Veterinärmetabolomics

Infografik zur „Timescale of change“ mit vier Omics-Ebenen links, spezifischen Molekülklassen in der Mitte und dem „Exposome“ rechts. Von oben nach unten: • Reihe 1: „Genomics“, „Genome“, „Genes“; daneben ein Pfeil mit Zeitangabe > h (mehr als Stunden). • Reihe 2: „Transcriptomics“, „Transcriptome“, „RNA“; Pfeil mit „min–h“ (Minuten bis Stunden). • Reihe 3: „Proteomics“, „Proteome“, „Proteins“; Pfeil mit „min“ (Minuten). • Reihe 4: „Metabolomics“, „Metabolome“; rechts daneben sechs farbige Kästen mit Molekülklassen: „Carboxylic acids“, „Sugars“, „Lipids“, „Amino acids“, „Indoles“, „Nucleotides“. Neben dieser Ebene steht „< sec“ (weniger als Sekunden). Rechts befindet sich ein großer, rahmenumrandeter Bereich mit der Überschrift „Exposome“. Darin vier ovale Felder von oben nach unten: „Lifestyle“, „Environment“, „Microbiome“, „Diet“. Die Grafik zeigt, dass Veränderungen von Genen langsam > h (mehr als Stunden) und von Metaboliten sehr schnell (< sec) erfolgen, während äußere Faktoren des Exposoms (Lebensstil, Umwelt, Mikrobiom, Ernährung) auf diese biologischen Ebenen einwirken.

Abb. 1: Die Metabolomik ist die Messung kleiner Moleküle (Metaboliten), die von einem lebenden Organismus gebildet werden. Sie bildet eine der Säulen der Omik-Technologien. Ihre Stärke liegt in ihrer Fähigkeit, genomische Informationen mit Umwelt- und Lebensstilinformationen zu verbinden, und ist somit ein direktes Maß für den Phänotyp. Da viele Metaboliten schnell metabolisiert werden oder zu anderen Verbindungen abgebaut werden, sind spezielle Sammel-, Lagerungs- und Analysemethoden erforderlich, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.

Metabolomik ist die umfassende Analyse, einschließlich der Identifizierung und Quantifizierung von kleinen Molekülen in Zellen oder biologischen Geweben.

Es handelt sich dabei um die objektivste Bestimmung des Phänotyps, die uns zur Verfügung steht, da sie nicht nur das genetische Potenzial eines Organismus berücksichtigt, sondern auch, wie dieses durch Umwelt, Ernährung, Mikrobiom usw. während des Wachstums, der Entwicklung und der Reifung des Organismus geprägt und verändert wurde.

In der Veterinärmedizin ist die Metabolomik besonders nützlich für: ^{(adaptiert aus (1)):}

(1) die Identifizierung prädiktiver, prognostischer, diagnostischer und Surrogatmarker für verschiedene Krankheiten und Krankheitszustände

(2) die Identifizierung und das bessere Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen von Krankheiten

(3) die Unterklassifizierung von Krankheiten und die mögliche Stratifizierung von Krankheiten, z.B. kann Diabetes mehr als eine einzelne Krankheit sein

(4) die Identifizierung der Arzneimittelreaktionsphänotypen beim Einzelnen, wodurch ein wirksames Mittel zur Vorhersage von Schwankungen bei den Behandlungsergebnissen bereitgestellt wird (Pharmakometabolomik)

(5) die Ermittlung der Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Stoffwechsel durch Identifizierung eines „Metabotyps” für bestimmte Genotypen mit Erläuterungen zu den biochemischen Auswirkungen genetischer Varianten

(6) die Bereitstellung eines Mittels zur Überwachung des Ansprechens und des Wiederauftretens von Krankheiten, wie z. B. Krebserkrankungen

(7) ein besseres Verständnis der biochemischen Anpassung an extreme Bedingungen, einschließlich widriger Umgebungen oder Hochleistungstiere.

Beger et al 10.1007/s11306-016-1094-6

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