Advances in the study of biomarkers in canine hypothyroidism

• Autores: Luis Guillermo González Aróstegui
• Directores de la Tesis: José Joaquín Cerón Madrigal (dir. tes.), Asta Tvarijonaviciute (dir. tes.), Camila Peres Rubio (dir. tes.), Alberto Muñoz Prieto (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 114
• Títulos paralelos:
  • Avances en el estudio de biomarcadores en hipotiroidismo canino
• Tribunal Calificador de la Tesis: Hugo Corte-Real Vilhena (presid.), Fuensanta Hernández Ruipérez (secret.), Katiuska Satue Ambrojo (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
• Resumen
  • español

    El hipotiroidismo canino es la endocrinopatía mas común en los perros, caracterizada por una alteración en la síntesis de hormonas tiroideas. Esta enfermedad suele ser diagnosticada por la medición de hormonas tiroideas en suero, sin embargo, los resultados pueden ser confusos, ya que estas hormonas fluctúan constantemente. El uso de los biomarcadores otorga nuevas oportunidades para alcanzar el diagnóstico certero de las enfermedades, conocer mas sobre su fisiopatología y además de ofrecer nuevos métodos para monitorizar los tratamientos. Esta tesis de doctorado busca contribuir al avance en el estudio de los biomarcadores de hipotiroidismo canino, ampliando nuestra comprensión sobre los biomarcadores, los métodos usados para el estudio de estos y sus posibles aplicaciones prácticas. Los objetivos específicos son los siguientes: • Objetivo 1: Realizar una revisión sistemática sobre los artículos publicados existentes relacionados con biomarcadores identificados a través del uso de análisis proteómicos en perros. • Objetivo 2: Realizar un análisis proteómico usando suero y saliva de perros hipotiroideos y sanos, para identificar posibles biomarcadores de hipotiroidismo canino. • Objetivo 3: Realizar un análisis metabolómico no dirigido usando suero de perros hipotiroideos y sanos, y un análisis metabolómico dirigido usando saliva de perros hipotiroideos y sanos para identificar posibles biomarcadores de hipotiroidismo canino. • Objetivo 4: Validar la determinación de antioxidantes y oxidantes en dos nuevos tipos de muestra, como son; sangre entera y lisados eritrocitario. • Objetivo 5: Evaluar el estado redox en suero, saliva, sangre entera y lisados eritrocitarios de perros hipotiroideos, comparándolo con el estado redox de perros con enfermedad no tiroideas y perros sanos. Para alcanzar estos objetivos, se utilizó la siguiente metodología: • Las muestras de saliva fueron recolectadas por medio del uso de esponjas de polipropileno, mientras que las muestras de suero, sangre entera y lisados eritrocitarios se obtuvieron mediante la punción de la vena yugular. • Se realizaron análisis proteómicos en las muestras de suero y saliva de perro usando técnicas de proteómica líquida y espectrometría de masas. • Se realizaron análisis metabolómicos no dirigidos en las muestras de suero y dirigidos en las muestras de saliva, por medio de kits, cromatografía líquida y espectrometría de masas. • Los biomarcadores del estado redox se evaluaron por medio de métodos espectrofotométricos usando un analizador automatizado y un lector de placas. Los principales resultados y conclusiones especificas de esta tesis de doctorado son: 1. En la revisión desarrollada sobre los estudios proteómicos publicados en perros, se encontró que, para estos, se utilizan varios tipos de muestras para evaluar el proteoma en esta especie, especialmente suero y saliva. El uso de los análisis proteómicos para evaluar las enfermedades puede permitir la detección de nuevos biomarcadores, así como esclarecer nuevas rutas fisiopatológicas en el campo de las enfermedades endocrinas. 2. El hipotiroidismo produce cambios en el proteoma de la saliva y el suero de los perros. Los cambios en saliva reflejan el descenso en la tasa metabólica, la presencia de estrés oxidativo, y de alteraciones inmunológicas y dermatológicas, mientras que, los cambios en suero podrían reflejar la reducción en la síntesis de proteínas, la coagulación y la presencia de hipercolesterolemia. En particular, la actividad de la LDH, la cual puede ser fácilmente medida a través de un ensayo espectrofotométrico, se encuentra reducía en la saliva de perros hipotiroideos en comparación a perros con otras enfermedades y perros sanos, y sirve como un nuevo posible biomarcador de hipotiroidismo canino. 3. El hipotiroidismo produce cambios en el metaboloma de la saliva y el suero de los perros. Los cambios en saliva están directamente asociados con la síntesis de hormonas tiroideas y la alteración en el metabolismo de lípidos, algunos de los metabolitos identificados, como son la tirosina y la fenilalanina podrían servir como posibles biomarcadores de hipotiroidismo canino. Los cambios en suero están asociados con la vía pentosa fosfato, la biosíntesis de aminoacil-tARN y el metabolismo de la pirimidina. Algunos de los metabolitos identificados, como son el ácido D-glucónico y la L-isoleucina podrían ser posibles biomarcadores de hipotiroidismo canino. 4. Los antioxidantes y oxidantes pueden ser medidos en sangre entera y lisados eritrocitarios de perros. Los perros con hipotiroidismo presentan un descenso en CUPRAC, TEAC y tiol, y un aumento en AOPP y TBARS en la sangre entera. También muestras un descenso en TEAC y d-ROMs, y un aumento en PON-1 en lisados eritrocitarios. Además, el hipotiroidismo produce cambios en el estado redox de la saliva, con un descenso en FRAS y un aumento en TBARS. Estos datos indican que el hipotiroidismo canino puede producir cambios en el estado redox y que este puede ser detectado usando distintos tipos de muestras.

  • English

    Canine hypothyroidism is the most common endocrine disorder in dogs, its characterized by an impaired thyroid hormone synthesis. This disease is often diagnosed through the measurement of thyroid hormones in serum, however, results can be confusing, as thyroid hormones tend to fluctuate. The use of biomarkers leads to new opportunities to achieve a clear diagnosis of diseases, while also providing knowledge on their physiopathology and providing new methods for the monitorization of treatments. This PhD thesis seeks to contribute to the advances in the study of biomarkers in canine hypothyroidism, deepening our knowledge on biomarkers, the methods used for their study and their possible practical applications. The specific objectives are the following • Objective 1: To perform a systematic review on the existing published articles related with biomarkers identified through the use of proteomic analyses in dogs. • Objective 2: To perform a proteomic analysis using serum and saliva from dogs with hypothyroidism and healthy controls, in order to identify possible biomarkers of canine hypothyroidism. • Objective 3: To perform an untargeted metabolomic analysis using serum from dogs with hypothyroidism and healthy controls, and a targeted metabolomic analysis using saliva from dogs with hypothyroidism and healthy controls, in order to identify possible biomarkers of canine hypothyroidism. • Objective 4: To validate the determination of antioxidants and oxidants in two novel sample types, namely; whole blood and red blood cells lysates. • Objective 5: To evaluate the redox status in serum, saliva, whole blood and red blood cells lysates of dogs with hypothyroidism, comparing it with the redox states of non-thyroid diseased dogs and healthy controls. To this end, the methods that were used were: • Saliva samples were collected through the use of polypropylene sponges, meanwhile, serum, whole blood and red blood cells lysates were obtained through yugular venipuncture. • Proteomic analyses were performed in serum and saliva of dogs using liquid proteomics and mass spectrometry. • The untargeted metabolomic analysis was performed in serum and the targeted analysis was performed in saliva, through the use of kits, liquid chromatography and mass spectrometry. • Biomarkers of the redox state were evaluated through spectrophotometric methods using an automatized analyzer and a plate reader. The main results and specific conclusions of this PhD thesis are the following: 1. In a review performed on the published proteomic studies performed in dogs, it was found that, for these, several sample types were used to evaluate the proteome of this specie, more specifically serum and saliva. The use of proteomic analysis to evaluate diseases allows the detection of new biomarkers, as well as, the discovery of new physiopathological routes in the field of endocrine disorders. 2. Hypothyroidism produces changes in the salivary and serum proteome of dogs. Changes in saliva reflect a descent in the metabolic rate, the presence of oxidative stress and of immunological and dermatological alterations, while, changes in serum reflect a reduction in protein synthesis, coagulation, and the presence of hypercholesterolemia. In particular, the activity of LDH, which can be measured easily through a spectrophotometric assay, was found to be decreased in the saliva of hypothyroid dogs in comparison to dogs with other diseases and healthy dogs and could serve as a potential biomarker of canine hypothyroidism. 3. Hypothyroidism produces changes in the salivary and serum metabolome in dogs. Changes in saliva are directly associated with the synthesis of thyroid hormones and an alteration in lipid metabolism, some of the identified metabolites, like tyrosine and phenylalanine could serve as potential biomarkers of canine hypothyroidism. The changes in serum are associated with the pentose phosphate pathway, the biosynthesis of aminoacyl-tARN and pyrimidine metabolism. Some of the identified metabolites, like D-gluconic acid and L-isoleucine could serve as potential biomarkers of canine hypothyroidism. 4. Antioxidants and oxidants can be measured in whole blood and red blood cells lysates of dogs. Dogs with hypothyroidism showed a decrease in CUPRAC, TEAC and thiol, and an increase in AOPP and TBARS in whole blood. They also showed a decrease in TEAC and d-ROMs, and an increase in PON-1 in red blood cells lysates. Additionally, hypothyroidism produces changes in the salivary redox state, with a decreased FRAS and increased TBARS. These results indicate the canine hypothyroidism can produce changes in the redox state and that it can be detected using different sample types.