Metabolomics in search of new biomarkers for health monitoring of preterm newborns

Abstract

Chapter 1 is divided in 4 parts, comprising a first part referring to the definition of preterm, identifying its main associated risk factors and consequent health complications in short and long terms. In part 2 the applied methodology is presented, giving a brief introduction about the analytical and statistical methods used. The principles of the methodology used and state of the art are also described. Part 3 describes the importance of biomarkers in diagnostics, therapy and prognostics of disease. In part 4 the clinical potential of metabolomics in neonatology is described, referring the biofluids used and the main metabolic studies associated with preterm birth (PTB). This part concludes with a literature review of studies of premature infants and newborns, and premature infants compared to other disorders. Chapter 2 describes the experimental procedures used to perform this work, including group presentation, sample collection and preparation, sample acquisition and data processing. Chapter 3 characterizes the composition of newborn’s urine using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, which 49 metabolites were identified. Chapter 4 presents the metabolic study of preterm newborns to find markers related to prematurity at the time of birth. Metabolic variations at different stages of prematurity (extreme preterm (<28gestational weeks), very preterm (28<32 gestational weeks) and moderate to late preterm (32<37gestational weeks)) are presented. Chapter 5 deals with the metabolomic study of the development of preterm newborns over time, during their stay in hospital. Finally, the main conclusions of this work are present in Chapter 6, emphasizing the clinical potential of metabolomics in preterm urine for monitoring newborns during their hospital stay, in order to use new biomarkers of deviant behaviours indicative of health complications during that period.

O capítulo 1 divide-se em quatro partes, sendo a primeira parte referente à definição de parto prematuro, identificando os seus principais fatores de riscos e consequentes complicações na saúde a curto e longo prazo. Na parte 2 é apresentada a metodologia aplicada, fazendo-se uma breve introdução aos métodos analíticos e estatísticos usados e sendo ainda referidos os princípios da metodologia usada e estado da arte. A parte 3 descreve a importância dos biomarcadores no diagnóstico, terapia e prognóstico na área da saúde, referindo como são identificados e validados clinicamente. Na parte 4 é descrito o potencial clínico da metabolómica na neonatologia, fazendo referência aos biofluidos usados e aos principais estudos metabolómicos associados ao parto prematuro. Esta parte termina com uma revisão da literatura de estudos realizados em prematuros recémnascidos. O capítulo 2 descreve os procedimentos experimentais utilizados para a realização deste trabalho, incluindo apresentação dos grupos, recolha e preparação de amostras, aquisição de amostras e tratamento de dados. No capítulo 3 é feita a caracterização da composição da urina de recém-nascidos através de espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) através da qual foram identificados 49 metabolitos. O capítulo 4 apresenta o estudo metabolómico de recém-nascidos prematuros a fim de encontrar marcadores relacionados com prematuridade no momento do nascimento. Nesse contexto são apresentadas as variações metabólicas em diferentes estadios de prematuridade (extremo (<28semanas gestacionais), muito prematuro (28<32 semanas gestacionais) e moderado a tardio (32<37semanas gestacionais)). No capítulo 5 é feito o estudo metabolómico relativamente ao desenvolvimento dos recém-nascidos prematuros durante a sua estadia no hospital até ao momento da alta médica. Finalmente, no capítulo 6 apresentam-se as principais conclusões deste trabalho, enfatizando o potencial clínico da metabolómica de urina de recém-nascidos prematuros para o acompanhamento destes bebés durante a estadia no hospital, visando o uso de novos biomarcadores indicativos de desvios relativos a complicações de saúde durante esse período.