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Metabolómica en pediatría
La investigación pediátrica es un reto único debido a los rápidos cambios que experimentan los pacientes jóvenes. Aunque la genómica y la proteómica han aportado valiosos conocimientos, a veces tienen limitaciones para captar todo el espectro de la complejidad biológica pediátrica. Estos retos se ven agravados por la necesidad de metodologías que puedan adaptarse a la naturaleza dinámica del crecimiento y el desarrollo infantil, por lo que es esencial explorar enfoques que puedan ofrecer una comprensión más completa de la salud pediátrica.
La metabolómica es una herramienta inestimable en la investigación pediátrica, ya que ofrece una perspectiva más amplia que complementa las metodologías existentes. Al analizar el conjunto completo de metabolitos de un sistema biológico, la metabolómica permite conocer en tiempo real los cambios en los perfiles metabólicos de los niños. Este enfoque es especialmente eficaz para identificar biomarcadores y comprender los mecanismos de las enfermedades, lo que contribuye significativamente al desarrollo de estrategias de atención sanitaria pediátrica más personalizadas y eficaces.
Descubra información funcional y práctica con la metabolómica
La investigación de enfermedades pediátricas requiere mantenerse al día con un sistema biológico que cambia rápidamente. Metabolon puede ayudar a estos investigadores permitiéndoles obtener información metabólica clave en cada etapa del desarrollo pediátrico. Los paneles globales de metabolómica pueden identificar biomarcadores clave asociados con diferentes estados de desarrollo y mecanismos de enfermedad. Estos conocimientos pueden traducirse en biomarcadores procesables a través de paneles metabolómicos específicos.
Seguimiento longitudinal y caracterización
Gracias a la metabolómica, los investigadores pueden hacer un seguimiento continuo de la salud de un niño e identificar signos precoces de deficiencias en el desarrollo o enfermedades. Por ejemplo, W Perng et al. utilizaron una regresión de rango reducido sobre metabolitos plasmáticos para identificar predictores metabólicos específicos por sexo de la alteración de la glucosa en ayunas (IFG) en 391 jóvenes participantes en la cohorte Exploring Perinatal Outcomes among CHildren (EPOCH). Construyeron cuatro modelos compuestos por concentraciones de metabolitos (principalmente lípidos, aminoácidos y metabolismo de carbohidratos) y medidas fisiológicas, demostrando que tales modelos son prometedores para predecir la glucemia en los jóvenes. Las intervenciones tempranas de este tipo podrían ayudar a reducir la incidencia de la diabetes infantil de tipo 2 y las comorbilidades.
Perng W, Hivert M-F, Michelotti G, et al. Metabolomic Predictors of Dysglycemia in Two U.S. Youth Cohorts. Metabolites. 2022; 12(5):404. https://doi.org/10.3390/metabo12050404
Biomarcadores predictivos de la evolución de la enfermedad
La identificación de metabolitos específicos ayuda en la detección precoz de la enfermedad, la predicción de su gravedad o la predicción de los resultados del tratamiento. En casos como la esclerosis múltiple (EM) de inicio pediátrico, la metabolómica puede ayudar a identificar biomarcadores indicativos de un mayor riesgo de recaída y discapacidad en niños con EM, lo que contribuye a la atención preventiva y la planificación personalizada del tratamiento.
Virupakshaiah A, Ladakis DC, Nourbakhsh B, et al. Varios metabolitos lipídicos séricos están asociados con el riesgo de recaída en la esclerosis múltiple de inicio pediátrico. Revista de Esclerosis Múltiple. 2023;29(8):936-944. doi:10.1177/13524585231171517
Influencias del medio ambiente y el estilo de vida en la salud pediátrica
La metabolómica permite comprender mejor el impacto de los factores externos en la salud de los niños. En el contexto del asma, la metabolómica puede revelar cómo los factores ambientales alteran las vías metabólicas, contribuyendo al desarrollo de intervenciones específicas. Por ejemplo, los investigadores han identificado asociaciones entre el microbioma y los metabolitos microbianos con la frecuencia de las sibilancias (derivadas tanto del huésped como del microbioma) en niños con asma. La investigación también ha dilucidado el impacto de la suplementación con vitamina D sobre las sibilancias en niños asmáticos, demostrando asociaciones de metabolitos específicos del genotipo con la eficacia del tratamiento.
Lee-Sarwar K, Dedrick S, Momeni B, et al. Association of the gut microbiome and metabolome with wheeze frequency in childhood asthma. J Allergy Clin Immunol. 2022;150(2):325-336. doi: 10.1016/j.jaci.2022.02.005
Rachel SK, Bo LC, Feng G, et al. The Role of the 17q21 Genotype in the Prevention of Early Childhood Asthma and Recurrent Wheeze by Vitamin D. Eur Respir J. 2019;54(4):1900761. doi:10.1183/13993003.00761-2019
Turi KN, McKennan C, Gebretsadik T, et al. La bilirrubina no conjugada se asocia con la protección frente a las sibilancias en la primera infancia y el asma infantil. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2021/07/01/ 2021;148(1):128-138. doi:https://doi.org/10.1016/j.jaci.2020.12.639
Aplicaciones de la metabolómica a la investigación de la salud y las enfermedades pediátricas
- EDescubrimiento de biomarcadores
- EIdentificación de asociaciones entre medio ambiente y metaboloma
- EEvaluación del riesgo de enfermedad
- ESeguimiento de la respuesta al tratamiento
- ESeguimiento de la progresión de la enfermedad
- EDescubrimiento y desarrollo de fármacos
- EComprender los mecanismos moleculares de las enfermedades
- EDetección precoz de vías alteradas
- EIdentificación de asociaciones microbioma-metaboloma
"La investigación también ha sugerido el papel del metaboloma -que representa los productos funcionales posteriores del microbioma, la composición genética del niño y la respuesta inmunitaria- en la patogénesis de la bronquiolitis y el asma."
Raita, Y., Pérez-Losada, M., Freishtat, R.J. et al.
Integrated omics endotyping of infants with respiratory syncytial virus bronchiolitis and risk of childhood asthma. Nat Commun 12, 3601 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23859-6
Metabolómica para comprender la nutrición pediátrica y el microbioma intestinal
Aunque se considera que la microbiota intestinal es un ecosistema relativamente estable en los adultos humanos, el proceso de colonización microbiana en los primeros años de vida está muy interrelacionado con la maduración del propio tracto gastrointestinal. Por lo tanto, la colonización en los primeros años de vida puede considerarse un paso fundamental en el desarrollo saludable.Se ha demostrado que varios factores ambientales de los primeros años de vida tienen un impacto generalizado y duradero en la composición y la función del microbioma intestinal, lo que aumenta el riesgo de padecer varias enfermedades en etapas posteriores de la vida.Uno de los más importantes es la alimentación en las primeras etapas de la vida, y varios estudios han demostrado que existen diferencias clave en el microbioma y el riesgo de enfermedades entre los lactantes alimentados con leche materna y los alimentados con leche artificial.
Figura 1. Diagramas PCoA (Bray-Curtis) Los gráficos PCoA (Bray-Curtis) (arriba) ilustran las señales de metabolitos en diferentes puntos temporales de recogida (0-4 semanas de edad; 8 semanas de edad; 17 semanas de edad). Los gráficos de barras (abajo) ilustran el número de metabolitos significativamente diferentes entre cada par de grupos de alimentación.
La metabolómica es una herramienta inestimable para estudiar la dinámica del microbioma y el metaboloma en los primeros años de vida en respuesta a los prebióticos y postbióticos. En colaboración con Metabolon, los investigadores dilucidaron los microbiomas intestinales y los perfiles metabolómicos de lactantes alimentados con leche artificial y lactantes alimentados con leche artificial suplementada con probióticos y prebióticos, demostrando que los lactantes alimentados con leche artificial suplementada presentaban perfiles microbiómicos y metabolómicos más parecidos a los de los lactantes alimentados con leche materna que a los de los lactantes alimentados con leche artificial estricta. Esta investigación demuestra que la huella metabólica de las comunidades microbianas abre la puerta al desarrollo de nuevas estrategias nutricionales para manipular la producción metabólica del microbioma intestinal y, por tanto, la salud pediátrica.
Rodríguez-Herrera A, Tims S, Polman J, et al.Early-life fecal microbiome and metabolome dynamics in response to an intervention with infant formula containing specific prebiotics and postbiotics.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2022;322(6):G571-G582. doi:10.1152/ajpgi.00079.2021
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