Metabolomic analysis of infertility biomarkers in follicular fluid by solid-phase microextraction and gas chromatography- mass spectrometry

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Brinca, Ana Teresa Loureiro
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/13197
Resumo: Infertility has become a prominent public health issue, posing a significant challenge to modern reproductive medicine. Even though infertility relates to the couple rather than an individual, owing to social constructs, women are the predominant individuals seeking medical assistance. Some clinical conditions that lead to female infertility include polycystic ovary syndrome (PCOS), endometriosis, and premature ovarian failure (POF). Follicular fluid (FF) allows the study of clinical conditions related to women’s infertility. This biological matrix is the only one in direct contact with the oocyte and can, therefore, predict its quality. Volatilomics, a specific field of metabolomics, has emerged as a non-invasive, straightforward, affordable, and simple method of profiling various diseases as well as the effectiveness of their current therapies. In this study, 52 samples of FF were analysed to determine the volatomic pattern and find potential biomarkers of PCOS, endometriosis, and POF. The technique chosen for the sample preparation was solid-phase microextraction (SPME), followed by the analytes isolation and qualitative analysis techniques through chromatographymass spectrometry (GC-MS). 136 VOCs were detected, and 37 (27%) were present in at least two samples. The findings point to specific metabolite patterns as potential biomarkers for the diseases in the study. These open the door to further research into the relevant metabolomic pathways to enhance infertility knowledge and diagnostic tools.
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Volatilomics, a specific field of metabolomics, has emerged as a non-invasive, straightforward, affordable, and simple method of profiling various diseases as well as the effectiveness of their current therapies. In this study, 52 samples of FF were analysed to determine the volatomic pattern and find potential biomarkers of PCOS, endometriosis, and POF. The technique chosen for the sample preparation was solid-phase microextraction (SPME), followed by the analytes isolation and qualitative analysis techniques through chromatographymass spectrometry (GC-MS). 136 VOCs were detected, and 37 (27%) were present in at least two samples. The findings point to specific metabolite patterns as potential biomarkers for the diseases in the study. These open the door to further research into the relevant metabolomic pathways to enhance infertility knowledge and diagnostic tools.A infertilidade é definida como a incapacidade de gerar uma gravidez clínica após seis meses a um ano de atividade sexual desprotegida. Cerca de 186 milhões de pessoas são afetadas globalmente por esta condição clínica, sendo reconhecida como uma doença social pela Organização Mundial de Saúde. A infertilidade pode ser causada por fatores femininos, masculinos, ou intrínsecos a ambos os elementos do casal. Relativamente aos fatores femininos, entre os mais prevalentes encontram-se a síndrome de ovários poliquístico (SOP), a endometriose e a falência ovárica prematura (FOP). A SOP, do inglês polycystic ovarian syndrome (PCOS), é um desequilíbrio ginecológico, endócrino e metabólico, predominante entre mulheres em idade reprodutiva. De acordo com o Consenso de Roterdão sobre Critérios de Diagnóstico para PCOS, esta doença afeta 5-20% das mulheres em todo o mundo. A endometriose é uma doença complexa que afeta 10-15 % das mulheres em idade reprodutiva, gerando infertilidade e dor pélvica crónica. A FOP, do inglês premature ovarian faillure (POF) ocorre aquando do esgotamento do número de folículos em idades precoces, muito antes da idade da menopausa. Pode ser acompanhado por danos autoimunes nos ovários e pode haver predisposição genética, desenvolvendo-se em cerca de 1% das mulheres. O fluido folicular (FF) é uma matriz biológica complexa que permite a comunicação entre células germinativas e células somáticas, sendo constituído por uma vasta gama de metabolitos produzidos por células da granulosa e da teca, da parede folicular, transudado de plasma e difusão de soro, permitindo assim várias reações essenciais ao desenvolvimento do oócito. Assim, torna-se imperativo o estudo aprofundado do FF, uma vez que se trata de uma matriz que reflete as alterações no microambiente de condições como PCOS, endometriose e falha ovariana precoce. A metabolómica permite detetar vários compostos, em diversas matrizes biológicas, referentes a mudanças dinâmicas e perturbação do organismo, possibilitando a identificação e quantificação de diferentes biomarcadores. A volatilómica, um subgrupo da metabolómica, abrange todos os compostos orgânicos voláteis (COV), do inglês volatile organic compounds (VOC), que derivam de fontes exógenas, nomeadamente da nutrição, de fármacos, e da exposição ambiental, bem como fontes endógenas, provenientes de processos metabólicos e bioquímicos. Especificamente, os estudos volatilómicos podem aplicar-se à análise orientada de um número restrito de metabolitos ligados a uma via biológica específica ou à recolha de impressões digitais de uma fração significativa de metabolitos. Neste estudo em particular, foi necessária uma abordagem não direcionada para detetar e identificar possíveis alterações no FF de mulheres inférteis. Relativamente às metodologias analíticas utilizadas para a deteção e quantificação de VOCs, a técnica de eleição para a preparação da amostra foi a microextracção em fase sólida (SPME), em modo headspace, e a análise qualitativa através da Cromatografia Gasosa Acoplada com Espectrometria de Massa (GC-MS). No desenvolvimento da dissertação, foram analisadas 52 amostras de FF de modo a determinar o padrão volatilómico e identificar potenciais biomarcadores de PCOS, endometriose e POF. Especificamente, foram detetados 136 VOCs, sendo que um total de 37 (27%) estavam presentes em pelo menos duas amostras. Os resultados revelaram perfis bioquímicos alterados, bem como o comprometimento de algumas vias metabólicas nas várias doenças. Os compostos que apresentaram maior representatividade foram o ftalato de dietila, o 4-metil-2,4-bis(4-hidroxifenil)pent-1- eno, e o tetradecametilcicloheptasiloxano. De entre as amostras de POF foi possível identificar a presença de 1-dodecanol e do 4,6-dimetildodecano, adicionalmente nas amostras de endometriose foram determinados o tetradecametilhexasiloxano e o hexadecametilheptasiloxano, e nas amostras de PCOS o tetradecametilcicloheptasiloxano, o 1-etil-2,3-dimetilbenzeno e o docosano. Assim, as metodologias de alto rendimento aplicadas no desenvolvimento deste trabalho sugerem a possibilidade de utilizar este tipo de identificação metabólica na determinação de potenciais biomarcadores de infertilidade, favorecendo-se as ferramentas clínicas de diagnóstico atualmente disponíveis.Patrício, Ana Cristina Monteiro Ramalhinho TavaresPassarinha, Luís António PaulinouBibliorumBrinca, Ana Teresa Loureiro2023-10-07T00:30:21Z2022-11-292022-10-102022-11-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/13197TID:203220510enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-15T09:56:40Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/13197Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:52:40.656491Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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