SİNAN BEKSAÇ

Down sendromlu bebek

taşıyan gebelerin metabolik altyapıları; Metabolomiksler

Prof. Dr. M. Sinan Beksaç, Perinatoloji Bilim Dalı Başkanı Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi

31 Mayıs/01 Haziran 2018, ANKARA

Türkiye Maternal-Fetal Tıp ve Perinatoloji Derneği, Fetal Tıp Subgrup Toplantısı

Sunumun Konusu

 Metabolizmadaki değişiklikler ve ilişkili epigenetik fatörlerin, gametogenesis sırasında 1. ve 2. mayoz dönemlerinde aberran rekombinasyona sebeb olup olamıyacağı → Down sendromu !!!

 Yani, söz konusu metabolik farklılığın gametogenezis ve embryogenesis

üzerinden Down sendrom’lu fetusların oluşumunda rol alıp alamayacağı !!!

Metabolomikler

 3000 Da altındaki moleküler yapılar; Polar ve yağda çözünür, asidik veya bazik, stabil veya labil olabilirler

 Değişik enzim yolaklarının ürünleridir

Metabolomik Analiz

METABOLITES

Polar & Lipid soluble Acidic & basic

Stable & highly unstable

ANALYTICAL METHODS

NMR

MS (GC/LC, DI)

FT-IR

Çalışmamızın Kurgusu

21 Down sendromlu fetus taşıyan gebe 32 Normal gebelik

ve metabolitlerin GC-MS ve LC-qTOF-MS ile

çalışılması

Metabolomik Analiz

gaz kromatografisi-kitle spektrometresi (GC-MS):

95 metabolit

sıvı kromatografisi-kitle spektrometresi (LC-qTOF-MS):

301 metabolit

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

-11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

t[2]

t[1]

R2X[1] = 0.151271 R2X[2] = 0.100157 Ellipse: Hotelling T2 (0.95)

Kontrol Trizomi 21

AYTU

BUCA CEER

DIAL EYUL

FAKI FASU FETI

GUER GUOZ

HAAL HADA

HAEM HAKO

ILKA

MIAR MUKU

NUCA

RERA

RUKU SA_B

SIOK SOSA

SUSA VIKO

YAAY ZEAK ZEKA

ZOBA ZUEK

AYCA

AYUN BEAT

BEOZ FAUN KSKN

NEON

OZAY OZNE

PISI RUBA

SEDU SEKA

SEUN SIKO TUAL

TUCA YALI

ZUDE

SIMCA-P+ 12.0. 1 - 2015-08-13 17:23:52 (UTC-6)

2-hydroxybutyric acid Beta alanine Benzoic acid Threonic acid Nonanoic acid Oxalic acid alpha Tocopherol Uracil 2-piperidone 3-HBA 2-ketoisocaproic acid 4-isopropylbenzoic acid Cholestorol Pyruvic acid Creatinine

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

VIP

-0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2

2-hydroxybutyric acid Benzoic acid Nonanoic acid 3-HBA 2-ketoisocaproic acid 4-isopropylbenzoic acid 2-piperidone Oxalic acid Uracil Cholestorol Pyruvic acid alpha Tocopherol Creatinine Beta alanine Threonic acid

Coefficient

C

PLS-DA Down

Syndrome Control

Discrimination of metabolomic profiles

B

D e cr e as e d in D o w n sy n d ro m e

In cr e as e d in D o w n sy n d ro m e

A

GC-MS

GC-MS Sonuçları

«Down» grubunda artan metabolitler: Önem sırasına göre

 2-hydroxybutyric acid,

 benzoic acid,

 nonanoic acid ^,

 3-hydroxybutyric acid

 2-ketoisocaproic acid

GC-MS Sonuçları

 «Down» grubunda azalan metabolitler: Önem sırasına göre

 beta-alanine

 threonic acid

 oxalic acid

 creatinine

 alpha tocopherol

 uracil

 2-piperidone

PI(O-18:0/14:0) PI(16:0/22:4(10Z,13Z,16Z,19Z)) PC 1 GL 1 LysoPC(20:4(5Z,8Z,11Z,14Z)) PC 2 9-methoxy-pentadecanoic acid PE(18:1(11Z)/P-18:1(11Z)) Creatine N4-Phosphoagmatine N6-Acetyl-N6-hydroxy-L-lysine LysoPC(20:3(5Z,8Z,11Z)) PE 1 Citrate PI(16:0/22:5(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z)) 5'-Phosphoribosylglycinamide PI(16:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)) PS 1 PE 3 2,5-Dioxopentanoate PG(O-18:0/15:0) PE 4 PI(13:0/22:2(13Z,16Z)) Pyruvate Tetrahomomethionine D-Fructose 2-Furoate 1-Linoleoylglycerophosphocholine PG(O-18:0/17:0) PE 2 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

VIP

-0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 PS 1

Creatine N4-Phosphoagmatine Citrate 2,5-Dioxopentanoate 2-Furoate PG(O-18:0/17:0) Pyruvate GL 1 D-Fructose PE 4 PE 2 PE 3 PE 1 1-Linoleoylglycerophosphocholine PE(18:1(11Z)/P-18:1(11Z)) LysoPC(20:4(5Z,8Z,11Z,14Z)) LysoPC(20:3(5Z,8Z,11Z)) PI(16:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)) PI(16:0/22:5(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z)) Tetrahomomethionine PG(O-18:0/15:0) PI(13:0/22:2(13Z,16Z)) PC 2 N6-Acetyl-N6-hydroxy-L-lysine 5'-Phosphoribosylglycinamide 9-methoxy-pentadecanoic acid PI(16:0/22:4(10Z,13Z,16Z,19Z)) PI(O-18:0/14:0) PC 1

Coefficient

C

PLS-DA

Down Syndrome Control

Metabolomic profile

B A

LC-qTOF-MS

D e cr e as e d in D o w n sy n d ro m e

In cr e as e d in D o w n sy n d ro m e

LC-qTOF-MS Sonuçları

«Down» grubunda artan Metabolitler: Önem sırasına göre

 Creatine

 N4-Phosphoagmatine

 citrate

 2,5-dioxopentanoate

 2-furoate

 pyruvate

 fructose

LC-qTOF-MSSonuçları

«Down» grubunda azalan Metabolitler:

lipid ilişkili metabolitler

Sonuç’ta Etkilenen Metabolik yolaklar

 aminoacyl-tRNA biosynthesis

 “glycine-serine-threonine” metabolism

 nitrogen metabolism

 “alanine-aspartate-glutamate” metabolism

 propanoate metabolism

 “valine-leucine-isoleucine” biosynthesis

 glycerophospholipid metabolism

 metabolism of cysteine and methionine

 phenylalanine metabolism

Bir çeşit Metabolik Sendrom!!!:

1. Oksidatif stres,

2. Etkilenmiş aminoasit-lipid metabolizması 3. Değişen enerji metabolizması

4. Etkilenen DNA Metilasyon yolağı 4. DNA-RNA iletişim problemi

5. Hücre zarı instabilitesi

Patolojik Maternal Metabolizma ve Down sendromu varlığı !! ?

Ovulasyon sırasında, 1. ve 2. mayotik bölünme hataları

Erken gebelik döneminde «embriyogenezis ve

organogenezis problemleri

DOWN

SYNDROME

1 Emirhan Nemutlu, ² Gokcen Orgul, ¹ Tuba Recber, ² Emine Aydın, ³ Mehmet Alikaşifoğlu, ¹ Sedef Kır, and ² M. Sinan Beksac

1 Department of Analytical Chemistry, Faculty of Pharmacy, ² Division of Perinatology, Department of

Obstetrics and Gynecology and ³ Department of Genetics, Medical Faculty, Hacettepe University,

Ankara, Turkey