بررسي متابوليت ماركرهاي بالقوه در تشخيص بيماري آلزايمر در سرم موش‌هاي صحرايي بر اساس تكنيك طيف‌سنجي رزونانس مغناطيس هسته (1H-NMR)

Survey of potential diagnostic metabolite markers in serum of the rat model of Alzheimer’s disease using nuclear magnatic resonance (1H-NMR) technique

هدف: شيوع بالاي آلزايمر در جوامع امروزي و عدم تشخيص زود‌هنگام اين بيماري، بيانگر نياز ضروري براي توسعه روش‌هايي است كه به امر تشخيص سريع مراحل اوليه بيماري كمك نمايند. در اين مطالعه با استفاده از روش متابولوميكس بر پايه تكنيك طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته، تعيين متابوليت‌هاي تغيير يافته و متمايز در سرم موش‌هاي مدل آلزايمري نسبت به موش‌هاي سالم مورد هدف مي‌باشد تا با بررسي آن‌ها بتوان مكانيسم بيماري را بيش‌تر درك نموده و گامي براي تشخيص زود‌هنگام بيماري برداشت. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش از 25 موش صحرايي (10 موش سالم، 15 موش مدل بيماري آلزايمر) سرم‌گيري شد و متابوليت‌هاي آن‌ها به كمك تكنيك 1H-NMR استخراج و آناليز شده و سپس پروفايل متابوليتي افتراقي با آناليز آماري چند‌متغيره مشخص گرديد. هم‌چنين جهت انجام مطالعات رفتاري از روش احترازي غيرفعال استفاده شد. يافته‌ها: نتايج آزمايشات رفتاري نشان داد كه حافظه در گروه آلزايمري كاهش معني‌داري پيدا كرده است. متابوليت‌هاي افتراقي بين دو گروه بيمار و سالم با آناليزهاي آماري چند‌متغيره هم‌چون OPLS و رندوم فارست، مشخص شد. نتايج نشان داد كه اختلاف‌هايي در مسيرهاي مرتبط با متابوليسم انرژي و متابوليسم آمينواسيدها بين دو گروه كنترل و مدل آلزايمري وجود دارد. نتيجه‌گيري: اين پژوهش دريچه‌اي براي شناسايي نشانگرهاي زيستي و مسيرهاي فيزيولوژيك درگير در بيماري را مي‌گشايد. در اين مطالعه متابوليت‌هايي معرفي مي‌گردند كه با بررسي‌هاي بيش‌تر مي‌توانند به‌عنوان نشانگرهاي زيستي كانديد جهت تشخيص زود‌هنگام بيماري نقش بسزايي را ايفا نمايند.

Introduction: The high prevalence of Alzheimer's disease (AD) in today's societies indicates an urgent need for the development of methods that will help the early diagnosis of the disease. In this study, using proton nuclear magnetic resonance spectrometry (1H-NMR) metabolomics, identification of altered and distinct metabolites in serum of the rat model of AD was performed compared with healthy controls with the aim of introducing potential markers and to further understand the mechanisms of the AD. Materials and Methods: Serum samples from 25 adult male rats (10 healthy and 15 AD) were collected and their metabolites were extracted and analyzed using 1H-NMR technique. Differential metabolite profile was then determined by multivariate statistical analysis. The behavioral screening of the model rats was performed by the paired-associated learning method. Results: The results of the behavioral study showed the impairment of memory abilities in AD rats. Differential metabolites between the two groups were identified by multivariate analysis methods such as OPLS and Random Forest. Importantly, the results showed that there were differences in the pathways related to energy and amino acid metabolism between the control group and the Alzheimer's model. Conclusion: This research opens new horizons to identify biomarkers and physiological pathways involved in Alzheimer’s disease. The introduced metabolites must be confirmed by further studies and might be used as candidate biomarkers for early detection of the disease.