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Exacerbation-prone pediatric asthma is associated with arginine, lysine, and methionine pathway alterations - 04/01/23

Doi : 10.1016/j.jaci.2022.07.027 
Kirsten A. Cottrill, PhD a, Susan T. Stephenson, PhD a, Ahmad F. Mohammad, BS a, Susan O. Kim, BS a, Nael A. McCarty, PhD a, Rishikesan Kamaleswaran, PhD a, b, Anne M. Fitzpatrick, PhD a, c, Joshua D. Chandler, PhD a, c,
a Department of Pediatrics, Emory University, Atlanta, Ga 
b Department of Biomedical Informatics, Emory University, Atlanta, Ga 
c Children’s Healthcare of Atlanta, Atlanta, Ga 

Corresponding author: Joshua D. Chandler, PhD, 2015 Uppergate Dr, Atlanta, GA 30322.2015 Uppergate DrAtlantaGA30322

Abstract

Background

The asthma of some children remains poorly controlled, with recurrent exacerbations despite treatment with inhaled corticosteroids. Aside from prior exacerbations, there are currently no reliable predictors of exacerbation-prone asthma in these children and only a limited understanding of the potential underlying mechanisms.

Objective

We sought to quantify small molecules in the plasma of children with exacerbation-prone asthma through mass spectrometry–based metabolomics. We hypothesized that the plasma metabolome of these children would differ from that of children with non–exacerbation-prone asthma.

Methods

Plasma metabolites were extracted from 4 pediatric asthma cohorts (215 total subjects, with 41 having exacerbation-prone asthma) and detected with a mass spectrometer. High-confidence annotations were retained for univariate analysis and were confirmed by a sensitivity analysis in subjects receiving high-dose inhaled corticosteroids. Metabolites that varied by cohort were excluded. MetaboAnalyst software was used to identify pathways of interest. Concentrations were calculated by reference standardization.

Results

We identified 32 unique, cohort-independent metabolites that differed in children with exacerbation-prone asthma compared to children with non–exacerbation-prone asthma. Comparison of metabolite concentrations to literature-reported values for healthy children revealed that most metabolites were decreased in both asthma groups, but more so in exacerbation-prone asthma. Pathway analysis identified arginine, lysine, and methionine pathways as most impacted.

Conclusions

Several plasma metabolites are perturbed in children with exacerbation-prone asthma and are largely related to arginine, lysine, and methionine pathways. While validation is needed, plasma metabolites may be potential biomarkers for exacerbation-prone asthma in children.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Asthma, pediatric, exacerbation prone, plasma, metabolomics, arginine, lysine, methionine

Abbreviations used : ADMA, AUC, ICS, KEGG, NIST SRM 1950, PLS-DA, ROC, SAM, SDMA, SMPDB


Plan


 This work was supported by NIH grants R01 NR018666, K24 NR018866, UL1 TR002378, and R56 HL150658. This work was also supported in part by CF@LANTA, a component of Emory University and Children’s Healthcare of Atlanta.
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.


© 2022  American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 151 - N° 1

P. 118 - janvier 2023 Retour au numéro
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