Detekce a identifikace preeklampsie prostřednictvím těkavých biomarkerů (DIP)

Preeklampsie je forma hypertenze, která je jedinečná pro lidské těhotenství. Klinický nález preeklampsie se může projevit buď jako mateřský syndrom (hypertenze a proteinurie s jinými multisystémovými abnormalitami nebo bez nich), nebo jako fetální syndrom (omezování růstu plodu, snížená plodová voda a abnormální oxygenace).

Výskyt preeklampsie se u zdravých nulipar pohybuje mezi 2 a 7 procenty. U těchto žen je preeklampsie obecně mírná, s nástupem blízko termínu nebo intrapartum (75 procent případů) a tento stav představuje pouze minimálně zvýšené riziko nepříznivého výsledku těhotenství. Naproti tomu výskyt a závažnost preeklampsie jsou podstatně vyšší u žen s multifetálním těhotenstvím, chronickou hypertenzí, předchozí preeklampsií, pregestačním diabetes mellitus a u žen s preexistující trombofilií.

Etiologie preeklampsie není známa. Bylo navrženo mnoho teorií, ale většina z nich neodolala zkoušce času. Některé z těchto teorií: Abnormální invaze trofoblastů, koagulační abnormality, poškození vaskulárního endotelu, kardiovaskulární maladaptace, imunologické jevy, genetická predispozice a dietní nedostatky nebo excesy.

Preeklampsie je klinický syndrom, který zahrnuje široké spektrum příznaků a příznaků, u nichž bylo klinicky pozorováno, že se vyvíjejí samostatně nebo v kombinaci. Klasická triáda preeklampsie zahrnuje: hypertenzi, proteinurii a edém. Nyní však panuje všeobecná shoda, že edém by neměl být považován za součást diagnózy preeklampsie. Diagnóza preeklampsie vyžaduje přítomnost zvýšeného krevního tlaku (TK) s proteinurií,3 obvykle začínající po 20. týdnu těhotenství, ale závažnost chorobného procesu je obecně založena na TK matky, který je považován za tradiční charakteristický znak pro diagnostiku onemocnění.

Ženy s preeklampsií mohou vykazovat komplex symptomů od minimálního zvýšení TK až po poruchy více orgánových systémů. Nejpravděpodobněji se jedná o ledvinový, hematologický a jaterní systém.

Renální funkce je obvykle téměř ve všech případech narušena, protože proteinurie je vždy nalezena. Při preeklampsii vedou vazospazmus a otok glomerulární kapilární endotel (glomerulární endotelióza) k průměrnému snížení GFR (glomerulární filtrace) o 25 procent pod úrovní normálního těhotenství. Sérový kreatinin je u preeklampsie zřídka zvýšen, ale kyselina močová je obvykle zvýšena. Navzdory skutečnosti, že u žen s preeklampsií je zvýšená hladina kyseliny močové, není tento test senzitivní ani specifický pro diagnostiku onemocnění.

Játra nejsou primárně zapojena do preeklampsie a postižení jater je pozorováno pouze u 10 procent žen s těžkou preeklampsií. Ukládání fibrinu bylo zjištěno podél stěn jaterních sinusoid u preeklamptických pacientů bez laboratorního nebo histologického průkazu postižení jater. Pokud se při preeklampsii objeví jaterní dysfunkce, je nejčastější mírné zvýšení sérových transamináz. Bilirubin je u preeklampsie zvýšen vzácně, ale pokud je zvýšený, převažuje nepřímá frakce. Zvýšené jaterní enzymy jsou součástí HELLP syndromu, varianty těžké preeklampsie.

Trombocytopenie je nejčastější hematologická abnormalita u žen s preeklampsií. Koreluje se závažností chorobného procesu a přítomností nebo nepřítomností abrupce placenty. Počet krevních destiček nižší než 150 000/mm3 byl hlášen u 32 až 50 procent žen s těžkou preeklampsií a u 15 procent případů žen s hypertenzí během těhotenství.

Přehled literatury ukazuje, že bylo doporučeno více než 100 klinických, biofyzikálních a biochemických testů k predikci nebo identifikaci pacienta s rizikem budoucího rozvoje onemocnění.

Výsledky shromážděných dat pro různé testy a nedostatek shody mezi sériovými testy naznačují, že žádný z těchto klinických testů není dostatečně spolehlivý pro použití jako screeningový test v klinické praxi. V důsledku toho je zjevně velká potřeba vyvinout novou technologii pro včasnou detekci této těhotenské komplikace ještě předtím, než se objeví její klinické projevy. Včasná detekce může pomoci při včasné léčbě, aby se zabránilo nebo alespoň minimalizovalo pokračování tohoto onemocnění.

Těkavé biomarkery preeklampsie:

Intenzita oxidačního stresu u žen s normálním těhotenstvím, preeklampsií a netěhotných žen, vyjádřená těkavými biomarkery prostřednictvím vydechovaného dechu, byla studována pomocí GC-chromatografie/hmotnostní spektrometrie (GC-MS) skupinou Moretti a Phillips. 3-D zobrazení hojnosti C4-C20 alkanů a monomethylovaných alkanů ukázalo, že průměrný objem pod křivkou byl významně vyšší u pacientek s preeklampsií než u normálních těhotných žen (P<003) a netěhotných kontrolních subjektů (P<005). Prediktivní model využívající pět těkavých biomarkerů (undekan, 6-methyltridekan, 2-methylpentan, 5-methyltetradekan a 2-methylnonan) odlišil preeklampsii od nekomplikovaného těhotenství (senzitivita = 92,3 %, specificita = 89,7 %; křížově ověřená citlivost=88,5 %, specificita = 79,3 %). I když je klinická hodnota tohoto dechového testu jako prediktoru preeklampsie slibná, stále není známa. To lze přičíst skutečnosti, že studie se zaměřila pouze na vztah oxidativního stresu k preeklampsii v době, kdy metabolické dráhy nelze ignorovat.

Podpora pro posledně jmenované pochází ze zapojení mnoha poruch (např. ledvinových, hematologických a jaterních), u kterých bylo zjištěno, že emitují těkavé biomarkery během preeklampsie.

Uvedeme-li tuto předběžnou studii do širší perspektivy, jsou nutné longitudinální studie, aby se zjistilo, zda zvýšené dechové biomarkery oxidačního stresu a také metabolické dráhy během dřívějších fází těhotenství mohou předpovídat nástup preeklampsie. Zatímco část požadovaných znalostí by bylo možné získat pomocí technik hmotnostní spektrometrie, použití těchto technik brání potřeba drahého vybavení, vysoká úroveň odbornosti vyžadovaná pro ovládání takových přístrojů, rychlost potřebná pro odběr vzorků a analýzu, a potřeba prekoncentračních technik (technika, která umožňuje detekovat pouze část (15-20 %) těkavých biomarkerů nalezených ve skutečném vydechovaném dechu).

Aby se testování těkavých biomarkerů preeklampsie stalo klinickou realitou, je třeba dosáhnout několika pokroků ve znalostech specifických těkavých biomarkerů preeklampsie a vývoji senzorů. Chemické senzorové matrice založené na nanomateriálech se s větší pravděpodobností stanou klinickým a laboratorním diagnostickým nástrojem, protože jsou výrazně menší, snadněji použitelné a levnější. Ideální chemický senzor pro analýzu těkavých biomarkerů by měl být citlivý při velmi nízkých koncentracích analytu v přítomnosti vodní páry (protože vzorky dechu obsahují 80–90 % relativní vlhkosti). Kromě toho by měl rychle a odlišně reagovat na malé změny koncentrace a poskytovat konzistentní výstup, který je specifický pro danou expozici.

Cíle:

Cílem tohoto projektu je včasná detekce "preeklampsie" a dalších těhotenských komplikací pomocí těkavých biomarkerů objevujících se ve vzorcích vydechovaného dechu a/nebo krve, pomocí jednoduchého a levného poplatku zvaného NA-NOSE.

Fáze-I: Primární fází tohoto projektu je srovnání vzorců těkavých biomarkerů těhotných žen trpících „preeklampsií“, těhotných žen, které jsou považovány za „normální těhotenství“, a zdravých „netěhotných“ žen.

Fáze-II: Sekundární fází tohoto projektu je schopnost predikovat "preeklampsii" v přímém srovnání s dalšími potenciálními prediktory používanými v současné klinické praxi.

Metodologie:

Návrh a osnova studie:

Fáze I této studie se zaměří na průřezové dechové testy tří skupin mladých žen, které souhlasily s účastí a podepsaly informovaný souhlas, který schválil institucionální helsinský výbor v nemocnici Nazareth.

Skupiny:

• Preeklampsie: 30 preeklamptických těhotných žen s gestačním věkem > 24 týdnů a bez chronických zdravotních poruch, které nerodí a jejich plod je naživu. Preeklampsie je definována jako krevní tlak > 140/90 mm Hg ve 2 různých příležitostech s odstupem nejméně 4 hodin, ale ne více než jednoho týdne s proteinurií. Proteinurie je definována jako hodnota močových proužků >1+ (30 mg/dl) nebo 24hodinový sběr moči s vylučováním bílkovin >300 mg.
• Nekomplikované těhotenství: 30 normotenzních těhotných žen s gestačním věkem > 24 týdnů a bez chronických zdravotních poruch, které nemají žádné porodnické problémy, nerodí a jejich plod je živý.
• Zdravé kontroly: 30 zdravých netěhotných kontrolních žen vybraných převážně ze zaměstnanců nemocnice Nazaret, které jsou zdravé, neužívají léky a během roku před odběrem dechu neporodily ani nepočaly.

Dechový test Vzorky pro NA-NOSE i krevní vzorky budou provedeny v Technionu.

Chemický rozbor:

Skupina LNBD (Technion) určí nejvýraznější elektrické vlastnosti pro každý organicky funkcionalizovaný nanosenzor v reakci na těkavé biomarkery (jak vzorků dechu, tak krve) a celého pole senzorů pomocí klasických multilineárních regresních modelů a neuronové sítě. modely. Budou hledány různé lineární a nelineární algoritmy založené na analýze hlavních komponent a chaotických parametrech s cílem zmenšit rozměry dat a extrahovat nejdůležitější informace. Vydechovaný vzduch bude také analyzován plynovou chromatografií/hmotnostní spektrometrií (GC-MS) v konjugaci s tepelnou desorpcí pro stanovení povahy a složení těkavých biomarkerů v souvisejících vzorcích dechu a krve.