Identification of Biomarkers for Evaluation of Phenotypic Flexibility with Application in Nutritional Studies /// Идентифициране на биомаркери за оценка на фенотипната пластичност с приложение в науката за хранене

Abstract

[EN] Modern science describes metabolic health as the ability of an organism to resist to ever changing conditions of the environment. It is considered that the faster and efficient phenotypic adaptation and well maintained homeostasis means a healthier organism. This portrays the so called phenotypic flexibility of the individual. At present there are no parameters and biomarkers standardized for evaluation of the changes in phenotypic flexibility. Therefore, we aimed to examine the changes in the phenotype of individuals in response to nutrition intervention studies (caloric restriction and herbal infusion intake) and stress tests (oral glucose tolerance test and stimulation of peripheral blood mononuclear cells (РВМС) with bacterial lipopolysaccharides (LPS), in order to identify biomarkers for assessment of the phenotypic flexibility. The study established that the caloric restriction for 12 weeks leads to favorable changes in the metabolic phenotype represented by decreased levels of TAG, total cholesterol, LDL- cholesterol and leptin in overweight volunteers and in the oxidative phenotype represented by decreased levels of 8-OHdG in РВМС as a marker for DNA oxidation. The applied model of LPS stimulated PBMC and herbal intervention enables identification of differences in the response of normal- and overweight subjects to stress tests and intervention. It is established that the glucose load exerts long-term effects on the metabolic and oxidative phenotype represented by changes in the levels of total and LDL-cholesterol, glutathione and MDA in erythrocytes. Biomarkers are identified for evaluation of the changes in phenotypic flexibility of normal- and overweight subjects after an intervention study.

[BG] Съвременната наука описва метаболитното здраве като способността на организма да устои на непрекъснато променящите се условия на околната среда. Смята се, че колкото по-ефективно и бързо организмът адаптира фенотипа си към променените условия и стресорите на средата и възстановява хомеостазата, толкова по-здрав е той. Това представлява т. нар. фенотипна пластичност на индивида. До момента не е правен подбор на маркери и няма стандартизирани параметри за проследяване на промените при изучаване на фенотипната пластичност. Именно затова и настоящото проучване цели проследяване промяната във фенотипа на индивиди в отговор на хранителни интервенции (калорийна рестрикция и билкова интервенция) и стресови тестове (орален глюкозо-толерантен тест и стимулиране на периферни мононуклеарни кръвни клетки (РВМС) с бактериални липополизахариди (LPS), за да се идентифицират биомаркери за оценка на фенотипната им пластичност. Калорийна рестрикция в продължение на 12 седмици води до благоприятни промени в метаболитния фенотип, изразени в намалени нива на ТАГ, общ холестерол, LDL-холестерол и лептин при лица с наднормено тегло, но и до промени в оксидативния фенотип изразени в намалени нива на 8-OHdG в РВМС, като маркер за оксидативни изменения в ДНК. Приложеният модел на стимулиране на РВМС с LPS идентифицира различно поведение при хора с нормално и такива с наднормено тегло, както и различно повлияване от интервенция с прием на добавка билков чай. Установен е дългосрочен ефект от глюкозно натоварване, изразено в промени на общ холестерол и LDL-холестерол, глутатион и МДА в еритроцити. Идентифицирани са маркери, които могат да отразяват промени във фенотипната пластичност при хора с нормално и наднормено тегло след билкова интервенция.