Nuovi approcci di valutazione di qualità. La metabolomica - Luisa Mannina Sapienza Università di Roma, Dipartimento di Chimica e Tecnologie del ...
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Nuovi approcci di valutazione di
Nuovi approcci di valutazione di qualità.
La metabolomica
Luisa Mannina
Sapienza Università di Roma, Dipartimento di Chimica e
Tecnologie del Farmaco, Facoltà di Farmacia e Medicina
luisa.mannina@uniroma1.it
Unità di Metabolomica
Studi su Alimenti, Nutraceutici e Fluidi biologici
Metabolomics Unit:
Foods, Nutraceuticals and Biological Fluids Research.
MetabUnit-Rome
metabunit@uniroma1.it
Istituzione dell'Unità di Metabolomica
Giunta di Facoltà di Farmacia e Medicina del 10/7/2013
OPEN LAB: DOVE?
DIPARTIMENTO DI FISIOLOGIA
E FARMACOLOGIA
DIPARTIMENTO DI
BIOLOGIA AMBIENTALE
DIPARTIMENTO DI MEDICINA
SPERIMENTALE
SPETTROSCOPIA DI FLUORESCENZA
METABOLIC KITCHEN
DIPARTIMENTO DI CHIMICA E
TECNOLOGIE DEL FARMACO
SPETTROMETRIA DI MASSA
REOLOGIA IMC-CNR MONTELIBRETTI
CROMATOGRAFIA RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE PROFILO
CALORIMETRIA DIFFERENZIALE A METABOLICO
SCANSIONE
FLUORIMETRIA
METODICHE ESTRATTIVE
DIPARTIMENTO DI CHIMICA VISCOSIMETRIA DIPARTIMENTO DI
RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE SANITÀ PUBBLICA E
MALATTIE INFETTIVE
DIPARTIMENTO DI ATTIVITÀ ANTIMICROBICA
MANAGEMENT IN VITRO
SPETTROFOTOMETRIA
CROMATOGRAFIA
METODICHE ESTRATTIVE
La Metabolomica è una delle scienze “Omiche”. Riguarda l’identificazione e la dell’insieme dei metaboliti di basso peso molecolare (metaboloma) presenti in un sistema biologico
Metabolomica
studio del “metaboloma”
APPLICAZIONI :
❖ Chimica degli Alimenti
❖ Medicina e Tossicologia (Fluidi
Biologici)
Caratterizzazione NMR di campioni fecali Pagina 5
di pazienti con cirrosi epatica
Perché l’analisi di Risonanza Magnetica
Nucleare (NMR)
nello studio del metaboloma di alimenti e di
fluidi biologici?
La metodologia NMR permette di
“vedere” in un unico esperimento un
gran numero di metaboliti
Schema Generale di applicazione della
tecnica NMR per la determinazione el
profilo metabolico
Campione tal Spectro Assegnazione
Campione quale o estratto
NMR
ppm
2
4
5 4 3 2 ppm
2.5 2.0 1.5 ppm
Analisi Analisi
Risultati
Statistica Quantitativa
Assegnazione degli spettri
NMR
Estratti o
Campione
tal quale
31PNMR:
1D
1H, 1H selettivi 31P{1H}, 1H{31P},
1H con filtri in 1H-31P HMBC.
diffusione
2D
Diffusion
COSY, TOCSY,
1H-13C HSQC e Ordered
SpectroscopY
HMBC.
Analisi Statistica Multivariata
Preparazione Dati:
❖ Intensità, Integrali o
“Bucketing”
❖ Normalizzazione
❖ Scelta del valore soglia
❖ “Centratura”
Analisi
Matrice
Chemometrica
Dati
Caratterizzazione NMR di campioni fecali Pagina 9
di pazienti con cirrosi epatica
Spettri di alimenti e fluidi biologici.
- Presenza di markers specifici di identità
(miele, caffè, alcune patologie, ecc)
10- Assenza di specifici markers di identità
8 7 6 5 4 3 2 1 ppm
L’intero profilo rappesenta una sorta di holistic
biomarker sensibile a tutti i fattori che costituiscono
l’identità dell alimento o del fluido biologico.Mirtilli Analisi untarged e targeted
Profili metabolici di mirtilli in estratti acquosi e organici (Analisi Untargeted) L'analisi NMR target focalizzata sulla caratterizzazione di antocianine e altri composti fenolici (Analisi targeted)
Preparazione del campione
2 g of freezing sample
Colonna C18
Bligh-Dyer: CH3OH/CHCl3/H2O
(2:2:1.8 v/v/v) Acidified H2O Acidified MeOH
AA; sugars
Anthocyanins
Antocianine
D2O
Hydroalcoholic phosphate buffer
phase TSPA (standard)
Pellet
NMR MeOD/CF3COOD
Metabolite Profile DSS (standard)
CDCl3/CD3OD
Organic phase
(2:1 v/v)
TMS (standard)Profilo metabolico: estratto acquoso • Zuccheri, polialcoli: a- e b-glucosio; fruttosio, saccarosio, mio-inositolo • Acidi organici: citrico, chinico, malico, scichimico • Aminoacidi: Ala, Arg, Asn, Asp, Gln, Glu, Ile, Thr, Val • Colina, GABA, acido clorogenico, quercitina-3- ramnoside
Antocianine come “target”
Estratto acquoso
Solvente: D2O
pH 3
Estratto SPE
Solvente: D2O
Estratto SPE
Solvente:
CD3OD/TFA 5%ROESY, SPE estratto
H-4
H-1’’
a= malvidin-3-galactoside, b= malvidin-3-glucoside,
g= petunidin-3-glucoside, d= delphinidin-3-galactoside,
e= delphinidin-3-glucosideTè verde Influence of in vitro simulated gastroduodenal digestion on metabolic profile of
green tea samples1H NMR spectra of UND green tea sample (A), GD green tea sample (B1), DD green tea sample (C1), GDD green tea sample (D1), 1, Theanine; 2, quinic acid; 3, caffeine; 4, β-glucose; 5, sucrose; 6, GC; 7, EGCG; 8, EGC; 9, GA acid; 10, EC. La digestione gastroduodenale porta ad una degradazione dei polifenoli tra cui le gallocatechine, considerate tra i principlai responabili dell’ attività antibatterica
Metabolomica basata sull’NMR :
alcune applicazioni sui bio-fluidi
Oncologia
Diabete
Malattie GI
Patologie Celiachia
cardiovascolari
Caratterizzazione NMR di campioni fecali Pagina 20
di pazienti con cirrosi epaticajjjj
Ricerca mediante 1H-NMR di profili metabolici nelle urine e altri
fluidi biologici (artrite reumatoide)
Titolo Presentazione 11/10/2018 Pagina 22Metabolites identified by NMR
Titolo Presentazione 11/10/2018 Pagina 24• si possono determinare i metaboliti presenti in
quantità minori nei malatiEffetti dei regimi dietetici sul profilo metaboloco dei fluidi biologici. Effetti dell’assunzione di mirtilli.
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