Nuovi approcci di valutazione di qualità. La metabolomica

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Filiberto Colucci
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1 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

Fluids Research. MetabUnit-Rome metabunit@uniroma1.

2 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

DIPARTIMENTO DI MEDICINA SPERIMENTALE SPETTROSCOPIA DI FLUORESCENZA METABOLIC

MANAGEMENT SPETTROFOTOMETRIA CROMATOGRAFIA METODICHE ESTRATTIVE DIPARTIMENTO DI

CALORIMETRIA DIFFERENZIALE A SCANSIONE FLUORIMETRIA METODICHE ESTRATTIVE

3 OPEN LAB: DOVE? DIPARTIMENTO DI FISIOLOGIA E FARMACOLOGIA DIPARTIMENTO DI BIOLOGIA AMBIENTALE DIPARTIMENTO DI MEDICINA SPERIMENTALE SPETTROSCOPIA DI FLUORESCENZA METABOLIC KITCHEN DIPARTIMENTO DI CHIMICA RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE DIPARTIMENTO DI MANAGEMENT SPETTROFOTOMETRIA CROMATOGRAFIA METODICHE ESTRATTIVE DIPARTIMENTO DI CHIMICA E TECNOLOGIE DEL FARMACO SPETTROMETRIA DI MASSA REOLOGIA CROMATOGRAFIA CALORIMETRIA DIFFERENZIALE A SCANSIONE FLUORIMETRIA METODICHE ESTRATTIVE VISCOSIMETRIA DIPARTIMENTO DI SANITÀ PUBBLICA E MALATTIE INFETTIVE ATTIVITÀ ANTIMICROBICA IN VITRO IMC-CNR MONTELIBRETTI RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE PROFILO METABOLICO

4 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

5 Metabolomica studio del metaboloma APPLICAZIONI : Chimica degli Alimenti Medicina e Tossicologia (Fluidi Biologici) Caratterizzazione NMR di campioni fecali di pazienti con cirrosi epatica Pagina 5

6 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

7 Schema Generale di applicazione della tecnica NMR per la determinazione el profilo metabolico Campione Campione tal quale o estratto Spectro NMR Assegnazione ppm ppm ppm Risultati Analisi Statistica Analisi Quantitativa

8 Assegnazione degli spettri NMR Estratti o Campione tal quale 1D 1 H, 1 H selettivi 1 H con filtri in diffusione 2D COSY, TOCSY, 1 H- 13 C HSQC e HMBC. Diffusion Ordered SpectroscopY 31 P NMR: 31 P{ 1 H}, 1 H{ 31 P}, 1 H- 31 P HMBC.

Centratura Matrice Dati Analisi Chemometrica Caratterizzazione

9 Analisi Statistica Multivariata Preparazione Dati: Intensità, Integrali o Bucketing Normalizzazione Scelta del valore soglia Centratura Matrice Dati Analisi Chemometrica Caratterizzazione NMR di campioni fecali di pazienti con cirrosi epatica Pagina 9

10 Spettri di alimenti e fluidi biologici. - Presenza di markers specifici di identità (miele, caffè, alcune patologie, ecc) 10

11 - Assenza di specifici markers di identità 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.

12 Mirtilli Analisi untarged e targeted

13 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)

14 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 Hydroalcoholic phase D2O phosphate buffer TSPA (standard) Pellet Organic phase CDCl3/CD3OD (2:1 v/v) TMS (standard) NMR Metabolite Profile MeOD/CF 3 COOD DSS (standard)

15 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

16 Antocianine come target Estratto acquoso Solvente: D 2 O ph 3 Estratto SPE Solvente: D 2 O Estratto SPE Solvente: CD 3 OD/TFA 5%

17 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-glucoside

18 Tè verde Influence of in vitro simulated gastroduodenal digestion on metabolic profile of green tea samples

19 1H 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

20 Metabolomica basata sull NMR : alcune applicazioni sui bio-fluidi Diabete Oncologia Malattie GI Patologie cardiovascolari Celiachia Caratterizzazione NMR di campioni fecali di pazienti con cirrosi epatica Pagina 20

21 jjjj

22 Ricerca mediante 1 H-NMR di profili metabolici nelle urine e altri fluidi biologici (artrite reumatoide) Titolo Presentazione 11/10/2018 Pagina 22

24 Metabolites identified by NMR Titolo Presentazione 11/10/2018 Pagina 24

25 si possono determinare i metaboliti presenti in quantità minori nei malati

27 Effetti dei regimi dietetici sul profilo metaboloco dei fluidi biologici. Effetti dell assunzione di mirtilli.

28 segnale ricevuto (u.a.) Thank for your attention tempo (s)

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