Epidemiological applications of quantitative urinary NMR metabolomics
Li, Tianqi (2024-03-01)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202401051089
Kuvaus
Tiivistelmä
Urinary metabolome is associated with glomerular filtration and molecular reabsorption processes in the kidneys, and reflects several key biochemical pathways related to the cardiometabolic state, gut microbial metabolic activity, and dietary characteristics. Thus, detailed quantitative data on urinary metabolites allow the assessment of renal function and its inference under various metabolic conditions. The development of the quantitative high-throughput urine NMR metabolomics platform allows simultaneous quantification of multiple urine metabolites, reflecting the metabolic changes of the body to endogenous and exogenous stimuli. Moreover, the urine NMR spectroscopy exhibits strong resilience and precision, as does the entire quantification process. This enables the platform to provide automated, high-throughput experiments for large-scale epidemiological applications in a cost-efficient manner. Currently, quantitative metabolic approaches with large enough numbers of individuals for appropriate epidemiological studies, targeting an improved understanding of urinary metabolites in health and as potential biomarkers of the risk of disease are few. The present thesis focuses on the epidemiological applications of quantitative urinary NMR metabolomics. Based on quantitative urinary metabolomics data from a high-throughput urine NMR metabolomics platform developed by our group, the thesis demonstrates the distribution characteristics of urinary metabolites at the population level, proposes a rationale for an appropriate normalization strategy for urinary metabolite concentrations in epidemiological analyses, and shows their associations with clinical and biochemical measurements in extensive population-based cohorts. The novel extensive quantitative urinary metabolomics data and the associations with clinically relevant measures support the application of urine metabolomics in large-scale epidemiological studies and provide new insights into renal function and related urinary biomarkers.
Virtsan metabolomi on kiinteästi sidoksissa munuaisten glomerulusten suodatukseen ja molekyylien takaisinabsorptioprosessiin. Tämä ilmentää useiden keskeisten biokemiallisten reittien merkitystä, jotka vaikuttavat kardiometaboliseen tilaan, suoliston mikrobien aineenvaihduntaan sekä ruokavalion ominaisuuksiin. Siksi yksityiskohtaiset kvantitatiiviset tiedot virtsan metaboliiteista mahdollistavat munuaisten toiminnan arvioinnin ja sen analysoinnin erilaisissa metabolisissa olosuhteissa. Korkean suorituskyvyn virtsan NMR-metabomiikan alustan kehittäminen mahdollistaa useiden virtsan metaboliittien samanaikaisen tarkan kvantitatiivisen analyysin. Nämä metaboliitit heijastavat kehon aineenvaihdunnallisia reaktioita endogeenisten ja eksogeenisten ärsykkeiden vaikutuksesta. Lisäksi sekä virtsan NMR-spektroskopia että koko kvantitatiivinen analyysiprosessi ovat osoittautuneet erittäin joustaviksi ja tarkoiksi, mikä mahdollistaa automatisoituja korkean suorituskyvyn kokeita. Näitä kokeita voidaan edelleen toteuttaa kustannustehokkaasti laajoissa epidemiologisissa tutkimuksissa. Tällä hetkellä on niukasti kvantitatiivisia metabolomiikkamenetelmiä, jotka soveltuvat suurimittaisiin epidemiologisiin tutkimuksiin, joiden tavoitteena on syventää ymmärrystä virtsan metabolomiikan terveysvaikutuksista ja sen potentiaalisista sairausriskin biomarkkereista. Tämä tutkielma keskittyy erityisesti kvantitatiivisen virtsan NMR-metabomiikan epidemiologisiin sovelluksiin. Perustuen tutkimusryhmämme kehittämään korkean suorituskyvyn virtsan NMR-metabomiikan alustaan, tämä tutkielma esittelee virtsan metaboliittien jakautumisen populaatiotasolla ja esittää perusteet tarkoituksenmukaiselle virtsan metaboliittipitoisuuksien normalisointistrategialle epidemiologisissa analyyseissä. Lisäksi tutkielma tutkii näiden metaboliittien yhteyksiä laajamittaisissa kohorttitutkimuksissa tehtyihin kliinisiin ja biokemiallisiin mittauksiin. Uudet laajat kvantitatiiviset virtsan metabolomiikkatiedot ja niiden liittyminen kliinisesti merkittäviin mittareihin tukevat virtsan metabolomiikan soveltamista laajoissa epidemiologisissa tutkimuksissa ja avaavat uusia näkökulmia munuaisten toimintaan sekä siihen liittyviin virtsan biomarkkereihin.
Original papers
-
Li, T., Ihanus, A., Ohukainen, P., Järvelin, M.-R., Kettunen, J., Mäkinen, V.-P., Tynkkynen, T., & Ala-Korpela, M. (2022). There is always glucose in normal urine: Unspecific excretion associated with serum glucose and glomerular filtration rate. International Journal of Epidemiology, 51(6), 2022–2025. https://doi.org/10.1093/ije/dyac060 https://doi.org/10.1093/ije/dyac060
-
Li, T., Tynkkynen, T., Ihanus, A., Zhao, S., Mäkinen, V.-P., & Ala-Korpela, M. (2022). Characteristics of normalization methods in quantitative urinary metabolomics—Implications for epidemiological applications and interpretations. Biomolecules, 12(7), 903. https://doi.org/10.3390/biom12070903 https://doi.org/10.3390/biom12070903
-
Li, T., Ihanus, A., Ohukainen, P., Järvelin, M.-R., Kähönen, M., Kettunen, J., Raitakari, O. T., Lehtimäki, T., Mäkinen, V.-P., Tynkkynen, T., & Ala-Korpela, M. (2023). Clinical and biochemical associations of urinary metabolites: Quantitative epidemiological approach on renal-cardiometabolic biomarkers. International Journal of Epidemiology. Advance online publication. https://doi.org/10.1093/ije/dyad162 https://doi.org/10.1093/ije/dyad162
Osajulkaisut
-
Li, T., Ihanus, A., Ohukainen, P., Järvelin, M.-R., Kettunen, J., Mäkinen, V.-P., Tynkkynen, T., & Ala-Korpela, M. (2022). There is always glucose in normal urine: Unspecific excretion associated with serum glucose and glomerular filtration rate. International Journal of Epidemiology, 51(6), 2022–2025. https://doi.org/10.1093/ije/dyac060 https://doi.org/10.1093/ije/dyac060
-
Li, T., Tynkkynen, T., Ihanus, A., Zhao, S., Mäkinen, V.-P., & Ala-Korpela, M. (2022). Characteristics of normalization methods in quantitative urinary metabolomics—Implications for epidemiological applications and interpretations. Biomolecules, 12(7), 903. https://doi.org/10.3390/biom12070903 https://doi.org/10.3390/biom12070903
-
Li, T., Ihanus, A., Ohukainen, P., Järvelin, M.-R., Kähönen, M., Kettunen, J., Raitakari, O. T., Lehtimäki, T., Mäkinen, V.-P., Tynkkynen, T., & Ala-Korpela, M. (2023). Clinical and biochemical associations of urinary metabolites: Quantitative epidemiological approach on renal-cardiometabolic biomarkers. International Journal of Epidemiology. Advance online publication. https://doi.org/10.1093/ije/dyad162 https://doi.org/10.1093/ije/dyad162
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [32111]