במחקר שפורסם לאחרונה ב רפואת טבעחוקרים השתמשו בטכניקת מטבולומיקה לא ממוקדת כדי לחפש תרכובות ומסלולים חדשים שעשויים לתרום לסיכון שיורי למחלות לב וכלי דם (CVD).
רקע כללי
CVD היא בעיה בריאותית עולמית, כאשר רק חלק זעיר מהסיכון קשור לגורמי סיכון ידועים. למרות פריצות דרך בטיפולים, הסיכון ל-CVD נשאר גבוה, מה שמעיד על נוכחות של משתנים לא מזוהים אחרים.
ניאצין, ויטמין חיוני במרכיבים תזונתיים, הוא קריטי ב-CVD. בקבוצות הטיפול היו רמות LDL ממוצעות <50 מ"ג/ד"ל אך שיעורי אירועים קרדיווסקולריים משמעותיים. לאנשים עם סמנים דלקתיים גבוהים יש סיכוי מוגבר לפתח CVD. עם זאת, צריכת הניאצין התזונתית עלתה עקב הצריכה הגוברת של מזון מעובד ומהיר, מה שמעלה חששות לגבי היעילות של ניאצין טיפולי בהורדת הסיכון ל-CVD.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים השתמשו בטכנולוגיית ספקטרומטריית מסה לא ממוקדת כדי לזהות מולקולות קטנות במחזוריות המנבאות סיכונים לאירועי CVD ללא גורמי סיכון מבוססים.
החוקרים חקרו קשרים קליניים, גנטיים ומכניסטיים בין תוצרי הפירוק הסופניים של עודף ניאצין לבין השכיחות של אירועים לבביים חמורים (MACE). הם ערכו ניתוחים מטבולומיים לא ממוקדים על פלזמה בצום מחולי לב יציבים בקבוצת גילוי פרוספקטיבית ונבדקים עם בדיקות לב אבחנתיות אלקטיביות.
החוקרים הניחו שהאנליט המשוער הקשור ל-MACE עם ערכי m/z של 153 Da עשוי להיות שילוב של שני איזומרים מבניים שנפלטו יחד: המטבוליט N1-methyl-2-pyridon-5-carboxamide (או 2PY) וה-N1 מטבוליט -מתיל-4-פירידון-3-קרבוקסמיד (או 4PY). הם עשו סינתזה כימית של שני תקני המטבוליטים וערכו מספר בדיקות אפיון כימיות.
הצוות השתמש בכרומטוגרפיה נוזלית בדילול איזוטופ יציב עם ספקטרומטריית מסה טנדם (LC-MS/MS) כדי לבחון את הקשר בין רמות איזומרים מבניים במחזור לבין סיכון חדש לאירוע קרדיווסקולרי שלילי בשתי אוכלוסיות אימות (ארצות הברית ( ארה"ב) קבוצה של 2,331 פרטים והקבוצה האירופית של 832 פרטים). הם ביצעו ניתוח רגישות על נתוני קוהורט אימות כדי לתת את הדעת על התערבות עם משתני סיכון ידועים.
החוקרים השתמשו בגישה של מחקר אסוציאציות גנום (GWAS) ובמטא-אנליזות כדי לחקור את הגורמים הגנטיים של רמות 2PY ו-4PY במחזור. הם שילבו את תוצאות המחקר מקבוצת האימות של ארצות הברית עם סטטיסטיקות סיכום זמינות לציבור עבור רמות 2PY ו-4PY ממערכי נתונים מרובי מוצא שונים. הם הפחיתו את ביטוי Acmsd in vivo על ידי הזרקת עכברים עם וירוס אדנו הקשור לכבד (AAV) המבטא או RNA סיכת ראש קצר (shRNA) המכוון ל-Acmsd או shRNA בקרה מקושקשת כדי לבדוק ישירות את הרעיון ש-ACMSD משפיע על רמות 2PY ו-4PY.
החוקרים השתמשו גם בניתוח רנדומיזציה מנדלית (MR) כדי לקבוע אם רמות גבוהות יותר מבחינה גנטית של 2PY ו-4PY קשורות סיבתי לתוצאות CVD. הם ערכו מחקרים תפקודיים במבחנה וב-in vivo כדי לחקור אם 2PY או 4PY יגרמו לביטוי VCAM-1 על תאי אנדותל. הם השתמשו in vivo שיטות לחקור את ההשפעות המיידיות של 2PY או 4PY על הביטוי והתפקוד של VCAM-1 עורקי.
תוצאות
מטבוליטים של ניאצין היו קשורים לעלייה באירועי CVD חמורים (MACEs). ייצור כימי של תקני 2PY ו-4PY אותנטיים ובדיקות אפיון כימיות נוספות הוכיחו ש'אנליט' הדם הקשור ל-MACE עם ערכי m/z של 153 Da היה שילוב של האיזומרים המבניים 2PY ו-4PY עם אותו הרכב יסודי.
בקוהורטות האימות בארה"ב ובאירופה, רמות 2PY ו-4PY סרולוגיות הראו קשר עם עלייה בסיכון לאירועים קרדיו-וסקולריים שליליים מהסוג העיקרי של שלוש שנים (יחסי סיכון מותאמים (HRs) עבור 2PY של 1.6 ו-2.0, בהתאמה; ולמטבוליט 4PY: 1.9 ו-2.0, בהתאמה). רמות גבוהות של 4PY עדיין היו קשורות מאוד לשכיחות של סיכון לאירועים קרדיו-וסקולריים שליליים מהסוג העיקרי בשני אנשים עם תפקוד כליות מתוחזק יחסית ופגוע.
מחקר אסוציאציה ברמת התופעה של הווריאציה הגנטית rs10496731, בקורלציה הדוק עם שתי רמות המטבוליטים, מצא קשר למולקולת הידבקות כלי דם מסוג מסיס 1 (sVCAM-1). מטה-אנליזה מצאה קשר בין rs10496731 ל-sVCAM-1 ב-106,000 אנשים, כולל 53,075 נשים. קבוצת האימות (974 אנשים, 333 נשים) הראתה מתאם מובהק בין ביטוי sVCAM-1 לבין מטבוליטים של ניאצין.
מתן מטבוליט 4PY (אך לא 2PY) בכמויות פיזיולוגיות הגביר את ביטוי VCAM-1 והיצמדות לויקוציטים לתאי האנדותל של כלי הדם בבעלי חיים עכברים. שני המטבוליטים של ניאצין היו קשורים לסיכון שיורי למחלות לב וכלי דם. הצוות גם הציע מנגנון תלוי דלקת לקשר הקליני בין המטבוליט 4PY ואירועי CVD חמורים.
ממצאי המחקר הראו כי שני מטבוליטים סופניים של ניאצין ו-NAD מטבוליזם, 2PY ו-4PY, קשורים ל-CVD ללא קשר לגורמי סיכון מבוססים. שני המטבוליטים מקשרים גנטית לדלקת כלי דם, כאשר וריאציה גנטית קשורה מאוד לרמות 2PY ו-4PY במחזור ולרמות sVCAM-1. עודף ניאצין, במיוחד 4PY, קשור לסיכון מוגבר של MACE ועלול לתרום לסיכון שיורי למחלות לב וכלי דם דרך מסלולים דלקתיים. נדרש מחקר נוסף כדי לשפר את ההבנה של קשרים אלה.
