@phdthesis{Prada2023, author = {Prada, Marcela}, title = {Fatty acid biomarkers of intake and metabolism and their association with type 2 diabetes}, doi = {10.25932/publishup-58159}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-581598}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {142}, year = {2023}, abstract = {Background: The role of fatty acid (FA) intake and metabolism in type 2 diabetes (T2D) incidence is controversial. Some FAs are not synthesised endogenously and, therefore, these circulating FAs reflect dietary intake, for example, the trans fatty acids (TFAs), saturated odd chain fatty acids (OCFAs), and linoleic acid, an n-6 polyunsaturated fatty acids (PUFA). It remains unclear if intake of TFA influence T2D risk and whether industrial TFAs (iTFAs) and ruminant TFAs (rTFAs) exert the same effect. Unlike even chain saturated FAs, the OCFAs have been inversely associated with T2D risk, but this association is poorly understood. Furthermore, the associations of n-6 PUFAs intake with T2D risk are still debated, while delta-5 desaturase (D5D), a key enzyme in the metabolism of PUFAs, has been consistently related to T2D risk. To better understand these relationships, the FA composition in circulating lipid fractions can be used as biomarkers of dietary intake and metabolism. The exploration of TFAs subtypes in plasma phospholipids and OCFAs and n-6 PUFAs within a wide range of lipid classes may give insights into the pathophysiology of T2D. Aim: This thesis aimed mainly to analyse the association of TFAs, OCFAs and n-6 PUFAs with self-reported dietary intake and prospective T2D risk, using seven types of TFAs in plasma phospholipids and deep lipidomics profiling data from fifteen lipid classes. Methods: A prospective case-cohort study was designed within the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam study, including all the participants who developed T2D (median follow-up 6.5 years) and a random subsample of the full cohort (subcohort: n=1248; T2D cases: n=820). The main analyses included two lipid profiles. The first was an assessment of seven TFA in plasma phospholipids, with a modified method for analysis of FA with very low abundances. The second lipid profile was derived from a high-throughout lipid profiling technology, which identified 940 distinct molecular species and allowed to quantify OCFAs and PUFAs composition across 15 lipid classes. Delta-5 desaturase (D5D) activity was estimated as 20:4/20:3-ratio. Using multivariable Cox regression models, we examined the associations of TFA subtypes with incident T2D and class-specific associations of OCFA and n-6 PUFAs with T2D risk. Results: 16:1n-7t, 18:1n-7t, and c9t11-CLA were positively correlated with the intake of fat-rich dairy foods. iTFA 18:1 isomers were positively correlated with margarine. After adjustment for confounders and other TFAs, higher plasma phospholipid concentrations of two rTFAs were associated with a lower incidence of T2D: 18:1n-7t and t10c12-CLA. In contrast, the rTFA c9t11-CLA was associated with a higher incidence of T2D. rTFA 16:1n-7t and iTFAs (18:1n-6t, 18:1n-9t, 18:2n-6,9t) were not statistically significantly associated with T2D risk. We observed heterogeneous integration of OCFA in different lipid classes, and the contribution of 15:0 versus 17:0 to the total OCFA abundance differed across lipid classes. Consumption of fat-rich dairy and fiber-rich foods were positively and red meat inversely correlated to OCFA abundance in plasma phospholipid classes. In women only, higher abundances of 15:0 in phosphatidylcholines (PC) and diacylglycerols (DG), and 17:0 in PC, lysophosphatidylcholines (LPC), and cholesterol esters (CE) were inversely associated with T2D risk. In men and women, a higher abundance of 15:0 in monoacylglycerols (MG) was also inversely associated with T2D. Conversely, a higher 15:0 concentration in LPC and triacylglycerols (TG) was associated with higher T2D risk in men. Women with a higher concentration of 17:0 as free fatty acids (FFA) also had higher T2D incidence. The integration of n-6 PUFAs in lipid classes was also heterogeneous. 18:2 was highly abundant in phospholipids (particularly PC), CE, and TG; 20:3 represented a small fraction of FA in most lipid classes, and 20:4 accounted for a large proportion of circulating phosphatidylinositol (PI) and phosphatidylethanolamines (PE). Higher concentrations of 18:2 were inversely associated with T2D risk, especially within DG, TG, and LPC. However, 18:2 as part of MG was positively associated with T2D risk. Higher concentrations of 20:3 in phospholipids (PC, PE, PI), FFA, CE, and MG were linked to higher T2D incidence. 20:4 was unrelated to risk in most lipid classes, except positive associations were observed for 20:4 enriched in FFA and PE. The estimated D5D activities in PC, PE, PI, LPC, and CE were inversely associated with T2D and explained variance of estimated D5D activity by genomic variation in the FADS locus was only substantial in those lipid classes. Conclusion: The TFAs' conformation is essential in their relationship to diabetes risk, as indicated by plasma rTFA subtypes concentrations having opposite directions of associations with diabetes risk. Plasma OCFA concentration is linked to T2D risk in a lipid class and sex-specific manner. Plasma n-6 PUFA concentrations are associated differently with T2D incidence depending on the specific FA and the lipid class. Overall, these results highlight the complexity of circulating FAs and their heterogeneous association with T2D risk depending on the specific FA structure, lipid class, and sex. My results extend the evidence of the relationship between diet, lipid metabolism, and subsequent T2D risk. In addition, my work generated several potential new biomarkers of dietary intake and prospective T2D risk.}, language = {en} } @phdthesis{Frahnow2016, author = {Frahnow, Turid}, title = {Bioinformatische Analyse der NUGAT-Studie (NUtriGenomic Analysis in Twins)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394902}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {XI, 91, xxvi}, year = {2016}, abstract = {Durch die Zunahme metabolischer Stoffwechselst{\"o}rungen und Erkrankungen in der Weltbev{\"o}lkerung wird in der Medizin und den Lebenswissenschaften vermehrt nach Pr{\"a}ventionsstrategien und Ansatzpunkten gesucht, die die Gesundheit f{\"o}rdern, Erkrankungen verhindern helfen und damit auch die Gesamtlast auf die Gesundheitssysteme erleichtern. Ein Ansatzpunkt wird dabei in der Ern{\"a}hrung gesehen, da insbesondere der Konsum von ges{\"a}ttigten Fetten die Gesundheit nachtr{\"a}glich zu beeinflussen scheint. Dabei wird {\"u}bersehen, dass in vielen Studien Hochfettdi{\"a}ten nicht ausreichend von den Einfl{\"u}ssen einer zum Bedarf hyperkalorischen Energiezufuhr getrennt werden, sodass die Datenlage zu dem Einfluss von (ges{\"a}ttigten) Fetten auf den Metabolismus bei gleichbleibender Energieaufnahme noch immer unzureichend ist. In der NUtriGenomic Analysis in Twins-Studie wurden 46 Zwillingspaare (34 monozygot, 12 dizygot) {\"u}ber einen Zeitraum von sechs Wochen mittels einer kohlenhydratreichen, fettarmen Di{\"a}t nach Richtlinien der Deutschen Gesellschaft f{\"u}r Ern{\"a}hrung f{\"u}r ihr Ern{\"a}hrungsverhalten standardisiert, ehe sie zu einer kohlenhydratarmen, fettreichen Di{\"a}t, die insbesondere ges{\"a}ttigte Fette enthielt, f{\"u}r weitere sechs Wochen wechselten. Beide Di{\"a}ten waren dem individuellen Energiebedarf der Probanden angepasst, um so sowohl akut nach einerWoche als auch l{\"a}ngerfristig nach sechs Wochen {\"A}nderungen des Metabolismus beobachten zu k{\"o}nnen, die sich in der vermehrten Aufnahme von (ges{\"a}ttigten) Fetten begr{\"u}ndeten. Die {\"u}ber die detaillierte Charakterisierung der Probanden an den klinischen Untersuchungstagen generierten Datens{\"a}tze wurden mit statistischen und mathematischen Methoden (z.B. lineare gemischte Modellierung) analysiert, die der Gr{\"o}ße der Datens{\"a}tze und damit ihrem Informationsvolumen angepasst waren. Es konnte gezeigt werden, dass die metabolisch gesunden und relativ jungen Probanden, die eine gute Compliance zeigten, im Hinblick auf ihren Glukosestoffwechsel adaptieren konnten, indem die Akutantwort nach einer Woche im N{\"u}chterninsulin und dem Index f{\"u}r Insulinresistenz in den weiteren f{\"u}nf Wochen ausgeglichen wurde. Der Lipidstoffwechsel in Form der klassischen Marker wie Gesamtcholesterin, LDL und HDL war dagegen st{\"a}rker beeinflusst und auch nach insgesamt sechs Wochen deutlich erh{\"o}ht. Letzteres unterst{\"u}tzt die Beobachtung im Transkriptom des weißen, subkutanen Fettgewebes, bei der eine Aktivierung der {\"u}ber die Toll-like receptors und das Inflammasom vermittelten subklinischen Inflammation beobachtet werden konnte. Die auftretenden Ver{\"a}nderungen in Konzentration und Komposition des Plasmalipidoms zeigte ebenfalls nur eine teilweise und auf bestimmte Spezies begrenzte Gegenregulation. Diesbez{\"u}glich kann also geschlussfolgert werden, dass auch die isokalorische Aufnahme von (ges{\"a}ttigten) Fetten zu Ver{\"a}nderungen im Metabolismus f{\"u}hrt, wobei die Auswirkungen in weiteren (Langzeit-)Studien und Experimenten noch genauer untersucht werden m{\"u}ssen. Insbesondere w{\"a}re dabei ein l{\"a}ngerer Zeitraum unter isokalorischen Bedingungen von Interesse und die Untersuchung von Probanden mit metabolischer Vorbelastung (z.B. Insulinresistenz). Dar{\"u}ber hinaus konnte in NUGAT aber ebenfalls gezeigt werden, dass die Nutrigenetik und Nutrigenomik zwei nicht zu vernachl{\"a}ssigende Faktoren darstellen. So zeigten unter anderem die Konzentrationen einiger Lipidspezies eine starke Erblichkeit und Abh{\"a}ngigkeit der Di{\"a}t. Zudem legen die Ergebnisse nahe, dass laufende wie geplante Pr{\"a}ventionsstrategien und medizinische Behandlungen deutlich st{\"a}rker den Patienten als Individuum mit einbeziehen m{\"u}ssen, da die Datenanalyse interindividuelle Unterschiede identifizierte und Hinweise lieferte, dass einige Probanden die nachteiligen, metabolischen Auswirkungen einer Hochfettdi{\"a}t besser ausgleichen konnten als andere.}, language = {de} }