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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46733| ORCID: | http://orcid.org/0009-0005-2758-1487 |
| Tipo do documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso Embargado |
| Término do embargo: | 2026-12-17 |
| Título: | Caracterização de biomarcadores moleculares diferenciais entre DPOC, asma e controles utilizando técnicas proteômica e FTIR. |
| Título(s) alternativo(s): | Characterization of differential molecular biomarkers between COPD, asthma and controls using proteomic and FTIR techniques. |
| Autor(es): | Bastos, Tatiane Martins de Lima Crosara |
| Primeiro orientador: | Cunha, Thúlio Marquez |
| Primeiro coorientador: | Silva, Robinson Sabino |
| Primeiro membro da banca: | Corrêa, Ricardo de Amorim |
| Segundo membro da banca: | Minamoto, Suzana Erico Tanni |
| Terceiro membro da banca: | Cunha, Thays Crosara Abrahão |
| Quarto membro da banca: | Macedo, Lilian Rodrigues de Abreu |
| Quinto membro da banca: | Cunha, Thúlio Marquez |
| Resumo: | Introdução: A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) e a asma são doenças respiratórias crônicas de alta morbimortalidade e impacto socioeconômico global, com altos índices de subdiagnóstico. Diferenciar essas condições em adultos é, por vezes, difícil por diversos fatores, como idade de início tardio e tabagismo em pacientes com asma. Objetivo: Identificar perfis metabólicos de pacientes com DPOC e asma, baseado em proteômica e espectroscopia no infravermelho (ATR-FTIR), testando a capacidade dessas técnicas em diferenciar DPOC, asma e grupos de controle (fumantes e não fumantes), utilizando modelos de aprendizado de máquina. Além disso, explorar proteínas diferencialmente expressas (PDEs) em vias metabólicas conhecidas via Reactome e PANTHER. Métodos: Foi realizada análise proteômica sem marcação, em amostras de soro de quatro grupos: DPOC, asma, não fumantes e fumantes (10 participantes cada). As PDEs identificadas foram submetidas a análises multivariadas com modelos não supervisionados (PCA) e supervisionados (Regressão Logística) e, também foram avaliadas nas ferramentas de enriquecimento de vias moleculares Reactome e PANTHER. A técnica ATR-FTIR foi realizada com amostras de saliva (19 asma, 19 DPOC, 15 fumantes e 9 não fumantes). Vários modelos de aprendizado de máquina foram utilizados para classificação dos grupos utilizando os traçados espectrais. Os grupos foram comparados dois a dois (fumantes vs. não fumantes, DPOC vs. Fumantes, Asma vs. não fumantes e DPOC vs. asma) de forma a criar uma sequência de fluxo diagnóstico nomeada OLOT (Obstructive Lung Oral Test). Resultados: Foram identificadas 1469 proteínas no soro, sendo 29 diferenciais, das quais 5 foram destaque na diferenciação do DPOC, e por isso, utilizadas na construção dos modelos PCA e de Regressão logística supervisionada. O modelo supervisionado diagnosticou DPOC com acurácia acima de 80% em todas as comparações (asma e controles). Na análise do PANTHER e Reactome duas vias foram resultado comum: Wnt e integrinas relacionadas a remodelação epitélio mesenquimal e colágeno da matriz extracelular. Na análise de ATR-FTIR, a Rede Neural diferenciou melhor os grupos de comparação DPOC vs. Asma e doentes vs. Controles (Sens.>90% e Esp.>70%). A Regressão Logística foi melhor na avaliação entre fumantes e não fumantes (Sens. 97% e Esp. 100% de especificidade). As curvas ROC confirmaram a eficácia dos modelos (AUC> 87%) em todas as comparações. Conclusão: As avaliações de proteômica do soro e ATR-FTIR da saliva combinadas a aprendizado de máquina apresentam-se como potencial ferramenta diagnóstica na DPOC e na asma. A proteômica do soro identificou potenciais Palavras-Chave: Biomarcadores Moleculares; DPOC; Asma, Proteômica; FTIR. |
| Abstract: | Introduction: Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) and asthma are chronic respiratory diseases with high morbidity, mortality, and significant socioeconomic impact worldwide, with high underdiagnosis rates. Differentiating these conditions in adults can be challenging due many factors such as late onset and smoking habit in asthma patients. Objective: To identify the metabolic profiles of patients with COPD and asthma using proteomics and infrared spectroscopy (ATR-FTIR) techniques, and to assess the ability of these methods to distinguish COPD, asthma, and control groups (smokers and non-smokers) through machine learning models. Additionally, to explore differentially expressed proteins (DEPs) in known metabolic pathways via Reactome and PANTHER. Methods: Label-free proteomics analysis was performed on serum samples from four groups: COPD, asthma, smokers, and non-smokers (10 participants each). DEPs were analyzed using unsupervised (PCA) and supervised (Logistic Regression) models, as well as molecular pathway enrichment with Reactome and PANTHER tools. ATR-FTIR was conducted on saliva samples (19 asthma, 19 COPD, 15 smokers, and 9 non-smokers). Some machine learning models were applied to classify the groups based on spectral patterns. Pairwise comparisons were performed (smokers vs. non-smokers, COPD vs. smokers, asthma vs. non-smokers, and COPD vs. asthma) to create a diagnostic flow named OLOT (Obstructive Lung Oral Test). Results: A total of 1469 proteins were identified in serum, with 29 found to be differentially expressed, 5 of which were highlighted for COPD differentiation and used in PCA and supervised Logistic Regression models. The supervised model diagnosed COPD with an accuracy above 80% in all comparisons (asthma and controls). Reactome and PANTHER analysis identified two common pathways: Wnt and integrins, associated with epithelial-mesenchymal remodeling and extracellular matrix collagen, respectively. In ATR-FTIR analysis, Neural Networks outperformed in distinguishing COPD vs. asthma and patients vs. controls (Sensitivity >90%, Specificity >70%). Logistic Regression was superior in differentiating smokers and non-smokers (Sensitivity 97%, Specificity 100%). ROC curves confirmed model efficacy (AUC >87%) across all comparisons. Conclusion: Serum proteomics and saliva ATR-FTIR, combined with machine learning, are promising diagnostic tools for COPD and asthma. Serum proteomics identified potential molecular biomarkers for COPD. Keywords: Molecular biomarkers; COPD; Asthma; Proteomics; FTIR. |
| Palavras-chave: | Biomarcadores moleculares DPOC Asma Proteômica FTIR Molecular Biomarkers COPD Asthma Proteomic FTIR Ciências Médicas |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA::PNEUMOLOGIA |
| Assunto: | Ciências Médicas Fitopatologia - Diagnóstico Pulmões - Doenças Manifestações pulmonares de doenças |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde |
| Referência: | BASTOS, Tatiane Martins de Lima Crosara. Caracterização de biomarcadores moleculares diferenciais entre DPOC, asma e controles utilizando técnicas proteômica e FTIR. 2024. 88 f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5044. |
| Identificador do documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5044 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46733 |
| Data de defesa: | 17-Dez-2024 |
| Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): | ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades. |
| Aparece nas coleções: | TESE - Ciências da Saúde |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| CaracterizaçãoBiomarcadoresMoleculares.pdf Até 2026-12-17 | Tese | 2.36 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir Solictar uma cópia |
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