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Abstract(s)
ABSTRACT - Background and Goals: Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) is the major catechin present in green tea and it is known to display diverse biological activities as antioxidation, antiinflammation, antiproliferation, antimicrobial, antiviral, among others. The present work aimed to evaluate the impact of consumption of EGCG on the molecular profile of human serum and plasma. Methods: The effect of the consumption of a daily intact of 225 mg for 90 days of EGCG on healthy human volunteers (n = 30), on the plasma and serum molecular profile, was evaluated by mid-infrared spectroscopy (MIRS). A method to search for biomarkers in human plasma and serum was developed based on MIRS and machine learning methods. Results: It was observed through different unsupervised pattern search methods and classification supervised methods, e.g. Principal Component Analysis (PCA), Partial Least Squares Regression (PLSR), Discriminant Analysis (DA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA) that, both plasma and serum samples presented a significantly different molecular profile after the 90 days of EGCG consumption. Based on loadings, the regions of the spectra with the most impact on cluster separation between 90 days were analyzed and it was observed that EGCG consumption affected the profile of major molecules like proteins and lipids. Diverse absorbance ratios were identified as being statistically different (p < 0.01) after EGCG consumption, revealing a high impact of EGCG on human general metabolism. Conclusions: MIRS enabled to monitor of the drastic change of the molecular profile of serum and plasma after 90 days of EGCG consumption. MIRS allowed us to attain the molecular profile of the sample in a sensitive and specific model, but also in an economic, simple, rapid, and high throughput way. The technique, when combined with automatic methods of pattern recognition, classification, and biomarkers search, results in a highly innovative and promising method to acquire information in large-scale epidemiological studies towards a better understanding of the in vivo effect of EGCG.
RESUMO - Enquadramento e Objectivos: A epigalocatequina-3-galato (EGCG) é a catequina principal presente no chá verde, apresentando diversas propriedades biológicas como antioxidação, anti-inflamação, anti-proliferação, antimicrobianas, anti-virais, entre outras. O presente trabalho teve como objetivo estudar o impacto do consumo de EGCG no perfil molecular do soro e plasma humano. Métodos: Foi estudado o efeito do consumo diário de 225 mg durante 90 dias de EGCG, em voluntários humanos saudáveis (n = 30), no perfil molecular do plasma e soro, adquirido por espectroscopia de infravermelho médio (do inglês MIRS – mid infrared spectroscopy). Foram estudados biomarcadores, através do uso de MIRS associado a métodos de aprendizagem automática. Resultados: Foi observado através de diferentes métodos de reconhecimento de padrões não supervisionados e de classificação supervisionados, como por exemplo de Análise de Componentes Principais (do inglês PCA – Principal Component Analysis), Regressão Parcial de Mínimos Quadrados (do inglês PLSR, Partial Least Squares Regression), Análise Discriminate (do inglês DA – Discriminant Analysis), Análise de Agrupamentos Hierárquicos (do inglês HCA – Hierarchical Cluster Analysis), que ambas as amostras de plasma e soro apresentam um perfil molecular significativamente diferente após 90 dias de consumo de EGCG. Com base nos loadings, foram analisadas as regiões do espectro que mais contribuíram para a separação dos grupos antes e após os 90 dias de consumo, tendo sido observado que o consumo de EGCG afetou o perfil de moléculas como proteínas e lípidos. Foram identificadas diversas razões de absorvância como estatisticamente diferentes (p < 0.01) após consumo de EGCG, revelando um elevado impacto do consumo de EGCG no metabolismo geral do ser humano. Conclusões: A MIRS permitiu monitorizar as elevadas alterações moleculares observadas no plasma e soro após 90 dias de consumo de EGCG. A MIRS permitiu obter o perfil molecular das amostras de uma forma muito sensível e específica, mas também económica, simples, rápida e de alto débito. Esta técnica, quando combinada com métodos de reconhecimento de padrões, de classificação e de pesquisa de biomarcadores, resulta num método inovador e bastante promissor na aquisição de informação em estudos epidemiológicos de larga escala e contribui para uma melhor compreensão do efeito in vivo do EGCG.
RESUMO - Enquadramento e Objectivos: A epigalocatequina-3-galato (EGCG) é a catequina principal presente no chá verde, apresentando diversas propriedades biológicas como antioxidação, anti-inflamação, anti-proliferação, antimicrobianas, anti-virais, entre outras. O presente trabalho teve como objetivo estudar o impacto do consumo de EGCG no perfil molecular do soro e plasma humano. Métodos: Foi estudado o efeito do consumo diário de 225 mg durante 90 dias de EGCG, em voluntários humanos saudáveis (n = 30), no perfil molecular do plasma e soro, adquirido por espectroscopia de infravermelho médio (do inglês MIRS – mid infrared spectroscopy). Foram estudados biomarcadores, através do uso de MIRS associado a métodos de aprendizagem automática. Resultados: Foi observado através de diferentes métodos de reconhecimento de padrões não supervisionados e de classificação supervisionados, como por exemplo de Análise de Componentes Principais (do inglês PCA – Principal Component Analysis), Regressão Parcial de Mínimos Quadrados (do inglês PLSR, Partial Least Squares Regression), Análise Discriminate (do inglês DA – Discriminant Analysis), Análise de Agrupamentos Hierárquicos (do inglês HCA – Hierarchical Cluster Analysis), que ambas as amostras de plasma e soro apresentam um perfil molecular significativamente diferente após 90 dias de consumo de EGCG. Com base nos loadings, foram analisadas as regiões do espectro que mais contribuíram para a separação dos grupos antes e após os 90 dias de consumo, tendo sido observado que o consumo de EGCG afetou o perfil de moléculas como proteínas e lípidos. Foram identificadas diversas razões de absorvância como estatisticamente diferentes (p < 0.01) após consumo de EGCG, revelando um elevado impacto do consumo de EGCG no metabolismo geral do ser humano. Conclusões: A MIRS permitiu monitorizar as elevadas alterações moleculares observadas no plasma e soro após 90 dias de consumo de EGCG. A MIRS permitiu obter o perfil molecular das amostras de uma forma muito sensível e específica, mas também económica, simples, rápida e de alto débito. Esta técnica, quando combinada com métodos de reconhecimento de padrões, de classificação e de pesquisa de biomarcadores, resulta num método inovador e bastante promissor na aquisição de informação em estudos epidemiológicos de larga escala e contribui para uma melhor compreensão do efeito in vivo do EGCG.
Description
Mestrado em Engenharia Biomédica
Keywords
Green tea Epigallocatechin-gallate Biomarkers Machine learning Chá verde Epigalocatequina-galato Biomarcador Aprendizagem automática
Citation
Araújo RA. Impact of Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) on the molecular profile of plasma and serum [dissertation]. Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa/Instituto Politécnico de Lisboa; 2019.
Publisher
Instituto Politécnico de Lisboa, Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa