Identifizierung von Biomarkern und Risikoabschätzung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen basierend auf untargeted Metabolomik und Maschine Learning – Wissenschaftliche Berichte

Identifizierung von Biomarkern und Risikoabschätzung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen basierend auf untargeted Metabolomik und Maschine Learning – Wissenschaftliche Berichte

Überschrift: Klinische Merkmale von Teilnehmern in einer Bevölkerungsgestützten Studie zur Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Einblick in klinische Merkmale und metabolisches Profil von kardiovaskulären Erkrankungen

Kardiovaskuläre Erkrankungen (KVD) stellen eine der häufigsten Gesundheitsgefahren weltweit dar. Die Analyse klinischer Merkmale und metabolischer Profile von Patienten ist von entscheidender Bedeutung, um die Risikofaktoren und Mechanismen hinter dieser Erkrankung zu verstehen. In unserem aktuellen Forschungsprojekt haben wir umfassende Daten zu den klinischen Merkmalen der Teilnehmer gesammelt und verschiedene Analyseansätze angewendet, um differenzierte Einblicke zu erzielen.

Klinische Merkmale der Teilnehmer

In der vorliegenden Studie, die sich mit KVD befasst, wurden die klinischen Daten in Tabelle 1 dargelegt. Neben der Herausforderung, eine begrenzte Anzahl von Probanden zu berücksichtigen, was in bevölkerungsbasierten Studien häufig vorkommt, konnten wir mittels Chi-Quadrat-Tests und ANOVA signifikante Unterschiede in acht von insgesamt 38 Merkmalen feststellen (p-Werte <0,05).

Eine detaillierte Analyse ergab, dass insbesondere die Altersgruppe sowie die Werte für Gesamt-Bilirubin (TBIL), direktes Bilirubin (DBIL) und indirektes Bilirubin (IBIL) bei der Kontrollgruppe große Variationen aufwiesen. Um diese Merkmale weiter zu verfeinern, führte ein Hauptkomponentenanalyse (PCA) zu Ergebnissen, die jedoch keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen (HD, IS, Kontrollgruppe) zeigten. Durch Rückwärtseliminierung (RFE) konnten schließlich die Merkmale Alter, anorganisches Phosphat (IP), Anionenlücke (AG) und DBIL zur Entwicklung von Vorhersagemodellen mittels maschinellen Lernens ausgewählt werden.

Risikobewertung von KVD

Die Risikobewertung für KVD wurde mit Hilfe fünf unterschiedlicher maschineller Lernmethoden durchgeführt (LDA, PLS-DA, SVM, GBM und RF). Besonders das LDA-Modell wies sowohl in der Kalibrierungs- als auch in der Validierungsgruppe eine hohe Leistung auf, wobei die AUC-Werte nahe 1.0 lagen. Diese Ergebnisse belegen die Effektivität der ausgewählten Merkmale zur Unterscheidung zwischen den verschiedenen Gruppen.

Metabolitenerkennung und Annotation

Insgesamt wurden 4819 metabolische Merkmale aus UHPLC-MS/MS-Daten der Gruppen HD, IS und Kontrollgruppe identifiziert. Nach der Datenverarbeitung konnten 848 Merkmale zur Metabolitenannotation genutzt werden. Es stellte sich heraus, dass Lipide und lipidähnliche Moleküle mit 33% der Gesamtmenge die größte Kategorie in den Metabolitenprofilen bildeten, gefolgt von organischen Säuren und deren Derivaten (24%).

Die Analyse der Differenz metabolischer Profile zwischen KVD-Patienten und Kontrollgruppen offenbarte 165 signifikante Metabolitenunterschiede. Besonders hervorzuheben sind die Stoffwechselwege der Glycerophospholipidmetabolismus und die Biosynthese ungesättigter Fettsäuren, die kritisch mit KVD assoziiert sind.

Fazit

Die Kombination aus klinischen Merkmale und metabolischen Profilen bietet umfassende Einblicke in die komplexen Mechanismen von KVD. Durch den Einsatz modernster Analysemethoden und maschinellen Lernens konnte eine prägnante Risikobewertung erzielt werden, die Potenzial für künftige klinische Anwendungen hat. Diese Studien tragen nicht nur zum Verständnis von KVD bei, sondern helfen auch, präventive und therapeutische Strategien zur Reduzierung des Risikos für Patienten zu entwickeln.

Dieser Blogbeitrag stellt wichtige Ergebnisse einer unschätzbaren Forschungsanstrengung dar und zeigt, wie fundierte Datenanalysen dazu beitragen können, die Herausforderungen im Bereich der Herz-Kreislauf-Gesundheit anzugehen. Unter Berücksichtigung der sich ständig weiterentwickelnden Technologien im Bereich der Datenanalyse und des maschinellen Lernens können wir optimistisch in die Zukunft blicken, um bessere Diagnosen und Behandlungen zu ermöglichen.