Identification of Metabolites as Biomarkers and Mediators of Inflammation in Inflammatory Arthritis

Abstract

L’artritis inflamatòria representa una gran càrrega social i econòmica tot i els recents avenços terapèutics. Malgrat un millor coneixement dels mecanismes patogénics, l’elecció de l’tractament encara es realitza a manera de prova, el que condueix a una manca de control de l’activitat de la malaltia en aproximadament el 30% dels pacients i una alta taxa d’efectes secundaris. La identificació de mediadors de malaltia i predictors de resposta a el tractament és necesaria per permetre el tractament adequat i aconseguir la remissió clínica o al menys una baixa activitat de la malaltia. És poc prob-able que un sol biomarcador proporcioni informació suficient per explicar aquestes malalties heterogènies. La metabolòmica és una eina que es pot utilitzar per al descobriment de biomarcadors, ja que pot identificar perfils d’una gran quantitat de metabòlits en diferents tipus de mostres. Els metabòlits no són només el resultat final dels processos químics que tenen lloc en la cèl·lula, sinó que també juguen un paper crític en una varietat de processos cel·lulars, com les modificacions postranslacionals i la regulació de les cèl·lules immunes. Amb la hipòtesi que els metabòlits circulants reflecteixen processos sinovials, aquest projecte va tenir com a objectiu estudiar els metabòlits circulants en relació amb l’activitat de la enfermedad y la resposta als fàrmacs antireumàtics modificadors de la malaltia. Descrivim diferents perfils metabolòmics en pacients amb artritis inflamatòria comparats amb controls. També identifiquem metabòlits que es correlacionen amb l’activitat de la malaltia i que poden ser mediadors de la malaltia, així com metabòlits associats amb la resposta a el tractament.

La artritis inflamatoria representa una gran carga social y económica a pesar de los recientes avances terapéuticos. A pesar de un mejor conocimiento de los mecanismos patogénicos, la elección del tratamiento todavía se realiza a modo de prueba, lo que conduce a una falta de control de la actividad de la enfermedad en aproximadamente el 30 % de los pacientes y una alta tasa de efectos secundarios. La identificación de mediadores de enfermedad y predictores de respuesta al tratamiento es necesaria para permitir el tratamiento adecuado y lograr la remisión clínica o al menos una baja actividad de la enfermedad. Es poco probable que un solo biomarcador proporcione información suficiente para explicar estas enfermedades heterogéneas. La metabolómica es una herramienta que se puede utilizar para el descubrimiento de biomarcadores, ya que puede identificar perfiles de una gran cantidad de metabolitos en diferentes tipos de muestras. Los metabolitos no son solo el resultado final de los procesos químicos que ocurren en la célula, sino que también juegan un papel crítico en una variedad de procesos celulares, como las modificaciones postranslacionales y la regulación de las células inmunes. Con la hipótesis de que los metabolitos circulantes reflejan procesos sinoviales, este proyecto tuvo como objetivo estudiar los metabolitos circulantes en relación con la actividad de la enfermedad y la respuesta a los fármacos antirreumáticos modificadores de la enfermedad. Describimos diferentes perfiles metabolómicos en pacientes con artritis inflamatoria comparados con controles. También identificamos metabolitos que se correlacionan con la actividad de la enfermedad y que pueden ser mediadores de la enfermedad, asi como metabolitos asociados con la respuesta al tratamiento.

Inflammatory arthritis represents a great social and economic burden despite recent therapeutic advances. Although we have a better understanding of the pathogenic mechanisms, treatment election is still made on a trial basis, which leads to lack of control of disease activity in approximately 30% of patients and a high rate of side effects. The identification of disease mediators and predictors of response to treatment are needed to allow the adequate treatment and achieve clinical remission or at least low disease activity. A single biomarker is unlikely to provide sufficient information to explain these heterogeneous diseases. Metabolomics is a tool that can be used for biomarker discovery as it can identify profiles of a large number of metabolites in different types of samples. Metabolites are not just the end result of chemical processes that occur in the cell, but also play critical role in a variety of cellular processes, such as post-translational modifications and immune cell regulation. With the hypothesis that circulating metabolites reflect synovial processes, this project aimed to study circulating metabolites in relation to disease activity and response to disease modifying anti- rheumatic drugs. We described different metabolomic profiles in patients with inflammatory arthritis compared to controls. We also identified metabolites that correlate with disease activity and that may be mediators of disease, as well as metabolites that are associated with response to treatment.