Abstract Blood monitoring provides convenient and minimally invasive method to follow-up the patients suffering from epilepsy. For such analysis, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy offers rapid, versatile and relatively non-invasive approach which could determine epilepsy induced biomolecular alterations in blood. In the present study, FT-IR spectroscopy combined with chemometrics such as principal component (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) was used to analyse blood plasma from rats that experienced pentyleneterazol-induced generalized tonic-clonic seizures (GTCS). Spectral analysis was performed on second derivative spectra of plasma samples. The findings showed that when compared to control there were insignificant alterations in intensities and positions of lipid absorptions of GTCS group. However, major spectral changes such as significant increases in the intensities of α-helix (1656 cm−1 and 1547 cm-1) and β-sheet (1656 cm-1) structures in proteins were obtained. While PCA and HCA did not show a discrimination based on 3000-2800 cm-1 region (lipids), these methods successfully classified control and GTCS groups depending on 1730-1480 cm-1 (proteins), which is further supported by high specificity (85.7%) and sensitivity (100%) values. Consequently, the results suggest that FT-IR spectroscopy with multivariate analyses such as PCA and HCA may serve as a useful tool to investigate biomolecular alterations induced by acute epileptic seizures in blood plasma.

中文翻译：

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用化学计量学红外光谱分析急性癫痫发作大鼠血浆

摘要 血液监测为癫痫患者的随访提供了方便、微创的方法。对于此类分析，傅里叶变换红外 (FT-IR) 光谱提供了快速、通用且相对非侵入性的方法，可以确定癫痫引起的血液生物分子变化。在本研究中，FT-IR 光谱结合化学计量学，如主成分 (PCA) 和层次聚类分析 (HCA)，用于分析经历戊四唑诱导的全身性强直阵挛发作 (GTCS) 的大鼠的血浆。对血浆样品的二阶导数光谱进行光谱分析。结果表明，与对照组相比，GTCS组的脂质吸收强度和位置没有显着变化。然而，获得了主要的光谱变化，例如蛋白质中 α-螺旋（1656 cm-1 和 1547 cm-1）和 β-折叠（1656 cm-1）结构强度的显着增加。虽然 PCA 和 HCA 没有表现出基于 3000-2800 cm-1 区域（脂质）的区分，但这些方法成功地根据 1730-1480 cm-1（蛋白质）对对照组和 GTCS 组进行了分类，这得到了高度特异性的进一步支持。 85.7%) 和灵敏度 (100%) 值。因此，结果表明具有多变量分析（如 PCA 和 HCA）的 FT-IR 光谱可以作为研究血浆中急性癫痫发作引起的生物分子改变的有用工具。虽然 PCA 和 HCA 没有表现出基于 3000-2800 cm-1 区域（脂质）的区分，但这些方法成功地根据 1730-1480 cm-1（蛋白质）对对照组和 GTCS 组进行了分类，这得到了高度特异性的进一步支持。 85.7%) 和灵敏度 (100%) 值。因此，结果表明具有多变量分析（如 PCA 和 HCA）的 FT-IR 光谱可以作为研究血浆中急性癫痫发作引起的生物分子改变的有用工具。虽然 PCA 和 HCA 没有表现出基于 3000-2800 cm-1 区域（脂质）的区分，但这些方法成功地根据 1730-1480 cm-1（蛋白质）对对照组和 GTCS 组进行了分类，这得到了高度特异性的进一步支持。 85.7%) 和灵敏度 (100%) 值。因此，结果表明具有多变量分析（如 PCA 和 HCA）的 FT-IR 光谱可以作为研究血浆中急性癫痫发作引起的生物分子改变的有用工具。