Research of potential urinary biomarkers related to metabolic programming of obesity in term infants - 1H-NMR based metabolomics approach

Abstract

[eng] Obesity is a worldwide health problem, particularly in paediatric age. This pathology can be initiated during perinatal stages, when a metabolic programming of obesity can be exerted. It is interesting to find biomarkers of this negative imprinting as it would permit the development of preventive strategies. In this field, metabolomics techniques applied to urine samples have a lot of potential. Concretely, proton nuclear magnetic resonance ( 1H-NMR) is an ideal method for that purpose. Therefore, the aim of this Master’s thesis is to set-up a 1H-NMR protocol to search for potential biomarkers of metabolic programming of obesity in urine from term neonates. Urine samples were collected from one-month-old infants, which were divided in two groups according to maternal body mass index (BMI): normal weight or overweight/obesity. A bibliographic research retrieved eleven studies in which 1H-NMR was utilised to analyse metabolic variations in urine from neonates. Their methodologies were compared and a complete protocol was set up, from sample preparation to spectra analysis. This procedure was successfully validated in a subset of samples (n=16) as it permitted the identification and quantification of twenty-three compounds. Six of them presented significant differences between groups (with an unadjusted p-value) and thus could be considered potential biomarkers of metabolic programming of obesity. However, further analyses of the entire cohort should be performed to confirm this. Finally, targeted determinations of creatinine, urea, myo-inositol and cortisol show no variations among groups, confirming results from 1H-NMR spectroscopy.

[spa] La obesidad es un problema de salud mundial, particularmente en edad pediátrica. Esta patología puede iniciarse en etapas perinatales, cuando se produciría una programación metabólica de la obesidad. Es especialmente interesante encontrar biomarcadores de este proceso, ya que permitiría el desarrollo de estrategias preventivas. En este contexto, las técnicas metabolómicas aplicadas a muestras de orina tienen un gran potencial. Concretamente, la resonancia magnética nuclear de protón (1H-NMR) es un método ideal para este propósito. El objetivo de este Trabajo de Fin de Máster es poner a punto un protocolo de 1H-NMR para buscar potenciales biomarcadores de la programación metabólica de la obesidad en orina de neonatos nacidos a término. Se recogieron muestras de orina de bebés de un mes de edad, divididos en dos grupos según el índice de masa corporal (IMC) materno: normopeso o sobrepeso/obesidad. Una búsqueda bibliográfica resultó en once estudios con una aplicación similar de la 1H-NMR. Se compararon sus metodologías y se desarrolló un protocolo completo, desde la preparación de muestras hasta el análisis de espectros. Este procedimiento fue validado satisfactoriamente en una submuestra (n=16), ya que permitió la identificación y cuantificación de veintitrés compuestos. Seis de ellos presentaron diferencias significativas entre grupos (p-valor sin ajustar), así que podrían considerarse potenciales biomarcadores de programación metabólica de la obesidad. Sin embargo, se deben realizar análisis adicionales con el conjunto completo de la cohorte para confirmarlo. Finalmente, determinaciones dirigidas de creatinina, urea, mio-inositol y cortisol no mostraron cambios significativos entre grupos, confirmando los resultados obtenidos en la 1H-NMR.