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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49307| ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-4396-9167 |
| Tipo do documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso Embargado |
| Título: | Integração de abordagens ômicas na investigação de alterações metabólicas associadas à hepatite D |
| Título(s) alternativo(s): | Omics integration for the investigation of metabolic alterations associated with hepatitis D |
| Autor(es): | Souza, Rayany Cristina de |
| Primeiro orientador: | Silva, Robinson Sabino da |
| Primeiro coorientador: | Santos, Fabiana de Almeida Araújo |
| Segundo coorientador: | Martins, Mário Machado |
| Primeiro membro da banca: | Lobato, Cirley Maria de Oliveira |
| Segundo membro da banca: | Lima, Shirlene Telmos Silva de |
| Terceiro membro da banca: | Picolo, Bianca Uliana |
| Quarto membro da banca: | Nossol, Arlene Bispo dos Santos |
| Resumo: | Introdução: O vírus da hepatite D (HDV) é um vírus satélite de RNA circular de fita simples, com tropismo específico por hepatócitos, que ocorre na presença do vírus da hepatite B (HBV), sendo funcionalmente dependente deste para completar seu ciclo infeccioso. A transmissão ocorre predominantemente por via parenteral e pode manifestar-se como coinfecção simultânea ou como superinfecção em indivíduos portadores crônicos de HBV, esta última associada a desfechos clínicos mais graves, incluindo cirrose precoce e maior risco de carcinoma hepatocelular. Considerando o papel central do fígado na regulação metabólica, espera-se que a infecção pelo HDV induza alterações no metabolismo sistêmico. No entanto, até o momento, a caracterização abrangente dessas alterações, particularmente por meio de abordagens ômicas, permanece limitada. Objetivo: Investigar assinaturas metabolômicas e lipidômicas séricas capazes de distinguir a infecção pelo HDV da monoinfecção pelo HBV, bem como explorar seu potencial diagnóstico. Material e métodos: Este estudo exploratório empregou abordagens metabolômica e lipidômica não direcionadas, baseadas em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas de alta resolução (LC–MS) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC–MS), respectivamente. Amostras residuais de soro anonimizadas de indivíduos com infecção confirmada por HDV e controles monoinfectados por HBV, provenientes da Amazônia brasileira, foram disponibilizadas pelo Laboratório Central de Saúde Pública do Acre e analisadas. Foram realizadas análises exploratórias, incluindo análise de componentes principais (PCA), além de gráfico de vulcão e mapa de calor para identificação de metabólitos diferencialmente abundantes. A modelagem preditiva por meio de algoritmos de aprendizado de máquina supervisionado foi aplicada para avaliação da capacidade preditiva. Resultados: A análise metabolômica identificou seis metabólitos significativamente alterados na infecção pelo HDV, predominantemente relacionados ao metabolismo de lipídios e fosfolipídios. Ácido linoleico, ácido heptadecanoico, ácido 3-hidroxicosanoico, pregnanolona e colina apresentaram maior abundância, enquanto LysoPC(18:0/0:0) apresentou menor abundância nas amostras de soro positivas para HDV. Modelos de aprendizado de máquina apresentaram bom desempenho discriminatório, com o algoritmo Gradient Boosting atingindo uma área sob a curva (AUC) de 0,943, com sensibilidade e especificidade de 86%. Em contraste, a análise lipidômica revelou quatro espécies lipídicas com abundância significativamente menor nas amostras positivas para HDV, especialmente compostos derivados do colesterol. O algoritmo Random Forest apresentou o melhor desempenho neste conjunto de dados, com AUC de 0,854, sensibilidade de 84,8% e especificidade de 100%. Em ambas as abordagens, a interpretabilidade dos modelos, avaliada por meio de explicações aditivas de Shapley (SHAP) e importância de características baseada em permutação, apontou para os mesmos metabólitos como principais contribuintes para o desempenho dos modelos. Conclusões: A infecção pelo HDV está associada a alterações metabolômicas e lipidômicas distintas no contexto da infecção pelo HBV, sugerindo uma desregulação da homeostase metabólica, possivelmente associada à maior gravidade da lesão hepática. Esses achados fornecem evidências preliminares que sustentam o uso de assinaturas metabolômicas e lipidômicas, integradas a análises de inteligência artificial, na investigação de biomarcadores com potencial aplicação no aprimoramento do diagnóstico e na caracterização das alterações associadas à hepatite D. Estudos adicionais com coortes maiores e delineamento longitudinal são necessários para a validação desses resultados. |
| Abstract: | Background and aims: Hepatitis D virus (HDV) is a single-stranded circular RNA satellite virus with hepatocyte-specific tropism that occurs in the presence of hepatitis B virus (HBV), being functionally dependent on it to complete its infectious cycle. Transmission occurs predominantly via the parenteral route and may present as simultaneous coinfection or as superinfection in individuals chronically infected with HBV, the latter being associated with more severe clinical outcomes, including early cirrhosis and an increased risk of hepatocellular carcinoma. Given the central role of the liver in metabolic regulation, HDV infection is expected to induce alterations in systemic metabolism. However, to date, comprehensive characterization of these alterations, particularly through omics-based approaches, remains limited. In this context, this study aimed to investigate serum metabolomic and lipidomic signatures capable of distinguishing HDV infection from HBV monoinfection, as well as to explore their discriminative potential. Materials and methods: This exploratory study employed untargeted metabolomic and lipidomic approaches based on high-resolution liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS) and gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS), respectively. Residual anonymized serum samples from individuals with confirmed HDV infection and HBV-monoinfected controls from the Brazilian Amazon were provided by the Central Laboratory of Public Health of Acre and analyzed. Exploratory analyses were performed, including principal component analysis (PCA), as well as volcano plots and heatmaps to identify differentially abundant features. Predictive modeling using supervised machine learning algorithms was applied to evaluate discriminative performance. Results: Metabolomic analysis identified six metabolites significantly altered in HDV infection, predominantly related to lipid and phospholipid metabolism. Linoleic acid, heptadecanoic acid, 3-hydroxyicosanoic acid, pregnanolone, and choline showed higher abundance, whereas LysoPC(18:0/0:0) showed lower abundance in HDV-positive serum samples. Machine learning models demonstrated good discriminative performance, with Gradient Boosting achieving an area under the curve (AUC) of 0.943, with sensitivity and specificity of 86%. In contrast, lipidomic analysis revealed four lipid species with significantly lower abundance in HDV-positive samples, particularly cholesterol-derived compounds. Random Forest showed the best performance in this dataset, with an AUC of 0.854, sensitivity of 84.8%, and specificity of 100%. In both approaches, model interpretability, assessed using Shapley additive explanations (SHAP) and permutation-based feature importance, identified the same metabolites and lipids as the main contributors to model performance. Conclusions: HDV infection is associated with distinct metabolomic and lipidomic alterations in the context of HBV infection, suggesting a disruption of metabolic homeostasis, possibly associated with the severity of liver injury. These findings provide preliminary evidence supporting the use of metabolomic and lipidomic signatures, integrated with artificial intelligence analyses, for biomarker investigation, with potential applications in improving diagnosis and in characterizing alterations associated with hepatitis D. Further studies with larger and longitudinal cohorts are required to validate these findings. |
| Palavras-chave: | Vírus da Hepatite D Hepatitis D Virus Vírus da Hepatite B Hepatitis B Virus Metabolômica Metabolomics Lipidômica Lipidomics Espectrometria de massas Mass spectrometry Aprendizado de máquina Machine learning Amazônia brasileira Brazilian amazon basin |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE |
| Assunto: | Ciências médicas |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde |
| Referência: | SOUZA, Rayany Cristina de. Integração de abordagens ômicas na investigação de alterações metabólicas associadas à hepatite D. 2026. 98 f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.375. |
| Identificador do documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.375 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49307 |
| Data de defesa: | 30-Abr-2026 |
| 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:
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| IntegracaoAbordagensOmicas.pdf Até 2028-04-30 | Tese | 2.32 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir Solictar uma cópia |
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