Untargeted cord blood metabolomics reveals altered lipid metabolism in neonates with gastroschisis

Resumen Técnico: Metabolómica No Dirigida en Sangre de Cordón Umbilical en Neonatos con Gastrosquisis

Planteamiento del Problema
La gastrosquisis es un defecto congénito de la pared abdominal donde los intestinos fetales se hernia hacia la cavidad amniótica. Aunque las tasas de éxito de la reparación quirúrgica superan el 97%, aproximadamente el 40% de los lactantes afectados requieren reingreso hospitalario debido a complicaciones gastrointestinales como la obstrucción intestinal y la gastroenteritis. Los mecanismos metabólicos y fisiológicos subyacentes que predisponen a estos neonatos a complicaciones a largo plazo permanecen insuficientemente caracterizados. Investigaciones previas han identificado factores de riesgo como la edad materna temprana y la exposición prenatal al cannabis, pero las alteraciones metabólicas específicas en la sangre de cordón umbilical de los casos de gastrosquisis, en comparación con controles sanos, no han sido mapeadas de manera exhaustiva.

Metodología
El estudio empleó un enfoque de perfilado metabolómico no dirigido para comparar el plasma de sangre de cordón umbilical de neonatos con gastrosquisis frente a controles sanos.

• Cohorte: El estudio incluyó 23 neonatos con gastrosquisis y 23 controles sanos. Los casos fueron identificados mediante ecografía prenatal y confirmados postnatalmente. Los controles fueron embarazos únicos sin trastornos hipertensivos, diabetes, anomalías fetales o restricción del crecimiento.
• Recolección de Muestras: La sangre de cordón se recolectó al momento del parto en tubos con EDTA, y el plasma se aisló y almacenó a −80 °C.
• Plataforma Analítica: Las muestras se sometieron a un proceso de cromatografía líquida de ultra rendimiento acoplada a espectrometría de masas en tándem (UPLC-MS/MS) en Metabolon, Inc. El flujo de trabajo incluyó la extracción mediante una plataforma de manipulación de líquidos automatizada, la fraccionación en cinco alícuotas (analizadas por UPLC-MS/MS de ionización positiva/negativa y HILIC-MS/MS) y espectrometría de masas de alta resolución utilizando un sistema Q Exactive.
• Procesamiento de Datos: A partir de una detección inicial de 923 metabolitos, se excluyeron 108 xenobióticos. Los metabolitos detectados en menos del 70% de la cohorte fueron eliminados, dejando 767 metabolitos endógenos para el análisis.
• Análisis Estadístico: La abundancia diferencial se evaluó mediante la prueba t de dos muestras de Welch (significancia definida como p < 0,05, con un cambio de pliegue [fold change] >2 o <0,5). Se utilizaron el análisis de componentes principales (PCA) no supervisado y el agrupamiento jerárquico para evaluar la separación de grupos, validados mediante PERMANOVA. La activación de vías se calculó basándose en la proporción de metabolitos significativos dentro de las subvías.

Resultados Clave
El análisis reveló una firma metabólica distintiva en los neonatos con gastrosquisis, caracterizada principalmente por alteraciones en el metabolismo de los lípidos.

• Separación Global: El PCA no supervisado y el agrupamiento jerárquico demostraron una separación significativa entre los grupos de gastrosquisis y control (PERMANOVA pseudo-F = 4,632, R² = 0,095, p = 0,001).
• Metabolitos Diferenciales: De los 767 metabolitos analizados, 53 cumplieron con los criterios de abundancia diferencial. Los lípidos constituyeron el 75,5% de estos metabolitos significativos, seguidos de aminoácidos (13,2%), cofactores/vitaminas (7,5%) y nucleótidos/péptidos (1,9%).
• Alteraciones de la Vía de los Lípidos:
  • Amidas de Ácidos Grasos: Se observaron elevaciones marcadas en las amidas de ácidos grasos, incluyendo un aumento de 14 veces en la oleamida, un aumento de 9 veces en la palmitamida y aumentos significativos en linoleamida, estearamida y eicosadienamida.
  • Ceramidas: Tanto las dihidroceramidas como las ceramidas estuvieron elevadas, lo que sugiere una mayor biosíntesis de novo de esfingolípidos o un catabolismo deficiente.
  • Ácidos Grasos Libres: Los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA) y otros ácidos grasos libres se redujeron globalmente.
  • Fosfolípidos: Se observaron niveles reducidos de plasmalógenos y fosfatidilcolinas poliinsaturadas específicas.
• Metabolismo de Esteroides y Ácidos Biliares:
  • Esteroides: Las vías de los esteroides androgénicos y estrogénicos se vieron globalmente atenuadas, con reducciones en DHEA-S, testosterona y metabolitos de estrógeno.
  • Ácidos Biliares: Mientras que los ácidos biliares primarios no conjugados (ácido cólico, ácido quenodecólico) se redujeron, las especies de ácidos biliares conjugados y sulfatados (por ejemplo, taurocolato) se elevaron, lo que indica un cambio hacia la conjugación y una posible complicación de la circulación enterohepática.
• Hemo y Bilirrubina: La biliverdina y todos los isómeros de la bilirrubina se redujeron, con una tendencia no significativa hacia la acumulación de hemo, lo que sugiere una actividad de la heme oxigenasa atenuada.
• Robustez a la Edad Gestacional: Cuando el análisis se restringió a partos a término (excluyendo casos pretérmino y controles), 35 de los 53 metabolitos significativos permanecieron significativos. Esto sugiere que la firma metabólica central no es únicamente un artefacto de la prematuridad o la restricción del crecimiento fetal, aunque la significancia de las elevaciones de las amidas de ácidos grasos disminuyó en el subconjunto más pequeño.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que este estudio constituye el primer perfilado metabolómico no dirigido del plasma de sangre de cordón umbilical en neonatos con gastrosquisis. La principal significancia radica en la identificación de una firma metabólica específica que distingue a los neonatos con gastrosquisis de los controles sanos, incluso cuando se tienen en cuenta los factores de confusión de la prematuridad y la restricción del crecimiento.

Los hallazgos sugen que la gastrosquisis está asociada con una remodelación global de la vía de los lípidos, incluyendo la elevación de las amidas de ácidos grasos y ceramidas, la atenuación de la esteroidogénesis y la alteración de la conjugación de los ácidos biliares. Los autores interpretan la elevación de las amidas de ácidos grasos como un posible reflejo de la exposición prenatal al cannabis o de una perturbación en la señalización endocanabinoide, dado el vínculo epidemiológico establecido entre el consumo de cannabis y la gastrosquisis. La reducción de los LC-PUFA es concordante con los riesgos conocidos de retraso en el neurodesarrollo en esta población.

El artículo concluye que estas perturbaciones metabólicas —específicamente en el catabolismo del hemo, la síntesis de ceramidas, la producción de hormonas esteroideas y la conjugación de ácidos biliares— pueden reflejar la biología específica de la gastrosquisis en lugar de un fenotipo genérico de restricción del crecimiento. Los autores plantean que estas firmas podrían servir como biomarcadores potenciales para investigaciones futuras y pueden ofrecer información sobre la fisiopatología de la lesión intestinal y la inflamación características de la condición. Sin embargo, señalan explícitamente las limitaciones, incluyendo el pequeño tamaño de la cohorte, la incapacidad para separar definitivamente los efectos específicos de la gastrosquisis de los de la prematuridad sin cohortes emparejadas más grandes, y la naturaleza transversal del estudio que impide la inferencia causal.