NMR-basierte Metabolomik in der Diabetes-Früherkennung und Hochdruck-NMR-Spektroskopie an Lipoproteinen

URN zum Zitieren dieses Dokuments:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-304117
DOI zum Zitieren dieses Dokuments:: 10.5283/epub.30411

Lobenhofer, Kristina

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Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 03 Jul 2015 15:18

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Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	3 Juli 2015
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Tag der Prüfung:	3 Juli 2014
Institutionen:	Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Biophysik und physikalische Biochemie > Prof. Dr. Dr. Hans Robert Kalbitzer
Stichwörter / Keywords:	Lipoproteine, NMR, Hochdruck
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	30411

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Zusammenfassung (Deutsch)

Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit Hilfe der NMR-Spektroskopie das aus Humanblut gewonnene Plasma bzw. Serum in Hinblick auf dessen charakteristischen Eigenschaften untersucht. Hierbei wurde im ersten Teil der Arbeit eine Studie zur Diabetesfrüherkennung analysiert. Das Ziel der Studie liegt darin, Biomarker für Prädiabetes und Typ-2-Diabetes zu finden Das Kollektiv besteht aus 618 Studienteilnehmern mit verschiedenen Schweregraden der Typ-2-Diabetes-Erkrankung wie gesund, IFG, IGT, IFG und IGT und Diabetes. Hierzu wurden die Daten nach Korrelationen zwischen den Lipoproteinsubklassen und somit dem Lipoproteinprofil und der Erkrankung statistisch analysiert. Zusätzlich stehen sog. Rückstellproben dieser Studienteilnehmer zur Verfügung. Dabei handelt es sich um retrospektive Proben, die innerhalb von durchschnittlich 6 Jahren während des Blutspendens entnommen wurden. Das Plasma wurde mit Hilfe eines 600 MHz BRUKER NMR-Spektrometers bei einer Temperatur von T=310 K gemessen. Die NMR-Spektren wurden zu Beginn qualitativ untersucht. Hierbei wurden die Spektren der Nüchternplasmaproben der Studienteilnehmer verglichen und zudem die Nüchterplasmaproben mit den Proben, die zwei Stunden nach der Glucoseeinahme entnommen wurden. Anschließend wurde der Verlauf der Rückstellproben der Studienteilnehmer qualitativ analysiert. Des Weiteren wurden die Daten mit Hilfe der logistischen Regressionsanalyse in Hinblick auf Korrelationen zwischen dem Diabetes bzw. Prädiabetes und den Lipoproteinsubklassen untersucht. Dabei konnte bei den Proben, die zwei Stunden nach Glucoseeinnahme entnommen wurden, ein signifikanter Unterschied der verschiedenen Diabetes-Gruppen bei einzelnen Lipoproteinsubklassen festgestellt werden. Als Basic Modell wurden jeweils das Alter, der BMI und das Geschlecht des Studienteilnehmers mitgefittet.
Der zweite Teil der Arbeit widmet sich den Ergebnissen der Hochdruck-NMR-Messungen an Serum und den Lipoproteinen. Dabei wurden die Lipoprotein-Proben aus dem Serum mit Hilfe der sequentiellen Ultrazentrifugation extrahiert. Dadurch konnten VLDL, IDL, LDL, HDL2 und HDL3-Proben aus der Serum-Probe gewonnen werden. Diese Proben wurden bei den Temperaturen von T=283 K und T=313 K an einem 800 MHz BRUKER NMR-Spektrometer vermessen. Hierbei wurde in 20 MPa-Schritten der Druck von Normaldruck bis p=200 MPa erhöht. Anschließend wurde die Reversibilität der Druck- und Temperatur-Effekte überprüft. Die NMR-Spektren wurden zunächst qualitativ analysiert und anschließend die Druckabhängigkeit der Integrale und chemischen Verschiebungen der CH2-, CH3-, Cholin-Kopfgruppen- und Cholesterol-Signale mit Hilfe eines Drei-Kompartiment-Modells thermodynamisch ausgewertet, wodurch die Änderungen der Gibbs-Energie ∆G_0 und die Volumenänderung ∆V_0bei Standardbedingungen bestimmt werden konnten.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Within the scope of this thesis, the characteristics of human blood plasma or serum was investigated by means of NMR spectroscopy. Within the first part of this thesis, a study for prediction of diabetes was analyzed. The aim of the study is to identify biomarkers for prediabetes and type 2 diabetes. The collective consists of 618 subjects with various degrees of severity of type 2 diabetes as healthy, IFG, IGT, IFG and IGT and diabetes. Therefore the data was statistically analyzed for correlations between lipoprotein subclasses, and thus the lipoprotein profile, and the disease. In addition, so-called retained samples of the study participants were available. These retrospective samples were taken within an average of six years during blood donation. The plasma was measured at a temperature of T=310 K by using NMR spectroscopy. At the beginning NMR spectra were analyzed qualitatively. The spectra of the fasting plasma samples of the participants were compared and moreover the fasting plasma sample with the samples which were taken two hours after the intake of glucose. Afterwards the trend within the spectra of the retained samples of the study participants was analyzed qualitatively. Furthermore, the data was investigated by means of the logistic regression with regard to the correlation between diabetes or prediabetes and the lipoprotein subclasses. A significant difference in individual lipoprotein subclasses of the various diabetes groups could be observed in the samples, which were taken two hours after glucose intake. For the basic model age, BMI and gender of the study participants were used.
The second part of the thesis contains the results of high pressure NMR measurements of serum and lipoproteins. The lipoprotein samples were extracted from the serum by means of sequential ultracentrifugation: VLDL, IDL, LDL, HDL 2 and HDL 3. These samples were measured at T=283 K and T=313 K by means of NMR spectroscopy. The pressure was increased in 20 MPa steps, from standard pressure up to p=200 MPa. The NMR spectra were first analyzed qualitatively and then the pressure dependence of the integrals and chemical shifts of the CH2, CH3, choline head group and cholesterol signals were thermodynamically evaluated by means of a three compartment model, so that the changes in free energy ∆G_0 and the partial volume change ∆V_0 at standard conditions could be determined. Finally the reversibility of the effects of pressure and temperature was verified.

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