro prevenci či léčbu.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na hodnocení nespecifických (untargeted) metabolomických profilů v tkáních střeva, jater a pankreatu myší po osm týdnů trvajícím chronickém expozici ethanolu (5 % v pokrmu podle Lieber-DeCarli). Cílem bylo:

• srovnat metabolické a lipidové změny oproti kontrolní skupině,
• odhalit tkáňově specifické odpovědi na ethanol,
• identifikovat klíčové metabolity s významnými změnami koncentrací (fold change >2; p<0,05).

Použitá metodika a instrumentace

• Biologický model: C57BL/6 myši, 8 zvířat v kontrolní a 8 ve skupině ošetřené ethanolem.
• Příprava vzorků: lysis tkání, extrakce malých metabolitů.
• Analytická technika: HRMS LC-MS/MS (LCMS-9030, Shimadzu) v pozitivním iontovém módu.
• Datové záznamy: prekurzorové a produktové iontové spektra (DIA a DDA), m/z rozsah 100–1000 pro MS a 40–1000 pro MS/MS.
• Data processing: LabSolutions Insight, MetaboAnalyst; filtrace QCs (>50 % přítomnost, RSD < 30 %); PCA a vulkanické diagramy (fold change >2; p<0,05; FDR korekce).

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA analýza prokázala, že hlavní variabilita dat je dána rozdíly mezi jednotlivými tkáněmi, což podtrhuje potřebu multiorgánového přístupu.
• Ve střevě došlo především ke zvýšení hladin různých fosfolipidů, oleic acid ethyl ester a methylesterů mastných kyselin.
• Jaterní tkáň vykazovala výrazný nárůst ethylesterů mastných kyselin (např. linoleic, docosahexaenoic acid ethyl esters) s log2 fold change nad 6 a zvýšení N-acyltaurinů.
• V pankreatu dominoval úbytek monoacylglycerolů a lyso-fosfolipidů (sn-1, sn-2), s log2 poklesy v rozsahu 2–6.
• Pouze tři metabolity byly společné všem tkáním, avšak bez výrazné změny nad FC 2.

Přínosy a praktické využití metody

• Tento přístup poskytuje detailní pohled na tkáňově specifické metabolické reakce na ethanol, umožňuje identifikaci biomarkerů toxicity.
• Metoda HRMS LC-MS/MS představuje univerzální nástroj pro průzkum metabolomu v komplexních biologických systémech.
• Získané výsledky mohou podpořit vývoj cílených intervencí nebo terapií zaměřených na zmírnění alkoholem indukovaných metabolických dysregulací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření studie o další časové body expozice pro sledování dynamiky metabolických změn.
• Integrace dalších omických přístupů (transkriptomika, proteomika) pro komplexní multiomické modely.
• Validace vybraných biomarkerů v klinických vzorcích a jejich využití v diagnostice či monitorování onemocnění souvisejících s alkoholem.
• Využití pokročilých statistických a strojově učených metod pro predikci rizika a progresi poškození orgánů.

Závěr

Studie prokázala, že chronická konzumace ethanolu vede k výrazně rozdílným metabolickým odpovědím ve střevě, játrech a pankreatu myší. HRMS LC-MS/MS analýza odhalila specifické změny lipidového a metabolického profilu, což umožňuje lepší pochopení patofyziologie alkoholové toxicity a identifikaci potenciálních biomarkerů. Multifaktoriální přístup a další validace mohou přispět k pokroku v prevenci a léčbě alkoholových onemocnění.

Reference

• Ashton S. et al. Ethanol-induced metabolomic differences in the Gut-Liver-Pancreas Axis. Shimadzu Corporation a Aristotle University; Imperial College London.